CN110361321B - 一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置。本发明包括空气干燥器、空气加湿器、空气泵、加药罐、锅炉模型和凝汽器模型；所述的干燥器和加湿器并列安装在空气泵入口，通过调节湿空气和干空气比例来控制试验装置内部的相对湿度，空气泵、加药罐、锅炉模型、凝汽器模型按照顺序用管道依次串联，通过空气泵向加药罐、锅炉模型和凝汽器模型通风；所述的加药罐中放挥发性气相缓蚀剂，挥发后的药剂通过空气携带输送到锅炉模型内部。本发明可以模拟热力系统设备停运后内部温湿度环境、积水环境，开展热力设备停运腐蚀规律研究，为制定停运腐蚀防护策略提供依据。
Description
技术领域
本发明属于腐蚀防护试验装置，具体地说是一种热力设备停运腐蚀的模拟试验装置。
背景技术
热力系统在停（备）用期间，因为系统不严密以及水汽残留使热力设备水汽侧暴露在高相对湿度的大气环境中，导致热力设备金属材料产生大面积腐蚀，即热力设备停运腐蚀，它是热力设备最主要的的腐蚀形态之一。热力设备内部环境是影响停运腐蚀速率的关键因素，研究内部环境因素与金属材料腐蚀相关性是制定热力设备停运腐蚀防护策略的基础和前提。由于热力系统庞大复杂，不同的设备所用材料和所处环境差异较大，对热力系统停运腐蚀规律和防腐蚀效果进行现场研究比较困难，也不经济。
因此，有必要开发一种能模拟热力系统设备停运期间内部环境的试验装置，对热力设备停运腐蚀规律以及防腐蚀方法和效果进行系统研究。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种模仿热力系统设备结构且能模拟热力设备停运放水后内部环境的试验装置，其可通过腐蚀挂片法来研究热力设备在积水环境、不同温湿度环境和气相缓蚀环境中的腐蚀规律，研究基于湿度控制和气相缓蚀控制的防腐蚀工艺及效果，为制定热力系统停运腐蚀防护方法提供依据。
本发明通过以下技术方案来实现：一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置，其包括空气干燥器、空气加湿器、空气泵、加药罐、锅炉模型和凝汽器模型；
所述的干燥器和加湿器并列安装在空气泵入口，通过调节湿空气和干空气比例来控制试验装置内部的相对湿度，空气泵、加药罐、锅炉模型、凝汽器模型按照顺序用管道依次串联，通过空气泵向加药罐、锅炉模型和凝汽器模型通风；
所述的加药罐中放挥发性气相缓蚀剂，挥发后的药剂通过空气携带输送到锅炉模型内部。
进一步的，所述的空气干燥器包括透明的有机玻璃容器和置于有机玻璃容器中的除湿硅胶颗粒，使用除湿硅胶颗粒对通过的空气进行干燥处理，处理后的空气相对湿度最低可降至30%，研究低湿度干风对停运热力设备干燥效果和防腐蚀效果；有机玻璃容器的顶部安装进气阀，底部安装干燥器出气阀，用于调节空气流量。
进一步的，所述的空气加湿器的出口通过管道与空气泵入口连接，管道上设加湿器出口阀调节雾化水汽吸入量。所述的空气加湿器使用超声波高频振荡原理对除盐水进行雾化，加湿后的空气最高相对湿度达95%以上。
进一步的，所述的空气泵入口单独设一路空气阀，同干燥器出气阀或加湿器出口阀相互配合，调节空气泵吸入空气的相对湿度，调节范围为30-95%，用于研究不同湿度环境下热力设备材料腐蚀规律。所述的空气泵具备负压抽气功能，入口真空度能克服空气干燥器通风阻力，额定风量满足试验装置空间每小时置换不少于5次的要求。通过控制空气泵出口阀门开度调节输送风量，用于研究不同风量对锅炉模型和凝汽器模型通风干燥效果。
进一步的，所述的加药罐布置在空气泵出口，加药罐设加药口，用于放置挥发性气相缓蚀剂；加药罐外设带温控装置的电加热套，加热温度范围为50-150℃，通过调整加热温度来调节气相缓蚀剂挥发速度。
