某熱油管道輸送工藝

重慶科技學院《管道輸送工藝》課程設(shè)計報告院〔系〕:石油與天然氣工程學院專業(yè)班級:油氣儲運10-2班學生姓名:學號:2010440設(shè)計地點〔單位〕K713設(shè)計題目:某熱油管道工藝設(shè)計〔二期〕完成日期：2013年12月25日

指導(dǎo)教師評語:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成績〔五級記分制〕:________

指導(dǎo)教師〔簽字〕:目錄1總論11.1概述11.1.1設(shè)計內(nèi)容11.1.2設(shè)計依據(jù)11.1.3設(shè)計原那么12工程概況23工藝計算43.1熱站數(shù)計算43.2水力計算53.2.1平均溫度55663.3泵站布置計算773.3.2泵站布置73.4校核動靜水壓93.4.1動水壓力的校核：993.5最小輸量94設(shè)計結(jié)果11參考文獻121總論1.1概述1.1.1設(shè)計內(nèi)容按照設(shè)計要求進行某熱油管道工藝設(shè)計。本設(shè)計主要就二期〔700萬噸/年〕條件下，泵站數(shù)和熱站數(shù)，以及它們的布置，還有靜水壓和動水壓的校核，最小輸量。1.1.2設(shè)計依據(jù)〔1〕國家的相關(guān)標準、行業(yè)的有關(guān)標準、標準；〔2〕相似管道的設(shè)計經(jīng)驗；設(shè)計任務(wù)書。1.1.3設(shè)計原那么〔1〕嚴格執(zhí)行現(xiàn)行國家、行業(yè)的有關(guān)標準、標準?！?〕采用先進、實用、可靠的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，建立新的管理體制，保證工程工程的高水平、高效益，確保管道平安可靠，長期平穩(wěn)運行?！?〕節(jié)約用地，不占或少占良田，合理布站，站線結(jié)合。站場的布置要與油區(qū)內(nèi)各區(qū)塊開展緊密結(jié)合?！?〕在保證管線通信可靠的根底上，進一步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低工程投資。提高自控水平，實現(xiàn)主要平安性保護設(shè)施遠程操作?！?〕以經(jīng)濟效益為中心，充分合理利用資金，減少風險投資，力爭節(jié)約基建投資，提高經(jīng)濟效益。2工程概況某油田初期產(chǎn)量油400萬噸，五年后原油產(chǎn)量到達700萬噸/年，方案將原油輸送到520Km外的煉油廠，需要設(shè)計一條輸油管道，輸送壓力8MPa。采用密閉輸送方式。1.目前設(shè)計情況管道管材為X70，規(guī)格為Φ529×7。導(dǎo)熱系數(shù)K=1.94，比熱容C=2100J〔kg·℃〕。一期熱站數(shù)4個，熱站間距130km，熱負荷為6994kJ，每個熱站包含1個加熱爐，型號為GW7000；泵站數(shù)為1個，3臺泵并聯(lián)，其中1臺備用。輸油泵型號為DQ280-100B×8，流量為300m3/h，揚程為800m，效率77%，轉(zhuǎn)速為2980r/min，功率2000W。2.設(shè)計內(nèi)容及要求為：確定二期〔700萬噸/年〕條件下，泵站數(shù)及熱站數(shù)；〔2〕二期熱站、泵站的布置；〔3〕靜水壓以及動水壓校核；〔4〕最小輸量；〔5〕繪制二期工程中間站、熱泵站工藝流程圖一張〔2#〕。3.相關(guān)設(shè)計參數(shù)如下：表2-1某原油性質(zhì)含蠟量，%瀝青質(zhì)，%密度，kg/m3初餾點，℃凝固點，℃粘度，50℃85377 表2-2里程和高程表里程，km080173236292353430480520高程，m450520470427490380410445415圖2-1管道走向縱斷面圖表2-3管道經(jīng)過區(qū)域地溫月份123456789101112地溫45689111213121086最大運行壓力8.0MPa，末站剩余壓頭80m，局部摩阻為沿程摩阻的1.1%，20℃相對密度為0.85,50℃·℃。保溫層采用黃夾克，35mm。土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.1W/(m·℃),埋地深度1.8m。最高輸送溫度67℃，最低輸送溫度35℃。3工藝計算3.1熱站數(shù)計算(3-1)式中，G——質(zhì)量流量，kg/s；Q——年輸量,m3/s；T——時間，取350天,S。當年輸量為700萬噸時，由公式〔3-1〕，得：假設(shè)出站溫度為50℃，進站溫度為38℃，〔3-2〕式中，--原油質(zhì)量流量，；--加熱站的進站溫度，；--加熱站的出站溫度，；--比熱容，；--加熱站間距，m；K--管道總傳熱系數(shù)，；--管道內(nèi)徑，m；--管道周圍的自然溫度，；所以由式〔3-2〕，得：熱油管全長520km，那么加熱站數(shù),取4個。