CN208109661U - 一种高温熔盐腐蚀试验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及试验系统，并且尤其涉及一种高温熔盐腐蚀试验系统，所述试验系统包括顺次连接的高压气源、第一控制阀、三温区管式炉系统、第二控制阀、傅里叶变换红外光谱烟气分析仪、数据采集分析系统，所述三温区管式炉系统设有两个石英炉管和三个独立的温控区，所述两个石英炉管均穿过三个独立的温控区，三个独立的温控区均设有独立的温控仪。本实用新型一种高温熔盐腐蚀试验系统通过所述三温区管式炉系统设有两个石英炉管和三个独立的温控区，所述两个石英炉管均穿过三个独立的温控区，三个独立的温控区均设有独立的温控仪的设置，使得本高温腐蚀试验系统采用三温区管式炉系统，配合高压气源，即可达到同一时间研究多种变量对腐蚀行为的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及试验系统，并且尤其涉及一种高温熔盐腐蚀试验系统。
背景技术
工业上，熔盐常被用来作为电冶金的电解质（如电解法生产Al、Mg等轻金属），也常被用来作为热处理的热传导介质。近年来熔盐更是作为传热储热介质广泛应用于聚光式太阳能热发电（CSP）系统中。然而，高温熔盐与金属部件及热处理工件之间会发生界面反应，并造成严重的金属腐蚀，严重地影响着高温熔盐在实际生产中的应用。
金属在熔盐中的腐蚀不仅增加了CSP电站的运行维护成本，更为关键的是，如果选材和设计不当，熔盐管道和熔盐槽的腐蚀问题存在极大的安全隐患，造成整个光热电站系统的瘫痪，导致熔盐泄露，污染环境；甚至危及工作人员的生命安全。因此，通过对高温熔盐中的材料腐蚀规律的研究，采取必要的措施可以阻止或者减缓腐蚀的发生和发展。
目前已有的高温腐蚀试验装置中的电炉为箱式马弗炉；或单一炉管的管式马弗炉。然而在实际研究腐蚀试验过程中，尤其需要开展长期腐蚀实验时，常常需要同时研究多种变量（温度、气氛、时间、样品种类等）对腐蚀行为的影响和变化规律。另外，目前已有的采用管式炉为核心加热部件的高温熔盐腐蚀试验装置中的观察孔设置在炉管的端部，一旦开启观察孔，即破坏了原有的氩气或氮气的惰性气氛，不便于实验的开展。同时，轴向方向上的观察孔对样品容器放置在炉管中的具体位置并不明确，不便于样品容器的定位。最后，目前已有的高温熔盐腐蚀试验装置不含对腐蚀气体产物的在线监测仪与数据分析系统，因此对腐蚀行为的研究不够全面。
实用新型内容
本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种高温熔盐腐蚀试验系统，通过所述三温区管式炉系统设有两个石英炉管和三个独立的温控区，所述两个石英炉管均穿过三个独立的温控区，三个独立的温控区均设有独立的温控仪的设置，使得本高温腐蚀试验系统采用三温区管式炉系统，配合高压气源，即可达到同一时间研究多种变量对腐蚀行为的影响。且不同石英炉管之间、不同温区之间相互独立、互不影响；且本实用新型采用傅里叶变换红外光谱烟气分析仪可有效检测腐蚀过程中产生的气体腐蚀产物。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
提供一种高温熔盐腐蚀试验系统，所述试验系统包括顺次连接的高压气源、第一控制阀、三温区管式炉系统、第二控制阀、傅里叶变换红外光谱烟气分析仪、数据采集分析系统，所述三温区管式炉系统设有两个石英炉管和三个独立的温控区，所述两个石英炉管均穿过三个独立的温控区，三个独立的温控区均设有独立的温控仪。
本实用新型一种高温熔盐腐蚀试验系统通过所述三温区管式炉系统设有两个石英炉管和三个独立的温控区，所述两个石英炉管均穿过三个独立的温控区，三个独立的温控区均设有独立的温控仪的设置，使得本高温腐蚀试验系统采用三温区管式炉系统，配合高压气源，即可达到同一时间研究多种变量对腐蚀行为的影响。且不同石英炉管之间、不同温区之间相互独立、互不影响；且本实用新型采用傅里叶变换红外光谱烟气分析仪可有效检测腐蚀过程中产生的气体腐蚀产物。数据采集分析系统是为了配备与傅里叶变换红外光谱烟气分析仪相应配套的分析软件与绘图软件，可实时输出监控的数据并绘制成图表。温控仪，整个管式炉的炉膛内分为三个温区，三个温区对应三个独立的温控仪分别控温。温区之间由隔热层和管堵隔绝开，以确保各温区之间的温度场不受影响。温控仪采用厦门宇电双行LED显示表盘，30段编程，用于控制各温区的炉内温度，控温精度高（正负1度），反应灵敏，可编程PID控制，恒温精度±1℃，超温报警并断电保护，操作安全可靠。PID自整定、自动升温、自动保温、自动降温，无需值守。
