CN114353576A - 一种给水热屏蔽套管及其给水热屏蔽计算方法 - Google Patents

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CN114353576A CN202111552007.0A CN202111552007A CN114353576A CN 114353576 A CN114353576 A CN 114353576A CN 202111552007 A CN202111552007 A CN 202111552007A CN 114353576 A CN114353576 A CN 114353576A
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王明伍
施慧烈
乐适
王聪
李净松
罗垚
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China Nuclear Power Operation Technology Corp Ltd
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Abstract

本发明具体涉及一种给水热屏蔽套管，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。本发明提供的给水热屏蔽套管，结构设计简单，易于加工制造，应用于高温高压换热设备实现给水与热侧高温介质的有效隔热，保障高温高压换热设备运行稳定和安全可靠。

Description

一种给水热屏蔽套管及其给水热屏蔽计算方法
技术领域
本发明涉及绝热给水套管技术领域，特别是涉及一种给水热屏蔽套管及其给水热屏蔽计算方法。
背景技术
高温高压热力设备主要指承受高温高压的换热设备，其广泛应用于能源、电力、化工、制药、石油等行业。由于换热设备结构尺寸的限制，为了充分的利用换热设备内部空间，给水管线多布置在热交换器内部。例如，直流蒸汽发生器给水下降管，给水自热交换器上部进入，经下降管到达下部腔室后，经过管板进入各传热管上升，并被高温流体加热。
由于换热器的主要换热单元是在传热管束，给水在进入传热管束之前的下降通道不希望吸收热量，这主要是因为：一方面避免给水温度升高过多，直接导致在下降管局部汽化，气泡在下降管中返流；或者给水温度被加热到接近饱和温度，但在传热管入口节流件附近由于局部压力下降较大，发生汽化，进而发生汽蚀损坏节流件，同时也较易发生流动不稳定性；另一方面较低温度的给水在下降过程中吸收较多热量也会导致热侧的靠近给水下降管的高温流体温度降低，导致热侧局部温度梯度过大，不仅会导致管束传热效果不佳，换热设备性能下降；而且还有可能导致局部热应力过大，导致传热管热疲劳损坏，危害设备安全。
发明内容
基于此，为隔离高温高压换热设备给水下降管中高温介质的热传递，本发明提供一种给水热屏蔽套管及其给水热屏蔽计算方法，所述给水热屏蔽套管应用于冷热侧介质存在较大温差的高温高压换热设备，且在运行过程中给水温度不宜在未进入传热管束前吸收过多热量。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种给水热屏蔽套管，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。
进一步地，所述给水外管和给水内管之间形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内抽真空或填充绝热防腐介质形成屏蔽层。
进一步地，所述绝热防腐介质为惰性气体介质。
进一步地，所述给水内管与给水外管上端通过给水入口接管连接，所述给水内管与给水外管下端通过下管板连接。
进一步地，所述给水外管包括中心下降管外管和上管板，所述给水内管包括中心下降管内管，所述中心下降管外管包括上部中心下降管外管和下部中心下降管外管，所述给水入口接管外管下端与上部中心下降管外管上端连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板上端连接；所述上管板下端与下部中心下降管外管上端连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板连接，所述给水入口接管、上部中心下降管外管、上管板、下部中心下降管外管和下管板内壁形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内设有中心下降管内管，所述中心下降管内管上端与给水入口接管内管下端连接，所述中心下降管内管下端与下管板连接。
进一步地，所述给水入口接管外管下端与上部中心下降管外管上端焊接连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板上端焊接连接，所述上管板下端与下部中心下降管外管上端焊接连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板胀接和焊接；所述给水入口接管内管下端与中心下降管内管上端焊接连接，所述中心下降管内管下端与下管板胀接和焊接。
