CN111442136A - 高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构及方法 - Google Patents

高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明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。

Description

高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构及方法
技术领域
本发明涉及太阳能光热电站的储能系统技术领域，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。
背景技术
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。
然而本申请发明人在实施本发明实施例的过程中，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。
发明内容
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，本发明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。
本发明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。
经本申请发明人分析可知，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。发明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生位移，所以罐内管道不仅要考虑管道的温差变形协调，还需要考虑管道支撑点的位移，由此罐内管道的固定难度很大；而上述第一限位装置结构针对解决上述技术难题，可有效使得竖直管道发生热膨胀的同时，水平管道以第二弯头为支点进行偏转而补偿竖直管道增加的膨胀长度，由此第一限位装置充分考虑水平管道受热膨胀其支撑点能够发生偏转而限制其水平移动，以使竖直管道保持竖直平面内变形，满足竖直管道受热后变形协调；且上述限位结构固定安装方便，其合理且巧妙的解决了罐内管道温差变形协调及管道支撑点的位移问题。
优选地，所述第二限位装置包括限位卡和支撑半管，所述支撑半管固定在罐底板上，所述限位卡位于支撑半管上方并固定在所述罐内环管底部，所述限位卡在靠近所述支撑半管一侧呈圆弧状并与所述支撑半管接触配合，以使所述限位卡能够沿着所述支撑半管轴向滑动。本技术方案在限位卡与支撑半管的作用下，罐内环管受热沿着其径向方向膨胀，也就是支撑半管的轴向方向进行膨胀，可有效防止罐内环管受热后产生旋转或偏移；由此上述第二限位装置的结构设计可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，结构设计简单，固定安装方便，具有较好的实用性。
由于罐内环管受热后径向膨胀，罐内水平管道受热后也会变形，为了满足两者的变形协调，等径三通在环管的位置需要经过精确的计算，经本申请发明人付出大量实践劳动及精确计算，将所述水平管道沿所述罐内环管切线方向延伸设置并通过等径三通与所述罐内环管连通。
另一方面，本发明还提供有一种高温熔盐罐的内外管道应力补偿方法，应用所述高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，该补偿方法包括以下步骤：
采用高温熔盐管道穿过罐顶的地方柔性连接，以使高温熔盐罐外部管道和内部管道整体考虑，实现高温熔盐罐外部管道和内部管道自然补偿；
采用增加管道连接组件结构强度，降低管道应力；
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，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；
增强所述等径三通厚度等级，缩短所述水平管道长度；
所述等径三通厚度等级提高后利用有限元分析计算复核，获得高温熔盐罐的内外管道应力数值，以确认高温熔盐罐的内外管道无应力问题。
如上所述，本发明相对于现有技术至少具有如下有益效果：
1.本发明将高温熔盐罐外管系的承重及导向设置在结构平台上，同时采用高温熔盐管道穿过罐顶的地方柔性连接，以使罐外管道与罐内管道作为整体一并考虑，将设备管口荷载转移到设备之外的结构上，进而解决设备本体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，简单易实现，可节省大量投资。
2.本发明在高温熔盐罐内的竖直管道下端设置90°弯头和一定长度的水平管道，水平管道以及位于水平管道两端的第一弯头和第二弯头，组成允许温差变形的空间管系，可有效满足竖直管道的应力补偿需求，并在水平管道上设置第一限位装置，可实现水平管道及与水平管道连接的竖直管道在不同工况下形成稳定支撑，并保证上述管道受热后在一个平面内变形。
3.本发明设置的第一限位装置充分考虑了罐内管道温差变形协调，管道支撑点发生位移的问题；采用第一限位装置结构设计，可有效使得水平管道受热膨胀其支撑点能够发生偏转而限制其水平移动，且使得竖直管道受热膨胀后保持竖直平面内变形，满足竖直管道受热后变形协调；且上述第一限位结构固定安装方便，其巧妙的同时解决了罐内管道温差变形协调及管道支撑点的位移问题，适用于此应用场景并具有较好的推广潜力。
