一种模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀-腐蚀的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀

【技术实现步骤摘要】
一种模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀
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腐蚀的试验装置


[0001]本专利技术属于冲蚀磨损试验装置领域，更具体地，涉及一种模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀
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腐蚀的试验装置。

技术介绍

[0002]目前，在电力行业，尤其是以煤、生物质及固体废弃物为燃料的发电厂存在严重的冲蚀磨损和腐蚀问题。冲蚀磨损指的是具有一定速度的硬质颗粒与材料表面相接触并产生冲击从而导致材料出现损耗的过程；而腐蚀则是指腐蚀性物质与材料发生化学或电化学反应，导致材料损耗的过程。上述固体燃料在燃烧过程中，一方面会产生大量飞灰颗粒，在高温烟气的携带下以较大的速度对锅炉受热面换热管束进行冲刷；另一方面燃烧产生的烟气中含有酸性气体(如HCl、SO2等)，飞灰中含有的碱金属氯盐、硫酸盐等容易引起材料腐蚀。这些多元的腐蚀性介质以一定速度冲刷炉内换热管等部件，造成材料的冲蚀
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腐蚀，这种耦合作用比单一的冲蚀或腐蚀导致的破坏更为严重，使得材料损耗加速，影响传热性能，严重时将引起“爆管”等问题，极大地影响了电力生产的安全性和经济性。
[0003]在锅炉换热管表面应用涂层技术或新型材料将有效地提高锅炉受热面换热管的抗冲蚀
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腐蚀性能，延长锅炉的服役年限，具有十分广阔的应用前景。为实现优选涂层和新型材料的目的，对应用的涂层和新型材料进行抗冲蚀
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腐蚀性能试验极有必要。但若在现场环境下测试材料的抗冲蚀
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腐蚀性能，存在试验周期长、经济成本高、实用性较差的问题，因此亟需在试验室内搭建能够模拟实际环境或强化环境的多元介质冲蚀
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腐蚀试验装置，并兼顾试验的高效性、准确性和可靠性，实现为现场应用提供指导的目的。
[0004]目前，许多学者对材料冲蚀或腐蚀的试验装置开展了相关研究。如CN212646342U开发了一种旋转式真空抗冲蚀试验机，沙砾在离心力的作用下向试片撞击，进而在真空条件下对试片抗冲蚀性能进行评估，但该专利仅考虑了常温下非腐蚀性固相粒子的冲蚀作用，无法应用于锅炉受热面换热管的抗冲蚀
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腐蚀性能测试中。CN109142025A公开了一种高温高压含固多相粒子冲蚀磨损试验装置，可以实现高温高压环境下气固两相对材料的冲蚀，但冲蚀介质仍然是非腐蚀性的气体或固体粒子。除了冲蚀试验装置外，CN113295605A提出了一种模拟烟灰及烟气耦合腐蚀的试验装置，但并未考虑实际炉内腐蚀性介质以一定速度流经部件表面，存在一定的冲蚀作用。并且上述装置虽然可分别实现物料的冲蚀或腐蚀，但忽略了二者的耦合作用。而也有学者提出了兼顾冲蚀和腐蚀的试验装置，如CN110455701A提出了一种气固两相高温冲蚀试验装置，虽然可以开展腐蚀性气氛下的冲蚀试验，但不能够模拟燃烧炉内复杂多元的腐蚀环境。CN113340801A公开了一种多功能腐蚀磨损多相流冲刷腐蚀试验装置及测试方法，针对油气田生产时管道的冲刷和腐蚀问题，可以在多相流介质的冲刷下对管材或涂层的电化学腐蚀性能进行测试。CN112284953A则提出了一种海洋变温模拟环境下多元介质腐蚀
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冲蚀耦合试验装置，可发生海洋环境下的不同盐雾或其他气氛，以及海洋环境的固体颗粒，实现多元介质腐蚀与冲蚀的耦合测试，这两种装置虽可以模拟多相介质的冲蚀腐蚀，但分别针对常温下的油气、海水腐蚀，不宜用于固体
燃料燃烧环境。
[0005]综合上述申请或授权的专利，存在以下问题：当前专利多关注冲蚀或腐蚀中的一种，未考虑两者的耦合作用，对于固体燃料燃烧时炉内部件的冲蚀
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腐蚀指导性不足；在部分综合冲蚀
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腐蚀的相关专利中，其装置应用背景具有较强的针对性，多为介质在常温下冲刷以及电化学腐蚀环境，与锅炉内部件所处的环境差异显著，仍然缺乏能够模拟炉内环境或强化环境下多元介质耦合造成的冲蚀
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腐蚀的试验装备；上述冲蚀或腐蚀的介质与试样均处于同一环境温度，但由于锅炉汽水系统的存在，冲蚀
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腐蚀的介质温度与被冲蚀
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腐蚀的材料温度有明显差别，已有专利未能体现这一区别。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀
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腐蚀的试验装置，旨在解决现有的冲蚀
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腐蚀试验装置未考虑冲蚀
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腐蚀的耦合作用，并且不能完全模拟锅炉的实际燃烧环境等问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀
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腐蚀的试验装置，该试验装置包括给料单元、冲蚀
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腐蚀单元、试样固定单元和离心式物料输送单元，其中：
[0008]所述给料单元包括液相进料组件、固相进料组件和输气组件，用于选择性地通入液相物料、固相物料和气相物料以获得多元介质，从而模拟固体燃料的实际燃烧环境；同时该给料单元还包括第一加热组件，用于对所述多元介质进行加热；
[0009]所述冲蚀
