《化工生产节能技术》.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,#,大规模专业培训,BZ,化工生产节能技术,邬德琦,2012-8-20,一、教材主要内容,二、教材评估,三、培训目标,四、课程考试命题及答题技巧,课程介绍,化工生产节能技术,全面阐述了化工生产工艺过程节能、锅炉节能技术，窑炉节能技术、化工节能技术、化工生产中的用电节能，用热节能、化工生产工艺单元节能，余热的利用、节能管理等，不仅介绍了化工生产的节能知识，还介绍了许多节能技术、措施和方法。,教材主要内容,优点：,内容翔实,资料丰富,浅显易懂,实例较多,不足：,内容重复,风格各异,深度不够,不够实用,教材评估,化工生产节能技术科普教材，值得一读！,1,、通过课程辅导，帮助学员理解课程重点、难点；,2,、通过课程辅导，使学员即使在不看书的情况下，也能基本掌握课程主要知识点；,3,、通过课程辅导，使学员掌握课程主要考点；,4,、通过课程辅导，使学员掌握答题技巧；,5,、通过课程辅导，帮助学员顺利通过课程结业考试,培训目标,一、命题基本原则：,主观题约,60%,，客观题约,40%,侧重检测学员应用知识解决实际问题的能力,二、考试方式及考试时间：,开卷考试，考试时间,120,分钟,（必要时可延长至,150,分钟）。,三、试题结构：,基本题约占,70%,；提高题约占,30%,。,四、课件容量：,本课件涵盖试题总量的,90%,以上。,课程考试命题及答题技巧,五、题型及配分：,判 断 题：,10,分，每小题,1,分，共,10,题；,单项选择题：,20,分，每小题,2,分，共,10,题；,多项选择题：,30,分，每小题,3,分，共,10,题；,填 空 题：,20,分，每小题,2,分，共,10,题；,简 答 题：,10,分，每小题,5,分，共,2,题；,综合论述题：,10,分，共,1,题,少量试题答案涉及多处知识点，需要综合考虑教材前后内容才能得出正确答案！,课程考试命题及答题技巧,六、答题技巧：,填空题：力争准确，至少意思相同；,简答题：在理解的基础上回答，把握要点；,论述题：在充分理解出题目的、要求的基础上答题，宁多勿缺，但千万别出错。,课程考试命题及答题技巧,课程目录,节能管理,9,余热的利用,8,化工生产工艺单元节能,7,用热节能,6,化工生产中的用电节能,5,窑炉节能技术,4,锅炉节能技术,3,化工生产工艺过程节能,2,概述,1,1.1,基本概念,1.1.1,能源,定义：,为人类生产和生活提供能量和动力的物质资源,能源特性,：,（,1,）必要性和广泛性,（,2,）一次性和辅助性,（,3,）连续性和波动性,（,4,）替代性和多用性,（,5,）不易存储性和易损性,概述,1,概述,1,能源的分类,按来源来分,二次能源,一次能源,按能源性质分,按能源本身特征,按能源污染程度,核能,(,裂变和聚变,1kgU235,裂变相当于,2000toe),和地热能,潮汐能,太阳辐射能,(61017kWh/a),可再生能源,不可再生能源,燃料能源,:,矿石,化工,生物,非燃料能源,:,利用机械能,热能,含能体能源,/,可储存（水库）,过程性能源,/,不可储存（流水）,清洁能源,/,太阳能，风能,非清洁能源,/,煤炭石油,化工生产的常用能源,煤炭、石油、天然气、电力,除此之外，太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能等都可以通过发电转换成电能,概述,1,1.1.2,节能,定义,就是应用技术上可行、经济上合理、环境和社会上可以接受的方法来合理有效地利用能源。,分类,狭义节能指的是直接节能，广义节能是包括直接节能和间接节能,1.,直接节能,是指采用科学的管理方法和先进的技术手段减少生产和生活中直接消耗的能源，称为直接节能,概述,1,2.,间接节能,在生产相同数量产品或产值的条件下，降低直接投入的一次能源或二次能源的消耗,3.,技术节能,是指通过改进利用率低的工艺、设备、操作等方面的技术措施来达到节能的效果称为技术节能,4.,结构节能,是指通过适度调整经济结构的措施来达到节能的效果称为结构节能,5.,管理节能,是指通过合理组织生产和运输、合理分配和使用能源及其他物质以及合理的管理制度等管理措施，收到直接和间接地节能效果,概述,1,1.1.3,节能技术改造,定义,是以节约能源为目的，采用先进技术和先进工艺，对现有企业的生产进行节能技术改造或综合能源利用，以提高企业能源的有效利用率，降低企业的能源单耗，同时提高企业产品的产量和质量。,类型,1.,增添型,2.,更新型,3.,替代型,4.,综合型,前后的经济效果的比较,概述,1,1.1.4,能量分析,是指应用能量理论，参照能量平衡模型，对体系用能的全过程进行定性分析。,全能耗,为生产一定产品或完成一定作业所消耗的全部能源,回收能,重能和余能统称为回收能；,余能,：在损失的那部分能量中，还有一部分能量可以回收利用，这部分可回收利用的能量称余能。,重能,：在有效利用的能量中一部分能量可以重复利用，这部分可重复利用的能量称重能。