原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，包括煙道機(jī)構(gòu)、燃燒爐、供油管路機(jī)構(gòu)和供氣管路機(jī)構(gòu)，燃燒爐包括爐體、爐蓋、油槽和油嘴，煙道機(jī)構(gòu)包括高溫管式爐、試樣掛架和煙氣聯(lián)接管，供油管路機(jī)構(gòu)包括儲油罐、壓油氣管和供油油管，供氣管路機(jī)構(gòu)包括供氣管和壓氣氣管，本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置用于原油燃燒鍋爐所適用的超臨界材料的高溫腐蝕試驗(yàn)，將原油在燃燒爐中直接燃燒，燃燒后的煙氣進(jìn)入煙道機(jī)構(gòu)，用煙道機(jī)構(gòu)來專門控制煙氣溫度。本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置成功地應(yīng)用于超臨界材料的實(shí)驗(yàn)室研究中，數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，和企業(yè)工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)吻合度高，滿足了企業(yè)對燃油鍋爐鍋爐鋼超臨界材料高溫腐蝕性能預(yù)測的需要。
【專利說明】
原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及高溫試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前世界的電站主要以燃煤電站、燃油電站、燃?xì)怆娬尽⒑穗娬竞退娬緸橹?。日本、中東、俄羅斯、美國加州西部沿海地區(qū)、新英格蘭中部瀕臨大西洋地區(qū)、佛羅里達(dá)和美國東南及西南地區(qū)、以及我國的沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份大量地使用燃油電站。自2011年日本福島核電站泄漏以來，日本陸續(xù)關(guān)停了全部核電站，重新啟用燃油電站。中東國家，如沙特、伊朗、伊拉克等國石油儲量豐富，其電力供應(yīng)主要靠燃油電站。尤其是伊拉克在海灣戰(zhàn)爭之后，其國內(nèi)的電站受到破壞，電力資源緊缺，對燃油電站的需求量更大。隨著國內(nèi)燃油蒸汽電站項(xiàng)目逐漸增多，目前在伊朗、伊拉克等國的燃油電站項(xiàng)目業(yè)務(wù)發(fā)展良好，同時(shí)為了不斷開拓沙特、阿聯(lián)酋等國的高端市場，加緊解決燃油蒸汽電站的關(guān)鍵性技術(shù)難題已經(jīng)刻不容緩。目前，中東市場的燃油蒸汽機(jī)組逐步向大型化，高參數(shù)化的方向發(fā)展，特別在高端市場超臨界燃油鍋爐的開發(fā)需求日益迫切。
[0003]自20世紀(jì)80年代，現(xiàn)代超臨界火力發(fā)電機(jī)組問世以來，超臨界設(shè)備已在日本、德國、丹麥等國家大批投產(chǎn)使用。隨著人類向21世紀(jì)的邁進(jìn)，節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的兩大主題。世界各國紛紛采用提高蒸汽參數(shù)的方法來提升火力發(fā)電機(jī)組的熱效率?；鹆Πl(fā)電機(jī)組的蒸汽壓力不斷提高，過熱蒸汽溫度已經(jīng)達(dá)到600°C，高溫過熱器和再熱器的金屬溫度達(dá)到650°C。未來火電機(jī)組的蒸汽溫度將超過700°C，屆時(shí)高溫過熱器和再熱器的金屬溫度將達(dá)到750°C或更高，高溫腐蝕問題將更為嚴(yán)重。
[0004]因此開展原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕研究具有重要價(jià)值。目前國內(nèi)外對鍋爐鋼材料的高溫腐蝕研究方法主要分為3種:第I種是混合氣體模擬法;第2種是工業(yè)規(guī)模試驗(yàn);第3種是廢棄零件的腐蝕失效部位的檢測試驗(yàn)。混合氣體模擬法是根據(jù)燃燒煙氣的主要成分和百分比，用純的組元?dú)怏w混合接近燃燒氣體的成分。這種方法目前在實(shí)驗(yàn)室使用的最為廣泛，但是針對原油燃燒煙氣而言，其最大的缺點(diǎn)是，由于燃油組分非常復(fù)雜，其中的
