某熱油管道工藝設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上重慶科技學院管道輸送工藝課程設計報告 學 院:石油與天然氣工程學院 專業(yè)班級:油氣儲運專業(yè)08學生姓名: 馬達 學 號: 設計地點（單位） 重慶科技學院K棟 設計題目： 某熱油管道工藝設計 完成日期： 2010 年 12 月 30 日 指導教師評語: _ 成績（五級記分制）: 指導教師（簽字） : 專心-專注-專業(yè)摘要我國原油大部分都屬于高粘高凝固點原油，在原油管道輸送過程中一般都采取加熱輸送，目的是為了使管道中的原油具有流動性同時減少原油輸送過程中的摩阻損失。熱油管道輸送工藝中同樣要求滿足供需壓力平衡，在起伏路段設計管道輸油關(guān)鍵因素是泵機組的選擇和布置，要在滿足熱油

2、管道輸送壓力平衡的條件下盡量使管道輸送能力增大。熱油管道工藝設計中要根據(jù)具體輸送原油的性質(zhì)、年輸量等參數(shù)確定加熱參數(shù)，結(jié)合生產(chǎn)實際，由經(jīng)濟流速確定經(jīng)濟管徑，設計壓力確定所使用管材，加熱參數(shù)確定熱站數(shù)。然后計算管道水力情況，按照“熱泵合一”原則布置泵站位置，選取泵站型號，并校合各泵進出站壓力和沿線的壓力分布是否滿足要求，并按照實際情況調(diào)整泵機組組成。最后計算最小輸量，確保熱油管道運行過程中流量滿足最小流量要求，避免管道低輸量運行。關(guān)鍵詞：原油 加熱輸送 泵站 壓力平衡 輸量目錄1 設計目的及意義 設計目的:該設計的目的在于解決熱油管道輸送過程中管道規(guī)格的選取及泵機組的選取，計算是否存在翻越點，使

3、原油在起伏路段能夠連續(xù)輸送。同時為了滿足管道承壓能力和原油輸量，校核管道內(nèi)動靜水壓力。泵機組確定后要使各個泵站之間的管路滿足水力要求，要求泵站布置的位置能夠及時提供給流體壓力，及能保證輸送要求，還能保護泵機組，防止汽蝕現(xiàn)象發(fā)生。 設計意義：設計該熱油管道輸送工藝能夠?qū)φn堂學到的知識進行整合，使分散的各類設計知識整合起來運用到實際工程中，鍛煉對實際工藝設計的能力，更好的掌握課本上的知識，學以致用。2設計規(guī)范本設計主要根據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局和中華人民共和國建設部聯(lián)合發(fā)布的輸油管道工程技術(shù)規(guī)范GB50253-94，并參照其他有關(guān)設計規(guī)范進行的。設計中應符合以下幾條設計原則：（1） 輸油管道工程設計計算輸

4、油量時，年工作天數(shù)應按350d計算。 （2） 以國家設計規(guī)范為主要和基本原則，通過技術(shù)比較選擇最優(yōu)化最經(jīng)濟的工藝方案。（3） 充分利用地形條件，兼顧熱力站、泵站的布置，本著“熱泵合一”的原則，盡量減少土地占用。（4） 設計中以節(jié)能降耗為目的，在滿足管線設計要求的前提下，充分利用管線的承壓能力以減少不必要的損耗。（5） 輸油管道系統(tǒng)輸送工藝設計應包括水力和熱力計算，并進行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)水力分析，提出輸油管道在密閉輸送中瞬變流動過程的控制方法。（6） 輸油管道所采用的鋼管、管道附件的材質(zhì)選擇，應根據(jù)設計壓力、溫度和所輸液體的物理化學性質(zhì)等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。采用的鋼管和鋼材應具有良好

5、的韌性和可焊性。（7） 應按設計委托書或設計合同規(guī)定的輸量(年輸量、月輸量、日輸量)作為設計輸量。設計最小輸量應符合經(jīng)濟及安全輸送條件。（8） 注意生態(tài)平衡，三廢治理和環(huán)境保護。3 設計數(shù)據(jù)依據(jù)3.1原始數(shù)據(jù) 設計輸量為360 萬噸/ 年， 年最低月平均溫度2， 管道中心埋深1.5m， 土壤導熱系數(shù)1.32w/(m·)， 原油性質(zhì)：20相對密度0.896，50粘度10.5mPa.s， 最大運行壓力8.0MPa， 末站剩余壓頭40m， 局部摩阻為沿程摩阻的1.2%計， 粘溫指數(shù)0.039， 站溫度控制在39， 最高輸送溫度67， 最低輸送溫度36。 原油管道的最低動水壓應高于0.2MP

6、a， 最高動水壓應在管道強度的允許范圍內(nèi)。3.2 地形地溫高程數(shù)據(jù) 該油田計劃鋪設一條220公里、年輸量為360萬噸的熱油管道，管線經(jīng)過區(qū)域地勢起伏較大。 地溫資料：表31 地溫數(shù)據(jù)月份123456789101112地溫2345789119753 高程數(shù)據(jù)如下：表32 沿線高程數(shù)據(jù)里程（km ）0.060.0120.0150.0220.0高程（m ）3554054004704654管道規(guī)格選型4.1 根據(jù)年輸量確定管道內(nèi)徑 年輸量360萬噸，一年按350天計算。體積流量： = =0.1361m³/s取原油經(jīng)濟流速：v=1.6m/s輸油管道內(nèi)徑： = = =0.329m=329mm4.

