一種高潔凈度超高溫水蒸汽反應爐裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及反應爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過管路與關(guān)鍵零部件設計、平臺搭建、試驗工藝流程設計等方式以實現(xiàn)超高溫水蒸汽的制備以及超高溫水蒸汽與相應材料進行反應的反應爐裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水或者水蒸汽廣泛存在于工業(yè)環(huán)境中，如核反應堆、發(fā)電和航天領(lǐng)域、石油石化領(lǐng)域和固體燃料電池等。而濕空氣對材料具有很大的腐蝕性，嚴重影響著合金材料的力學性能和壽命，誘發(fā)生產(chǎn)事故，危害人身安全，造成巨大的經(jīng)濟損失。如何使金屬材料在含水蒸汽的高溫腐蝕環(huán)境下保持優(yōu)異的性能是目前工業(yè)中面臨的一個重要的問題。
[0003]在緩解全球能源緊張、減少環(huán)境污染的迫切要求下，發(fā)展清潔煤發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為了世界各國的當務之急，作為清潔煤發(fā)電主要技術(shù)之一的超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)就是利用進一步提升鍋爐蒸汽壓力和溫度參數(shù)來達到提高機組效率和節(jié)能降耗的目的。
[0004]根據(jù)中國專利申請?zhí)枮?00720032462.7 (申請日為2007年08月08日，申請人為西安熱工研究院有限公司)公布的《高溫蒸汽氧化試驗裝置》，它包括水除氧處理子系統(tǒng)、氧化試驗子系統(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栗相連通，水處理桶的下端設置有除氧管，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子系統(tǒng)地儲水桶上、下部相連通，儲水桶下部通過管路及閥門與水回收子系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生預熱爐相連通，且在儲水桶與蒸汽發(fā)生預熱爐相連通的管路上還設置有計量栗，蒸汽發(fā)生預熱爐還與帶有蒸汽出口的反應爐相連通。該氧化試驗裝置可以調(diào)節(jié)試驗用水中的溶解氧含量，通過對補給水的水質(zhì)控制可以調(diào)節(jié)試驗用水的其它品質(zhì)參數(shù)；通過氧化試驗子系統(tǒng)的計量栗可調(diào)節(jié)水蒸汽流量，最大蒸汽流量取決于選擇的計量栗的量程和蒸汽發(fā)生預熱爐及反應爐的功率；通過改變蒸汽發(fā)生預熱爐及反應爐的設定溫度可以調(diào)節(jié)氧化試驗的蒸汽溫度。但是該氧化裝置存在以下問題:
1、水蒸汽經(jīng)過管路過長，容易發(fā)生蒸汽冷凝，并夾帶雜質(zhì)物質(zhì)對實驗樣品造成污染；2、系統(tǒng)過于龐大，對小型樣品實驗成本過高；3、由于管路及爐體材料受限，其實驗溫度一般不能超過 900°C。
[0005]根據(jù)中國專利申請?zhí)枮?01320362452.5(申請日為2013年06月21日，申請人為廣州市特種承壓設備檢測研究院)公布的《抗高溫水蒸汽氧化性能模擬和加速測試裝置》，它包括蒸汽產(chǎn)生機構(gòu)和高溫反應爐，蒸汽產(chǎn)生機構(gòu)包括裝有去離子水的密封容器和用于密封容器的加熱裝置，密封容器設有進氣口、出氣口和進水口，進氣口通過進氣管接有氬氣瓶且進氣管伸至液面以下，進水口接有自動補水機構(gòu)，出氣口通過管道與高溫反應爐的入口連接。由于本裝置氬氣脫氧、水蒸汽的形成均在一個密封容器內(nèi)實現(xiàn)，而金屬試樣的測試僅在高溫反應爐中，因此采用了少量的實驗室設備即能達到準確實驗的目的，提高了實驗的便利性。但是這種測試裝置存在以下問題:1、壓力大小較難控制，且無法進行大氣常壓下的水蒸汽腐蝕實驗；2、高壓釜所能承受的溫度較低，即水蒸汽溫度較低，一般只能做300-400°C左右的水蒸汽腐蝕試驗；3、樣品易受污染。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種高潔凈度超高溫水蒸汽反應爐裝置，該反應爐裝置耐高溫、操作方便，制造成本低。
[0007]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]—種高潔凈度超高溫水蒸汽反應爐裝置，包括充滿氬氣的氬氣瓶、石英水蒸汽發(fā)生器、石英管式爐、石英螺旋管、加熱裝置；
[0009]在氬氣瓶的出氣管上安裝有流量調(diào)節(jié)閥和壓力閥，所述壓力閥的一端與第一流量計的進氣端相連，所述第一流量計的出氣端與三通管相連；
[0010]所述三通管的一端通過石英水蒸汽管與石英球頭管相連，所述石英球頭管與所述石英水蒸汽發(fā)生器活動連接，所述三通管的另一端通過石英氬氣管與第二流量計的輸入端相連；
[0011]所述石英螺旋管放置在石英管式爐內(nèi)，所述石英螺旋管包括螺旋段、進氣段、盛料段，所述進氣段和盛料段分布在螺旋段的兩側(cè)，且螺旋段、進氣段和盛料段均相通，在盛料段內(nèi)放置有試驗樣品，試驗樣品與熱電偶相連；
[0012]所述第二流量計的輸出端與進氣段相通；
[0013]所述加熱裝置位于石英管式爐的外側(cè)用于對石英管式爐進行加熱，并在加熱裝置內(nèi)設置有多個加熱線圈；
[0014]所述石英管式爐的一側(cè)設置有出氣管，且所述出氣管的出氣口向下。
[0015]其共組原理為:在實驗時，將試驗樣品放入石英螺旋管的盛料段中，盛料段形狀與直徑大小可根據(jù)試驗樣品形狀而制作成不同的規(guī)格，從石英螺旋管的進氣段充入氬氣，用于排出石英螺旋管內(nèi)的空氣。通過加熱裝置將石英管式爐加熱到實驗設定溫度后，將石英螺旋管放入石英管式爐中，對石英螺旋管進行預熱。采用石英水蒸汽發(fā)生器將二次去離子水加熱至沸騰，調(diào)節(jié)第二流量計使蒸汽定量的通入石英螺旋管中，并逐漸關(guān)閉氬氣瓶1中的氬氣。當達到實驗設定反應時間后充入氬氣，并逐漸關(guān)閉高溫水蒸汽，并將石英螺旋管取出，冷卻至室溫后關(guān)閉氬氣。
[0016]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0017]1、采用石英材質(zhì)制成各種實驗設備用零件，能夠大幅提高整個反應爐裝置的耐高溫能力，整個管路可滿足1200°C以上的水蒸汽對試驗樣品進行試驗，同時便于清洗，保證較高的潔凈度，避免水蒸汽因為冷凝回流后所產(chǎn)生的夾帶雜質(zhì)等問題，降低外來雜質(zhì)對試驗樣品的污染；
[0018]2、由于石英水蒸汽管與石英水蒸汽發(fā)生器之間采用石英球頭管進行活動連接，當水蒸汽的壓力與流量過大時，多余的水蒸汽可以從石英球頭管與石英水蒸汽發(fā)生2之間的縫隙處溢出，該連接結(jié)構(gòu)簡單易用且成本低；
[0019