油氣集輸工藝技術(shù)現(xiàn)狀與展望-第二章 長距離輸油管道輸送工藝技術(shù)

1、-作者xxxx-日期xxxx油氣集輸工藝技術(shù)現(xiàn)狀與展望-第二章 長距離輸油管道輸送工藝技術(shù)【精品文檔】第二章              長距離輸油管道輸送工藝技術(shù) 1. 概述 長距離輸油管道通常是指距離長、管徑大、輸量高的原油管道，輸送壓力高而且平穩(wěn)。由輸油站和管路兩部分組成，輸油站分為首站、若干中間加壓站、若干中間加熱站及末站，其任務(wù)是供給油流一定的壓力能和熱能，將原油安全、經(jīng)濟(jì)地輸送給用戶；管路上每隔一定距離設(shè)有為減少事故危害、便于搶修，可緊急關(guān)閉的若干截?cái)嚅y室

2、以及陰極保護(hù)站。 輸送原油的粘度和凝固點(diǎn)比較低，可以采用不加熱直接輸送的方式，但是具有較高凝固點(diǎn)和粘度的原油，就需要經(jīng)過加熱后輸送，或者經(jīng)過改性，采用不加熱的常溫輸送方式。北美國家的輸油管道多是輸送低凝點(diǎn)、低粘度原油，所以多為不加熱輸送。對于凝點(diǎn)和粘度較高的原油均采用加熱輸送（如美國全美管道和科林加管道）。隨著原油流變性的研究，原油添加化學(xué)降凝劑后常溫輸送技術(shù)也應(yīng)用于一些原油管道運(yùn)行管理中。由于實(shí)際生產(chǎn)需要和常溫輸送的工藝優(yōu)越性，促使此項(xiàng)技術(shù)日趨成熟。近20年來，我國有10多條原油管道試驗(yàn)研究了添加化學(xué)降凝劑輸送技術(shù)，取得的技術(shù)成果和經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。 1.1 高凝點(diǎn)、高粘原油的輸送 我國

3、生產(chǎn)的原油多屬高含蠟、高凝固點(diǎn)、高粘度原油，對于凝固點(diǎn)、粘度較高的原油來說，輸送工藝可分為兩種類型，一是加熱輸送，另一是常溫輸送。我們在加熱輸送高凝、高粘原油方面積累了豐富非經(jīng)驗(yàn)，但加熱輸送有其弱點(diǎn)，一是低輸量受到熱力條件的制約，二是一旦發(fā)生事故停輸，必須立即搶修，及時(shí)恢復(fù)運(yùn)行，否則，較長時(shí)間的停輸會(huì)釀成凝管事故。 加熱輸送工藝 加熱輸送是指將原油加熱后進(jìn)入管道加壓輸送，通過提高原油輸送溫度降低其粘度，來減少管路摩阻損失。原油管道加熱輸送存在兩方面的能量損失，散熱損失和摩阻損失。熱油向下站輸送過程中，由于其溫度高于管路周圍的環(huán)境溫度，存在徑向溫差，熱油攜帶的熱能將不斷地往管外散失，因而使油流溫

4、度在向前輸送過程中逐漸降低，引起軸向散熱損失，油流溫度下降，粘度上升，單位長度管路的壓降逐漸增大。需要重視的是油流溫度接近凝固點(diǎn)時(shí)，單位長度管路的壓降會(huì)急劇上升，容易出現(xiàn)管道事故。我國原油大多具有粘度大、凝固點(diǎn)高的性質(zhì)，加熱輸送工藝是國內(nèi)原油管道常用的一種輸送工藝。 還有兩種不常用的加熱方式，一是以阿拉斯加管道為代表，該各管線原油流速達(dá)/s,原油在高速下摩擦所產(chǎn)生的熱能足以彌補(bǔ)沿程熱損失，這種方式一般來說不經(jīng)濟(jì)，只能在特定場合下使用。另一種是利用電集膚效應(yīng)加熱，以印尼貝魯克到米那斯管線為代表，長114km。 常溫輸送工藝 對于高含蠟原油管道輸送，通常采用化學(xué)添加劑（降凝劑或流動(dòng)改進(jìn)劑、蠟晶抑制

5、劑）、進(jìn)行熱處理、用輕烴餾份稀釋原油、用水作成乳化液或形成水環(huán)等方式。 .1 熱處理輸送工藝 熱處理輸送工藝是將原油加熱到一定的溫度，使原油中的石蠟和膠質(zhì)瀝青質(zhì)溶解分散在原油中，再以一定的溫降速率和方式（動(dòng)態(tài)或靜態(tài)）將原油冷卻下來，在石蠟的重結(jié)晶過程中，由于膠質(zhì)瀝青質(zhì)的作用，改變了蠟晶的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，從而改善了原油的低溫流動(dòng)性，使原油在地溫條件下的等溫輸送或特溫度條件下的常溫輸送成為可能。 國內(nèi)外現(xiàn)行使用的原油熱處理工藝有兩種類型，一種是簡易熱處理工藝，另一種是完全熱處理工藝。簡易熱處理工藝是指原油在首站加熱至設(shè)計(jì)熱處理溫度后，經(jīng)過簡單溫降處理直接加壓進(jìn)入管道，沿管道向下站流動(dòng)過程中受冷卻

6、速率和剪切速率的作用，降低原油凝固點(diǎn)和粘度，實(shí)現(xiàn)延長原油不加熱輸送距離的目標(biāo)的一種輸油工藝。這種熱處理工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，操作方便；缺點(diǎn)是原油析蠟重結(jié)晶的過程受管道的制約，原油的溫降速率和剪切速率難以人為控制，熱處理效果不穩(wěn)定，管道運(yùn)行存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。我國長慶輸油公司管理的馬惠寧線采用的就是這種處理工藝。完全熱處理工藝是指原油在首站完成熱處理，可以很好地控制溫降速率和剪切速率，原油的加熱、冷卻（析蠟重結(jié)晶過程）都是在首站熱處理工藝設(shè)備里完成，然后進(jìn)入管道等溫輸送。這種處理工藝的優(yōu)點(diǎn)是熱處理效果好，管道運(yùn)行相對安全；缺點(diǎn)是投資大、設(shè)備占地多。印度那霍提亞高哈堤巴繞尼輸油管道采用的是這種完全熱處

7、理工藝。 據(jù)資料介紹，石蠟基原油中，當(dāng)蠟與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量之比為0.5左右時(shí)，熱處理效果最佳。 我國原油熱處理工藝的應(yīng)用推廣得益于原油管道輸送生產(chǎn)形勢的需要。進(jìn)入80年代，國內(nèi)一些原油管道出現(xiàn)輸油能力大而實(shí)際輸送量小的情況，要完成油田外輸任務(wù)，必須采用正反輸或者增加加熱站的辦法來維持生產(chǎn)，但是這種運(yùn)行方式勢必導(dǎo)致電量與燃料油消耗大量增加。為了節(jié)約能耗和管道運(yùn)行安全，開始進(jìn)行原油熱處理工藝研究與應(yīng)用，并取得了成功。我國曾對中原油田、長慶油田、臨盤油田的原油進(jìn)行了熱處理研究。1990年底投產(chǎn)的臨濟(jì)輸油管道采用了熱處理工藝，該管道全場68km,管徑為325mm,泡沫塑料保溫，在年輸油量高于80萬噸時(shí)

