成品油长输管道工程设计节能分析

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摘要：管道输送是成品油最主要的运输方式。从工艺及设备角度分析了成品油长输管道的能耗情况，并提出成品油长输管道工程设计中的节能措施。

关键字：成品油；长输管道；节能

成品油的运输方式主要有4种：水路、公路、铁路和管道输送。相比前面3种，管道输送有以下优越性：（1）管道大部分敷设在地下，采用密闭输送，受外界影响较小，易于实现长期稳定运行，且有利于环境和生态保护，相对而言其安全性高。（2）管道输送系统的自动化程度高，运输量大，劳动生产率高，其运输成本低，经济效益明显。基于上述的优越性，管道输送已成为成品油最主要的运输方式之一，但是长输管道在输送成品油时带来的能耗却不容忽视。在国家提倡可持续发展的大背景下，降低成本和能耗，提高能源利用率，已成为管道输油企业关注的重中之重[1]。本文从工艺及设备角度分析了成品油长输管道的能耗情况，并提出了成品油长输管道工程设计中的节能措施。

1输油工艺节能分析

1.1输送方式

成品油管道输送方式有旁接输送和密闭输送两种[2]。（1）旁接输送是各中间泵站都有旁接罐与输油泵进口管线相连。旁接罐起调节缓冲作用，而且与大气接触，使各中间泵站的进站压力都接近旁接罐液位高度。旁接输送由于不能充分利用进站余压，动能消耗高，各油品损耗大。（2）密闭输送是成品油从首站经各中间泵站直接到末站。整个输送系统处于密闭状态，各中间泵站的进站、出站压力可能不同。成品油长输管道工程设计中应尽可能采用密闭输送的方式，可充分利用进站的余压，降低动能消耗，减小各油品损耗。

1.2输送顺序

成品油的输送顺序非常关键，其直接影响到混油量的多少，进而影响到各油品的质量。一般来说相邻两种油品的性质越接近，允许互相掺混的浓度越大，其混油越易处理，通常可以直接掺混至各个油品中[3]。成品油长输管道工程设计中输送顺序的确定应以混油界面少和混油量少为原则，即把性质相近、允许互相掺混浓度大的油品相邻排序。如汽油、煤油和柴油3大类成品油，因为汽油、煤油性质相近，而煤油、柴油性质相近，因此三者通常排序为：汽油→煤油→柴油→煤油→汽油。工程设计中还应考虑同种油品不同牌号的输送量，对输送量小的牌号，可不与输送量大的牌号同时输送，以尽量减少混油量并降低混油的处理费用。

1.3输送批次

为减少混油量，成品油在顺序输送过程中，将根据所输送油品的性质相近程度确定输送顺序。按输送顺序完成的一个循环所需的时间称为循环周期，一年内完成的循环周期数称为输送批次。如果输送批次过小，会使各站所需的各油品罐容、混油罐容过大，导致罐容投资费用过大；而输送批次过大，会使各油品的循环周期变短，导致混油的处理时间变短，由此增加了混油处理的难度。成品油长输管道工程设计中输送批次的确定应兼顾现场建设条件和混油处理难度。根据各油品的质量，确保在末站的混油能够完全掺混的前提下，确定一个最大输送批次。对成品油长输管道改造工程，若受现场建设条件的限制，不能新建罐容，应根据现有罐容，确定一个最小输送批次；而对新建工程，应根据现场建设条件，确定一个最小输油批次，避免使新建罐容无限大。同时需对输送批次范围进行技术经济比选，需考虑方便操作和安全输送等因素，最终确定最优的输送批次。

1.4混油检测及切割

成品油顺序输送时，准确地跟踪和切割混油界面所在的位置。检测混油浓度的变化和混油量的大小，是保证油品质量的关键。成品油长输管道工程设计中一般采用密度检测计和光学监测仪相结合的方式。（1）对密度差大的油品，在其混油段内，混油的密度从一种油品的密度渐变到另一种油品的密度，采用密度检测计检测混油密度变化以确定混油界面；（2）对密度相近的油品，在其混油段内，混油密度变化不大，密度检测计并不能有效地检测其混油界面，此时可采用光学监测仪，进行混油界面跟踪检测。成品油顺序输送时油品的切割必须以油品质量为前提，保证混油掺混至某一种油品时，该油品仍在其质量潜力所允许的范围内。成品油长输管道工程设计中一般采用两段隔离方案，即设置快速隔离阀，通过自动控制装置，按照密度检测计或光学监测仪确定的混油界面位置对混油进行隔离，并根据质量潜力将混油分成前、后两段，混油前段和后段分别进入各自混油罐中。

