锦州至大兴成品油管道工程首站工艺设计(共54页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上锦州至大兴成品油管道工程首站工艺设计摘要：随着工业的发展，京津地区的能源产量已经不能满足自身发展的需要，而东北地区的成品油产量在解决自身需求之外还有大量剩余，随着锦郑成品油管道的兴建，油品向京津地区的供应也变得刻不容缓。因此，锦州到大兴成品油管道的建立在解决这些问题上有着极其重要的意义。本设计主要解决首站的设置问题。锦州至大兴长距离成品油管道输送首站位于辽宁省锦州市，占地15公顷，主要用来接受，储存，输送来自炼厂的成品油。输油泵房的设计事本设计的重点，它的主要设备是4台KSY350M4型输油泵，以提供足够的扬程，保证生产正常进行。本设计由说明部分，计算部分，和绘图部分

2、组成。说明部分包括工程概况，技术方案的选择与论证，主要工艺设备的选择，工艺计算结果的分析，先进技术的采用及改进意见等做了详细的说明。计算部分主要包括水力计算，管径的选择，泵站数的确定和主要工艺设备的选择，混油量的计算，罐容的选择，最佳循环次数的确定以及管道强度校核，最大允许悬空度的计算。绘图部分包括管路纵断面图，首站工艺流程图，首站泵房工艺安装图等。关键词：管道，泵站，水力计算，强度校核，混油量，罐容。First Process Design Of Jinzhou to Daxing Product Oil Pipeline EngineeringAbstract:Along with the

3、 development of the industry, the Beijing and Tianjin region of energy production have already cant meet the needs of the development of their own, and the northeast region of the refined oil yield in dealing with their own needs and a large number of surplus, as Jin Zheng products pipeline construc

4、tion, the supply of oil to the Beijing-Tianjin region is also becoming urgent. Therefore, the establishment of Jinzhou to DaXing products pipeline in solving these problems has very important significance. This design is mainly to solve the problem of the set up the first.Jinzhou to building long di

5、stance oil pipeline first stop is located in Jinzhou city, Liaoning province, covers an area of 15 hectares, is mainly used to accept, store, transfer from oil refinery. Oil pump room design, the design emphasis of this it is the main equipment of four KSY350 - M4 oil transfer pump, to provide enoug

6、h lift, guarantee the normal production.This design by the description part, part of calculation and drawing parts.That includes project overview, technical scheme selection and reasoning, the choice of main process equipment, process analysis results of the calculation of the adoption of advanced t

7、echnologies and improvements made detailed instructions. Computation part mainly includes the hydraulic calculation, pipe diameter, the choice of the number of pump station and main process equipment selection, calculation of quantity of mix oil, tank capacity selection, determination of optimum cyc

8、le times and pipe intensity, the maximum allowable dangling degree calculation. Drawing part includes pipeline route profile, the first process flow diagram, the first pump room process installation drawing, etc.Key words: pipeline, pump station, hydraulic calculation, strength check, mix oil, tank

9、capacity。绪论东北地区石油资源非常丰富，炼油加工能力较其他地区有着很大的优势。但由于本地区成品油的用量供大于需，进而导致产品运销不畅。而京津地区由于发展迅速，交通运输较为发达，车辆用油数量极大，而该地区自身的石油储量较少，难以满足自身的需求，因此造成了该地区成品油市场混乱，价格波动也及其频繁，给工业生产、人民的生活带来了诸多不便。将东北地区的成品油运往北京、津地区，无法采用船运，若采用铁路运输将严重加大铁路运输的货运压力和客运压力，并且会造成严重的油品损耗，油气的挥发还会造成严重的大气污染，因此，铁路运输是不经济，不安全的，不能作为首要选择。解决成品油输送问题，采用管道运输十分理想，它

10、具有方便快捷、安全、环保、油品挥发性少的优点，同时受地质灾害的影响较小，运输成本相对较低。锦州至大兴成品油管道的建设具有重大的意义。锦州至大兴成品油管道始自辽宁省锦州市，中途经过河北省，天津市，止于北京市大兴区。 该管路充分利用了锦郑成品油管道的基础，可以完全借助该管道的建造技术，充分降低了建造成本。该管路的线路相对较长，管径较大，输油量较多，运用水力条件相对复杂，自动化控制程度较高的成品油管道。全线采用密闭输送方式，自动控制切割、掺混和分馏处理相结合的方法处理混油，采用SCADA系统和模拟仿真系统。通过控制系统来完成管道中油品的控制，从而实现自动控制管理。本设计在设计过程中遵循以下原则：1.

