專利名稱：高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化試驗(yàn)裝置，特別涉及一種可模擬火力發(fā)電廠蒸汽 流通部件服役狀態(tài)的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置。
技術(shù)背景在火力發(fā)電領(lǐng)域中，隨著人們對(duì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的日益重視，機(jī) 組參數(shù)不斷提高，過熱器、再熱器、高溫蒸汽管道、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、葉片、 噴嘴等蒸汽流通部件的蒸汽側(cè)氧化問題也越來越突出，嚴(yán)重影響了機(jī)組的 安全運(yùn)行，因此迫切需要了解受熱面材料在高溫蒸汽下的氧化規(guī)律，需建 立高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置和方法來模擬火力發(fā)電廠鍋爐受熱面水汽側(cè)的 服役狀態(tài)，從而掌握受熱面材料在高 顯蒸汽下的氧化規(guī)律及影響因素，采 取相應(yīng)的技術(shù)措施。部分研究人員使用高壓釜來進(jìn)行試驗(yàn)，但高壓釜雖然可以模擬高溫高壓，但溫度一般限制在500'C以下，低于目前很多機(jī)組的 運(yùn)行竭度，并且蒸汽狀態(tài)僅可為靜止氣氛，而電廠的受熱面管內(nèi)的蒸汽是 高速流動(dòng)的，靜止氣氛下的蒸汽氧化可能影響到氧化機(jī)制，同時(shí)高壓釜中 7jC蒸氣的氧含量等蒸汽品質(zhì)無法控制，因此高壓釜試驗(yàn)具有很大缺點(diǎn)。還 有的研究人員使用簡易的設(shè)備，雖能蒸汽在樣品表面是流動(dòng)的， <旦是無法 對(duì)試驗(yàn)用水及系統(tǒng)除氧，更加不能模擬試驗(yàn)用水中溶解氧含量對(duì)氧化規(guī)律 的影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種能夠模擬火力 發(fā)電廠蒸汽流通部件蒸汽側(cè)服役狀態(tài)的高溫、蒸汽、氧化狀態(tài)從而獲得材 料在高溫蒸汽下的氧化規(guī)律的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)琴置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明試驗(yàn)裝置包括水除氧處理子系統(tǒng)、氧化試驗(yàn) 子系統(tǒng)和水回收子系統(tǒng)，所說的水除氧處理子系統(tǒng)包括水處理桶，水處理 桶的上端通過管路與真空泵相連通，水處理桶的下端設(shè)置有除氧管，該除 氧管與惰性氣體瓶相連通，水處理桶上、下部均通過管路及閥門與氧化試 驗(yàn)子系統(tǒng)的儲(chǔ)水桶上、下部相連通，儲(chǔ)水桶下部通過管路及閥門與水回收 子系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐相連通，且在儲(chǔ)水桶與蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐相連通的 管路上還設(shè)置有計(jì)量泵，蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐還與帶,蒸汽出口的反應(yīng)爐相連 通。.本發(fā)明中真空泵與水處理桶之間的管路上還設(shè)置有用于顯示水處理桶'內(nèi)的真空度或氣體壓力真空壓力表；水處理桶的底部還設(shè)置有電加熱 器；水處理桶側(cè)面還設(shè)置有由透明材料制成的水位計(jì)；水處理桶的底部和 頂部連接有由溶解氧表和水泵構(gòu)成的溶解氧測量回路；水處理桶及儲(chǔ)水桶 上部分別通過閥門與大氣相連，下部開設(shè)有排污口；儲(chǔ)水桶上部通過閥門 和管路與蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐相連通；蒸汽發(fā)生預(yù)熱巧與反應(yīng)爐相連接的管路 上設(shè)置有保溫層；反應(yīng)爐為三段控溫爐；反應(yīng)爐的蒸汽出口還依次與冷凝 器、第二儲(chǔ)水桶相連接，第二儲(chǔ)水桶的出口通過水泵與水處理桶相連通， 且水泵前端的管路還通過閥門與水源相連接。本發(fā)明水除氧處理子系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)試驗(yàn)用水中的溶解氧含量，通過對(duì) 補(bǔ)給水的水質(zhì)控制可以調(diào)節(jié)試驗(yàn)用水的其它品質(zhì)參數(shù)；通過氧化試驗(yàn)子系 統(tǒng)的計(jì)量泵可調(diào)節(jié)水蒸汽流量，最大蒸汽流量取決于選擇的計(jì)量泵的量程 和蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐及反應(yīng)爐的功率；通過改變蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐及反應(yīng)爐的
