输油管道的初步设计.pdf
《输油管道的初步设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《输油管道的初步设计.pdf(34页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、输油管道的初步设计前言1第 1 章 工艺设计说明书2 1. 工程概况及设计原则2 2. 设计原始数据23. 基本设计参数的选取5第 2 章 工艺设计计算书8 1. 经济管径确实定82. 热力计算103. 水力计算124. 反输计算185. 主要设备选型20第 3 章 工艺流程设计221. 工艺流程设计222. 阴极保护计算223. 方案的经济性分析23第 4 章 结论31参考文献32中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文前 言毕业设计是本科学习的最后一个环节, 也是较为重要的一个环节。 它要求将所学到的专业知识综合运用, 以到达融会贯穿。本次设计是进行输油管道的初步设计。主要内容包括:由经济
2、流速确定经济管径,然后由最小输量确定加热站数以及由最大输量确定泵站数, 结合沿线特征进行加热站和泵站的布置,最后进行经济性计算,确定项目的内部收益率以及净现值等。本次设计在安家容老师的指导下完成。由于本人水平有限,缺乏现场知识,所以难免存在疏漏和错误之处,希望老师批评、指正。第一章工艺说明书1中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文1. . 工程概况及设计原则1. .1 工程概况输油管道全长 400km,设计输油能力为 280 万 t/a。全线地形起伏不大,无翻越点。管道选取L290 螺旋缝埋弧焊钢管,其最大允许承压为6.96Mpa。管道进行埋地铺设,其中心埋深为 1.6m。全线采用“从泵到泵
3、”的密闭输送方式和先炉后泵的工艺流程,共设四座热泵站含末站 。首站和中间站设出站调节阀,自动调节各站的出站压力, 并实施水击超前保护, 末站设减压装置。 为防止管线因腐蚀而发生破坏,各站设阴极保护站一座。1. .2 设计原则本设计在满足安全生产及输量要求的前提下,力求满足以下原则:1在遵守国家设计相关标准的前提下,选择最优工艺运行方案。2在保证安全可靠的基础上,尽量采用新技术、新工艺,以节能降耗,提高经济效益。3输油站的工艺流程与所采用的输油方式相适应,且便于事故的处理与抢修。4注意保护环境,少占耕地,节约投资。5总体设计时,统筹兼顾,远近结合,以近期为主。2. . 设计原始数据2. .1 管
4、道的设计输量1最大设计输量:280 万 t/a最小设计输量:190 万 t/a2运行期各年生产负荷各年输量与最大输量的比率如下表:年份1234567891011121314生产负荷% 708090 100 100 100 100 100 100 100 100 9080703管道的设计压力为 6.4Mpa2中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文2. .2 沿线地形及管道特征1管道总长 400km2沿线里程、高程里程 km04080120160200240高程m 2000219520582005201520252115里程 km 280320360400高程m 1998199019781953
5、3管道中心埋深:1.6m管中心埋深处年最低月平均低温:2管中心埋深处夏季月平均低温:20土壤导热系数 0.555w/m .保温层厚度:35mm保温层导热系数 0.035w/m .2. .3 原油性质1密度:20=846kg/ m3含蜡量:14.5%胶质、沥青质含量:7.71%初馏点 :70比热: 2.1kJ/kg燃油热值: 4.18104kJ/kg凝点:272在不同测量温度下的流变性:测温27293133354045流变方程.0.643 2.2430.5499 0.4955.0.641牛顿流体温度范围内的粘温方程lg 2.4890.0309T 0.1847 0.0685.0.769.0.890
6、 0.0256 0.0179 0.0141.3中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文505560 0.0116 0.0098 0.0084.lg1.809 0.0148T注:表中的单位为 Pa,的单位为 1/s,的单位为 mPa.s。2. .4 设备选型1常用加热炉的型号:814kw、1745 kw、2326 kw、3489 kw、4625 kw、5815 kw2有关输油泵特性参阅相关泵特性资料2. .5 经济评价参数1线路工程投资指标万元/km管径不保温管273.1323.960.477.435585.6457106559140保温层修正系数:1.102输油站工程投资指标 A万元/座 设计
7、输量 240260 万吨/年外输首站2000末站900中间热泵站中间泵站1300900中间热站700输油站工程投资指标 A万元/座 设计输量 300350 万吨/年外输首站2500末站1000中间热泵站中间泵站16001100中间热站8003原油价格:2000 元/吨电价 0.50 元/度运价 024 元/吨.千米4 流动资金按管道存油的价值计算, 流动资金的 30%为自有资金, 70%为工商银行贷款,年利率为 10.98%。5输油站人员编制首、末站各 40 人,中间热泵站 25 人,中间热站或泵站 15 人;职工工资按每人 1500 元/月计算,福利费按投资总额的 14%计算。4中国石油大学