进一步的，所述的锅炉模型用于模仿汽包锅炉蒸发系统结构，包含汽包、水冷壁管和下集箱，汽包布置在顶端，下集箱布置在底端，位于中间的水冷壁管将汽包和下集箱焊接连成一个整体，外部用保温层封装。
进一步的，在汽包和水冷壁管的外壁安装电加热丝，用于锅炉加热，使用温控器控制加热温度，模拟锅炉停运放水后的温度环境和水蒸汽冷凝积水环境。
进一步的，所述的汽包用内径不低于200mm、长度与内径比不低于5:1的碳钢管制作，两端用可拆卸的透明耐高温有机玻璃板封堵，方便在汽包内安装腐蚀指示片和观察试片腐蚀状态；在汽包顶部设置放气阀，底部设排水阀，在内侧顶部均匀布置多个试片挂钩，用于悬挂指示片进行腐蚀挂片试验，安装1只温湿度传感器测量内部温度和相对湿度；从汽包顶部均匀引出三根排气管，引出后合并为一根管连接至凝汽器模型。
进一步的，所述的凝汽器模型模仿凝汽器结构设计为箱体式，在顶部设进气口，用于与锅炉连接；侧面不同高度设上排气阀和下排气，用于研究排风口位置对通风干燥效果的影响，底部设置排水阀，用于控制凝汽器积水水位。
进一步的，在凝汽器模型内设试片挂钩，用于悬挂指示片进行腐蚀挂片试验；凝汽器模型上安装透明观察窗，观察试片腐蚀状态；凝汽器模型上安装温湿度测量传感器，监测凝汽器内部温湿度；在凝汽器模型内水平布置若干凝汽器管模型，模拟通风时的空气流场。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明可以模拟热力系统设备停运后内部温湿度环境、水汽冷凝积水环境和气相缓蚀环境，研究热力设备停运状态下的腐蚀规律，为制定停运腐蚀防护策略提供依据。
2、本发明模仿热力设备结构按比例设计，可以开展气相缓蚀剂保护、干风干燥保护等防腐蚀方法的工艺模拟研究和效果评价。
3、本发明适用范围广，能够进行不同热力设备、多种材料的腐蚀挂片试验，试验方法简单、直观、有效。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。图中：1-空气干燥器，2-空气加湿器，3-空气泵，4-加药罐，5-电加热套，6-锅炉模型，7-汽包，8-有机玻璃板，14-凝汽器模型，15-有机玻璃观察窗，16-凝汽器管模型，17-凝汽器试片挂钩，18-干燥器进气阀，19-干燥器出气阀，20-加湿器出口阀，21-空气阀，22-加药阀，23-锅炉进气阀，24-下集箱排水阀，25-汽包排水阀，26-汽包放气阀，27-锅炉出气阀，28-凝汽器上排气阀，29-凝汽器下排气阀，30-凝汽器排水阀,31-锅炉进风温湿度传感器，32-汽包温湿度传感器，33-凝汽器温湿度传感器。
图2是本发明锅炉模型沿A-A剖示图。图中：7-汽包，9-水冷壁管，10-下集箱，11-汽包试片挂钩，12-电加热丝，13-保温层。
图3是本发明仪表柜外观图。图中：34-仪表柜，35-进风温湿度表，36-汽包温湿度表，37-凝汽器温湿度表，38-加药罐温控器，39-锅炉温控器，40-空气泵启停控制器。仪表柜通过线缆与对应的各仪表传感器和用电设备连接。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将进一步阐述本发明的具体实施案例。
如图1所示的一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置，主要包括空气干燥器1、空气加湿器2、空气泵3、加药罐4、锅炉模型6和凝汽器模型14，各设备之间用DN30碳钢管道和阀门连接，其中空气干燥器1和空气加湿器2并列安装在空气泵3进口，空气泵3、加药罐4、锅炉模型6、凝汽器模型14按照顺序串联连接。