进一步地，所述中心下降管内管为螺旋管、直管或附属套管。
进一步地，所述螺旋管由一整根直管以中轴线为对称轴，螺旋盘制，并使管端沿沿中轴线伸直而成。
进一步地，所述中心下降管内管的外轮廓与给水外管内壁保持合适间隙，避免给水内管和给水外管的接触。
在其中一个实施例中，所述给水内管上设置螺旋圈，释放给水内管和给水外管之间的膨胀热应力。
在其中一个实施例中，所述给水外管上设置膨胀节，释放给水内管和给水外管之间的膨胀热应力。
本发明还提供一种屏蔽层填充绝热防腐介质的给水热屏蔽套管给水热屏蔽计算方法，包括如下步骤：
1、模拟给水热屏蔽套管工作状态，计算给水外管外壁温度、给水外管内壁温度、给水内管外壁温度和给水内管内壁温度；
2、根据给水内管内冷侧低温介质参数和流动状态，计算给水内管内壁面热流密度q2，根据给水内管和给水外管热通量守恒原理，计算给水热屏蔽套管单位长度热通量Q；
3、根据能量守恒原则，计算给水在给水内管中的温升；
4、校核给水温升是否满足要求；如不满足，则需增大给水内管与给水外管的间距或者更换绝热性能更好的绝热防腐介质，并重复校核前述计算步骤；
5、校核计算给水内管和给水外管在运行工况下的热膨胀是否满足要求，如不满足要求，则需采取措施减少给水内管和给水外管因为温度差异导致的热应力；
6、校核计算在运行工况屏蔽层因温度上升导致的压力上升是否会导致给水热屏蔽套管压力边界破坏；
如上述各项设计均满足，则给水热屏蔽套管的结构设计和热力设计则满足要求，否则需返回重新迭代计算。
进一步地，计算给水外管外壁温度和给水外管内壁温度包括如下步骤：假设给水热屏蔽套管工作状态给水外管外壁面平均热流密度q1；根据给水热屏蔽套管热侧高温介质参数和流动状态，按照管外对流换热关系式计算给水外管外壁温度；按照圆柱导热计算模型，计算给水外管内壁温度。
进一步地，计算给水内管外壁温度和给水内管内壁温度包括如下步骤：屏蔽层按照圆柱导热模型计算，计算给水内管外壁温度和给水内管内壁温度。
本发明的有益技术效果：
本发明的给水热屏蔽套管，结构设计简单，易于加工制造，给水内管和给水外管形成一体，给水内管和给水外管之间的密闭环隙空间内抽真空或者充注绝热腐蚀介质；给水内管和给水外管的材质根据高温高压换热设备的冷媒和热媒介质工作特性适应性选取，不会受到结构差异的影响；给水内管上设置螺旋圈或者在给水外管上设置膨胀节等措施释放内管和外管之间的膨胀热应力；可应用于高温高压换热设备实现给水与热侧高温介质的有效隔热，保障高温高压换热设备运行稳定和安全可靠。
附图说明
图1为实施例1的给水热屏蔽套管结构示意图；
图2为实施例1的给水热屏蔽套管的蒸汽发生器结构示意图；
图3为实施例2的给水热屏蔽套管结构示意图；
图4为实施例3的给水热屏蔽套管结构示意图。
图中：1、给水入口接管；2、中心下降管内管；3、上管板；4、中心下降管外管；5、下管板、6、下封头；7、热侧介质出口；8、壳侧筒体；9、传热管束；10、热侧介质出口；11、蒸汽出口接管；12、蒸汽腔室封头。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左端”、“右端”、“上方”、“下方”、“外侧”、“内侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种给水热屏蔽套管，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。
给水热屏蔽套管处于高温高压换热设备内部，需要承受高温高压，因此给水热屏蔽套管应具备较小的管径和较厚的承压边界；给水内管管径一般在8mm～50mm，壁厚一般在1～6mm；给水外管管径一般可在32～200mm，壁厚一般在3mm～30mm，且承压边界具有完整性要求。为实现给水流动过程中的隔热功能，在给水热屏蔽套管的密闭环隙空间需进行隔热性能的处理，根据需要，可以采取抽真空或者充注绝热性能好的非腐蚀性介质。
进一步地，所述给水外管和给水内管之间形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内抽真空或填充绝热防腐介质形成屏蔽层。
绝热防腐介质在冷态下和热态下的压力，应避免热态下由于温度升高，介质膨胀导致压力升高过多导致压力边界破坏。
绝热防腐介质的选择基于以下原则：绝热防腐介质的导热性能差，热屏蔽效果好；绝热防腐介质为惰性，泄露时不会与冷侧或者热侧介质发生化学反应；绝热防腐介质与给水热屏蔽套管兼容性好，不会对给水热屏蔽套管造成腐蚀；绝热防腐介质化学性质稳定，在高温高压下不会发生分解；绝热防腐介质应无毒无害。
进一步地，所述绝热防腐介质为绝热性能好、导热系数低的惰性气体介质，例如氩气、二氧化碳、氮气、氦气、氖气等。