8、，實(shí)現(xiàn)了全年中間不加熱輸送，年經(jīng)濟(jì)效益超過128萬元，而且極大地方便了生產(chǎn)管理。 在濮臨線原華東輸油公司根據(jù)中原油田原油性質(zhì)，進(jìn)行了原油熱處理工業(yè)性試驗(yàn)，把原油加熱到一定溫度再按一定速率冷卻下來，熱處理輸送試驗(yàn)一次成功，使濮臨線只開一個(gè)泵站，中間不再對原油進(jìn)行加熱，為國內(nèi)長距離原油管道推廣應(yīng)用熱處理輸送工藝提供了經(jīng)驗(yàn)。 但是熱處理改善原油流動(dòng)性的效果及其穩(wěn)定性不如添加降凝劑處理，現(xiàn)在單獨(dú)應(yīng)用該工藝的已不多。 .2 添加化學(xué)藥劑的輸送工藝 原油管道內(nèi)所加添加劑主要有兩種：一種叫降凝劑，也稱流動(dòng)改進(jìn)劑；另一種叫減阻劑。前者將降凝劑按一定濃度加入原油中，可以降低原流的凝點(diǎn)、粘度、屈服值和結(jié)蠟強(qiáng)度，改

9、善原油的低溫流動(dòng)性能，達(dá)到不加熱輸送的目的；后者可以解決管道“卡脖子”段問題，提高管道的輸送量，加大泵站間距，減少投資并存節(jié)能的效果。我國開展了原油添加劑的室內(nèi)研究工作，采用國產(chǎn)降凝劑，加入量為10ppm即可以將江漢原油凝點(diǎn)由26降至24.5。目前國內(nèi)研制的油相減阻劑性能和試驗(yàn)效果已接近和等效國外產(chǎn)品。為了增加輸油管道的輸送能力，解決某些管道“吃不了”的問題，最近幾年引進(jìn)高聚物減阻劑，先后在鐵嶺大連、東營黃島、東營臨邑等輸油管道上進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)和局部應(yīng)用，效果良好。 國外已有十余條輸油管道采用了降凝劑，但在工藝中沒有考慮熱處理的作用，注入量較大，一般為200300mg/kg。國內(nèi)降凝劑的試制

10、試驗(yàn)工作起始于80年代，科研人員先后在大慶、勝利、中原、江漢和任丘等油田，通過對原油中石蠟、微晶蠟、膠質(zhì)、瀝青等含量組份的分析，根據(jù)降凝劑與石蠟共晶、吸附理論，選擇各物料之間合理的投料比，嚴(yán)格聚合反應(yīng)工藝條件，經(jīng)過大量的室內(nèi)試驗(yàn)、中試放大，最終合成試制出了多種型號的降凝劑，效果比較理想。從降凝劑的研究試制過程來看，其發(fā)展過程以高分子合成理論為指導(dǎo)，經(jīng)歷了縮合、聚合、共聚、復(fù)配階段，已成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)。降凝劑的選型步驟是在分析油樣含蠟量和碳數(shù)分布后，選擇或復(fù)配與原油中石蠟的正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布最集中的鏈長相近的降凝劑，然后評價(jià)其處理效果和經(jīng)濟(jì)性。 國外一些公司，象美國的EXXON、CONOCO公司

11、、英國的ICI公司等都研制出了性能較好的降凝劑。1992年以前在馬惠寧線添加美國EXXON公司的降凝劑取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。近年來，國內(nèi)有些單位開始了降凝劑的合成研究，成都科技大學(xué)和管道研究院合作研究的CE降凝劑、管道研究院GY2降凝劑等，其技術(shù)性能已經(jīng)達(dá)到國外同等先進(jìn)水平。國產(chǎn)降凝劑已成功地應(yīng)用于東辛勝利、馬惠寧線、中洛線、魏荊線、秦京線等線，下面簡要介紹四條管道降凝劑的應(yīng)用情況。 東辛勝利線輸油管線加PAE降凝劑試驗(yàn) 東辛勝利線輸油管線全長75km,1994年進(jìn)行了為期一個(gè)月的PAE降凝劑工業(yè)試驗(yàn)，當(dāng)時(shí)，年輸油量480萬噸。該降凝劑是勝利設(shè)計(jì)院研究成功的一種丙烯酸高級混合酯聚合物。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

12、顯示，該劑少量地加入高凝點(diǎn)、高含蠟原油中，就可以改善原油低溫流變性，達(dá)到降凝減粘的目的。在現(xiàn)場加注試驗(yàn)中，分別考查了加注量在10、20、30、40ppm時(shí)的效果。結(jié)果表明，在加藥后升溫到55左右條件下，PAE降凝劑效果是顯著的，尤其是凝點(diǎn)的下降幅度較大。在10ppm時(shí)，凝點(diǎn)由27降到10，粘度和屈服值也有一定程度的降低，隨著加注量的增加，效果進(jìn)一步加強(qiáng)。從經(jīng)濟(jì)效果分析看，在低溫（地溫<15）時(shí)，添加降凝劑10ppm,就可以實(shí)現(xiàn)冬季除首站加熱外，中間加熱站停運(yùn)，年經(jīng)濟(jì)效益73萬元。如果應(yīng)用到更長距離的管線上（如東黃線），經(jīng)濟(jì)效益會(huì)大大提高。但是遺憾的是，自此之后，PAE降凝劑就再也沒有應(yīng)用

13、過。 中洛線應(yīng)用降凝劑情況 中洛線管輸原油每噸添加50克GY2降凝劑，經(jīng)過70處理后，原油流變性得到明顯改善，原油反常點(diǎn)和凝固點(diǎn)分別下降10和12，原油30粘度下降率在92以上，改性后25的油品性質(zhì)略好于未改型35的油品性質(zhì)，使原油進(jìn)站溫度下降了10。經(jīng)過計(jì)算和現(xiàn)場試驗(yàn)，在地溫1417范圍內(nèi)，中洛復(fù)線實(shí)行隔站點(diǎn)加熱爐運(yùn)行方式，地溫高于17時(shí)，可以實(shí)行連續(xù)兩站點(diǎn)加熱爐的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)了中洛線低輸量下的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行方式。 中洛線由于添加降凝劑，使得管道在低輸量下不僅沒有返輸，而且還能夠停運(yùn)部分加熱設(shè)備，節(jié)約了燃料油，添加降凝劑運(yùn)行方式同加熱輸送相比，每年可以節(jié)約燃料油7500噸，油價(jià)按每噸1800

14、元計(jì)算，扣除降凝劑費(fèi)用，年經(jīng)濟(jì)效益有800萬元。 魏荊線應(yīng)用降凝劑情況 魏荊線原油的油品性質(zhì)較差，經(jīng)過大量的研究與試驗(yàn)，研制出了原油時(shí)間穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性都比較好的適合于該線原油改性的降凝劑。該線原油改性后凝固點(diǎn)下降幅度較大，35以下的降凝率達(dá)到85以上，改性原油30時(shí)的粘度與未改性原油40時(shí)的粘度相當(dāng)，管道運(yùn)行時(shí)原來進(jìn)站溫度由42降低到33左右，實(shí)現(xiàn)了減少輸量或延長加熱站間距的目的。魏荊線應(yīng)用降凝劑解決了兩個(gè)問題：一是確定了冬季管道運(yùn)行允許的最低輸量。魏荊線進(jìn)行添加降凝劑輸送時(shí)，添加量為50克/噸，加熱溫度是70，輸量由大到小逐步降低，在最冷的一月份輸量最低降到2500噸/天，最低進(jìn)站溫度降到