設(shè)定溫度可以調(diào)節(jié)氧化試驗(yàn)的蒸汽溫度。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 .具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 '參見圖1，本發(fā)明包括水除氧處理子系統(tǒng)、氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)、水回收 子系統(tǒng)組成。水除氧處理子系統(tǒng)完成試驗(yàn)用水的溶解氧控制；氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)蒸汽氧化試驗(yàn)溫度、流量等參數(shù)調(diào)節(jié)；水回收子系統(tǒng)完成試驗(yàn)乏蒸汽冷凝和水回收的功能。其中水除氧處理子系統(tǒng)包括水處理桶3，水處理桶3的上端通過管路 與真空泵1及真空壓力表7相連通，水處理桶3的下端設(shè)置有除氧管6， 該除氧管6與惰性氣體瓶2相連通，水處理桶3的作用是主要對(duì)試驗(yàn)用水 進(jìn)'行除氧，同時(shí)還具備儲(chǔ)水功能，結(jié)合真空泵抽真空、電加熱器加熱和吹 惰性氣體可以將水中溶解氧含量降低到2ppb以下，真空泵1對(duì)水處理桶3 抽真空，使溶解在水中的氧氣盡量排出，在相應(yīng)閥門開啟的條件下，還可 以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部抽真空，從而排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣，真空壓力表7可顯示 水處理桶3內(nèi)的真空度或氣體壓力；在水處理桶3_的底部還設(shè)置有電加熱 器5r電加熱器5可對(duì)水處理桶3內(nèi)的水加熱至設(shè)定溫度(如95'C)后自 動(dòng)斷電。根據(jù)水中氣體溶解度隨溫度上升而很快下降的特點(diǎn)，可以幫助去 除'水中的溶解氧，從而節(jié)省大量的昂貴的惰性氣體，降低試驗(yàn)成本。氣瓶 2中的惰性氣體通過除氧管6進(jìn)入水處理桶3，從而排出水中的溶解氧。 在水處理桶3側(cè)面還設(shè)置有由透明材料制成的水位計(jì)16，水位計(jì)16可以 指示水處理桶3中的水位。溶解氧表8和水泵9通過管路分別連接在水處
理桶3的底部和頂部并構(gòu)成回路，由水泵強(qiáng)制使水處理桶3中的水由桶底流出經(jīng)過溶解氧表從桶頂li到桶中，可以在除氧過程中隨時(shí)監(jiān)測水中的溶 解氧含量，同時(shí)還可以使水處理桶中的水除氧更加均勻，避免有死角出現(xiàn)。其中氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)包括與水處理桶3相連通的儲(chǔ)水桶4，水處理桶 3及儲(chǔ)水桶4上部分別通過閥門與大氣相連，下部開設(shè)有排污口，此設(shè)計(jì) 在運(yùn)行時(shí)水處理桶3與儲(chǔ)水桶4上下可以保持連通，利用同一個(gè)水位計(jì)16 即可以觀察水^L同時(shí)可以關(guān)閉水處理桶3及儲(chǔ)水桶4上部的閥門，利用 氣瓶2將水處理桶3中處理好的試驗(yàn)水壓入儲(chǔ)水桶4中，以便重新加水繼 續(xù)除氧處理，所預(yù)留排污ri可將桶底殘余的水和長時(shí)間運(yùn)行可能沉積的雜 質(zhì)排出。水處理桶3上、下部均通過管路及閥門與儲(chǔ)水桶4的上、下部相 連通5 .其中水回收子系統(tǒng)包括與儲(chǔ)水桶4下端相連通的蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐11， 且在儲(chǔ)水桶4與蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐11之間還設(shè)置有計(jì)量泵10，蒸汽發(fā)生預(yù) 熱爐11還與帶有蒸汽出口的反應(yīng)爐12相連通，計(jì)量泵10以一定的流速 連續(xù)向蒸汽預(yù)熱發(fā)生爐11供水，從而保證蒸汽流量穩(wěn)定，與桶式蒸發(fā)爐 的間斷性供水相比，不但i汽流量更加穩(wěn)定，從而保證反應(yīng)爐12中溫度 更加均勻，而且可以使蒸汽中的氧含量均勻、穩(wěn)定。