热油管道节能影响因素与根本途径

我国境内"三高"原油基本采用加热输送工艺实现管道输送,热能耗较大,且存在停输后再启动困难的问题。热油管道的最佳运行状态是指既能保证管道安全运行和停输再启动,又能使能耗最低或尽可能低的运行状态。降低进站油温是热油管道节能降耗的根本途径,给出了降低进站油温后的热能耗节减比计算公式,指出影响热油管道节能效果的因素有:进站油温、输量、管道环境温度或管道埋深地温、原油比热容、管输系统参数。针对原油管道运行规程规定的最低允许进站油温,依据不同情况,提出了降低进站油温的方法。热油管道进站油温存在3个关键的温度点:最小能耗进站油温TjN、安全运行最低进站油温Tjy和安全启动最低进站油温Tjq;上述3个温度数值最高者即为最佳进站油温。     

加剂原油凝点对进站温度的影响

对魏荆输油管道加降凝剂输送原油的方式做了一系列试验,特别是在摸索进站温度的合理性上做了大量工作,得出结论:随着管输加剂原油进站温度的降低,用直接法测得的原油凝点也降低,接近于用凝点国标法测得的原油凝点。因此,在泵站有一定余压的情况下,可以降低进站温度,或在不同季节采用压力越一、二、三站的优化运行方案,从而达到降低输油成本的目的。     

秦京管道稳态优化运行方案的分析与确定

在系统分析秦京管道工艺流程及设备配置的基础上，利用自行研制的热油管道稳态优化运行通用软件，对其各种条件下的稳态优化运行方案进行了系统的计算和分析。计算结果表明，在目前的电价和燃油价格上，当输油流量不超过某一界限时，最优进站温度刚好等于工艺限定的最低允许进站温度，而当流量高于此界限时，最优进站温度一般要升高。从耗费用的角度考虑，当输油流量不超过900t/h时，各中间站及管道终点的进站油温一般不宜高于33℃。分析指出，该管道目前在许多流量下都不以达到泵组合与管路的理想匹配状态，有时存在很大的节流损失，其原因是5个中间站的泵配置不合理，提出了对中间站进行更换配置的可行性建议。     

东临复线稳态优化运行方案

基于东临复线管道概况和基础参数,回归了各泵站不同泵组合方式的特性方程,建立了运行方案优化数学模型,包括管内油流温度、总传热系数、原油密度、比热容、粘温关系的计算方法,以及原油价格和电价格的取值依据。利用热油管道稳态通用HOPOPT软件,计算了管道在大、中、小3种输量条件下,其末站在不同进站温度时的各站开泵方案、进出站压力、进出站温度及电耗、油耗情况。通过分析优化,计算得到了最佳经济运行方案,揭示了东临复线的节能潜力与进站温度的关系。     

中亚天然气管道压气站运行能耗优化模拟计算

在长输天然气管道运行费用构成中,压气站自耗气费用成本占比50%以上,基于能耗最优的压气站运行优化具有重要意义。以中亚天然气管道加兹里压气站为例,针对该站场存在的高温天然气输送及不同输量与压缩机组匹配的特殊运行工况,借助SPS 仿真软件及历史运行数据,模拟计算了不同工况下自耗气量的变化规律,量化分析了不同工况所导致的额外自耗气量。模拟结果表明:压气站进站天然气温度每上升5 ℃,压缩机组自耗气量增幅6%;在一定的输量范围内,采用低效率的双机组运行模式,每天将增加1×10^4~3×10^4 m^3 自耗气量。由此制定了基于月度输气计划压气站能耗优化的压缩机组匹配工艺方案,可为长输天然气管道压气站开展能耗优化提供参考。     

含蜡原油管道最低允许进站温度的确定

对两条含蜡原油管道发生初凝的现象进行了分析，认为无论连续运行或间歇运行，都应在地温较低的月份将下游的进站温度控制在高于输送介质凝点＋3℃以上，并以此确定含蜡原油输送管道的最低允许进站温度。综合分析结果表明，含蜡原油管道最低允许进站温度，应该根据允许停输时间、原油流变和屈服特性、温度条件、启动压力和排量等条件定量计算，并与现场试验相结合来确定。     

