一、技術(shù)名稱：自密封旋轉(zhuǎn)式管道補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)

二、技術(shù)所屬領(lǐng)域及適用范圍：通用機(jī)械 工業(yè)熱網(wǎng)管道

三、與該技術(shù)相關(guān)的能耗及碳排放現(xiàn)狀

管道輸送受環(huán)境及輸送介質(zhì)溫度變化影響，必然產(chǎn)生熱脹冷縮，因此在管道設(shè)計(jì)中補(bǔ)償節(jié)必不可少。

目前多種補(bǔ)償器均依靠補(bǔ)償節(jié)金屬材料自身彈性變形進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償距離短。例如，高壓、高溫管道每隔20-30 米設(shè)置一個(gè)，能耗大，熱量和壓力損失常高達(dá)20%-30%，每公里管道能量損耗可達(dá)8%以上，這是工業(yè)管道能量損失的主要原因，通常管道距離越長(zhǎng)損耗越大。特別是對(duì)溫度≥450℃、壓力≥4.5MPa的高溫高壓蒸汽管道，因管道內(nèi)介質(zhì)溫度高、壓力大，目前大多數(shù)采用能量損失較大的“Π”型補(bǔ)償器，其補(bǔ)償間距更短，造成的能量損失更大。目前應(yīng)用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量14萬(wàn)tce/a，CO2減排約37萬(wàn)t/a。

四、技術(shù)內(nèi)容

1.技術(shù)原理

管道用自密封旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器裝置由若干旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器、彎頭及短管組成，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器與兩端90°彎頭連接成為一個(gè)旋轉(zhuǎn)節(jié)，兩旋轉(zhuǎn)節(jié)之間與同一短管連接成橫臂。當(dāng)兩旋轉(zhuǎn)節(jié)各另一端90°彎頭與前后直管焊接連接后，即安裝完成一套管道用自密封旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器裝置。采用該種補(bǔ)償器，平均補(bǔ)償距離由采用傳統(tǒng)補(bǔ)償技術(shù)的20-40米擴(kuò)大為200-500米，補(bǔ)償距離擴(kuò)大了10倍，延長(zhǎng)米大大縮短，彎頭及管材使用數(shù)量減少，不需增加管材和彎頭壁厚。同時(shí)，可有效克服熱脹冷縮產(chǎn)生的二次應(yīng)力，管道不產(chǎn) 生蠕變，使用壽命長(zhǎng)（可達(dá)到25-30年），管道運(yùn)行安全，熱量損失降到3%以下，壓力損失降到5%以下，每公里管道能量損耗降到3%以下，從而大幅度降低能量損失。

2.關(guān)鍵技術(shù)

（1）管道用自密封旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器組對(duì)連接使管道無(wú)二次應(yīng)力，消除管道軸向應(yīng)力，降低了對(duì)管道本體材質(zhì)的要求，降低工程造價(jià)30%以上，大大節(jié)省設(shè)備間連接管道，提高了設(shè)備振動(dòng)環(huán)境下的安全性；

（2）獨(dú)創(chuàng)環(huán)面與端面的自密封型式及新型端面密封材料，最高動(dòng)態(tài)使用壓力可達(dá)30MPa，可實(shí)現(xiàn)管道長(zhǎng)距離兩端補(bǔ)償，即500米直管段內(nèi)中間無(wú)需設(shè)置補(bǔ)償器，可大大減少補(bǔ)償器的使用數(shù)量；

（3）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器組消除管道軸向應(yīng)力，降低高溫高壓管道對(duì)材質(zhì)的要求，降低工程造價(jià)40%以上；

（4）可使設(shè)備間管道實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力連接，提高設(shè)備的安全性。

3.工藝流程

工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 自密封旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)圖

五、主要技術(shù)指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 技術(shù)指標(biāo)

六、技術(shù)鑒定、獲獎(jiǎng)情況及應(yīng)用現(xiàn)狀

該技術(shù)已通過(guò)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全技術(shù)委員會(huì)及中國(guó)石油 和化工自動(dòng)化應(yīng)用協(xié)會(huì)鑒定，獲中國(guó)第一批高耗能特種設(shè)備節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品證書。

該技術(shù)已廣泛用于工業(yè)各領(lǐng)域，如石化廠、煉油廠、核電站、鋼鐵廠、焦化廠、 化工廠、化肥廠、油田等的長(zhǎng)距離輸送原油、高壓天然氣輸送管道、發(fā)電廠主蒸汽 管道以及高溫高壓給水管道等的熱力管道上。目前，該項(xiàng)技術(shù)已在中石化、中石油、 中海油、神華寧煤集團(tuán)、中國(guó)華電、中電投、大唐集團(tuán) 、華能集團(tuán)、國(guó)電集團(tuán)、協(xié) 鑫集團(tuán)、首都鋼鐵集團(tuán)、鞍山鋼鐵集團(tuán)、武漢鋼鐵集團(tuán)等單位及其下屬企業(yè)得到成 功應(yīng)用。

七、典型應(yīng)用案例

典型用戶：江蘇靈谷化工有限公司、江蘇雙良科技有限公司熱電分公司、江陰蘇龍發(fā)電有限公司

典型案例1

建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)45萬(wàn)噸合成氨/80萬(wàn)噸尿素一期項(xiàng)目。主要技改內(nèi)容：公用管道工程系統(tǒng)中，部分主蒸汽動(dòng)力管道設(shè)計(jì)壓力P=10.8MPa，設(shè)計(jì)溫度T=550℃，規(guī)格φ426×36，材質(zhì)12Cr1MoVG，直線長(zhǎng)度為580米。節(jié)能技改投資額140萬(wàn)元，建設(shè)期2個(gè)月。每年可節(jié)能1350tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益約135萬(wàn)元，投資回收期約1年。

典型案例2

建設(shè)規(guī)模：4×135MW和2×330MW燃煤機(jī)組的供熱管道。主要技改內(nèi)容：總長(zhǎng)15公里的城市供熱熱網(wǎng)管道補(bǔ)償。節(jié)能技改投資額8000萬(wàn)元，建設(shè)期2年。每年可節(jié)能24400tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益2440萬(wàn)元，投資回收期5.2年。

八、推廣前景及節(jié)能減排潛力

管道用自密封旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器不僅解決了超高溫高壓、長(zhǎng)距離、低損耗介質(zhì)輸送中的管道補(bǔ)償問(wèn)題，也可代替輸送中低溫介質(zhì)的管道補(bǔ)償器。目前，已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)管道用自密封旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器約8萬(wàn)臺(tái)。如果以2臺(tái)為一組系統(tǒng)補(bǔ)償型式，可補(bǔ)償距離平均為250米左右來(lái)計(jì)算，則已經(jīng)補(bǔ)償?shù)臒崃艿揽傞L(zhǎng)度約為1.2萬(wàn)千米。預(yù)計(jì)未來(lái)5年推廣比例達(dá)20%，年節(jié)能能力可達(dá)140萬(wàn)tce，CO2減排能力達(dá)370萬(wàn)tCO2/a，總投資約24億元。