儲(chǔ)水桶4上部通過閥 門和管路與蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐11相連，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備開爐啟動(dòng)時(shí)可以通過 此管路對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空，水處理桶中除氧時(shí)溢出的惰性氣體也可以通過 此管路進(jìn)一步排出系統(tǒng)內(nèi)殘存的空氣，可充分利用惰性氣體對(duì)系統(tǒng)除氧。 蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐11將計(jì)量泵10來的試驗(yàn)用水加熱為略低于試驗(yàn)溫度的過 熱水蒸氣，以安裝方便為準(zhǔn)，進(jìn)水口和出氣口可在爐體的任何一側(cè)。蒸汽 發(fā)生預(yù)熱爐11的出氣口至fe應(yīng)爐12的管段外層需要安裝保溫層，以免蒸
汽溫度降低過多，保證反應(yīng)爐12的溫度均勻。反應(yīng)爐12均為三段控纟顯爐， 可以保證爐內(nèi)溫度均勻，試驗(yàn)區(qū)位于爐體中部，三只控溫?zé)犭娕嘉恢梅謩e 在試驗(yàn)區(qū)的左、中、右位置，分別控制爐體的三段電加熱元件，保證試驗(yàn)區(qū)內(nèi)溫度均勻。反應(yīng)爐12的蒸汽出口還依次與冷凝器13、第二儲(chǔ)水桶14 相連接，第二儲(chǔ)水桶14的出口通過水泵15與水處理桶3相連通，且水泵 15前端的管路還通過閥門與水源相連接。冷凝器13的作用是冷凝由反應(yīng) 爐12出來的蒸汽，將其保存在儲(chǔ)水桶14中，可利用水泵15重新回到水 處理桶3中，以便繼續(xù)使用。試驗(yàn)開始時(shí)，首先需對(duì)系統(tǒng)除氧，僅保持水處理桶3中加滿水，而儲(chǔ) 水桶4中為空桶，用真空泵1對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空，隨后用通過惰性氣氣瓶 2將系統(tǒng)充滿，將壓力達(dá)到略高于大氣壓力，隨后通過電加熱器5對(duì)水處 理桶3中的水進(jìn)行加熱至設(shè)定溫度如95"左右，打開惰性氣體，對(duì)水處理 桶3中的水進(jìn)行除氧，逸出的氣體通過整個(gè)系統(tǒng)排入大氣，可同時(shí)洗出系 統(tǒng)中的殘余空氣。觀察溶解氧表8讀數(shù)，達(dá)到試驗(yàn)所需數(shù)值時(shí)使系統(tǒng)壓力 保持到略高于大氣壓力并關(guān)閉氣瓶。對(duì)蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐11和反應(yīng)爐12加 熱至所設(shè)定的溫度，打開計(jì)量泵10，調(diào)整到適當(dāng)流量，待反應(yīng)爐12達(dá)到 試驗(yàn)溫度，試驗(yàn)開始記時(shí)。對(duì)試樣的測量可以通過稱重法或測厚法，待試 驗(yàn)進(jìn)行到一定時(shí)間后停爐，將試樣冷卻千燥后對(duì)試樣進(jìn)行稱重或進(jìn)行金相 制樣測量氧化層厚度，與試驗(yàn)前進(jìn)行對(duì)比，可得到一組氧化時(shí)間與試樣增 重和'(或)氧化層厚度的關(guān)系數(shù)據(jù)，從而得到受熱面材料在高溫蒸汽下的 氧化規(guī)律。改變試驗(yàn)條件，如溫度、溶解氧含量、水流速等可以得到這些 參數(shù)對(duì)材料抗蒸汽氧化性能的影響規(guī)律。試驗(yàn)中當(dāng)桶3和桶4中的水量下降到一定范圍后，用氣瓶壓力或水泵9將桶3中的水抽至桶4，通過管路閥門將水除氧處理子系統(tǒng)與氧化試驗(yàn) 子系統(tǒng)隔離，在氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)和水回收子系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行的同時(shí)可在水除 氧處理子系統(tǒng)中補(bǔ)水并進(jìn)行除氧，除氧完畢后恢復(fù)水除氧處理子系統(tǒng)與氧 化試驗(yàn)子系統(tǒng)的連接，從而保證氧化試驗(yàn)?zāi)軣o間斷地進(jìn)行。
權(quán)利要求
