[發明專利]用于傳輸熱氣體的管道的絕緣元件及制造這種管道的方法

有效

• 申請號: 200680045611.1
• 申請日: 2006-11-30
• 公開（公告）號: CN101321984A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 利昂內爾·卡雄;弗蘭克·德舍萊特;法布里斯·德拉薩爾
• 申請（專利權）人: 法國原子能委員會
• 主分類號: F16L59/147
• 分類號: F16L59/147
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 章社杲;吳貴明

技術領域

本發明涉及傳輸領域，具體涉及例如用作傳熱流體的熱氣體的傳輸。?

本發明應用于在眾多領域(航空、化學工程、核能)中使用的金屬結構的熱保護領域。這種熱保護在反應堆的新設計范圍內研發的核反應堆中使用，其作為第四代反應堆為人所知。?

更具體地，根據本發明的裝置(device)被設計為用于在高溫范圍中運行的設備(installation)，即，用于HTR反應堆(高溫反應堆)，其中，在反應堆的出口處的冷卻劑的溫度高于800℃；優選地，該裝置涉及利用被氣體冷卻的快速中子流的冷卻氣體反應堆(GRC，gas?cooled?reactor)。?

背景技術

由于處于高溫壓力下的傳熱流體(尤其是核反應堆)氣體，產生或使用多中方法(尤其是化學工程)。?

在100巴的壓力下，氣體的溫度可達到1000℃。?

管道中的高溫壓力下的氣體的傳輸和密封很可能在管中產生不能承受的應力。?

事實上，目前，在尺寸規范(dimensioning?code)中列出的材料沒有一種可被提供以采用可靠的方式在這樣的負荷水平(即，這樣的壓力結合這種水平溫度)下工作。因此，會出現降低管道結構的溫度的需求(與壓力水平相關)，因而出現進入到由尺寸規范限定的可接受的尺寸條件的范圍中的需求。?

因此，以傳統的方式，為了維持結構在可接收的溫度下，使用能夠吸收裝置的整個厚度中大于800℃的溫度梯度的熱保護裝置。能夠解決這個問題的技術解決方案可以分為兩個主要類別：?

-第一類在于利用流體的管道外部結構的主動冷卻。該技術是有效的。然而，該技術存在兩個缺點，首先，它采用需要安裝輔助冷卻設備的麻煩且昂貴的方案，其次，這種裝置的該設備導致要被傳送的氣體的顯著的冷卻。?

然而，在希望恢復被傳輸流體的溫度以產生能量的情況下，例如在發電廠中的情況下，這種冷卻是十分不利的。?

第二類技術在于在熱氣體與結構之間安裝熱絕緣物。形成熱障礙的該絕緣物是非密封的，并且這是使得氣體在它的厚度中靜止不動從而保證它的功效的能力。?

該技術非常有效并且可以以不同的方法實現。?

基本上存在三種不同類型的熱絕緣物：?

-金屬熱絕緣物：由一系列以能夠避免對流現象的距離間隔開的金屬薄板形成的疊層被用作防輻射保護。?

如同抵抗對流現象的保護那樣，存在由具有0.2毫米的金屬絲的細孔過濾網層和薄金屬板(Métallisol類型)組成的分層結構。為?了獲得好的絕緣性能，該類型熱障礙必須是大尺寸的并且因此是大體積的。熱障礙的尺寸限制它在大尺寸元件上的使用。?

-在管道內部的、固體的、自構造(self-structuring)陶瓷絕緣物，該絕緣物能夠保護外金屬表面遠離氣體溫度，特別地，通過自然對流的作用來實現。該類型熱絕緣物在文獻EP?0000497中被公開。它經常在諸如爐子的應用中使用，然而，在面對可能產生在固體絕緣物中的壓力梯度或溫度梯度時它不具有良好的抵抗性。因此，由于絕緣物的開裂的快速老化是在冷卻氣體反應堆(RCG)類型的應用中是很有可能的，在這種應用中，與管道的振動或快速減壓相關的問題可能發生。另外，這些固體多孔陶瓷的大部分耐不住高速(＞20米/秒)侵蝕。它們需要對與循環氣體接觸的面進行玻璃化處理，這使得這個相同的面在熱梯度下更加易碎。?

-纖維絕緣物，被設置在管道的內部。因為該絕緣物不具有機械強度，所以該絕緣層通常包括在用于管道的護套(jacket)類型的結構中，該結構會保護絕緣層遠離流體的循環。?

對于在GCR中的應用，纖維絕緣物表現出是最有效的。?

如前面所述，纖維絕緣物被包圍在護套與該結構之間以將它們與氣體隔離開。為了連接護套和該結構，需要設置機械連接。?

此時，需要用于將護套連接至該結構的技術解決方案，該解決方案能夠承受熱內護套與保持在中等溫度下的外管之間的不均勻膨脹，并且使處于氣體溫度下的內護套處能夠耐得住快速的壓力變化。?

兩個區對上面提及的應力尤其敏感：?

-兩個管道元件的過渡區；?

-護套與管道之間的連接區。?

這些過渡區使得結構的不均勻膨脹能夠被抵消。?

文獻DE?37?20?714描述了形成兩個管道之間的接口的附加零件的使用，該些元件的端部具有階梯部分，該階梯部分使一個元件的一端能夠配合到另一個元件的一端中。該文獻還描述了通過圓錐形狀裝置的安裝。?