海洋石油平台管道保温节能技术浅析.pdfVIP

海洋石油平台管道保温节能技术浅析 辛培剐唐健王超众婉烁谭晓光 [海洋石油工程(青岛)有限公司] 摘要：本文以海洋石油平台惠州25—8项目为例，对油气水管道保温和电伴热节能技术进行了浅析。研究表明保温介质保温 存在临界半径和经济厚度。并不是保温层越厚越好，同对还分析了电伴热的安装技术和日常运营管理策略，为海洋石油平台保 温节能降耗提供了有效的技术保障。 关键词：临界半径；经济厚度；电伴热； 引言 海洋石油平台油气水管线保温施工是上部组块建造过程中比较重要的问题，因为海上的工作环境温度变化比较大，渤海地 区温度可降至一20℃。当温度极低时，尤其是输油管线就很难保证流体品质的可靠性，甚至发生输油凝固、管线断裂等问题。因此， 海洋石油平台油气水管线保温设计施工是一项重要工作。 当前海洋石油平台油气水管线基本上采用保温介质保温及电伴热，特殊场合下两种保温形式可能并用。前者主要依靠保温 介质(如岩棉、玻璃棉、橡塑泡沫等)的低导热系数尽量降低管道内流体介质的热损失量；后者利用电能来补充管道内介质在 工艺过程中损失的热量，以使其温度维持在最合理的工艺温度范围。由于海洋石油平台需要保温的油气水管道众多(海洋石油 平台惠州25—8项目需要保温的管线长达3028米)，无论选用哪种保温方式都需要大量能耗，因此管道保温节能技术的研究工 作显得格外重要。 1利用保温介质保温的节能技术 1．1临界保温层半径 ／，，／／。’ 一～＼＼， ／7伊彝_} ＼、、、≮狒 一／／／／ _＼∑ 以图1所示管道保温层为例，每米管长的总热阻为： 。缨12 盱去+磊+最+去 =焘+亲+蒹+熹㈩ ——管道内表面换热系数，w，()； ——保温层外表面换热系数，w／()； ——管道导热系数，w／(m)： ——保温层导热系数。w，(m)； 7。二 1 由公式(1)可见，随着保温层厚度不断增加，保温层热阻通增大，而保温层外表面热阻——降低。由此推断， 热损失存在一个最大值，此时热阻最小。 27rA， 2兀7’aO q t、k、 S疆了1 k Su“oks ． 令丽=了。亍一丁。了=o ，=垒 r=尘 则最小总热阻的保温层半径。m汛 口o，即存在一个l临界半径‘c 口0，使得热损失最大，总热阻最小。由此我们得到： 当保温层半径小于临界半径时，保温层越厚热损失越大；当保温层半径大于临界半径时保温层越厚热损失越小。 1．2经济厚度 对于油气管道保温而言，当保温层半径大于临界半径时保温层厚度越厚热损失就越小，但保温层越厚带来的投资就越大， 这就提出了保温层经济厚度的概念。所谓经济厚度，即在考虑年折旧率的情况下，保温设施的费用和散热量价值之和为最小时 的厚度。 对于管道保温我们假定保温层外表面对流传热系数为常数；由于海洋石油平台各种需要保温的油气管道皆为金属管道，鉴 于管壁导热热阻和管内对流热阻较小，故保温层内表面温度可近似取为管道内介质温度；同时假定保温层温度是稳定的且不考 虑保温外表面的辐射传热量。由经济厚度定义可得到下列公式： 2A D，fn生：3．79S×10—3 ‘ D0 啦 (2) 6=坠鱼 2 (3) 式中——保温层经济厚度，m； t——年运行时间，h； D0——管道外径，m； Dr一管道保温层外径，