原油管输过程憥单耗分析研究

根据热力学第二定律,将单耗分析理论应用于原油管道的输送过程,提出了原油管输过程的压憥单耗、热憥单耗以及附加单耗的值和费用的计算方法,并通过系统单因素敏感性分析方法,以大庆某油田管道为例,从温度、压力和输量3个方面分析原油管道单耗随不同影响因素的变化规律,进而确定原油管输过程最优的温度、压力和输量。研究结果表明:随着出站温度的增加,总憥单耗费用先减小后增大,在出站温度为339K时达到最优;随着出站压力的增加,压憥单耗费用逐渐增大,热憥单耗费用逐渐减小,总憥单耗费用逐渐增大,出站压力应取输送工艺要求下的最小值;随着输量的增加,总憥单耗费用先减小后增大,在输量为35 m3/h时达到最优。     

曲西输油管道优化运行分析

低输量下输送含蜡原油的管道在输送过程中存在凝管的风险,为了防止发生凝管事故发生,需要提高出站温度,从而增加了管道运行的热力费用,从优化运行方案的角度研究降低曲西输油管道的能耗方法,在保证进站温度高于析蜡高峰温度的前提下,适当降低出站温度,有利于降低管道运行的总费用,计算结果表明定期对管线清管的运行费用低于通过加热防止石蜡析出运行的费用。     

稠油掺稀管道输送工艺特性

对国内某WK掺稀稠油保温管道,进行工艺特性分析和安全输送能力计算。结果表明：①加热输送的掺稀稠油管道存在随输量减小压降急剧增大的不稳定区;②掺稀比增大时,管道的不稳定工作区左移,安全输送的临界输量减小,有利于管道在低输量下安全运行;③最大输送能力并非随掺稀比或首站出站油温单调递增;在某一掺稀比和/或首站出站油温下,WK掺稀稠油管道具有最大输送能力;④WK线的整体压降受掺稀比、输量的影响较大,但季节对压降的影响很小;⑤WK线整体温降主要受输量影响,而掺稀比、季节对其影响不大;⑥对于同一种掺稀比稠油和同样的出站温度,在不同季节下的末站进站温度、临界输量以及最大输送能力相近。     

含蜡原油管道清管周期优化及影响因素分析

论述了含蜡原油管道清管周期优化及影响因素,建立了油品管道运输成本的函数。含蜡原油在管道运输的过程中,管道内的蜡沉积是一个沉积与剥离同时存在的动态过程。当原油输量、环境温度与出站温度逐渐升高时,管道内原油流速增大,蜡沉积速率降低。选择合适的清管周期,使得管道运行成本最低,要在增大清管周期的同时保证其运输的燃料费用及动力费用不增加。     

热油管道优化研究与探讨

热油输油管道输量大、距离长等实际情况,以管道系统设计参数和设备工作负荷等为约束条件,在原油输送稳态条件下通过对热油原油粘温特性拟合以及对各输油站和输油管道系统的热力计算和水力计算,得出最优进站油温、加热温度和出站压力等运行数据,确定输油泵和加热炉运行的最佳参数,使得全线输油安全经济运行。     

出站温度调节对输量影响的分析

采用SPS仿真软件建立某天然气长输管道的物理仿真模型,基于模型具有一定精度和可靠性的基础上,利用其特有的短管组件模拟空冷器来进行出站温度调节,分析出站温度调节对输量的影响.分析研究结果表明,当天然气出站温度低于42 ℃或介于70～80℃时,出站温度调节对输量影响很小,当天然气出站温度介于54～70℃时,出站温度调节对输量影响较小,因此都不利于冷却输送.当天然气出站温度介于42～54℃时,出站温度调节对输量影响较大,利于冷却输送.当天然气的出站温度为40℃和70℃时,输量的增加量为21.12×104m3/d,即单位天时间内管道的输送能力提高21.12×104 m3.     

