冶金装备与自动化教学.ppt

节能降耗推动开发高效装备 . . . 换热设备的高效强化——量大面广 强化传热的两条途径　 ① 冷、热流温差沿程最大(纯逆流螺旋板式最理想) ② 减小热阻(表面高度湍动，防结垢) 管壳换热器——螺旋槽管(传热系数提高60%) 　　　　　　——横纹管(传热系数提高85%) 　　　　　　——非圆形管(椭圆，蛋形，鼓状，菱形管等) 　　　　　　——多孔表面管(提高沸腾给热系数4-10倍) 　　　　　　——管外纵槽，管内多孔表面(提高冷凝系数5倍) 换热设备的高效强化——量大面广 管壳式换热器—管内插入扰动促进物（英国CatGavin公司的Hitran 　　　　　　　　丝网扰动物可提高液体传热系数2.5倍，气体提高5 　　　　　　　　倍，防垢能力提高8～10倍） 　　　　　　　—壳程用折流杆栅（压降低50%，传热系数高20%， 　　　　　　　　防流体诱振） 　　　　　　 —壳程用螺旋形折流板（防结垢，提高传热能力） 板壳式换热器(Hybrid，Packinox) 　 —传热系数一般为管壳式的2～3倍，压降小，结垢倾向小 　 —已推广用于催化重整、常减压蒸馏、加氢脱硫，合成氨等装置 节能降耗推动开发高效装备 . . . 管式加热反应炉——耗能大户 节能方向——降排烟温度，高效环保燃烧器，炉管防积垢。 　空气预热器——热管换热器(超导热管的导热系数是水热管的10倍， 　　　　　　　　　是金属光管的一万倍，温度可在-60℃～1000℃) 　　　　　　　——防露点腐蚀的ND钢。 　热棒型陶纤燃烧器(强化火焰的均匀辐射，噪声低， NOX小于20ppm) 　炉管表面吹灰技术(次声波吹灰，激波吹灰等)。 　炉膛传热面上涂0.3～0.5mm厚的碳化硅高辐射料，可提高炉效率 　　2～5个百分点。 节能降耗推动开发高效装备 . . . 长周期安全生产需求装备新技术 . . . . . 密封防漏 转轴机械密封　　上游泵送机械密封 　转轴的干气密封－螺旋槽技术(代替浮环式密封) 　零泄漏密封－磁力传动泵(6000m3/h，25MPa，1400KW) 　磁力悬浮轴承用于离心压缩机(无润滑油系统，无磨擦面) 防腐耐磨隔热 金属表面改性与涂层－功能梯度涂层(耐蚀，耐热，耐磨) 　　　　　　　　　　 －自蔓延防腐涂层 　　　　　　　　　　 －管道的阻垢与防结焦 隔热技术－整体浇铸的隔热耐磨一体化衬里 　　　　　 －低温装备的隔热技术(结构，材料)　 长周期安全生产需求装备新技术 . . . . . 压力容器与管道的安全评定与延寿技术 光声电传感+材料分析+计算机模拟(分形、模糊、概率) 　高温高合金钢管的在役监测与剩余寿命判断(HK40管等) 　焊接结构的实时监测 －多路光导，声发射，应变与振动传感器 －光学无损金相复型现场检验技术 －磁－声发射(组织蠕变)，高温超导量子干扰(表面缺陷) 等新传感器。 长周期安全生产需求装备新技术 . . . . . 压力容器与管道的安全评定与延寿技术 带保温层压力容器在役检测——脉冲或低频涡流检测(有无腐蚀) 　　——铁磁材料伸缩声发射检测 　　——低频(50-500KHz)超声检测(腐蚀，裂纹) ●先进的安全评定技术 ——综合应用定量金相技术、概率断裂力学评定技术、模糊综合评判等寿命予测与延寿技术 　——缺陷自动识别与计算机模拟技术(不需试件而在设备上直接评定) 　——裂纹分形效应、失效整体概率分析等综合评定技术 石化机泵故障诊断与自愈技术 机械学+动态传感+计算机分析 　●大型机泵的振动监测与频谱分析，判定故障性质与等级?全息谱方法综合测定每阶频率分量上的振动形态。 　●基于模糊神经网络的机泵故障检测系统。 　●故障诊断专家系统——复合振动、声发射、油液分析等多种诊断的综合，等效均衡损伤的寿命预测准则，时域相位互斥诊断法，共同频率分析法等。 　●故障自愈技术。 计算机和信息技术对装备技术的提升 ——化工过程多尺度数值模拟与分析，实现一步放大与结构优化设计。 ——三维动态模拟(应力应变场、温度场、流场等)?虚拟设计与制造 ——射线断层扫描实时成象和人工智能系统的结合?装备内多相动态过程，装备缺陷检测识别与寿命预估等 ——先进制造技术——数字化，信息化，智能化的制造过程 　　　　　　　　——极端制造(极大，微纳，高精，苛刻) 新材料对装备性能的提高 防腐蚀材料——