一種高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及高溫高壓循環(huán)水腐蝕試驗，具體是一種高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，用于快速調(diào)節(jié)高溫高壓循環(huán)水溶解氧濃度。儲水罐的頂部設(shè)有法蘭盤，法蘭盤與儲水罐密封連接，法蘭盤上設(shè)置進水管、出氣管、連接壓力表管，進水管、出氣管、連接壓力表管分別與儲水罐連通，出氣管管路上連接背壓閥，連接壓力表管上設(shè)置壓力表；儲水罐的底部設(shè)置出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管，出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管分別與儲水罐連通；出水管與循環(huán)泵連接，氮氣進氣管、空氣進氣管分別于氮氣瓶與空氣瓶連接，液位計設(shè)置于儲水罐的罐體上。本實用新型操作簡單方便，可大大縮短高溫高壓循環(huán)水腐蝕試驗除氧時間，提高試驗效率，且節(jié)省除氧氮氣的用量。
【專利說明】一種高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高溫高壓循環(huán)水腐蝕試驗，具體是一種高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，用于快速調(diào)節(jié)高溫高壓循環(huán)水溶解氧濃度。
【背景技術(shù)】
[0002]實際運行經(jīng)驗以及實驗研究均表明，核電結(jié)構(gòu)材料在高溫高壓水中長期服役時會發(fā)生環(huán)境致裂,主要包括:應(yīng)力腐蝕、應(yīng)變誘導(dǎo)腐蝕、點蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞等。核電結(jié)構(gòu)材料的環(huán)境致裂與高溫高壓循環(huán)水中的溶解氧濃度密切相關(guān)。因此，在實驗室模擬核電站運行水環(huán)境，研究核電結(jié)構(gòu)材料高溫高壓水腐蝕行為時，首先必須精確控制高溫高壓循環(huán)水中的溶解氧濃度。壓水堆一回路高溫高壓水中的溶解氧濃度低于5ppb，在實驗室模擬該環(huán)境時，需將水中溶解氧濃度從空氣飽和(8ppm左右)降至5ppb以下。利用傳統(tǒng)的除氧裝置(儲水罐直徑約400mm，高約600mm，體積約80L)及方法，將儲水罐中的水(通常50L)除氧至5ppb以下，需要20h左右；然后將水注入高壓釜內(nèi)，由于高壓釜內(nèi)存留空氣，循環(huán)水中溶解氧濃度會升高，繼續(xù)將整個系統(tǒng)除氧至5ppb以下，又將耗時20h左右。因此，整個除氧過程將耗時1-2天，同時需要消耗大量的氮氣，試驗效率非常低。因此，研制出高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置及除氧方法，對提高高溫高壓循環(huán)水模擬實驗效率，加快國產(chǎn)核電結(jié)構(gòu)材料高溫高壓水腐蝕行為研究及腐蝕基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，意義重大。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，解決現(xiàn)有核電結(jié)構(gòu)材料高溫高壓水腐蝕行為試驗過程中除氧效率低下，耗時耗力的弊端。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0005]一種高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，該裝置設(shè)有:儲水罐、法蘭盤、進水管、出氣管、壓力表、出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管、液位計，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0006]儲水罐的頂部設(shè)有法蘭盤，法蘭盤與儲水罐密封連接，法蘭盤上設(shè)置進水管、出氣管、連接壓力表管，進水管、出氣管、連接壓力表管分別與儲水罐連通，出氣管管路上連接背壓閥，連接壓力表管上設(shè)置壓力表；
[0007]儲水罐的底部設(shè)置出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管，出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管分別與儲水罐連通；出水管與循環(huán)泵連接，氮氣進氣管、空氣進氣管分別于氮氣瓶與空氣瓶連接，液位計設(shè)置于儲水罐的罐體上。
[0008]所述的高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，儲水罐為一端封閉、另一端敞開并帶有法蘭盤的不銹鋼細(xì)長圓管，封閉端焊接三根圓管，分別為出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管；儲水罐的側(cè)面焊接液位計，法蘭盤上焊接三根圓管，分別為進水管、出氣管、連接壓力表管。
