《能源运输过程中的损失》

1、能源运输过程中的损失 The process of energy loss in transport 目录 CONTENTS 能源简介 01 能源运输概况 02 气力运输损失 05 学习心得 06 能源运输损失 分析 03 石油管道运输 损失 04 PART ONE 能源 简介 能源简介 4 煤炭、石油、 天然气、水能、 电力、煤气、蒸汽、 石油制品 一次能源 可再生能源 非可再生能源 水能、风能及生 物质能； 煤炭、石油、天 然气、油页岩 二次能源 研究背景 5 根据地域及能源供需特征划分的七大区域,分别是:京津冀、晋陕蒙宁、东北、华东、中 南、西南、新甘青地区。 能源的地区分布 在当前经济

2、体系的各环节中,能源运输体系相对薄弱,传统的能源运输通道体系包括: 铁路、公路、海运;随着我国经济发展的继续深入,能源运输需求不断增长,传统体系 已逐渐无法满足,尤其是电力运输通道的重要地位日益凸显,构建包含电力运输通道 在内的综合能源运输通道体系已被公认为不争之实。现阶段与我国能源供需相匹配 的综合运输通道体系的主体,应包括:铁路、公路、港口、输油(气)管道及超(特)高 压输电网络。 能源运输的现状 能源运输的格局 我国资源分布和生产力布局的区域性特征,需要特有的能源运输格局,例如:西气东输、 西电东送、北煤南运等格局; PART TWO 能源运输 概况 基本概念 7 能源运输是什么？ 能源

3、运输的概述？ 能源运输的特点 8 运量大运距长 中国各种能源资源的分布比较集 中，如煤炭资源的60%以上集 中在华北，石油资源主要分布在 黑龙江、山东和河北，加之工业 布局较多地密集于东北和华东沿 海诸省，因此形成了北煤南运、 西煤东运和北油南运的格局，导 致长距离的运输。有的运距长达 上千公里甚至数千公里。苏联是 东煤、东油西运，美国是西煤东 运,运距均在700公里以上。 占用运输能力多 由于能源运量大，运距长， 能源运输占用了大量的运 输能力。大体上说，中国 铁路运输能力的五分之二， 水路运输能力的二分之一， 公路运输能力的四分之一， 都是用于能源运输。目前 管道几乎是全部运输能源 （见管

4、道运输）。 中国能源运量占总运量 的40%以上，其中铁 路运输的煤炭、石油约 占铁路总运量的43%。 苏联和美国的铁路运量 中，煤炭和石油运量占 总运量的比重，苏联超 过30%，美国为28%。 运量大运距长占用运输能力多 中国能源运量占总运量 的40%以上，其中铁 路运输的煤炭、石油约 占铁路总运量的43%。 苏联和美国的铁路运量 中，煤炭和石油运量占 总运量的比重，苏联超 过30%，美国为28%。 中国能源运量占总运量 的40%以上，其中铁 路运输的煤炭、石油约 占铁路总运量的43%。 苏联和美国的铁路运量 中，煤炭和石油运量占 总运量的比重，苏联超 过30%，美国为28%。 能源运输的方式

5、 9 铁路运输 管道运输 能源运输的方式 10 水路运输 公路运输 PART THREE 能源运输损 失分析 电力运输中的损失 12 输送电能的基本方法 n 输送电能的基本要求是： 可靠、保质、经济 n 可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。 n 保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。 n 经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小 电能损失的原因 n 这由于输电线长，电阻大，当电流通过输电线时，产生热量Q，损失一部分电能，同时输电 线上有电压降，故又损失一部分电压。 如何减少电能损失 n 减小材料的电阻率，银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线

6、。 n 减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电距离。 n 增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。 电力运输中的损失 13 是不是输电电压越高越好？ n 电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑， 如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。 避免在运输电力途中损失能量,为什么变电站要先升压后降压搜索？ n 这是因为在传输相同的功率下，电压越高电流就越小，电流小不仅损耗小而且可以使用细导 线，这又降低了输送成本。但是高电压安全系数差要求条件高，普通用户很难达到。为了安 全用电就必须降

7、压使用。 电网供电 n 采用电网供电可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的 经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。 管道的压力损失 14 局部阻力 局部阻力是由管道附件(弯头，三通，阀等)形成的，它和局阻系数，动压成正比。局阻系数可以 根据附件种类，开度大小通过查手册得出，动压和流速的平方成正比。 局部水头损失 在流体的流动过程中,由于边界发生急剧变化,如转弯、缩窄、扩大,流体的流向和速度的大小在 局部区域发生了急剧变化,使水体在局部范围内发生了剧烈的碰撞、摩擦,使水流产生了额外的 水头损失. 沿程阻力 它是比摩阻乘以管道

