[发明专利]一种超临界二氧化碳腐蚀试验装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种超临界二氧化碳腐蚀试验装置及使用方法，涉及金属材料在超临界二氧化碳环境中的试验研究领域。该试验装置由驱动气体组件、CO2供气组件、超临界CO2增压稳压组件、高压反应釜及加热组件、排气组件、气体吹洗组件、气体成分分析组件构成。该装置能实现材料在动态超临界二氧化碳条件下的腐蚀试验，且能够实时监测反应产物及其含量，试验结果可靠，且试验过程中系统能够自动运行，无需看守，使用方便。

技术领域

本发明属于金属材料在超临界气体环境中的试验研究技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳腐蚀试验装置及使用方法。

背景技术

在火力发电领域中，为了节约能源和保护环境，要求不断提高发电效率，近年来，超临界二氧化碳(SC-CO₂)布雷顿循环燃煤发电技术成为研究热点，需要对材料在SC-CO₂环境中的腐蚀性能进行评价，因此需要开发能够模拟实际高温高压服役工况的试验装置，该试验装置要求介质温度和压力分别至少达到700℃和35MPa。

在超临界气体环境试验研究领域，现有技术方案主要公开了超临界水氧化试验装置，包括专利申请文件CN 104568722 A《一种超临界状态下的腐蚀试验装置》、专利CN103543096 A《一种动态高温高压氧化实验装置》、专利申请文件200810011845.5《一种在超临界水中进行长时间氧化腐蚀实验的方法和设备》、专利CN 102519863 A《一种超临界水蒸汽氧化试验装置》等。然而超临界水和超临界二氧化碳性质并不同(水的临界点为374℃、22.1MPa，在常温常压下呈液态，而二氧化碳的临界点则仅为31℃、7.4MPa，在常温常压呈气态)，导致腐蚀试验设备不能通用。而目前针对超临界二氧化碳腐蚀试验装置，报道相对较少，专利申请文件201710262493.X报道了一种超临界二氧化碳腐蚀试验装置，但该装置存在以下弊端：首先，没有设置吹洗组件，无法排出试验前系统中的空气；其次，没有设置气体成分分析组件，难以保证试验中气氛的纯度，无法实时观察体的纯度，确保气体杂质含量满足要求；第三，没有设置超温超压报警并反馈控制的装置，无法长期稳定安全运行。

因此有必要开发一种用于超临界二氧化碳条件下能够长期稳定安全运行的腐蚀试验设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳腐蚀试验装置及使用方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种超临界二氧化碳腐蚀试验装置，包括驱动气体组件、CO₂供气组件、超临界CO₂增压稳压组件、高压反应釜及加热组件、排气组件、气体吹洗组件和气体成分分析组件；其中，

驱动气体组件包括空压机、过滤器A、调压阀、压力表A、安全阀A和驱动开关；

CO₂供气组件包括气瓶、压力表B和过滤器B；

超临界CO₂增压稳压组件包括气体增压泵、过滤器C、高压缓冲罐、减压阀、压力表C、传感器、安全阀B、截止阀A和流量计；

高压反应釜及加热组件包括进气侧高压法兰、加热炉、高压炉管、隔热器、试样架、出口侧高压法兰和热电偶；

排气组件包括截止阀B、背压阀、单向阀A和废气处理器；

气体吹洗组件包括截止阀C、泄压阀和单向阀B；

气体成分分析组件包括气体成分分析仪和截止阀D；

其中，空压机依次通过过滤器A、调压阀、压力表A、安全阀A、驱动开关和气体增压泵的驱动气体入口相连；气瓶、压力表B、过滤器B依次通过管路与气体增压泵的气源入口相连；