CN101118211A - 高温蒸汽氧化试验装置 - Google Patents
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Abstract
高温蒸汽氧化试验装置，包括水除氧处理子系统、氧化试验子系统和水回收子系统，水除氧处理子系统包括与真空泵相连的水处理桶，水处理桶的下端设置有与惰性气体瓶相连通除氧管，水处理桶上、下部均与氧化试验子系统的储水桶上、下部相连通，储水桶下部通过管路及阀门与水回收子系统的蒸汽发生预热炉相连通，且在该管路上还设置有计量泵，蒸汽发生预热炉还与带有蒸汽出口的反应炉相连通。本发明水除氧处理子系统可以调节试验用水中的溶解氧含量，通过水质控制调节试验用水的其它品质参数；通过氧化试验子系统的计量泵可调节水蒸汽流量，通过改变蒸汽发生预热炉及反应炉的设定温度可以调节氧化试验的蒸汽温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化试验装置，特别涉及一种可模拟火力发电厂蒸汽流通部件服役状态的高温蒸汽氧化试验装置。
背景技术
在火力发电领域中，随着人们对节约能源和保护环境的日益重视，机组参数不断提高，过热器、再热器、高温蒸汽管道、汽轮机转子、叶片、喷嘴等蒸汽流通部件的蒸汽侧氧化问题也越来越突出，严重影响了机组的安全运行，因此迫切需要了解受热面材料在高温蒸汽下的氧化规律，需建立高温蒸汽氧化试验装置和方法来模拟火力发电厂锅炉受热面水汽侧的服役状态，从而掌握受热面材料在高温蒸汽下的氧化规律及影响因素，采取相应的技术措施。部分研究人员使用高压釜来进行试验，但高压釜虽然可以模拟高温高压，但温度一般限制在500℃以下，低于目前很多机组的运行温度，并且蒸汽状态仅可为静止气氛，而电厂的受热面管内的蒸汽是高速流动的，静止气氛下的蒸汽氧化可能影响到氧化机制，同时高压釜中水蒸气的氧含量等蒸汽品质无法控制，因此高压釜试验具有很大缺点。还有的研究人员使用简易的设备，虽能蒸汽在样品表面是流动的，但是无法对试验用水及系统除氧，更加不能模拟试验用水中溶解氧含量对氧化规律的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能够模拟火力发电厂蒸汽流通部件蒸汽侧服役状态的高温、蒸汽、氧化状态从而获得材料在高温蒸汽下的氧化规律的高温蒸汽氧化试验装置。
为达到上述目的，本发明试验装置包括水除氧处理子系统、氧化试验子系统和水回收子系统，所说的水除氧处理子系统包括水处理桶，水处理桶的上端通过管路与真空泵相连通，水处理桶的下端设置有除氧管，该除氧管与惰性气体瓶相连通，水处理桶上、下部均通过管路及阀门与氧化试验子系统的储水桶上、下部相连通，储水桶下部通过管路及阀门与水回收子系统的蒸汽发生预热炉相连通，且在储水桶与蒸汽发生预热炉相连通的管路上还设置有计量泵，蒸汽发生预热炉还与带有蒸汽出口的反应炉相连通。
本发明中真空泵与水处理桶之间的管路上还设置有用于显示水处理桶内的真空度或气体压力真空压力表；水处理桶的底部还设置有电加热器；水处理桶侧面还设置有由透明材料制成的水位计；水处理桶的底部和顶部连接有由溶解氧表和水泵构成的溶解氧测量回路；水处理桶及储水桶上部分别通过阀门与大气相连，下部开设有排污口；储水桶上部通过阀门和管路与蒸汽发生预热炉相连通；蒸汽发生预热炉与反应炉相连接的管路上设置有保温层；反应炉为三段控温炉；反应炉的蒸汽出口还依次与冷凝器、第二储水桶相连接，第二储水桶的出口通过水泵与水处理桶相连通，且水泵前端的管路还通过阀门与水源相连接。
本发明水除氧处理子系统可以调节试验用水中的溶解氧含量，通过对补给水的水质控制可以调节试验用水的其它品质参数；通过氧化试验子系统的计量泵可调节水蒸汽流量，最大蒸汽流量取决于选择的计量泵的量程和蒸汽发生预热炉及反应炉的功率；通过改变蒸汽发生预热炉及反应炉的设定温度可以调节氧化试验的蒸汽温度。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括水除氧处理子系统、氧化试验子系统、水回收子系统组成。水除氧处理子系统完成试验用水的溶解氧控制；氧化试验子系统实现蒸汽氧化试验温度、流量等参数调节；水回收子系统完成试验乏蒸汽冷凝和水回收的功能。