S、N1、V、Na等元素對金屬腐蝕影響最大，這些元素就混合在煙氣里，因此用混合氣體模擬法，不能夠得到令人信服的數(shù)據(jù)。工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)是利用現(xiàn)有工廠設(shè)備，試驗(yàn)時(shí)間長達(dá)I年甚至數(shù)年。工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)盡管是數(shù)據(jù)最準(zhǔn)確、最可靠的試驗(yàn)方法，但其缺點(diǎn)也是明顯的，因?yàn)樵O(shè)備、人員、場地、能耗最大，最主要的是試驗(yàn)周期很長。目前一些新型高性能超臨界鋼種制造的鍋爐已經(jīng)運(yùn)行了 10?20年之久。但是市場環(huán)境是不允許對一種新鋼種驗(yàn)證這么長時(shí)間的。對新材料而言，廢棄零件的腐蝕失效部位的檢測試驗(yàn)不是一個(gè)可以預(yù)測性能的試驗(yàn)方法，因此不適用。
[0005]由上述分析可知，對于原油燃燒鍋爐所適用的超臨界材料的高溫腐蝕，開展相關(guān)的腐蝕性能預(yù)測試驗(yàn)，采用上述的試驗(yàn)方法是不合適的?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，直接燃燒原油，利用原油燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱﹀仩t鋼的高溫腐蝕行為進(jìn)行研究，能夠滿足企業(yè)對燃油鍋爐鍋爐鋼超臨界材料高溫腐蝕性能預(yù)測的需要。
[0007]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題，所提供的技術(shù)方案是:原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，包括煙道機(jī)構(gòu)、燃燒爐、供油管路機(jī)構(gòu)和供氣管路機(jī)構(gòu)，所述燃燒爐包括爐體、爐蓋、油槽和油嘴，爐蓋設(shè)置在爐體的頂部，油槽設(shè)置在爐體的底部，爐體的側(cè)壁設(shè)置有向外凸起的油/氣進(jìn)料腔，油嘴穿設(shè)在爐體的油/氣進(jìn)料腔內(nèi)，用于向油槽內(nèi)注入原油，所述煙道機(jī)構(gòu)包括高溫管式爐、試樣掛架和煙氣聯(lián)接管，高溫管式爐具有一個(gè)管式爐工作管，用于固定待測試樣的試樣掛架可置于管式爐工作管內(nèi)，管式爐工作管通過煙氣聯(lián)接管與燃燒爐的爐體內(nèi)部聯(lián)通，所述供油管路機(jī)構(gòu)包括儲油罐、壓油氣管和供油油管，儲油罐通過壓油氣管與空氣壓縮機(jī)連接，儲油罐的出油口通過供油油管與燃燒爐的油嘴連接，所述供氣管路機(jī)構(gòu)包括供氣管和壓氣氣管，供氣管通過壓氣氣管與空氣壓縮機(jī)連接，供氣管的出氣口連接至爐體的油/氣進(jìn)料腔。
[0008]作為本實(shí)用新型原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述煙道機(jī)構(gòu)的煙氣聯(lián)接管上設(shè)置有流量計(jì)I和流量閥I。
[0009]作為本實(shí)用新型原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述供油管路機(jī)構(gòu)的供油油管上設(shè)置有流量閥Π。
[0010]作為本實(shí)用新型原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述供氣管路機(jī)構(gòu)的供氣管上設(shè)置有帶壓力表的流量計(jì)和流量閥m。
[0011]作為本實(shí)用新型原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述煙道機(jī)構(gòu)的管式爐工作管具有一個(gè)出氣口，出氣口處設(shè)置有流量閥IV和壓力表。