所述的空气干燥器1布置在空气泵入口，使用除湿硅胶颗粒对通过的空气进行除湿干燥，硅胶放置在直径200mm、高度600mm的透明圆柱形有机玻璃容器中，便于观察硅胶变色情况判断是否失效，干燥器顶部安装干燥器进气阀18，底部安装干燥器出气阀19。空气干燥器按照一用一备设两只。
所述空气加湿器2与空气干燥器1并列布置在空气泵入口，使用超声波高频振荡原理对除盐水进行雾化，加湿器出口通过管道与空气泵3入口连接，设加湿器出口阀20调节雾化水汽吸入量。
在空气泵3入口另设一路空气阀21，试验装置使用时通过调节干燥器出口阀19、加湿器出口阀20和空气阀21开度，共同控制试验装置内部空气相对湿度，相对湿度调节范围为30-95%。
所述的空气泵3选用流量45L/min真空泵，额定输出压力90KPa，入口真空度-92KPa，风量满足锅炉和凝汽器空间每小时置换5次的要求，入口真空度满足额定风量运行时克服空气干燥器运行阻力要求。
所述加药罐4布置在空气泵3出口，用长150mm、直径80mm的圆形碳钢管道制作，加药罐卧式布置，两端用法兰连接方便拆装，顶部垂直安装规格为DN30的加药阀22，加药罐外部布置电加热套5，使用加药罐温控器38控制加热温度范围在50-150℃，最外层进行保温。加药罐4内根据需要放置气相缓蚀剂，加热挥发后的药剂由空气携带送入试验装置内部，用于研究气相缓蚀剂环境下的腐蚀速率。
如图2所述锅炉模型6的结构，上端为汽包7，下端为下集箱10，中间用12根水冷壁管9将汽包和下集箱连接成一个整体。汽包7用内径200mm长度1000mm的碳钢管制作，两端用可拆卸的透明耐高温的有机玻璃板8封堵，方便在汽包内安装腐蚀指示片和观察试片腐蚀状态，在顶部设置汽包放气阀26，在底部设汽包排水阀25，在汽包内侧顶部均匀布置6个悬挂腐蚀指示片的汽包试片挂钩11，并安装1只汽包温湿度传感器32测量内部温度和相对湿度，从汽包7顶部引出三根排气管，引出后合并为一根管连接至凝汽器模型14。下集箱10采用内径80mm、长度900mm的碳钢管道制作，一端用碳钢板封堵，另一端用DN30管道与加药罐4出口连接，底部设下集箱排水阀24，在下集箱10与加药罐4之间的管道上安装锅炉进气阀23和锅炉进风温湿度传感器31。水冷壁管9用DN20碳钢管道制作，采用焊接方式与汽包和下集箱两侧连接，每侧布置6根。在水冷壁管9和汽包7外壁分别缠绕功率为1.0kW和1.5kW的电加热丝12给锅炉加热，使用锅炉温控器39控制汽包内部温度在常温-120℃，锅炉模型6外部用保温层13封装，形成密封的炉膛结构。
凝汽器模型14设计为800mm×750mm×800mm的箱体结构，采用不锈钢板焊接，其中一个侧面安装透明的有机玻璃观察窗15方便观察内部试片状态。在凝汽器模型顶部中间位置设进气口与锅炉出气阀27连接，在底部设置凝汽器排水阀30，用于控制积水水位，在侧面设不同高度的凝汽器上排气阀28和凝汽器下排气阀29，用于研究排风口位置对通风干燥效果的影响，在内侧顶部设4只凝汽器试片挂钩17，用于悬挂腐蚀指示片，在侧面靠近中间位置安装凝汽器温湿度传感器33，用于监测凝汽器内部温湿度，另外在凝汽器内水平布置136根PVC材质的凝汽器管模型16，用于模拟通风时的空气流场。
设置一个单独的仪表柜34，将进风温湿度表35、汽包温湿度表36、凝汽器温湿度表37、加药罐温控器38、锅炉温控器39、空气泵启停控制器40集中布置在该仪表柜上，如图3所示。
本试验装置使用时在汽包7和凝汽器模型14内悬挂不同材质的腐蚀指示片，模拟锅炉和凝汽器停运后的内部环境，进行不同温度、湿度和积水环境下的腐蚀速率研究，通过调整锅炉进风量、送风湿度和湿度条件，研究热力设备干风保护法的工艺参数和效果。在加药罐4内加入气相缓蚀剂，加热挥发后的气相缓蚀剂被空气携带输送到锅炉模型和凝汽器模型内部营造气相缓蚀环境；通过控制加药罐加热温度调节气相缓蚀剂释放速度，研究不同浓度气相缓蚀剂环境下的防腐蚀效果。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置，其特征在于：包括空气干燥器（1）、空气加湿器（2）、空气泵（3）、加药罐（4）、锅炉模型（6）和凝汽器模型（14）；