优选地，所述三温区管式炉系统设有用于密封两个石英炉管的法兰密封件，采用橡胶密封法兰密封，一方面可为抽真空提供有保障的密封条件，另一方面可确保三温区管式炉系统中的气体氛围不被外界空气破坏。优选地，高压气源装设于高压气瓶内。
优选地，所述三温区管式炉系统设有若干耐高温可视窗，石英炉管为透明结构。优选地，设置六个耐高温可视窗,六个耐高温石英材质的可视窗口设置在炉膛三个温区恒温段的正上方，嵌入式固定在管式炉壳体的上表面中。配合透明的石英炉管可实时观察三温区管式炉系统中的实验状况，便于快速准确地做出相应操作。
优选地，三个独立的温控区均设有上下两层若干碳硅棒电热元件，上层设有四根碳硅棒，下层设有六根碳硅棒。每个温区分别在炉膛的上部安装4根碳硅棒，下部安装6根碳硅棒。各温区碳硅棒电热元件由对应的温控仪单独控制，互不影响，可达到同一时间设置不同温度的实验条件。
优选地，所述三温区管式炉系统设有独立设于三个独立的温控区内的热电偶。优选地，热电偶的测温范围0-1600℃。三个独立的温控区分别对应各自的一支热电偶，单独测温，互不影响。
优选地，所述三温区管式炉系统设有两根实时显示三温区管式炉系统内气体流量大小的玻璃转子流量计。优选地，玻璃转子流量计联通了进气管与出气管，实时显示炉管内气体的流量大小，能有效协助调控炉管内压力及气体流量。
优选地，所述三温区管式炉系统设有抗氧化和耐腐蚀的外部壳体结构，所述外部壳体结构上设有若干散热槽。外部壳体结构经多道工序加工制作而成，具备抗氧化、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温等等优点；且外部壳体结构分布有多个散热槽，便于在高温运行工况下及时散热，延长使用寿命。
优选地，所述试验系统设有用于抽真空和提供负压的真空泵，真空泵与第二控制阀连接。真空泵的设置是用来对两根石英炉管抽真空，为使用气瓶向炉管内通入相应气体做前期准备工作。
优选地，所述试验系统包括与傅里叶变换红外光谱烟气分析仪连接的废气处理结构，所述废气处理结构包括顺序连接的滤料管、CrO3双球氧化管、气体吸收瓶、安全瓶、第二真空泵。这样设置是为了减少NOx排放，保护大气环境。具体地，滤料管，耐熔盐耐腐蚀的不锈钢滤料管中填充活性炭，可吸附夹杂在排出的腐蚀气体中的微小固体颗粒以及部分熔盐蒸汽液体微颗粒。CrO3双球氧化管，三氧化铬双球氧化管将已经过烟气分析仪测试分析后的尾气中的一氧化氮氧化成二氧化氮，便于被后续的气体吸收瓶吸收，绿色环保。气体吸收瓶，尾气进入气体吸收瓶中并被吸收液吸收，能将尾气中大部分污染性气体及温室气体除去，保护大气环境。安全瓶，采用长进短出的设置，防止倒吸。第二真空泵的设置是用来为尾气处理装置提供一定的负压，使得尾气能够被最大限度地吸收处理。
优选地，所述试验系统包括六个刚玉坩埚舟，六个刚玉坩埚舟设于三个独立的温控区内的六个恒温段的中心位置，所述耐高温可视窗设有六个，六个恒温段的中心位置由六个耐高温可视窗定位，所述耐高温可视窗为石英材质的结构。刚玉坩埚舟，六个刚玉坩埚舟平稳放置在双管式三温区的六个恒温段的中心位置，可由六个可视窗口准确定位。耐高温耐腐蚀的刚玉坩埚用于实现为盛装样品提供样品容器。
优选地，所述试验系统包括可移动滚轮，所述可移动滚轮设于三温区管式炉系统底部。可移动滚轮，便于整个三温区管式炉系统的灵活移动；且移动到目标位置后可制动调节使其固定。
优选地，所述第一控制阀为减压阀，第二控制阀为三通阀门。第一控制阀为减压阀的设置是为了控制气瓶中的气体进入炉管中的气压和流量。第二控制阀为三通阀门的设置是三通阀门连接石英炉管的排气管、真空泵以及下游的腐蚀气体分析装置，一方面可实现对炉管抽真空，另一方面可用来调节石英炉管的排气管中的气体进入下游腐蚀气体分析装置的流量大小。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型高温腐蚀试验系统采用三温区管式炉系统，配合高压气瓶，即可达到同一时间研究多种变量（温度、气氛、时间、样品种类等等）对腐蚀行为的影响。且不同炉管之间、不同温区之间相互独立、互不影响。极大节约腐蚀试验的时间成本，提高试验效率。
其中，高温腐蚀试验系统配备FT5000傅里叶变换红外光谱烟气分析仪，可实现检测腐蚀过程中产生的气体腐蚀产物的组分与含量。
