高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构及方法，涉及太阳能光热电站的储能系统技术领域；其包括结构平台和套筒，结构平台设置在熔盐罐外侧，在靠近熔盐罐的结构平台处管道上设置承重及导向支架；套筒固定在罐顶蒙皮处，罐外管道通过套筒穿过罐顶蒙皮并与熔盐罐内竖直管道连接；竖直管道向下延伸至熔盐罐底板附近并通过管道连接组件与罐内环管连通；通过实施本技术方案，使罐外管道与罐内管道作为一个总体一并考虑，使原来难以实施的管道应力补偿通过整体的自然补偿方式来解决，可有效解决现有高温熔盐罐难以实施管道应力补偿的技术问题，解决设备本体无法承受管口荷载的问题。该方案简单易实现，可节省大量投资，实用性好。

【技术实现步骤摘要】
高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构及方法
本专利技术涉及太阳能光热电站的储能系统
，尤其涉及一种高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构及方法。
技术介绍
随着化石能源的枯竭和对环保的要求，人们对清洁能源的需求越来越大，太阳能光热发电近年来发展迅速，国内已有多座光热电站投入运行，还有多座光热电站在建设中。储能装置是光热电站的核心设备，包括冷熔盐罐和热熔盐罐。按照光热电站的工艺操作要求及介质特性，熔盐从罐顶进入罐内，由内部管线输送至罐底后与环管连接，经环管喷射入罐。其中，熔盐罐内部管道具有以下特点：(1)根据电站集热方式不同，熔盐罐内的操作温度高于300℃，有得甚至高达570℃；熔盐密度大，在操作温度范围内均超过1700kg/m3，管道内压力高，一般超过3bar(g)；因罐内管道内外表面均与介质接触，一般选用高合金钢作为管道材质。(2)根据光热电站的运行特点，熔盐罐为一个循环操作设备，每天装卸熔盐一次，开车后长时间无法对内部进行检修。由上所述，熔盐管道及熔盐储罐操作温度高，且是间断操作，与熔盐储罐连接的内外管线均需要考虑操作过程中的温差应力补偿。现有绝大部分储罐的管口与罐体焊接在一起，接管位置相对固定，若高温熔盐罐也按此设计，需考虑熔盐罐内部管道的热位移补偿及支撑。根据管道设计条件，在合理布置罐内外管道走向后，管道及介质产生的机械载荷加上热变形载荷在罐顶接管固定处会产生数十吨的轴向力和数吨的径向力，需对罐顶接管处进行补强，由于储罐规格大，补强结构复杂，罐顶造价高；现有解决罐顶管道应力的一种方案是在罐内外管道与罐顶接管之间设置膨胀节，来吸收罐顶管线及接管受热产生的温差应力。然而本申请专利技术人在实施本专利技术实施例的过程中，发现利用膨胀节解决温差变形在工程实践中至少存在以下技术问题：第一，膨胀节既要利于变形协调，还要解决高温强度，实现困难；第二，根据光热电站间歇操作的特点，膨胀节难通过疲劳强度的校核；第三，操作温度高，材料要求高，价格昂贵，可靠性差；第四，一旦膨胀节损坏无法直接修补，必须停车处理。由此，针对上述技术问题，亟需本领域技术人员研究设计另一种方案以解决现有高温熔盐罐难以实施的罐顶管道应力补偿问题。
技术实现思路
为解决上述现有高温熔盐罐难以实施罐顶管道应力补偿的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其目的在于采用高温熔盐管道穿过罐顶的地方柔性连接，将高温熔盐罐外部管道和内部管道整体考虑，并将其支撑设置在高温熔盐罐外的结构平台上，罐外管道与内部管道一并考虑，使原来难以实施的罐顶管道应力补偿通过整体的自然补偿方式来解决。本专利技术采用的技术方案如下：高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，包括一结构平台，所述结构平台设置在所述熔盐罐外侧，并在靠近熔盐罐的结构平台处设置有用于安装罐外管道的承重及导向支架；一套筒，所述套筒固定设置在罐顶蒙皮内侧，且所述套筒位于所述结构平台下方，所述罐外管道通过所述套筒穿过所述罐顶蒙皮并与熔盐罐内竖直管道连接；所述竖直管道向下延伸至熔盐罐底板附近并通过管道连接组件与罐内环管连通，以使物料经罐外管道从熔盐罐顶进入熔盐罐罐内，由所述竖直管道和管道连接组件输送至罐内环管，并经所述罐内环管上布置的喷射口喷射入罐。经本申请专利技术人分析可知，若是采用罐外接管与罐顶蒙皮直接焊接，焊接点为固定点，罐外管道和内部管道在蒙皮处断开，分割为独立的两个管道系统。由于罐顶蒙皮厚度仅有几毫米，无法承受罐外管道和内部管道受热或介质重力作用带来的荷载。另外，罐外管道和内部管道是独立的两个管道系统，需要各自考虑应力补偿，需要单独增加π形补偿弯。