[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

本發明涉及一種高溫地熱蒸汽沖刷腐蝕實驗裝置及其測試方法，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，將實驗所用的腐蝕性氣體、固相顆粒及蒸汽通過腐蝕實驗管件的實驗管段，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。本發明可最大程度還原地熱蒸汽環境中多相流體在管道中的流動狀態，實現循環性實驗，通過調節腐蝕性氣體、蒸汽、固相顆粒在多相流體中的占比，以及控制流體的流速、實驗系統的壓力等參數，計算出實驗管段的腐蝕速率并對材料的耐腐蝕性能進行評價，或者對涂層、緩蝕劑等防腐手段的有效性進行評價。

技術領域

本發明涉及地熱資源技術領域，尤其是一種高溫地熱蒸汽沖刷腐蝕實驗裝置及其測試方法。

背景技術

我國地熱資源豐富，地熱田的溫度一般高于150℃，是以溫蒸汽為主的高溫地熱資源，可通過在表面建設地熱發電廠的方式進行發電，是一種具有廣闊前景的清潔能源。但是，地熱蒸汽往往包含硫化氫、二氧化碳等腐蝕性氣體，并且由于高溫地熱資源在開采過程中會產生以二氧化硅為主體成份的硅垢，并進而形成具有一定硬度的二氧化硅晶體，這些晶體會隨著流動的蒸汽被攜帶至地面，不可避免地會對井下管柱以及地面管道造成沖刷腐蝕，從而損壞金屬管道，造成能源損失。

為了對這種地熱環境中多相流沖蝕行為進行研究，以便開發合適的防護手段，需要開發一種能夠對地熱環境下多相流沖刷腐蝕機理進行深入研究的實驗裝置。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術中之不足，本發明提供一種高溫地熱蒸汽沖刷腐蝕實驗裝置及其測試方法，以模擬在蒸汽環境下多相流體對管道的沖刷腐蝕過程，并且能夠調節腐蝕性氣體、蒸汽、固相顆粒在多相流體中的占比，在一定程度上控制流體的流速、實驗系統的壓力等參數，通過計算腐蝕速率以及利用表面工程手段對材料的耐腐蝕性能進行評價，或者對涂層、緩蝕劑等防腐手段的有效性進行評價。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：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。

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；

腐蝕實驗管件：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；

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；

蒸汽冷凝回收裝置：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。

為方便連接及實驗時流量的控制調節，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，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。