所述的空气干燥器（1）和空气加湿器（2）并列安装在空气泵（3）入口，通过调节湿空气和干空气比例来控制试验装置内部的相对湿度，空气泵（3）、加药罐（4）、锅炉模型（6）、凝汽器模型（14）按照顺序用管道依次串联，通过空气泵向加药罐（4）、锅炉模型（6）和凝汽器模型（14）通风；
所述的加药罐（4）中放挥发性气相缓蚀剂，挥发后的药剂通过空气携带输送到锅炉模型内部；
所述的锅炉模型（6）用于模仿汽包锅炉蒸发系统结构，包含汽包（7）、水冷壁管（9）和下集箱（10），汽包（7）布置在顶端，下集箱（10）布置在底端，位于中间的水冷壁管（9）将汽包（7）和下集箱（10）焊接连成一个整体，外部用保温层（13）封装；
在汽包（7）和水冷壁管（9）的外壁安装电加热丝（12），用于锅炉加热，使用温控器（39）控制加热温度，模拟锅炉停运放水后的温度环境和水蒸气冷凝积水环境；
所述的汽包（7）用内径不低于200mm、长度与内径比不低于5:1的碳钢管制作，两端用可拆卸的透明耐高温有机玻璃板（8）封堵，方便在汽包内安装腐蚀指示片和观察试片腐蚀状态；在汽包顶部设置放气阀（26），底部设排水阀，在内侧顶部均匀布置多个试片挂钩（11），用于悬挂指示片进行腐蚀挂片试验，安装1只温湿度传感器（32）测量内部温度和相对湿度；从汽包顶部均匀引出三根排气管，引出后合并为一根管连接至凝汽器模型（14）；
所述的凝汽器模型（14）模仿凝汽器结构设计为箱体式，在顶部设进气口，侧面不同高度设上排气阀（28）和下排气（29），用于研究排风口位置对通风干燥效果的影响，底部设置排水阀用于控制凝汽器积水水位；
在凝汽器模型（14）内设试片挂钩（17），用于悬挂指示片进行腐蚀挂片试验；凝汽器模型（14）上安装透明观察窗（15），观察试片腐蚀状态；凝汽器模型（14）上安装温湿度测量传感器（33），监测凝汽器内部温湿度；在凝汽器模型（14）内水平布置若干凝汽器管模型（16），模拟通风时的空气流场。
2.根据权利要求1所述的一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述的空气干燥器（1）包括透明的有机玻璃容器和置于有机玻璃容器中的除湿硅胶颗粒，使用除湿硅胶颗粒对通过的空气进行干燥处理；有机玻璃容器的顶部安装进气阀（18），底部安装干燥器出气阀（19），用于调节空气流量。
3.根据权利要求1所述的一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述的空气加湿器（2）的出口通过管道与空气泵（3）入口连接，管道上设加湿器出口阀（20）调节雾化水汽吸入量。
4.根据权利要求1所述的一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述的空气泵（3）入口单独设一路空气阀（21），同干燥器出气阀（19）或加湿器出口阀（20）相互配合，调节空气泵（3）吸入空气的相对湿度。
5.根据权利要求1所述的一种热力设备停运腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述的加药罐（4）布置在空气泵（3）出口，加药罐设加药口（22），用于放置挥发性气相缓蚀剂；加药罐外设带温控装置的电加热套（5），通过调整加热温度来调节气相缓蚀剂挥发速度。
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