油气储运节能讲座.pdf

油气储运系统能源利用研究
中国石油大学
侯磊

China University of Petroleum
主要内容
ˆ节能工作的理论基础
ˆ油气储运系统的能耗
ˆ储运站场能耗的测试
ˆ输油管道运行能耗分析
ˆ储运系统若干节能技术
ˆ可再生能源利用技术
China University of Petroleum
1 节能工作的理论基础
能——物体做功的能力,包括动能、势能、热能、电
能、核能、辐射能和化学能。动能和势能属于机械能
,是人类最早认识的能的形式,光能则属于辐射能。
能量——对各种能的计量,用焦耳和卡来衡量。
能源——能源是一种呈多种形式的,且可以相互转换
的能量的源泉,是自然界中能为人类提供某种形式能
量的物质资源。薪柴、煤炭、石油、天然气……
1焦耳:将2个鸡蛋从地
面捡起1米所做的功。
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热力学第一定律
能量可从一种形式转换为另一种形式,但其总量既不能
增加也不能减少,既不会无中生有,也不会自行消灭。
规定能量转换的数量关系
热力学第二定律
不可能自发地由低温向高温传热。
热机不可能将单一热源传给工质的热全部转化为功。
只做功而不消耗高品位能量的永动机是不可能制成的。
孤立系统中的熵只会增加,不会减少。
指明能量转换的方向
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设想一个无影无形的精
灵,处在盒中的一道闸门边
,允许速度快的微粒通过闸
门到达盒的一边,允许速度
慢的微粒通过闸门到达盒的
另一边。一段时间后,盒两
边产生温差。
麦克斯韦妖
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“麦克斯韦妖”讨论为节能工作开启一道智慧之门
①信息与实物交换本质的区别:实物交换减少给予方的拥
有,而信息可以使得双方共同拥有。
②信息不属于物质世界,不遵守热力学定律。
③熵增定律没有规定熵必须以多大的速度增加,可以利用
信息不遵守热力学定律的特殊属性,在热力学定律允许
的范围内做许多事情。能源资源有限,而信息资源无
限,可以利用无限的信息替代有限的能源资源。
节能的物理学基础:
在热力学定律允许的情况下,以信息替代能源。
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2 油气储运系统的能耗
原油管道输送工艺方案优化
管道输量、原油物性和沿线地温等发生变化。
需要解决管道运行方案优化的问题,确定不同输量、
不同原油物性和不同月份下的运行方案。
运行方案包括各站的进站温度和出站温度、进站压力
和出站压力、运行泵组合、节流损失、加热炉的运行组合
及其热负荷分配等。
工艺节能
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热力和水力计算能耗费用计算
πDLK
bTTbTT exp()]([)( −+−++= ) SS= + S
L 0 R 0 Gc p r
nn 3600cG ( T− T ) e
HHHHHH+=+++ RZy
scfpzt∑∑ii Sr =
ii==11
ηrBE
HABQ=− 2−m ρqHe
S = d
p 102ηη
qGcTT=−()RZ p
βQ2−mmν
HLf = 5−m
d n
1( −)
= lg[Re f 2 ] −
nf MR n
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稳态优化运行数学模型
最优准则
min SSC=+rr( ) STC pRp( , )
单位时间内管道运行总
能耗费用最低 :
TrrR= ( )
①全线泵组合与管路的
T ppR= ( )
②水力约束条件
''''
③热力约束条件 QyRRRii≤≤ Q i Q i iI∈
④进出站压力约束
′′′'
⑤进出站温度约束 TTTRRRiii≤≤ iI∈
⑥泵站特性约束
y = 0,1 iI∈'
⑦热站特性约束 i
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数学模型的求解
¾根据地温和粘度等设置1个初
始末站进站温度。
¾进行工艺计算,根据各判断条
件产生全线各站的点炉方案,
对某一特定的点炉方案确定最
优开泵方案。
¾以总能耗为目标函数确定最优
运行方案。
¾改变末站进站温度,确定相应