8、长度，比摩阻由管道的管径，内壁粗糙度，流体流速确定 沿程水头损失 在等直径的直管道上,虽然流速方向和大小都沿程不变,但由于管壁边界的作用,流体在流动过程 中发生内部摩擦,产生的水头损失称为沿程水头损失. 减少管道阻力损失的方法 15 (1)流体在管内的流 速越大.阻力损失也 越大所以应合理的 选择管径.避免管内 流速过大,并将流速 控制在允许最大流 速范围之内.流速过 大还可造成系统噪 声加大等不良后果. 第一步 第二步 第三步 第四步 管道内壁宜光滑,这样可减少局部阻力损失. 在改变管径时,应采用局部阻力系数较小的 变径管,不宜突然变径而加大局部阻力损失. 管道官布置得简捷合理； 管道上的阀

9、门,当只起关闭作 用时,宜采用阻力较小的阀门 类型. 不宜在主千管路上的弯头、 三通、变径处的附近接出支 管管路. PART FOUR 石油管道运输 损失 长距离石油输送管道的运输 17 01长距离输油管道主要由输油站和管线两大部分组成。 由于石油具有黏度大、流动性小、容易凝固、腐蚀金属管道等特点。 运输组成 02在输送过程中需要较高的压力才能保证油品的流速, 而油品沿着输送管道不断向前流动, 压力将不 断降低, 这就需要在沿途设置若干个中间加压泵站, 进行加压, 直至油品输送到终点。 石油黏度大、流动性小 (压力损失) 03 输油管道必须要保持一定的温度, 为此, 需要采取在沿途设置加热站和

10、管线的加热与保温措施。 当温度过低时,石油流动困难,甚至凝固（热量损失） 04 输送管道都是由钢管焊接而成, 而石油中的硫对金属具有腐蚀作用, 这就需要采取措施, 通常的做 法是采用内壁涂层,内壁涂层在某些情况下还作为降低关闭粗糙度的措施。同时管道外壁还需包上 防腐绝缘层和保温层, 以防腐蚀和保温。 长距离石油输送需要较大的压力 PART FIVE 气力运输 损失 气力输送 19 01气力输送是什么？ 它称气流输送，利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的 一种具体应用。气力输送装置的结构简单，操作方便，可作水平的、垂直的或倾斜方向的输送， 在输送过程中还可同时进行

11、物料的加热、冷却、干燥和气流分级等物理操作或某些化学操作。 02它的优势 (1)它的输送管路占用空间小且线路布置非常灵活。 (2)由于气力输送系统与液压输送系统在操作上十分 相似。 (3)气力输送系统的iH确设计不仅能免除工伤,而且还 能减少山火灾或爆炸引起的危险。 (4)在保持环境清洁方面比其他输送方式更为优越。 (5)物料在密闭管路中输送,可以避免其受潮,保证输送 物料的质量; (6)设备简单,运行可靠,静设备居多,维护保养方便。 实际损失情况 20 输送速 度与输 送管道 压损的 关系 当输送气速在57m/s区间时,水平管 段的压力损失达到最低点。当输送气 速低于此值时,随着输送气速的提

12、高, 炭黑颗粒在管底的沉积逐渐减少,与输 送管壁的摩檫阻力减小,使得输送压损 降低;当输送气速高于此值时,随着输 送气速的增大,炭黑颗粒间相互作用使 沉浮速度加快,致使管段的压力损失不 断递增。 料气比与输送 管道总压损的 关系 实际损失情况 21 料气比 与输送 管道总 压损的 关系 随着管道中料气比的不断增大,管道的总压 力损失也随着提高。当料气比低时,系统的 输送能力较低,且输送一定量的物料所需的 压缩空气量较多,造成系统能耗的增加;当料 气比增大到一定值时,压缩空气提供的压力 就不足以使物料正常向前输送,导致管道堵 塞的发生。因此,要选择合理的输送料气比, 既能满足物料的正常输送,又要

13、保证系统的 输送能力,降低系统能耗。料气比在2026 范围内,既不会出现系统能耗较高,也不会出 现管道可能堵塞的现象。 料气比与输送 管道总压损的 关系 实际损失情况 22 输送压 力对输 送管道 压损的 影响 随着输送压力的提高,无论是水平管、垂 直管还是弯管,其压力损失都表现为先降 低后增加的现象。当输送压力处于 0.2MPa左右时,三种类型的管道都呈现 出最小压力损失的状态,即此输送压力下 物料的流动状态发生变化,使得输送压力 损失处于较低水平。当输送压力低于或 高于此值时,炭黑颗粒间的相互作用使其 在管底积聚加剧,使得摩擦加剧,产生较 高的压力损失。 料气比与输送 管道总压损的 关系 实际损失情况 23 料气比与输送 管道总压损的 关系 23 实验所用的物料为炭黑N375。炭黑主要作为橡胶的补强剂和填充剂用于轮 胎或其它橡胶制品的配方中。 PART SIX 学习 心得 未来展望 25 03 01 随着能源需求以及运输业的强势发展，运输损失无可避免； 有效的减少损失