適用于熱工水力閉式試驗回路的除氧結(jié)構(gòu)及動態(tài)除氧方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱工水力試驗研究領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于熱工水力閉式試驗回路的除氧結(jié)構(gòu)及動態(tài)除氧方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在熱工水力試驗回路中，溶解氧的存在是造成設(shè)備管道腐蝕的主要原因之一，它與管道系統(tǒng)的金屬材料發(fā)生氧化反應(yīng)而腐蝕回路，特別對于高溫高壓熱工水力回路系統(tǒng)而言，高溫高壓的特殊要求使得管道和設(shè)備的壁厚相當(dāng)大，但溶解氧的腐蝕作用會逐漸減小管道和設(shè)備的壁厚，管道和設(shè)備的機械強度就可能逐漸滿足不了試驗要求，所以降低和控制回路工質(zhì)中的溶解氧含量是非常必要的。同時，如果去離子水中含有大量的溶解氧，在管道中由于壓力溫度的變化可能析出，從而影響流體的熱工水力特性和試驗數(shù)據(jù)的可信性。因此，降低和控制去離子水中的溶解氧含量，一方面可以保證回路管道系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命；另一方面可以保證熱工水力試驗研究的正常進(jìn)行，除氧已成為熱工水力試驗回路的重要工藝。
[0003]對于熱工水力閉式試驗回路而言，除氧有兩個重要的內(nèi)容，包括儲水箱除氧和回路管道除氧。對于前者，可采用熱力除氧的方法；對于后者，難以直接采用熱力除氧或其它除氧方法。為排除閉式回路管道中的溶解氧，要求把回路管道中所有的流體排放到儲水箱進(jìn)行熱力除氧，同時儲水箱中的水可進(jìn)入到回路管道中。儲水罐屬于補水系統(tǒng)，由于補水用的柱塞栗額定流量遠(yuǎn)小于閉式回路的屏蔽栗，如果只依靠柱塞栗的驅(qū)動，對于穩(wěn)壓器、換熱器和大口徑管道而言，流速很小，設(shè)備或管道的局部區(qū)域可能形成死水區(qū)，無法把回路管道中的所有流體排放到儲水箱中。因此，動態(tài)除氧時，屏蔽栗和柱塞栗需要同時開啟，熱工水力試驗回路采用閉式和開式的混合模式，如何添加設(shè)計少量的除氧連接管線從而使該混合模式能正常運行，采用何種的控制流程來啟動運行試驗回路的動態(tài)除氧，這都是熱工水力閉式試驗回路除氧工藝必須解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于熱工水力閉式試驗回路的除氧結(jié)構(gòu)及動態(tài)除氧方法，該除氧結(jié)構(gòu)及除氧方法
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:適用于熱工水力閉式試驗回路的除氧結(jié)構(gòu)，包括熱工水力閉式試驗回路，所述熱工水力閉式試驗回路連接有動態(tài)除氧系統(tǒng)，動態(tài)除氧系統(tǒng)包括儲水箱、柱塞栗以及柱塞栗進(jìn)口換熱器，柱塞栗進(jìn)口換熱器設(shè)置在儲水箱和柱塞栗之間，且柱塞栗進(jìn)口換熱器同時與儲水箱和柱塞栗連通，儲水箱和柱塞栗均與熱工水力閉式試驗回路連接。動態(tài)除氧連接管線包括了穩(wěn)壓器波動管接口到儲水箱連接管線、柱塞栗出口到穩(wěn)壓器頂部連接管線以及柱塞栗進(jìn)口換熱器。