管材新技術與長輸管道節能

齊林 王偉 馮學書

摘 ? 要：高等級管線鋼可以提高管道承壓能力，保溫管道技術的應用可以減少熱油管道的散熱損失。文中以管材新技術應用的鐵錦線對比鐵秦線，對新技術帶來的節能降耗效果進行了論述。國產原油一般都具有“三高”特性，國內通常使用加熱輸送工藝來解決“三高”原油輸送難題。實現了“三高”原油的等溫輸送工藝，鐵錦線年節約燃油消耗3.22萬t。高等級管線鋼的應用，提高了管線的耐壓等級。將全線需要進行壓力調節的多余能量，進入具有變頻調速壓力調節功能的站場進行釋放，就可以將壓能予以最大限度的利用。科技攻關配合運行管理，實現長輸管道安全、高效運行，完成了節能、減排提高經濟效益的目的。

關鍵詞：管線鋼 ?保溫管道 ?壓力極限 ?能耗

中圖分類號：TG142.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（c）-0069-02

隨著國內長輸管線建設的發展，通過不斷完善和穩定生產工藝，國內制管廠已具備了大批量生產 X80 及以下鋼級的能力。與此同時保溫管道制造業近十年來發展迅速，伴隨管道施工工藝、機械技術的進步，保溫管道逐步應用到了長輸熱油管線建設中[1]。

長輸管道運行是耗能大戶，以鐵秦線為例，2014年消耗動力電6.23×108kWh;消耗燃料油3.35×104t。為此提出管材新技術與長輸管道節能研究。

1 ?保溫技術改變了傳統的運行管理方式

隨著直埋保溫管道技術的進一步完善和發展，保溫管道技術先后在長慶-呼和浩特原油管道（即長呼線）;吉林-長春原油管道（即老長吉線）;鐵錦線（即鐵秦復線）長距離大口徑加熱輸送工藝管道上應用，中國長輸熱油管道技術發展已經進入了新的階段。相比傳統鋼管，直埋保溫管道應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，其導熱系數僅0.022～0.033W/m2·℃[2]。長輸管線應用保溫管道后，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為1.6～1.8W/m2·℃。隨著運行時間的加長，會出現保溫層含水率上升，植物根系破壞保溫層等，使管道傳熱系數有所增加，目前鐵錦線管道運行已經2年，2017年上半年管道總傳熱系數K值平均值約為0.5W/m2·℃。保溫管道技術在長距離加熱工藝管道的應用，破除國產“三高”原油使用加熱輸送這一傳統的工藝運行方式。管道公司通過數據支持，精心組織籌備，在鐵錦線實現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行能耗管理多控，變為單一壓力能量消耗控制的單控。保溫管道的散熱系數小，全線在較高的油溫運行，油品的摩阻損失降低，減緩管道的結蠟速度。

2 ?保溫管道對熱力損耗的節能效果

管道傳熱系數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K值取鐵秦線1.8W/m2·℃依據蘇霍夫公式：

則上站出溫為47.4℃，輸送溫差為12.9℃。

雖然鐵秦線在運行壽命末期，面臨低輸量的困境導致能耗偏高，但鐵秦線與鐵錦線的燃油消耗量不是一個數量等級，根據這一數據，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省燃油消耗約（9912×2-4012）÷3×5≈3.17萬t。

3 ?高等級管線鋼技術助力管道高效運行

長輸管道的壓力調節通常為出站壓力調節閥節流調節與改變泵轉速調節二種方式相結合。改變泵轉速調節可以使輸油泵機組節能運行，但建設成本較高，通常在一條管線上只建設少量具有變頻調速壓力調節功能的站場。在密閉輸送系統中，泵站的壓力能可以向下游方向傳遞，因此長輸管道壓力調節，應在最佳泵機組組合基礎上，將全線需要進行壓力調節的多余能量，進入具有變頻調速壓力調節功能的站場進行，就可以將壓能予以最大限度的利用。

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

鐵秦線運行時由于耐壓等級低，最大站場入口壓力與最小站場入口壓力的壓力區間很小，經常出現每個站場都需要節流調壓而避免本站出站或下站進站超壓，無法充分發揮具有變頻壓力調節站場的設備能力帶來的節能效果。鐵錦線運行中調節控制，可將多余部分壓能全部調整至具有變頻壓力調節站場，將全線需要調節的壓力通過變頻調壓來釋放掉，極大減少了調壓閥調節造成能量損失。管道節流損失越小，管道的運行效率越高。表1為黑山輸油站在鐵錦線2016年前半年節流損失與鐵秦線2014年節流損失的數據對比。

4 ?結語

實現安全、高效、節能、減排且提高經濟效益是科技攻關與運行管理努力的目標。高等級管線鋼與保溫管道在加熱輸送管道的應用，配合運行管理理念與手段的更新，大幅減少了燃油消耗與節流調節帶來的能量損耗。節能、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該珍惜我們手中消耗的石油。

參考文獻

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

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