專利名稱：高溫蒸汽氧化試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化試驗裝置，特別涉及一種可模擬火力發電廠蒸汽 流通部件服役狀態的高溫蒸汽氧化試驗裝置。
技術背景在火力發電領域中，隨著人們對節約能源和保護環境的日益重視，機 組參數不斷提高，過熱器、再熱器、高溫蒸汽管道、汽輪機轉子、葉片、 噴嘴等蒸汽流通部件的蒸汽側氧化問題也越來越突出，嚴重影響了機組的 安全運行，因此迫切需要了解受熱面材料在高溫蒸汽下的氧化規律，需建 立高溫蒸汽氧化試驗裝置和方法來模擬火力發電廠鍋爐受熱面水汽側的 服役狀態，從而掌握受熱面材料在高 顯蒸汽下的氧化規律及影響因素，采 取相應的技術措施。部分研究人員使用高壓釜來進行試驗，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，低于目前很多機組的 運行竭度，并且蒸汽狀態僅可為靜止氣氛，而電廠的受熱面管內的蒸汽是 高速流動的，靜止氣氛下的蒸汽氧化可能影響到氧化機制，同時高壓釜中 7jC蒸氣的氧含量等蒸汽品質無法控制，因此高壓釜試驗具有很大缺點。還 有的研究人員使用簡易的設備，雖能蒸汽在樣品表面是流動的， <旦是無法 對試驗用水及系統除氧，更加不能模擬試驗用水中溶解氧含量對氧化規律 的影響。發明內容本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種能夠模擬火力 發電廠蒸汽流通部件蒸汽側服役狀態的高溫、蒸汽、氧化狀態從而獲得材 料在高溫蒸汽下的氧化規律的高溫蒸汽氧化試驗琴置。為達到上述目的，本發明試驗裝置包括水除氧處理子系統、氧化試驗 子系統和水回收子系統，所說的水除氧處理子系統包括水處理桶，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 驗子系統的儲水桶上、下部相連通，儲水桶下部通過管路及閥門與水回收 子系統的蒸汽發生預熱爐相連通，且在儲水桶與蒸汽發生預熱爐相連通的 管路上還設置有計量泵，蒸汽發生預熱爐還與帶,蒸汽出口的反應爐相連 通。.本發明中真空泵與水處理桶之間的管路上還設置有用于顯示水處理桶'內的真空度或氣體壓力真空壓力表；水處理桶的底部還設置有電加熱 器；水處理桶側面還設置有由透明材料制成的水位計；水處理桶的底部和 頂部連接有由溶解氧表和水泵構成的溶解氧測量回路；水處理桶及儲水桶 上部分別通過閥門與大氣相連，下部開設有排污口；儲水桶上部通過閥門 和管路與蒸汽發生預熱爐相連通；蒸汽發生預熱巧與反應爐相連接的管路 上設置有保溫層；反應爐為三段控溫爐；反應爐的蒸汽出口還依次與冷凝 器、第二儲水桶相連接，第二儲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。本發明水除氧處理子系統可以調節試驗用水中的溶解氧含量，通過對 補給水的水質控制可以調節試驗用水的其它品質參數；通過氧化試驗子系 統的計量泵可調節水蒸汽流量，最大蒸汽流量取決于選擇的計量泵的量程 和蒸汽發生預熱爐及反應爐的功率；通過改變蒸汽發生預熱爐及反應爐的
設定溫度可以調節氧化試驗的蒸汽溫度。
圖1是本發明的整體結構示意圖。 .具體實施方式
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。 '參見圖1，本發明包括水除氧處理子系統、氧化試驗子系統、水回收 子系統組成。水除氧處理子系統完成試驗用水的溶解氧控制；氧化試驗子系統實現蒸汽氧化試驗溫度、流量等參數調節；水回收子系統完成試驗乏蒸汽冷凝和水回收的功能。其中水除氧處理子系統包括水處理桶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的作用是主要對試驗用水 進'行除氧，同時還具備儲水功能，結合真空泵抽真空、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對水處理桶3 抽真空，使溶解在水中的氧氣盡量排出，在相應閥門開啟的條件下，還可 以對整個系統內部抽真空，從而排出系統內的空氣，真空壓力表7可顯示 水處理桶3內的真空度或氣體壓力；在水處理桶3_的底部還設置有電加熱 器5r電加熱器5可對水處理桶3內的水加熱至設定溫度(如95'C)后自 動斷電。