15、35，管道的水力和熱力條件穩(wěn)定。二是確定了不同輸量下的優(yōu)化運(yùn)行方案，根據(jù)季節(jié)地溫的不同，進(jìn)行了多種泵和加熱爐運(yùn)行方式的試驗(yàn)，以進(jìn)站溫度35為基準(zhǔn)，計(jì)算并驗(yàn)證了安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件下的不同季節(jié)優(yōu)化運(yùn)行的出站溫度。最終實(shí)現(xiàn)了以添加降凝劑輸送方式代替返輸方式。 魏荊線冬季采取綜合處理輸送工藝，降低了原油的粘度和凝固點(diǎn)，全年經(jīng)濟(jì)效益在500多萬元。 秦京線應(yīng)用降凝劑情況 秦京線的運(yùn)行方式根據(jù)輸量不同確定為：輸量是13500t/d時(shí)，加劑30克噸，冬季采用二次處理的加劑輸送方式，春秋季、夏季為加熱輸送；輸量是16500t/d時(shí)，冬季采用二次處理的加劑輸送方式，春秋季為加熱輸送，夏季采用首站一次處理的加劑輸送

16、方式。秦京線加劑輸送比熱輸全年可以節(jié)約100萬元的運(yùn)行費(fèi)用。 .3 添加減阻劑輸送工藝 減阻劑是高分子聚合物，以極少量加入原油中，能在紊流狀態(tài)下減少流動(dòng)阻力，而在層流狀態(tài)下，基本沒有減阻效果。減阻劑一般有以下兩種用途：一是管道經(jīng)常處于最高壓力限下運(yùn)行，如果流量增加管道系統(tǒng)就需要改造，投資很大，而注入較為廉價(jià)的減阻劑，可以提高管道流量同時(shí)又可降低運(yùn)行壓力。二是由于輸油泵功率限制，管道輸量處于極限，注入減阻劑與增加泵輸能力及提高管輸溫度相比投資少，使用減阻劑可以在現(xiàn)有設(shè)備條件下提高輸量。目前國內(nèi)油相減阻劑正處在工業(yè)試驗(yàn)階段，新近研制出的油相減阻劑，其減阻性能已接近國外同類產(chǎn)品的水平。國外原油管道應(yīng)

17、用減阻劑比較多，象美國阿拉斯加州、墨西哥彎沿海、中東、印度的一些原油管道效果比較明顯，基本上減阻劑使用目的都是提高輸量，輸量提高10至30不等。國內(nèi)一些原油管道使用進(jìn)口減阻劑也進(jìn)行了使用，表2-1是國外減阻劑在國內(nèi)長輸管線試用情況。 表2-1 國外減阻劑在國內(nèi)原油管道試用情況 管道 名稱 管徑 mm 原油產(chǎn)地 減阻劑 添加量ppm 減阻率 增輸率 試用時(shí)間 鐵大線 720 大慶 CONOCO產(chǎn)CDR102 21.2 29.0 59.2 11.2 16.7 25.2 8.9 11.9 18.8 1985.711 1986.7.187.31 東黃線 529 勝利 ARCO產(chǎn)FLOTM 25 54

18、103 138 10.6 16.5 23.3 29.6 6.4 10.5 15.9 21.5 1986.1 濮臨線 377 中原 ARCO產(chǎn)FLOTM 24.3 33.9 54.4 77.2 20.0 21.5 33.6 40.5 13.7 14.5 25.2 33.1 1986.9 濮臨線 377 中原 CONOCO產(chǎn)CDR102 15.1 28.2 61.7 84.9 13.7 21.5 28.2 40.4 8.5 14.2 20 33 1986.11   .4 稀釋輸送工藝 原油稀釋輸送工藝是指在原油中加入石油產(chǎn)品、液化石油氣或低粘度原油等烴類稀釋劑，以改善原油流動(dòng)性的輸送方式

19、。低粘度原油具有稀釋作用是因?yàn)槠渲心z質(zhì)-瀝青是一種降凝劑，低粘度原油中的膠質(zhì)-瀝青破壞蠟晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，使混合原油的凝固點(diǎn)、屈服值和粘度等物性得到改善。 高粘易凝原油的開采與輸送采用稀釋工藝是比較經(jīng)濟(jì)合理的，在我國以及美國、加拿大、俄羅斯等國家已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用。 .5 熱裂解輸送工藝 熱裂解輸送工藝適合于輸量較大，原油含蠟量高，但蠟的結(jié)構(gòu)中異構(gòu)環(huán)烷結(jié)構(gòu)較多的原油。其原因是有支鏈的異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴在輕度裂化的條件下比正構(gòu)烷烴容易裂解。據(jù)前蘇聯(lián)的研究成果表明，將原油的溫度升至470490，壓力MPa，進(jìn)行熱裂解處理，可增加原油中汽油和紫油的餾分，輕組分的增加對原油的輸送會(huì)起到減阻降粘的效果。當(dāng)然，加

20、熱的溫度和施加壓力的大小取決于原油物性和輸送要求。國內(nèi)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)正著手于該方面的探討，相信熱裂解原油輸送將為解決高粘原油的輸送問題開壁一條有效的途徑。 .6 磁處理輸送工藝 磁處理是一項(xiàng)令人懷疑的方法，在近10年前，國內(nèi)興起了“磁化”熱，什么磁化水防垢、磁療治病等等，據(jù)說磁處理可以改變原油的流動(dòng)性能，減少管道結(jié)蠟、結(jié)垢。國外研究原油在電磁場中的特性始于50年代，國內(nèi)在80年以后也爭相進(jìn)行原油磁處理輸送技術(shù)的研究與應(yīng)用。磁場處理油流的基本方式有內(nèi)磁式和外磁式兩種，可以用永磁體或電磁鐵產(chǎn)生磁場。磁場處理輸送技術(shù)據(jù)說具有能耗少、簡單可靠、維修方便等優(yōu)勢，國內(nèi)幾條長輸原油管道進(jìn)行了原油磁場處理防蠟增

21、輸?shù)墓I(yè)性試驗(yàn)，據(jù)說取得了良好效果。如1988年至1989年，管道科學(xué)研究院在魏京線的管段上進(jìn)行了外磁式磁處理試驗(yàn)，對于南陽原油磁處理輸送三個(gè)月后，據(jù)說管壁上多年沉積的結(jié)蠟層開始松動(dòng)脫落，認(rèn)為磁處理有一定的減阻、增加輸量的效果。 但是勝利油田油氣集輸公司曾于1995年與石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)教研室合作，對勝利、孤島、孤東三種油品進(jìn)行了磁處理降粘試驗(yàn)，結(jié)論是沒有表現(xiàn)出磁降粘降凝效果。而且磁處理降粘降凝的原理也只是猜想，沒有經(jīng)過嚴(yán)格的科學(xué)驗(yàn)證。國家機(jī)械工業(yè)局曾于1998年7月針對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)磁化節(jié)油器發(fā)布聲明，“磁化”沒有凈化節(jié)油效果。因此，應(yīng)該慎用磁化降粘。 1.2 密閉輸送工藝 長距離輸油管道是從

22、開式輸送發(fā)展到密閉輸送方式的?！芭越佑凸蕖边\(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)是有緩沖過程，允許調(diào)節(jié)的時(shí)間長，對自動(dòng)化水平要求低。“從泵到泵”的密閉輸油工藝改變了中間站進(jìn)旁接罐的開式運(yùn)行方式，使全線成為一個(gè)水力系統(tǒng)，可以充分利用上站壓力，節(jié)約能耗，可節(jié)約中間站儲(chǔ)油設(shè)備投資，而且也避免了旁接油罐的油氣蒸發(fā)損耗。密閉輸油工藝取決于設(shè)備的可靠性、自動(dòng)化水平和水擊問題的解決。 密閉輸送的首要關(guān)鍵是水擊問題的解決。在輸油工況中，突然開閥或關(guān)閥、開泵或關(guān)泵，供電發(fā)生故障，設(shè)備及管線泄漏、誤操作等都可能造成輸油工況的不穩(wěn)定，嚴(yán)重的將發(fā)生水擊。因此，密閉輸油管道的控制與保護(hù)技術(shù)，就是對輸油壓力的調(diào)節(jié)及對水擊的控制與保護(hù)。水擊保護(hù)設(shè)施是