11、 设计的设计年输量为850万吨，其中97#汽油160万吨，93#汽油150万吨，0#柴油340万吨，-10#柴油200万吨。2. 设计操作天数为350天，考虑15天维修期。3. 利用成熟技术，在稳定可靠的基础上适当采用先进技术。4. 尽量采用国内设备，降低建设成本。5. 合理利用投资，在保证油品顺序输送的前提下，尽量简化各泵站的组成。6. 采用“从泵到泵”的密闭输送系统，中间站不设油品储罐。7. 尽量减少污染，保护环境。本设计的内容范围为输油管线总体工艺设计，尤其是锦州首站的工艺设计。本设计附有：1.管道纵断面图。2.首站工艺流程图。3.首站泵房工艺安装图。第一章 说明部分1.1工程概况 1.

12、1.1项目建造规模 锦州到大兴成品油管道始自辽宁省锦州市，经过河北省，天津市止于北京市大兴区。该管线的兴建对于解决京津地区的成品油供应提供了重要的资源基础。该管线充分利用了锦州至郑州成品油管道，降低了管道的兴建成本。管线线路较长，管径较大，输量较多，运行水力状况较为复杂，自动化控制水平较高成品油管道。干线全长543.3千米，设计年输量为850万吨，其中： 97#汽油 160万吨 93#汽油 150万吨 0#柴油 340万吨 -10#柴油 200万吨1.1.2 工程规模锦州至大兴成品油管道跨越大型河流5处，穿越小型河流，沟渠56处，穿越铁路6处，跨越高速公路7处，穿越公路48处。管道采用3层PE

13、防腐涂层，补口均采用三层解构的辐射相结合方式处理混油，采用SCADA系统和模拟仿真系统，锦州设调度控制中心完成全线自动控制管理，该管道多项技术处于国内领先，多项指标达到国际先进标准。锦州到大兴成品油管道，锦州首站站内共设有储罐15座。内浮顶罐8座 93# 汽油 3 10000 m 1 5000 m 97# 汽油 3 10000 m 1 1000 m 拱顶罐11座 0# 柴油 6 10000 m 15000m -10# 柴油 4 10000 m 首站总设计罐容：13.9 万吨本设计方案锦州首站共设有七台 （不包括消防泵） 输油泵 4 台 给油泵 2 台 倒油泵 1 台 污油泵 1 台根据布站原则

14、，首站成品油罐集中在东西布置以利于与输送管道相连接，组分罐集中在东西以利于集输管线，各区之间以消防道隔开，道路两侧布置各种管线。中间站：通过水力计算本设计确定有3个中间站，中间站用电用气，采用在内设置一台单纵全角筒系燃烧锅炉，蒸汽当量为 20吨/小时。末站设在北京市大兴区，有多条铁路通过，交通运输条件十分便利，电力由110伏线路共给，并配有5300 KVA 变压器四台。可在站内建设2000 m 地下蓄水池，供水能力为1200吨/天， 用气建 20吨/小时。在本设计中，锦州至大兴成品油管线采用 508 9 16Mn 无缝钢管，全长543.3千米，全线多出采用埋地铺设，平均埋深1.5m，采用沥青防

15、腐绝缘和强制电流阴极保护联合防腐，对于大小河流、公路、铁路穿越地段采用特别防腐绝缘（7.0mm的沥青层），其余地段为普通防腐（4.5mm沥青）锦州至大兴成品油管道建设意义重大：（1）它实现了东北地区和京津地区油品资源的优化配置，为石油能源缺乏的地方提供稳定、可靠地供应渠道。（2） 中国加入WTO后，对民族工业的市场竞争力提出了严峻的挑战，能源供应如果过分依赖进口，将会给其他行业的持续发展带来潜在的危机。锦州至大兴成品油管道为京津地区能源供给，经济结构和产业结构的调整及其各行业市场竞争力的提高创造了条件。（3）锦州至大兴成品油管道是现代化成品油管道的模板，也是建设水平上的一个重大突破，它所提供的

16、丰富经验，对国内成品油管道建设的规模化、科学化、现代化和运输方式的多元化起到了很好的示范作用。本设计方案主要是根据具体的自然情况和实践经验在满足运行要求的前提下，还要综合考虑社会效益和经济效益，以最优化方案进行设计。1.2 技术方案的选择与论证 本设计在走向基本确定后，选择两个设计方案： 1. 55911 管线;2. 5089 管线。从而需要用当量费用来衡量上述方案的经济性。 S = Y 万元/年 （公式 11）式中： S- 每当量费用 万元/年 J- 管道建设基本投资 万元 T- 抵偿期，管道建成投产后，分期收回全部的投资年限为15年。 Y- 管线年经营费用 万元/年管材重量：55911 管

