油气管道运输的能耗问题及节能措施研究

油气管道运输的能耗问题及节能措施研究

杨子凯 姜开元 杨学枫 刘琳

哈尔滨石油学院

摘要：随着全球能源需求的日益增长，油气管道运输作为能源供应的重要环节，其能耗问题备受关注。管道运输过程中的能耗不仅增加了运营成本，也对环境产生了压力。因此，如何实现油气管道运输的节能降耗已成为业界和学术界共同研究的热点问题。本文旨在深入探讨油气管道运输的能耗影响因素，并提出相应的节能措施，为降低运输成本、提高能源利用效率和推动可持续发展提供理论支持。

关键词：油气管道运输；能耗问题；节能措施

引言

在全球能源需求不断增长的背景下，油气管道运输作为保障能源供应的重要环节，其能耗问题日益凸显。随着环境保护意识的增强和能源利用效率的提高，如何实现油气管道运输的节能降耗已成为业界和学术界共同关注的焦点。

一、油气管道运输能耗问题分析

1运输效率问题

管道设计是影响运输效率的关键因素之一。设计过程中需要充分考虑管道的走向、管径、长度、材料、压力等级等参数。例如，过长的管道会增加沿程阻力，降低运输效率；管径过小会影响流量，降低运输能力；不合理的泵站布局和配置也会影响运输效率。油气管道运输过程中涉及的设备包括泵、加热炉、储罐等，这些设备的性能直接影响到运输效率。设备性能的优劣、运行状态的好坏都会对运输效率产生影响。例如，高效能的泵能够减少能源消耗，提高运输效率；而加热炉的性能不佳可能会导致油气温度控制不准确，影响运输过程。

2油气管道运输能耗能耗组成

泵站是油气管道运输中的重要组成部分，主要用于增加油气混合物的压力，推动其在管道中流动。泵站能耗主要来自于泵的运行，这部分能耗与泵的效率、流量和扬程等多个因素有关。此外，泵站的布局和配置也会对能耗产生影响；加热站主要用于提高油气混合物的温度，特别是在寒冷地区或高粘度油品的运输过程中。加热站的能耗主要来自于加热炉和燃料（如天然气、燃油等）的消耗。加热炉的效率和燃料的品质都会影响加热站的能耗；油气在管道中流动时会受到摩擦阻力，这部分阻力会导致能耗。

3能耗影响因素

管道长度是影响油气管道运输能耗的一个重要因素。较长的管道意味着更大的沿程阻力，需要更多的能量来克服阻力，保持油气混合物在管道中流动。此外，长管道的加热和冷却所需的能量也会增加；管径大小直接影响到管道的截面积和流量。较大的管径意味着更大的流量，但同时也可能导致更大的摩擦阻力。因此，管径的选择需要综合考虑流量和能耗的要求；油气的物理性质如粘度、密度、比热容等都会影响其运输过程中的能耗。粘度高的油气需要更多的能量来克服摩擦阻力，密度大的油气需要更大的压力来推动其流动，比热容小的油气加热和冷却所需的能量也会增加。

二、油气管道运输节能技术措施

1优化泵站和加热站设计

油气管道运输过程中存在许多节能的潜力，通过采取一系列节能技术措施，可以有效降低能耗，提高能源利用效率。以下是对这些措施的详细展开：泵站和加热站是油气管道运输中的重要组成部分，优化这些部分的设计可以有效降低能耗。合理选择泵的类型和规格，确保泵的效率和可靠性。例如，选用高效、低能耗的泵，能够减少能源的浪费；采用高效能的设备和材料，选用高效能、低能耗的泵、加热炉等关键设备，采用低摩擦系数的涂层材料等，提高设备运行效率，降低能耗。同时，使用高效能的设备和材料能够提高设备的可靠性和使用寿命，减少维修和更换的频率，进一步降低能耗。

