[发明专利]一种高温地热蒸汽冲刷腐蚀实验装置及其测试方法

说明书

本发明涉及一种高温地热蒸汽冲刷腐蚀实验装置及其测试方法，具有气体供应组件、蒸汽发生组件、固相颗粒供应组件、腐蚀实验段组件、固相回收组件、有害气体吸收装置、蒸汽冷凝循环装置以及输送管道，将实验所用的腐蚀性气体、固相颗粒及蒸汽通过腐蚀实验管件的实验管段，对实验管段内壁处理后的腐蚀产物进行检测并对腐蚀形貌进行观察。本发明可最大程度还原地热蒸汽环境中多相流体在管道中的流动状态，实现循环性实验，通过调节腐蚀性气体、蒸汽、固相颗粒在多相流体中的占比，以及控制流体的流速、实验系统的压力等参数，计算出实验管段的腐蚀速率并对材料的耐腐蚀性能进行评价，或者对涂层、缓蚀剂等防腐手段的有效性进行评价。

技术领域

本发明涉及地热资源技术领域，尤其是一种高温地热蒸汽冲刷腐蚀实验装置及其测试方法。

背景技术

我国地热资源丰富，地热田的温度一般高于150℃，是以温蒸汽为主的高温地热资源，可通过在表面建设地热发电厂的方式进行发电，是一种具有广阔前景的清洁能源。但是，地热蒸汽往往包含硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体，并且由于高温地热资源在开采过程中会产生以二氧化硅为主体成份的硅垢，并进而形成具有一定硬度的二氧化硅晶体，这些晶体会随着流动的蒸汽被携带至地面，不可避免地会对井下管柱以及地面管道造成冲刷腐蚀，从而损坏金属管道，造成能源损失。

为了对这种地热环境中多相流冲蚀行为进行研究，以便开发合适的防护手段，需要开发一种能够对地热环境下多相流冲刷腐蚀机理进行深入研究的实验装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种高温地热蒸汽冲刷腐蚀实验装置及其测试方法，以模拟在蒸汽环境下多相流体对管道的冲刷腐蚀过程，并且能够调节腐蚀性气体、蒸汽、固相颗粒在多相流体中的占比，在一定程度上控制流体的流速、实验系统的压力等参数，通过计算腐蚀速率以及利用表面工程手段对材料的耐腐蚀性能进行评价，或者对涂层、缓蚀剂等防腐手段的有效性进行评价。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温地热蒸汽冲刷腐蚀实验装置，具有气体供应组件、蒸汽发生组件、固相颗粒供应组件、腐蚀实验段组件、固相回收组件、有害气体吸收装置、蒸汽冷凝循环装置以及输送管道。

气体供应组件：具有CO₂储气瓶、H₂S储气瓶、腐蚀性气体混合室、蒸汽-气体混合室以及N₂储气瓶，CO₂储气瓶、H₂S储气瓶分别通过输送管道与腐蚀性气体混合室的两个入口相连，腐蚀性气体混合室出口与蒸汽-气体混合室上端入口相连，N₂储气瓶与蒸汽-气体混合室下端入口相连；

蒸汽发生组件：具有蒸汽发生器，蒸汽发生器与蒸汽-气体混合室下端入口相连；

固相颗粒供应组件：包括封闭性容器和与封闭性容器出料口连通的多相混合室，多相混合室左端入口与蒸汽-气体混合室右端出口相连；

腐蚀实验管件：包括三个可拆卸的、装载在三条并联输送管道上的实验管段，多相混合室右端出口与实验管段入口相连；

固相回收组件：包括气固旋流分离器、固相颗粒回收罐，气固旋流分离器的固相排料口与固相颗粒回收罐入口相连，实验管段的出口与气固旋流分离器的气固两相流入口相连，气固旋流分离器气相出口与有害气体吸收装置入口相连；

蒸汽冷凝回收装置：包括冷凝器、冷凝液收集容器以及水泵，冷凝器出口与冷凝液收集容器入口相连，冷凝液收集容器出口与水泵入口相连，水泵出口与蒸汽发生器液相入口相连。

为方便连接及实验时流量的控制调节，所述的实验管段两端分别与输送管道螺纹连接，三个相同型号的控制阀门对应设在所述实验管段的前端输送管道上，三个相同型号的流量表对应设在所述实验管段的后端输送管道上。