17、线 150543.3=81495吨5089 管线 107543.3=58133 吨 （1） 管线投资每吨钢材造价按4500元计算55911管线 =814950.45 = 36673 万元5089 管线 =581330.45 = 26160 万元（2） 泵机组投资 每台泵年运行成本按15万元计算55911管线 =1534 = 180 万元50810 管线 =1535 = 225 万元（3） 泵站投资 = （首站投资 中间站投资 末站投资 ）期中首站投资按550万元，中间站按250万元，末站按475万元计算。 55911管线： =550+2502475 = 1575 万元 5089 管线： =55

18、02503475 = 1825 万元（4） 运行费用Y=电价格单泵功率运行时间泵数其中电价按0.25元/Kwh 计算 55911管线： Y=0.2512503502412=3150 万元 5089 管线： Y=0.2512503502415=3937.5 万元 （5） 总费用 J= （公式1-2）55911管线：J=36673+180+1575=38428 万元5089 管线：J=26160+225+1825=28210万元（6） 年当量费用 55911管线：S=3150=5712 万元 50810 管线： S=3937.5=5618.2 万元从上述可知5089 管线的年当量费用较少，说明该方

19、案较经济，故本设计最重确定选用5089 管线。1.3 主要设备的选择与论证 本设计主要设备（输油泵）的选择主要依据设计流量及沿程摩阻，大流量且在高效区工作，符合气蚀要求，故从泵新产品样本中选择KSY350-N4型泵，其主要性能参数如下表：表1-1KSY350-N4型泵性能参数泵型号KSY350-M4级数 4 流量扬程M230转速r/min1480功率（Kw）效率%80必须气蚀余量（m）5.9叶轮直径（mm）460重量（Kg）1988M/h 1260L/S350轴功率890电机功 率1250 从计算中可以看出该型泵基本满足各项要求，输油管线及泵站曲线如下： 1.4 工艺计算的结果分析 由计算的部

20、分已知，对于50810 管线，其工艺计算结果如下：管线总损失1404m，沿程所需泵站数为5个，每个泵站3台泵串联运行，每个泵站提供的扬程为626.196m。与管线的承压能力相比，小于其最大承压能力。 对于50810 管线的工艺计算结果，在其他情况下，管线的输量承压。泵站扬程及各站进出站压力均满足要求，从而说明该设计的合理性。 另外混油量的计算结果 （一个循环周期） 汽油间的混优量 = 380 吨 汽柴油间的混油量 =615吨 柴油间的混油量 =786 吨 这些计算的值与实际过程存在一定误差，这是不可避免的，因为在管线实际运行过程中存在着许多影响混油量的因素，比如：（1） 管道的实际长度（2）

21、管内油品的实际流速（3） 输送顺序（4） 初始混油量（5） 各种原因引起的停输 这些原因都会造成一定量的混油量，虽然公式中用进行修正。但由于的影响，误差仍然是不可避免的。 另外，全线的罐容及循环次数的确定，特别是循环次数的确定存在误差，循环次数为28次。在确定时，其主要是对混油的贬值损失估计不足从而造成偏大或偏小。 本设计的工艺计算皆是在现有的设计资料情况下尽可能的考虑实际操作，运用所学理论知识求解，在设计中存在误差也是在所难免的。1.5 生产辅助系统 本节所列的辅助系统主要以首站为主，主要是根据实际需求来安排设备，同时保证设备灵活可靠，生产正常进行，它所占投资大约为首站投资的5%-10%。

22、首站辅助系统设置（1） 供电系统 30千伏高压变电站一座（2） 供水、供气系统 锅炉房一座 150（3） 排污及净化系统 污油泵房 200 污油池 2500（4） 消防设施及警卫哨亭设施消防车库及宿舍 2000 消防车 4台警卫人员宿舍及车库 2000 （5） 材料库 600（6） 机修库 600（7） 办公室 700（8） 调度和控制中心 400（9） 微波通讯站 200（10） 油品化验室 200(11) 收发球室 450（12） 阴极保护室 1200(13) 仓库 25001.6 工程经济评价1.6.1 首站储运工程部分投资（1） 首站罐容 内浮顶罐：6.4万m =98元/m 投资 =6

23、27.2万元 拱顶罐：10.5万m =102元/m 投资 =1071万元则首站罐容总投资： = =1698.2万元（2） 首站管线总投资 站内取5089 管线20Km 管线总重量： G=20107=2140吨 站内管线投资： = 18002140=385.2万元(3) 机泵投资首站泵房设置机泵及价格列表如下 表1-2型号泵及其购价表 型号KSY350-M4 100Y-60 50Y-60共计 数目（台）421 单价（万元）7.51.21 合计（万元）302.4132.4 (4) 阀门投资及各种仪表投资总计（估计） =14.2万元 因此首站储运工程费用总投资J=1698.2385.232.414.