给水外管与高温介质接触，给水外管的材质应适应热侧高温介质，避免传热管因腐蚀失效；给水内管的材质应结合给水水质选择；给水内管与低温给水接触，给水外管与高温介质接触，二者的温度差异较大，导致的热膨胀可能较大。如当该型结构应用于压水堆时管内直流蒸汽发生器，给水外管外为高温高压欠饱和水，给水内管内为中低压给水，此时内外管可选择690、800H；而当该型结构用于液态金属堆，例如是铅铋堆、铅堆或钠堆蒸汽发生器时，给水外管外为对应高温液态金属，内管内为水，此时外管可以选择耐耐金属腐蚀性能较好的铁素体-马氏体钢，如2.25Cr1Mo，9Cr1Mo等材质，内管可以选择690、I-800等材质。
进一步地，所述给水的氧含量、氯离子含量等水质在得到有效控制可以避免发生应力腐蚀情况下，亦可选择316、304等不锈钢。
进一步地，所述给水内管与给水外管上端通过给水入口接管1连接，所述给水内管与给水外管下端通过下管板5连接。
进一步地，给水外管包括中心下降管外管4和上管板3，所述给水内管包括中心下降管内管2，所述中心下降管外管4包括上部中心下降管外管和下部中心下降管外管，所述给水入口接管1外管下端与上部中心下降管外管上端连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板3上端连接；所述上管板3下端与下部中心下降管外管上端连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板5连接，所述给水入口接管1、上部中心下降管外管、上管板3、下部中心下降管外管和下管板5内壁形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内设有中心下降管内管2，所述中心下降管内管2上端与给水入口接管1内管下端连接，所述中心下降管内管2下端与下管板5连接。
中心下降管内管2主要通过屏蔽层来隔绝壳程的热量向中心下降管内管2内传递。
当密闭环隙空间内抽真空形成屏蔽层时，给水热屏蔽套管热侧高温介质的热传递途径如下：
热侧高温介质对流放热，依次经给水外管管壁导热，真空辐射传热，给水内管管壁导热，最终被与给水内管接触的冷侧低温介质对流吸热。
当密闭环隙空间内充绝热防腐介质形成屏蔽层时，给水热屏蔽套管热侧高温介质的热传递途径如下：
热侧高温介质对流放热，依次经给水外管管壁导热，绝热防腐介质导热，给水内管管壁导热，最终被与给水内管接触的冷侧低温介质对流吸热。
进一步地，所述给水入口接管1外管下端与上部中心下降管外管上端焊接连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板3上端焊接连接，所述上管板3下端与下部中心下降管外管上端焊接连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板5胀接和焊接；所述给水入口接管1内管下端与中心下降管内管2上端焊接连接，所述中心下降管内管2下端与下管板5胀接和焊接。
进一步地，所述中心下降管内管2为螺旋管、直管或附属套管。
进一步地，所述螺旋管由一整根直管以中轴线为对称轴，螺旋盘制，并使管端沿沿中轴线伸直而成。
进一步地，所述中心下降管内管2的外轮廓与给水外管内壁保持合适间隙，避免给水内管和给水外管的接触；间隙大小与否与隔热效果密切相关，根据前述热屏蔽计算方法给水温升是否满足要求进行评价，给水温升是否满足要求一般是根据换热设备的设计要求确定，如通过给水管进入传热管的给水温度欠热度需要达到多少以上。
在其中一个实施例中，所述给水内管上设置螺旋圈，释放给水内管和给水外管之间的膨胀热应力。
在其中一个实施例中，所述给水外管上设置膨胀节，释放给水内管和给水外管之间的膨胀热应力。
屏蔽层填充绝热防腐介质时，按照气体导热模型计算给水热屏蔽套管给水热屏蔽；屏蔽层抽真空时，就按照辐射换热模型计算给水热屏蔽套管给水热屏蔽。
本发明还提供一种屏蔽层填充绝热防腐介质的给水热屏蔽套管给水热屏蔽计算方法，包括如下步骤：
1)、先假设工作状态给水外管外壁面平均热流密度q1。
2)、根据给水热屏蔽套管热侧高温介质参数和流动状态，按照管外对流换热关系式计算给水外管外壁温度tw,o。
管外对流换热关系式为：Nu＝aRemPrn,Nu＝hd/λ，q1＝h(tf-tw,o)
式中，Nu为努塞尔特数；Re为雷诺数，Re＝wd/μ，w为介质流速，μ为介质运动粘度；Pr介质普朗特数，d为给水外管外径，λ为管外介质导热系数，a，m，n为试验确定的经验关系式常数，tf为管外介质温度，tw,o为给水外管外壁温度。
3)、按照圆柱导热计算模型，计算给水外管内壁温度。
4)、稳态下可认为绝热防腐介质在密闭环隙空间内无流动，屏蔽层按照圆柱导热模型计算，外层绝热防腐介质温度温度与给水外管内壁温度相同，内层绝热防腐介质温度与给水内管外壁温度相同；计算给水内管外壁温度方法同步骤2。
5)、按照圆柱导热模型，计算给水内管内壁温度。
6)、根据给水内管内冷侧低温介质参数和流动状态，计算给水内管内壁面热流密度q2，根据给水外管传递给给水内管的热通量守恒原理，计算得到给水热屏蔽套管单位长度热通量Q。