其中水除氧处理子系统包括水处理桶3，水处理桶3的上端通过管路与真空泵1及真空压力表7相连通，水处理桶3的下端设置有除氧管6，该除氧管6与惰性气体瓶2相连通，水处理桶3的作用是主要对试验用水进行除氧，同时还具备储水功能，结合真空泵抽真空、电加热器加热和吹惰性气体可以将水中溶解氧含量降低到2ppb以下，真空泵1对水处理桶3抽真空，使溶解在水中的氧气尽量排出，在相应阀门开启的条件下，还可以对整个系统内部抽真空，从而排出系统内的空气，真空压力表7可显示水处理桶3内的真空度或气体压力；在水处理桶3的底部还设置有电加热器5，电加热器5可对水处理桶3内的水加热至设定温度(如95℃)后自动断电。根据水中气体溶解度随温度上升而很快下降的特点，可以帮助去除水中的溶解氧，从而节省大量的昂贵的惰性气体，降低试验成本。气瓶2中的惰性气体通过除氧管6进入水处理桶3，从而排出水中的溶解氧。在水处理桶3侧面还设置有由透明材料制成的水位计16，水位计16可以指示水处理桶3中的水位。溶解氧表8和水泵9通过管路分别连接在水处理桶3的底部和顶部并构成回路，由水泵强制使水处理桶3中的水由桶底流出经过溶解氧表从桶顶回到桶中，可以在除氧过程中随时监测水中的溶解氧含量，同时还可以使水处理桶中的水除氧更加均匀，避免有死角出现。
其中氧化试验子系统包括与水处理桶3相连通的储水桶4，水处理桶3及储水桶4上部分别通过阀门与大气相连，下部开设有排污口，此设计在运行时水处理桶3与储水桶4上下可以保持连通，利用同一个水位计16即可以观察水位，同时可以关闭水处理桶3及储水桶4上部的阀门，利用气瓶2将水处理桶3中处理好的试验水压入储水桶4中，以便重新加水继续除氧处理，所预留排污口可将桶底残余的水和长时间运行可能沉积的杂质排出。水处理桶3上、下部均通过管路及阀门与储水桶4的上、下部相连通；
其中水回收子系统包括与储水桶4下端相连通的蒸汽发生预热炉11，且在储水桶4与蒸汽发生预热炉11之间还设置有计量泵10，蒸汽发生预热炉11还与带有蒸汽出口的反应炉12相连通，计量泵10以一定的流速连续向蒸汽预热发生炉11供水，从而保证蒸汽流量稳定，与桶式蒸发炉的间断性供水相比，不但蒸汽流量更加稳定，从而保证反应炉12中温度更加均匀，而且可以使蒸汽中的氧含量均匀、稳定。储水桶4上部通过阀门和管路与蒸汽发生预热炉11相连，其优点是设备开炉启动时可以通过此管路对整个系统抽真空，水处理桶中除氧时溢出的惰性气体也可以通过此管路进一步排出系统内残存的空气，可充分利用惰性气体对系统除氧。蒸汽发生预热炉11将计量泵10来的试验用水加热为略低于试验温度的过热水蒸气，以安装方便为准，进水口和出气口可在炉体的任何一侧。蒸汽发生预热炉11的出气口至反应炉12的管段外层需要安装保温层，以免蒸汽温度降低过多，保证反应炉12的温度均匀。反应炉12均为三段控温炉，可以保证炉内温度均匀，试验区位于炉体中部，三只控温热电偶位置分别在试验区的左、中、右位置，分别控制炉体的三段电加热元件，保证试验区内温度均匀。反应炉12的蒸汽出口还依次与冷凝器13、第二储水桶14相连接，第二储水桶14的出口通过水泵15与水处理桶3相连通，且水泵15前端的管路还通过阀门与水源相连接。冷凝器13的作用是冷凝由反应炉12出来的蒸汽，将其保存在储水桶14中，可利用水泵15重新回到水处理桶3中，以便继续使用。
