管材新技術(shù)與長(zhǎng)輸管道節(jié)能

齊林 王偉 馮學(xué)書

摘 ? 要：高等級(jí)管線鋼可以提高管道承壓能力，保溫管道技術(shù)的應(yīng)用可以減少熱油管道的散熱損失。文中以管材新技術(shù)應(yīng)用的鐵錦線對(duì)比鐵秦線，對(duì)新技術(shù)帶來(lái)的節(jié)能降耗效果進(jìn)行了論述。國(guó)產(chǎn)原油一般都具有“三高”特性，國(guó)內(nèi)通常使用加熱輸送工藝來(lái)解決“三高”原油輸送難題。實(shí)現(xiàn)了“三高”原油的等溫輸送工藝，鐵錦線年節(jié)約燃油消耗3.22萬(wàn)t。高等級(jí)管線鋼的應(yīng)用，提高了管線的耐壓等級(jí)。將全線需要進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的多余能量，進(jìn)入具有變頻調(diào)速壓力調(diào)節(jié)功能的站場(chǎng)進(jìn)行釋放，就可以將壓能予以最大限度的利用?？萍脊リP(guān)配合運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)輸管道安全、高效運(yùn)行，完成了節(jié)能、減排提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

關(guān)鍵詞：管線鋼 ?保溫管道 ?壓力極限 ?能耗

中圖分類號(hào)：TG142.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（c）-0069-02

隨著國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管線建設(shè)的發(fā)展，通過不斷完善和穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，國(guó)內(nèi)制管廠已具備了大批量生產(chǎn) X80 及以下鋼級(jí)的能力。與此同時(shí)保溫管道制造業(yè)近十年來(lái)發(fā)展迅速，伴隨管道施工工藝、機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步，保溫管道逐步應(yīng)用到了長(zhǎng)輸熱油管線建設(shè)中[1]。

長(zhǎng)輸管道運(yùn)行是耗能大戶，以鐵秦線為例，2014年消耗動(dòng)力電6.23×108kWh;消耗燃料油3.35×104t。為此提出管材新技術(shù)與長(zhǎng)輸管道節(jié)能研究。

1 ?保溫技術(shù)改變了傳統(tǒng)的運(yùn)行管理方式

隨著直埋保溫管道技術(shù)的進(jìn)一步完善和發(fā)展，保溫管道技術(shù)先后在長(zhǎng)慶-呼和浩特原油管道（即長(zhǎng)呼線）;吉林-長(zhǎng)春原油管道（即老長(zhǎng)吉線）;鐵錦線（即鐵秦復(fù)線）長(zhǎng)距離大口徑加熱輸送工藝管道上應(yīng)用，中國(guó)長(zhǎng)輸熱油管道技術(shù)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了新的階段。相比傳統(tǒng)鋼管，直埋保溫管道應(yīng)用聚氨酯泡沫作為保溫材料，聚氨酯泡沫是一種具有保溫與防水功能的新型合成材料，其導(dǎo)熱系數(shù)僅0.022～0.033W/m2·℃[2]。長(zhǎng)輸管線應(yīng)用保溫管道后，2016年上半年鐵錦線通過反算管道總傳熱系數(shù)K值約為0.38～0.54W/m2·℃，而2014年同期鐵秦線的管道總傳熱系數(shù)為1.6～1.8W/m2·℃。隨著運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)保溫層含水率上升，植物根系破壞保溫層等，使管道傳熱系數(shù)有所增加，目前鐵錦線管道運(yùn)行已經(jīng)2年，2017年上半年管道總傳熱系數(shù)K值平均值約為0.5W/m2·℃。保溫管道技術(shù)在長(zhǎng)距離加熱工藝管道的應(yīng)用，破除國(guó)產(chǎn)“三高”原油使用加熱輸送這一傳統(tǒng)的工藝運(yùn)行方式。管道公司通過數(shù)據(jù)支持，精心組織籌備，在鐵錦線實(shí)現(xiàn)了慶油的大部分管段等溫輸送工藝。從二者之和的最小值運(yùn)行能耗管理多控，變?yōu)閱我粔毫δ芰肯目刂频膯慰?。保溫管道的散熱系?shù)小，全線在較高的油溫運(yùn)行，油品的摩阻損失降低，減緩管道的結(jié)蠟速度。

