長距離蒸汽輸送

1、長距離蒸汽輸送1 長距離蒸汽供熱管道的特點(diǎn) 熱脹應(yīng)力大溫度高 對支架推力大 對管道材質(zhì)要求高壓力高對管道厚度影響大 溫降大 1520/公里 距離長 10公里 常規(guī)設(shè)計(jì) 壓降大 610 kg/m2 2 熱負(fù)荷調(diào)查 最小熱負(fù)荷運(yùn)行安全 近期熱負(fù)荷 最大熱負(fù)荷運(yùn)輸能力 平均熱負(fù)荷評價(jià)依據(jù) 最小熱負(fù)荷運(yùn)行安全 遠(yuǎn)期熱負(fù)荷 最大熱負(fù)荷運(yùn)輸能力 平均熱負(fù)荷評價(jià)依據(jù)以上是業(yè)主所需蒸汽壓力、溫度供熱方案的依據(jù)3 供熱方案3.1 熱源點(diǎn)供熱方案 壓力匹配器熱電聯(lián)產(chǎn) 減溫減壓器 小型背壓汽輪機(jī)3.2 供熱管網(wǎng)方案 管道配置熱負(fù)荷調(diào)查 輸送特性 供熱管道規(guī)劃 投資費(fèi)用初步擬定供熱管線4 熱網(wǎng)設(shè)計(jì)4.1 管材選用城鎮(zhèn)

2、熱網(wǎng)管道材料常用國產(chǎn)管材使用溫度及使用壓力常用國產(chǎn)管材使用溫度及使用壓力 鋼材類別 鋼 號 推薦使用允許的上限使用壓力MPa 備注 溫度 使用溫度 螺旋縫埋弧焊鋼管 Q235B0300 3501.6MPa GB/T 9711輸送流體用無縫鋼管 10-20425 4501.6MPa GB/T 816320-20425 450低中壓鍋爐用無縫鋼管 10-20425 4505.3MPa GB3087 20-20425 450高壓鍋爐用無縫鋼管 20G -20425 4305.3MPa GB 5310 15CrMoG 51054012Cr1MoVG 5555654.2 管徑選擇計(jì)算注：根據(jù)華南理工大學(xué)

3、劉金平教授完成的“國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃資助項(xiàng)目(G2000026308)”的研究成果，通過建立考慮蒸汽密度變化確定蒸汽流速和保溫層厚度的優(yōu)化模型，得出長距離輸送中壓動力蒸汽管道最佳蒸汽流速僅為1020m/s；低壓蒸汽管道在公稱直徑DN100200m時(shí)，過熱蒸汽流速為1525m/s，在DN200m時(shí)，流速為2535m/s。4.3 管徑壁厚計(jì)算注：詳見DL/T 5054- 201X 火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技 術(shù) 規(guī) 定P36-P395 供熱管網(wǎng)敷設(shè)5.1 供熱管道敷設(shè)方式5.2 管道跨越河流的技術(shù)方案5.3 管道支吊架允許跨距計(jì)算（T350,P1.6MPa） 按強(qiáng)度條件確定跨距（動力手冊P47

4、3）: 計(jì)算實(shí)例支架間距計(jì)算（按強(qiáng)度計(jì)算）編號項(xiàng)目單位數(shù)值備注1管道外徑（D0）mm480.0 2管壁厚度()mm12.0 3保溫容重()kg/m3100.0 4保溫厚度(t)mm200.0 5管道單位重量(q)N/m1776.0 管內(nèi)走蒸汽時(shí)6管子斷面抗彎矩(W)cm32014.5 8管子環(huán)向焊縫系數(shù)()0.7 動力管道設(shè)計(jì)手冊取值0.79設(shè)計(jì)溫度基本許用應(yīng)力（j）Mpa110.0 20#鋼220時(shí)，GB/T8163 10支架最大允許間距(Lmax)m20.9 動力管道設(shè)計(jì)手冊 按剛度條件確定跨距（動力手冊P473）: 計(jì)算實(shí)例支架間距計(jì)算（按剛度計(jì)算）編號項(xiàng)目單位數(shù)值備注1管道外徑（D0）

5、mm480.0 2管壁厚度()mm12.0 3保溫容重()kg/m3100.0 4保溫厚度(t)mm200.0 5彈性模量（E）Mpa173700.0 6管道的慣性矩(I)cm448335.3 7管道單位重量(q)N/m1776.0 8管道放水坡度(i)0.0029支架最大允許間距(Lmax)m18.6 動力管道設(shè)計(jì)手冊5.4 管道支吊架允許跨距計(jì)算(T350,P 1.6MPa) 管道強(qiáng)度應(yīng)按火力發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)定(SDGJ6-90)有關(guān)外載應(yīng)力驗(yàn)算的規(guī)定計(jì)算按強(qiáng)度條件確定跨距: Lmax支吊架的最大允許間距，m q管道單位長度自重，kN/m W 管道截面抗彎矩，cm3qW4336

6、. 0max L按剛度條件確定跨距 Lmax支吊架的最大允許間距，m Et 鋼材在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模數(shù)，kN/mm2 W 管道截面抗彎矩，cm3 t保溫厚度，mm 保溫容重，kg/m33qEtI112. 0max L 計(jì)算實(shí)例按強(qiáng)度條件確定跨距No.Lmax(m)0.73Lmax(m)DIA(mm)THICK(mm)W(cm3)t(mm)(kg/m3)WAT-ER?(1/0)q(kg/m)q(kN/m)113.9 10.2 426.013.0 1690.51801000166.7 1.6 210.5 7.7 426.013.0 1690.51801001292.3 2.9 按剛度條件確定跨距N