4.本发明在沿罐内环管周向上均匀设置有多个第二限位装置，第二限位装置在限位卡与支撑半管的配合作用下，罐内环管受热沿着其径向方向膨胀，也就是支撑半管的轴向方向进行膨胀，可有效防止罐内环管产生旋转或偏移；由此上述第二限位装置的结构设计可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，结构设计简单，固定安装方便，具有较好的实用性；由上述第一限位装置结合第二限位装置的结构设计可有效保证整个罐内管道结构的稳定性，在充分考虑罐内管道的温差变形协调的同时，实现罐内管道较好的稳定性。
综上所述，本发明取消了常规设计中采用熔盐罐外接管与储罐顶部的蒙皮焊接的连接方式，而是采用通过套筒穿过罐顶的地方柔性连接，将熔盐罐外部管道和内部管道整体考虑，将罐外管道的支撑设置在熔盐罐外的结构平台上，由结构平台来承受外部管道的载荷。由于熔盐管道与罐顶不焊接，结构平台到罐顶的管道与罐内管道合并成一个整体来考虑应力补偿，并采用自然补偿方式，其实质上打破了传统罐顶的接管与储罐采用焊接的思维方式，如此整体上解决储罐内外的管道的温差变形协调的技术问题，简单易实现，可节省大量投资。
进一步地，本发明通过将罐内竖直管道下端设置一90°弯头和一定长度的水平管道空间布置，组成允许变形的空间管系，实现竖直管道的热位移补偿；同时在水平管道和罐内环管处设置的导向和限位支架，可有效满足水平管道及罐内环管在对应的平面内变形协调，保证整个结构的稳定性，整体上可有效解决储罐内外的管道的温差变形协调的技术问题，满足结构在不同工况下的支撑稳定性，从而实现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，在实践中为企业节省了大量投资成本。
附图说明
本发明将通过具体实施例并参照附图的方式说明，其中
图1是本发明示例性实施例高温熔盐罐的罐内外管线的布置主视图；
图2是本发明示例性实施例图1中罐内管线的布置俯视图；
图3是本发明示例性实施例图1中承重及导向支架的安装示意图；
图4是本发明示例性实施例图3中管道支耳的安装示意图；
图5是本发明示例性实施例图1中第一限位装置的安装示意图；
图6是本发明示例性实施例图1中第二限位装置的案子示意图。
附图标记说明：1-结构平台；2-罐外管道；3-套筒；4-罐顶蒙皮；5-竖直管道；6-第一弯头；7-水平管道；8-第一限位装置；9-第二弯头；10-等径三通；11-罐内环管；12-第二限位装置；13-管道承重及导向支架；14-罐底板；15-斜撑；16-限位柱；17-限位卡；18-支撑半管；19-补强板；20-管道支耳；21-挡块。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例基本如图1至图2所示：本实施例提供了一种高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，应用于光热电站中；其包括一结构平台1和位于结构平台1下方的套筒3，结构平台1设置在熔盐罐外侧，并在靠近熔盐罐的结构平台1处设置有用于安装罐外管道2的承重及导向支架，以形成管道固定点13；具体地，如图3和图4所示，本实施例提供的承重及导向结构包括位于罐外管道左右两侧的弧形状补强板19、管道支耳20和挡块21，管道支耳20位于结构平台1上并与结构平台1接触配合，补强板19焊接在罐外管道2上，管道支耳20与补强板19焊接固定并通过补强板19与罐外管道2固定连接，用于承受罐外管道载荷；本实施例挡块21选用T型挡块，T型挡块焊接在结构平台上，罐外管道2每侧的管道支耳20均配置有三个T型挡块，分别位于管道支耳三个侧面，以形成管道支耳导向挡块，并与管道支耳之间具有3mm左右的预留间隙，以使罐外管道2通过承重及导向支架固定在平台上，并使得罐外管道与罐内管道处于非焊接断开状态，利用上述承重及导向支架作为定位结构仅是本实施例的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据上述承重及导向支架的作用做出针对性调整，例如导向挡块也可设计为一体成型的U型结构挡块，通过管道支耳约束罐外管道不发生位移；用于承受罐熔盐罐的外部管系因温差变形产生的载荷，支撑和约束罐外管道2不发生振动位移，用以保证其长期稳定安全的操作。
套筒3固定设置在罐顶蒙皮4内侧，罐外管道2通过套筒3穿过罐顶蒙皮4并与熔盐罐内竖直管道5连接；本实施例优选为罐顶蒙皮与其内侧的套筒焊接，且在罐外管道与套筒之间填充有保温材料，以使罐外管道穿过罐顶蒙皮而与罐顶蒙皮柔性连接，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；上述罐外管道与罐顶蒙皮柔性连接方式仅是本实施例的优选方案，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。