2油气管道运输节能选用高效节能设备

在油气管道运输中，泵和加热炉等关键设备的能耗占据了相当大的比例。因此，选用高效、低能耗的设备是实现节能目标的重要措施之一。以下是一些选用高效节能设备的措施：了解不同类型泵的性能特点，如离心泵、螺杆泵、柱塞泵等，根据实际需求选择合适的泵型。选择具有高效率、低能耗、长寿命的泵，关注泵的能效等级和节能认证，优先选用能效等级高、获得节能认证的泵。考虑采用智能控制的泵，如变频泵，可以根据实际需求调整流量和压力，实现智能化节能运行；选用高效燃烧技术的加热炉，如燃油燃气加热炉，能够提高燃料的燃烧效率，降低能耗。选择具有高效换热器和智能控制系统的加热炉，能够提高热能的利用率和减少热能的损失。考虑采用新型的加热技术，如电磁加热、太阳能加热等，这些技术具有高效、环保、节能的特点。

3油气管道运输节能智能化监控和调度

智能化监控和调度技术是油气管道运输节能的重要手段之一。通过实时监测管道的温度、压力、流量等参数，智能化地调整和控制运输过程，可以显著提高运输效率并降低能耗。以下是一些关键的智能化监控和调度技术：利用传感器和仪表实时采集管道的温度、压力、流量等数据。通过数据传输网络将采集的数据传输至控制中心，进行实时监测和分析；利用数据分析软件对采集的数据进行处理，提取有用的信息。通过数据分析发现潜在的问题，预测未来的运行状态，为优化调度提供依据；根据实时的监测数据和控制逻辑，自动调整泵、加热炉等设备的运行状态。利用自动化控制技术实现设备的协同运行，提高整体的运行效率。

将各种监控系统和调度管理系统进行集成，实现统一的管理界面。通过智能化分析和管理，提供决策支持，进一步提高运输效率和降低能耗。根据实际运行情况和数据分析结果，持续优化监控和调度系统。引入新的技术和方法，不断完善智能化监控和调度的功能和性能。

4充分利用节能新技术

4.1在原油中添加降凝剂

一些原油存在高凝特征，我们可以选择添加降凝剂的方式来优化其流变性，而常用的降凝剂主要包括2种，其一为表面活性剂型原油降凝剂，它能够吸附在蜡晶表面，确保蜡难以形成分布在整个系统当中的网络结构，从而改善凝固状态；其二是聚合物型原油降凝剂。

4.2合理使用防蜡手段

对于一些含有大量蜡的原油，我们可以使用防蜡手段进行处理。蜡在常温状态下为固态，在管道运输时，由于受到高温影响极易溶解在原油当中，当温度降低时会凝结成蜡块。因此在实际应对过程中除了采用加热方式，我们还可以在原油中添加防蜡剂，避免蜡晶从原油中渗出并结块。

4.3对输油泵进行改造

对于一些高粘油来说，在其运输过程中不仅可以通过升温以及添加降粘剂的方式来降低其粘性，同时也可选择输油泵改造的方式来达到节能的目的。对于粘度较低的流体来说，高粘原油在运输过程中很容易抑制叶轮出流，从而导致流体角动量无法守恒。在国内，通常会使用降低阀门打开度来减少输油泵的流量，这种方式仍然会产生很大的耗能，从而导致输油泵效率降低；粘油输送过程中会引起管道内摩擦力上升，从而形成极大的摩擦耗损。笔者认为可以通过以下措施来改进输油泵，从而提升效率。首先是针对过流部件实施抛光打磨处理，其次是对管路属性进行调整并改变离心泵的性能曲线；第三是对工艺进行改进。

结束语

油气管道运输的节能问题是一个复杂且重要的议题，涉及到多个方面的因素和技术。通过深入研究和分析，发现采用高效、低能耗的设备，智能化监控和调度技术以及优化泵站和加热站设计等措施是降低管道运输能耗的有效途径。这些措施不仅可以提高能源利用效率，降低运输成本，还能推动可持续发展和环境保护。然而，油气管道运输的节能降耗仍面临诸多挑战，如技术更新成本、设备维护管理、智能化技术标准统一等。因此，业界和学术界应继续加强合作，共同推动相关技术的研发和应用，不断完善节能方案，提高管道运输的能效。

参考文献

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项目来源：黑龙江省大学生创新创业项目 《光电磁管道流体推进器》，项目编号：202313299031

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