根據水中氣體溶解度隨溫度上升而很快下降的特點，可以幫助去 除'水中的溶解氧，從而節省大量的昂貴的惰性氣體，降低試驗成本。氣瓶 2中的惰性氣體通過除氧管6進入水處理桶3，從而排出水中的溶解氧。 在水處理桶3側面還設置有由透明材料制成的水位計16，水位計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的底部和頂部并構成回路，由水泵強制使水處理桶3中的水由桶底流出經過溶解氧表從桶頂li到桶中，可以在除氧過程中隨時監測水中的溶 解氧含量，同時還可以使水處理桶中的水除氧更加均勻，避免有死角出現。其中氧化試驗子系統包括與水處理桶3相連通的儲水桶4，水處理桶 3及儲水桶4上部分別通過閥門與大氣相連，下部開設有排污口，此設計 在運行時水處理桶3與儲水桶4上下可以保持連通，利用同一個水位計16 即可以觀察水^L同時可以關閉水處理桶3及儲水桶4上部的閥門，利用 氣瓶2將水處理桶3中處理好的試驗水壓入儲水桶4中，以便重新加水繼 續除氧處理，所預留排污ri可將桶底殘余的水和長時間運行可能沉積的雜 質排出。水處理桶3上、下部均通過管路及閥門與儲水桶4的上、下部相 連通5 .其中水回收子系統包括與儲水桶4下端相連通的蒸汽發生預熱爐11， 且在儲水桶4與蒸汽發生預熱爐11之間還設置有計量泵10，蒸汽發生預 熱爐11還與帶有蒸汽出口的反應爐12相連通，計量泵10以一定的流速 連續向蒸汽預熱發生爐11供水，從而保證蒸汽流量穩定，與桶式蒸發爐 的間斷性供水相比，不但i汽流量更加穩定，從而保證反應爐12中溫度 更加均勻，而且可以使蒸汽中的氧含量均勻、穩定。儲水桶4上部通過閥 門和管路與蒸汽發生預熱爐11相連，其優點是設備開爐啟動時可以通過 此管路對整個系統抽真空，水處理桶中除氧時溢出的惰性氣體也可以通過 此管路進一步排出系統內殘存的空氣，可充分利用惰性氣體對系統除氧。 蒸汽發生預熱爐11將計量泵10來的試驗用水加熱為略低于試驗溫度的過 熱水蒸氣，以安裝方便為準，進水口和出氣口可在爐體的任何一側。蒸汽 發生預熱爐11的出氣口至fe應爐12的管段外層需要安裝保溫層，以免蒸
汽溫度降低過多，保證反應爐12的溫度均勻。反應爐12均為三段控纟顯爐， 可以保證爐內溫度均勻，試驗區位于爐體中部，三只控溫熱電偶位置分別 在試驗區的左、中、右位置，分別控制爐體的三段電加熱元件，保證試驗區內溫度均勻。反應爐12的蒸汽出口還依次與冷凝器13、第二儲水桶14 相連接，第二儲水桶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 爐12出來的蒸汽，將其保存在儲水桶14中，可利用水泵15重新回到水 處理桶3中，以便繼續使用。試驗開始時，首先需對系統除氧，僅保持水處理桶3中加滿水，而儲 水桶4中為空桶，用真空泵1對整個系統抽真空，隨后用通過惰性氣氣瓶 2將系統充滿，將壓力達到略高于大氣壓力，隨后通過電加熱器5對水處 理桶3中的水進行加熱至設定溫度如95"左右，打開惰性氣體，對水處理 桶3中的水進行除氧，逸出的氣體通過整個系統排入大氣，可同時洗出系 統中的殘余空氣。觀察溶解氧表8讀數，達到試驗所需數值時使系統壓力 保持到略高于大氣壓力并關閉氣瓶。對蒸汽發生預熱爐11和反應爐12加 熱至所設定的溫度，打開計量泵10，調整到適當流量，待反應爐12達到 試驗溫度，試驗開始記時。對試樣的測量可以通過稱重法或測厚法，待試 驗進行到一定時間后停爐，將試樣冷卻千燥后對試樣進行稱重或進行金相 制樣測量氧化層厚度，與試驗前進行對比，可得到一組氧化時間與試樣增 重和'(或)氧化層厚度的關系數據，從而得到受熱面材料在高溫蒸汽下的 氧化規律。改變試驗條件，如溫度、溶解氧含量、水流速等可以得到這些 參數對材料抗蒸汽氧化性能的影響規律。試驗中當桶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與氧化試驗 子系統隔離，在氧化試驗子系統和水回收子系統繼續運行的同時可在水除 氧處理子系統中補水并進行除氧，除氧完畢后恢復水除氧處理子系統與氧 化試驗子系統的連接，從而保證氧化試驗能無間斷地進行。