进一步地，竖直管道5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11连通，以使物料经罐外管道2从熔盐罐顶进入熔盐罐罐内，由竖直管道5和管道连接组件输送至罐内环管11，并经罐内环管11上布置的喷射口喷射入罐。由此可见，本实施例取消了常规设计中采用熔盐罐外接管与储罐顶部的蒙皮焊接的连接方式，而是采用通过套筒3穿过罐顶的地方柔性连接，将熔盐罐外部管道和内部管道整体考虑，将罐外管道2的支撑设置在熔盐罐外的结构平台1上，由结构平台1来承受外部管道的载荷。由于熔盐管道与罐顶不焊接，结构平台1到罐顶的管道与罐内管道合并成一个整体来考虑应力补偿，并采用自然补偿方式，其实质上打破了传统罐顶的接管与储罐采用焊接的思维方式，进而主要解决从结构平台支撑点至罐内的管道的温差变形协调的技术问题，简单易实现，可节省大量投资。
作为本实施例的优选方案，本实施例提供的管道连接组件包括一水平管道7以及设置在水平管道7两端的第一弯头6和第二弯头9，竖直管道5经第一弯头6与水平管道7的左端连接，水平管道7的右端经第二弯头9与罐内环管11连通，本实施例提供的第一弯头6和第二弯头9均为90°弯头，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，如此在竖直管道5下端设置90°弯头和一定长度的水平管道7，组成允许变形的空间管系，满足竖直管道5的应力补偿，以解决竖直管道5的温差变形协调。
在第二弯头9与罐内环管11之间还设置有等径三通10，第二弯头9通过等径三通10与罐内环管11连通，在罐内环管11上布置有喷射口，物料经罐内环管11上的喷射口喷射入罐内时可以翻动罐内介质；在水平管道7上设置有第一限位装置8，如图5所示，本实施例提供的第一限位装置包括设于水平管道7两侧的限位柱16和斜撑15，且位于水平管道7每侧的限位柱16与斜撑15均固定在罐底板14上，以构成三角支撑结构，水平管道两侧的三角支撑结构呈对称设置；具体地，作为本实施例的优选，本实施例提供的限位柱选用槽钢，斜撑选用角钢，限位柱16与斜撑15均与罐底板14角焊连接，材料方便获得，安装方便并具有较好的支撑稳定性。上述第一限位装置的设计可有效使得竖直管道5发生热膨胀的同时，水平管道以第二弯头为支点进行偏转而补偿竖直管道增加的膨胀长度，由此第一限位装置充分考虑水平管道受热膨胀其支撑点能够发生偏转而限制其水平移动，以使竖直管道保持竖直平面内变形，满足竖直管道受热后变形协调；且上述限位结构固定安装方便，其合理且巧妙的解决了罐内管道温差变形协调及管道支撑点的位移问题，适用于此应用场景并具有较好的推广潜力。由上所述，第一限位装置8为水平管道7提供的支撑点位于水平管道7上，第一限位装置8可对水平管道7起到限位的作用，进而保证竖直管道5受热后在竖直平面内变形，可实现水平管道7及与水平管道7连接的竖直管道5在不同工况下形成稳定支撑。
本实施例提供的罐内环管11呈水平设置在熔盐罐内并靠近罐底板附近，沿罐内环管11周向上均匀设置有多个第二限位装置12，本实施例以提供四个第二限位装置12为例，四个第二限位装置12以罐内环管11的圆心为圆心，以罐内环管11的半径为半径，等角度均匀支撑布置在罐内环管11的侧壁上；如图6所示，本实施例提供的第二限位装置包括限位卡17和支撑半管18，支撑半管18由管件对分制成并焊接在罐底板14上，限位卡17由钢板加工制成，其位于支撑半管18上方并焊接在罐内环管底部，限位卡17在靠近支撑半管一侧切割成稍大于支撑半管外径的圆弧状结构并与支撑半管18接触配合，以使限位卡17能够沿着支撑半管轴向滑动。由此在限位卡与支撑半管的作用下，罐内环管11受热沿着其径向方向膨胀，也就是支撑半管的轴向方向进行膨胀，可有效防止罐内环管受热后产生旋转或偏移；由此上述第二限位装置的结构设计可允许罐内环管11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，结构设计简单，固定安装方便，具有较好的实用性，适用于此应用场景，具有较好的实用性。
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；一般选用罐壁或罐底为支撑点，但是这些支撑点受热后会发生位移，所以罐内管道不仅要考虑管道的温差变形协调，还需要考虑管道支撑点的位移，由此罐内管道的支架设置难度很大。实施例提供的第一限位装置8和第二限位装置12的结构设计充分考虑了罐内管道的温差变形协调，可有效起到导向和限位作用，以保证整个结构的稳定性。
由于罐内环管11受热后径向膨胀，罐内水平管道7受热后也会变形，为了满足两者的变形协调，等径三通10在环管的位置需要经过精确的计算，经本申请发明人付出大量实践劳动及精确计算，将等径三通10设置在罐内环管11上合理的位置；由于竖直管道5受热后由罐顶平台向下伸长，热膨胀长度Δ1＝L1×∝×(T2-T1),其中L1为竖直管道的长度，∝为热膨胀系数，T2为操作时温度，T1为装配时温度，同理水平管道7受热膨胀长度Δ2。在竖直管道5热膨胀的同时，水平管道7以第二弯头9为支点进行偏转，当水平管道7长度合理，其偏转需要增加的长度与受热膨胀的长度Δ2相等，即可使竖直管道5保持竖直平面内变形。上述说明建立在第二弯头9作为支点，其空间位置不变的情况，因罐内环管11直径大，受热后会产生很大的膨胀，第二弯头9也会发生较大径向位移。综上，水平管道7的长度考虑竖直管道5的长度和罐内环管11的直径根据膨胀量协调计算得到，采用将水平管道沿罐内环管切线方向延伸设置并通过等径三通与罐内环管连通，在圆外一点到圆长度一定的情况下，交点的位置只有两个，所以在计算出水平管道7的长度后，等径三通10在罐内环管11上的位置已确定。
