CN204964354U - 一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置，包括氩气瓶、石英水蒸汽发生器、石英管式炉、石英螺旋管、加热装置；在氩气瓶的出气管上安装有流量调节阀和压力阀，压力阀与第一流量计相连，第一流量计与三通管相连；三通管通过石英水蒸汽管与石英球头管相连，石英球头管与石英水蒸汽发生器活动连接，三通管的另一端通过石英氩气管与第二流量计的输入端相连；石英螺旋管放置在石英管式炉内，第二流量计的输出端与进气段相通；加热装置位于石英管式炉的外侧用于对石英管式炉进行加热，并在加热装置内设置有多个加热线圈；石英管式炉的一侧设置有出气管，且出气管的出气口向下。该反应炉装置耐高温、操作方便，制造成本低。

Description

一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置

技术领域

本实用新型涉及反应炉技术领域，尤其涉及一种通过管路与关键零部件设计、平台搭建、试验工艺流程设计等方式以实现超高温水蒸汽的制备以及超高温水蒸汽与相应材料进行反应的反应炉装置。

背景技术

水或者水蒸汽广泛存在于工业环境中，如核反应堆、发电和航天领域、石油石化领域和固体燃料电池等。而湿空气对材料具有很大的腐蚀性，严重影响着合金材料的力学性能和寿命，诱发生产事故，危害人身安全，造成巨大的经济损失。如何使金属材料在含水蒸汽的高温腐蚀环境下保持优异的性能是目前工业中面临的一个重要的问题。

在缓解全球能源紧张、减少环境污染的迫切要求下，发展清洁煤发电技术已经成为了世界各国的当务之急，作为清洁煤发电主要技术之一的超临界和超超临界发电技术就是利用进一步提升锅炉蒸汽压力和温度参数来达到提高机组效率和节能降耗的目的。

根据中国专利申请号为200720032462.7(申请日为2007年08月08日，申请人为西安热工研究院有限公司)公布的《高温蒸汽氧化试验装置》，它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地储水桶上、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。该氧化试验装置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。但是该氧化装置存在以下问题：1、水蒸汽经过管路过长，容易发生蒸汽冷凝，并夹带杂质物质对实验样品造成污染；2、系统过于庞大，对小型样品实验成本过高；3、由于管路及炉体材料受限，其实验温度一般不能超过900℃。

根据中国专利申请号为201320362452.5(申请日为2013年06月21日，申请人为广州市特种承压设备检测研究院)公布的《抗高温水蒸汽氧化性能模拟和加速测试装置》，它包括蒸汽产生机构和高温反应炉，蒸汽产生机构包括装有去离子水的密封容器和用于密封容器的加热装置，密封容器设有进气口、出气口和进水口，进气口通过进气管接有氩气瓶且进气管伸至液面以下，进水口接有自动补水机构，出气口通过管道与高温反应炉的入口连接。由于本装置氩气脱氧、水蒸汽的形成均在一个密封容器内实现，而金属试样的测试仅在高温反应炉中，因此采用了少量的实验室设备即能达到准确实验的目的，提高了实验的便利性。但是这种测试装置存在以下问题：1、压力大小较难控制，且无法进行大气常压下的水蒸汽腐蚀实验；2、高压釜所能承受的温度较低，即水蒸汽温度较低，一般只能做300-400℃左右的水蒸汽腐蚀试验；3、样品易受污染。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中的不足，提供了一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置，该反应炉装置耐高温、操作方便，制造成本低。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置，包括充满氩气的氩气瓶、石英水蒸汽发生器、石英管式炉、石英螺旋管、加热装置；

在氩气瓶的出气管上安装有流量调节阀和压力阀，所述压力阀的一端与第一流量计的进气端相连，所述第一流量计的出气端与三通管相连；

所述三通管的一端通过石英水蒸汽管与石英球头管相连，所述石英球头管与所述石英水蒸汽发生器活动连接，所述三通管的另一端通过石英氩气管与第二流量计的输入端相连；

所述石英螺旋管放置在石英管式炉内，所述石英螺旋管包括螺旋段、进气段、盛料段，所述进气段和盛料段分布在螺旋段的两侧，且螺旋段、进气段和盛料段均相通，在盛料段内放置有试验样品，试验样品与热电偶相连；

所述第二流量计的输出端与进气段相通；

所述加热装置位于石英管式炉的外侧用于对石英管式炉进行加热，并在加热装置内设置有多个加热线圈；

所述石英管式炉的一侧设置有出气管，且所述出气管的出气口向下。

其共组原理为：在实验时，将试验样品放入石英螺旋管的盛料段中，盛料段形状与直径大小可根据试验样品形状而制作成不同的规格，从石英螺旋管的进气段充入氩气，用于排出石英螺旋管内的空气。通过加热装置将石英管式炉加热到实验设定温度后，将石英螺旋管放入石英管式炉中，对石英螺旋管进行预热。采用石英水蒸汽发生器将二次去离子水加热至沸腾，调节第二流量计使蒸汽定量的通入石英螺旋管中，并逐渐关闭氩气瓶1中的氩气。当达到实验设定反应时间后充入氩气，并逐渐关闭高温水蒸汽，并将石英螺旋管取出，冷却至室温后关闭氩气。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、采用石英材质制成各种实验设备用零件，能够大幅提高整个反应炉装置的耐高温能力，整个管路可满足1200℃以上的水蒸汽对试验样品进行试验，同时便于清洗，保证较高的洁净度，避免水蒸汽因为冷凝回流后所产生的夹带杂质等问题，降低外来杂质对试验样品的污染；