權利要求
1、高溫蒸汽氧化試驗裝置，包括水除氧處理子系統、氧化試驗子系統和水回收子系統，其特征在于所說的水除氧處理子系統包括水處理桶(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子系統的儲水桶(4)上、下部相連通，儲水桶(4)下部通過管路及閥門與水回收子系統的蒸汽發生預熱爐(11)相連通，且在儲水桶(4)與蒸汽發生預熱爐(11)相連通的管路上還設置有計量泵(10)，蒸汽發生預熱爐(11)還與帶有蒸汽出口的反應爐(12)相連通。
2、 根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，其特征在于所 說的真空泵(1)與水處理桶(3)之間的管路上還設置有用于顯示水處理 桶.(3)內的真空度或氣體壓力的真空壓力表(7)。
3、 根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，其特征在于所 說的水處理桶(3)的底部還設置有電加熱器(5)。
4、 根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，其特征在于所 說的水處理桶(3)側面還設置有由透明材料制成的水位計(16)。
5、 根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，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)構成 的溶解氧測量回路。
6、 根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，其特征在于所 說的水處理桶(3)及儲水桶(4)上部分別通過閥門與大氣相連，下部開 設'有排污口。
7、 根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，其特征在于所 說的儲水桶(4)上部通過閥門和管路與蒸汽發生預熱爐(11)相連通。
8、 根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，其特征在于所 說的蒸汽發生預熱爐(11)與反應爐(12)相連接的管路上設置有保溫層。
9、 根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，其特征在于所 說的反應爐(12)為三段控溫爐。'10、根據權利要求1所述的高溫蒸汽氧化試驗裝置，其特征在于所 說的反應爐(12)的蒸汽出口還依次與冷凝器(13)、第二儲水桶(14) 相連接，第二儲水桶(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
高溫蒸汽氧化試驗裝置，包括水除氧處理子系統、氧化試驗子系統和水回收子系統，水除氧處理子系統包括與真空泵相連的水處理桶，水處理桶的下端設置有與惰性氣體瓶相連通除氧管，水處理桶上、下部均與氧化試驗子系統的儲水桶上、下部相連通，儲水桶下部通過管路及閥門與水回收子系統的蒸汽發生預熱爐相連通，且在該管路上還設置有計量泵，蒸汽發生預熱爐還與帶有蒸汽出口的反應爐相連通。本發明水除氧處理子系統可以調節試驗用水中的溶解氧含量，通過水質控制調節試驗用水的其它品質參數；通過氧化試驗子系統的計量泵可調節水蒸汽流量，通過改變蒸汽發生預熱爐及反應爐的設定溫度可以調節氧化試驗的蒸汽溫度。
文檔編號G01N17/00GK101118211SQ20071001843
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月8日 優先權日2007年8月8日
發明者周榮燦, 唐麗英, 張紅軍, 王弘喆 申請人:西安熱工研究院有限公司