专利技术人打破传统罐顶的接管与储罐采用焊接的思维方式，罐外管道和内部管道作为一个整体分析，将设备管口荷载转移到设备之外的结构平台上，进而解决罐顶蒙皮无法承受管口荷载的问题；同时，不另增加π形补偿弯，实现罐内外管道相互自然补偿。由此，上述技术方案采用熔盐罐外管道与罐顶蒙皮不通过焊接固定，而是采用罐外管道通过套筒穿过罐顶蒙皮并与熔盐罐内竖直管道连接，由此高温熔盐管道穿过罐顶的地方采用柔性连接，将管道支撑点设置在熔盐罐外的结构平台上，将熔盐罐外部管道和内部管道整体考虑，罐外管道与内部管道合并成一个整体来考虑应力补偿，由结构平台来承受外部管道的载荷，使原来难以实施的罐管道应力补偿通过整体的自然补偿方式来解决，简单易实现，可节省传统应力补偿方式大量投资，在实践中取得了较好的实用性。可选地，所述罐顶蒙皮与其内侧的套筒焊接，所述罐外管道由所述套筒穿过延伸至熔盐罐内，以使罐外管道穿过罐顶蒙皮而与所述罐顶蒙皮柔性连接。上述罐外管道与罐顶蒙皮柔性连接方式仅是本技术方案的优选方案，具体并不限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，其目的在于使得熔盐罐外部管道和内部管道通过整体考量，并采用自然补偿方式。可选地，所述罐外管道与所述套筒之间填充有保温材料。如此罐外管道穿过罐顶蒙皮而不与罐顶蒙皮硬性连接，保温材料即可有对罐外管道起到保温作用，更重要的是起到柔性连接作用，满足管道受热变形。可选地，所述承重及导向支架包括位于罐外管道两侧的补强板、管道支耳和挡块，所述管道支耳位于所述结构平台上并与结构平台接触配合，所述补强板焊接在所述罐外管道上，所述管道支耳通过补强板与罐外管道固定连接；所述挡块焊接在结构平台上并与所述管道支耳之间设置有预留间隙，以使罐外管道与罐内管道处于非焊接断开状态。利用承重及导向支架作为罐外管道定位结构仅是本技术方案的优选方案，当然也可以选择现有技术中其他定位结构，用于承受罐外管道因温差变形产生的载荷，支撑和约束罐外管道不发生振动位移，用以保证其长期稳定安全的操作。可选地，所述管道连接组件包括一水平管道以及设置在水平管道两端的第一弯头和第二弯头，所述竖直管道经所述第一弯头与水平管道的一端连接，所述水平管道的另一端经所述第二弯头与所述罐内环管连通。如此罐内管道由竖直方向转为水平方向，采用弯头作为连接件，连接稳定且材料便于获得，水平直管段长度根据所述竖直管道长度确定，组成允许变形的空间管系，实现竖直管道的热位移补偿。可选地，在所述第二弯头与所述罐内环管之间还设置有等径三通，所述第二弯头通过所述等径三通与所述罐内环管连通。可选地，在所述水平管道上设置有第一限位装置，所述第一限位装置为所述水平管道提供的支撑点位于所述水平管道上，第一限位装置可对水平管道起到限位的作用，增加管道的稳定性。可选地，所述罐内环管呈水平设置在熔盐罐内并靠近罐底板附近，沿所述罐内环管周向上均匀设置有多个第二限位装置。第二限位装置的设计允许罐内环管受热后少量的径向膨胀并保证罐内环管整体位置不发生改变。优选地，所述第一限位装置包括设于所述水平管道两侧的限位柱和斜撑，位于所述水平管道每侧的所述限位柱与所述斜撑均固定在罐底板上，以构成三角支撑结构；所述水平管道两侧的三角支撑结构呈对称设置。由于罐内管道也需要设置支撑和约束使其不发生振动和位移，来保证长期稳定安全的操作，但是这些支撑点受热后会发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其特征在于：包括/n一结构平台，所述结构平台设置在所述熔盐罐外侧，并在靠近熔盐罐的结构平台处设置有用于安装罐外管道的承重及导向支架；/n一套筒，所述套筒固定设置在罐顶蒙皮内侧，且所述套筒位于所述结构平台下方，所述罐外管道通过所述套筒穿过所述罐顶蒙皮并与熔盐罐内竖直管道连接；所述竖直管道向下延伸至熔盐罐底板附近并通过管道连接组件与罐内环管连通，以使物料经罐外管道从熔盐罐顶进入熔盐罐罐内，由所述竖直管道和管道连接组件输送至罐内环管，并经所述罐内环管上布置的喷射口喷射入罐。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其特征在于：包括
一结构平台，所述结构平台设置在所述熔盐罐外侧，并在靠近熔盐罐的结构平台处设置有用于安装罐外管道的承重及导向支架；
一套筒，所述套筒固定设置在罐顶蒙皮内侧，且所述套筒位于所述结构平台下方，所述罐外管道通过所述套筒穿过所述罐顶蒙皮并与熔盐罐内竖直管道连接；所述竖直管道向下延伸至熔盐罐底板附近并通过管道连接组件与罐内环管连通，以使物料经罐外管道从熔盐罐顶进入熔盐罐罐内，由所述竖直管道和管道连接组件输送至罐内环管，并经所述罐内环管上布置的喷射口喷射入罐。


