长距离蒸汽输送

1、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/m2 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

2、热网管道材料常用国产管材使用温度及使用压力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 Q235B0300 3501.6MPa GB/T 9711输送流体用无缝钢管 10-20425 4501.6MPa GB/T 816320-20425 450低中压锅炉用无缝钢管 10-20425 4505.3MPa GB3087 20-20425 450高压锅炉用无缝钢管 20G -20425 4305.3MPa GB 5310 15CrMoG 51054012Cr1MoVG 5555654.2 管径选择计算注：根据华南理工大学

3、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1020m/s；低压蒸汽管道在公称直径DN100200m时，过热蒸汽流速为1525m/s，在DN200m时，流速为2535m/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-P395 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（T350,P1.6MPa） 按强度条件确定跨距（动力手册P47

4、3）: 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（D0）mm480.0 2管壁厚度()mm12.0 3保温容重()kg/m3100.0 4保温厚度(t)mm200.0 5管道单位重量(q)N/m1776.0 管内走蒸汽时6管子断面抗弯矩(W)cm32014.5 8管子环向焊缝系数()0.7 动力管道设计手册取值0.79设计温度基本许用应力（j）Mpa110.0 20#钢220时，GB/T8163 10支架最大允许间距(Lmax)m20.9 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（D0）

5、mm480.0 2管壁厚度()mm12.0 3保温容重()kg/m3100.0 4保温厚度(t)mm200.0 5弹性模量（E）Mpa173700.0 6管道的惯性矩(I)cm448335.3 7管道单位重量(q)N/m1776.0 8管道放水坡度(i)0.0029支架最大允许间距(Lmax)m18.6 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，cm3qW4336

6、. 0max L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/mm2 W 管道截面抗弯矩，cm3 t保温厚度，mm 保温容重，kg/m33qEtI112. 0max L 计算实例按强度条件确定跨距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 按刚度条件确定跨距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 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

8、单位计算公式及依据数值数值备注1热媒温度(t1)4702202室外设计温度(t0)20203长臂长(L1)m40404线性膨胀系数() mm/m.12Cr1MoVG 470时0.01440.0122 20#5长臂补偿量(L)mmL=L1（t1-t0）259.297.66管道外径(DW)mm4264807最小短臂长度(l)ml=(LDW/300)1/221.113.7 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(t1)4702202室外设计温度(t0)20203长臂长(L1)m40404短臂长(L2)m20205系数(n)n=(L1

9、+L2)/L13.0 3.0 6弯曲应力(bw)Mpa12Cr1MoVG 470时8080 20#7弹性模量(E)Mpa12Cr1MoVG 470时165000 173700 20#8线性膨胀系数()mm/m.12Cr1MoVG 470时0.01440.012220#9长短臂总伸长量(l)mmL=L1（t1-t0）259.297.610管道外径(DW)mm42648011最小中间臂长(l)ml=6LEDW/107bw(1+1.2n)0.55.5 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(t1)4702202室外设计温

10、度(t0)20203管道公称通径（DN）mm400 450 4长臂长(L1)m40.0 40.0 5短臂长(L2)m21.1 13.7 6中间臂长（L3）m9.0 4.0 7温度差（t）t=t1-t04502008钢管膨胀系数()cm/m. 12Cr1MoVG 470时0.001440.0012220#9管道三个方向热伸长量的向量和(L)cmL=(L1t)2+(L2t)2+( L2t)20.529.9 10.4 10管道展开长度(L)mL=L1+L2+L370.1 57.7 11两固定点间直线距离(U)mU=(L12+L22+L32)0.546.1 42.5 12判断值DNL/(L-U)220

11、.820.8 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)m1502802蒸汽温度(t1)4703003环境温度(t2)20204钢管膨胀系数 m/m.1.441E-051.225E-055膨胀量(L)mL=L（t2-t1）0.97 0.96046臂长(L)m337摆动角()=2arcsin(L/2L)18.7 18.4 8摆动值(y)mmy=L/21-cos(/2)19.8 19.3 9蒸汽工作压力Mpa41.610旋转补偿器转矩/内压(M)KN.m或Mpa

12、47.629.211最大摩擦力(F)tF=M/L3.2 2.0 5.7 热网管道的疏水和放水架空管道顺坡每隔400500m，逆坡每隔200300m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（PN25，一个截止阀）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）；D0管道外径（m）；D1内衬保温外径，单层保温时为保温层外径（m）；A1单位换算系数，1.8975x10-3；PE热价（元/GJ）；PT保温层单位造价（元/m3）；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/(m2.k)。6.2 表面温度法Ts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/m2）；K富裕系数，K=0.80.9（W/m）；D2外层保温层外径(m)。T1内层保温材料外表面温度（）；T2外层保温材料外表面温