另一方面，图1示出了本发明示例性实施例高温熔盐罐的罐内外管线的布置主视图，根据本发明，本实施例还提供有一种高温熔盐罐的内外管道应力补偿方法，应用图1所示高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，该补偿方法包括以下步骤：
采用高温熔盐管道穿过罐顶的地方柔性连接，以使高温熔盐罐外部管道和内部管道整体考虑，实现高温熔盐罐外部管道和内部管道自然补偿；
采用增加管道连接组件结构强度，降低管道应力；
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，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；
经本申请发明人分析发现，熔盐罐罐内管系应力薄弱点主要在环管三通位置；本实施例提供的熔盐罐罐内管系材质采用A312 TP321H，直径为457.2mm，壁厚为9.53mm，设计温度为580℃，设计压力为2.09Mpa；根据熔盐罐内管道应力分析，熔盐管道从结构平台支撑位置至熔盐罐底部约15米，如等径三通的壁厚取值等同于直管壁厚等级取9.53mm，在满足熔盐罐内管道应力的前提下，熔盐罐底水平管道长度应该约12米；根据上述分析，巧妙地采用提高等径三通厚度等级，缩短水平管道长度的方法，从而增加熔盐罐罐内管系的结构强度，进而增加熔盐罐内管道的稳定性；由此本实施例将等径三通壁厚等级取12.7mm，增强了等径三通的管道强度，在满足熔盐罐内管道应力的前提下，将罐底水平管道长度缩短至8.95m，整体缩短了两个固定点之间的的管道长度，根据熔盐罐内管道应力分析，显著增加了管道系统的稳定性；
在等径三通厚度等级提高后，利用ANSYS有限元软件分析计算复核，获得高温熔盐罐的内外管道应力数值，以确认高温熔盐罐的内外管道无应力问题。
综上所述，本实施例高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构原理是将高温熔盐罐外部管系的支撑点设置在结构平台1上，利用结构平台1来承受外部管系的载荷，同时采用高温熔盐管道穿过罐顶的地方柔性连接，以使从结构平台1起的罐外管道与罐内管道作为整体一并考虑，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，进而巧妙地利用管道连接组件将竖直管道组成允许变形的空间管系，结合第一限位装置8和第二限位装置12的设计，可有效满足水平管道7及罐内环管11在对应的平面内变形协调，保证整个结构的稳定性，如此整体上解决从结构平台固定点至罐内的管道的温差变形协调的技术问题，满足结构在不同工况下的支撑稳定性，从而实现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，在实践中为企业节省了大量投资成本，具有可靠实用性。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

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内外管道应力补偿结构，其特征在于：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；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。
7.根据权利要求6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。
8.根据权利要求6所述的高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其特征在于：所述第二限位装置包括限位卡和支撑半管，所述支撑半管固定在罐底板上，所述限位卡位于支撑半管上方并固定在所述罐内环管底部，所述限位卡在靠近所述支撑半管一侧呈圆弧状并与所述支撑半管接触配合，以使所述限位卡能够沿着所述支撑半管轴向滑动。
9.根据权利要求5所述的高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，其特征在于：所述水平管道沿所述罐内环管切线方向延伸设置并通过等径三通与所述罐内环管连通。
10.高温熔盐罐的内外管道应力补偿方法，其特征在于：应用权利要求1-9任一项所述的高温熔盐罐的内外管道应力补偿结构，该补偿方法包括以下步骤：
采用高温熔盐管道穿过罐顶的地方柔性连接，以使高温熔盐罐外部管道和内部管道整体考虑，实现高温熔盐罐外部管道和内部管道自然补偿；
采用增加管道连接组件结构强度，降低管道应力；
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，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；
增强所述等径三通厚度等级，在满足熔盐罐内管道应力的前提下，缩短所述水平管道长度；所述等径三通厚度等级提高后利用有限元分析计算复核，获得高温熔盐罐的内外管道应力数值。
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