7、o.Lmax(m)0.73Lmax(m)DIA(mm)THICK(mm)I(cm4)Et(kN/mm2)t(mm)(kg/m3)WAT-ER?(1/0)q(kg/m)q(kN/m)117.2 12.6 426.013.0 359981651801000166.7 1.6 214.3 10.4 426.013.0 359981651801001292.3 2.9 5.5 管道支吊架形式5.6 熱網(wǎng)管道的補(bǔ)償5.6.1 熱位移計(jì)算5.6.2 自然補(bǔ)償 動力手冊建議自然補(bǔ)償?shù)墓艿辣坶L一般不超過25米，應(yīng)力軟件計(jì)算及實(shí)際應(yīng)用遠(yuǎn)超過25米。 L形直角彎自然補(bǔ)償 計(jì)算實(shí)例直角彎“L”型最小短臂計(jì)算編號項(xiàng)目

8、單位計(jì)算公式及依據(jù)數(shù)值數(shù)值備注1熱媒溫度(t1)4702202室外設(shè)計(jì)溫度(t0)20203長臂長(L1)m40404線性膨脹系數(shù)() mm/m.12Cr1MoVG 470時(shí)0.01440.0122 20#5長臂補(bǔ)償量(L)mmL=L1（t1-t0）259.297.66管道外徑(DW)mm4264807最小短臂長度(l)ml=(LDW/300)1/221.113.7 Z形折角彎自然補(bǔ)償 計(jì)算實(shí)例直角彎“Z”型最小中間臂長計(jì)算編號項(xiàng)目單位計(jì)算公式及依據(jù)數(shù)值數(shù)值備注1熱媒溫度(t1)4702202室外設(shè)計(jì)溫度(t0)20203長臂長(L1)m40404短臂長(L2)m20205系數(shù)(n)n=(L1

9、+L2)/L13.0 3.0 6彎曲應(yīng)力(bw)Mpa12Cr1MoVG 470時(shí)8080 20#7彈性模量(E)Mpa12Cr1MoVG 470時(shí)165000 173700 20#8線性膨脹系數(shù)()mm/m.12Cr1MoVG 470時(shí)0.01440.012220#9長短臂總伸長量(l)mmL=L1（t1-t0）259.297.610管道外徑(DW)mm42648011最小中間臂長(l)ml=6LEDW/107bw(1+1.2n)0.55.5 3.6 空間自然補(bǔ)償管段的近似驗(yàn)算 計(jì)算實(shí)例空間自然補(bǔ)償管段的近似驗(yàn)算編號項(xiàng)目單位計(jì)算公式及依據(jù)數(shù)值數(shù)值備注1熱媒溫度(t1)4702202室外設(shè)計(jì)溫

10、度(t0)20203管道公稱通徑（DN）mm400 450 4長臂長(L1)m40.0 40.0 5短臂長(L2)m21.1 13.7 6中間臂長（L3）m9.0 4.0 7溫度差（t）t=t1-t04502008鋼管膨脹系數(shù)()cm/m. 12Cr1MoVG 470時(shí)0.001440.0012220#9管道三個方向熱伸長量的向量和(L)cmL=(L1t)2+(L2t)2+( L2t)20.529.9 10.4 10管道展開長度(L)mL=L1+L2+L370.1 57.7 11兩固定點(diǎn)間直線距離(U)mU=(L12+L22+L32)0.546.1 42.5 12判斷值DNL/(L-U)220

11、.820.8 20.1 5.6.3 補(bǔ)償器種類 5.6.4 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的典型布置方式5.6.5 選擇補(bǔ)償器安裝實(shí)例5.6.5 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器計(jì)算編號項(xiàng)目單位計(jì)算公式及依據(jù)數(shù)值數(shù)值備注1管道長度(L)m1502802蒸汽溫度(t1)4703003環(huán)境溫度(t2)20204鋼管膨脹系數(shù) m/m.1.441E-051.225E-055膨脹量(L)mL=L（t2-t1）0.97 0.96046臂長(L)m337擺動角()=2arcsin(L/2L)18.7 18.4 8擺動值(y)mmy=L/21-cos(/2)19.8 19.3 9蒸汽工作壓力Mpa41.610旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器轉(zhuǎn)矩/內(nèi)壓(M)KN.m或Mpa

12、47.629.211最大摩擦力(F)tF=M/L3.2 2.0 5.7 熱網(wǎng)管道的疏水和放水架空管道順坡每隔400500m，逆坡每隔200300m設(shè)置啟動疏水裝置和經(jīng)常疏水裝置蒸汽直埋管道直管段每150200m范圍內(nèi)應(yīng)有疏排水裝置，管道最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)疏水裝置5.8 熱網(wǎng)管道的排氣和排潮高點(diǎn)放氣（PN25，一個截止閥）排潮管一般設(shè) 在固定端附近6 保溫計(jì)算6.1 經(jīng)濟(jì)厚度法保溫層厚度（m）；D0管道外徑（m）；D1內(nèi)襯保溫外徑，單層保溫時(shí)為保溫層外徑（m）；A1單位換算系數(shù)，1.8975x10-3；PE熱價(jià)（元/GJ）；PT保溫層單位造價(jià)（元/m3）；T管道的外表面溫度（）；Ta環(huán)境溫度（ ）；保溫材料制品熱導(dǎo)率W/(m.k)；t年運(yùn)行時(shí)間（h）；S保溫工程投資貸款年分?jǐn)偮剩?），按復(fù)利計(jì)算；保溫層外表面向大氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/(m2.k)。6.2 表面溫度法Ts保溫層外表面溫度（）。6.3 允許散熱密度法Q最大允許散熱損失（W/m2）；K富裕系數(shù)，K=0.80.9（W/m）；D2外層保溫層外徑(m)。T1內(nèi)層保溫材料外表面溫度（）；T2外層保溫材料外表面溫