[0009]所述的高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，儲水罐的圓管直徑100-200mm，長1000-2000mmo
[0010]所述的高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，法蘭盤通過固定螺桿、橡膠皮與儲水罐密封連接。
[0011]所述的高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，儲水罐封閉端面焊接出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管；其中，兩進氣管:氮氣進氣管、空氣進氣管的末端焊接封閉，氮氣進氣管、空氣進氣管伸入儲水罐的一端側(cè)面均勻布滿圓孔，且氮氣進氣管、空氣進氣管中塞滿泡沫。
[0012]本實用新型的有益效果是:
[0013]1、本實用新型提供了一種高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，儲水罐為細(xì)長圓管；相對于粗短圓管，能夠大大提升除氧效率。
[0014]2、本實用新型裝置通過改造進氣管結(jié)構(gòu)，使進氣管末端封閉，側(cè)面均勻布滿小圓孔，在管內(nèi)塞滿泡沫，使氣體能夠同時從許多小圓孔中冒出；相對于進氣管末端敞開結(jié)構(gòu)，大大提升單位氮氣除氧效率。
[0015]3、本實用新型裝置通過改良操作方法，先將儲水罐中水除氧至目標(biāo)值，隨后往高壓釜內(nèi)同氮氣至排盡其中空氣，再將水注入高壓釜內(nèi)，充分混合后，水中溶解氧值幾乎不變,大大縮短了除氧時間。
[0016]4、本實用新型裝置設(shè)計巧妙，操作簡單方便，可在現(xiàn)有相關(guān)高溫高壓循環(huán)水設(shè)備上實現(xiàn)快速除氧，加快試驗進度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖中:1儲水罐；2法蘭盤；3進水管；4出氣管；5壓力表；6出水管；7氮氣進氣管；8空氣進氣管；9液位計；10連接壓力表管；11圓孔。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本實用新型高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，主要包括:儲水罐1、法蘭盤2、進水管3、出氣管4、壓力表5、出水管6、氮氣進氣管7、空氣進氣管8、液位計9，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0020]儲水罐I的頂部設(shè)有法蘭盤2，法蘭盤2通過固定螺桿、橡膠皮與儲水罐I密封連接，法蘭盤2上設(shè)置進水管3、出氣管4、連接壓力表管10，進水管3、出氣管4、連接壓力表管10分別與儲水罐I連通，出氣管4管路上連接背壓閥，連接壓力表管10上設(shè)置壓力表5。
[0021]儲水罐I的底部設(shè)置出水管6、氮氣進氣管7、空氣進氣管8，出水管6、氮氣進氣管7、空氣進氣管8分別與儲水罐I連通；出水管6與循環(huán)泵連接，氮氣進氣管7、空氣進氣管8分別于氮氣瓶與空氣瓶連接，液位計9設(shè)置于儲水罐I的罐體上。
[0022]本實用新型中，儲水罐I為一端封閉、另一端敞開并帶有法蘭盤2的不銹鋼細(xì)長圓管，封閉端焊接三根圓管，分別為出水管6、氮氣進氣管7、空氣進氣管8;儲水罐I的側(cè)面焊接液位計9，法蘭盤2上焊接三根圓管，分別為進水管3、出氣管4、連接壓力表管10。在儲水罐I中注入適量高純水，通氮氣使水中溶解氧濃度達到目標(biāo)值，在通過儲水罐I往高壓釜中注水之前，往高壓釜中通氮氣排盡高壓釜中空氣，再往高壓釜注水至充滿，儲水罐I與高壓釜中水溶解氧濃度幾乎不變。
[0023]本實用新型中，儲水罐I的圓管直徑約150mm，長約1700mm，體積約30L。
[0024]本實用新型中，儲水罐I利用螺母螺桿、橡膠皮連接法蘭盤2，密封性能好，液位計為高硼硅玻璃定制，儲水罐內(nèi)能承受IMPa壓力而不發(fā)生泄漏。
[0025]本實用新型中，儲水罐I封閉端面焊接出水管6、氮氣進氣管7、空氣進氣管8。其中，兩進氣管:氮氣進氣管7、空氣進氣管8的末端焊接封閉，氮氣進氣管7、空氣進氣管8伸入儲水罐I的一端側(cè)面均勻布滿小圓孔11，且氮氣進氣管7、空氣進氣管8中塞滿泡沫，通氣時，氣體能從許多小圓孔11中同時冒出，大大提高單位氣體除氧效率。
[0026]本實用新型中，法蘭盤2上焊接進水管3、出氣管4、連接壓力表管10。其中，出氣管4管道上安裝背壓閥，在實驗過程中調(diào)節(jié)背壓閥使出氣管4內(nèi)壓力為0.3-lMPa，提高儲水罐I中水溶解氧穩(wěn)定性，防止因高溫高壓循環(huán)水回路中少量泄漏造成出氣管4內(nèi)形成負(fù)壓使空氣進入。
[0027]本實用新型高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，具體操作步驟如下:
