[發明專利]一種高溫地熱蒸汽沖刷腐蝕實驗裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 202011122828.6
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112268853B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 鄧嵩;沈鑫;王磊;趙會軍;貢譽;凌定坤;劉璐;黃亞紅;陳書楷;魏耀輝;馬明宇;劉源
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N3/56
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

1.一種高溫地熱蒸汽沖刷腐蝕實驗裝置，具有氣體供應組件、蒸汽發生組件、固相顆粒供應組件、腐蝕實驗段組件、固相回收組件、有害氣體吸收裝置、蒸汽冷凝循環裝置以及輸送管道，其特征是：

氣體供應組件：具有CO₂儲氣瓶、H₂S儲氣瓶、腐蝕性氣體混合室、蒸汽-氣體混合室以及N₂儲氣瓶，CO₂儲氣瓶、H₂S儲氣瓶分別通過輸送管道與腐蝕性氣體混合室的兩個入口相連，腐蝕性氣體混合室出口與蒸汽-氣體混合室上端入口相連，N₂儲氣瓶與蒸汽-氣體混合室下端入口相連；

蒸汽發生組件：具有蒸汽發生器，蒸汽發生器與蒸汽-氣體混合室下端入口相連；

固相顆粒供應組件：包括封閉性容器和與封閉性容器出料口連通的多相混合室，多相混合室左端入口與蒸汽-氣體混合室右端出口相連；

腐蝕實驗段組件：包括三個可拆卸的、裝載在三條并聯輸送管道上的實驗管段，多相混合室右端出口與實驗管段入口相連；所述的實驗管段兩端分別與輸送管道螺紋連接，三個相同型號的控制閥門對應設在所述實驗管段的前端輸送管道上，用于控制調節對應的實驗管段上流體的流量，三個相同型號的流量表對應設在所述實驗管段的后端輸送管道上，用于監測對應的實驗管段的流量；

固相回收組件：包括氣固旋流分離器、固相顆粒回收罐，氣固旋流分離器的固相排料口與固相顆粒回收罐入口相連，實驗管段的出口與氣固旋流分離器的氣固兩相流入口相連，氣固旋流分離器氣相出口與有害氣體吸收裝置入口相連；

有害氣體吸收裝置：為管道狀，有害氣體吸收裝置兩端與輸送管道采用橡膠圈密封，有害氣體吸收裝置內填裝有用于吸收有害氣體的活性炭；

蒸汽冷凝循環裝置：包括冷凝器、冷凝液收集容器以及水泵，冷凝器出口與冷凝液收集容器入口相連，冷凝液收集容器出口與水泵入口相連，水泵出口與蒸汽發生器液相入口相連。

2.如權利要求1所述的高溫地熱蒸汽沖刷腐蝕實驗裝置，其特征是：所述的固相顆粒回收罐中裝有氫氧化鈉溶液。

3.一種利用權利要求1所述高溫地熱蒸汽沖刷腐蝕實驗裝置的測試方法，其特征是：具有如下步驟：

步驟1，將三個重量已知的所述實驗管段依次裝在輸送管道上，設實驗前單個實驗管段的質量為M1，確定兩端密封性良好，根據測試地區地熱流體組分配置模擬地熱溶液，將溶液倒入所述蒸汽發生器的內膽中，啟動所述蒸汽發生器對溶液進行預熱，產生的蒸汽通入蒸汽-氣體混合室；

步驟2，待蒸汽發生器的蒸汽穩定產生后，由CO₂儲氣瓶向腐蝕性氣體混合室內充入CO₂氣體、由H₂S儲氣瓶向腐蝕性氣體混合室內充入H₂S，將腐蝕性氣體混合室產生的腐蝕性氣體通入蒸汽-氣體混合室，多相流體中二氧化碳濃度以及硫化氫含量計算公式如下：

C_gas=Q_gas/Q_混合×100%

Q_混合=Q_H2S+Q _CO2+Q_vapour

式中，C_gas為所需計算組分的濃度；Q_gas為相應氣體的流量，ml/min；Q _H2S為硫化氫氣體流量,ml/min；Q_CO2為二氧化碳氣體流量,ml/min；Q_vapour為蒸汽流量,ml/min；

步驟3，將封閉性容器中的固相顆粒以均勻速度流入多相混合室內；

步驟4，接通蒸汽-氣體混合室與多相混合室，記錄實驗開始時間為T1；

步驟5，將多相混合室內的混合多相流體流過實驗管段進行實驗，經過實驗管段的混合多相流體進入氣固旋流分離器分離，分離后的固相顆粒進入固相顆粒回收罐回收，分離后的氣相流體通過有害氣體吸收裝置過濾硫化氫后進入冷凝器，冷凝器將氣相流體冷卻成冷凝液后通入冷凝液收集容器，冷凝液經水泵泵入蒸汽發生器，開始循環；

步驟6，實驗結束后，記錄實驗結束時間為T2，關閉蒸汽發生器及輸送管道上的閥門，拆除實驗管段，稱重試驗后實驗管段的質量為M2，對實驗管段內壁處理后的腐蝕產物進行檢測并對腐蝕形貌進行觀察，腐蝕速率V_corr計算可采用如下公式：V_corr=｜M1-M2｜/（T2-T1）。

4.如權利要求3所述高溫地熱蒸汽沖刷腐蝕實驗裝置的測試方法，其特征是：步驟5中，實驗過程中，可開啟儲氣瓶利用內裝的高壓氮氣對整個系統的壓力和多相流體流速進行調節。