[发明专利]一种火电厂高温高压蒸汽氧化在线实验系统及方法

说明书

本发明公开了一种火电厂高温高压蒸汽氧化在线实验系统及方法，该系统设置有蒸汽引入模块、实验模块和蒸汽回收模块，蒸汽引入模块将火电厂发电机组实际运行的高温高压蒸汽从热再疏水管道引入，经实验管道后，蒸汽进入蒸汽回收模块，最后进入供热管道回收，对发电机组效率的影响较小。该系统可利用火电厂发电机组实际运行的高温高压蒸汽，对拟展开研究的金属材料进行高温高压蒸汽氧化实验，该系统的实验参数与金属材料实际服役参数相同，可在一定范围内受控调整，实验数据准确性、可分析性及对比性高，降低科研机构实验室内实验参数与金属材料实际服役环境参数不同所带来的不良影响。

技术领域

本发明属于火电厂金属材料蒸汽氧化领域，涉及一种火电厂高温高压蒸汽氧化在线实验系统及方法。

背景技术

火电厂发电机组运行过程中，过(再)热气管道等部件在高温高压的蒸汽环境中长期服役，易发生氧化腐蚀现象。世界各国高校、研究所等科研机构对金属材料的耐高温高压氧化腐蚀性能展开长期研究，但绝大多数研究都是在实验室条件下展开的，很多实验参数(如压力、给水工况等)与电厂实际运行参数不同，对金属材料耐高温高压氧化腐蚀性能的实验测定及研究存在一定的偏差。

另一方面，有部分研究者提出在电厂现场进行管材以及管材焊口服役性能的试验，如公开号为CN 112304779A的发明申请文件，公开了一种电站用高温高压管材服役性能在线实验装置，提到该装置采用集箱并联方式，存在一定的弊端：1，该装置并联实验管道将集箱蒸汽分流，参考文件《三通集箱过热器压力分布与流量分配的数值模拟》、《锅炉分配集箱速度分布对流量分配的影响》等指出集箱并联管道存在蒸汽流量、流速、压力不均匀且不稳定的问题。该装置虽在分流管道上加装了参数测点，但分流管道内蒸汽参数不可控，始终处于不均匀的非稳定状态，导致实验数据的准确性、对比性及可分析性都较低。2，该装置指出每根分流管道皆安装了流量、流速、压力等测量设备，由于每根分流管道蒸汽参数不均匀，易引起分流管道内蒸汽参数过高或过低的现象，若某根分流管道蒸汽参数过高，超过保护值，则导致整个实验装置非正常停运。3，该专利指出“将在役电厂中的高温高压蒸汽通过管道引出”，但研究发现，如果直接将电厂运行中的高温高压蒸汽通过管道引出，其危险性极高且不利于锅炉机组稳定运行。4，该专利中描述“蒸汽通过实验装置后汇入电厂运行系统，用于发电或供热，节能环保”，若蒸汽汇入发电系统，需对蒸汽进行二次加热，成本较高，反而降低了机组效率；且蒸汽中的杂质进入电厂系统，易对汽轮机等核心部件产生损害。5，据该专利所述、其并不能实现调整实验管样中温度、压力和流速的目的。综上所述，上述专利欲利用电厂蒸汽环境展开实验，但其可实现程度不高，且实验参数可控性、稳定性较差，实验数据的可分析性、对比性及准确性较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种火电厂高温高压蒸汽氧化在线实验系统及方法，以解决现有技术中实验室内实验参数与电厂实际运行参数不符，导致对金属材料耐高温高压氧化腐蚀性能研究存在一定偏差；以及现有技术中所述的实验装置难以实现，实验参数可控性、稳定性较差，实验数据的可分析性、对比性及准确性较低的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种火电厂高温高压蒸汽氧化在线实验系统，包括蒸汽引入模块、实验模块和蒸汽回收模块；所述蒸汽引入模块的输入端连接至热再疏水管，输出端连接至实验模块的输入端；所述实验模块的输出端连接至蒸汽回收模块的输入端，蒸汽回收模块的输出端连接至供热管道；

所述实验模块包括实验管道，实验管道的蒸汽输入端和蒸汽引入模块连接，实验管道的输出端和蒸汽回收模块连接；实验管道包括M个直线段和N弯管段，M个直线段相互平行，每相邻的两个直线段通过一个弯管段连通，所述弯管段为弧线段，所述直线段之间串联连接；

所述实验管道入口端和出口端均设置有温度计、压力计、流量计和流速计，所述温度计、压力机、流量计和流速计均连接至实验室控制系统；

所述实验控制系统还连接有入口电动阀门和出口电动阀门，入口电动阀门设置在蒸汽引入模块中，出口电动阀门设置在蒸汽回收模块中。