隨著(zhù)我國內陸油田和海上油田的,原油管道的建設進(jìn)入了一個(gè)新的歷史時(shí)期, 的成品油輸送管網(wǎng)逐漸發(fā)展和形成起來(lái)。我國原油大都是高凝固點(diǎn)、高含蠟、高粘度的“三高”原油,目前主要采用加熱爐直接加熱工藝,在長(cháng)距離不銹鋼齒輪泵輸油管路中正常輸送中,我們就 要解決壓力和溫度的能量損失的問(wèn)題。根據資源條件和國民經(jīng)濟長(cháng)期規劃的要求,就 正確、合理地處理原油輸送過(guò)程中管路的摩阻損失和 熱損失這兩種能量的供求平衡關(guān)系,以求達到經(jīng)濟、合理的目的。
一、加熱輸送的目的和特點(diǎn)
“三高”原油的管道輸送中,當成品原油的凝固點(diǎn)大于管路環(huán)境溫度,或在環(huán)境溫度下成品原油的粘度很高時(shí), 提前采取各種降凝、降粘方法。加熱輸是目前 的方法,即將成品原油提高溫度后輸入不銹鋼齒輪泵管路,目的是降低其粘度,減少摩阻損失,借消耗熱能以節約壓力能。
在熱油沿管道向前輸送的過(guò)程中,由于其油溫與環(huán)境溫度的差異,在這徑向溫差的作用下,油流所攜帶的熱量將不斷地向管道外散失。因而使油流在前進(jìn)過(guò)程中不斷地有熱量損失,即引起軸向溫降。在軸向溫降的作用下,使油流的粘度在輸送過(guò)程中不斷升高,單位管長(cháng)的摩阻逐漸增大,甚至當油溫降低到接近凝固點(diǎn)時(shí),摩阻將急劇升高。
以上特點(diǎn)說(shuō)明,熱油輸送過(guò)程中存在著(zhù)兩方面的能量損失,即摩阻損失和散熱損失,因此也就 要從兩方面給油流提供能量,一是由加熱站提供熱能,另一方面是由泵站提升壓力能,還要正確處理好這兩種能量的供求平衡關(guān)系。這兩種能量損失的多少是互相影響的,在這兩方面的能量損失中,其中散熱損失是主要的因素。因為摩阻損失的大小與油品的粘度密切相關(guān),而輸送溫度的高低,直接影響粘度的大小。如多建中間加熱站,提高加熱站的進(jìn)出站溫度,使油品在較高的溫度下輸送,散熱損失將因之增大,而摩阻損失則減少。對于某一輸送任務(wù),存在著(zhù)能耗 小的 優(yōu)化輸送條件,為此 先應確定不銹鋼齒輪泵輸送管道沿線(xiàn)的溫降情況。
二、熱油輸送管道的徑向溫降
不銹鋼齒輪泵管路內油流的徑向溫差,會(huì )引起油流在徑向時(shí)的對流運動(dòng),因而在雷諾數略小于2000的情況下,熱油管內流態(tài)也不是層流運動(dòng),自然對流攪亂了層流。只有在自然對流很弱的情況下,才能恢復層流,因此,某些 文獻建議,在進(jìn)行熱油管的傳熱計算時(shí),層流與紊流的劃分仍以雷諾數大于或小于2000為界;而在進(jìn)行水力計算時(shí),只有當雷諾數小于1000,對流的影響很弱時(shí),流態(tài)才按層流考慮,以使計算所得的摩阻偏于 值。
由于徑向溫降引起的擾動(dòng)及管壁附近油流粘度的增大,會(huì )使熱管道的摩阻損失比按截面平均油溫計算時(shí)增大,在層流時(shí)的影響要比紊流時(shí)大得多。
三、熱油輸送管道的軸向溫降
油流在加熱站加熱到 溫度以后,在沿不銹鋼齒輪泵管道流動(dòng)過(guò)程中,不斷把熱量散失到溫度較低的管路周?chē)橘|(zhì)中去,因而使油流的溫度不斷降低。對于埋地管線(xiàn),當輸量和油溫變化時(shí),由于土壤溫度常的重新分布和趨于穩定的過(guò)程較慢,所以在核算中計算的某段管路是隨時(shí)間變化的。上述溫降的基本條件沒(méi)有考慮管內油流磨擦生熱對溫降的影響,也沒(méi)有計入含蠟原油降溫時(shí)析出蠟潛熱的影響,故只適用流速低、溫降大、磨擦熱的影響較小,且在輸送溫度范圍內沒(méi)有相變的情況下。
綜前所述了不銹鋼齒輪泵熱油輸送管道輸送影響因素,總的概況就是實(shí)際中存在的摩阻損失和散熱損失,所以我們在管理和設計中要正確處理這兩種能量的關(guān)系,也就能夠正確處理輸油工作中熱能與壓力能的關(guān)系。