第三章 加热输油管道
目前我国所产原油大多为易凝和高粘原油。这两种原油的凝 点高，常温下的粘度大，有些油品还含有较高的石蜡、胶质 等，俗称“三高”油品——高凝点、高含蜡、高粘度。 含蜡原油的特点是含蜡量高、凝固点高、低温下粘度高、 高温下粘度低。如大庆原油，凝固点为28~32℃，50℃运动 粘度约为20~25×10-6m2/s，胜利含蜡原油的凝固点为23~32℃， 50℃运动粘度约为80~90×10-6m2/s。 稠油的特点是凝固点低，通常低于0℃，但粘度很大，如 孤岛原油凝固点为-2.3~4.9℃，50℃运动粘度约为2000×106m2/s。除此之外，还有粘度超过20000×10-6m2/s，甚至于高 达1000000×10-6m2/s的超稠油。
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设有一条热油管道 ，管道计算外径为 D ，周围介质温度为 T0 , 总传热系数为 K , 输量为 G ，油品的比热为C ，出站油 温为TR，输至距离 L时的温度TL 。 在距加热站为L处取一微元段dL，设此处断面油温为T，油 流经过dL段的温度变化为dT，故在L+dL断面上油温为T+dT， 稳定传热时，dL段上的热平衡方程为： KπD (T-T0)dL=－GCdT
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易凝高粘原油的输送方式
常温输送 采用物理、化学等方法（加降凝减阻剂、热处理、稀释、 与表面活性物质水溶液混输、液环输送、热分解等）使油 品性质改变，降粘、降凝，以实现不加热输送。 加热输送 即将油品加热后输入管路，提高油品温度以降低其粘度， 减少摩阻损失，借消耗热能来节约动能。 可以分为加热站加热和伴随加热（蒸汽伴热、电伴热， 主要用于油田内部集输管道和短管道），加热输送是目前 最常用的方法。
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第一节 热油管道的温降计算
一、加热输送的特点
什么是热油管道？
所谓热油输送管道是指那些在输送过程中沿线油 温高于地温的输油管道。对于含蜡原油管道，一般来 说，其沿线的油温不仅高于地温而且还高于原油的凝 点。
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在热油沿管道向前流动过程中，由于油温高于管道周 围的环境温度，在径向温差的作用下，油流所携带的热能 将不断地向管外散失，因而使油流在前进过程中不断地降 温，引起轴向温降。轴向温降的存在，使油流的粘度在前 进过程中不断升高，单位管长的摩阻逐渐增大，当油温降 至凝点附近时，单位管长的摩阻将急剧升高。
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二、热油管道沿程温降计算
1、轴向温降公式的推导 基本假设 ： ①稳定工况。包括热力 、水力条件稳定，即各站的进
出站温度不随时间而变化，输量也不随时间而变化。
②油流至周围介质的总传热系数K沿线为常数。 ③沿线地温T0和油品的比热C为常数
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故在设计管道时，必须考虑：需将油流加热到多高的温 度才能输入管道？当油温降到什么温度时需要建一个加热 站？像等温管那样，热油管也设有泵站，沿线的加热站和 泵站补充油流的热损失和压力损失。
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与等温管相比，热油管道的特点是： ① 沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。 ② 热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用。 设计热油管道时，要先进行热力计算，然后进行水力计算。 这是因为摩阻损失的大小取决于油品的粘度，而油品的粘 度则取决于输送温度的高低。 ③ 沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数， i≠const。一个加热站间，距加热站越远，油温越低，粘 度越大 ，水力坡降越大。
利用与推导苏霍夫轴向温降基本公式相同的方法： 管线向周围介质的散热量=油流温降放热+摩擦热
即：KπD(T-T0)dL=-GCdT+GgidL
整理得:
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KD Ggi T T0 dL dT GC KD
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令:
a
KD Ggi gi ,b GC KD Ca
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则上式变为: a(T-T0-b)dL= -dT

即: 或:
L
0
dT adL TR T T b 0
TL
TR T0 b ln aL TL T0 b
TL (T0 b) TR T0 be aL
上式即为考虑摩擦热时的轴向温降计算公式。又叫列宾宗温 降公式。
dT KD dL T T0 GC
TR L
T dL
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输油管道设
dT KD L TR T T0 GC 0 dL
TL
TR T0 KD ln L aL TL T0 GC
a
KD GC
TL T0 (TR T0 )e aL
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原油的高含蜡、高凝固点和高粘度给储运工作带来以下几个方 面的问题： 1、由于原油的凝固点比较高，一般在环境温度下就失去流动 性或流动性很差，因而不能直接常温输送。
2、在环境温度下，含蜡原油即使能够流动，其表观粘度 (Apparent Viscosity)也很高。对于稠油，虽然在环境温度 下并不凝固，但其粘度很大，实际上已经失去流动性。因 此无论是高含蜡原油还是稠油，常温输送时摩阻损失都很 大，很不经济。 3、易凝高粘原油给储运系统的运行管理也带来了某些特殊问 题，主要有： ①储罐和管道系统的结蜡问题 ； ②管道停输后的再启动问题。
上式称为轴向温降基本公式，也就是著名的苏霍夫公式。 根据加热站间距LR，可求得下一站的进站油温为：
TZ T0 TR T0 e aLR
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考虑摩擦升温时的轴向温降计算
油流沿管道向前流动过程中,由于摩擦阻力而使压力不断下 降。这部分压力能最终转化为摩擦热而加热油流。上面讨 论的温降基本公式，未考虑摩擦热的影响，故只能用于流 速低、温降大、摩擦热影响较小的情况。