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毕业设计(论文)开题报告 题 目： 合成氨铜洗能量回收装置系统设计 学生姓名： 吴秀海 学 号： 071615525 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 薛树琦 2011年3月21日 一、文献综述 摘要 化工循环生产中排放一些液体时常常带有一定的能量，为了把这些能量回收起来用于生产的再循环，开发一种能量回收机，利用洗涤塔排出的高压废流体驱动，代替三柱塞泵向洗涤塔输送高压洗涤液体，已达到能量回收的目的。 1.选题的目的和意义 地球上的资源有限，各国都在为开发新能源以代替常规能源的主导地位而努力。但新能源从研制、开发到推广需要相当长的时间，而且现尚未出现最经济、理想的未来型能源（清洁、无污染、使用不尽）。因此，节约现有能源已经刻不容缓。我国是世界上能源浪费最严重的国家之一，能源利用率仅为40%左右，远远低于许多发达国家的能源利用率，甚至还不及较落后的印度。国家每年花费大量的资金用于提供能源，成为国民经济的累赘。因此节约能源对我国具有尤为重要的意义。在国民生产各个行业中，由于设备陈旧落后，能量使用中大量的余能往往弃而不用造成了很大的浪费，如能开发出节能装置，回收余能用于在生产，对于降低生产成本，节约资源，提高经济效益，发展国民经济有重大意义。 合成氨生产属于高能耗行业，随着能源价格的节节升高，余热余压利用的投资回报逐渐被人们认可。在合成氨生产中，由再生产系统出来的低压新鲜铜氨液，被铜液泵打到13MPa高压，进入高压铜洗塔，从铜洗塔顶部喷淋而下吸收杂志压力在12MPa以上的废铜氨液，出铜塔底部经过减压变成0.4MPa低压后，再去再生系统，再生以后的低压新鲜铜氨液，被铜液泵打到高压进入下一轮循环，如下图所示。 可见，在该液体加压、卸压不断循环过程中，高压废铜液由减压阀直接减压，大量的压力能耗在减压阀上，不做任何有用功，是浪费。该能量的浪费具体体现在铜液泵将低压新鲜铜液加压时消耗的大量电能。 本课题就是关于合成氨铜洗工艺过程中对铜洗塔排出的高压废铜液进行回收，将其大量的液体压力能用于对再生系统排出的低压新鲜铜氨液做功，给新鲜铜氨液加压至要求值。通过研究设计这个能量回收装置，以达到以下的目的和意义： (1)合成氨铜洗余压能量回收装置可以部分替代原来的电动三柱塞铜泵,大大降低合成氨精炼工艺能源消耗，可节电70-80%。若以能量回收机代替12三柱塞泵，每年可节电31万度，节省电费14万元左右；若代替40三柱塞泵，每年可省电110万度，节省电费39万元左右。 (2)降低合成氨能耗成本，提高国产化肥市场的竞争力。 (3)本课题提出的节能方式为工艺节能，投资回收期短（约一年半左右），在化肥行业推广前景广阔，每年可节约巨量的一次能源消耗，减少二氧化碳排放量。 2.能量回收装置的国内外现状和发展趋势 (1)国外能量回收装置的发展 20世纪70年代，随着反渗透技术开始用于海水的淡化，各种形式的能量回收装置也相继出现。能量回收装置总体上分为两类，即水力透平式和功交换式。 1透平式能量回收装置 最早的能量回收装置是水力透平式，瑞士Calder．AG公司的Pehon Wheel透平机和Pump Ginard公司的Francis透平机，效率一般为50％～70％。其原理是利用浓盐水驱动涡轮转动，通过轴与泵和电机相连，将能量输送至进料原海水，过程需要经过“水压能→机械能→水压能”两步转换。 2功交换式能量回收装置 20世纪80年代出现了一种新的能量回收技术，其工作原理是“功交换”，通过界面或隔离物，直接把高压浓盐水的压力传递给进料海水，过程得到简化，只需要经过“水压能→水压能”的一步能量转换，能量回收效率得以提高。 1985年，由于加勒比海地区能源成本高，越来越多的反渗透海水淡化装置开始使用功交换器。该地区1990—2000年建造的9个淡化装置中共安装了17个大容量功交换器，每个装置的流量都超过1000 。目前反渗透海水淡化工程中应用的功交换式能量回收装置主要为转子式压力交换器和活塞式阀控压力交换器两类，能量回收效率高达90％～97％。 总体来说，国外在能量回收技术的研究起步较早，发展较为全面，技术较为成熟。 (2)国内能量回收装置的发展 国内对能量回收装置的研究起步较晚，进行反渗透用能量回收装置研究的主要有中科院广州能源所、天津大学、杭州水处理中心和天津海水淡化研究所等4家单