长距离蒸汽输送

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016-8-25,#,长距离蒸汽输送,1,长距离蒸汽供热管道的特点,热胀应力大,温度高 对支架推力大,对管道材质要求高,压力高,对管道厚度影响大,温降大,1520,/,公里,距离长 ,10,公里 常规设计,压降大,610,kg/m,2,2,热负荷调查,最小热负荷,运行安全,近期热负荷 最大热负荷,运输能力,平均热负荷,评价依据,最小热负荷,运行安全,远期热负荷 最大热负荷,运输能力,平均热负荷,评价依据,以上是业主所需蒸汽压力、温度,供热方案的依据,3,供热方案,3.1,热源点供热方案,压力匹配器,热电联产 减温减压器,小型背压汽轮机,3.2,供热管网方案,管道配置,热负荷调查 输送特性 供热管道规划,投资费用,初步拟定供热管线,4,热网设计,4.1,管材选用,城镇热网管道材料,常用国产管材使用温度及使用压力,钢材类别,钢 号,推荐使用,允许的上限,使用压力,MPa,备注,温度,使用温度,螺旋缝埋弧焊钢管,Q235B,0300,350,1.6MPa,GB/T 9711,输送流体用无缝钢管,10,-20425,450,1.6MPa,GB/T 8163,20,-20425,450,低中压锅炉用无缝钢管,10,-20425,450,5.3MPa,GB3087,20,-20425,450,高压锅炉用无缝钢管,20G,-20425,430,5.3MPa,GB 5310,15CrMoG,510,540,12Cr1MoVG,555,565,4.2,管径选择计算,注：根据华南理工大学刘金平教授完成的,“,国家重点基础研究发展规划资助项目,(G2000026308)”,的研究成果，通过建立考虑蒸汽密度变化确定蒸汽流速和保温层厚度的优化模型，得出长距离输送中压动力蒸汽管道最佳蒸汽流速仅为,10,20m/s,；低压蒸汽管道在公称直径,DN100,200m,时，过热蒸汽流速为,15,25m/s,，在,DN200m,时，流速为,25,35m/s,。,4.3,管径壁厚计算,注：详见,DL/T 5054-201X,火力发电厂汽水管道设计技 术 规 定,P36-P39,5,供热管网敷设,5.1,供热管道敷设方式,5.2,管道跨越河流的技术方案,5.3,管道支吊架允许跨距计算（,T,350,P,1.6MPa,）,按强度条件确定跨距（动力手册,P473,）,:,计算实例,支架间距计算（按强度计算）,编号,项目,单位,数值,备注,1,管道外径（,D,0,）,mm,480.0,2,管壁厚度,(,),mm,12.0,3,保温容重,(,),kg/m,3,100.0,4,保温厚度,(,t),mm,200.0,5,管道单位重量,(q),N/m,1776.0,管内走蒸汽时,6,管子断面抗弯矩,(,W),cm,3,2014.5,8,管子环向焊缝系数,(),0.7,动力管道设计手册,取值,0.7,9,设计温度基本许用应力（,j,）,Mpa,110.0,20#,钢,220,时，,GB/T8163,10,支架最大允许间距,(L,max,),m,20.9,动力管道设计手册,按刚度条件确定跨距（动力手册,P473,）,:,计算实例,支架间距计算（按刚度计算）,编号,项目,单位,数值,备注,1,管道外径（,D,0,）,mm,480.0,2,管壁厚度,(,),mm,12.0,3,保温容重,(,),kg/m,3,100.0,4,保温厚度,(,t),mm,200.0,5,弹性模量（,E,）,Mpa,173700.0,6,管道的惯性矩,(,I),cm,4,48335.3,7,管道单位重量,(q),N/m,1776.0,8,管道放水坡度(i),0.002,9,支架最大允许间距,(L,max,),m,18.6,动力管道设计手册,5.4,管道支吊架允许跨距计算,(T350,P,1.6MPa),管道强度应按,火力发电厂汽水管道应力计算技术规定,(SDGJ6-90),有关外载应力验算的规定计算,按强度条件确定跨距,:,Lmax,支吊架的最大允许间距，,m,q,管道单位长度自重，,kN/m,W,管道截面抗弯矩，,cm,3,按刚度条件确定跨距,Lmax,支吊架的最大允许间距，,m,Et,钢材在设计温度下的弹性模数，,kN/mm,2,W,管道截面抗弯矩，,cm,3,t,保温厚度，,mm,保温容重，,kg/m,3,计算实例,按强度条件确定跨,距,No.,Lmax(m),0.73Lmax(m),DIA(mm),THICK,(mm),W(cm,3,),t(mm),(,kg/m,3,),WAT,-,ER,?(1/0),q(kg/m),q(kN/m),1,13.9,10.2,426.0,13.0,1690.5,180,100,0,166.7,1.6,2,10.5,7.7,426.0,13.0,1690.5,180,100,1,292.3,2.9,按刚度条件确定跨距,No.,Lmax(m),0.73Lmax(m),DIA(mm),THICK,(mm),I(cm,4,),Et(kN,/,mm,2,),t(mm),(,kg/m,3,),WAT,-,ER,?(1/0),q(kg/m),q(kN/m),1,17.2,12.6,426.0,13.0,35998,165,180,100,0,166.7,1.6,2,14.3,10.4,426.0,13.0,35998,165,180,100,1,292.3,2.9,5.5,管道支吊架形式,5.6,热网管道的补偿,5.6.1,热位移计算,5.6.2,自然补偿,动力手册,建议自然补偿的管道臂长一般不超过,25,米，应力软件计算及实际应用远超过,25,米。