热油输送管道的工艺计算

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1、第三章热油输送管道的工艺计算(Hot-oilPipelines)随着世界能源需求的增长，易凝和高粘原油的产量不断地增加。目前我国所产原油大多为这两种原油。生产含蜡原油（waxycrude）（即易凝原油）的油田主要有：大庆油田、胜利油田、中原油田、华北油田、河南油田、长庆油田、克拉玛依油田。生产稠油（thickoil,heaveyoil）的油田有：辽河油田、胜利的单家寺油田和孤岛油田等。含蜡原油的特点是含蜡量高、凝固点高、低温下粘度高、高温下粘度低。如大庆原油，凝固点为28～32℃，50℃运动粘度约为20~25×，胜利原油凝固点为23～32℃，50℃运动粘度约为80～90×。稠油的

2、特点是凝固点很低，通常低于0℃，但粘度很大，如孤岛原油凝固点为－2.3～4.9℃，50℃运动粘度约为490×。凝固点（Freezingpoint）：是指在规定条件下（热力和剪切条件）所测得的油样不流动的最高温度。我国常把它作为评价原油流动性的指标之一。西方国家常用的是倾点（Pourpoint）,它与凝固点有所不同。倾点是指在规定条件下测得的油样刚开始流动的最低温度。由于测量方法的不同，因而两者在数值上亦有差别。对于同一种原油，倾点一般比凝固点低2～3℃。原油的高含蜡、高凝固点和高粘度给储运工作带来以下几个方面的问题：1.由于原油的凝固点比较高，一般在环境温度下就失去流动性或流动性

3、很差，因而不能直接常温输送。2.在环境温度下，含蜡原油既使能够流动其表观粘度（ApparentViscosity）也很高。对于稠油，虽然在环境温度下并不凝固，但其粘度很大。因此无论是高含蜡原油还是稠油，常温输送时摩阻损失都很大，是很不经济的。3.高凝高粘原油给储运系统的运行管理也带来了某些特殊问题，主要有：①储罐和管道系统的结蜡问题②管道停输后的再启动问题。对于易凝高粘问题，不能直接采用前面讲到的等温输送方法，必须在输入管道前采用降凝降粘措施。加热输送是目前常用的方法，即将油品加热后输入管路，提高油品温度以降低其粘度，减少摩阻损失，借消耗热能来节约动能。这一章我们将来讨论热油输送

4、管道的工艺计算问题。69除加热输送外，目前已采用的或正在试验中的输送高凝高粘原油的方法还有：稀释输送，热处理输送，化学处理，掺水乳化输送，水环输送，预热并伴热输送，悬浮输送等。§3.1热油输送管道的特点1.定义：所谓热油输送管道是指那些在输送过程中沿线油温高于地温的输油管道。对于热油管道，一般来说，其沿线的油温不仅高于地温而且还高于原油的凝固点。在热油沿管路向前输送过程中，由于油温高于管路周围的环境温度，在径向温差的作用下，油流所携带的热能将不断地向管外散失，因而使油流在前进的过程中不断地降温，引起轴向温降。轴向温降的存在，使油流的粘度在前进过程中不断地升高，单位管长的摩阻逐渐增

5、大，当油温降至凝固点附近时，单位管长的摩阻将急剧升高。故在设计管路时，必须考虑：需将油流加热到多高的温度才能输入管道？当油温降到什么范围时需要建一个加热站？像等温管那样，热油管也设有泵站，沿线的加热站和泵站补充油流的热损失和压力损失。2.热油管道的特点：与等温管相比，热油管道的特点是：①沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。②热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用。所以设计热油管道时，要先做热力计算，然后做水力计算。这是因为摩阻损失的大小取决于油品的粘度，而油品的粘度则取决于输送温度的高低。如果多建中间加热站，提高加热站的进出站温度，使油品在较高的温度下输送，散热

6、损失将因之增大，而摩阻损失则可减少。所以对于某一输量，必存在能耗最小的最优输送条件，这也就是热油管道工艺计算所需确定的目标。③沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数，i≠const。一个加热站间，距加热站越远，油温越低，粘度越大，水力坡降越大。l↑,t↓,v↑,i↑。§3.2热输管道的温降计算(Temperaturedrop)一、轴向温降基本公式（Arialtemperaturedrop,basicformula）1.轴向温降基本公式的推导基本假设，①稳定工况。包括热力、水力条件稳定，即温度均不随时间而变化，输量不随时间而变化。正常输油时，在一定时期内，同一地区的气温，

7、地温与外界温度可以认为基本不变，油温及输量变化很小，基本符合稳定工况的假设。②69油流至周围介质的总传热系数K沿线为常数。对于长输管道，由于要跨越不同的地区，沿线的K值是变化的，但对于一个加热站间，一般可以认为K为常数。③沿线地温和油品的比热C为常数。随着地温的降低，油品的比热是变化的，所以沿线油流的比热并不等于常数，尤其是含蜡原油。设有一条热输管道，管外径为D(m)，周围介质温度为T0（℃），总传热系数为K,输量为G，油品的比热为C，出站油温为TR，加热站间距为L，下面我们来讨