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用電加熱的方式對儲水箱進(jìn)行熱力除氧，采用閉式和開式混合運行模式把熱工水力閉式試驗回路中所有的去離子水循環(huán)排放到儲水箱進(jìn)行熱力除氧。動態(tài)除氧連接管線的系統(tǒng)流程為:儲水箱中的水經(jīng)柱塞栗出口到穩(wěn)壓器頂部連接管線注入到穩(wěn)壓器中，經(jīng)穩(wěn)壓器波動管流出的去離子水分為兩路，一路經(jīng)穩(wěn)壓器波動管接口到儲水箱連接管線流到儲水箱，另一路在屏蔽栗的驅(qū)動下經(jīng)閉式回路回流到穩(wěn)壓器波動管接口。
[0005]熱工水力閉式試驗回路包括屏蔽栗、流量計A、預(yù)熱器、試驗本體、換熱器以及穩(wěn)壓器，且屏蔽栗、流量計A、預(yù)熱器、試驗本體以及換熱器依次連通，換熱器和屏蔽栗同時與穩(wěn)壓器連通，穩(wěn)壓器同時與儲水箱和柱塞栗連通；儲水箱和穩(wěn)壓器之間設(shè)置有截止閥D、流量計B以及背壓閥，且截止閥D、流量計B以及背壓閥依次連通，截止閥D與穩(wěn)壓器連通，背壓閥與儲水箱連通；柱塞栗和穩(wěn)壓器之間設(shè)置有截止閥C，截止閥C的分別與柱塞栗的出口和穩(wěn)壓器的頂部連通，截止閥C的連通管道從穩(wěn)壓器頂部插入到穩(wěn)壓器最低液位以下，截止閥C連通有截止閥A，截止閥A—端與截止閥C連通，另一端同時與屏蔽栗、流量計A以及柱塞栗連通。在穩(wěn)壓器波動管接口道儲水箱連接管線上設(shè)置了截止閥、流量計和背壓閥，分別用于隔離連接管線、測量管線流量以及控制混合運行模式時閉式回路壓力。柱塞栗進(jìn)口換熱器的作用為降低柱塞栗的進(jìn)口溫度，防止在柱塞栗中發(fā)生空化。
[0006]穩(wěn)壓器同時連通有穩(wěn)壓器排氣閥和穩(wěn)壓器排水閥，且穩(wěn)壓器排氣閥設(shè)置在穩(wěn)壓器排水閥的上方；穩(wěn)壓器連通有氮氣供應(yīng)裝置；儲水箱連通有去離子水供應(yīng)裝置；儲水箱中設(shè)置有加熱元件；儲水箱和柱塞栗之間設(shè)置有氣動調(diào)節(jié)閥，且氣動調(diào)節(jié)閥同時與儲水箱和柱塞栗連通；試驗本體和換熱器之間設(shè)置有高位排氣閥，且高位排氣閥同時與試驗本體和換熱器連通。排氣閥是用于排出氣體，排水閥是用于排出多余的水分。儲水箱的去離子水經(jīng)過加熱元件進(jìn)行加熱。
[0007]適用于熱工水力閉式試驗回路的動態(tài)除氧系統(tǒng)，包括以下步驟:
(a)關(guān)閉截止閥A、截止閥C和柱塞栗，加熱元件保持整個除氧過程通電，把儲水箱中的去離子水在常壓下加熱到100 °C進(jìn)行靜態(tài)熱力除氧，通過去離子水供應(yīng)裝置控制儲水箱的液位，這一步是除去儲水箱中去離子水的溶解氧；
(b)運行0.5至I小時的儲水箱靜態(tài)熱力除氧后，關(guān)閉截止閥B，打開截止閥C和穩(wěn)壓器排氣閥，啟動柱塞栗，往穩(wěn)壓器中注入儲水箱已靜態(tài)熱力除氧的去離子水，調(diào)節(jié)氣動調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)值，使穩(wěn)壓器的液位上升速率為100-150mm/分鐘，把穩(wěn)壓器的上部空氣排出，然后關(guān)閉截止閥C和穩(wěn)壓器排氣閥，打開氮氣供應(yīng)裝置和穩(wěn)壓器排水閥，往穩(wěn)壓器中注入氮氣，使穩(wěn)壓器在2MPa時保持60%-70%滿液位后，隔離氮氣供應(yīng)裝置，這一步的作用是排除試驗之前穩(wěn)壓器殘留的氣體并建立閉式回路壓力為2MPa時穩(wěn)壓器的液位；
