[发明专利]原油燃烧锅炉超临界材料高温腐蚀试验装置及方法

说明书

本发明涉及原油燃烧锅炉超临界材料高温腐蚀试验装置及方法，装置包括烟道机构、燃烧炉、供油管路机构和供气管路机构，燃烧炉包括炉体、炉盖、油槽和油嘴，烟道机构包括高温管式炉、试样挂架和烟气联接管，供油管路机构包括储油罐、压油气管和供油油管，供气管路机构包括供气管和压气气管，本发明的试验装置用于原油燃烧锅炉所适用的超临界材料的高温腐蚀试验，将原油在燃烧炉中直接燃烧，燃烧后的烟气进入烟道机构，用烟道机构来专门控制烟气温度。本发明的试验装置成功地应用于超临界材料的实验室研究中，数据真实、可靠，和企业工业应用现状数据吻合度高，满足了企业对燃油锅炉锅炉钢超临界材料高温腐蚀性能预测的需要。

技术领域

本发明涉及高温试验设备技术领域，具体涉及原油燃烧锅炉超临界材料高温腐蚀试验装置及方法。

背景技术

目前世界的电站主要以燃煤电站、燃油电站、燃气电站、核电站和水电站为主。日本、中东、俄罗斯、美国加州西部沿海地区、新英格兰中部濒临大西洋地区、佛罗里达和美国东南及西南地区、以及我国的沿海经济发达省份大量地使用燃油电站。自2011年日本福岛核电站泄漏以来，日本陆续关停了全部核电站，重新启用燃油电站。中东国家，如沙特、伊朗、伊拉克等国石油储量丰富，其电力供应主要靠燃油电站。尤其是伊拉克在海湾战争之后，其国内的电站受到破坏，电力资源紧缺，对燃油电站的需求量更大。随着国内燃油蒸汽电站项目逐渐增多，目前在伊朗、伊拉克等国的燃油电站项目业务发展良好，同时为了不断开拓沙特、阿联酋等国的高端市场，加紧解决燃油蒸汽电站的关键性技术难题已经刻不容缓。目前，中东市场的燃油蒸汽机组逐步向大型化，高参数化的方向发展，特别在高端市场超临界燃油锅炉的开发需求日益迫切。

自20世纪80年代，现代超临界火力发电机组问世以来，超临界设备已在日本、德国、丹麦等国家大批投产使用。随着人类向21世纪的迈进，节能和环保已经成为现代工业发展的两大主题。世界各国纷纷采用提高蒸汽参数的方法来提升火力发电机组的热效率。火力发电机组的蒸汽压力不断提高，过热蒸汽温度已经达到600℃，高温过热器和再热器的金属温度达到650℃。未来火电机组的蒸汽温度将超过700℃，届时高温过热器和再热器的金属温度将达到750℃或更高，高温腐蚀问题将更为严重。

因此开展原油燃烧锅炉超临界材料高温腐蚀研究具有重要价值。目前国内外对锅炉钢材料的高温腐蚀研究方法主要分为3种：第1种是混合气体模拟法；第2种是工业规模试验；第3种是废弃零件的腐蚀失效部位的检测试验。混合气体模拟法是根据燃烧烟气的主要成分和百分比，用纯的组元气体混合接近燃烧气体的成分。这种方法目前在实验室使用的最为广泛，但是针对原油燃烧烟气而言，其最大的缺点是，由于燃油组分非常复杂，其中的S、Ni、V、Na等元素对金属腐蚀影响最大，这些元素就混合在烟气里，因此用混合气体模拟法，不能够得到令人信服的数据。工业规模试验是利用现有工厂设备，试验时间长达1年甚至数年。工业规模试验尽管是数据最准确、最可靠的试验方法，但其缺点也是明显的，因为设备、人员、场地、能耗最大，最主要的是试验周期很长。目前一些新型高性能超临界钢种制造的锅炉已经运行了10~20年之久。但是市场环境是不允许对一种新钢种验证这么长时间的。对新材料而言，废弃零件的腐蚀失效部位的检测试验不是一个可以预测性能的试验方法，因此不适用。

由上述分析可知，对于原油燃烧锅炉所适用的超临界材料的高温腐蚀，开展相关的腐蚀性能预测试验，采用上述的试验方法是不合适的。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种原油燃烧锅炉超临界材料高温腐蚀试验装置及方法，直接燃烧原油，利用原油燃烧所产生的高温烟气对锅炉钢的高温腐蚀行为进行研究，能够满足企业对燃油锅炉锅炉钢超临界材料高温腐蚀性能预测的需要。