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LPG管道输送及其经济论证方法

时间：2023-02-20 22:42:36 化学化工论文我要投稿

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LPG管道输送及其经济论证方法

一、LPG管道输送方式的特点及其发展

LPG的运输可分为陆上和水上两类，陆上运输可以分别采用铁路槽车，汽车槽车以及长距离管道输送三种方式。一般说来，在有水运条件的情况下可采用水运，能达到运量大，费用小的效果。在陆上运输方面，三种运输方式各有其适用条件。一般在长距离，大运量，具有铁道专用线且接轨距离不太长等条件时，采用铁路运输是首选方案。不过在近些年，由于铁路运输能力的紧张，铁路运输周期往往变得较长，使铁路运输的效能大为减低。这种状况在未来若干年亦恐难有显著的改善。

汽车槽车运输方式具有灵活的特点，但运输量小，特别是由于其运输成本(油料消耗，车辆折旧及维修，道路税费等)基本上正比于运距，所以只适于短距离运输。例如在省内或邻省之间的运距范围运输。否则运输成本将在LPG的经营本中占据不适当的比重。

管道输送相比于铁路运输和公路运输具有很多优点。首先，管道输送工作稳定可靠，不受外界因素的影响。这是管道输送的基本技术特点。其二，管道输送安全性好，管理简单。管道埋于地下，不像槽车在各种道路上穿行，也不需装车却车环节。其三，管道输送有很好的经济特性。在本文我们将会看到，达到一定的运输规模时，即能使LPG的运费成本降到合理的水平。

采用管道输送的一个重要前提条件是供需关系需要固定，即管道的两端一端是固定的LPG供应厂，站，库，点，另一端也是固定的接受站点。所以管道输送不适用于变动的供需关系。另一个前提条件是前面提到的LPG管道输送要求具有一定的输送规模。

所以采用何种LPG运输方式要根据LPG供应点与接受点的特性，相距距离，运量规模，各运输方式的有关因素，经技术经济比较和论证后予以确定。

LPG管道输送在我国的城市燃气系统中已有了39余年的工程历史，到目前为止有近lo条系统正在运行，分布在北京，天津，南京，武汉，宁波等城市，管径为φ159x 6-φ89x 4不等。管道长度在10—100km之间。运行压力为2—4Mpa。但总起来看，我国LPG管道输送没有很好的发展，现有的几条管线距离都很短，运量很小，没有形成规模。我国现有LPG年供量已达600万吨，而采用管道输送的LPG量估计只占5-8左右。可见LPG管道输送在我国发展有很大的空间。

在八十年代和九十年代初期各地大量涌现的经营规模很小(接近于零售站点)的LPG公司以及一些地方或国有的LPG公司都是直接向LPG生产厂购买并运进LPG的情况下，不具备LPG管道输送应有的建设规模。

随着国民经济由计划经济向社会主义市场经济的转型，作为公用事业燃气系统的LPG产销关系将完全纳入市场。 LPG的供销将逐步提高到规模经营水平。在经济中心地区(LPG消费中心地区)以及沿海，沿江口岸已经出现了LPG储运中心，即LPG储运基地。这种储存站与LPG产出方有固定的大批量购入合同关系或与海外有LPG输入合同关系，它们向周围地区，市镇的各种中小型LPG公司销售LPG，一般采用汽车槽车作销售的运输工具。在这样一种经营格局情况下，就会

产生采用LPG管道输送方式的要求，具备管道输送方式所要求的输送量长期稳定，有一定输送规模这样两个前提条件，以及具备建设管线的资金条件。可以预计，LPG管道输送方式将在今后一段时间内兴起。有眼光的经营者和企业家应该看到这种前景，规划并实施相应的经营战略。

在考虑液化石油气管道输送的技术经济问题时，需要看重论证两个重要的方面：首先是液化石油气管道输送是否存在一个规模界限值，只有达到一定的输送量才值得采用这种方式，即管道输送的经济规模问题；第二方面是对已定的液化石油气输送能力的管道，采用多大的管径在经济上最为合理，或者说管道的设计流速应取多大，这即是经济流速问题。

二、LPG管道输送系统的年费用

经济规模和经济流速，顾名思义，是从经济角度确定的输送规模和合理流速。所以作为了解它们的基础，首先要研究管道系统的经济性。为此，我们考察表证经济性的系统年费用指标。

管道输送系统的年费用包括管道泵站设备及建筑的年折旧、年维修费、人员工资及管理费、液化石油气泵组设备的年运行电费及其他辅助消耗费。对一个LPG管道输送系统进行关于流速或管径为主要因素的经济比较，人员工资等某些项目费用在方案之间的差别很小甚至没有差别。我们在下面的分析中因此将略去这些因素的可能的差异。