23、進(jìn)行密閉輸油的保證。對于密閉輸送，有些人還存在偏見，認(rèn)為密閉輸送需要高度地集中控制，這種認(rèn)識(shí)是不妥的。國外早在40年代就已實(shí)現(xiàn)了密閉輸送，而那時(shí)的管道技術(shù)水平還不如我們現(xiàn)在的。鐵秦線和魯寧線已經(jīng)為我們提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。 密閉輸油牽一發(fā)而動(dòng)全身，一個(gè)泵站的設(shè)備出了故障會(huì)造成全線停輸，所以總是希望系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，但是在實(shí)際生產(chǎn)中卻是難以做到的。如果輸油系統(tǒng)內(nèi)某點(diǎn)的工況發(fā)生了變化，就可能引起管道中液體壓力和流速的變化，就會(huì)出現(xiàn)管線振動(dòng)、泵進(jìn)出口壓力波動(dòng)、甚至出現(xiàn)“水擊”超壓等危及系統(tǒng)正常工作和安全的情況。密閉輸送要求全線統(tǒng)一調(diào)度，各泵站要協(xié)調(diào)動(dòng)作。因此，全線要求有較高的自動(dòng)化控制水平。 穩(wěn)定

24、性調(diào)節(jié) 穩(wěn)定性調(diào)節(jié)是將輸油泵的進(jìn)出口壓力控制在一定的范圍內(nèi)，保證輸油泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全輸送。 穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的方法常用的有：出口節(jié)流、改變泵轉(zhuǎn)速和打回流三種。 這三種方法中，“改變泵轉(zhuǎn)速”需要的投資較大，“回流”法浪費(fèi)大量的能源，只有節(jié)流法在投資和能源的消耗上都較少，操作也簡單，是最常用的方法。 這些調(diào)節(jié)方法只能對那些壓力波動(dòng)幅度小、形成速度慢的不穩(wěn)定現(xiàn)象，對于因突發(fā)性的壓力波造成的水擊，已不是穩(wěn)定性調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)所能控制的了。 壓力保護(hù) 壓力保護(hù)包括超高壓和超低壓而采取的安全保護(hù)措施。超低壓會(huì)破壞泵的入口條件，超高壓則是針對水擊。按照保護(hù)對象的不同，有干線壓力保護(hù)和泵站壓力保護(hù)的區(qū)別。對于干線的保

25、護(hù)，常用“泄放保護(hù)”和“超前保護(hù)”兩種方法。超前保護(hù)依賴SCADA系統(tǒng)的支持，使水擊保護(hù)措施更加安全可靠。但目前我國的老輸油管線大部分沒有配備SCADA系統(tǒng)。泄放保護(hù)則屬于被動(dòng)式保護(hù)法。目前泄放保護(hù)設(shè)施的更新發(fā)展，已使得水擊保護(hù)非?？煽俊Ｔ谟吞锢瞎艿赖拿荛]輸油管線中，使用的都是“泄放保護(hù)”法。所不夠完善的是，只限于在中間站設(shè)置泄放設(shè)施。今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮在末站增設(shè)泄放設(shè)施，因?yàn)樵谀┱具M(jìn)口，也有發(fā)生水擊的可能性。 壓力保護(hù)可采取下列四種方式： 出口調(diào)節(jié)閥 當(dāng)泵出口壓力超高時(shí)，調(diào)節(jié)閥節(jié)流，然后順序停泵，最后泄壓保護(hù)，這種條件下，可不設(shè)超前保護(hù)系統(tǒng)。 這種用于密閉輸油的專用調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)節(jié)閥一直依賴

26、進(jìn)口。1991年，管道研究院和重慶閥門廠、北京機(jī)械自動(dòng)化研究所等單位合作，研制成功了電液調(diào)節(jié)球閥，并在東黃輸油管道上進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，取得成功。試驗(yàn)表明，該閥各項(xiàng)性能達(dá)到了引進(jìn)調(diào)節(jié)閥的技術(shù)水平，可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。對管道壓力的控制平穩(wěn)、準(zhǔn)確，該閥及其控制裝置達(dá)到了控制水擊波峰和保護(hù)泵的能力。 氣壓緩沖罐 在管道系統(tǒng)中的適當(dāng)位置，例如匯管上安裝容積為50100L左右的緩沖罐，罐內(nèi)充入適量壓縮氣體。當(dāng)水擊發(fā)生時(shí)，高壓液體進(jìn)入緩沖罐，使罐內(nèi)空氣受壓而消耗水擊能量。 雙功泄壓閥 雙功能泄壓閥是重慶后勤工程學(xué)院蒲家寧等人發(fā)明（專利號：CN1042979A）的，它的功能之一是可變水壓力劇增為漸增，從而有效地

27、控制了水擊增壓速率，二是控制增壓幅值。該閥可以調(diào)節(jié)閥的開啟壓力，有效地防止水擊危害和非水擊型超壓。它結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作靈敏，工作可靠，已在生產(chǎn)中得到成功的應(yīng)用，既能保障管道系統(tǒng)的安全，又是提高輸油效益的簡捷手段，性能達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 雙功泄壓閥由主調(diào)節(jié)閥、控制閥、蓄能器和監(jiān)視器構(gòu)成。其控制原理跟直接用緩沖罐相同，只是調(diào)節(jié)閥能更好地控制水擊時(shí)帶壓液體進(jìn)入緩沖罐和液壓從緩沖罐回流到管道內(nèi)，同時(shí)緩沖罐的容積也大大減小。 超前保護(hù) SCADA系統(tǒng)具有全線工藝參數(shù)的控制功能，能夠做到水擊超前保護(hù)。如東黃復(fù)線輸油自動(dòng)化為80年代國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了各泵站進(jìn)出站壓力的多重調(diào)節(jié)。SLCD系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力，

28、保持在泵入口壓力小于314kPa和站出口壓力大于6470kPa的正常范圍內(nèi)。當(dāng)泵入口壓力小于100kPa或出站壓力大于7120kPa時(shí)，PLC系統(tǒng)采取順序停泵的辦法將壓力調(diào)節(jié)到泵入口壓力大于314kPa和出站壓力小于7120kPa的范圍內(nèi)。水擊超前保護(hù)程序是當(dāng)某站發(fā)生水擊后，水擊信息首先傳至首站，首站命令相關(guān)站的PLC系統(tǒng)先順序停泵再壓力調(diào)節(jié)，使本站產(chǎn)生正負(fù)壓力波以抵減水擊壓力波和管道填充超壓波，避免造成管道和設(shè)備的巨大破壞。該系統(tǒng)還有硬線的壓力保護(hù)，當(dāng)主泵出口壓力大于9300kPa時(shí)，出站壓力開關(guān)將出發(fā)全站運(yùn)行泵跳閘。如果觸發(fā)失效，泵朝北處安全閥將動(dòng)作，通過向燃料罐泄放原油進(jìn)行泄壓，當(dāng)油罐液

29、位達(dá)到設(shè)定的最高限位時(shí)，液位開關(guān)將觸發(fā)全站運(yùn)行泵跳閘。 1.3 優(yōu)化運(yùn)行技術(shù) 優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)是國外多采取的運(yùn)行方式，在SCADA系統(tǒng)中基本上都裝有優(yōu)化運(yùn)行控制軟件，它可在不考慮調(diào)速的基礎(chǔ)上，對管道的運(yùn)行方案進(jìn)行優(yōu)化，使管道在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行，減小低輸量時(shí)的不匹配性，減少乃至消除節(jié)流損失。 對于一條熱油管道，消耗的能量主要有兩種：電力和燃料。這兩種能量消耗是一對矛盾，提高輸油溫度，輸油的燃料消耗會(huì)上升，而油品粘度下降，沿線的摩阻損失會(huì)減少，輸油的動(dòng)力消耗會(huì)下降。反之，降低輸油溫度，輸油的燃料消耗會(huì)下降，而油品粘度上升，沿線的摩阻損失會(huì)增加，輸油的動(dòng)力消耗會(huì)上升。因此，對于某個(gè)輸油量，不同的輸油溫