根据给水内管和给水外管热通量守恒原理，即q1*π*D1*L1＝q2*π*D2*L2，式中，Q为给水热屏蔽套管单位长度热通量，D1为给水外管外直径，D2为给水内管内直径，L1为给水外管长度，L2为给水内管长度。
7)根据能量守恒原则，计算给水在中心下降管5中的温升。
根据能量守恒原则，则有：QL＝CPm△t，式中，Q为给水热屏蔽套管单位长度热通量，L为给水热屏蔽套管换热段长度，Cp为给水参数下的比热容，m为给水质量流量。
8)校核给水温升是否满足要求；如不满足，则需增大给水内管与给水外管的间距或者更换绝热性能更好的绝热防腐介质，并重复校核上述1-7计算步骤。
9)校核计算给水内管和给水外管在运行工况下的热膨胀是否满足要求，热膨胀是否满足要求，需要结合具体的工况参数，如温度，压力，材料属性，开展具体的应力分析评价热膨胀导致的热应力是否会导致结构损坏；如不满足要求可以采取在给水内管上设置螺旋圈或者在给水外管上设置膨胀节；给水内管和给水外管因为温度差异导致的热应力可以通过ANSYS软件进行评定。
10)校核计算在运行工况填充绝热防腐介质因温度上升导致的压力上升是否会导致给水热屏蔽套管压力边界破坏。具体计算可参见下式：
P1/P2＝T1/T2，式中，P1为常温下绝热防腐介质压力，P2为绝热防腐介质升至高温运行工况下的压力，T1为常温温度，T2为高温运行温度。
如上述各项设计均满足，则给水热屏蔽套管的结构设计和热力设计则满足要求，否则需返回重新迭代计算。
上述圆柱导热计算模型为：
Figure BDA0003417930470000101
式中，q为通过圆柱模型单位长度的热通量，tw,o和tw,i分别为圆柱模型的外壁温度和内壁温度，do和di为圆柱外径和内径，λ圆柱介质的导热系数。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
实施例1
参见图1，本实施例提供一种给水热屏蔽套管，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。
进一步地，所述给水外管和给水内管之间形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内填充绝热防腐介质形成屏蔽层。
给水热屏蔽套管热侧高温介质的热传递途径如下：热侧高温介质对流放热，依次经给水外管管壁导热，绝热防腐介质导热，给水内管管壁导热，最终被与给水内管接触的冷侧低温介质对流吸热。
进一步地，所述绝热防腐介质为绝热性能好、导热系数低的惰性气体介质，例如氩气、二氧化碳、氮气、氦气、氖气等。
进一步地，所述给水内管与给水外管上端通过给水入口接管1连接，所述给水内管与给水外管下端通过下管板5连接。
进一步地，给水外管包括中心下降管外管4和上管板3，所述给水内管包括中心下降管内管2，所述中心下降管外管4包括上部中心下降管外管和下部中心下降管外管，所述给水入口接管1外管下端与上部中心下降管外管上端连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板3上端连接；所述上管板3下端与下部中心下降管外管上端连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板5连接，所述给水入口接管1、上部中心下降管外管、上管板3、下部中心下降管外管和下管板5内壁形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内设有中心下降管内管2，所述中心下降管内管2上端与给水入口接管1内管下端连接，所述中心下降管内管2下端与下管板5连接。
中心下降管内管2主要通过屏蔽层来隔绝壳程的热量向中心下降管内管2内传递。
进一步地，所述给水入口接管1外管下端与上部中心下降管外管上端焊接连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板3上端焊接连接，所述上管板3下端与下部中心下降管外管上端焊接连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板5胀接和焊接；所述给水入口接管1内管下端与中心下降管内管2上端焊接连接，所述中心下降管内管2下端与下管板5胀接和焊接。
进一步地，所述中心下降管内管2为附属套管，所述附属套管的外轮廓与给水外管内壁保持合适间隙，避免给水内管和给水外管的接触。
参见图2，将上述给水热屏蔽套管应用于蒸汽发生器，可应用于高温高压换热设备实现给水与热侧高温介质的有效隔热，保障高温高压换热设备运行稳定和安全可靠。
实施例2
参见图3，本实施例提供一种给水热屏蔽套管，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。
进一步地，所述给水外管和给水内管之间形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内填充绝热防腐介质形成屏蔽层。
给水热屏蔽套管热侧高温介质的热传递途径如下：热侧高温介质对流放热，依次经给水外管管壁导热，绝热防腐介质导热，给水内管管壁导热，最终被与给水内管接触的冷侧低温介质对流吸热。
