关键词：原油管道；安全优化；运行安全
一、管道概况
某沿江管网由9条管线组成，总长度超过960公里，干线管径最大为864mm，设计年输量为2700万吨。管道途经江苏、安徽、江西、湖北、湖南五省，沿途逐站分输，依次向五家炼化企业输送原油。管道全线设十二座站场，其中输油站七座，分别用A站、B站、C站、D站、E站、F站、G站表示，末站五座，分别用H站、I站、J站、K站、L站表示。
二、管线最优出站温度确定
原油管道全线采用密闭输送工艺，根据管输原油物性和环境条件，全线采用常温或加热输送方式运行。随着沿线5家炼化企业原油加工量的不断增加，管线即将达到满负荷运行状态。如此繁重的作业，为了保证输油任务能够圆满完成，运行安全和节能环保成为了至关重要的两项指标，也成为了管线优化的重点。
2.1计算原理
热油管道的运行能耗包括加热原油所需的燃料消耗和电力消耗两种，它们无法直接按各自的消耗量简单合并为总能耗量。鉴于降低运行能耗的最终目的是降低运行成本，因此在热油管道优化运行研究和实践中一般都采用总能耗费用作为评价标准。
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式中：Cy—所输油品的比热容，KJ/(kg·℃)
TR—出站温度，℃；
TZ---进站温度，℃；
ey—燃料价格；
ed---电力价格；
BH---燃料油热值；
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IR—加热站间距；
H—加热站间管道所需压头；
对某一具体管道而言，当流量Q、地温T0、总传热系数K及运行的加热站数和泵站数一定时，随着加热温度的升高，热损失增大，燃料费用增加。但与此同时，由于站间平均油温升高，摩阻减小，动力费用将下降。因此，作为二者之和的总能耗费用S就nJ能有最低点存在，与Smn相对应的加热温度即为该输量下的经济加热温度。
2.2最优出站温度的确定
在计算过程中，最优温度的确定必须要保证管道末端进站温度的安全需要。因此这里我们在保证管道安全运行的基础上对出站温度进行反算，对冬季运行情况进行优化，进一步优化各站出站温度。
2.2.1 A-B管段优化温度的选择
对于A-B管段而言，A站储油罐的储油温度为25℃，因此A站的出站温度最低为25 ℃ ,通过计算得到管道总能耗费用以及B站进站温度随A站出站温度的变化关系。在计算的温度范围内，A-B管段的总能耗费用随着A站出站温度的升高逐渐增大，而根据B站进站温度随A站出站温度的变化关系得出，A站的最优出站温度为25 ℃, B站进站温度为22℃，高于凝点(13℃)，满足管道的安全要求。
2.2.2 B-C管段最优出站温度的选择
根据A-B管段的计算结果可知，在现有条件下，当A站出站温度为25℃，而B站进站温度为22℃时，该管段的总能耗最低。在这种情况下，B站的最低出站温度也为22℃。根据计算可以得到B--C管段的总能耗费用以及C站进站温度随B站出站温度的变化规律。在计算温度范围内，该管段的总能耗先随出站温度的升高而减小，然后再增大。在出站温度23.5℃达到最低点，因此最优出站温度为23.5 ℃，此时C站进站温度为21 ℃(高于凝点8℃)，满足管道的安全需求。
2.2.3同样的计算方法可以得到各管段总能耗变化规律，在计算温度范围内，各管段的总能耗先随出站温度的升高而减小，然后再增大，进而选择以下最优出站温度。
C-D管段:最优出站温度为23.6 ℃，此时D站进站温度为21℃(高于凝点7 ℃，满足管道的安全需求。
D-E管段:最优出站温度为25.1 ℃，此时E站进站温度为21℃(高于凝点6℃，满足管道的安全需求。
E-F管段:最优出站温度为24.9 ℃，此时F站进站温度为21 ℃(高于凝点6 ℃，满足管道的安全需求。
F-G管段:最优出站温度为28 ℃，此时G站进站温度为20 ℃(高于凝点13℃ )，满足管道的安全需求。
G-L管道:最优出站温度为27 ℃，此时L站进站温度为21.6℃(高于凝点13 ℃)，满足管道的安全需求。
D-H支线:最优出站温度为25.1 ℃ , H站进站温度为21℃(高于凝点13 ℃)，满足管道的安全需求。同时，D-E干线的最优出站温度也是25.1 ℃，支线、干线的最优出站温度正好相同，满足加热的要求，因此D站的最优出站温度为25.1 ℃，此时H站的进站温度为21℃。
E-I支线:最优出站温度为28 ℃，此时I站进站温度为23℃(高于凝点13 ℃)，满足管道的安全需求。同时，E-F干线的最优出站温度为24.9 ℃，在出站温度为24.9℃和28℃时，管道能耗费用相差较小，因此选取E-I管线最优出站温度为24.9 ℃，这时I站进站温度为21℃。
F-J支线:最优出站温度为27.7 ℃，此时J站进站温度为19℃(高于凝点13 ℃ )，满足管道的安全需求。同时，F-G干线的最优出站温度为28 ℃，两出站温度相差较小，因此，选取F-J管道最优出站温度为28℃，这时J站进站温度为19.1℃.
G-K支线:最优出站温度为27℃，此时K站进站温度为22℃(高于凝点13 ℃)，满足管道的安全需求。同时，G-L干线管段的最优出站温度也是27 ℃，因此，(}站的最优出站温度为27 ℃ , K站进站温度为22 ℃。
三、总结与分析
综上所述，在给定输量下，随着进站油温下降，管道总能耗费用总体呈现下降趋势。也就是说，在允许范围之内，设定尽量低的进站油温有利于降低总能耗费用。计算流量范围内，设定相同进站温度，单位体积总能耗费用(单位体积总能耗费用二总能耗费用/体积流量)随着流量增大而减少。管道在运行过程中，电力成本与热力成本呈相反方向变化，降低管道能耗成本不仅仅局限于降低进站油温，而是牵扯到整个运行方案的综合性问题。优化运行方案在本质上就是使电费和燃料费达到最佳平衡过程。从中等输量和小输量计算结果可以看出:当管道、设备确定后，输量在一定范围内，在局部温度段随着进站油温降低，管道总费用呈现上升趋势。因此管道在运行中并非进站油温越低越经济，需根据实际情况计算确定进站油温。
参考文献：
[1]马国光,蒲鑫.塔河油田重质原油外输管道安全输量分析[J].科学技术与工程,2019,19(36):147-152.
[2]李新成.浅谈尼日尔AGADEM原油管道工程建设中移动营地的安保管理[J].中国安全生产科学技术,2019,15(S2):40-42.
论文作者:戴超
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2月4 期
论文发表时间:2020/4/23
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