试验开始时，首先需对系统除氧，仅保持水处理桶3中加满水，而储水桶4中为空桶，用真空泵1对整个系统抽真空，随后用通过惰性气气瓶2将系统充满，将压力达到略高于大气压力，随后通过电加热器5对水处理桶3中的水进行加热至设定温度如95℃左右，打开惰性气体，对水处理桶3中的水进行除氧，逸出的气体通过整个系统排入大气，可同时洗出系统中的残余空气。观察溶解氧表8读数，达到试验所需数值时使系统压力保持到略高于大气压力并关闭气瓶。对蒸汽发生预热炉11和反应炉12加热至所设定的温度，打开计量泵10，调整到适当流量，待反应炉12达到试验温度，试验开始记时。对试样的测量可以通过称重法或测厚法，待试验进行到一定时间后停炉，将试样冷却干燥后对试样进行称重或进行金相制样测量氧化层厚度，与试验前进行对比，可得到一组氧化时间与试样增重和(或)氧化层厚度的关系数据，从而得到受热面材料在高温蒸汽下的氧化规律。改变试验条件，如温度、溶解氧含量、水流速等可以得到这些参数对材料抗蒸汽氧化性能的影响规律。
试验中当桶3和桶4中的水量下降到一定范围后，用气瓶压力或水泵9将桶3中的水抽至桶4，通过管路阀门将水除氧处理子系统与氧化试验子系统隔离，在氧化试验子系统和水回收子系统继续运行的同时可在水除氧处理子系统中补水并进行除氧，除氧完毕后恢复水除氧处理子系统与氧化试验子系统的连接，从而保证氧化试验能无间断地进行。
Claims (10)
1.高温蒸汽氧化试验装置，包括水除氧处理子系统、氧化试验子系统和水回收子系统，其特征在于：所说的水除氧处理子系统包括水处理桶(3)，水处理桶(3)的上端通过管路与真空泵(1)相连通，水处理桶(3)的下端设置有除氧管(6)，该除氧管(6)与惰性气体瓶(2)相连通，水处理桶(3)上、下部均通过管路及阀门与氧化试验子系统的储水桶(4)上、下部相连通，储水桶(4)下部通过管路及阀门与水回收子系统的蒸汽发生预热炉(11)相连通，且在储水桶(4)与蒸汽发生预热炉(11)相连通的管路上还设置有计量泵(10)，蒸汽发生预热炉(11)还与带有蒸汽出口的反应炉(12)相连通。
2.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的真空泵(1)与水处理桶(3)之间的管路上还设置有用于显示水处理桶(3)内的真空度或气体压力的真空压力表(7)。
3.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的水处理桶(3)的底部还设置有电加热器(5)。
4.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的水处理桶(3)侧面还设置有由透明材料制成的水位计(16)。
5.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的水处理桶(3)的底部和顶部连接有溶解氧表(8)和水泵(9)构成的溶解氧测量回路。
6.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的水处理桶(3)及储水桶(4)上部分别通过阀门与大气相连，下部开设有排污口。
7.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的储水桶(4)上部通过阀门和管路与蒸汽发生预热炉(11)相连通。
8.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的蒸汽发生预热炉(11)与反应炉(12)相连接的管路上设置有保温层。
9.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的反应炉(12)为三段控温炉。
10.根据权利要求1所述的高温蒸汽氧化试验装置，其特征在于：所说的反应炉(12)的蒸汽出口还依次与冷凝器(13)、第二储水桶(14)相连接，第二储水桶(14)的出口通过水泵(15)与水处理桶(3)相连通，且水泵(15)前端的管路还通过阀门与水源相连接。
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