30、度，能量消耗也不同。一條熱油管道，必然存在一個(gè)能耗最低的輸油溫度和對應(yīng)的電爐開泵方案。長輸管道的優(yōu)化運(yùn)行過程，涉及到流量分配、管輸工藝、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等多學(xué)科的知識(shí)。 輸油泵機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行，一般從三個(gè)方面進(jìn)行，一是對輸油泵機(jī)組本身進(jìn)行改造，可用拆級、車削葉輪、改變泵轉(zhuǎn)速、更新高效泵；二大小泵搭配，即選配合適的不同規(guī)格的輸油泵；三是合理確定輸油量，使輸量和泵額定輸量盡可能一致，減少節(jié)流損失，最大限度地提高泵的運(yùn)行效率。 進(jìn)入90年代以后，勝利油田進(jìn)入了原油自然遞減和稠油開發(fā)增多的后期開發(fā)階段，出現(xiàn)了兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：一是原油產(chǎn)量呈逐年遞減的趨勢，造成原油外輸管道處于不滿負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)；二是對新區(qū)塊生產(chǎn)的

31、原油直接就近進(jìn)入主管線。這給長輸管道的運(yùn)行管理帶來了新的問題。針對以上兩個(gè)特點(diǎn)，油氣集輸公司分析了所管理的4條輸油管道的運(yùn)行現(xiàn)狀，在90年代應(yīng)用熱油管道優(yōu)化運(yùn)行理論，根據(jù)外輸計(jì)劃，及時(shí)調(diào)配管道運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 東辛輸油管道包括東營原油庫（首站）、2 號站、4號站和101油庫，該管道輸油量基本上在 萬噸左右，而設(shè)計(jì)輸油量800萬噸。隨著清河、樂安兩個(gè)油田的開發(fā)，該管道又承擔(dān)了兩個(gè)油田來油外輸任務(wù)。針對這些情況的變化，油氣集輸公司編制了優(yōu)化運(yùn)行軟件，采取了一是降低輸油溫度，二是尋求最佳的開泵方案。勝利油的凝固點(diǎn)是24,反常點(diǎn)是36,確定

32、了輸油溫度降為35。優(yōu)化運(yùn)行的方案的實(shí)施結(jié)果，一是停運(yùn)了2號站的加熱爐，二是停運(yùn)了4號站的加熱爐和泵，實(shí)現(xiàn)了一泵到底、一熱到底的運(yùn)行方案。年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益360萬元。孤永東、孤羅東兩條輸油管道原是兩個(gè)輸油系統(tǒng)，分別獨(dú)立運(yùn)行，1996年，針對輸油工況的變化，對孤島首站工藝流程進(jìn)行了改造，使兩條管道作為一個(gè)系統(tǒng)考慮，能對其輸量進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)化運(yùn)行的結(jié)果，孤東兩條輸油管道年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益400萬元。1999年，又針對東辛、東臨等輸油量的調(diào)整，停運(yùn)了2 號站以上東辛勝利線和2和馗以南東辛含硫線，等于停運(yùn)了一條輸油管道，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益241萬元。 1.4 節(jié)能改造 由于設(shè)計(jì)輸油能力大，實(shí)際輸量小，東部很多管道處于不

33、滿負(fù)荷狀態(tài)，輸油泵、加熱爐效率低。為了解決這種設(shè)備和輸送量的不匹配，滿足生產(chǎn)要求，主要靠閥門節(jié)流來維持生產(chǎn)，造成大量的能源浪費(fèi)。 解決管泵不匹配的技術(shù)措施，主要有：合理調(diào)配泵、爐運(yùn)行參數(shù)及時(shí)率，間歇運(yùn)行；泵調(diào)速技術(shù)，即通過調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，使之工作在高效區(qū)內(nèi)。 從“七五”以來，管道局及東部老油田圍繞著節(jié)能降耗等關(guān)鍵問題，開展了大量的研究開發(fā)。起初是通過站內(nèi)流程改造（由先爐后泵流程改為先泵后爐流程），改造輸油泵和加熱爐，后是更換高效輸油泵、熱媒爐。近年來圍繞節(jié)能開發(fā)應(yīng)用液力偶合器、電機(jī)調(diào)速裝置、燃油乳化技術(shù)等，減少油電消耗，降低輸油成本，取得了可觀的節(jié)能效果。 改用先爐后泵流程 1986年，鐵秦線改

34、造了泵爐流程，一是提高了進(jìn)泵油溫，降低了進(jìn)泵原油粘度，從而提高了泵效；二是站內(nèi)熱油管道加長，減少了站內(nèi)摩阻；三是加熱爐管降為低壓運(yùn)行，增加了加熱爐的安全性。 改造輸油設(shè)備，提高運(yùn)行效率 例如，勝利油田東辛輸油管道設(shè)計(jì)輸量400萬t/a，實(shí)際輸量僅243萬t/a。經(jīng)論證，對泵葉輪直徑進(jìn)行了切削，19961997年間，節(jié)約電費(fèi)467萬KWh。 早期，輸油加熱爐采用的都是方箱式直接加熱爐，滿負(fù)荷運(yùn)行效率70%，低輸量效率更低。鐵秦線1986年對其進(jìn)行了節(jié)能改造，爐效提高了15%左右。 選用高效輸油設(shè)備 在鐵秦線、鐵大線輸油管線改造過程中，陸續(xù)將老式的輸油泵、加熱爐改造成高效泵、熱媒爐，提高了運(yùn)行效率

35、。 輸油泵調(diào)速 輸油泵調(diào)速方式有變頻調(diào)速和液力偶合器、滑差離合器等種類，變頻調(diào)速技術(shù)在中小型電機(jī)上使用較多，而輸油常用的是高壓（6KV）大電機(jī)，變頻調(diào)速器的成本較高；目前使用較多的是液力偶合器。 滑差離合器曾在濮臨線首站的濮陽站應(yīng)用，效果很好。這類動(dòng)態(tài)調(diào)速裝置成本低，操作簡單，很受一線工人的歡迎。其不足之處：一是效率和變比成反比，即高效區(qū)的調(diào)速范圍?。欢强煽匦阅懿?。 變頻調(diào)速技術(shù)就是使用變頻器對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，變頻器能夠連續(xù)改變交流電源頻率，它主要由整流器、儲(chǔ)能元件、逆變器、控制器等組成。其工作原理是：先將50Hz的交流電變成直流，然后控制逆變器中的電力電子元件，使其按所需要的頻率依次導(dǎo)通

36、，就會(huì)在輸出端得到所需要頻率的交流電，供電機(jī)使用。 東北輸油管理局1986年在鐵大線改造中從德國引進(jìn)了三套1750kW的變頻調(diào)速器，分別安裝在沈陽、大石橋、瓦房店三站，解決了全線的節(jié)流問題。該裝置操作簡便，節(jié)能效果好，在當(dāng)時(shí)輸量較滿的情況下，每天仍可節(jié)電2500度左右，三年多收回了30萬美元一套的投資。而且調(diào)速技術(shù)的使用也使全線的技術(shù)水平和管理水平有了較大的提高。 1.5 SCADA系統(tǒng) 世界管道自動(dòng)化的研究，從1931年開始到1951年初具規(guī)模，目前已達(dá)到全線集中控制階段。自動(dòng)化水平的提高對于安全運(yùn)行、節(jié)能、節(jié)省人力均有好處。 SCADA（數(shù)字采集與監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)由設(shè)在控制中心的主機(jī)、設(shè)在各