7、2根據(jù)最高運行壓力確定管道壁厚按照我國輸油管道工程設計規(guī)范（GB50253-2003）中規(guī)定，輸油管道直管段壁厚設計公式為： 其中 壁厚，m 輸油管道的許用應力， 設計壓力， 外徑，m 取 =8，=，K=0.72，=1.0，=295，=+2 得 輸油管道壁厚： = = =0.m =6.438mm4.3 選取管道規(guī)格 由上述計算得出，輸油管道外徑=329+6.438=335.438mm，壁厚=6.438mm，采用無縫碳鋼管，材料為合金鋼Q345，根據(jù)國際無縫鋼管規(guī)格表41，可以選取輸油管道規(guī)格為3777表41國標無縫鋼管規(guī)格表直徑厚度管重/米直徑厚度管重/米159415.2982010199.7

8、5518.9912239.1622.6414278.26219421.219208179.92526.399202.19631.5210224.41736.612268.7841.6314312.79273533.0410208199.65639.519224.38745.9210249.07852.2812298.29325539.4614347.31647.216396.14754.8918444.77862.54122010298.39970.1312357.471077.6814416.36377654.8916475.05763.87142012416.66872.814485.41

9、981.6716553.961090.5162012475.84426662.1414554.46772.3316632.87882.4618711.1992.55182012535.0210102.5914623.5480670.1316711.79781.6518799.87893.1220887.769104.53202014692.5510115.916790.7529790.1118888.658102.7820986.49115.41221083.9510127.99222016869.615 加熱輸送方式設計5.1 加熱參數(shù)設計5.1.1進站和出站溫度確定進站溫度給出=39，埋深

10、處最低月平均低溫=2考慮到原油中不可避免的含水，加熱溫度不宜高于100，以防止發(fā)生沸溢。由于本設計采取先爐后泵的方式，加熱溫度不應高于初餾點80，以免影響泵的吸入。管道采用瀝青防腐絕緣層，原油的輸油溫度不能超過瀝青的耐熱溫度?？紤]到管道熱變形因素，加熱溫度不宜過高。 該地區(qū)各月的平均低溫都比較低，按照最低月平均溫度設計出站溫度=655.1.2 加熱站間平均溫度和原油比熱容、密度 加熱站間油流的平均溫度： =47.6 原油比熱容： c= 其中=-（t-20 =896-（1.825-0.）*（15-20） =899.2kg/m³=0.899t/m³ =47.6 得 =1.97k

11、J/(kg) 熱油在平均溫度下的密度： =896-（1.825-0.）*（47.6-20） =874.9kg/m³5.1.3 加熱站數(shù)確定 加熱站間間距： 其中 加熱站間距，m 原油質(zhì)量流量，kg/s 管道外徑，m 出站溫度， 進站溫度， 傳熱系數(shù)，W/（m） 原油比熱容，J/(kg) 取 119kg/s，=377mm，=65 ，=39， =2，=1.32W/（m），1.97J/(kg)得 加熱站間間距： = =111.9km 加熱站數(shù)： =220/111.9 =1.96 取n=2重算： =220/2 =110km5.2 加熱爐選型和布置由上述計算得出需要設計兩座加熱站，加熱站型號根

12、據(jù)設計壓力和加熱溫度要求，選擇經(jīng)濟合理的加熱爐。選取型號GW2500Y/8.0Y/Q，加熱爐型號表示加熱爐功率2500KW，原油為被加熱介質(zhì)，設計壓力8.0MPa，燃料種類為燃料油，通風方式為強制通風，第一次設計的臥式圓筒式加熱爐。熱油管道起點布置一座加熱站，距離起點110Km處布置一座加熱站。6 泵站設計6.1熱油管道內(nèi)流態(tài)判定雷諾數(shù)： = =53778臨界雷諾數(shù)： = 其中管壁的絕對粗糙度，m，無縫鋼管取0.06mm 3000<< 所以原油在熱油管道處于水力光滑區(qū)，流態(tài)為完全紊流該流態(tài)下水力摩阻的各個參數(shù)取值如下： m=0.25，=0.02466.2 管道水力計算 按照平均油溫

13、法計算熱油管道摩阻 平均溫度： =47.6 油品粘度： 其中 50時油品密度： =896-（1.825-0.）*（50-20） =876.6kg/m³， 50時油品粘度： = = =0.012/s， t=47.6， =50 ，=0.039，則 47.6油品粘度： = =0.0108/s熱油管道沿程摩： = =1098.6m 其中 m=0.25，=0.0246，=0.1361m³/s，=0.0108/s， =363mm，=220Km。 熱油管道局部摩阻： =13.18m 熱油管路運行所需總揚程： =+-+ =1098.6+13.18+465-355+40 =1261.78m其

