液氨长距离管道输送的水力计算

液氨长距离管道输送的水力计算

李慎华 1 袁展 2

1．山东荣泽工程设计有限公司， 2．汇智工程科技股份有限公司，，山东省淄博市， 255000

摘要 结合工程项目，介绍液氨长距离管道输送技术，探讨输送方式的选择，为克服管道的阻力和防止液氨气化，对液氨长距离管道输送管道进行水力计算。

关键词：液氨：长距离管道输送；水力计算

1项目概况

液氨主要用于生产硝酸、尿素和其他化学肥料，还可用于医药和农药的生产原料。本项目液氨为某化肥公司的原料，由于现有的液氨球罐距离周围的村庄的距离不能满足安全卫生的间距要求。现将液氨球罐搬迁至厂区西侧2公里外的空地上，厂区现有的两套用氨装置分别距离本次搬迁点的间距为3000m及2500m，用氨的需求分别为12t/h及15t/h。

2 技术参数

液氨为无色液体，有强烈刺激性气味，极易气化。液氨的密度为0.617g/cm³，自然点为651.11℃，爆炸极限为16%-25%。

液氨长距离输送管道的起点设计压力为2Mpa。液氨球罐直径18m，基础高度0.5m。

3 液氨长距离管道输送技术

3.1 液氨输送泵的流量的选择

1）W=12t/h（输送流量）的屏蔽泵用DN80的管子输送距离3000m，即液氨速度：u≈1.08m/s；

即管路损失按照公式h =(λL/D)* V^2/(2g)，其中：

λ为管道的摩擦阻力系数

L为管道计算长度，m

u为介质在管道内的平均硫酸，m/s

d为管道的内径，m

即管路损失为35m；估计10个弯头损失按照0.4m，5个阀门损失按照4m，即总管路损失为35+4+0.4=40m；即Q=12/0.617≈20m³/h（流量）。

2）W=15t/h（输送流量）的屏蔽泵用DN100的管子输送距离2500m，即液氨速度：u=0.9m/s；即管路损失按照公式h =(λL/D)* V^2/(2g)，其中：

λ为管道的摩擦阻力系数

L为管道计算长度，m

u为介质在管道内的平均硫酸，m/s

d为管道的内径，m

即管路损失为16m；估计10个弯头损失按照0.4m，5个阀门损失按照4m，即总损失为16+4+0.4=20m；即Q=15/0.617≈26m³/h（流量）。上述流量值为计算流量。

注：λ=0.0156/0.0154的取值来源：

Re=duρ/μ=217764/209055；

Re在3×10³~3×10⁶范围内，光滑管的摩擦阻力系数为：λ=0.0154/0.0156

3.2 液氨输送泵扬程的计算

在夏季40℃下，液氨的蒸气压为1.55MPa，管路损失不得大于（2.00-1.55=0.45MPa=45m水柱≈73m液氨）。

1）W=12t/h（输送流量），h=10m（高差）用DN80的管子输送距离3000m

（1）冬季气温取0°C，对应液氨饱和蒸汽压为0.429MPa(A)，泵前设备压力为0.429MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa(G)。

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=75.68m，扬程取整为76m。

（2）冬季气温取-6°C，对应液氨饱和蒸汽压为0.341MPa(A),泵前设备压力为0.0.341MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa(G).

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=90.23m，扬程取整为90m。

（3）冬季气温取-19°C，对应液氨饱和蒸汽压为0.19MPa(A),泵前设备压力为0.19MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa.

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=115.21m，扬程取整为115m。

（4）夏季气温取40°C，对应液氨饱和蒸汽压为1.55MPa(A),泵前设备压力为1.55MPa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa.

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=-109.713m。

（5）夏季气温取50°C，对应液氨饱和蒸汽压为2.032MPa(A),泵前设备压力为2.032MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa.

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=-189.43m。

夏季不需要输送泵。

泵出口DN80的输送泵的流量和扬程：额定流量Q=25m³/h，H=90m（-6°C）/ H=115m（-19°C），请业主根据冬季平均最低气温，最终确定扬程的选用。

2）W=15t/h，h=10m的屏蔽泵用DN100的管子输送2500m

（1）冬季气温取0°C，对应液氨饱和蒸汽压为0.429MPa(A),泵前设备压力为0.429MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa(G).

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P

₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=55.68m，扬程取整为60m。

（2）冬季气温取-6°C，对应液氨饱和蒸汽压为0.341MPa(A),泵前设备压力为0.0.341MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa(G).

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=70.23m，扬程取整为75m。

（3）冬季气温取-9°C，对应液氨饱和蒸汽压为0.341MPa(A),泵前设备压力为0.0.341MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa(G).

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=70.23m，扬程取整为75m。

（4）冬季气温取-19°C，对应液氨饱和蒸汽压为0.19MPa(A),泵前设备压力为0.19MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa.

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=95.21m，扬程取整为100m。

（5）夏季气温取40°C，对应液氨饱和蒸汽压为1.55MPa(A),泵前设备压力为1.55MPa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa.

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=-129.71m。

（6）夏季气温取50°C，对应液氨饱和蒸汽压为2.032MPa(A),泵前设备压力为2.032MAa，泵后接蒸发器，压力为0.5MPa.

泵需要的扬程计算：H=(P₂-P₁)/ ρg+H₁+H₂+H_f

H=-209.43m，夏季不需要输送泵。

泵出口DN100的输送泵的流量和扬程：额定流量Q=30m³/h，H=75m（-6°C）/H=100m（-19°C），请业主根据冬季平均最低气温，最终确定扬程的选用。

4 安全防护措施

本项目在液氨长距离输送管道的起点液氨球罐设置球阀1个，且为了保证出厂压力及预防管道破损等事故，安装了安全自动切断阀1个，阀后及安全放散阀组1套，连接到罐区的安全放散系统，为了控制管道的末端压力，且为保证将来维修方便，在终点厂区装置设置截止阀和球阀各1个。

液氨长距离输送管道沿线设置了标志桩、警示牌等，严格对过程参数设置自动调节系统，现场仪表、阀门等均为隔爆型。并需要建立健全完善的安全管理制度，以保证液氨长距离输送管道长期安全运行。

5结语

液氨长距离管道输送技术实现了液氨全天候长距离输送，安全稳定，节能减排。液氨长距离输送管道具有良好的社会、经济和环境效益，市场前景良好。

参考文献：

[1]李志霞 液氨长距离地下管道输送技术[J] 大氮肥，1994（5）；346-348

[2] 建春 宝钢液氨长距离地下管道输送实践[J] 宝钢技术，2002（3）；31-33