进一步地，所述绝热防腐介质为绝热性能好、导热系数低的惰性气体介质，例如氩气、二氧化碳、氮气等。
进一步地，所述给水内管与给水外管上端通过给水入口接管1连接，所述给水内管与给水外管下端通过下管板5连接。
进一步地，给水外管包括中心下降管外管4和上管板3，所述给水内管包括中心下降管内管2，所述中心下降管外管4包括上部中心下降管外管和下部中心下降管外管，所述给水入口接管1外管下端与上部中心下降管外管上端连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板3上端连接；所述上管板3下端与下部中心下降管外管上端连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板5连接，所述给水入口接管1、上部中心下降管外管、上管板3、下部中心下降管外管和下管板5内壁形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内设有中心下降管内管2，所述中心下降管内管2上端与给水入口接管1内管下端连接，所述中心下降管内管2下端与下管板5连接。中心下降管内管2主要通过屏蔽层来隔绝壳程的热量向中心下降管内管2内传递。
进一步地，所述给水入口接管1外管下端与上部中心下降管外管上端焊接连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板3上端焊接连接，所述上管板3下端与下部中心下降管外管上端焊接连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板5胀接和焊接；所述给水入口接管1内管下端与中心下降管内管2上端焊接连接，所述中心下降管内管2下端与下管板5胀接和焊接。
进一步地，所述中心下降管内管2为直管，所述直管的外轮廓与给水外管内壁保持合适间隙，避免给水内管和给水外管的接触。
进一步地，所述给水外管上设置膨胀节，释放给水内管和给水外管之间的膨胀热应力。
实施例3
参见图4，本实施例提供一种给水热屏蔽套管，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。
进一步地，所述给水外管和给水内管之间形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内抽真空形成屏蔽层。
给水热屏蔽套管热侧高温介质的热传递途径如下：热侧高温介质对流放热，依次经给水外管管壁导热，真空辐射传热，给水内管管壁导热，最终被与给水内管接触的冷侧低温介质对流吸热。
进一步地，所述给水内管与给水外管上端通过给水入口接管1连接，所述给水内管与给水外管下端通过下管板5连接。
进一步地，给水外管包括中心下降管外管4和上管板3，所述给水内管包括中心下降管内管2，所述中心下降管外管4包括上部中心下降管外管和下部中心下降管外管，所述给水入口接管1外管下端与上部中心下降管外管上端连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板3上端连接；所述上管板3下端与下部中心下降管外管上端连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板5连接，所述给水入口接管1、上部中心下降管外管、上管板3、下部中心下降管外管和下管板5内壁形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内设有中心下降管内管2，所述中心下降管内管2上端与给水入口接管1内管下端连接，所述中心下降管内管2下端与下管板5连接。中心下降管内管2主要通过屏蔽层来隔绝壳程的热量向中心下降管内管2内传递。
进一步地，所述给水入口接管1外管下端与上部中心下降管外管上端焊接连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板3上端焊接连接，所述上管板3下端与下部中心下降管外管上端焊接连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板5胀接和焊接；所述给水入口接管1内管下端与中心下降管内管2上端焊接连接，所述中心下降管内管2下端与下管板5胀接和焊接。
进一步地，所述中心下降管内管2为螺旋管。
进一步地，所述螺旋管由一整根直管以中轴线为对称轴，螺旋盘制，并使管端沿沿中轴线伸直而成。
进一步地，所述螺旋管的外轮廓与给水外管内壁保持合适间隙，避免给水内管和给水外管的接触。
进一步地，所述给水内管上设置螺旋圈，释放给水内管和给水外管之间的膨胀热应力。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种给水热屏蔽套管，其特征在于，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。
