[发明专利]一种夹层流体冷却的多层壁高参数主蒸汽管道

说明书

本发明提供了一种夹层流体冷却的多层壁高参数主蒸汽管道，包括采用镍基合金制造的管道内层壁及采用奥氏体钢制造的管道外层壁，管道外层壁同轴设于管道内层壁外侧，管道内层壁和管道外层壁之间形成环形夹层；温度为660℃～760℃、压力为24MPa～45MPa发的主蒸汽在管道内层壁构成的圆形管道中流动，冷却流体在环形夹层中流动，冷却流体的流动方向与主蒸汽的流动方向相反。本发明采用镍基合金与奥氏体钢多层壁管道替代全部镍基合金的单层壁管道，管道内层壁采用少量镍基合金制造，管道外层壁采用奥氏体钢，之间环形夹层采用流体冷却，大大降低了高参数主蒸汽管道的造价，同时减少了镍基合金的用量。

技术领域

本发明涉及一种高参数主蒸汽管道，尤其涉及一种夹层流体冷却的多层壁高参数主蒸汽管道，属于发电厂热力系统技术领域。

背景技术

对于主蒸汽温度的范围为660℃～760℃、主蒸汽压力的范围为24MPa～45MPa、发电机组功率的范围为600MW～1500MW的高参数主蒸汽管道，其工作温度超过650℃。而制造与焊接性能好的奥氏体钢的工作温度的上限为650℃，因此，奥氏体钢无法在主蒸汽温度为660℃～760℃的高参数主蒸汽管道上使用。

高参数主蒸汽管道的现有技术方案，是采用镍基合金单层壁管道结构。采用镍基合金制造高参数主蒸汽管道，面临两大技术难题：一是镍基合金主蒸汽管道的制造与焊接的技术难度大，造价昂贵；二是全球镍资源较少，难以大批量制造高参数主蒸汽管道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何降低主蒸汽温度为660℃～760℃的高参数主蒸汽管道的造价。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种夹层流体冷却的多层壁高参数主蒸汽管道，其特征在于：包括采用镍基合金制造的管道内层壁及采用奥氏体钢制造的管道外层壁，管道外层壁同轴设于管道内层壁外侧，管道内层壁和管道外层壁之间形成环形夹层；

温度为660℃～760℃、压力为24MPa～45MPa的主蒸汽在管道内层壁构成的圆形管道中流动，冷却流体在环形夹层中流动，冷却流体的流动方向与主蒸汽的流动方向相反。

优选地，所述多层壁高参数主蒸汽管道适用于主蒸汽温度范围为660℃～760℃、主蒸汽压力范围为24MPa～45MPa、发电机组功率范围为600MW～1500MW的工况。

优选地，所述环形夹层内设有非整圈环形垫块；沿环形夹层中心线每隔2m～10m，设置一个非整圈环形垫块；

每个非整圈环形垫块由3～6个弧形垫块均匀布置于环形夹层内组成，相邻弧形垫块之间设有间隙；弧形垫块由耐高温的非金属保温材料制成，以防止管道内层壁与管道外层壁相接触；

非整圈环形垫块的内直径为管道内层壁的外直径，非整圈环形垫块的外直径为管道外层壁的内直径；非整圈环形垫块沿圆周方向的宽度为10mm～50mm，非整圈环形垫块沿轴向的长度为30mm～100mm。

优选地，所述管道外层壁的外表面设有保温层，保温层紧贴管道外层壁的外表面设置。

更优选地，所述保温层外表面设有保护层，保护层为铝合金或镀锌钢制成，保护层的厚度为0.5mm～1.5mm。

优选地，依据管道内层壁内主蒸汽流量和主蒸汽流速范围为40m/s～60m/s的限制，设计管道内层壁的内直径D1；

依据管道内层壁内进口主蒸汽温度和管道内层壁的内外压差，确定管道内层壁的厚度，管道内层壁的厚度δ1为5mm～15mm；

管道内层壁的外直径D2为：D2＝D1+2δ1；

管道外层壁的内直径D3大于管道内层壁的外直径D2，依据环形夹层内冷却流体的流速和流量确定管道外层壁的内直径D3；