埋地管道周圍環(huán)境溫度對摻水系統(tǒng)能耗的影響

陳 斌，徐洪軍，陳小波，方天元

(吉林化工學(xué)院，吉林 吉林 132000)

埋地管道周圍環(huán)境溫度對摻水系統(tǒng)能耗的影響

陳 斌，徐洪軍，陳小波，方天元

(吉林化工學(xué)院，吉林 吉林 132000)

通過對摻水集輸系統(tǒng)中埋地輸油管線的周圍溫度場進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)管線中輸送的油品散熱的多少與管線周圍環(huán)境溫度的大小密切相關(guān)，環(huán)境溫度是影響摻水溫度、摻水量及系統(tǒng)能耗的重要因素。本文對不同環(huán)境溫度下系統(tǒng)的能耗及在保證最低的回油溫度，系統(tǒng)所需的摻水量進(jìn)行計算，以分析管道周圍環(huán)境溫度對摻水系統(tǒng)的能耗、及某一摻水溫度下系統(tǒng)的最小摻水量的影響。

管道埋深；環(huán)境溫度；摻水量；能耗

目前，輸油管線多數(shù)采用埋地敷設(shè)[1]的方式。在輸送的過程中，由于原油與環(huán)境存在溫度差，原油向周圍散熱，致使油流溫度不斷降低、原油的粘度增大，降低了原油的流動性。為了保證原油順利輸送，可以采用加熱集輸、摻水輸送、管線外纏伴熱帶等方式提高原油的輸送穩(wěn)定。其中，摻水集輸是一種很常見的輸送方式。通過對原油在管線中的散熱過程[2]進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)管線周圍環(huán)境溫度的大小影響原油的散熱量，因此，環(huán)境溫度是影響系統(tǒng)散熱量的重要因素。同時，環(huán)境溫度變化系統(tǒng)所需的摻水量發(fā)生變化。

摻水系統(tǒng)在運行過程中可以通過調(diào)節(jié)摻水溫度和摻水量來降低系統(tǒng)的能耗，而摻水溫度摻水量的大小要受到環(huán)境溫度大小的影響，因此，若要調(diào)節(jié)摻水量以降低系統(tǒng)能耗，就有必要針對環(huán)境溫度對摻水系統(tǒng)的影響進(jìn)行研究。

1 管道周圍環(huán)境溫度模擬

目前，國內(nèi)外有許多研究者對埋地管線周圍溫度場進(jìn)行研究，楊筱蘅根據(jù)半無限大物體非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模型[3]建立了地表溫度年周期條件下土壤溫度的計算公式。通過分析發(fā)現(xiàn)，管線周圍土壤溫度隨著埋深和大氣溫度變化。此外，由于原油在輸送的過程中向外散熱，管線周圍溫度場還要受到原油散熱的影響。管道周圍環(huán)境溫度場計算模型如下：

式中:α-導(dǎo)溫系數(shù)，m2/s；

τ-時間，s；

Tg-輸油管路的內(nèi)壁溫度,℃。

利用建立節(jié)點有限差分方程，并用高斯一塞德爾迭代法求解差分方程的方法對管道周圍環(huán)境溫度場模型進(jìn)行求解。求解結(jié)果如表1。

表1 大慶地區(qū)不同季節(jié)不同埋管線周圍土壤溫度

注：該表中的數(shù)據(jù)取自靠近管線處的埋地溫度場。

2 環(huán)境溫度對系統(tǒng)能耗的影響

以某聯(lián)合站摻水間2為例，對環(huán)境溫度對該摻水間能耗進(jìn)行分析。分別計算在夏季和在冬季時，相同油品在同樣的摻水溫度、摻水量、不同的環(huán)境溫度下，各環(huán)的回油溫度、端點井壓力、系統(tǒng)的運行能耗以及耗電量和耗氣量。其中，夏季摻水溫度為61℃，四個環(huán)的摻水量分別為：58、135、79、63 t/d；冬季摻水溫度為65℃，摻水量分別為：56、127、76、59 t/d。

圖1 六月各環(huán)回油溫度隨環(huán)境溫度變化曲線圖

圖2 十二月各環(huán)回油溫度隨環(huán)境溫度變化曲線圖

將各環(huán)的回油溫度計算結(jié)果繪制成圖，如圖1、2。

通過圖1、2，可以得出：無論是在冬季還是夏季系統(tǒng)的回油溫度隨著摻水系統(tǒng)的環(huán)境溫度的升高而逐漸增加，也就說明隨著系統(tǒng)管線周圍環(huán)境溫度的升高，管線內(nèi)輸送的油品向外散熱減少。

表2 六月在不同環(huán)境溫度下系統(tǒng)的能耗

表3 十二月在不同環(huán)境溫度下系統(tǒng)的能耗

由計算結(jié)果可知，在相同的摻水溫度和摻水量下，隨著管線周圍環(huán)境溫度的升高，系統(tǒng)的能耗逐漸降低、系統(tǒng)的耗氣量和耗電量均逐漸減少。

3 環(huán)境溫度對系統(tǒng)最低摻水量的影響

為分析環(huán)境溫度對摻水系統(tǒng)最低摻水量的影響，現(xiàn)以某聯(lián)合站摻水間2為例，保證系統(tǒng)的回油溫度，計算各環(huán)所需的最低摻水量，見圖3、4。

通過曲線可知，系統(tǒng)的摻水量隨著管線周圍環(huán)境溫度的升高而逐漸減少。因此，現(xiàn)場通常隨著季節(jié)變化改變摻水溫度和摻水量。產(chǎn)量變化不大時，在冬季要調(diào)高摻水溫度或摻水量。

圖3 六月各環(huán)摻水量隨環(huán)境溫度變化曲線圖

圖4 十二月各環(huán)摻水量隨環(huán)境溫度變換曲線 參考文獻(xiàn)

[1] 吳國忠，龐麗萍，盧麗冰，等．埋地輸油管道熱力計算求解結(jié)果分析[J]．油氣地面工程，2001，20(2)：1-2．

[2] 李 偉，張勁軍．埋地?zé)嵊凸艿劳］敽笾車寥罍囟葓龅臄?shù)值模擬[J]．西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，20(6)：27-29．

[3] 楊筱蘅，張國忠．輸油管道設(shè)計與管理[M]．青島:石油大學(xué)出版社，1996．

(本文文獻(xiàn)格式：陳 斌，徐洪軍，陳小波，等.埋地管道周圍環(huán)境溫度對摻水系統(tǒng)能耗的影響[J].山東化工,2017,46(3):21-23.)

The Influence of Ambient Temperature Around the Buried Oil Pipeline

ChenBin,XuHongjun,ChenXiaobo,FangTianyuan

(Jilin Chemistry University, Jilin 132000,China)

By mans of simulating ambient temperature field around the buried oil pipeline, discovering that the heat dissipation of the oil transported in the pipeline is related to temperature around the buried oil pipeline，the ambient temperature is an important parameter to the temperature of water-blended and the consumption of water-blended.This article analysis the affection of the ambient temperature around the buried oil pipeline to the energy consumption of the water-blended crude transportation system and the the consumption of water-blended at some temperature by calculating the energy consumption of the water-blended crude transportation system and the the consumption of water-blended at the lowest temperature.

buried depth of pipeline;consumption of water-blended;energy consumption

2016-12-06

陳 斌(1989—)，女，遼寧大石橋人，助教，主要從事油氣集輸及采出水處理。

TE866

A

1008-021X(2017)03-0021-03