原油降凝剂的筛选及应用模拟

西部某油田原油管道输送系统,原油凝点较高,管道输量近年来逐步下降,为保证管道在低输量条件下安全运行,提出了添加降凝剂综合处理的输送工艺,对几种降凝剂进行了室内筛选和评价,结果表明：筛选出的降凝剂的最佳加剂量为100ppm、最佳热处理温度为55℃,此时原油凝点从13℃降至2℃,降凝幅度为11℃;现场条件对所选降凝剂的使用效果影响较小。应用PIPEPHASE软件的模拟计算结果表明：在输送过程中加入降凝剂后,BK原油管道最低输量低至59m3／h,原油进站最低温度要求减小至5℃,原油管道不易发生凝管的危险,解决了原油管道低输量问题。     

原油管道安全停输时间影响因素分析

我国原油管道近几十年发展迅速,有些管道已经进入发展中后期,管道发生事故的概率上升。原油管道不可避免发生停输,安全停输时间是再启动的关键参数,对于管道的安全运行至关重要。根据输油管道温降公式,利用迭代法求解公式,并编制了应用软件。研究发现,安全停输时间不是一个定值,它随管道输量、出站温度、自然地温和原油比热容的增加而增加,随总传热系数的增加而降低。当管道周围参数发生变化时,需要密切关注安全停输时间,研究结果可以为原油管道的安全运行提供指导。     

热油管道停输再启动数值模拟

通过建立管道停输再启动非稳态数学模型,采用数值模拟的方法进行求解,考察不同输量、输油温度下停输再启动过程管道起点压力随时间的变化规律。研究表明,一定条件下,管道起点压力峰值随管道输量的增加而增大,随输油温度的增加而减小;且随管道输量的增加,再启动过程压力峰值恢复到稳定状态所需时间减小。     

输油管道顺序输送的热力模拟研究

同一管道输送流变特性差异很大的多种原油,不同凝固点不同出站温度的原油顺序输送,必然导致土壤温度场的波动,这是一个不稳态传热问题,因此建立了顺序输送不稳态温度场及土壤温度场模型进行分析.利用有限差分法,使用混合网格,即在差分网格的划分中使用了混合网格法,在土壤内部的大部分区域使用矩形网格划分,在管壁附近使用极网格;把模型的热传导偏微分方程转化为线性方程组,用迭代法求解.以湛江至茂名输油管道为例,对其顺序输送不同国家原油的热力状况进行了模拟计算.通过对混输中各阶段油头温度和土壤温度场的分析可知,该模型可确定顺序输送次序和油品出站温度等参数,为制定管输方案提供理论依据.     

长输原油管道安全输量计算

随着输油管网的不断加大,电力价格和燃料价格的上涨,在热油管道的成本中能耗费用比重越来越大,如何降低能耗、节约成本、实现管道安全优化运行具有重要的研究意义。以沈抚输油管线为实例,在查阅了国内外大量文献的基础上,根据管道沿线油温的变化规律,通过达西公式及苏霍夫温降公式等推导出原油管道最大安全输量计算方法和最小安全输量计算方法数学模型并求解,利用Visual C++语言编写了计算软件。     

直罗原油管线超低输量间歇输送运行规律研究

直罗原油管线由于油田产量原因,投产以来一直处于超低输量运行状态,一年中大部分时间依靠正反输方式维持管线运行,输油成本居高不下,要实现超低输量间歇输送,就要对间歇输送运行规律进行研究。应用SPS软件建立仿真模型,通过对间歇输送过程的仿真研究,发现一个间歇周期内进站温度的变化可分为四个阶段,且间歇输送工况在运行30 d后基本稳定。分析输量、间歇时间以及两者综合变化对间歇输送输油参数的影响,结果表明:在间歇输送中当输量由高变低时,输送初始阶段进站油温随着输送进行逐渐降低;穿插一次不同输量的输送,对间歇时进站温度影响不大,所以间歇方案可根据油源供应需求进行小幅调整;停输时间对间歇输送安全性影响较大,在制定间歇方案时,应首先限制停输时间;不同间歇方案组合输送的进站温度波动幅度大,不如单一间歇输送方案稳定。     