1.5混油处理

混油经切割后，分别进入各自混油罐中。混油如处理不及时，会导致混油罐容不足，同时会增加混油后的处理难度和费用。因此，快速合理地处理混油罐中的混油可降低因处理混油而造成的经济损失。常用的混油处理方法有3种：（1）在末站设置混油处理装置，对混油进行常压分馏，将其分馏成各油品馏份后，分别作为产品送至各油品的储罐中；（2）将混油运至末站附近炼油厂进行处理；（3）在保证油品质量的前提下，根据质量潜力隔离混油，并掺混至各油品储罐中。方法一：在末站设置混油处理装置。此方法建设成本高，且不便运行与维护；方法二：将混油运至末站附近炼油厂进行处理。此方法仅适用于混油量大、末站靠近炼油厂的情况；混油量小或末站远离炼油厂都会使运输和处理成本增大。因此，成品油长输管道工程设计中一般不采用此方法。方法三：在保证油品质量的前提下，根据质量潜力隔离混油，并掺混至各油品储罐中。工程设计中还应考虑混油贬值问题，即在保证油品质量的前提下，尽可能将混油切入价格高的油品中，最大限度减少混油的贬值损失。

2输油设备节能分析

成品油长输管道的主要能耗类型是电，相对而言，电耗占比最大的设备是输油泵。成品油长输管道将成品油从首站输送至末站，需要克服地形高程差和管道沿程阻力损失，所需压力由输油泵提供。由于离心泵具有流量大、扬程高、效率高和流量调节方便等优点，因此在长输管道中大多采用离心泵作为输油泵。离心泵的能量损失主要包括以下三个方面：（1）压力损失。是指叶轮传给液体的能量中没有变成压力能的部分能量，主要是沿程摩阻损失；（2）容积损失。主要是由于泵的泄漏，导致泵的出口流量小于进口流量；（3）机械损失。是指叶轮在旋转时，液体与叶轮表面、泵的其它零件之间产生的摩擦损失。针对上述可能产生的能量损失情况，为提高输油泵效率，成品油长输管道工程设计中应对输油泵进行优化设计。主要节能措施有：（1）合理选用输油泵技术参数在选用输油泵技术参数时，如果余量过大，将导致高效输油泵低效运行或高效变频调速方式不能发挥其高效率，是造成输油泵能源浪费的主要原因。因此，工程设计中应对泵的出力精确计算，选用合适的技术参数，使输油泵的运行效率在高效区域，避免能源浪费。（2）采用高效输油泵对成品油长输管道改造工程，应及时更新换代，改造或更换效率低、能耗大的输油泵；而对新建工程，应从长远考虑，直接选用新型高效输油泵。从设备选型和技术设计上降低能耗，达到有效的节能目标。（3）合理调节输油泵流量为了应对成品油输送量的变化，工程设计中应考虑合适的输油泵流量调节方式，常规设计在输油泵出口设置调节阀，通过阀门开度调节流量。当成品油输送量经常波动或波动较大，采用调节阀进行节流调节会造成能耗浪费，此时拟把节流调节改为变速调节，或直接采用变频调速输油泵，节能效果将更显著。

3结论

管道输送因其环保、安全、经济等优越性，已成为成品油最主要的运输方式。但是长输管道在输送成品油时带来的能耗却不容忽视。成品油长输管道工程设计中应从工艺及设备角度出发，首先通过优化输油工艺设计，选用合理的输送方式、输油顺序及输油批次，准确检测并隔离混油，以降低混油的处理成本；其次是合理选用输油设备，尤其是输油泵，以降低能耗，提高能源利用率，达到节能的目的。

参考文献

[1]蒋华义.输油管道设计与管理[M].石油工业出版社，2010

[2]李新建.长输管道输油工艺节能技术分析[J].化工管理，2016

[3]于子峰.成品油管道顺序输送方案优化研究[J].化学工程与装备，2017

作者:张长青 单位:中国航空油料有限责任公司华东分公司