[发明专利]一种燃烧气氛下耐热材料抗热腐蚀性能评估装置及其方法

说明书

本发明提供一种燃烧气氛下耐热材料抗热腐蚀性能评估装置及其方法，结构简单，设计合理，能够模拟真实气氛下各种条件的腐蚀情况；操作简便，结论精确。所述装置包括燃烧气氛模拟装置和换热模拟装置；所述的燃烧气氛模拟装置包括依次连接的燃烧器、炉膛和引风机；炉膛轴线呈竖直设置；所述的换热模拟装置包括同轴设置在炉膛内的空心圆管；空心圆管由若干不同耐热材料的扇形柱状试样通过母线焊接密封而成；空心圆管两端外侧分别与炉膛密封连接；空心圆管外部与炉膛内部形成的环形柱状空间，环形柱状空间的两端分别设置有伸出炉膛的入口段和出口段，环形柱状空间内通过入口段和出口段通入单向流动的换热介质。

技术领域

本发明涉及耐热材料热腐蚀性能测试领域，具体为一种燃烧气氛下耐热材料抗热腐蚀性能评估装置及其方法。

背景技术

以固体燃料燃烧提供热能供应的工业设备均工作在高温、含灰气流的腐蚀性复杂环境之中，随着的电站锅炉向着更高蒸汽参数和更大容量的方向发展，锅炉炉膛截面热负荷和含尘气流的旋转动量流力矩不断增加，加重了炉膛结渣和热腐蚀倾向，特别是煤粉燃烧器区域由于燃烧工况不断变化，加之低氮氧化物燃烧技术的采用，使得燃烧器区域出现了十分复杂的腐蚀性气氛；另外，超临界发电机组的电站锅炉的主蒸汽温度已经从过去的543℃和566℃不断提高到630℃，使得高温过热器金属壁温处于650℃左右，进入气相和熔盐多相介质腐蚀的严重温度区间，近年来，超超临界电站锅炉频繁发生炉膛水冷壁和过热器的热腐蚀事故，直接威胁发电机组的长周期安全运行。

耐热材料热腐蚀机理及其腐蚀性动力学的研究一直受到密切关注，最直接的方法就是进行模拟气氛下耐热材料的热腐蚀试验。根据文献检索，目前没有发现固体燃料燃烧复杂腐蚀气氛下的热腐蚀试验设备，使得多数单一气氛下获得的腐蚀实验数据无法反映动力设备真实的腐蚀状况，不能指导工程实践。因此，迫切需要设计燃烧气氛下对耐热材料抗热腐蚀性能评估的装置。

对于抗热腐蚀性能的评估方法，过去一般的方法是对腐蚀前后的试样进行称重，得到试样的腐蚀增重，用单位时间内的腐蚀增重来表示热腐蚀速率，该方法无法直观地表示热腐蚀的进行情况；另一种方法是运用金相显微镜或扫描电镜等手段测量试样腐蚀后腐蚀层生成厚度，用单位时间内的腐蚀层生成厚度来表征热腐蚀速率，该方法只是从宏观的角度考虑腐蚀的程度，并不能准确的表征耐热材料实际热腐蚀速率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种燃烧气氛下耐热材料抗热腐蚀性能评估装置及其方法，结构简单，设计合理，能够模拟真实气氛下各种条件的腐蚀情况；操作简便，结论精确。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种燃烧气氛下耐热材料抗热腐蚀性能评估装置，包括燃烧气氛模拟装置和换热模拟装置；

所述的燃烧气氛模拟装置包括依次连接的燃烧器、炉膛和引风机；炉膛轴线呈竖直设置；

所述的换热模拟装置包括同轴设置在炉膛内的空心圆管；空心圆管由若干不同耐热材料的扇形柱状试样通过母线焊接密封而成；空心圆管两端外侧分别与炉膛密封连接；空心圆管外部与炉膛内部形成的环形柱状空间，环形柱状空间的两端分别设置有伸出炉膛的入口段和出口段，环形柱状空间内通过入口段和出口段通入单向流动的换热介质。

优选的，入口段的伸出端连接风机或水泵，出口段对应的与外部环境或水箱连通。

优选的，扇形柱状试样焊接组成的空心圆管的两端外部通过金属橡胶密封圈密封固定在炉膛中。

优选的，入口段和出口段分别垂直伸出炉膛轴线设置。

优选的，所述空心圆管管壁埋有若干测温热电偶。

一种燃烧气氛下耐热材料抗热腐蚀性能评估方法，基于上述任意一项所述的装置，包括以下步骤：