24、2=2130万元1.6.2土地费用的计算土地费用包括永久征地费，施工占用土地费和地面建筑赔偿费，对征用、占用土地的类型，暂时按旱地：菜地=8：2估计，由于无统一的土地计价标准，估计旱地、菜地每亩年产值为1200元、2600元。永久性征地费用按20年产值计划，地面建筑物拆除及赔偿按征地费用20%计算首站占地大约17公顷，约为204亩每亩地平均产值： （1200826002）/10=1490元/亩永久性征地费用： 204149020=607.92万元地面建筑物拆除及赔偿费用按征地费20%计算 607.9220%=121.58万元耕地占用税按0.4万元/亩计算 2040.4=81.6万元 施工占地费

25、 20.75万元 合计： 831.85万元 首站工程投资估算如下： 储运工程： 630.15万元 电气工程： 55万元 给排水工程： 145万元 采暖通风工程： 10万元 热工工程： 22万元 总图工程： 215万元 自控工程： 315万元 土建工程： 430万元 化验工程： 155万元（1） 工程费合计： 1977.15万元（2） 土地费用： 万元（3） 预备费合计: 700万元 其中包括： 不可预见费 400万元 设备材料费 300万元 （4） 外协工程费 110.5万元 供电 19.7万元 供水 90.8万元 合计： 3619.5万元1.7 企业组织概况 为了生产高效，正常运行，在避免人

26、员富余情况下，首站应配备以下人员： 职务站长副站长书记高工工程师技术员通讯员会计计量员出纳 定员1113664342 职务锅炉工人变电所巡线材料维修钳工管工焊工电工仪表间泵工 定员5548242246 服务公司经理司机化验员供销科长 2841业务员话务员炊事员消防员42210总计：107人 1.8 先进技术的采用及改进意见 为了确保油品输送的安全生产，提高全线的运营效率降低油品的输送成本，锦州至大兴成品油管道全线采用密闭输送、自动控制切割、掺混和分馏处理相结合的方式来处理混油，采用“SCADA”系统和模拟仿真系统。大兴调度中心全线自动控制管理，该管道的的多项技术处于国内领先，多项指标达到国际先

27、进水平，尤其是在处理混油方面。 1.8.1自动控制、自动保护 锦州至大兴管道采用了当今先进的分布式SCADA系统。由大兴调度中心的计算机控制系统，各个站场（包括线路紧急阶段阀室）的计算机控制系统及卫星通信系统三大部分组成。 站场系统承担完成对该站的数据采集、控制、连锁保护，为调度控制中心提供相关数据，接受和自动执行调度中心下达的命令。在站控系统中，对于每个相对独立的工艺单体、设备、电气系统等采用一个控制系统，使过程控制单元分成若干子系统，以网络形式将这些子系统连接起来，每个系统都能够单独承担其控制任务，使功能分开，危险分散。 大兴调度控制中心承担全线数据采集、处理、储存、归档和运行控制，故障处

28、理和安全保护、报警等任务，同时完成批量计划、批量跟踪、顺序输送、泄漏检测罐区管理、输油泵运行优化、输油泵故障诊断及分析，仪表故障诊断及分析。 对管道的安全、采用多点保护、多层控制、确保万无一失的措施。 输油干线一旦发生泄漏事故，大兴调度控制中心模拟检漏软件系统将通过计算分析，确定泄漏地点自动操纵系统关闭泄漏处上下游的紧急截断阀，关闭有关分输泵站的输油主泵，关闭分输站的分输阀门，使管道部分停输或者全线停输。 在全线站场配备了感温、感烟火灾自动报警器，气体火灾系统、可燃气体探测器，红外线/紫外线红外探测器，油罐自动报警系统及自动消防系统。对信号传输和供电系统配备了雷击感应的防护装置。1.8.2 采

29、用多种先进技术处理混油 处理好顺序输送的混油，是成品油管道独特的技术，锦州至大兴成品油管道在国内首次采用了多项最新科技手段。（1） 自动化控制系统。对于不同油品数量、不同油品输送位置全过程跟踪，可靠有效的监测和控制混油量，准确检测混油界面，将不同油品数量，不同油品及时准确切割。分输站和末站对进站的混油界面及时切割，自动切换纯净油和混油将其输入相应的油罐或输向下游管道。在正常输送时最大可能地减少混油量，停输时保证不同油品混油段不扩大。（2） 在各分输泵站、末站的进站管道上安装高精度密度计，在线监测管内油品密度变化。自动控制系统对在线密度计上检测的结果进行自动分析，准确判定混油界面，并按设定的操作