1、高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，包括水除氧處理子系統(tǒng)、氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)和水回收子系統(tǒng)，其特征在于所說的水除氧處理子系統(tǒng)包括水處理桶(3)，水處理桶(3)的上端通過管路與真空泵(1)相連通，水處理桶(3)的下端設(shè)置有除氧管(6)，該除氧管(6)與惰性氣體瓶(2)相連通，水處理桶(3)上、下部均通過管路及閥門與氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)的儲(chǔ)水桶(4)上、下部相連通，儲(chǔ)水桶(4)下部通過管路及閥門與水回收子系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐(11)相連通，且在儲(chǔ)水桶(4)與蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐(11)相連通的管路上還設(shè)置有計(jì)量泵(10)，蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐(11)還與帶有蒸汽出口的反應(yīng)爐(12)相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的真空泵(1)與水處理桶(3)之間的管路上還設(shè)置有用于顯示水處理 桶.(3)內(nèi)的真空度或氣體壓力的真空壓力表(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的水處理桶(3)的底部還設(shè)置有電加熱器(5)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的水處理桶(3)側(cè)面還設(shè)置有由透明材料制成的水位計(jì)(16)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的水處理桶(3)的底部和頂部連接有溶解氧表(8)和水泵(9)構(gòu)成 的溶解氧測量回路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的水處理桶(3)及儲(chǔ)水桶(4)上部分別通過閥門與大氣相連，下部開 設(shè)'有排污口。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的儲(chǔ)水桶(4)上部通過閥門和管路與蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐(11)相連通。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐(11)與反應(yīng)爐(12)相連接的管路上設(shè)置有保溫層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的反應(yīng)爐(12)為三段控溫爐。'10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，其特征在于所 說的反應(yīng)爐(12)的蒸汽出口還依次與冷凝器(13)、第二儲(chǔ)水桶(14) 相連接，第二儲(chǔ)水桶(14)'的出口通過水泵(15)與水處理桶(3)相連 通，且水泵(15)前端的管路還通過閥門與水源相連接。
全文摘要
高溫蒸汽氧化試驗(yàn)裝置，包括水除氧處理子系統(tǒng)、氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)和水回收子系統(tǒng)，水除氧處理子系統(tǒng)包括與真空泵相連的水處理桶，水處理桶的下端設(shè)置有與惰性氣體瓶相連通除氧管，水處理桶上、下部均與氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)的儲(chǔ)水桶上、下部相連通，儲(chǔ)水桶下部通過管路及閥門與水回收子系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐相連通，且在該管路上還設(shè)置有計(jì)量泵，蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐還與帶有蒸汽出口的反應(yīng)爐相連通。本發(fā)明水除氧處理子系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)試驗(yàn)用水中的溶解氧含量，通過水質(zhì)控制調(diào)節(jié)試驗(yàn)用水的其它品質(zhì)參數(shù)；通過氧化試驗(yàn)子系統(tǒng)的計(jì)量泵可調(diào)節(jié)水蒸汽流量，通過改變蒸汽發(fā)生預(yù)熱爐及反應(yīng)爐的設(shè)定溫度可以調(diào)節(jié)氧化試驗(yàn)的蒸汽溫度。
文檔編號(hào)G01N17/00GK101118211SQ20071001843
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者周榮燦, 唐麗英, 張紅軍, 王弘喆 申請人:西安熱工研究院有限公司