《管道科学技术论文选集》文摘（三十一） 含蜡原油管道最低允许进站温度的确定

本文对两条含蜡原油管道发生初凝的现象进行了分析，认为无论连续运行或间歇运行，都应在地温较低的月份将下游的进站温度控制在高于输送介质凝点＋3℃以上，并以此确定含蜡原油输送管道的最低允许进站温度。综合分析结果表明，含蜡原油管道最低允许进站温度，应该根据允许停输时间、原油流变和屈服特性、温度条件、启动压力和排量等条件定量计算，并与现场试验相结合来确定。     

基于BP神经网络算法的压缩机组运行优化模型

增压站运行方案制定的难点在于如何根据下游耗气量的变化,在不超出压缩机最大功率参数的情况下精准快速地调整进站压力,并根据具体需求提前制定多机组联合运行方案。以大牛地气田塔榆增压站6RDSA-1型压缩机组为研究对象,采用BP神经网络算法建立了压缩机组运行优化模型。选择已有的压缩机进气温度、排气压力及排气流量这3个基本参数作为模型输入值,计算得到了合适的进气压力和机组的轴功率。通过不同工况多组数据对比,模型对进气压力的预测结果与现场实测值的相对误差小于2.75%,验证了基于BP神经网络算法的压缩机组运行优化模型的可靠性,有助于增压站提前制定多机组联机运行方案,提升机组的运行效率,降低能耗和运维成本。     

阿赛管道稳定运行的进站温度预测与评价

长距离热油管道输送介质的组成一般比较复杂,为维持其经济输送温度,常出现蜡等重有机物固相沉积问题。当固相沉积超过一定程度时,不仅显著增加管道系统的动力消耗,而且严重威胁其运行安全。因此,合理预测热油管道稳定运行的进站温度对保障其安全经济运行尤为重要。依据阿尔善-赛汉塔拉输油管道2008-2010年的历史运行参数,结合苏霍夫温降理论,反算全线7个管段稳定运行期间的总传热系数K,提出不同管段的月推荐K值,以此预测各管段2011年上半年的进站温度,探讨偏差产生的主要原因与预测结果的可靠性。研究结果表明:由热油管道历史运行参数反算得出的推荐K值,可以较好地预测该管道今后的温降趋势,误差在-4～4℃内的可信度高于90%,但进站温度预测值可能因固相沉积而略低于实际值。     

呼图壁储气库水合物控制方案及优化

水合物控制是呼图壁储气库采气系统的重要环节,通过开展水合物控制方案优化研究可以降低成本投入。使用PVTsim软件进行水合物相平衡计算,优化已有储气库采气系统水合物防治方案,从经济安全角度出发,得到呼图壁储气库集配站最佳甲醇注入的质量分数为15%~20%;为了提高原料气进站温度,解决低温下凝析油凝固的问题,提出加热法水合物防治方案,并使用HYSYS软件进行模拟,对甲醇注入方案与加热方案的经济性进行对比分析,最终得到临界水气比为2.1 g/m~3,可为储气库系统的安全运行及节能降耗提供技术支持。     

管道运输企业降本压费的途径

影响管道运输企业经济效益的因素有两个，即管输收入和管输成本。管输收入受管输量和管输价格的影响，当管输量与管输价格一定时，降低成本和压缩费用则成为管道运输企业提高经济效益的主要手段。从做好节能降耗工作和压缩管道维修费用六个方面，阐述了管道运输企业提高经济效益所要进行的工作。     

降低泵站油电消耗的可行性分析

以庆铁线新庙和牧羊泵站为例，在输量一定的条件下，提出通过运用降低进站温度的方法，对降低低油电消耗总费用的可行性进行了具体分析，通过计算比较，证明了低输量管道的保证输油安全的前提下，采用这一方法对减少节流损失，降低输油成本是完全可行的。     