37、站的遠(yuǎn)程控制終端（RTU）和高性能的通信系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)相當(dāng)于兩級的分布式控制系統(tǒng)?？刂浦行牡挠?jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對設(shè)在各泵站、計(jì)量站或遠(yuǎn)控閥室的RTU定期進(jìn)行查詢，連續(xù)采集各站的操作數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并向RTU發(fā)出操作和調(diào)整設(shè)定值的指令，從而實(shí)現(xiàn)對整條管道的統(tǒng)一監(jiān)視、控制和調(diào)度管理。各站控系統(tǒng)的RTU或可編程控制器（PLC）與現(xiàn)場傳感器、變送器和執(zhí)行器或泵機(jī)組、加熱爐的工控機(jī)連接，具有掃描、信息預(yù)處理及監(jiān)控等功能，并能在與中心計(jì)算機(jī)通信一旦中斷時(shí)獨(dú)立工作。站上可以做到無人職守。 80年代以前，我國長輸管道基本上是常規(guī)儀表檢測，就地控制。80年代中期以來，在鐵大線、東黃復(fù)線上安裝了從美國Rexn

38、ord公司引進(jìn)的SCADA系統(tǒng)。此后，新建的長輸管道大多配備了我國或引進(jìn)的SCADA系統(tǒng)。對于今后建設(shè)的長輸管道，SCADA系統(tǒng)將成為必不可少的組成部分。 1.6 加熱爐 加熱爐是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給被加熱介質(zhì)而使其溫度升高的一種加熱設(shè)備。在油氣集輸系統(tǒng)中，它的作用是將原油、天然氣等加熱至工藝所要求的溫度，以便進(jìn)行加工和輸送。 油氣集輸生產(chǎn)最常用的加熱爐是燃油管式加熱爐，從爐型上多為方箱式。 下面簡要介紹幾種常用加熱爐。 16.1 管式加熱爐 管式加熱爐火焰直接加熱，具有單臺(tái)功率高、升溫速度快、加熱溫度高、耗鋼量小等優(yōu)點(diǎn)。管式爐四周是用耐火磚砌筑的爐墻和成排的爐管，爐管分兩部分，直接受爐

39、膛火焰輻射加熱的為輻射管，受煙道氣對流加熱的對對流管。爐子的燃燒器是將燃油經(jīng)機(jī)械霧化或蒸汽霧化（與水蒸汽混合），在高壓下通過油嘴噴出燃燒，空氣從風(fēng)門進(jìn)入。管式爐種類較多，目前油田應(yīng)用比較多的是臥式管式加熱爐，熱負(fù)荷規(guī)格有1000kW、2000kW、2500kW。燃料以原油為主，采用輕型快裝結(jié)構(gòu)，工廠預(yù)制，現(xiàn)場組裝。加熱爐熱效率為8285。 結(jié)構(gòu)與工作原理 管式加熱爐是在爐內(nèi)設(shè)置一定輸量的爐管，被加熱介質(zhì)在爐內(nèi)連續(xù)流過，燃料在爐膛燃燒產(chǎn)生的熱量以輻射方式將熱量傳給輻射室爐管，通過爐管管壁傳遞給被加熱介質(zhì)，煙氣經(jīng)輻射室煙道進(jìn)入對流室，以較高的速度通過對流爐管間隙，同時(shí)完成對流換熱，從而使被加熱介質(zhì)

40、溫度升高的一種加熱裝置。 以下簡要說明臥式管式加熱爐的結(jié)構(gòu)： 輻射室 輻射室是爐內(nèi)火焰與高溫?zé)煔庖暂椛浞绞綖橹鬟M(jìn)行熱傳遞的爐體部分。輻射室外壁是鋼制圓筒，內(nèi)襯輕質(zhì)耐火保溫材料，爐管沿內(nèi)壁圓周方向敷設(shè)，是圓筒式加熱爐主要的換熱區(qū)。 對流室 對流室是高溫?zé)煔庖詫α鞣绞綖橹鬟M(jìn)行熱傳遞的爐體部分，一般是矩形結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯輕型耐火保溫材料。 輻射室煙道 煙氣由輻射室進(jìn)入對流室的通道，一般是半圓形。 彎頭箱 彎頭箱是將爐管彎頭與煙氣隔離的封閉箱體。有輻射室彎頭箱和對流室彎頭箱，有的管式爐不設(shè)彎頭箱。 爐管 爐管是管式加熱爐的熱導(dǎo)體，能夠承受一定的壓力和溫度，一般由裂化鋼管制成。爐管分為輻射室爐管和對流室爐管，

41、輻射室爐管管徑較大，常用爐管外徑為114、127、159mm，對流室爐管管徑則較小，常用爐管外徑為60、89、114mm。為了提高對流傳熱系數(shù)，有的對流管采用釘頭管或翅片管。 燃燒器 燃燒器是將燃料和助燃空氣混合并按所需流量、比例噴入燃燒室的裝置。油田常用的燃燒器有油燃燒器和天然氣燃燒器。 煙囪 煙囪的作用是將廢煙氣排入高空并產(chǎn)生抽力，煙囪的高度和直徑由燃燒方式及爐內(nèi)阻力確定。 吹灰器 吹灰器是利用壓縮空氣或過熱蒸汽吹掃對流室爐管上積聚的煙灰的裝置。主要作用是提高傳熱系數(shù)和防止腐蝕。對流室爐管是光管一般不設(shè)吹灰器，而采用釘頭管或翅片管則必須設(shè)置吹灰器。 附件 管式圓筒式加熱爐附件有防爆門、看火

42、孔、人孔。 原油長輸管道上臥式圓筒式加熱爐是常用的加熱爐，該種爐型技術(shù)成熟，運(yùn)行比較穩(wěn)定，維護(hù)、檢修簡單，造價(jià)低。缺點(diǎn)是熱效率相對熱媒加熱爐效率較低，存在不安全因素，爐管低溫露點(diǎn)腐蝕難以克服，爐管壽命短。 水套爐 水套爐是火筒式加熱爐，間接加熱，其工作原理是燃料在爐體下部的火筒煙管內(nèi)燃燒，熱量通過火筒煙管傳遞給中間傳熱介質(zhì)“水”，水再加熱內(nèi)有介質(zhì)流動(dòng)的盤管。水套爐單臺(tái)功率小，主要用于小流量加熱，優(yōu)點(diǎn)是使用安全，不結(jié)焦。 爐體與爐管之間用密封填料密封，松緊程度由壓蓋法蘭調(diào)節(jié)。爐體上焊有溫度計(jì)插孔及壓力表和安全閥接頭。通過水箱、漏斗和平衡管給爐內(nèi)加水。爐體放在用耐火材料砌成的爐墻上，頂上敷絕熱材料

43、保溫。 油氣集輸公司氣井上使用的加熱爐多為50KW的水套爐，以生產(chǎn)的天然氣為燃料。 熱媒加熱爐 熱媒加熱爐采用間接加熱方式，即燃油先加熱一種載熱介質(zhì)導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油再加熱原油。由主爐體和換熱器以及連接管路組成，主爐體可以是臥式或立式圓筒式加熱爐，加熱熱媒，換熱器是熱媒與被加熱介質(zhì)換熱的裝置。此種加熱爐避免了爐管低溫露點(diǎn)腐蝕，安全可靠。熱媒是一種閃點(diǎn)高、凝點(diǎn)低、熱容高、導(dǎo)熱強(qiáng)的礦物油或合成油，性質(zhì)穩(wěn)定。 熱媒爐具有如下特點(diǎn)： 節(jié)能效果顯著 勝利油田能源檢測站測定，坨四站正平衡熱效率從方箱爐的64%提高到84%，反平衡效率從67%提高到87%，平均熱效率提高20%。熱媒爐由于用電腦控制加熱爐的運(yùn)行參