2、由于石英水蒸汽管与石英水蒸汽发生器之间采用石英球头管进行活动连接，当水蒸汽的压力与流量过大时，多余的水蒸汽可以从石英球头管与石英水蒸汽发生2之间的缝隙处溢出，该连接结构简单易用且成本低；

3、由于出气管的出气口方向向下，可以避免水蒸汽在管壁上冷凝后出现回流，从而导致石英管式炉内温度波动以及气压不稳定。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型的结构示意图。

所述一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置，包括充满氩气的氩气瓶1、石英水蒸汽发生器2、石英管式炉3、石英螺旋管4、加热装置5。在氩气瓶1的出气管10上安装有流量调节阀11和压力阀12，所述压力阀12的一端与第一流量计6的进气端相连，所述第一流量计6的出气端与三通管7相连。流量调节阀11便于调节氩气瓶1中的出气管10内气体流量，压力阀12便于调节出气管10内气体的压力。

所述三通管7的一端通过石英水蒸汽管8与石英球头管9相连，所述石英球头管9与所述石英水蒸汽发生器2活动连接。由于石英水蒸汽管8与石英水蒸汽发生器2之间采用石英球头管9进行活动连接，当水蒸汽的压力与流量过大时，多余的水蒸汽可以从石英球头管9与石英水蒸汽发生器2之间的缝隙处溢出，该连接结构简单易用且成本低。

所述三通管7的另一端通过石英氩气管13与第二流量计14的输入端相连；氩气瓶1中的氩气通过三通管7与石英氩气管13、石英水蒸汽管8进行连接，可以起到排除实验前系统中空气与实验后剩余水蒸汽的作用。

所述石英螺旋管4放置在石英管式炉3内，所述石英螺旋管4包括螺旋段41、进气段42、盛料段43，所述进气段42和盛料段43分布在螺旋段41的两侧，且螺旋段41、进气段42和盛料段43均相通，采用石英螺旋管4结构，可增大水蒸汽升温时间以及水蒸汽的控温精度。在盛料段43内放置有试验样品15，试验样品15与热电偶16相连，所述第二流量计14的输出端与进气段42相通。

所述加热装置5位于石英管式炉3的外侧用于对石英管式炉3进行加热，并在加热装置5内设置有多个加热线圈50。

所述石英管式炉3的一侧设置有出气管30，且所述出气管30的出气口向下。由于出气管30的出气口方向向下，可以避免水蒸汽在管壁上冷凝后出现回流，从而导致石英管式炉3内温度波动以及气压不稳定。

在本实施例中：所述石英水蒸汽发生器2、石英管式炉3、石英螺旋管4、石英水蒸汽管8、石英球头管9均采用石英材料制成，通过使用石英材料，能够大幅提高整个反应炉装置的耐高温能力，整个管路可满足1200℃以上的水蒸汽对试验样品15进行腐蚀试验；同时采用石英材料制成，管路便于清洗，可以保证较高的洁净度，避免水蒸汽因为冷凝回流后所产生的夹带杂质等问题，降低外来杂质对试验样品15的污染，大幅提高实验的准确性与精度；同时便于组装与拆解，进一步提高整个装置使用的灵活性与可操作性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置，其特征在于：

包括充满氩气的氩气瓶(1)、石英水蒸汽发生器(2)、石英管式炉(3)、石英螺旋管(4)、加热装置(5)；

在氩气瓶(1)的出气管(10)上安装有流量调节阀(11)和压力阀(12)，所述压力阀(12)的一端与第一流量计(6)的进气端相连，所述第一流量计(6)的出气端与三通管(7)相连；

所述三通管(7)的一端通过石英水蒸汽管(8)与石英球头管(9)相连，所述石英球头管(9)与所述石英水蒸汽发生器(2)活动连接，所述三通管(7)的另一端通过石英氩气管(13)与第二流量计(14)的输入端相连；

所述石英螺旋管(4)放置在石英管式炉(3)内，所述石英螺旋管(4)包括螺旋段(41)、进气段(42)、盛料段(43)，所述进气段(42)和盛料段(43)分布在螺旋段(41)的两侧，且螺旋段(41)、进气段(42)和盛料段(43)均相通，在盛料段(43)内放置有试验样品(15)，试验样品(15)与热电偶(16)相连；

所述第二流量计(14)的输出端与进气段(42)相通；

所述加热装置(5)位于石英管式炉(3)的外侧用于对石英管式炉(3)进行加热，并在加热装置(5)内设置有多个加热线圈(50)；

所述石英管式炉(3)的一侧设置有出气管(30)，且所述出气管(30)的出气口向下。