中国石油大学(北京)过程装备与控制工程概论-期末结课论文.docVIP

装备制造业和过程制造业的异同 相同点：装备工业与过程工业研究的同为生产资料的加工、生产等问题。均为制造业中不可分割的两个部分，在工业发展中占到重要位置，为工业的发展、国民生产总值的提高作出了巨大的贡献，均是提高我国国际竞争力的重要的、不可缺少的基础，均是实现经济、社会发展与自然相协调从而实现可持续发展的重要基础和手段。 不同点： 装备工业是以物体的加工和组装为核心的产业，根据机械电子原理加工零件并装配成产品，但不改变物体的内在结构，仅改变大小形状，产品计件不计量，多为非连续性操作。而过程工业定义为加工制造流程性材料产品的现代制造业，它是以物质转化过程为核心的产业，从事物质的化学、物理和生物转化，生成新的物质产品或转化物质的结构形态，产品计量不计件，连续操作，其生产环节具有一定的不可分性，可统称为过程工业，如涉及化石资源和矿产资源利用的产业等等。 试以某过程领域为例，简述未来高技术对典型过程装备技术的需求和挑战。 答：以能源领域的高新技术工艺过程对过程装备技术的需求和挑战为例； 洁净煤技术；煤炭是我国主要的能源资源，在一次能源中所占比例达到67%，而在我国消费的煤炭中，约有70%以上是以燃烧方式消耗的，其中火力发电厂是主力军，由此造成我国酸雨和二氧化硫污染十分严重。因此洁净煤技术已成为我国优先发展的高技术领域，过程装备技术在煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理均可发挥重要作用。其中水煤浆技术设备、先进的燃烧器、循环流化床技术、整体煤气化联合循环发电技术与设备、煤炭液化设备、燃烧电池、烟气净化设备、煤层气的开发利用、煤矸石、粉煤尘和煤泥的综合利用装备以及先进的工业锅炉和窑炉等均需研究和开发。 超超临界发电技术；提高电厂煤炭利用效率的途径 ，主要是发电设备的蒸汽参数。随着科技的进步，煤电的蒸汽参数已由低压、中压、高压、超高压、亚临界、高温超临界，发展到了超超临界和高温超超临界。为此，发电设备行业以高参数为目标大力发展超超临界发电机组。超超临界机组在高参数下运行，其主蒸汽压力为25-40MPa甚至更高，主蒸汽和再热蒸汽温度在5800C以上甚至7000C。为此发展超超临界的锅炉、管线和汽轮机组及其安全可靠性技术极具挑战性。 生物质能源技术；先进的生物质发电包括流化床燃烧、生物质综合气化和生物质外燃气透平系统，流化床锅炉技术独有的流态化燃烧方式，使它具有一些传统锅炉所不具有的特点，可以燃用常规燃烧方式难以利用的能源。生物质高温气化技术的关键是高温空气的廉价生成，新型高温低氧空气完全燃烧技术的出现以及陶瓷材料领域的科技进步促进了热回收技术的发展，。生物质外燃式透平系统所用高温换热器也是一项关键技术，尤其产生干净空气，减少了后续透平系统的腐蚀，但出口空气温度决定了系统效率。 核电技术；核能作为一种先进的能源而受到世界各国的重视，已经成为了世界能源结构的重要组成部分。与此同时，我国积极发展核电，各种先进的堆型实际上均需要过程装备技术的支撑，如高温气冷堆，除了用于发电，其产生的高品质热能还可用于先进的冶金技术，亦可直接用于煤气化和甲烷转化技术，但其装置的抗蠕变和疲劳，抗腐蚀的设计十分重要，除了反应堆，氦气换热器、氦气透平、蒸汽发生器等产品的设计制造均具有很大的难度。 另外，在过程工业生产中换热器使用的相当广泛，高新技术的发展对换热器也有更高的要求和挑战；在这过程中诞生了许多新型换热器，使得换热器相关技术也得到了不断提高，传热理论不断完善，换热器研究、设计、制造等技术不断发展，促进了各种新型高效换热器的不断被推出。 经过查阅相关资料，发现换热器相关技术的发展主要表现在以下几个方面： 防腐技术 阳极保护技术的开发和新型防腐蚀材料的应用等都为这类换热器的发展带来了无限生机。换热器在以海水为介质的应用中相当广泛，海水中金属材料的腐蚀比普通的淡水和大气要严重得多，在这种环境下工作的换热器必须经过严格选择，采用耐腐蚀的材料。在这种情况下，美国开发出了含有Cu、Ni、P的低合金钢及多种耐海水用不锈钢，并同时解决了由于氯离子的存在而产生的孔蚀和晶间腐蚀等问题。目前世界上耐海水换热器主要所用材料是钢、钛及不锈钢等。 另外，非金属材料的应用也大大提高了换热器的防腐性能，比如氟塑料换热器、陶瓷换热器、玻璃钢换热器、石墨换热器等，非金属材料换热器主要用于强氧化性介质环境中，其中氟塑料换热器是由氟塑料制作而成，氟塑料具有特别优良的耐腐蚀性能可以解决很多强腐蚀性介质的腐蚀问题。同时氟塑料具有热导率低，有很强憎水性、不粘性，表面摩擦系数小，热膨胀量大，挠性好等突出优点，因此氟塑料换热器在使用过程中不结垢，换热器的换热系数能保持稳定，大大有利于防腐换热器在该方面的研究。 钛螺旋槽换热器也是该项换热器的一种，它是将钛管表面加工成螺旋槽，从而增大器传热面