,L,形直角弯自然补偿,计算实例,直角弯“,L”,型最小短臂计算,编号,项目,单位,计算公式及依据,数值,数值,备注,1,热媒温度,(,t,1,),470,220,2,室外设计温度,(t,0,),20,20,3,长臂长,(,L,1,),m,40,40,4,线性膨胀系数,(),mm/m.,12Cr1MoVG 470,时,0.0144,0.0122,20#,5,长臂补偿量,(,L),mm,L=,L,1,（t,1,-t,0,）,259.2,97.6,6,管道外径,(,D,W,),mm,426,480,7,最小短臂长度,(l),m,l=(LD,W,/300),1/2,21.1,13.7,Z,形折角弯自然补偿,计算实例,直角弯“,Z”,型最小中间臂长计算,编号,项目,单位,计算公式及依据,数值,数值,备注,1,热媒温度,(,t,1,),470,220,2,室外设计温度,(t,0,),20,20,3,长臂长,(,L,1,),m,40,40,4,短臂长,(,L,2,),m,20,20,5,系数,(,n),n=(L,1,+L,2,)/L,1,3.0,3.0,6,弯曲应力,(,bw,),Mpa,12Cr1MoVG 470,时,80,80,20#,7,弹性模量,(,E),Mpa,12Cr1MoVG 470,时,165000,173700,20#,8,线性膨胀系数,(),mm/m.,12Cr1MoVG 470,时,0.0144,0.0122,20#,9,长短臂总伸长量,(l),mm,L=,L,1,（t,1,-t,0,）,259.2,97.6,10,管道外径,(,D,W,),mm,426,480,11,最小中间臂长,(l),m,l=6LED,W,/10,7,bw,(,1+1.2n),0.5,5.5,3.6,空间自然补偿管段的近似验算,计算实例,空间自然补偿管段的近似验算,编号,项目,单位,计算公式及依据,数值,数值,备注,1,热媒温度,(,t,1,),470,220,2,室外设计温度,(t,0,),20,20,3,管道公称通径（,DN,）,mm,400,450,4,长臂长,(,L,1,),m,40.0,40.0,5,短臂长,(,L,2,),m,21.1,13.7,6,中间臂长（,L,3,）,m,9.0,4.0,7,温度差（,t）,t=t,1,-t,0,450,200,8,钢管膨胀系数,(),cm/m.,12Cr1MoVG 470,时,0.00144,0.00122,20#,9,管道三个方向热伸长量的向量和,(L),cm,L=(,L,1,t),2,+(,L,2,t),2,+(,L,2,t),2,0.5,29.9,10.4,10,管道展开长度,(L),m,L=L,1,+L,2,+L,3,70.1,57.7,11,两固定点间直线距离,(U),m,U=(L,1,2,+L,2,2,+L,3,2,),0.5,46.1,42.5,12,判断值,DNL/(L-U)220.8,20.8,20.1,5.6.3,补偿器种类,5.6.4,旋转补偿器的典型布置方式,5.6.5,选择补偿器安装实例,5.6.5,旋转补偿器计算,编号,项目,单位,计算公式及依据,数值,数值,备注,1,管道长度,(,L),m,150,280,2,蒸汽温度,(,t,1,),470,300,3,环境温度,(,t,2,),20,20,4,钢管,膨胀系数,m/m.,1.441E-05,1.225E-05,5,膨胀量,(,L),m,L=,L,（,t,2,-t,1,）,0.97,0.9604,6,臂长,(,L),m,3,3,7,摆动角,(,),=2,arcsin(L/2L),18.7,18.4,8,摆动值,(,y),mm,y=L/21-cos(,/2,),19.8,19.3,9,蒸汽工作压力,Mpa,4,1.6,10,旋转补偿器转矩,/,内压,(M),KN.m,或,Mpa,47.6,29.2,11,最大摩擦力,(,F),t,F=M/L,3.2,2.0,5.7,热网管道的疏水和放水,架空管道顺坡每隔,400,500m,，逆坡每隔,200,300m,设置启动疏水装置和经常疏水装置,蒸汽直埋管道直管段每,150200m,范围内应有疏排水装置，管道最低点应设疏水装置,5.8,热网管道的排气和排潮,高点放气（,PN,25,，,一个截止阀）,排潮管一般设,在固定端附近,6,保温计算,6.1,经济厚度法,保温层厚度（,m,）；,D,0,管道外径（,m,）；,D,1,内衬保温外径，单层保温时为保温层外径（,m,）；,A,1,单位换算系数，,1.8975x10-,3,；,P,E,热价（元,/GJ,）；,P,T,保温层单位造价（元,/m,3,）；,T,管道的外表面温度（）；,Ta,环境温度（）；,保温材料制品热导率,W/(m.k),；,t,年运行时间（,h,）；,S,保温工程投资贷款年分摊率（,%,），按复利计算；,保温层外表面向大气的表面传热系数,W/(m,2,.k),。,6.2,表面温度法,T,s,保温层外表面温度（）。,6.3,允许散热密度法,Q,最大允许散热损失（,W/m,2,）；,K,富裕系数，,K=0.80.9,（,W/m,）；,D,2,外层保温层外径,(m),。,T,1,内层保温材料外表面温度（）；,T,2,外层保温材料外表面温度（）；,6.4,防冻保温,6.5,保温计算实例,1,、,xx,电厂供热（优易保温油漆软件）,2,、,xx,城区供热（优易保温油漆软件）,7,应力计算,内压作用,一次应力,管道应力计算 自重和其他外部荷重作用,二次应力,热胀、冷缩及端点附加,位移等荷载作用,压力容器管口,管道对所连接设备的作用力和力矩应在制造厂设备安全承受的范围内,7.1,内压作用下的应力验算,7.2,自重和其他持续外载产生的轴向应力验算,7.3,管系热胀应力验算,