[发明专利]一种模拟烟灰腐蚀或烟气腐蚀的实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种模拟烟灰腐蚀或烟气腐蚀的实验装置及实验方法，涉及烟气腐蚀模拟方法技术领域。该方法将催化剂放置于管式炉1内的催化剂放置区，将空白试样以及表面分散有烟灰介质的待测试样放置于管式炉2内的试样放置区，向管式炉1通入模拟烟气以对模拟烟气进行预处理，然后将预处理后的模拟烟气通入管式炉2中，待反应结束后，清除试样表面的腐蚀产物，根据试样失重计算试样腐蚀速率。该装置通过两个管式炉实现了试样和催化剂的单独温度控制，便于通过温度控制催化剂的活性，同时也保证了试样的腐蚀试验温度的设定不受催化剂影响。实验装置整体上结构简单，布局合理，可采用现有的几种设备实施烟灰腐蚀或烟气腐蚀的模拟。

技术领域

本发明涉及烟气腐蚀模拟方法技术领域，具体而言，涉及一种模拟烟灰腐蚀或烟气腐蚀的实验装置及实验方法。

背景技术

锅炉是通过燃烧将燃料的化学能转化为热能，并将热能传给水使之升温、汽化、过热以产生所需的蒸汽或高温热水以供动力机械或其他设备使用的装置。锅炉的腐蚀分为高温腐蚀和低温腐蚀两种，其中高温腐蚀主要指熔盐热腐蚀。无论是燃油锅炉还是燃煤锅炉，燃料中含有的V、Na和S等元素均会在锅炉内部被氧化形成V₂O₅和Na₂SO₄等氧化物及各种盐类，而V₂O₅和Na₂SO₄或NaCl又会进一步反应生成一系列低熔点的钒酸盐，这些物质会随烟灰一起沉积在高温过热器、高温再热器和水冷壁等高温设备上，溶解金属表面自然形成的保护性氧化膜，进而向金属内部侵蚀，造成腐蚀破坏，影响锅炉的正常运行，极大程度上缩短了锅炉的使用寿命。

针对锅炉运行中出现的高温腐蚀问题，一般应对策略是选择耐热性能和耐烟灰腐蚀性能均较好的材料用于过热器、再热器等高温部件。而在寻找或研发性能更好的钢种和合金时，需要一种能模拟锅炉烟灰/烟气腐蚀环境的试验方法来研究材料的高温腐蚀行为，为进一步探讨材料耐蚀性能的影响因素及变化规律提供基础。

目前尚无专门针对模拟烟灰/烟气腐蚀试验的方法。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟烟灰腐蚀或烟气腐蚀的实验装置及实验方法以解决上述技术问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供了一种烟灰腐蚀或烟气腐蚀模拟实验的方法，该方法包括将催化剂放置于管式炉1内的催化剂放置区，将空白试样以及表面分散有烟灰介质的待测试样放置于管式炉2内的试样放置区，向管式炉1通入模拟烟气以对模拟烟气进行预处理，然后将预处理后的模拟烟气通入管式炉2中，待反应结束后，清除试样表面的腐蚀产物，根据试样失重计算试样腐蚀速率；待测试样的测试面具有凹槽，将模拟烟灰组分的盐分散于待测试样表面的凹槽内。

锅炉烟气的主要成分是氮气、氧气、二氧化碳和二氧化硫，另外还含有少量的三氧化硫等其它气体，由于三氧化硫在常温状态下是液态，配制模拟烟气无法添加三氧化硫，管式炉1的作用在于：对模拟烟气进行预处理，从而使模拟烟气成分中的部分二氧化硫转化为三氧化硫，从而使得预处理后的模拟烟气更加贴合实际烟气。经过预处理后的模拟烟气流入管式炉2内，金属试样在烟气氛围下与烟灰介质发生反应而被腐蚀。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述方法还包括待测试样的制备，待测试样的制备包括：在待测试样的测试面预制凹槽，然后将模拟烟灰组分的盐分散于待测试样表面凹槽内。在其他实施方式中，也可以购买市售的具有凹槽结构的试样。

需要说明的是上述凹槽的设置使得烟灰产生的腐蚀仅发生于凹槽区域，而高温氧化腐蚀发生于待测试样的表面。此外，设计具有凹槽的试样结构，也便于将烟灰介质调制成适当的液体或悬浮液均匀涂于试样表面。设置试样具有凹槽结构也便于计算腐蚀面积。

凹槽的形状以及大小可以根据实际的需要进行设置，例如可以是椭圆形、长方形等形状。