44、數(shù)，使之一直處于高效狀態(tài)。 由于熱媒爐能夠提供低壓高溫穩(wěn)定熱源，可以用它產(chǎn)生站上生產(chǎn)、生活所用的蒸汽、熱水，從而停掉鍋爐，節(jié)省大量的人力、物力。 適用于密閉輸油流程 它能夠適應(yīng)寬范圍的輸量變化，升降溫度反應(yīng)快。另外，在密閉輸送中，一旦停輸，如果采用直接加熱方式，這時(shí)雖然停爐，但爐的熱容量很大，爐溫不會(huì)很快降下來，因而造成爐內(nèi)爐管內(nèi)原油繼續(xù)升溫，隨之而迅速升壓，有爆炸的危險(xiǎn)。采用間接加熱，原油不進(jìn)爐管，熱媒的蒸汽壓很低，343時(shí)僅有0.159MPa，故停在爐內(nèi)也不會(huì)有危險(xiǎn)。 更為安全 間接加熱系統(tǒng)由直接加熱熱媒和間接加熱原油兩個(gè)環(huán)節(jié)組成，前者在熱媒爐內(nèi)進(jìn)行，后者在換熱器中進(jìn)行。熱媒系統(tǒng)又是單一的

45、低壓（約0.6MPa）系統(tǒng)，且熱媒不結(jié)焦，無腐蝕，傳熱性能好，也避免了原油管結(jié)焦。因此，這種間接加熱系統(tǒng)相對更為安全。 自動(dòng)化水平較高 熱媒爐由微機(jī)自動(dòng)控制，比如自動(dòng)點(diǎn)火和停爐自動(dòng)順序控制，控制熱媒爐的流量、燃油量、熱媒出口溫度和燃燒控制，有較完善的安全保護(hù)設(shè)施。 可避免對流爐管的低溫露點(diǎn)腐蝕 由于熱媒進(jìn)爐溫度高（121），使對流爐爐管壁溫度在煙氣露點(diǎn)以上，從而避免了露點(diǎn)腐蝕。這一點(diǎn)對于含硫量較高的勝利原油作燃料的場合更為重要。 當(dāng)然，熱媒爐存在造價(jià)高、占地面積大等缺點(diǎn)。 熱媒加熱爐，國外40年代即開始研制，50年代開始大規(guī)模推廣應(yīng)用。我國在80年代開始用于原油長輸管道，目前管道局、勝利油田、

46、大港油田、遼河油田、塔里木、吐哈等油田都已應(yīng)用。 熱管加熱爐 熱管是一個(gè)密閉的、具有一定真空度的管件，內(nèi)部裝有符合溫度變化范圍要求的工質(zhì)。熱管利用內(nèi)部工質(zhì)的相變傳熱，極大地提高了傳熱效果，其當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)是紫銅的數(shù)千倍，因此熱管被稱為“超導(dǎo)熱體”。 現(xiàn)在，我國在余熱節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用，以碳鋼水熱管為主，如鍋爐的省煤器、空氣預(yù)熱器等，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但是碳鋼水熱管在高溫下容易爆裂，限制了應(yīng)用范圍。 近年來，又興起了無機(jī)復(fù)合熱管，它跟傳統(tǒng)的熱管（如鋼水熱管）技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是：適用溫度范圍廣，使工作范圍擴(kuò)大到材料使用的溫度極限，可在350以上高溫環(huán)境下工作，不易產(chǎn)生爆管，結(jié)構(gòu)緊湊，流動(dòng)阻力小，不易

47、堵塞，其良好的均溫性能可有效地防止煙氣酸露點(diǎn)腐蝕，良好的耐熱性能可有效地提高其使用壽命。 勝利油田濱南采油廠二首站4臺(tái)加熱爐、稠油末站2臺(tái)加熱爐全部燃用重油，采用蒸汽霧化燃燒方式，冬季也由外來蒸汽加熱和霧化原油。加熱爐排煙溫度為260左右，采用無機(jī)導(dǎo)熱熱管回收余熱后，排煙溫度降低到170左右。回收加熱爐余熱產(chǎn)生的蒸汽滿足了燃油加熱和取暖需要，節(jié)約了能量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 近年來，國內(nèi)還研究了利用熱管技術(shù)來改造傳統(tǒng)價(jià)爐的結(jié)構(gòu)，如遼河油田設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了熱管加熱爐，即運(yùn)用“火筒壁熱管、盤管壁熱管”的復(fù)式傳熱，強(qiáng)化了傳熱，提高了爐效，減小了爐體體積。以700Kwregr 價(jià)爐為例，與同負(fù)

48、荷的常規(guī)水套爐相比，熱效率提高10%，達(dá)到85%以上，節(jié)約鋼材40%，降低造價(jià)21%，減少占地面積30%，節(jié)約投資2萬多元。 直接加熱爐大部分是七十年代建設(shè)的，在新建加熱爐時(shí)已被淘汰，這類加熱爐體積龐大，爐管易結(jié)焦，熱效率較低。效率低的主要原因是排煙溫度偏高，爐膛為負(fù)壓，漏風(fēng)多，體積大，爐體保溫性差，導(dǎo)致散熱損失很大。方箱式加熱爐不僅效率低，另一個(gè)突出缺點(diǎn)是安全性差，爐管（特別是處于底部的爐管）易發(fā)生腐蝕穿孔，爐內(nèi)高溫火焰接觸還容易造成油管高溫強(qiáng)度降低而破裂，造成原油泄漏而極易引起火災(zāi)、爆炸事故。 熱媒加熱爐實(shí)現(xiàn)了燃燒和加熱分離，安全可靠，但是由于多了熱媒傳熱環(huán)節(jié)，不僅影響到傳動(dòng)效率，熱媒的循

49、環(huán)還需要消耗動(dòng)力。 熱管加熱爐不僅具有極高的傳熱效率，而且也可以做到燃燒加熱段和冷卻供熱段分離，既具有熱媒爐的優(yōu)點(diǎn)，而且沒有熱媒循環(huán)的動(dòng)力消耗，提高了系統(tǒng)的綜合效率，又保證了安全可靠，應(yīng)該是發(fā)展的方向。 2.國外輸油管道技術(shù)現(xiàn)狀 2.1阿拉斯加原油管道 美國阿拉斯加原油管道在1974年4月開始動(dòng)工，1977年6月20日竣工。管道全長1288km，管徑1220mm×104m3/d，年輸原油超過1億噸，管道共設(shè)有12個(gè)站，總投資約80億美元。 輸油站庫儲(chǔ)油能力分別為：1號站即首站，庫容67000m3; 5號站即泄壓站，庫容24000 m3; 其余各站庫容8700 m3; 末站庫容124萬

50、m3。輸油泵運(yùn)行方式是泵到泵密閉輸送方式。原油從首站以52左右進(jìn)入管道，至終端溫度約38。全線無原油加熱裝置，靠原油高速流動(dòng)（3m/s）產(chǎn)生的摩擦熱量補(bǔ)充一部分，原油溫度至終點(diǎn)仍高于傾點(diǎn)。 輸油站庫都用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電作為動(dòng)力，并盡量利用外電源。通信方式以微波通信為主，衛(wèi)星通信備用。阿拉斯加原油管道采用SCADA數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，軟件包括數(shù)據(jù)采集及控制軟件、報(bào)警顯示、水力模型、泄漏檢測、歷史報(bào)告、仿真培訓(xùn)等系統(tǒng)。 阿拉斯加原油管道有比較完善的抗震等保護(hù)措施，解決了永凍土區(qū)鋪設(shè)熱油管道的綜合技術(shù)，主要成果包括：成功研究出5種永凍土區(qū)鋪設(shè)熱油管道方法;架空管道解決了多個(gè)問題（比如管道熱膨脹、保溫、管