8、远程网络教育本科毕业设计论文6固定资产原值按总固定资产投资的 85%计算,管道折旧年限生产期取 1 年,综合折旧率取 7.14%,残值为 0,修理费按折旧的 30%计算。7输油成本中的其他费用按工资总额与福利费之和的 2 倍计算。8输油损耗按最大输量的 0.35%计算。9营业税率取 3%,城市建设维护税按营业税的 7%计算,教育附加税按营业税的 3%计算。10行业基准收益率为 12%。3. . 基本设计参数的选取3. .1 温度参数确定加热站的进、出站温度时,需要考虑三个方面的因素。首先是油品的粘温特性和其他物理性质,其次是管道的停输时间、热胀、和温度应力等安全因素,第三是经济比较,使总的能消
9、耗用最低。 3.1.1 出站油温 TR考虑到原油和重油中难免含水,故其加热温度一般不超过 100 。由于站内设有“先炉后泵”流程,则其加热温度不应高于输送原油的初馏点,以免影响泵的吸入。另外,当温度高于凝点 3040 以上时,粘度随温度的变化较小。更由于热含蜡原油管道常运行在水力光滑区,摩阻与粘度的0.25 次方成正比,提高油温对摩阻的影响较小,而热损失却显著增大,故加热温度不宜过高。管道采用聚氨酯泡沫防腐保温层其适用范围为-60120 ,油温高低不会对其性质产生明显的影响。结合以上因素,确定出站温度为 TR=60。3.1.2 进站油温 TZ加热站的进站油温主要取决于经济比较,对于凝点较高的含
10、蜡原油,由于在凝点附近粘温曲线很陡,故其经济进站温度常略高于凝点 35。由输送原油的粘温特性知,温度低于 35时,粘度随温度变化很大,5中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文适当提高出站油温会使摩阻大大降低,故综合考虑,确定进站油温为TZ=36。 3.1.3 周围介质温度 T0确实定对于埋地管线, 取管道埋深处的年最低月的平均低温作为设计地温,即取 T0=2。 3.1.4 根据输油管道工程设计标准规定, 我国长输管道平均温度计算采12用加权平均温度:Tpj=TR+TZ。331212本设计中 Tpj=TR+TZ=60+36=44 。33333. .2 原油密度任一温度下的密度由 20时的油品密
11、度确定:t20(t 20)式中t,20:分别为温度为t和20下的油品密度,kg/m3:温度系数,1.8250.00131520。3. .3 计算输量以设计任务书给出的最大输量作为工艺计算时的依据, 任务书给的是年设计输量(104t/a)计算时, 必须将其换算成计算温度下的体积流量 Q m3/h或 m3/s 。考虑到管道维修及事故等因素,经过多年的实践证明,一年给出15d 的富裕量,故计算时输油时间应按 350d8400h计算,即:G107G107Q m /h或Q m3/s840084003600式中G:年任务质量流量,104t/aQ:体积流量,m3/h 或 m3/s:计算温度下的油品密度,kg
12、/ m36中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文7中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文第二章工艺设计计算书1. 经济管径确实定1.1 基本参数确实定1.1.1 计算温度取出站油温 TR=60 进站油温 TZ=361212则 Tpj=TR+TZ =60+36=4433331.1.2 油品密度已知 20时油品密度20 846/m3则1.8250.00131520=1.825-0.001315846=0.712514420(Tpj20) 8460.71251(4420) 829kg/m31.1.3 油品粘度T=40时,40102.4890.03094017.91mPa.sT=40时,45101
13、.8090.01484513.90mPa.s线性插值得:T=44时,4417.9117.9113.90414.702mPa.s5444414.70210317.735106m2/s448291.2 经济管径的选取1.2.1 任务输量G107qm 92.59kg/s350243600G107280107Q 0.112m3/s4484003600829840036008中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文1.2.2 取经济流速为:v=1.80 m/s1由Q d2v得:d 44Qv40.112 0.281m 281mm3.1421.80查API 标准钢管部分规格 ,确定管外径为 323.9mm。
14、1.2.3 计算壁厚1选用 L290 螺旋缝埋弧焊钢管,其最低屈服强度为 290Mpa。由 Ks,其中 K=0.72,=1.0,得:管道的许用应力为:=0.2 1.0 290=208.8Mpa2管道的设计压力为 6.4Mpa。由minPD得:2管道允许的最小壁厚为:min6.4323.9 4.96mm2208.8由于原油具有腐蚀性,故取 1mm 的腐蚀裕量。查API 标准钢管部分规格 ,确定壁厚为 6.4mm。故最终确定的经济管径为323.96.4。3计算管道最大承压P 2208.86.41 6.96MPa323.94反算流速v 4Q40.1121.473m/sd23.1420.31112vd
15、Re 1.4730.3111 2.48104617.735103000Re5104,故管道运行在水力光滑区。9中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文2. 热力计算2.1 计算输量190107qm 62.83kg/s350243600Q 62.83 0.0758m3/s8292.2 计算热油管的总传热系数 K管外敷设保温层,且管道中心埋深为 1.6m。由公式22tDwln2ht2ht1DwDw2得:式中t:土壤的导热系数,t 0.555W /(m.C)ht:管道中心埋深ht1.6mDw 323.9235 393.9mm 0.3939m2=20.55521.6 21.6 0.3939ln 10.