[0012]作為本實(shí)用新型原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn):所述燃燒爐的爐體頂部還設(shè)置有泄壓閥。
[0013]有益效果
[0014]本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置用于原油燃燒鍋爐所適用的超臨界材料的高溫腐蝕試驗(yàn)，將原油在燃燒爐中直接燃燒，由于原油在燃燒時(shí)，要釋放出大量的燃燒熱量，使煙氣溫度很快提高，超過試驗(yàn)允許的溫度值，因此為對煙氣的溫度實(shí)施有效控制，本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置將燃燒爐與煙道機(jī)構(gòu)分離，用煙道機(jī)構(gòu)來專門控制煙氣溫度，使溫度精度保持在650 土 I°C和700°C±rC兩個(gè)溫度上。本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置成功地應(yīng)用于超臨界材料的實(shí)驗(yàn)室研究中，數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，和企業(yè)工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)吻合度高，滿足了企業(yè)對燃油鍋爐鍋爐鋼超臨界材料高溫腐蝕性能預(yù)測的需要。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型高溫腐蝕試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中標(biāo)記:1、爐體，2、爐蓋，3、油槽，4、油嘴，5、油/氣進(jìn)料腔，6、高溫管式爐，7、試樣掛架，8、煙氣聯(lián)接管，9、管式爐工作管，10、儲油罐，11、壓油氣管，12、供油油管，13、空氣壓縮機(jī)，14、供氣管，15、壓氣氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖所示:原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，包括煙道機(jī)構(gòu)、燃燒爐、供油管路機(jī)構(gòu)和供氣管路機(jī)構(gòu)，所述燃燒爐包括爐體1、爐蓋2、油槽3和油嘴4，爐蓋2設(shè)置在爐體I的頂部，爐體I頂部還設(shè)置有泄壓閥，油槽3設(shè)置在爐體I的底部，爐體I的側(cè)壁設(shè)置有向外凸起的油/氣進(jìn)料腔5，油嘴4穿設(shè)在爐體I的油/氣進(jìn)料腔5內(nèi)，用于向油槽3內(nèi)注入原油，所述煙道機(jī)構(gòu)包括高溫管式爐6、試樣掛架7和煙氣聯(lián)接管8，高溫管式爐6具有一個(gè)管式爐工作管9，用于固定待測試樣的試樣掛架7可置于管式爐工作管9內(nèi)，管式爐工作管9通過煙氣聯(lián)接管8與燃燒爐的爐體I內(nèi)部聯(lián)通，管式爐工作管9具有一個(gè)出氣口，出氣口處設(shè)置有流量閥IV和壓力表。煙氣聯(lián)接管8上設(shè)置有流量計(jì)I和流量閥I。所述供油管路機(jī)構(gòu)包括儲油罐10、壓油氣管11和供油油管12，儲油罐10通過壓油氣管11與空氣壓縮機(jī)13連接，儲油罐10的出油口通過供油油管12與燃燒爐的油嘴4連接，供油油管12上設(shè)置有流量閥Π。所述供氣管路機(jī)構(gòu)包括供氣管14和壓氣氣管15，供氣管14通過壓氣氣管15與空氣壓縮機(jī)13連接，供氣管14的出氣口連接至爐體I的油/氣進(jìn)料腔5，供氣管14上設(shè)置有帶壓力表的流量計(jì)和流量閥m。
[0018]利用本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置進(jìn)行原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)的方法，包括以下步驟:
[0019]a、取待測樣品，用鐵絲將樣品固定到試樣掛架上，然后將試樣掛架置入到管式爐工作管中；