51、道與支架隔熱問題）;永凍土的地基處理技術(shù)。 2.2美國新建大型油庫 美國Plains Terminal and Transfer Corp.在俄克拉荷嗎州庫欣建成了一座容量200萬桶的原油庫，這是美國最大的油庫之一，總共18座油罐中，4座15萬桶，其余是10萬桶罐。該工程1992年9月動(dòng)工，1993年11月投產(chǎn)。該油庫在技術(shù)上有如下特點(diǎn)： 泄漏檢測與預(yù)防 每座油罐底下的環(huán)形罐壁基礎(chǔ)內(nèi)都鋪有一層厚22.5mm的高密度聚乙烯襯墊，作為輔助的防漏外殼，將地上罐、閥、泵、管匯和整個(gè)管組區(qū)周圍封閉起來。他們還為泵設(shè)計(jì)了一種特殊的雙壁鋼制防漏保護(hù)罩。用雙層外壁包住的泵體可使其比采用其它方法更容易維護(hù)和監(jiān)視

52、。為了便于檢漏，管匯位于地上。檢漏系統(tǒng)則在罐底一旦破裂時(shí)提供早期檢測。為進(jìn)一步預(yù)防油罐腐蝕，鋼質(zhì)罐底都涂敷了一層環(huán)氧樹脂。 防腐保護(hù) 為提高油罐壽命，保證安全儲(chǔ)油，油罐設(shè)計(jì)時(shí)鋼板設(shè)計(jì)厚度取19mm的腐蝕余量。罐底采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)置在防漏襯墊與鋼質(zhì)罐底之間。 自動(dòng)控制系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制的145個(gè)電動(dòng)閥、4臺(tái)泵、18座油罐攪拌器和17臺(tái)流量計(jì)均由SCADA系統(tǒng)進(jìn)行控制，即SCADA系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)測著流量、壓力、溫度、油罐液位，控制油罐攪拌器，控制在線自動(dòng)取樣器，自動(dòng)啟泵。 2.3 加拿大老油庫的改造 加拿大貫山管道公司一油庫已運(yùn)行20多年，底部出現(xiàn)坑蝕穿孔漏油事故的可能性日益增長，并

53、已多次發(fā)生冒罐、漏油事故。1989年，加拿大運(yùn)輸部頒布了新的標(biāo)準(zhǔn)，要求“全部油庫設(shè)施、包括油罐在內(nèi)，在其下方要有一層不滲透底襯層”。為此，該公司對其進(jìn)行了大規(guī)模整修，內(nèi)容包括： 對5座油罐依次進(jìn)行改造。將油罐用特制的龍門吊架提升到離地高度，隨即對底免的銹斑進(jìn)行清除及必要的修補(bǔ)平整，等清除干凈后，立即采用無氣噴涂方法噴涂25密耳厚的環(huán)氧樹脂固體顆粒，待涂層固化后，再將油罐放回原位。 在油罐基礎(chǔ)的表層加300mm厚的純凈砂，在砂層下方鋪設(shè)增強(qiáng)聚乙烯。呈錐體狀趨向中心，以便收集可能會(huì)有的雨水或油，通過聚氯乙烯排污管將其導(dǎo)出。罐下的塑料板覆蓋要整個(gè)罐區(qū)。 在油庫邊緣（即塑料板四周）有一垂直向下的塑料板

54、，將油庫整個(gè)地跟周圍土壤隔離，邊緣下步還有一埋地的排水暗溝，將排出的水送往水處理裝置處理。 在庫區(qū)設(shè)置一些土壤通風(fēng)管，以逐漸降低土壤中污染物的含量。 通過這次返修，在現(xiàn)有的運(yùn)行設(shè)施下面鋪設(shè)合成材料襯墊，是一項(xiàng)非常復(fù)雜且耗資巨大的工程，因此，對于新建工程，應(yīng)當(dāng)盡量考慮未來環(huán)保條例的要求，減少今后改造所帶來的巨大耗費(fèi)。 3. 國內(nèi)先進(jìn)原油管道技術(shù)現(xiàn)狀 庫鄯線、東黃線、鐵大線、鐵秦線代表了我國輸油管道的最高技術(shù)水平。 3.1 庫鄯輸油管道 該管道西起庫爾勒，東到鄯善末站，全場476km, 管徑610mm, 年輸量5001000萬噸，1997年6月30日建成投產(chǎn)。該管道被譽(yù)為我國第一條具有90年代國際

55、先進(jìn)水平的現(xiàn)代化輸油管道。 庫鄯輸油管線建設(shè)水平，從采用國際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高壓大站距輸送，實(shí)現(xiàn)常溫密閉輸送，通過減壓閥解決大落差，采用國際一流輸油設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化，輸油能耗低，防腐層壽命長，操作運(yùn)行人員少，建設(shè)周期短等十個(gè)方面比較，認(rèn)為達(dá)到了年代國際先進(jìn)水平。 該管道的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：工程設(shè)計(jì)采用了國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)總公司提出的把庫鄯線建設(shè)成具有年代國際先進(jìn)水平的樣板工程的要求，庫鄯輸油管道設(shè)計(jì)是由國際著名的油氣管道設(shè)計(jì)公司意大利斯南普吉提公司和中國管道設(shè)計(jì)院合作完成的，大部分設(shè)計(jì)采用了國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，如：美國國家標(biāo)準(zhǔn)（）、美國石油學(xué)會(huì)（）等。 實(shí)現(xiàn)了高壓、大站距輸送經(jīng)過對多種方案

56、進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)選，確定庫鄯輸油管道設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力為，采用X65高強(qiáng)度管材，實(shí)現(xiàn)高壓輸油。庫爾勒首站與馬蘭中間泵站（一期工程僅為清管站）間距為，馬蘭中間站與末站間距為。一期工程年輸萬原油，實(shí)現(xiàn)了首站一泵到底。這些技術(shù)指標(biāo)與國內(nèi)直徑以上輸油管道最高設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力和約的站距（東營黃島復(fù)線）相比高出較多，與國際著名的美國阿拉斯加管道（全長，管徑，年輸量億至億，運(yùn)行壓力，平均站距）及美國全美管道（從加利福尼亞州芭芭拉至德克薩斯州休斯敦，全長，管徑，年輸量萬，運(yùn)行壓力，平均站距）相比也在相近或略高水平上。縱觀世界各國管徑在以上的輸油管道，運(yùn)行壓力等于或超過的并不多。實(shí)現(xiàn)了常溫、密閉輸送庫鄯線針對塔中油和塔北油物性的不同特點(diǎn)，經(jīng)過科研攻關(guān)，采用冬季添加降凝劑改善混合油物性和流變性來實(shí)現(xiàn)全年常溫輸送，這在國內(nèi)長輸管道中還是首次從設(shè)計(jì)就立足于加劑降凝降粘。與澳大利亞及哈薩克斯坦的一條輸油管道采用添加降凝劑的方法實(shí)現(xiàn)常溫輸送相比，它也是比較領(lǐng)先的（體現(xiàn)在加劑量小、輸送距離大、降凝降粘效果好上）。通過設(shè)置減壓站來解決大落差問題國外年代前建成的具有大落差的管道多是采用在低點(diǎn)設(shè)置壓力泄放罐和加大管道壁厚的方法來解決大落差問題，這種方法的缺點(diǎn)是耗費(fèi)管道鋼材多，且因要設(shè)置原油注入站，把泄放進(jìn)罐的原油注回管道