16、39390.39392=1.012W /(m2.C)忽略油流至管内壁的对流换热系数以及管壁的导热系数则KDw11Dw10.3939111lnln20.0350.32391.0120.393922D2Dw 0.1885故K 0.1885 0.4785W /(m.C)0.39392.3 计算水力坡降Q2mm管道运行在水力光滑区,故由列宾宗公式i 得:5md 10中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文0.07581.75(17.735106)0.25 4.48103i 0.02464.750.31112.4 确定加热站数由轴向温降公式TRT0bal=e得:TZT0b式中a=KDw0.47853.1
17、420.3939 4.4881063qmc62.832.110qmi4.481039.8 4.658b=ca2.11034.488106加热站间距lR1TRT0b160 2 4.658lnln133.17kmaTZT0b4.48810636 2 4.658全线总长为 400km,故所需的加热站数为:n L400 3lR133.33即初步确定全线共设 3 个加热站,且等间距布置。站间距lR为:lR2.5 计算出站油温TR1 (T0 b) TZ (T0 b)eal2 4.65836 2 4.658L400133.33kmn3e4.488106133.33103 60故取TR TR1 60,即出站油
18、温为 60。3. . 水力计算3.1 计算最大输量下的出站油温TR1TR1: 11中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文取TR0 601212则Tpj=TR0+Tz=60+36 = 44333344 829kg /m3qm 92.59kg /sQ 92.59 0.1116m3/s82940.11161.468m/s23.1420.311145v 4417.9117.9113.9014.702mPa.s4414.70210317.735106m2/s829Re vd1.4680.31114 2.5810617.735103000Re5104,故管道运行在水力光滑区。0.11161.75(17.
19、735106)0.25i 0.0246 8.8161034.750.3111a 0.47853.1420.39396 3.0461092.592.11038.8161039.8b 13.512.11033.046106故TR1213.5136213.51e3.046106133.33103 46.3TR1TR0 46.360 13.7,TR1与TR0相差较大。2TR21212Tpj=TR1+Tz=46.3+36 = 39.43333 12中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文39.4 846 0.71251(39.4 20) 832kg /m3qm 92.59kg /sQ 92.59832
20、0.1113m3/sv 40.11133.1420.311121.464m/s39.4102.4890.030939.418.687mPa s 18.687103Pas318.6871039.4832 22.460106m2/sRe vd1.4640.311122.460106 2.0281043000Re5104,故管道运行在水力光滑区。i 0.02460.11131.75(22.460106)0.250.31114.75 9.308103a 0.47853.1420.393992.592.1103 3.0461069.308103b 9.82.11033.04610614.26故T1061
21、33.33103R1214.2636214.26e3.046 45.9TR2TR1 45.946.3 0.41.0故取TR 45.9,即最大输量下的出站油温为 45.9。3. .2 基本参数确实定当TR 45.9,TZ 36T1212pj3TR+3TZ=345.9+336 = 39.3 13时:中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文39.3 846 0.71251(39.3 20) 832kg /m3qm 92.59kg /sQ 92.59 0.1113m3/s83240.11131.464m/s23.1420.3111v 39.3102.4890.030939.318.820mPa s 1
22、8.820103Pas39.318.820103 22.621106m2/s832Re vd1.4640.31114 2.01310622.621103000Re5104,故管道运行在水力光滑区。0.11131.75(22.621106)0.253i 0.0246 9.325104.750.31113.3 选泵3.3.1 输油主泵考虑到输量要求400.64m3/h与管道承压6.96MPa,选择泵的型号为:D160-1206 型。其中 3 台并联,1 台备用。根据型谱图,用最小二乘法回归出单级泵输送清水时的泵特性曲线为:H 143.095326.46Q1.75由于输送介质为原油, 鉴于粘度对泵特
23、性曲线的影响, 查美国水力协会标准1983确定换算系数为:kH1kQ 0.94k1故所选泵输送原油时的泵特性曲线为:H 143.09 5935.60Q1.75 14中国石油大学远程网络教育本科毕业设计论文3.3.2 给油泵考虑到输量要求400.64m3/h与输油主泵的吸入特性15.1m,选用给油泵的型号为:CZ150-500 型 A 系列2 台并联,其中 1 台备用泵特性曲线为:H 106.881153.85Q1.753.4 确定泵站数1站内损失:泵站内损失取为 15m 液柱;加热站内损失取为 12.26液柱0.1Mpa 。2 全线摩阻为:1.01iL Z 1.019.325103400103
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 输油管道 初步设计
限制150内