2.根据权利要求1所述的高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其特征在于：所述罐顶蒙皮与套筒焊接，所述罐外管道由所述套筒穿过延伸至熔盐罐内，以使罐外管道穿过罐顶蒙皮而与所述罐顶蒙皮柔性连接。


3.根据权利要求2所述的高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其特征在于：所述罐外管道与所述套筒之间填充有保温材料。


4.根据权利要求1所述的高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其特征在于：所述承重及导向支架包括位于罐外管道两侧的补强板、管道支耳和挡块，所述管道支耳位于所述结构平台上并与结构平台接触配合，所述补强板焊接在所述罐外管道上，所述管道支耳通过补强板与罐外管道固定连接；所述挡块焊接在结构平台上并与所述管道支耳之间设置有预留间隙，以使罐外管道与罐内管道处于非焊接断开状态。


5.根据权利要求1-4任一项所述的高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其特征在于：所述管道连接组件包括一水平管道以及设置在水平管道两端的第一弯头和第二弯头，所述竖直管道经所述第一弯头与水平管道的一端连接，所述水平管道的另一端经所述第二弯头与所述罐内环管连通；在所述第二弯头与所述罐内环管之间还设置有等径三通，所述第二弯头通过所述等径三通与所述罐内环管连通。


6.根据权利要求5所述的高温熔盐罐的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李魁，李洪杰，黄泽茂，
申请(专利权)人：中国成达工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51