热油系统最佳保温结构计算及经济评价

热油系统最佳保温结构计算及经济评价

郭伟娜

连云港沃利工程技术有限公司上海分公司 ， 上海 200000

摘要：本文在了解当前热油系统运行情况的基础上，根据实际管路建设案例及以往设计施工累积经验，分析保温结构的计算步骤和经济评价内容，以此为后续项目施工建设提供有效依据。

关键词：热油系统，保温结构；计算；经济；能耗费用；净现值

0引言：在社会经济飞速发展中，市场中的保温材料类型及相关技术越来越多，这对热油管路尤其是埋地热油管路而言具有积极的促进作用。在新时代背景下，为了更好保障热油管路的运输安全和效率，施工人员要从多个角度入手，考虑如何提升能量传输效率，控制成本和能源的损耗，这也是行业革新发展的关注的焦点，更得到了全社会的重视。因此，在规划设计最佳保温结构时，要从基础计算和经济评价两方面分析，这样不仅能从中发现更多有价值的数据信息，而且可以获取更具可行性和有效性的设计方案。

1.计算方法与经济评价

1.1计算

在热油管路输入量达到一定数值的情况下，对比分析引用或不引用保温装置的方案可知，由此产生的费用变化除了共同消耗的追加投资和保温维修费用外，只涉及到能耗费用^[1]。在计算分析期间并不需要研究所选材料的残值，也不需要探索泵站管理者的工资及管理指出等。同时，保温层的年度维修费用需要定成保温层追加投资的百分数。按照上述步骤进行评价，那么实际计算可以分成两方面，一方面要计算不同保温结构方案下的管线能源消耗费用，另一方面要得到保温结构的追加投资费用^[2]。

如果有一条热油管线的长度为L_R，选用保温层段的长度是L_D，且它的厚度为δ，出站的温度可以达到T_R，进站的温度是T_z，而析蜡点温度是T_x，具体结构形式如下图1所示。在实际计算分析期间，需要注意的是热容会随着温度的变化而改变。在T≥ T_x的情况下，就代表T_x左侧管段，且油品的热容C₁代表常数；而在Tx的情况下，必须要针对石蜡析出情况分析，且 。

第一，能耗费用（S）。其中，燃料费用计算公式为 ，动力费用的计算公式为 ，且 。同时，在计算期间可以得到：

上述公式中的S_R和S_P分别代表燃料费用和动力费用，计算单位为元/h；而e_r代表燃料油的价格，计算单位为元/t；η_R代表炉效；B_H代表燃料的热值，单位为kJ/kg；H_J代表出站压头；η_pe代表泵系统的工作效率；G代表重量流量，计算单位为1/h；K_B和K分别代表保温前后的管线总传热系数，计算单位为W/m²·°C；λ_B代表保温材料所拥有的导热系数，计算单位是指W/m·C；Q代表集体流量，计算单位为m³/s；v_ir代表平均温度T_p状态下的油品年度，单位为m²/s；L代表实际管的长度，单位为km。

2. 追加投资。这一计算公式如下所示，其中D₂代表钢管的外部直径，单位为m；δ代表保温层的厚度，单位为m；￥_B代表材料的价格，其中涉及到施工费用支出，单位为元/m²；￥_t代表防水层的价格，其中也包含了施工费用的支出，单位为元/m²；￥_F代表管线的防腐费用，单位为元/m²。

1.2经济

根据上述计算公式来评估热油管路保温层设计的经济效益可知，必须要考虑到时间的因素。换句话说，在计算期间，工程寿命周期结束之后，残值是0。本文在研究分析中，主要从三方面入手进行思考：第一，动态投资的回收期（T）；第二，净现值（NPV）；第三，内部收益效率（IRR）。根据这三项指标可以更为准确的选择优质的保温结构，并从基础上保障热油系统保温结构设计的合理性和有效性。

2.案例分析

在某地某项施工中，有一条Φ529×7mm的埋地管线，其输出数量G为1UC0×10⁴t/a，加热站的距离控制在70km，年平均地面温度达到了15°C，保温之前的总传热系数K达到了2.0W/m²·°C，在设计操作期间施工人员选用了泡沫塑料夹克进行保温。结合以往应用材料经验分析可知，这类保温层结构的寿命可以达到20年。在计算期间所选单价涉及到：第一，电价为0.1元/kW·h；第二，燃油费用为130元/t；第三，泡沫塑料的费用（已经包含了施工费用）为770元/m³；第四，夹克层的费用支出为6元/m²；第五，投资贷款的利率要按照国库券的利率进行计算分析，也就是0.10；第六，每年保温层的投资维系费用支出要拿投资的3%。

第一，根据得到计算结果分析可知，热油管路保温投资所获取的动态投资回收期和内部效益会随着结构的扩大而降低，净现值将会随着保温投资的提升而增高。按照工程经济评价原则分析可知，可用投资回收期和内部效率可以作为实际评价的具体指标。

第二，在计算优化热油管路的保温层结构时，根据加热站得到的保温段长度及其厚度数值变化进行分析可知，其既会受到输入能量、管路直径以及材料价格等内容的影响，还会受输送油品性质所限制；

第三，根据最终得到的结果分析判可知，热油管路从加热站的某一范围内要选用厚度的保温结构，这一选择既符合经济需求，又能满足系统运行安全要求。但由于当前我国在保温结构中的施工技术还存在较多问题，所以需要在实践操作中不断完善和优化，并注重选择更为新颖和优质的保温材料；第四，在为热油管路设计保温新工艺时，若是可以得到国家政策等方面的支持，对实际工作发展而言具有积极作用。当前我国原油管路的燃油消耗大都是输出的原油。假设将保温投资节约得到的原油看作议价油，实际价格按照480元/t来计算分析，那么结合本文概述案例计算，其中的经济效益是极高的

^[3]。

结语

综上所述，通过结合上文分析探索可知，在热油管到埋地施工建设前后，根据其所累积的数据信息，对其保温结构进行计算和经济评价非常重要。

参考文献

[1] 孙枫然, 王卓胤. 直埋蒸汽管道保温结构计算[J]. 煤气与热力, 2019, v.39;No.325(01):32-36.

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