14、中 管道終點高程，m 管道起點高程，m 末站剩余壓頭，m6.3 計算是否存在翻越點 從里程高程表可以看出，最有可能出現(xiàn)翻越點的位置在末端較高的位置，也就是里程150km高程470m的高峰處。將規(guī)定流量原油由起點輸送到該高峰處所需起點壓力： =+- =+0.012+470-355 =749.04+115+8.98 =873.02m其中 翻越點的高程，m起點高程，m局部摩阻，m計算長度，m判斷與的大?。?<所以不存在翻越點。6.4 泵站數(shù)和揚程確定根據(jù)輸油管道設計規(guī)定充分利用地形條件，兼顧熱力站、泵站的布置，本著“熱泵合一”的原則，盡量減少土地占用。所以確定泵站數(shù)為2，每個泵站所提供的理論揚

15、程： =630.89m7 泵機組的選型和位置布置7.1 根據(jù)泵的流量選取離心泵型號 流量Q= 490m³/h,根據(jù)離心泵形式和基本參數(shù)GB10883-89，選取泵的型號和基本參數(shù)如表7-1 表7-1 泵型號和基本參數(shù)型號流量m³/h揚程m轉(zhuǎn)速r/min比轉(zhuǎn)速個數(shù)250YS10044504002950854250YS15025003002950662250YS753500225295011127.2根據(jù)轉(zhuǎn)速選取原動機型號  Y系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機，適用于驅(qū)動無特殊要求的機械設備，如機床、泵、風機、壓縮機、攪拌機、運輸機械、農(nóng)業(yè)機械

16、、食品機械等。原動機型號： Y200L12，功率30KW，轉(zhuǎn)速2950r/min，效率90%，重量232Kg。7.3 布置泵站按照加熱站和泵站一起原則，管線起點布置一座泵站，距離起點110Km處布置一座。7.3.1第一座泵站一般情況每個泵站的站內(nèi)損失約為1020m，設計中取20m。熱油從第一座泵站輸送到到110Km處所需的壓力為： =+- =（1+0.012）+400.8-355 =1.012+54.2 =610.1m其中 第一座泵站的揚程，m 第二座泵站所在位置的高程，m 第一座泵站到第二座泵站的距離，m根據(jù)所選泵可以看出一臺泵不能滿足要求，需要再選擇一臺揚程至少為210m的泵，所以選取型號

17、250YS1502，流量500m³/h,揚程300m。7.3.2第二座泵站 第二座泵站進站壓力： =400+300-20-610.1 =69.9m 熱油從第二座泵站到末站所需的壓力： =+- =（1+0.012）+465-400.8 =+64.2-69.9 =550.2m其中 第二座泵站的揚程，m 管線終點高程，m =110km，由此在250YS1502的基礎上還需提供150.2m的壓頭，所以選取型號為250YS753的泵，流量500m³/h，揚程225m。末站剩余壓頭： =400+225-20-550.2 =44.8m基本符合末站剩余40m壓頭的要求。7.4 離心泵壓力校

18、核第一座泵站壓力校核： = = =5.96MPa<8MPa第二座泵站壓力校核： = = =5.89MPa<8MPa其中 =896-（1.825-0.）*（47.6-20） =864.9kg/m所以泵站壓力符合管道壓力要求。8 熱油管道輸送動靜水壓力校核8.1 動水壓力校核 沿程動水壓力公式： 其中 沿程動水壓力，m 泵站輸出的壓頭，m 泵站與最低點處的距離，m 低點處的高程，m 泵站的高程，m 水力坡降 = =4.994 分別計算 = 0.0，60.0，120.0， 150.0， 220.0處的動水壓 =700m =350.36m =645.76m =425.94m =81.36m

19、 最大動水壓： 700m 最大動水壓力： = =5.93MPa<8.0MPa 最高動水壓在管道強度的允許值范圍內(nèi)。8.2 靜水壓力校核 靜水壓力指油流停止后，由于地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力。 靜水壓力計算公式： 其中 靜水壓力， 沿程高程差，m 該設計中沿程最大高差： =470-355=115m 最大靜水壓力： = =0.97MPa<8.0MPa 靜水壓力滿足管道強度設計壓力。 9 該熱油管道的最小輸量9.1計算公式 已知最高出站溫度和最低進站溫度，求最小輸量: 其中管道最小輸量，kg/s  總傳熱系數(shù)，w/(m·)o×  管道外徑，m 加熱站間距，m  原油比熱容，o  管道周圍的自然溫度，  加熱站的最低進站溫度， 加熱站的最高出站溫度，9.2 最小輸量計算 由上述設計得到的數(shù)據(jù)帶入公式得 最小輸量： = =134.64kg/s 10 結(jié)論該熱油管道采取的輸送方式： 加熱輸送，設計兩座加熱站，每個站兩臺加熱