计算埋地管道经济保温厚度的一个新模型

以保温工程投资、动力消耗和热力消耗等三项费用的终值费用之和为目标函数,建立了计算埋地热油输送管道经济保温厚度的一个新的数学模型。该模型比较全面地考虑了油品性质、管道埋深、进站温度和资金的时间价值等影响因素。实例计算表明,管道埋地深度对经济保温厚度有着明显的影响,在进行保温设计时,必须考虑管道埋深的影响。对于小口径、长距离、大输量的管道,应该考虑动力损耗对经济保温厚度的影响。     

等温输油管道运行方案优化方法及其应用

根据能量平衡原理,以各站的升压值作为决策变量,以全线的总动力费用为目标函数,建立了等温输油管道优化运行的数学模型;采用动态规划方法,利用管道进出站压头的约束条件,确定了各站的供给能量,进而获得全线各站升压值的最佳组合,制定运行优化方案。以大庆-锦西原油管道为例,对运行方案最优工况的确定方法和过程进行说明,并获得了经济合理的运行参数,可为制定管道运行优化方案提供技术支持。     

在役埋地热油管道低输量运行的经济研究

对在役埋地热油管道,当管道实际输量小于设计输量时,为妥善地解决管路沿线的能量消耗与能量供应之间的矛盾,研究一种经济上、技术上比较合理科学的运行方案,对于降低输油成本具有重要意义。建立了埋地热油管道经济计算数学模型,提出了采用方案比较法和TLNET软件相结合求解数学模型,确定了管道输量在小于设计输量下,使管道的运行费用为最小的经济运行方案,包括管道沿线运行的热泵站数、站内泵机组的组合方式、各站的进出站压力和温度、管道的小时运行费用、变频调速电机的转速及热站的热负荷等。进行了实例计算,通过与现场实际相比较,其结果令人满意。     

埋地热油输送管道的经济管径计算模型

考虑了输送温度对油品粘度的影响以及油品粘度和输送量对泵效、流态和经济管径的影响,以管道建设投资的年分摊费用、保温投资的年分摊费用、管道年维护费用、年动力消耗费用和年热力消耗费用之和为目标函数,给出了埋地热油管道经济管径的完整计算模型。该模型能自动满足管道的沿程温降约束条件,适用于不同粘温特性的原油、不同保温材料和不同埋地深度的管道。采用斐波那契搜索算法对所建模型进行了算例计算,结果表明,该模型能较好地反映各种因素对经济管径的影响,可为埋地热油管道的优化工艺设计提供理论依据。     

华池-曲子长输热油管道运行效率优化研究

热油管道的能耗费用主要包括输油泵的动力费用和加热炉的燃料费用。对于我国东西部地区的热油管道,输油泵大多为电动离心泵,加热炉大多以所输原油为燃料,因而相应的能耗费用包括电费和燃料费两部分,以此费用之和最小为目标函数,建立长输热油管道运行效率优化模型,并采用自适应模拟退火算法进行了求解。     

油罐冬季不加热运行的热力计算

鄯善外运油库原油罐热力系统冬季运行期间暴露了两个问题。一是水击严惩,影响油罐的运行安全;二是油罐冬季非运行期间油温过高,造成能源浪费。为妥善解决这些问题,对油罐的保温性能进行了分析,同时对油罐的伴热系统进行了热力计算。计算结果对油罐冬季退出热力运行提供了理论依据。经济分析结果表明,油罐热力系统冬季退出运行后,原油输送成本降低,节能降耗效果显著。     

输油管道运行优化实用分析

基于输油工艺的实际情况，以进站油温为变量，给出了一定输量及稳态条件下密闭输送原油管道泵管耦合运行的目标函数和约束条件，应用非线性规划方法和逐站工艺计算，实施了全线运行方案的优化分析。计算结果表明，采用该方法可直接得到给定输量下管道各站泵炉的运行方式、加热温度、出站压力等运行控制参数以及包括经济指标等内在的最优运行方案，以供实际工程参考。