(c)打開截止閥A，通過柱塞栗向閉式回路打壓，通過高位排氣閥高位排放閉式回路中的氣體，當(dāng)回路中的壓力達(dá)到2MPa時，打開截止閥B，這一步的作用是排除試驗之前閉式回路殘留的絕大部分氣體，并使閉式回路的壓力為2MPa避免屏蔽栗發(fā)生空化；
(d)運行I至2小時的打壓后，關(guān)閉高位排氣閥，調(diào)節(jié)氣動調(diào)節(jié)閥的開度，使閉式回路的壓力為2MPa，啟動屏蔽栗，運行0.5至I小時后，待閉式回路的各參數(shù)穩(wěn)定后，打開截止閥C、截止閥D，調(diào)節(jié)背壓閥閥前壓力，并根據(jù)流量計B的測量值和穩(wěn)壓器液位調(diào)節(jié)氣動調(diào)節(jié)閥的開度，使閉式回路運行在2MPa，閉式回路實現(xiàn)了動態(tài)除氧，這一步的作用在屏蔽栗的驅(qū)動下把閉式回路中的所有流體排入到儲水箱；
(e)運行I至2小時的動態(tài)除氧，關(guān)閉屏蔽栗，依次關(guān)閉截止閥A、截止閥D、截止閥B，打開截止閥C，重復(fù)步驟b的工作，除去進(jìn)入到穩(wěn)壓器上部氮氣空間中的氧氣，并建立在閉式回路實際運行壓力下的穩(wěn)壓器液位，這一步的作用是排除動態(tài)除氧時進(jìn)入到穩(wěn)壓器上部氮氣空間中的氧氣，并建立在閉式回路實際運行壓力下的穩(wěn)壓器液位。整個流程實現(xiàn)了試驗回路從啟動到試驗前裝備狀態(tài)的平滑過渡。
[0008]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用閉式和開式混合運行模式把熱工水力閉式試驗回路中所有的去離子水循環(huán)排放到儲水箱進(jìn)行熱力除氧，實現(xiàn)了以動態(tài)除氧的方法徹底排出熱工水力閉式試驗回路中的溶解氧，實現(xiàn)了從試驗回路啟動到試驗前準(zhǔn)備狀態(tài)的平滑過渡；
2、本發(fā)明不額外增加除氧設(shè)備，只利用熱工水力閉式試驗回路原有的屏蔽栗、柱塞栗、儲水箱及其加熱元件等設(shè)備，并添加少量的連接管線；
3、本發(fā)明的成本低，操作流程簡單，可用于熱工水力閉式試驗回路特別是高溫高壓回路的除氧，也可用于鍋爐、化工等行業(yè)中需要動態(tài)除氧的閉式回路。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的框架示意圖。
[0010]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:I一去離子水供應(yīng)裝置；2—儲水箱；3—加熱元件；4一柱塞栗進(jìn)口換熱器；5—柱塞栗；6—氣動調(diào)節(jié)閥；7—截止閥A ；8一流量計A ；9一預(yù)熱器；10—試驗本體；11 一尚位排氣閥；12—換熱器；13—屏蔽栗；14一截止閥B ； 15一穩(wěn)壓器；16—氮氣供應(yīng)裝置；17—穩(wěn)壓器排氣閥；18—穩(wěn)壓器排水閥；19一截止閥C ;20—截止閥D ；21一流量計B ；22一背壓閥。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0012]實施例1:
如圖1所示，適用于熱工水力閉式試驗回路的除氧結(jié)構(gòu)，包括熱工水力閉式試驗回路，所述熱工水力閉式試驗回路連接有動態(tài)除氧系統(tǒng)，動態(tài)除氧系統(tǒng)包括