油田集输子系统的热力学分析

油田采输系统是能源消耗的大户,为了评价油田集输系统的用能状况、找出用能薄弱环节,必须对油田采输系统进行热力学分析。以稠油的集输子系统为研究对象,建立了集输子系统的分析模型,并从热力学分析的角度对某油田集输子系统的热平衡和平衡进行计算。计算分析结果为:随着加热炉进风温度的提高,集输子系统的热效率和效率有所上升,将进风温度从20℃提高到110℃的情况下,集输子系统的热效率从0.95%提高到0.98%,效率从0.19%提高到0.2%;如果把分离出的污水中的能量回收利用起来,可使现行的效率从0.21%提高到1.09%。     

参数对超临界 CO2管输过程经济性影响分析

在超临界CO2管道输送参数的选取过程中,能耗及经济性是重要的参照标准。通过对输送过程进行模拟,计算由流体温降和压降所产生的能耗及成本,得到了各参数对输送过程经济性的影响规律：每输送一吨超临界CO2的成本随输送距离先逐渐增加后基本保持不变,长距离、低温高压输送是比较经济的输送方式。输送条件都确定的管道要尽量使其运行在相对最经济流量值附近,流量过大或过小都会造成输送成本的增加。总传热系数对输送成本的影响不是很大,在保温与不保温情况下都有比较经济的总传热系数值。     

冷热原油顺序输送土壤温度场数值模拟

摘冷热原油顺序输送不同于输送单种原油,建立了非稳态传热的数学模型,采用CFD软件对输送冷热原油20h后距出站口不同距离管道周围的土壤温度变化规律进行了数值模拟。模拟发现,输送热油,管道周围土壤温度场有不同程度的上升。距出站日越近其温度上升的越明显。随着热油在管道内向前运行,管外土壤温度会有较大幅度的升高但随输油时间的延长增加的幅度会逐渐减小;输送冷油,其周围土壤温度有不同程度的降低。距出站口越近,与管段相对应的土壤温度降低得越大,受管内冷油影响的周围土壤区域越大。     

中俄原油管道增输方案研究

旨在提高中俄原油管道输量,扩大俄油进口量。对我国可持续发展和进口多元化具有重要的战略意义。采用SPS(Stoner Pipeline Simulator)管道模拟软件,对该管线进行离线实时模拟计算。分析管道2 200×104 t/a输油技术方案,对2 500×104 t/a、3 000×104 t/a工艺方案进行研究,确定最佳增输方案。     

埋地热油管道投产运行规律探讨与浅析

为了掌握原油管道投产运行规律,探讨了埋地热油管道投产过程中管内介质温度以及管外土壤温度场的变化规律,并分析土壤导热系数、输量对管内介质和管外土壤温度场的影响,并对不同预热方式进行浅析比选。结果表明：土壤导热系数和管道输量是埋地热油管道投产过程的主要影响因素;闷管预热的能量利用率最高,正向预热效果最好。     

输油管线节能运行研究

原油输送过程中能耗主要体现为输油泵用电和加热装置用气,输油管线的节能运行在于如何用最少的动能消耗和热能消耗完成原油的输送任务。对于管径大、输量大的某输油管线,如何降低输油能耗,成为研究的重点。通过对某输油管线进行工况分析和现场试验,找出了一种最经济的运行方式,并为输油管线节能运行提供了理论依据。     

Exergoeconomic Analysis of a Combined Ammonia Based Solid Oxide Fuel Cell System

An exergoeconomic study of an ammonia‐fed solid oxide fuel cell (SOFC) based combined system for transportation applications is presented in this paper. The relations between capital costs and thermodynamic losses for the system components are investigated. The exergoeconomic analysis includes the SOFC stack and system components, including the compressor, microturbine, pressure regulator, and heat exchangers. A parametric study is also conducted to investigate the system performance and costs of the components, depending on the operating temperature, exhaust temperature, and fuel utilization ratio. A parametric study is performed to show how the ratio of the thermodynamic loss rate to capital cost changes with operating parameters. For the devices and the overall system, some practical correlations are introduced to relate the capital cost and total exergy loss. The ratio of exergy consumption to capital cost is found to be strongly dependent on the current density and stack temperature, but less affected by the fuel utilization ratio.