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腐蚀单元包括冲蚀
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腐蚀室腔和第二加热组件，所述冲蚀
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腐蚀室腔用于提供冲蚀
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腐蚀试验空间，所述第二加热组件用于对所述冲蚀
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腐蚀室腔进行加热，以控制所述多元介质的温度；
[0010]所述试样固定单元设置在所述冲蚀
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腐蚀室腔的内部，用于固定待测试样并控制其温度；
[0011]所述离心式物料输送单元设置在所述冲蚀
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腐蚀室腔的内部，用于在离心作用下将所述多元介质甩向待测试样，以模拟固体燃料燃烧中多元介质的冲蚀
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腐蚀过程。
[0012]作为进一步优选的，所述冲蚀
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腐蚀单元还包括室腔支撑组件和收料斗，所述室腔支撑组件设置在所述冲蚀
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腐蚀室腔的下方，用于将所述冲蚀
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腐蚀室腔支撑起预设角度，使其呈倾斜设置；所述收料斗设置在所述冲蚀
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腐蚀室腔另一侧的下方，用于收集多元介质。
[0013]作为进一步优选的，所述冲蚀
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腐蚀单元还包括尾气处理组件，所述尾气处理组件与收料斗的尾部连接，用于对试验废气进行处理。
[0014]作为进一步优选的，所述冲蚀
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腐蚀室腔的底部倾角为5
°
～10
°
。
[0015]作为进一步优选的，所述试样固定单元包括第三加热组件、冷却水入口和冷却水出口，其中所述第三加热组件用于对所述待测试样进行加热；所述冷却水入口和冷却水出口用于对待测试样进行水冷，以调整所述待测试样的温度。
[0016]作为进一步优选的，所述待测试样呈环形结构。
[0017]作为进一步优选的，所述离心式物料输送单元包括物料旋转室、物料入口和物料出口，所述物料旋转室的上端设置有物料入口，该物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀
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腐蚀的试验装置，其特征在于，该试验装置包括给料单元(1)、冲蚀
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腐蚀单元(2)、试样固定单元(3)和离心式物料输送单元(4)，其中：所述给料单元(1)包括液相进料组件(11)、固相进料组件(12)和输气组件(13)，用于选择性地通入液相物料、固相物料和气相物料以获得多元介质，从而模拟固体燃料的实际燃烧环境；同时该给料单元(1)还包括第一加热组件(14)，用于对所述多元介质进行加热；所述冲蚀
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腐蚀单元(2)包括冲蚀
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腐蚀室腔(22)和第二加热组件(21)，所述冲蚀
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腐蚀室腔(22)用于提供冲蚀
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腐蚀试验空间，所述第二加热组件(21)用于对所述冲蚀
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腐蚀室腔(22)进行加热，以控制所述多元介质的温度；所述试样固定单元(3)设置在所述冲蚀
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腐蚀室腔(22)的内部，用于固定待测试样(31)并控制其温度；所述离心式物料输送单元(4)设置在所述冲蚀
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腐蚀室腔(22)的内部，用于在离心作用下将所述多元介质甩向待测试样(31)，以模拟固体燃料燃烧中多元介质的冲蚀
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腐蚀过程。2.如权利要求1所述的模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀
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腐蚀的试验装置，其特征在于，所述冲蚀
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腐蚀单元(2)还包括室腔支撑组件(25)和收料斗(23)，所述室腔支撑组件(25)设置在所述冲蚀
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腐蚀室腔(22)的下方，用于将所述冲蚀
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腐蚀室腔(22)支撑起预设角度，使其呈倾斜设置；所述收料斗(23)设置在所述冲蚀
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腐蚀室腔(22)另一侧的下方，用于收集多元介质。3.如权利要求2所述的模拟固体燃料燃烧中多元介质冲蚀
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腐蚀的试验装置，其特征在于，所述冲蚀
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腐蚀单元(2)还包括尾气处理组件(24)，所述尾气处理组件(24)与收料斗(23)的尾部连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，李海燕，张秀菊，李鉴全，陈同舟，姚洪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：