油品加热输送

在管道起点和中途将油品加热的油品输送方法

油品加热输送是指在管道起点和中途将油品加热的油品输送方法。可使油品在管道运输过程中的油温高于其凝点，并降低其粘度以减少输油的动力损耗。由于输送过程中油流与管外介质的温度差，油流将因散热而降温，故需在中途设置加热站。起点和中途的加热温度要由技术经济比较来确定，加热温度髙，节省了输油的动力消耗，但增加了热能的耗费。

基本简介

加热油品，使其在管道输送时不凝、低粘，以降低输油的动力消耗的管道输油工艺。目前，世界上的易凝高粘油品输送一般都采用加热输送。

温降

加热的油品沿管道流动，其热量不断地向周围介质释放，油温不断下降。长距离输送加热的易凝高粘油品，需要沿管道设置若干加热站，补充油品沿线损失的热量，以维持适宜的输送温度。油品温降的快慢,取决于油品的重量输量(G)、油品与管外介质间的温差(Δt)、传热的总热阻(Rt)。在工程计算中常用总传热系数K表示传热的强弱,K值等于Rt的倒数。G或Rt值大则温降慢,Δt值大则温降快。对于无保温层的埋地管道，Rt主要取决于土壤的导热性、管道的直径和埋深，一般大型埋地管道的 K值范围为油品温度与管外介质的每摄氏度温差，每小时总传导的热量约为1～2.5大卡/米2。对于外包保温层的埋地、架空或水下管道，Rt主要是保温层的热阻。工程上常按下式计算油品的温降：

式中C为油品热容; D为管径；T0为管道周围介质的温度，对于埋地管道即为埋深处的地温;i为油品流过单位管长的平均摩阻；J为热功当量;iG/JKπD为考虑油品流动时的摩阻热影响，相当于周围介质温度升高的度数；TR为上一加热站出站油温，它与油品初馏点、管道热应力、防腐保温材料耐热性能等因素有关；Tz为下一加热站进站油温，它与油品凝固点、粘温特性和管道允许停输时间等因素有关；lR为两加热站之间的距离。用上式也可计算出lR，进而求出管道全线所需的加热站数，还可在管道运行时核算K值或推算进站油温Tz。

运行方案

油品沿管道流动时的摩擦阻力同粘度有关，在油品加热输送时，其粘度取决于油品在管道沿线的温度变化和油品的粘度特性。由于各种油品的粘温特性差别很大，没有统一的表述方程，各种计算热油管道摩擦阻力的理论公式，只适用于赖以得出的油品粘度方程。工程上常把热油管道分成若干小段，按每段的平均油温及相应的实测粘度计算摩擦阻力。

热油管道设计和运行方案的制定，属于求多个参数最优组合的数学规划问题,主要包括:①根据规定的输量和油品特性，确定管径、泵站数、加热站数、输送压力和加热温度的最优组合；②根据输量、油品特性和地温等条件，确定应投入运行的泵站数、泵的组合形式、加热站数和进出站油温的最优组合。这些最优化问题，可用非线性规划和动态规划等方法求解。

保温和热补偿

热的重燃料油管道由于油品的粘度大，一般都以采用较高的加热温度和外加保温层较为经济。用聚氨酯泡沫塑料保温后的总传热系数可接近甚至低于1千卡/米2·时·℃。热油管道在保温的某些具体条件下，中间加热站数比不保温时可减半或减得更少。热油管道当安装和运行时的温度差所引起的热膨胀受到限制时,会产生较大的温度应力；温差愈大,应力就愈大。为了把温度应力限制在允许范围内，架空的热油管道均须设置热补偿器、导向支架和固定支墩等。埋地管道的直线段受土壤的约束，不能轴向位移。但在管道各转角处的弯管内侧可能产生显著的变形，并承受很大热胀应力，此时必须妥善处理。例如在转角处尽量采用大的曲率半径，限制加热时的升温速度，以及选择适宜的转角等。

无保温埋地热油管道的启动　长距离管道建成投产时,由于管道周围的冷土壤大量吸热,油流的散热和温降很快。为防止易凝高粘油品输入长距离的冷管道后，因温降快而导致摩擦阻力过大，甚至凝结，须用热的轻油或热水预热管道。待管道周围的土壤积蓄一定的热量后，再输入热的易凝高粘油品。在输送热油的初期，管道周围土壤将继续吸热；长期运行后，逐渐形成稳定的土壤温度场。

热油管道的停输和再启动　输油管道的维护和抢修都可能要求管道暂时停输。热油管道停输后油温不断下降，管内存油的粘度上升，管壁上的凝油层加厚，使管道再启动时摩擦阻力增大。对于易凝油管道，还可能在管道中形成凝油段，再启动时的压力必须足以破坏凝油中蜡的网络结构，才能使油品恢复流动。如再启动所需的压力超过管道的容许强度，就要采取分段顶挤等措施。因此，要根据管材的强度、管内油品的温降及不同温度下的粘度和屈服值（凝油中蜡的网络结构开始破坏时的剪切应力）确定管道的允许停输时间。　架空和水下管道停输后的温降要比埋地管道快得多，因此热油管道停输后难以再启动的，往往是加热站之间末端的架空或水下管段。对这些管段除了加强保温外，还须在其两端设置截断阀，并在截断阀的两侧设有接头，以便与临时增压泵相接，必要时可分段顶出凝油。在泵站或加热站上常设小排量、高压力的往复泵或螺杆泵,为发生故障时顶推管道中的冷油用。对有计划的停输，可在停输前向油品中添加降凝剂或轻质油等。

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