[0028](I)在高溫高壓循環(huán)水回路中，開啟循環(huán)泵，關(guān)閉高壓泵及其管路，往儲水罐I中水通氮氣進行除氧至達到目標(biāo)值。
[0029]( 2 )通過高壓釜出水口排氣閥往釜內(nèi)通氮氣，開啟高壓釜進水口排水閥排盡釜內(nèi)空氣。
[0030](3)開啟高壓泵及其管路，往高壓釜內(nèi)注水，開啟高壓釜出水口處排氣閥排氣，同時往儲水罐通氮氣，防止儲水罐里形成負(fù)壓使空氣進入。
[0031](4)高壓釜內(nèi)注滿水后，形成循環(huán)水回路，此時溶解氧濃度幾乎不變，往儲水罐里通氮氣并調(diào)節(jié)背壓閥，保持儲水罐中氣壓為0.3-lMPa，以保持溶解氧濃度的穩(wěn)定性以及防止儲水罐里形成負(fù)壓使空氣進入。
[0032]實施例
[0033]在實施例中，儲水罐I中裝22L左右水溶液(1200ppm硼酸、2.2ppm氫氧化鋰)，開始時水中溶解氧濃度為6.8ppm。開啟循環(huán)泵，關(guān)閉高壓泵及其管道閥門，通過氮氣進氣管7往儲水罐I中通氮氣除氧，氮氣流量約lL/min,通氣3.5h后,用氣量約210L,水中溶解氧濃度降至5ppb左右。通過高壓釜出水口處排氣閥門通入氮氣，同時開啟高壓釜進水口處排水閥門進行排氣，通入氮氣流量約5L/min，通入時間為15min左右，用氣量約75L。關(guān)閉高壓釜進水口處排水閥門，開啟高壓泵及其管道閥門，往高壓釜內(nèi)注水，開啟高壓釜出水口處排氣閥門進行排氣，同時往儲水罐I中通入氮氣，防止儲水罐I中形成負(fù)壓使空氣進入。水注滿高壓釜后關(guān)閉排氣閥門，水在儲水罐I與高壓釜內(nèi)充分混合，溶解氧值約為5ppb，幾乎不變，此過程用氣量約15L。整個除氧過程耗時4h左右，合計用氣量約300L。而按傳統(tǒng)裝置除氧，儲水罐體積約80L,注水約45L,氮氣通入流量0.4L/min左右,將水中溶解氧從7ppm除氧至5ppb左右，耗時約48小時，消耗氮氣約1152L。因此，本實用新型能節(jié)省大量時間，且氮氣利用率大大提高，節(jié)省氮氣30%-50%。
[0034]實施例結(jié)果表明，本實用新型能夠快速除盡儲水罐里水中的溶解氧，且節(jié)省除氣氣體的用量。當(dāng)儲水罐中水溶解氧濃度達到目標(biāo)值時，先往高壓釜中通氮氣，排盡高壓釜中空氣，再將水注入高壓釜中至充滿，儲水罐與高壓釜中水的溶解氧濃度幾乎不變。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，其特征在于，該裝置設(shè)有:儲水罐、法蘭盤、進水管、出氣管、壓力表、出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管、液位計，具體結(jié)構(gòu)如下: 儲水罐的頂部設(shè)有法蘭盤，法蘭盤與儲水罐密封連接，法蘭盤上設(shè)置進水管、出氣管、連接壓力表管，進水管、出氣管、連接壓力表管分別與儲水罐連通，出氣管管路上連接背壓閥，連接壓力表管上設(shè)置壓力表； 儲水罐的底部設(shè)置出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管，出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管分別與儲水罐連通；出水管與循環(huán)泵連接，氮氣進氣管、空氣進氣管分別于氮氣瓶與空氣瓶連接，液位計設(shè)置于儲水罐的罐體上。
2.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，其特征在于，儲水罐為一端封閉、另一端敞開并帶有法蘭盤的不銹鋼細(xì)長圓管，封閉端焊接三根圓管，分別為出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管；儲水罐的側(cè)面焊接液位計，法蘭盤上焊接三根圓管，分別為進水管、出氣管、連接壓力表管。
3.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，其特征在于，儲水罐的圓管直徑 100-200mm，長 1000-2000mm。
4.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，其特征在于，法蘭盤通過固定螺桿、橡膠皮與儲水罐密封連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的高溫高壓循環(huán)水高效除氧裝置，其特征在于，儲水罐封閉端面焊接出水管、氮氣進氣管、空氣進氣管；其中，兩進氣管:氮氣進氣管、空氣進氣管的末端焊接封閉，氮氣進氣管、空氣進氣管伸入儲水罐的一端側(cè)面均勻布滿圓孔，且氮氣進氣管、空氣進氣管中塞滿泡沫。
【文檔編號】C02F1/20GK203392886SQ201320466872
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】譚季波, 吳欣強, 韓恩厚, 劉曉強, 徐雪蓮, 孟凡江, 王翔 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所, 上海核工程研究設(shè)計院