一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及反应炉技术领域，尤其涉及一种通过管路与关键零部件设计、平台搭建、试验工艺流程设计等方式以实现超高温水蒸汽的制备以及超高温水蒸汽与相应材料进行反应的反应炉装置。
【背景技术】
[0002]水或者水蒸汽广泛存在于工业环境中，如核反应堆、发电和航天领域、石油石化领域和固体燃料电池等。而湿空气对材料具有很大的腐蚀性，严重影响着合金材料的力学性能和寿命，诱发生产事故，危害人身安全，造成巨大的经济损失。如何使金属材料在含水蒸汽的高温腐蚀环境下保持优异的性能是目前工业中面临的一个重要的问题。
[0003]在缓解全球能源紧张、减少环境污染的迫切要求下，发展清洁煤发电技术已经成为了世界各国的当务之急，作为清洁煤发电主要技术之一的超临界和超超临界发电技术就是利用进一步提升锅炉蒸汽压力和温度参数来达到提高机组效率和节能降耗的目的。
[0004]根据中国专利申请号为200720032462.7 (申请日为2007年08月08日，申请人为西安热工研究院有限公司)公布的《高温蒸汽氧化试验装置》，它包括水除氧处理子系统、氧化试验子系统和水回收子系统，所说的水除氧处理子系统包括水处理桶，水处理桶的上端通过管路与真空栗相连通，水处理桶的下端设置有除氧管，该除氧管与惰性气体瓶相连通，水处理桶上、下部均通过管路及阀门与氧化试验子系统地储水桶上、下部相连通，储水桶下部通过管路及阀门与水回收子系统的蒸汽发生预热炉相连通，且在储水桶与蒸汽发生预热炉相连通的管路上还设置有计量栗，蒸汽发生预热炉还与带有蒸汽出口的反应炉相连通。该氧化试验装置可以调节试验用水中的溶解氧含量，通过对补给水的水质控制可以调节试验用水的其它品质参数；通过氧化试验子系统的计量栗可调节水蒸汽流量，最大蒸汽流量取决于选择的计量栗的量程和蒸汽发生预热炉及反应炉的功率；通过改变蒸汽发生预热炉及反应炉的设定温度可以调节氧化试验的蒸汽温度。但是该氧化装置存在以下问题:
1、水蒸汽经过管路过长，容易发生蒸汽冷凝，并夹带杂质物质对实验样品造成污染；2、系统过于庞大，对小型样品实验成本过高；3、由于管路及炉体材料受限，其实验温度一般不能超过 900°C。
[0005]根据中国专利申请号为201320362452.5(申请日为2013年06月21日，申请人为广州市特种承压设备检测研究院)公布的《抗高温水蒸汽氧化性能模拟和加速测试装置》，它包括蒸汽产生机构和高温反应炉，蒸汽产生机构包括装有去离子水的密封容器和用于密封容器的加热装置，密封容器设有进气口、出气口和进水口，进气口通过进气管接有氩气瓶且进气管伸至液面以下，进水口接有自动补水机构，出气口通过管道与高温反应炉的入口连接。由于本装置氩气脱氧、水蒸汽的形成均在一个密封容器内实现，而金属试样的测试仅在高温反应炉中，因此采用了少量的实验室设备即能达到准确实验的目的，提高了实验的便利性。但是这种测试装置存在以下问题:1、压力大小较难控制，且无法进行大气常压下的水蒸汽腐蚀实验；2、高压釜所能承受的温度较低，即水蒸汽温度较低，一般只能做300-400°C左右的水蒸汽腐蚀试验；3、样品易受污染。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型为了克服现有技术中的不足，提供了一种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置，该反应炉装置耐高温、操作方便，制造成本低。
[0007]本实用新型是通过以下技术方案实现:
[0008]—种高洁净度超高温水蒸汽反应炉装置，包括充满氩气的氩气瓶、石英水蒸汽发生器、石英管式炉、石英螺旋管、加热装置；
[0009]在氩气瓶的出气管上安装有流量调节阀和压力阀，所述压力阀的一端与第一流量计的进气端相连，所述第一流量计的出气端与三通管相连；
[0010]所述三通管的一端通过石英水蒸汽管与石英球头管相连，所述石英球头管与所述石英水蒸汽发生器活动连接，所述三通管的另一端通过石英氩气管与第二流量计的输入端相连；
[0011]所述石英螺旋管放置在石英管式炉内，所述石英螺旋管包括螺旋段、进气段、盛料段，所述进气段和盛料段分布在螺旋段的两侧，且螺旋段、进气段和盛料段均相通，在盛料段内放置有试验样品，试验样品与热电偶相连；
[0012]所述第二流量计的输出端与进气段相通；
[0013]所述加热装置位于石英管式炉的外侧用于对石英管式炉进行加热，并在加热装置内设置有多个加热线圈；
[0014]所述石英管式炉的一侧设置有出气管，且所述出气管的出气口向下。
[0015]其共组原理为:在实验时，将试验样品放入石英螺旋管的盛料段中，盛料段形状与直径大小可根据试验样品形状而制作成不同的规格，从石英螺旋管的进气段充入氩气，用于排出石英螺旋管内的空气。通过加热装置将石英管式炉加热到实验设定温度后，将石英螺旋管放入石英管式炉中，对石英螺旋管进行预热。采用石英水蒸汽发生器将二次去离子水加热至沸腾，调节第二流量计使蒸汽定量的通入石英螺旋管中，并逐渐关闭氩气瓶1中的氩气。当达到实验设定反应时间后充入氩气，并逐渐关闭高温水蒸汽，并将石英螺旋管取出，冷却至室温后关闭氩气。
[0016]与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0017]1、采用石英材质制成各种实验设备用零件，能够大幅提高整个反应炉装置的耐高温能力，整个管路可满足1200°C以上的水蒸汽对试验样品进行试验，同时便于清洗，保证较高的洁净度，避免水蒸汽因为冷凝回流后所产生的夹带杂质等问题，降低外来杂质对试验样品的污染；
[0018]2、由于石英水蒸汽管与石英水蒸汽发生器之间采用石英球头管进行活动连接，当水蒸汽的压力与流量过大时，多余的水蒸汽可以从石英球头管与石英水蒸汽发生2之间的缝隙处溢出，该连接结构简单易用且成本低；
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