另外，本高温腐蚀试验系统的可视窗口设置在炉管的三个温区中心位置的正上方。该可视窗口的材质为石英，配合石英材质的炉管，一方面可随时观察炉管中容器所盛样品的实时情况，应对不同的状况以做出相应的操作；另一方面，可精准地将样品容器放置在炉管三个温区的中心位置。
附图说明
图1为本实用新型一种高温熔盐腐蚀试验系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
如图1所示为本实用新型一种高温熔盐腐蚀试验系统的实施例，试验系统包括顺次连接的高压气源1、第一控制阀2、三温区管式炉系统3、第二控制阀4、傅里叶变换红外光谱烟气分析仪5、数据采集分析系统6，三温区管式炉系统3设有两个石英炉管31和三个独立的温控区，两个石英炉管31均穿过三个独立的温控区，三个独立的温控区均设有独立的温控仪32。
其中，三温区管式炉系统设有用于密封两个石英炉管的法兰密封件11，采用橡胶密封法兰密封，一方面可为抽真空提供有保障的密封条件，另一方面可确保三温区管式炉系统中的气体氛围不被外界空气破坏。优选地，高压气源装设于高压气瓶内。
其中，三温区管式炉系统3设有若干耐高温可视窗33，石英炉管31为透明结构。优选地，设置六个耐高温可视窗,六个耐高温石英材质的可视窗口设置在炉膛三个温区恒温段的正上方，嵌入式固定在管式炉壳体的上表面中。配合透明的石英炉管可实时观察三温区管式炉系统中的实验状况，便于快速准确地做出相应操作。
另外，三个独立的温控区均设有上下两层若干碳硅棒电热元件36，上层设有四根碳硅棒，下层设有六根碳硅棒。每个温区分别在炉膛的上部安装4根碳硅棒，下部安装6根碳硅棒。各温区的碳硅棒电热元件36由对应的温控仪单独控制，互不影响，可达到同一时间设置不同温度的实验条件。
其中，三温区管式炉系统3设有独立设于三个独立的温控区内的热电偶34。热电偶的测温范围0-1600℃。三个独立的温控区分别对应各自的一支热电偶34，单独测温，互不影响。
另外，三温区管式炉系统3设有两根实时显示三温区管式炉系统3内气体流量大小的玻璃转子流量计35。另外，玻璃转子流量计35联通了进气管与出气管，实时显示炉管内气体的流量大小，能有效协助调控炉管内压力及气体流量。
其中，三温区管式炉系统3设有抗氧化和耐腐蚀的外部壳体结构37，外部壳体结构37上设有若干散热槽。外部壳体结构经多道工序加工制作而成，具备抗氧化、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温等等优点；且外部壳体结构分布有多个散热槽，便于在高温运行工况下及时散热，延长使用寿命。
另外，试验系统设有用于抽真空和提供负压的真空泵7，真空泵7与第二控制阀4连接。真空泵的设置是用来对两根石英炉管抽真空，为使用气瓶向炉管内通入相应气体做前期准备工作。
其中，试验系统包括与傅里叶变换红外光谱烟气分析仪5连接的废气处理结构8，废气处理结构8包括顺序连接的滤料管81、CrO3双球氧化管82、气体吸收瓶83、安全瓶84、第二真空泵71。具体地，滤料管，耐熔盐耐腐蚀的不锈钢滤料管中填充活性炭，可吸附夹杂在排出的腐蚀气体中的微小固体颗粒以及部分熔盐蒸汽液体微颗粒。CrO3双球氧化管，三氧化铬双球氧化管将已经过烟气分析仪测试分析后的尾气中的一氧化氮氧化成二氧化氮，便于被后续的气体吸收瓶吸收，绿色环保。气体吸收瓶，尾气进入气体吸收瓶中并被吸收液吸收，能将尾气中大部分污染性气体及温室气体除去，保护大气环境。安全瓶，采用长进短出的设置，防止倒吸。第二真空泵的设置是用来为尾气处理装置提供一定的负压，使得尾气能够被最大限度地吸收处理。
另外，试验系统包括六个刚玉坩埚舟12，六个刚玉坩埚舟12设于三个独立的温控区内的六个恒温段的中心位置，耐高温可视窗33设有六个，六个恒温段的中心位置由六个耐高温可视窗33定位，耐高温可视窗33为石英材质的结构。刚玉坩埚舟，六个刚玉坩埚舟平稳放置在双管式三温区的六个恒温段的中心位置，可由六个可视窗口准确定位。耐高温耐腐蚀的刚玉坩埚用于实现为盛装样品提供样品容器。
其中，试验系统包括可移动滚轮9，可移动滚轮9设于三温区管式炉系统3底部。可移动滚轮，便于整个三温区管式炉系统的灵活移动；且移动到目标位置后可制动调节使其固定。