2.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水外管和给水内管之间形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内抽真空或填充绝热防腐介质形成屏蔽层。
3.根据权利要求2所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述绝热防腐介质为惰性气体介质。
4.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水内管与给水外管上端通过给水入口接管(1)连接，所述给水内管与给水外管下端通过下管板(5)连接。
5.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水外管包括中心下降管外管(4)和上管板(3)，所述给水内管包括中心下降管内管(2)，所述中心下降管外管(4)包括上部中心下降管外管(4)和下部中心下降管外管(4)，所述给水入口接管(1)外管下端与上部中心下降管外管(4)上端连接，所述上部中心下降管外管(4)下端与上管板(3)上端连接；所述上管板(3)下端与下部中心下降管外管(4)上端连接，所述下部中心下降管外管(4)下端与下管板(5)连接，所述给水入口接管(1)、上部中心下降管外管(4)、上管板(3)、下部中心下降管外管(4)和下管板(5)内壁形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内设有中心下降管内管(2)，所述中心下降管内管(2)上端与给水入口接管(1)内管下端连接，所述中心下降管内管(2)下端与下管板(5)连接。
6.根据权利要求5所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水入口接管(1)外管下端与上部中心下降管外管(4)上端焊接连接，所述上部中心下降管外管(4)下端与上管板(3)上端焊接连接，所述上管板(3)下端与下部中心下降管外管(4)上端焊接连接，所述下部中心下降管外管(4)下端与下管板(5)胀接和焊接；所述给水入口接管(1)内管下端与中心下降管内管(2)上端焊接连接，所述中心下降管内管(2)下端与下管板(5)胀接和焊接。
7.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述中心下降管内管(2)为螺旋管、直管或附属套管。
8.根据权利要求7所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述螺旋管由一整根直管以中轴线为对称轴，螺旋盘制，并使管端沿沿中轴线伸直而成。
9.根据权利要求7所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述中心下降管内管(2)的外轮廓与给水外管内壁保持间隙。
10.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水内管上设置螺旋圈。
11.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水外管上设置膨胀节。
12.一种屏蔽层填充绝热防腐介质的给水热屏蔽套管给水热屏蔽计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、模拟给水热屏蔽套管工作状态，计算给水外管外壁温度、给水外管内壁温度、给水内管外壁温度和给水内管内壁温度；
(2)、根据给水内管内冷侧低温介质参数和流动状态，计算给水内管内壁面热流密度q2，根据给水内管和给水外管热通量守恒原理，计算给水热屏蔽套管单位长度热通量Q；
(3)、根据能量守恒原则，计算给水在给水内管中的温升；
(4)、校核给水温升是否满足要求；如不满足，则需增大给水内管与给水外管的间距或者更换绝热性能更好的绝热防腐介质，并重复校核前述计算步骤；
(5)、校核计算给水内管和给水外管在运行工况下的热膨胀是否满足要求，如不满足要求，则需采取措施减少给水内管和给水外管因为温度差异导致的热应力；
(6)、校核计算在运行工况屏蔽层因温度上升导致的压力上升是否会导致给水热屏蔽套管压力边界破坏；
如上述各项设计均满足，则给水热屏蔽套管的结构设计和热力设计则满足要求，否则需返回重新迭代计算。
13.根据权利要求12所述的给水热屏蔽套管给水热屏蔽计算方法，其特征在于，计算给水外管外壁温度和给水外管内壁温度包括如下步骤：假设给水热屏蔽套管工作状态给水外管外壁面平均热流密度q1；根据给水热屏蔽套管热侧高温介质参数和流动状态，按照管外对流换热关系式计算给水外管外壁温度；按照圆柱导热计算模型，计算给水外管内壁温度。
14.根据权利要求12所述的给水热屏蔽套管给水热屏蔽计算方法，其特征在于，计算给水内管外壁温度和给水内管内壁温度包括如下步骤：屏蔽层按照圆柱导热模型计算，计算给水内管外壁温度和给水内管内壁温度。
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