2 ?保溫管道對(duì)熱力損耗的節(jié)能效果

管道傳熱系數(shù)的大幅下降使熱油管路輸送過程中軸向溫度梯度差值很小，如鐵錦線采用不保溫管道，進(jìn)站溫度取34.5℃，流量、地溫取2016年上半年平均值，流量qm=971.348t/h;地溫T0=10.1℃;管道傳熱系數(shù)K值取鐵秦線1.8W/m2·℃依據(jù)蘇霍夫公式：

則上站出溫為47.4℃，輸送溫差為12.9℃。

雖然鐵秦線在運(yùn)行壽命末期，面臨低輸量的困境導(dǎo)致能耗偏高，但鐵秦線與鐵錦線的燃油消耗量不是一個(gè)數(shù)量等級(jí)，根據(jù)這一數(shù)據(jù)，鐵秦線全年的燃油消耗量是鐵錦線的20倍。鐵錦線比鐵秦線每年節(jié)省燃油消耗約（9912×2-4012）÷3×5≈3.17萬(wàn)t。

3 ?高等級(jí)管線鋼技術(shù)助力管道高效運(yùn)行

長(zhǎng)輸管道的壓力調(diào)節(jié)通常為出站壓力調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)節(jié)與改變泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)二種方式相結(jié)合。改變泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可以使輸油泵機(jī)組節(jié)能運(yùn)行，但建設(shè)成本較高，通常在一條管線上只建設(shè)少量具有變頻調(diào)速壓力調(diào)節(jié)功能的站場(chǎng)。在密閉輸送系統(tǒng)中，泵站的壓力能可以向下游方向傳遞，因此長(zhǎng)輸管道壓力調(diào)節(jié)，應(yīng)在最佳泵機(jī)組組合基礎(chǔ)上，將全線需要進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的多余能量，進(jìn)入具有變頻調(diào)速壓力調(diào)節(jié)功能的站場(chǎng)進(jìn)行，就可以將壓能予以最大限度的利用。

但是這種調(diào)節(jié)受到密閉輸送管道正常工藝運(yùn)行壓力極限范圍約束。運(yùn)行壓力要在全線任何站間管段管道不發(fā)生破裂安全運(yùn)行的極限壓力范圍以下，管段內(nèi)任一點(diǎn)的壓力必須為正，從而控制液柱分離、管道抽癟和泵的汽蝕。密閉輸油管道的關(guān)鍵壓力控制范圍如圖1所示。

鐵秦線運(yùn)行時(shí)由于耐壓等級(jí)低，最大站場(chǎng)入口壓力與最小站場(chǎng)入口壓力的壓力區(qū)間很小，經(jīng)常出現(xiàn)每個(gè)站場(chǎng)都需要節(jié)流調(diào)壓而避免本站出站或下站進(jìn)站超壓，無(wú)法充分發(fā)揮具有變頻壓力調(diào)節(jié)站場(chǎng)的設(shè)備能力帶來(lái)的節(jié)能效果。鐵錦線運(yùn)行中調(diào)節(jié)控制，可將多余部分壓能全部調(diào)整至具有變頻壓力調(diào)節(jié)站場(chǎng)，將全線需要調(diào)節(jié)的壓力通過變頻調(diào)壓來(lái)釋放掉，極大減少了調(diào)壓閥調(diào)節(jié)造成能量損失。管道節(jié)流損失越小，管道的運(yùn)行效率越高。表1為黑山輸油站在鐵錦線2016年前半年節(jié)流損失與鐵秦線2014年節(jié)流損失的數(shù)據(jù)對(duì)比。

4 ?結(jié)語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)安全、高效、節(jié)能、減排且提高經(jīng)濟(jì)效益是科技攻關(guān)與運(yùn)行管理努力的目標(biāo)。高等級(jí)管線鋼與保溫管道在加熱輸送管道的應(yīng)用，配合運(yùn)行管理理念與手段的更新，大幅減少了燃油消耗與節(jié)流調(diào)節(jié)帶來(lái)的能量損耗。節(jié)能、減排效果顯著。石油、天然氣是不可再生能源，作為一名石油人更應(yīng)該珍惜我們手中消耗的石油。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉素芳.塑料管材在建筑中節(jié)能性應(yīng)用分析[J].塑料工業(yè)，2015，43（10）：142-145.

[2] 鮑文，葉永.長(zhǎng)距離輸水管道管材和管徑選擇探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（5）：64-65.