國(guó)內(nèi)在役成品油管道罐容需求和儲(chǔ)罐設(shè)置分析

李 丹，姜善寶，劉亞靜，鄒 明

1中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，河北 廊坊

2國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西部管道有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊

1. 引言

由于成品油長(zhǎng)輸管道輸送的油品種類(lèi)較多，因此管道沿線各站所需的儲(chǔ)罐數(shù)量多，罐容量較大[1]，建罐投資在新建成品油長(zhǎng)輸管道成本中占較大比例[2]，合理計(jì)算各個(gè)站點(diǎn)所需要的儲(chǔ)罐數(shù)量及管容，保證成品油儲(chǔ)罐的利用效率十分必要[3]。目前國(guó)內(nèi)成品油管道樞紐站的罐容還沒(méi)有明確的計(jì)算方法，大多參照GB50253《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行確定，計(jì)算的罐容往往過(guò)大，建設(shè)用地多，造成工程投資偏高。為減少罐容的投資，提出在成品油管道設(shè)計(jì)中采用輸差計(jì)算罐容的優(yōu)化方法。

2. 罐容計(jì)算方法-輸差法

輸差法計(jì)算儲(chǔ)罐容量，是先選擇出主要進(jìn)站端管道和主要出站端管道的批次批量，將其批次一致，再將其它注入管道和輸出管道的批次盡量符合該批次，將進(jìn)站油品盡可能不進(jìn)庫(kù)儲(chǔ)存，僅將樞紐站進(jìn)站油品和出站油品輸量之差進(jìn)罐儲(chǔ)存，之后再需要時(shí)外輸?shù)姆椒ā?/p>

該方法對(duì)油庫(kù)儲(chǔ)罐罐容需要最小，由于油品不進(jìn)罐直接輸送，利用了上游管道的余壓，對(duì)管道運(yùn)行的節(jié)能降耗也有很大意義[4]。

管道干線首站、注油支線的首站、或末站罐容宜滿足1 個(gè)批次的輸送量。當(dāng)管道輸送的某一油品比例較大時(shí)，在計(jì)算該油品所需罐容應(yīng)考慮來(lái)油和外輸?shù)妮斄坎?；采用輸差法?jì)算儲(chǔ)罐罐容時(shí)，每種油品或每種牌號(hào)油品所需罐容按下式計(jì)算[4]：

式中：

V——每種油品或每種牌號(hào)油品所需的儲(chǔ)罐容量(m3)；

m——每種油品或每種牌號(hào)油品的年輸送量(t)；

Qin——每種油品或每種牌號(hào)油品進(jìn)庫(kù)流量，m3/h；

ρ——儲(chǔ)存溫度下每種油品或每種牌號(hào)油品的密度(t/m3)；

T——油品的外輸時(shí)間，h；

ε——油罐的利用系數(shù)，油罐最大安全液位減去最低安全液位后計(jì)算的利用系數(shù)，即油罐的實(shí)際可利用系數(shù)，容量等于或大于1000 m3的固定頂罐(含內(nèi)浮頂)宜取0.85；

N——年輸送批次數(shù)(次)。

V′——因管道事故或檢修時(shí)停輸，在首站該油品增加的罐容余量。

k——考慮運(yùn)行管理、油品靜置及化驗(yàn)等因素需要額外增加儲(chǔ)罐容量系數(shù)，宜取1.1～1.2。

3. 成品油樞紐站罐容設(shè)置分析

3.1. 鄭州油庫(kù)分輸現(xiàn)狀

對(duì)鄭州油庫(kù)進(jìn)行罐容分析，蘭鄭長(zhǎng)成品油管道在咸陽(yáng)-鄭州間存在分輸，進(jìn)鄭州站主要為92 號(hào)汽油、93 號(hào)汽油、95 號(hào)汽油、97 號(hào)汽油和0 號(hào)柴油(國(guó)Ⅳ)、0 號(hào)柴油(國(guó)Ⅴ)、-10 號(hào)柴油，設(shè)計(jì)輸送批次與西部管道保持一致，一年30 個(gè)批次。蘭鄭長(zhǎng)管道蘭州進(jìn)線油品總量為1000 × 104t。

蘭鄭長(zhǎng)成品油管道設(shè)計(jì)輸量1566 × 104t/a (1775 m3/h)時(shí)鄭州站進(jìn)站各批次中各種油品的量和輸送時(shí)間如表1 所示。