所以，熱站間距為：管道埋深處平均地溫：℃出站溫度為：〔3-3〕式中，G——原油質(zhì)量流量，kg/s；C——比熱容，kJ/(kg·℃)；L——加熱站間距，m；K——管道總傳熱系數(shù)，W/(m·℃)；D——管道內(nèi)徑，m；由式3-33，得TR=50℃，與假設(shè)相符。每個加熱站的熱負荷為〔3-4〕式中，q——加熱站的熱負荷，kJ/s；η——加熱站的效率,此處取0.88。由式〔3-4〕，得：×106J/S。加熱站的熱負荷與一期熱負荷接近，所以，二期加熱站仍采用一期加熱爐，型號為GW7000，每個熱站兩個加熱爐。3.2水力計算3.2.1平均溫度(3-5)式中，--加熱站的起點，終點溫度，℃。由式3-10，得Tpj為42℃。油品粘度〔3-6〕式中，ρt、ρ20——溫度為t及20℃時油品的密度，kg/m3；ξ——溫度系數(shù)，ξρt，kg/(m3.℃)。代入，得ρ503。運動粘度〔3-7〕式中，--溫度為平均溫度、時油品的運動黏度，；--粘溫指數(shù)，1/℃。由式〔3-11〕，得：假設(shè)油品處于水力光滑區(qū)，雷諾數(shù)為〔3-8〕〔3-9〕式中，u——黏溫指數(shù)，1/℃,；v——輸送溫度下原油的運動黏度，m2/s；Q——管路中原油的體積流量，m3/s；e——管壁的絕對粗糙度，m。由公式〔3-16〕，得：Re=46300由公式〔3-17〕，得：Re1=925860因為3000<Re<925860，所以其是處于水力光滑區(qū)，故前面的假設(shè)是正確的。一個加熱站間的摩阻為：〔3-10〕總摩阻為：〔3-11〕全線所需總壓頭為：〔3-12〕式中，——沿線總摩阻，m；——剩余壓頭，m；——加熱站之間的高程差，m；H——全線所需要的總壓頭，m。由公式〔3-10〕、〔3-11〕得：hR由公式〔3-12〕得：3.3泵站布置計算〔3-13〕式中，Q——體積流量，m3/s或m3/h；G——年輸量，kg；——油品在平均溫度時的相對密度，kg/m3。當年輸量為700萬噸時，由公式〔3-13〕，得：3/h3.3.2泵站布置泵站選用泵型號為D300-150×8型輸油泵，其額定流量為360，揚程為1125m,配帶電動機轉(zhuǎn)速為2985r/min，功率為1192kW，效率為78%。每個泵站選用4臺，3臺泵并聯(lián)，其中1臺為備用泵。那么泵產(chǎn)生的壓力故所選泵類型及數(shù)量合格。泵站數(shù)為：〔3-14〕式中，n——泵站數(shù)，個；H——全線所需的總壓頭，m；——泵所提供的揚程，m。由公式〔3-14〕得：向下取整，取n=2個；為了保證任務(wù)輸量不變，可對泵站中的泵機組采取減小級數(shù)等措施。采用平均法布站，其站間距為：〔3-15〕式中，——泵站站間距，km；L——管線總長，km。由公式〔3-15〕，得：LR=260km取泵站內(nèi)壓頭損失為，泵站進口壓力控制在30～80m范圍內(nèi)。當采用平均法布站時：當首站與第二站站間距取260km時，對應(yīng)高程為Z=454m時，其進口壓力為：〔3-16〕〔3-17〕式中，——泵站進口的剩余壓頭，m；H——泵站所提供的揚程，m；i——水力坡降；L——兩泵站的站間距，m；——兩泵站間的高程差，m；——泵站內(nèi)壓頭損失，m。由公式〔3-16〕、〔3-17〕，得：由于泵站進口壓力控制在30～80m范圍內(nèi)，不符合要求，故要縮小布站距離?！?〕取首站與第二站的站間距為210km，對應(yīng)高程為Z=445m時，進口壓力為：符合要求，故第二站布置在距離首站210km處。〔3〕末站進口壓力為：80m與任務(wù)書要求末站剩余壓頭80m相符，故所選泵符合要求。3.4校核動靜水壓：〔3-18〕最大動水壓力為：〔3-19〕式中，Hi——高程為i點處的動水壓頭，m； H——泵站輸出的壓頭，m；X——泵站與低點處的距離，m；ZX，Z1——低點處、泵站的高程，m；P——動水壓力，Pa。由公式〔3-18〕、〔3-19〕，得：故動水壓力校核符合要求。靜水壓力的校核：〔3-20〕式中，P——靜水壓力，Pa；——沿線的最大高程差，m。由公式〔3-20〕，得：故靜水壓力校核符合要求。3.5最小輸量管道的最小輸量：〔3-21〕式中，——管道最小輸量，kg/s；K——總傳熱系數(shù)，；D——管道外徑，m；L——加熱站間距，m；C——原油比熱容，；——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，。由公式〔3-21〕，得：4設(shè)計結(jié)果表4-1管道設(shè)計結(jié)果管材最小屈服強度〔MPa〕外徑〔mm〕壁厚〔mm〕X70直縫鋼管4825297表4-2熱站設(shè)計結(jié)果熱站數(shù)站間距〔km〕進站溫度〔℃〕出站溫度〔℃〕熱負荷〔kJ/s〕效率41303850662988%表4-3加熱爐型號加熱爐型號加熱爐數(shù)量GW70002表4-4泵站布置結(jié)果首站末站里程〔km〕0210高程〔m〕450454表4-5泵設(shè)計結(jié)果型號臺數(shù)(臺)流量(m3/h)揚程〔m〕轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)效率(%)功率〔KW〕D300-150×84