1.泵设备运行年费用

Ep=e0nNτ （1）

式中Ep----泵设备运行年费用104元a-1

e0----电价 104元（104kWhr）-1

n----泵站数

N----泵站运行功率 kW

τ----泵站年运行小时数 104hra-1

N=PQ（3.6η)-1 (2)

式中p----泵工作的扬程 Mpa

Q----泵流率,即管道输送流率 m3hr-1

η----泵组效率

P=1.1λL0w2ρ(2D)-110-3 (3)

式中λ----摩阻系数

L0----泵站输送平均距离 m

D----管道内径 m

w----管道内LPG流速 ms-1

ρ----液态LPG密度 tm-3

L0=Ln-1

式中L----LPG管线总长度 m

由(3)式代入(2)式,得

N=1.1λL0w2ρQ(2×3.6η)-110-3 (4)

2.管线工程造价及管线工程折旧、维修费用

Es=1.5(CtCRFt+CcCRFc+CpCRFp) (5)

式中Es----管道系统的年折旧、维修费用 104元a-1

Ct、Cc、Cp----分别为管道，管道防腐及保护，泵站的建设费 104

CRFt、CRFc、CRFp----相应于管道、管道防腐、泵站建造费的资本回收因子

1.5----维修费为折旧费的50%

一般CRF=(1+i)ni/(1+i)n-1 (6)

式中i----贴现率(折现率)

n----折旧年限

Ct=ctπ(D+δ)δLρm

=1.06ctπDδLρm

式中ct----管道工程单位造价指标 104元t-1

δ----管道壁厚度 m

ρm----钢材密度 tm-3

1.06----取(D+δ)/D=1.06

δ=Pd

D/(2[δ]φ-Pd)+δ0

δ=PdD/2[δ]+δ0 (7)

式中Pd----管道设计压力 MPa

[δ]----管道材料许用应力 MPa

φ----焊接系数,φ=1

δ0----管道壁厚附加值 m

(8)

Cc=ccπDL (9)

式中cc----管道防腐工程造价指标 104元m-2

Cp=cpCNnN

式中cp----泵站工程单位造价指标 104元KW-1

CN=装机容量/运行功率

二、经济流速

大家都经常提到LPG管道输送经济流速的概念，顾名思义，是从经济角度确定的合理流速，即按经济流速设计的输送管道，投资及运行费用的综合效益是最好的。从国内外书刊文献或手册中间或有资料提供出经济流速的数字，但其未源不明，并且未见有关于经济流速的论述和分析。经济流速只是停留在概念上而非实在的把握中。

所以作为了解经济流速的基础，首先要研究管道系统的经济性。为此，我们采用管道系统年费用指标作为衡量经济性的尺度。

从(13)式看到，管道输送系统的年费用大小与流速w的关系是双曲函数与幂函数的叠加关系。下面试求出能使年费用为最小的经济流速wop，为此令dE/dW=0

由(13)式的函数式可得(d/dw)(dE/dw)，所以w=wop时，E有极小值。由(14)式计算所得的管道内流速即为最佳设计流速，即经济流速。可以看到，计算wop需

由(14)及(14a)经迭代计算。

由(14)式可以看到，经济流速与输送能力Q有关，与e0ctcccp无关，即与市场绝对物价无关，与管道工程单位造价与电价的相对比值εt,εc,εp,有关。采用单价比值对于经济问题的论证更有好处，因为相对比值比绝对物价要稳定得多。市场物价相对之间有着内在的投入产出关系，在一般情况下可认为是基本同步的。此外，经济流速还与CRFt、CRFc、CRFp有关，即与金融环境有关。但是wop与运距Lkm无关。

为便于工程计算,完全可采用下列简化式:

考虑到一般λ=0.025,wop=1.42m/s,η=0.8,ρm=7.8,代入(14)式得

表中G表示LPG管线的日输送量(t/d)

G=Qpτ104/365 (16)

年输送量(104ta-1)是

Ga=Qρτ (17)

由表一的数据看到

1)在很大的G的变化范围和εt的变化范围,wop变化不大,一般wop=1.42ms-1

2)输送量G增大,wop只略有增大,G由50t/d增为1000td-1,即增大为20倍时,wop仅增大为1.37倍

3)从敏感性角度看,虽然εt增减,wop相应增减,但wop对εt并不敏感。εt由1变为5.5时,wop增加仅为1.33倍。

计算表明，管线运行时数增加，则wop减小。这是因为若τ较大,则计算流量小，使选用管径偏向小的方向3而经济险的要求则对此有所约制；使管径值增大，结果使经济流速值调小。

众所周知，管道输送流速除了从技术经济角度考虑，在设计中使设计流速尽量接近经济流速wop外，还应考虑防静电起电的要求。流速不应高于防静电的允许流速。若采用允许的防静电流速为0.5/D(D—管道内径，m)，则可看到表l中的wop都远低于允许流速,因而wop可以看为唯一的设计流速准则。