[發明專利]一種用于熱氣導管保溫的熱障涂層隔熱結構

在審

• 申請號: 202210339793.4
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114623323A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 陳碧強;余儼;徐安;賈晶晶;方志泓;王飛;張寅;王方方;王理博;賀錫鵬
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F16L59/065
• 分類號: F16L59/065;F16L59/04;F16L59/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種用于熱氣導管保溫的熱障涂層隔熱結構，包括分段圓錐形真空管和圓形外套管等；在每段內管節與圓形外套管之間設有一段分段圓錐形真空管，在分段圓錐形真空管外表面設置有熱障涂層，熱障涂層設置有一層纖維絕熱層以調節熱障涂層、纖維絕熱層與外管內壁之間的間隙，所述分段圓錐形真空管的一端與內管節的外側焊接，另一端與圓形外套管的內側焊接，使得每段內管節與圓形外套管牢固連接，內管節和圓形外套管之間形成封閉空腔。本發明所提供的應用于熱氣導管的保溫隔熱結構，通過真空管、熱障涂層、纖維絕熱層三種復合隔熱結構起到保溫隔熱作用，能夠有效地降低熱氣長距離輸送時因熱對流引起的熱量散失，同時有效降低保溫隔熱層的重量。

技術領域

本發明涉及一種用于熱氣導管保溫的熱障涂層隔熱結構，屬于核設備技術領域。

背景技術

高溫氣冷堆/超高溫氣冷堆核電機組一回路冷卻劑采用的是氦氣，通過氦氣將反應堆中燃料球產生的熱量載出反應堆壓力容器，為了保證高溫氦氣的熱量少散失，需要對熱氣導管的隔熱層進行專門設計。尤其是對發展超高溫氣冷堆核電技術而言，其主要目標是核能的綜合利用，即利用核能實現熱電聯產、將核能與制氫、鋼鐵冶煉等產業相結合，實現碳減排和綠色發展。

目前，對于超高溫氣冷堆熱氣導管的結構設計概念還是基于高溫氣冷堆的套管結構。考慮到超高溫氣冷堆反應堆的出口設計溫度更高，比高溫氣冷堆反應堆的出口溫度高出200-300℃，將達到950或1000℃以上；同時，考慮到核反應堆與制氫設施耦合需要考慮很多安全問題，要求二者充分隔離，這樣勢必需要增加高溫熱氣的輸送距離，以消除制氫廠可能發生的爆炸和化學泄露對反應對造成傷害，也保證制氫廠為非核系統，其放射性足夠低。但是高溫熱氣的長距離輸送對熱氣導管的材質和保溫隔熱層的結構設計而言，無疑將是一個嚴峻的考驗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于熱氣導管保溫的熱障涂層隔熱結構，以應對超高溫氣冷堆高溫熱氣的長距離輸送和核熱的綜合利用及核氫設備的安全性問題。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種用于熱氣導管保溫的熱障涂層隔熱結構，由內至外，包括分段的內管節、分段圓錐形真空管、熱障涂層、纖維絕熱層和圓形外套管；

在每段內管節與圓形外套管之間設有一段分段圓錐形真空管，在分段圓錐形真空管外表面設置有熱障涂層，熱障涂層設置有一層纖維絕熱層以調節熱障涂層、纖維絕熱層與外管內壁之間的間隙，所述的分段圓錐形真空管的一端與內管節的外側焊接，另一端與圓形外套管的內側焊接，使得每段內管節與圓形外套管牢固連接，內管節和圓形外套管之間形成封閉空腔。

本發明進一步的改進在于，所述的內管節和圓形外套管之間設有自由膨脹的間隙。

本發明進一步的改進在于，所述在分段圓錐形真空管外通過噴涂方法形成熱障涂層。

本發明進一步的改進在于，所述熱障涂層的總厚度不超過0.5mm。

本發明進一步的改進在于，所述熱障涂層外的纖維絕熱層，是調整其與圓形外套管內壁之間的間隙范圍-0.05～0mm。

本發明進一步的改進在于，所述熱障涂層采用ZrO₂熱障涂層。

本發明進一步的改進在于，所述熱障涂層采用MCrAlY/YSZ熱障涂層。

本發明進一步的改進在于，所述熱障涂層采用MCrAlY/YSZ梯度熱障涂層。

本發明進一步的改進在于，分段圓錐形真空管由圓形管和錐形管連接而成。

本發明至少具有如下有益的技術效果：