原油管道設計計算

2022-10-05 23:33:08 字數 4246 閱讀 1607

1) **物性引數

(1)**密度

所輸**密度ρ(g/cm)隨溫度t(℃)的變化關係為:

t-201-1

式中:ρ--20度下**密度(kg/m),取870 kg/m;

ζ --ζ=1.825-0.001315ρ;

t--平均輸油溫度(℃),取40℃;

即得ρ=870-0.68095(t-201-2)

(2)**粘度

由最小二乘法回歸粘溫關係如表1-11

表1-11 粘溫關係回歸表

取xi為t,yi為logν

σxi=300

σyi=11.908

σ(xiyi)=578.225

σxi=15850

b==-0.0202

a==2.995

回歸結果為logν=2.995-0.0202t

得**粘度為:

ν=102.995-0.0202t1-3)

式中:t--平均輸油溫度(℃);

(3)**比熱容

所輸**的比熱容為2100j/kg℃

(4)平均輸油溫度

在加熱輸送條件下,計算溫度採用平均輸油溫度t,平均輸油溫度採用加權法,按下式計算:

t1-4)

式中:tr--**出站溫度,取60℃;

tz--**進站溫度,取30℃;

2) 總傳熱系數

由1-5)

式中:d--管道外徑(m);

h--土壤導熱係數(w/m℃),取0.9 w/m℃;

--管道中心埋深(m),取1.5 m;

得=2.342

k1-6)

式中: --瀝青防腐層(m),0.006 m;

--防腐層導熱係數(w/m℃),取0.15w/m℃;

得總傳熱系數k=2.141 (w/m℃);

管道全線任務輸量、最小輸量、進出站油溫、埋深處月平均氣溫等列於表1-12設計參數列中。生產天數按照350天計算。

表1-12 設計參數列

1)管徑選擇

根據規範,輸油管道經濟流速範圍為1.0-2.5m/s,管徑計算公式如下:

d1-7)

式中:q--額定任務輸量(m/s);

v--管內**經濟流速(m/s);

d--管道內徑(m);

根據輸量計算結果如下表1-13:

表1-13 初選管徑表

2)管材選用

本工程採用直縫電阻焊鋼管。

綜合考慮輸油系統的壓力、輸油幫浦的特性、閥門及管件的耐壓等級等綜合因素,管材選用按照api標準生產的x60直縫電阻焊鋼管,區域性高壓管段選用按照api標準生產的x80直縫電阻焊鋼管。

根據輸量的大小,本次設計提出了3種可能的管徑,分別是φ406.4×6.4、φ457×7.1、φ508×7.9。在這裡採用費用現值來確定最經濟管徑。

1)確定經濟管徑的原則

對某一輸量下的管路,隨著管徑的增大,基本建設中鋼材及線路工程投資增大,但壓力損失降低,幫浦站數減少,站場投資減少。而有些專案如道路、供水、通訊等投資不變。故總投資隨著管徑的變化必有極小值存在,而輸油能耗也在下降。

其它專案如材料費、折舊費、稅金、管理及維修費等是按照投資總額提成一定比例計算的。該費用隨著管徑的變化與投資隨著管徑的變化趨勢相同,所以總投資與經營費用的疊加總有乙個與其最小值對應。該費用最小值的管徑為最優管徑。

2)費用現值法

費用現值比較法簡稱現值比較法。使用該方法時,先計算各比較方案的費用現值,然後進行對比,以費用現值較低的方案為優。

費用現值法的計算公式為:

1-8)

式中:i--第t年的全部投資(包括固定資產和流動資金);

』--第t年的經營成本;

s--計算期末**的固定資產餘值(此處為0);

w--計算期末**的流動資金;

n--計算期 n=16;

i--行業基準收益率 =12%;

油氣儲運企業的要素成本包括:電力費用、工資及福利費、修理費、油氣損耗費、折舊費、利息支出、其他費用。

3)經營成本和流動資金

年經營成本=燃料費用+電力費用+工資及福利費+修理費+油氣損耗費+折舊費+其他費用

燃料費用主要是指加熱裝置(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費用。

對於長距離輸油管道系統,燃料費用主要是**加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費用。可根據**進出站溫度計算,計算公式如下:

sr= g cy (tri –tzi) nr1-9)