Table 1. The quantity and delivery time of various oil products in each batch of Lanzhou Zhengzhou Changsha pipelineat Zhengzhou station表1. 蘭鄭長(zhǎng)管道鄭州站進(jìn)站各批次中各種油品的量和輸送時(shí)間

錦鄭管道采用順序輸送的方式，進(jìn)鄭州站主要為97 號(hào)汽油、93 號(hào)汽油和0 號(hào)柴油，設(shè)計(jì)輸送批次與蘭州來(lái)油保持一致，一年30 個(gè)批次。蘭鄭長(zhǎng)管道蘭州進(jìn)線油品總量為1500 × 104t。

錦鄭管道設(shè)計(jì)輸量599 × 104t/a (707 m3/h)時(shí)鄭州站進(jìn)站各批次中各種油品的量和輸送時(shí)間如表2 所示。

Table 2. The quantity and delivery time of various oil products in each batch of Jinzhou Zhengzhou pipeline at Zhengzhou station表2. 錦鄭管道鄭州站進(jìn)站各批次中各種油品的量和輸送時(shí)間

蘭鄭長(zhǎng)管道在鄭州站向小李莊油庫(kù)分輸，采用順序輸送的方式，分輸油品主要為97 號(hào)汽油、93 號(hào)汽油和0 號(hào)柴油，輸送批次與蘭州來(lái)油保持一致，一年30 個(gè)批次。小李莊油庫(kù)分輸油品總量為770 × 104t。

小李莊油庫(kù)分輸油品設(shè)計(jì)輸量770 × 104t/a (920 m3/h)時(shí)鄭州站出站各批次中各種油品的量和輸送時(shí)間如表3 所示。

Table 3. The quantity and delivery time of various oil products in each batch at Zhengzhou station表3. 鄭州站出站各批次中各種油品的量和輸送時(shí)間

蘭鄭長(zhǎng)成品油管道在鄭州接收咸陽(yáng)來(lái)油、錦鄭來(lái)油后，分別往小李莊油庫(kù)和長(zhǎng)沙方向順序輸送97 號(hào)汽油、93 號(hào)汽油和0 號(hào)柴油。設(shè)計(jì)輸送批次與西部管道保持一致，一年30 個(gè)批次。蘭鄭長(zhǎng)管道鄭州出站往長(zhǎng)沙方向的油品總量為1500 × 104t。

蘭鄭長(zhǎng)管道的輸送順序確定為：

0 號(hào)柴油-93 號(hào)汽油-97 號(hào)汽油。

蘭鄭長(zhǎng)成品油管道設(shè)計(jì)輸量1200 × 104t/a (1340 m3/h)時(shí)鄭州站出站長(zhǎng)沙方向各批次中各種油品的量和輸送時(shí)間如表4 所示。

Table 4. The quantity and delivery time of various oil products in each batch from Zhengzhou station to Changsha表4. 鄭州站出站長(zhǎng)沙方向各批次中各種油品的量和輸送時(shí)間

3.2. 庫(kù)容分析

鄭州油庫(kù)的庫(kù)容分析按照瞬時(shí)輸差量的方法進(jìn)行分析。蘭鄭長(zhǎng)和錦鄭管道的年輸送批次均為30 次，本次庫(kù)容核算以設(shè)計(jì)輸量下鄭州油庫(kù)進(jìn)、出庫(kù)成品油批次批量數(shù)據(jù)為計(jì)算條件，考慮進(jìn)油批次與出油批次不吻合工況下進(jìn)行瞬時(shí)輸差計(jì)算。

庫(kù)容分析條件如下：

1) 蘭鄭長(zhǎng)咸陽(yáng)方向來(lái)油與鄭州油庫(kù)外輸?shù)妮斢晚樞虮３忠恢隆?/p>

2) 蘭鄭長(zhǎng)咸陽(yáng)方向來(lái)油按照年平均輸送計(jì)算。

3) 考慮實(shí)際運(yùn)行需要及儲(chǔ)罐高、低液位限制，鄭州油庫(kù)罐容系數(shù)按照0.85 考慮。

4) 考慮每一個(gè)油罐均不可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)油。

考慮咸陽(yáng)-鄭州、鄭州-長(zhǎng)沙采用密閉輸送工藝，多于油品往鄭州站分輸，考慮錦州-鄭州、小李莊油庫(kù)采用密閉輸送工藝，錦鄭來(lái)油在鄭州站不進(jìn)庫(kù)，直接輸送小李莊油庫(kù)方向，不足油品由鄭州站儲(chǔ)存的咸陽(yáng)來(lái)油對(duì)小李莊油庫(kù)進(jìn)行補(bǔ)充。