另外，第一控制阀2为减压阀，第二控制阀4为三通阀门。第一控制阀2为减压阀的设置是为了控制气瓶中的气体进入炉管中的气压和流量。第二控制阀4为三通阀门的设置是三通阀门连接石英炉管的排气管、真空泵以及下游的腐蚀气体分析装置，一方面可实现对炉管抽真空，另一方面可用来调节石英炉管的排气管中的气体进入下游腐蚀气体分析装置的流量大小。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述试验系统包括顺次连接的高压气源（1）、第一控制阀（2）、三温区管式炉系统（3）、第二控制阀（4）、傅里叶变换红外光谱烟气分析仪（5）、数据采集分析系统（6），所述三温区管式炉系统（3）设有两个石英炉管（31）和三个独立的温控区，所述两个石英炉管（31）均穿过三个独立的温控区，三个独立的温控区均设有独立的温控仪（32）。
2.根据权利要求1所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述三温区管式炉系统（3）设有若干耐高温可视窗（33），石英炉管（31）为透明结构。
3.根据权利要求2所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，三个独立的温控区均设有上下两层若干碳硅棒电热元件（36），上层设有四根碳硅棒，下层设有六根碳硅棒。
4.根据权利要求3所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述三温区管式炉系统（3）设有独立设于三个独立的温控区内的热电偶（34）。
5.根据权利要求4所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述三温区管式炉系统（3）设有两根实时显示三温区管式炉系统（3）内气体流量大小的玻璃转子流量计（35）。
6.根据权利要求5所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述三温区管式炉系统（3）设有抗氧化和耐腐蚀的外部壳体结构（37），所述外部壳体结构（37）上设有若干散热槽。
7.根据权利要求1至6任一项所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述试验系统设有用于抽真空和提供负压的真空泵（7），真空泵（7）与第二控制阀（4）连接。
8.根据权利要求6所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述试验系统包括与傅里叶变换红外光谱烟气分析仪（5）连接的废气处理结构（8），所述废气处理结构（8）包括顺序连接的滤料管（81）、CrO3双球氧化管（82）、气体吸收瓶（83）、安全瓶（84）、第二真空泵（71）。
9.根据权利要求6所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述试验系统包括六个刚玉坩埚舟（12），六个刚玉坩埚舟（12）设于三个独立的温控区内的六个恒温段的中心位置，所述耐高温可视窗（33）设有六个，六个恒温段的中心位置由六个耐高温可视窗（33）定位，所述耐高温可视窗（33）为石英材质的结构。
10.根据权利要求6所述的高温熔盐腐蚀试验系统，其特征在于，所述试验系统包括可移动滚轮（9），所述可移动滚轮（9）设于三温区管式炉系统（3）底部。
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|---|---|---|---|---|
| CN108279206A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-07-13 | 中山大学 | 一种高温熔盐腐蚀试验系统 |
| CN111141670A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-12 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种氯化物熔盐腐蚀的在线监测与调控方法 |
| CN111141670B (zh) * | 2020-01-14 | 2022-06-28 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种氯化物熔盐腐蚀的在线监测与调控方法 |
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