[0020]b、打開燃燒爐的爐蓋，將油槽放置在爐體的底部，然后通過油嘴向油槽內(nèi)注入原油，待接近填滿油槽后，放入棉紗布，使棉紗布浸泡并懸浮在原油表面，用明火點(diǎn)燃棉紗布，通過供氣管路機(jī)構(gòu)向爐體內(nèi)通入壓縮空氣，待燃燒穩(wěn)定后蓋上爐蓋，通過泄壓閥使?fàn)t體內(nèi)部壓力保持在1.1個(gè)大氣壓；
[0021]c、通過燃燒爐與高溫管式爐之間的煙氣管道將燃燒后的煙氣直接輸送到管式爐工作管中，利用高溫管式爐對管式爐工作管進(jìn)行加熱并保溫在650± 1°C或700°C ± TC，對樣品進(jìn)行高溫腐蝕試驗(yàn)。
[0022]具體為:(本試驗(yàn)系統(tǒng)工作技術(shù)參數(shù)要求是，直接在燃燒爐2中燃燒原油，燃燒時(shí)間2000h，氣體壓力1.1大氣壓，將試驗(yàn)用的試樣懸掛于燃油產(chǎn)生的煙氣環(huán)境中，檢測其在650°C和700°(:的煙氣中的高溫腐蝕行為。)
[0023]由于原油在燃燒時(shí)，要釋放出大量的燃燒熱量，使煙氣溫度很快提高，超過試驗(yàn)允許的溫度值。為對煙氣的溫度實(shí)施有效控制，本裝置將燃燒爐與煙道機(jī)構(gòu)分離，用煙道機(jī)構(gòu)來專門控制煙氣溫度，溫度精度保持在650 ± TC和700°C ± TC兩個(gè)溫度上。使用煙氣聯(lián)接管將燃燒爐與煙道機(jī)構(gòu)連接在一起。在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)原油在燃燒爐中燃燒所產(chǎn)生的高溫、高壓煙氣的溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于試驗(yàn)需要的溫度，因此在燃燒爐和煙道機(jī)構(gòu)之間不用設(shè)置冷卻水套，將燃燒后的煙氣直接輸送到煙道機(jī)構(gòu)內(nèi)的管式爐工作管中，此時(shí)煙氣的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于650°C和700°C兩個(gè)工作溫度，需要利用高溫管式爐對管式爐工作管101進(jìn)行加熱并保溫在650±1°C或700°C±rC兩個(gè)溫度上，這樣就實(shí)現(xiàn)了燃燒煙氣溫度的精確控制。煙氣聯(lián)接管上設(shè)置有流量計(jì)I和流量閥I，用于監(jiān)測從燃燒爐中輸出的燃燒煙氣的壓力及流量。
[0024]將試樣做好標(biāo)記后，用鐵絲將試樣固定到試樣掛架上。接著將試樣掛架102推入到管式爐工作管中，管式爐工作管本身自帶有熱電偶，通過熱電偶和高溫開啟式管式爐自帶的電氣裝置實(shí)施監(jiān)控溫度和調(diào)整。管式爐工作管左側(cè)出口端安裝有流量閥IV和壓力表，用來控制管式爐工作管內(nèi)煙氣的壓力，使其保持在I.I大氣壓上。
[0025]燃燒爐為雙圓柱體空腔結(jié)構(gòu)，在圓柱體右側(cè)的小圓柱體上，開槽，安裝有油嘴，原油和壓縮空氣可以直接流入到燃燒爐中。燃燒爐的底部放置一個(gè)長條形的油槽，油槽內(nèi)可以盛放從油嘴中流出的原油。本實(shí)施例中試驗(yàn)使用的是塔河重質(zhì)原油，因此如果直接點(diǎn)燃燃油的話，試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，燃油可持續(xù)燃燒時(shí)間不超過2min，因此在原油上安放一塊漂浮在油面上的棉紗布，這樣點(diǎn)燃棉紗布，原油就可以保持持續(xù)燃燒。但是由于塔河原油在長時(shí)間燃燒后會出現(xiàn)粘稠的渣油，需要及時(shí)更換油槽，并清理渣油，更換時(shí)間大約為24h左右。燃燒爐上端設(shè)置有爐蓋，爐蓋和燃燒爐爐體之間為螺紋連接。打開爐蓋，放入油槽，將原油通過油嘴注入到油槽中，待接近填滿油槽后，放入棉紗布，使之浸泡并懸浮在原油表面，用明火點(diǎn)燃棉紗布，通入壓縮空氣，待燃燒穩(wěn)定后蓋上爐蓋。燃燒爐上端還設(shè)置有泄壓閥，由于燃油壓力很大，要大大超過1.1大氣壓，因此泄壓閥始終開啟，從而保證燃?xì)鈮毫?.1大氣壓，同時(shí)由于燃燒的煙氣溫度非常高，因此通過用手接觸泄壓閥排出的熱氣，可以感知爐體中的氣體是否在持續(xù)燃燒。