30、程序将纯净油和混油分离，完成对混油界面自动切割。（3） 90#汽油和97#汽油密度相差很小，为此在混油界面注入一定量荧光剂（不污染油品）在各分输站、大兴末站的进站处安装线荧光剂检测仪，通过检测荧光剂的浓度来判断油品界面。通过自动控制系统进行分析、判断、切割。（4） 掺混和分馏处理。大落差地形，对混油量有很大影响，采用两种方法来处理发生的混油：一是用掺混的方式进行处理，在葫芦岛，唐山分输泵站和大兴末站设置了掺混设置；二是对无法掺混处理的混油进行回炼分馏，在大兴末站设置了小型炼油装置，确保了销售油品的质量。 第二章 工艺计算部分2.1 水力计算及管径选择 2.1.1 沿线地温及冻土厚度表2-1 沿

31、线地温沿线城市锦州唐山天津北京夏季平均地温16.216.816.316.7冬季平均地温5.15.95.65.4在设计时按全年最低温度季节输送高粘度油品进行计算，按高温季节输送低粘度油品进行校核。设计温度为： = （5.1+5.9+5.6+5.4）= 5.5 = （16.2+16.8+16.3+16.7）= 16.5 2.1.2 油品物性参数 本设计按冬季输送柴油设计，按夏季输送汽油校核。表22 油品物性参数汽油柴油粘度 （/s） 重度（20） 0.740.84 0 0.93 12.6200.615.95 （1） 油品在T =5.5时的密度 （公式2-1）式中： 、 温度为及时的油品密度， 温度

32、系数， 柴油密度： = (5.520)=840(1.825-0.0.84(5.520)=851 汽油密度： = (5.520)=740（1.8250.0.74（5.520）=753 （2） 油品在5.5时的粘度柴油 = 7.8 /s汽油 = 0.7 /s同理可得两种油品在温度时的密度和粘度表2-3 油品在温度时的密度、粘度 油品温度5.516.5 汽油 柴油密度（/m） 753 743粘度（ /s） 0.7 0.614密度（/m） 851 843粘度（ /s） 7.8 5.352.1.3 由柴油的物性来确定管线的工作流量 Q = （公式2-2）式中： G 年输量， /年 油品密度，/m T 时

33、间，取 T=350天 = = = 0.33 m/s2.1.4 确定管径 D = （公式2-3）式中： D 管道内径， Q 流体流量，m/s V 经济流速，m/s 本设计取经济流速 V=1.8 m/s D = = = 0.483m = 483本设计工艺管道安装设计手册选取两种方案，选取55911的无缝钢管;选取5089的无缝钢管。2.1.5 计算两种方案下输送油品的沿程摩阻。 方案 选用55911的无缝钢管实际流速： = = = 1.5 m/s取绝对粗糙度 e = 0.06 = = = 2.23临界雷诺数： = = = 8.8雷诺数： R= = = 1由于3000 R ， 故柴油在55911的无

34、缝钢管中运行处于水力光滑区。 方案 ： 选用50810的无缝钢管，同理可得50810的无缝钢管的雷诺数和流动状态表 2-4 两种管径条件下的雷诺数及流态 管径 55911 5089R 1010.9 8.8 7.97 流态水力光滑区 水力光滑区由列宾宗公式计算两种管径条件下的沿程摩阻h = 1.01 ( 公式 2-4 )式中： Q 流量， m/s 油品的运动粘度，/s d 管径内径，mm L 管线总长，m h 全线总摩阻，m由于处于水力光滑区，m=0.25 ， =0.0246 对于55911管线： h = 1.01 = 1965 m 对于5089管线： h= 1.01 = 3036 m两种管径沿

35、程摩阻列表如下：表2-5 两种管径条件下的沿程摩阻管径55911 5089总沿程摩阻1965m3036m终起点高程差-14m-14m沿线总损失1951m3022m2.2 确定泵站数及主要工艺设备的选择2.2.1 机泵的选择流量 = 0.33 m/s = 1188 m/h本设计方案选用 KSY350-M4型输油泵，其性能数据如下：表2-6 KSY350-M4型泵性能参数表Q（m/h）75612601660H（m）230215192效率（）668175 选用了3台泵串联运行 q = 756 q = 1260 q = 1660 H = 230 H = 215 H = 192 设泵的特性方程为： H = a-bq 令 F（a，b）= 则有 = 2（a-bq-H）= 0 3a-()b =