[实用新型]一种受力作用下超临界二氧化碳腐蚀实验装置

说明书

本实用新型公开了一种受力作用下超临界二氧化碳腐蚀实验装置，该装置包括二氧化碳气源、超临界流体泵、预热器、管式反应器及其中的实验管段、冷凝装置及尾气处理装置；二氧化碳气源经超临界流体泵与预热器入口相连，预热器出口与管式反应器中的实验管段相连，管式反应器出口连接有冷凝装置，冷凝器出口连接有尾气处理装置；本实验装置采用实际耐热管作为超临界二氧化碳腐蚀反应器，突破常规的挂片实验方式忽略超临界压力的二氧化碳流体对耐热管壁力学作用的局限，更接近于耐热管的真实服役环境，从而获得耐热材料的工程条件下的抗腐蚀性能；本实用新型实验环境和受力作用接近真实服役环境，可广泛应用于超临界压力二氧化碳流体腐蚀的实验室研究。

技术领域

本实用新型涉及材料腐蚀性能实验装置，具体涉及一种测试受力条件耐热管超临界二氧化碳腐蚀性能的实验装置。

背景技术

超临界流体指温度与压力处于其临界点以上的兼具液体和气体性质的流体。二氧化碳的临界温度是30.98℃，临界压力是7.38MPa。超临界二氧化碳具有良好的传递性和快速移动能力，其密度与液体接近，高密度增加了流体的压强；超临界循环利用二氧化碳在临界附近的物性，减小压缩功，大幅度提高回热效率。超临界二氧化碳循环发电系统具有能量转化效率高、关键部件和系统所占空间小和经济性显著等优点。相对于传统蒸汽工质的朗肯循环，超临界二氧化碳循环发电技术优势显著，被认为是新兴能源领域最具应用前景的能量转换系统之一，该技术在新型燃气轮机、核电、火力发电以及太阳能发电等方面应用前景广阔。华能集团赵毅提出超临界二氧化碳布雷顿循环 600℃条件下可以达到传统超超临界蒸汽朗肯循环700℃的效率，有效地避免开发高温合金，同时具有极佳的节水作用，并能利用捕集的温室气体二氧化碳，进一步实现煤炭清洁高效利用。

超临界二氧化碳循环发电技术不仅减少了二氧化碳的捕捉及封存带来的成本及威胁，而且大幅度提高化石燃料能源利用效率，具有颠覆性的意义。虽然目前国内外没有商业化运行的发电机组，但在超临界二氧化碳循环体系中，二氧化碳工质与关键部件直接接触，系统的高效安全运行依赖于工质与材料间的稳定性。同时，与现役发电机组水蒸气工质的腐蚀行为相似，为保证新型发电循环系统的高效安全运行，系统关键部位材料的腐蚀成为关键因素之一。基于超临界火电机组蒸汽侧氧化皮严重剥落的前车之鉴，研究超临界二氧化碳中耐热材料的腐蚀行为可有效避免由腐蚀引起的非计划停炉，具有重要科学意义。目前研究耐热材料抗超临界二氧化碳腐蚀性能停留在挂片研究，挂片实验在材料遴选方面具有一定的意义，但是忽略了超临界流体对耐热钢管的力学作用，无法真正评估耐热材料的抗腐蚀性能。因此，迫切需要设计和搭建真实受力条件下超临界二氧化碳腐蚀性能测试的实验装置。

发明内容

针对目前超临界二氧化碳腐蚀装置中试样缺乏力学作用的问题，本实用新型提出了一种受力作用下超临界二氧化碳腐蚀实验装置，是一套模拟耐热管受力条件下其腐蚀性能测试的实验装置；本实用新型选用真实耐热管作为管式反应器，利用超临界流体泵和预热器获得超临界二氧化碳流体，进而进行真实受力条件下耐热材料腐蚀性能测试。

为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案如下：