式中:sr --燃料費用,元/年;

ey--燃料油**,元/噸;

cy --**比熱,j/kg℃;

bh--燃料油熱值,j/kg;

tri --第i加熱站的出站溫度,℃;

tzi --第i加熱站的進站溫度,℃;

ri--第i加熱站的加熱爐效率;

g--管道年輸量,噸/年;

nr--加熱站個數;

電力費用是指用於支付幫浦的電力裝置和電動機具所消耗電能的費用,主要是輸油幫浦等動力裝置的電費。

對於長輸管道系統,電力費用主要是幫浦站輸油幫浦機組的電費。

全線的電力費用可採用下式計算:

sp1-10)

式中:sp--全線幫浦機組所消耗的電力費用,元/年;

h --第i幫浦站的揚程,m;

ed --電力**,元/kwh;

ηpei--第i幫浦站幫浦機組的效率;

g--年輸量,噸/年;

油氣損耗費包括大罐的蒸發損耗和洩漏損失等,可按年輸量或銷售量的一定比例計算。

油氣損耗費=損耗比例×年輸量(或年銷量)×油價(或氣價)

損耗比例一般可取為0.1%~2.3%。

固定資產形成率為85%,綜合折舊率取7.14%(綜合折舊年限為14年),殘值為0。

修理費按固定資產原值的1%計算,輸油成本中其他費用按工資總額與職工福利費之和的2倍計算。

水電設施、道路、通訊設施等費用按線路投資與輸油站投資之和的12%計算。

管道建設期為2年,第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計算,固定資產投資方向調節稅稅率為0。固定資產的30%為自有資金,70%為建設銀行貸款,貸款利率為8%。

流動資金利用擴大指標估算法,按流動資金佔固定資產原值的5%計算。

4)比較方案

三種管徑的計算結果如下:

φ406.4×6.4的費用現值為116209.405萬元。

φ457×7.1的費用現值為59526.39萬元。

φ508×7.9的費用現值為59609.1萬元。

其中φ457×7.1的費用現值最小,採用φ273×7的管道進行施工和投產執行更為經濟。

根據《輸油管道工程設計規範》,輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計算:

1-11)

式中:p--設計內壓力(mpa);

d--鋼管外徑(mm);

k--設計係數,取0.72;

--材料的最低屈服強度(mpa);

--焊縫係數,取1.0;

管道系統設計壓力為7mpa時,管道選用x60直縫電阻焊鋼管,屈服強度413mpa,壁厚計算結果如下表1-14:

表1-14 壁厚計算表

1)**密閉加熱輸送工藝

(1)加熱輸送工藝

易凝易粘的油品當其凝點高於管道周圍環境溫度、或在環境溫度條件下油流粘度很高時,不能直接採用等溫輸送方法。油流過高的粘度使管道的壓降劇增,不經濟也不安全。加熱輸送是目前最常用的方法。

其可以降低粘度減少摩阻損失並降低管輸壓力,保證安全輸送。

(2)密閉輸送工藝

幫浦到幫浦密閉輸送工藝是目前國內外管道採用的先進輸送工藝。對輸油系統壓力實行自動調節以及系統自動連鎖保護,是實現密閉輸油的前提。中間幫浦站設一水擊洩放罐,不設旁接油罐和緩衝罐,大幅降低各站儲罐的容量,節約工程投資,減少**損耗。

1)熱力計算

熱力計算按最小輸量情況進行計算。

根據任務書的要求,,設計最小輸量為0.1275m/s 即113.1kg/s.

總傳熱系數由(1-6)得為2.141w/m℃。

有雷諾數判斷流態均為紊流的水力光滑區。

根據以下公式求解所需的熱站數。

水力坡降

i1-12)

a1-13)

b1-14)

l1-15)

最終得熱站數:

n1-16)

最終向上取整得熱站數n。

式中:d--管道外徑(m),取0.4712m;

k--熱油管道總傳熱系數(w/m℃),取2.141 w/m℃;

c--油品比熱(kj/kg),取2100 kj/kg;

經過計算,需要4座幫浦站,站間距為62.5 km。

經過熱幫浦站合併和站址調整,決定設定4座熱站。

熱戰布置情況如下表1-15:

表1-15 熱站布置表

2)水力計算

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