[0026]燃燒爐右端與供油管路機(jī)構(gòu)、供氣管路機(jī)構(gòu)相連接。供油管路機(jī)構(gòu)、供氣管路機(jī)構(gòu)的右端與空氣壓縮機(jī)相連接，空氣壓縮機(jī)有兩個(gè)出氣端口，一個(gè)出氣端口通過壓油氣管、油罐和供油油，把空氣壓入到供油管路機(jī)構(gòu)中，保證燃燒室連續(xù)供油;另一個(gè)出氣端口通過供氣管、壓氣氣管直接與燃燒爐相連，給原油燃燒提供連續(xù)的壓縮空氣供應(yīng)。在燃燒爐內(nèi)，燃油與壓縮空氣充分混合，并保證持續(xù)燃燒。
[0027]需試驗(yàn)裝置在使用時(shí)，為保證實(shí)驗(yàn)安全，要將管式爐工作管的溫度加熱到工作溫度后，才能通入原油燃燒后的氣氛。根據(jù)管式爐工作管出口壓力表的壓力情況，調(diào)整流量閥
1、流量閥IV和泄壓閥，以確保系統(tǒng)壓力為1.1個(gè)大氣壓和控制煙氣中的含碳量。用白紙放系統(tǒng)左端的出氣端處，當(dāng)白紙變黑，表明煙氣中含碳，為不完全燃燒;如果白紙不變黑，表明碳已完全燃燒。繼續(xù)調(diào)整流量閥1、流量閥IV和泄壓閥，以煙氣中剛好不含碳為最宜。
[0028]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括煙道機(jī)構(gòu)、燃燒爐、供油管路機(jī)構(gòu)和供氣管路機(jī)構(gòu)，所述燃燒爐包括爐體(I)、爐蓋(2)、油槽(3)和油嘴(4)，爐蓋(2)設(shè)置在爐體(I)的頂部，油槽(3)設(shè)置在爐體(I)的底部，爐體(I)的側(cè)壁設(shè)置有向外凸起的油/氣進(jìn)料腔(5)，油嘴(4)穿設(shè)在爐體(I)的油/氣進(jìn)料腔(5)內(nèi)，用于向油槽(3)內(nèi)注入原油，所述煙道機(jī)構(gòu)包括高溫管式爐(6)、試樣掛架(7)和煙氣聯(lián)接管(8)，高溫管式爐(6)具有一個(gè)管式爐工作管(9)，用于固定待測試樣的試樣掛架(7)可置于管式爐工作管(9)內(nèi)，管式爐工作管(9)通過煙氣聯(lián)接管(8)與燃燒爐的爐體(I)內(nèi)部聯(lián)通，所述供油管路機(jī)構(gòu)包括儲油罐(10)、壓油氣管(11)和供油油管(12)，儲油罐(10)通過壓油氣管(11)與空氣壓縮機(jī)(13 )連接，儲油罐(1 )的出油口通過供油油管(12 )與燃燒爐的油嘴(4 )連接，所述供氣管路機(jī)構(gòu)包括供氣管(14)和壓氣氣管(15)，供氣管(14)通過壓氣氣管(15)與空氣壓縮機(jī)(13)連接，供氣管(14)的出氣口連接至爐體(I)的油/氣進(jìn)料腔(5 )。2.如權(quán)利要求1所述的原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述煙道機(jī)構(gòu)的煙氣聯(lián)接管(8)上設(shè)置有流量計(jì)I和流量閥I。3.如權(quán)利要求1所述的原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述供油管路機(jī)構(gòu)的供油油管(12)上設(shè)置有流量閥Π。4.如權(quán)利要求1所述的原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述供氣管路機(jī)構(gòu)的供氣管(14)上設(shè)置有帶壓力表的流量計(jì)和流量閥m。5.如權(quán)利要求1所述的原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述煙道機(jī)構(gòu)的管式爐工作管(9)具有一個(gè)出氣口，出氣口處設(shè)置有流量閥IV和壓力表。6.如權(quán)利要求1所述的原油燃燒鍋爐超臨界材料高溫腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述燃燒爐的爐體(I)頂部還設(shè)置有泄壓閥。
【文檔編號】G01N17/00GK205483961SQ201620283633
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】方世杰, 李平, 屈衛(wèi)東, 申云, 寧青雙
【申請人】洛陽理工學(xué)院