由于蘭長(zhǎng)咸陽(yáng)方向的-10 號(hào)柴油輸送時(shí)間較長(zhǎng)，故鄭州油庫(kù)外輸過(guò)程中需要停輸一段時(shí)間?？紤]錦鄭到達(dá)鄭州油庫(kù)的油品輸送順序，與蘭鄭長(zhǎng)咸陽(yáng)方向來(lái)油正好不吻合，即咸陽(yáng)方向來(lái)0 號(hào)柴油，錦鄭管道來(lái)93 號(hào)汽油的情況。

由以上分析可知，可得出如下結(jié)論：

1) 0 號(hào)柴油(國(guó)Ⅳ)需要的最大罐容為43,069 m3，考慮儲(chǔ)罐利用系數(shù)0.85，需要庫(kù)容為5 萬(wàn)方；

2) 0 號(hào)柴油(國(guó)Ⅴ)需要的最大罐容為23,821 m3，考慮儲(chǔ)罐利用系數(shù)0.85，需要庫(kù)容為2.8 萬(wàn)方；

3) 負(fù)10 號(hào)需要的最大罐容為160,105 m3，考慮儲(chǔ)罐利用系數(shù)0.85，需要庫(kù)容為18.8 萬(wàn)方；

4) 92 號(hào)汽油需要的最大罐容為30,317 m3，考慮儲(chǔ)罐利用系數(shù)0.85，需要庫(kù)容為3.6 萬(wàn)方；

5) 93 號(hào)汽油需要的最大罐容為9841 m3，考慮儲(chǔ)罐利用系數(shù)0.85，需要庫(kù)容為1.2 萬(wàn)方；

6) 95 號(hào)汽油需要的最大罐容為17,466 m3，考慮儲(chǔ)罐利用系數(shù)0.85，需要庫(kù)容為2 萬(wàn)方；

7) 97 號(hào)汽油需要的最大罐容為18,053 m3，考慮儲(chǔ)罐利用系數(shù)0.85，需要庫(kù)容為2 萬(wàn)方；

由于鄭州油庫(kù)有4 座5 萬(wàn)方柴油儲(chǔ)罐，5 座2 萬(wàn)方汽油儲(chǔ)罐，3 座2 萬(wàn)方柴汽互備油罐。而鄭州需要26.6 萬(wàn)方柴油罐，9 萬(wàn)方汽油罐。從整體庫(kù)容上來(lái)說(shuō)，鄭州油庫(kù)庫(kù)容是滿足設(shè)計(jì)輸量庫(kù)容需求的，但柴油罐不夠，需要將改造。

該批輸條件下，對(duì)咸陽(yáng)-鄭州管道進(jìn)鄭州站、錦鄭管道進(jìn)鄭州站、小李莊外輸、長(zhǎng)沙方向外輸進(jìn)行相應(yīng)的改造，滿足咸鄭管道與鄭長(zhǎng)管道密閉輸送工藝、錦鄭管道往小李莊的密閉輸送工藝，新建1 座2萬(wàn)方的柴油儲(chǔ)罐，即可滿足咸陽(yáng)-鄭州管道、錦鄭管道、小李莊外輸、鄭州-長(zhǎng)沙管道外輸?shù)仍谠O(shè)計(jì)輸量條件下在鄭州站的庫(kù)容需求。

4. 結(jié)論

以蘭鄭長(zhǎng)成品油管道鄭州油庫(kù)為例，通過(guò)對(duì)鄭州油庫(kù)各種運(yùn)行工況的分析，引用流量差的概念，闡述了一種成品油管道樞紐站罐容計(jì)算方法。采用一般方法計(jì)算為管道輸送一個(gè)批次需要的罐容量，此罐容量往往非常巨大，為減少罐容的投資，闡述的在成品油管道設(shè)計(jì)中采用輸差計(jì)算罐容的優(yōu)化方法，可用于今后類(lèi)似成品油管道樞紐站罐容的確定。