,概述,1,节能量,在生产一定可比条件下，采用了相应的节能措施之后，消耗的能源数量比先前的减少量。（表示节约能量的消费数量）,节能率,是指在一定的可比条件下，采取节能措施之后，节约能源的数量与未采取措施之前能源消费量之比。（表示节能措施对能源消耗的节约程度）,大规模专业培训,BZ,概述,1,1.1.5,节能技术评价,能量的转换效率,能量的转换效率,输出能量,输入能量,100%,能量工艺利用率,能量工艺利用率,工艺总有效利用能源,总能耗,100%,单位产品能耗,单位产品能耗,产品总能耗,产品产量,100%,大规模专业培训,BZ,概述,1,1.2.1,能与功,1.,能,能，就是能量，它是物质的属性，是物质运动的一种度量。,2.,功,在热力系统与外界之间存在压力差时，系统通过边界和外界之间相互作用的关系。,基础理论,大规模专业培训,BZ,概述,1,3.,热量,在热力学中，按照热力系统与外界相互作用的关系，,把热力系统与外界存在之间相互传递的非功形式的能量叫热量。,4.,能量的形态,物质运动的复杂性和广泛性，决定了能量的形态的多种多样。,常见的有内能、机械能、化学能等。,3,、电能,2,、热能,1,、机械能,能,量,4,、辐射能,5,、化学能,6,、核能,大规模专业培训,BZ,概述,1,5.,混合热,两种或两种以上的物质混合时产生的热效应,称混合热。,6.,化学反应热,在恒温、恒压条件下，,物质间因化学反应所释放或吸收的热量称为化学反应热。,大规模专业培训,BZ,概述,1,热力系统,在研究和分析热力学问题时，根据研究任务的具体要求，,选取某一定范围的研究对象,1.2.2,热力过程的热效应,大规模专业培训,BZ,概述,1,2.,热力过程,在热力学系统中，系统从初始状态到最终状态所经历的全部状态。,大规模专业培训,BZ,概述,1,3.,显热,物质在不发生化学变化和相变化的条件下，,加热或冷却过程中吸收或放出热量,。,4.,潜热,在恒压、恒温下，,物质由一个相态转变成另一个相态时所吸收或 放出的热量,。,固相,A,固相,B,晶型转变,晶型转变,固相,熔化,凝固,液相,液相,气化,气相,冷凝,气相,固相,凝华,升华,四类相变过程,（对应的相变潜热有晶型转变热、熔化热、气化热和凝华热）,大规模专业培训,BZ,概述,1,热力学第一定律：,能量转换与守恒定律,热力学第二定律：,几种不同表述,1.,克劳修斯说法：,不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化,2.,开尔文说法,:,不可能从单一热源取热使之完全变成功而不产生其他影响,热力学定律,大规模专业培训,BZ,概述,1,3.,普朗克说法：,不可能制造一个机器，使之在循环动作中把一重物升高，而同时使一热源冷却,4,.,熵增原理,:,孤立系统或绝热系统的熵可以增大,不变,但绝对不会减少,热力学第二定律,告诉我们什么？,能量的转换具有,方向性和不可逆性！,大规模专业培训,BZ,概述,1,熵增原理,过程：克劳修斯不等式,循环：克劳修斯积分不等式,(,绝热,),孤立系统,:,熵增原理,大规模专业培训,BZ,概述,1,卡诺定理,热效率,卡诺定理,1,、在相同的高温热源和相同的低温热源之间的可逆热机的热效率恒高于不可逆热机的热效率,2,、在相同的高温热源个低温热源工作的可逆热机有共同的热效率，而与工质无关,大规模专业培训,BZ,概述,1,热力学第三定律,：,0 K,时纯物质完美晶体的熵等于零,基本概念,1.,平衡状态：,在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的状态，满足力平衡、热平衡和化学平衡的状态即为热力学平衡状态,2.,状态参数：,（温度、压力、比容和密度、内能、焓、熵和,火用,等）,大规模专业培训,BZ,概述,1,3.,功和热：,系统与环境之间存在不平衡势时，传递能量的两种方式,4.,可逆过程：,如果既无非平衡损失又无耗散效应，过程就是可逆的。为评价实际能量转换过程提供了理想的标准,5.,焓与熵,描述系统宏观状态的物理量，是状态的单值函数,大规模专业培训,BZ,概述,1,1.4.1,化学工业的节能现状,化学工业每年的能源消费量占全国能源消费的,10%,12%,；按重点行业分，消耗量占总行业,60%,左右,化学工业的能源消耗主要以固体为主，煤炭占化工总能耗的,50%,，大大高于发达国家,1.4,化工节能的潜力,大规模专业培训,BZ,概述,1,1.4.2,化工产品能源消耗与国际先进水平的差距,从提高能源利用率看节能潜力,全国能源利用效率约为,32,，比发达国家低约,10,。,从主要产品单位能耗的差距,我国合成氨平均单耗比国际先进水平高了近一倍,乙烯平均单耗比国外高出大约一倍多,烧碱的吨产品能耗比国际先进水平高,40,每吨电石的耗电量比国外高,20,主要耗能设备技术水平,工业锅炉的平均热效率为,55,60,；发达国家,80,以上,大规模专业培训,BZ,概述,1,1.4.2,化工节能潜力巨大,我国,GDP,增长率随能耗变化趋势,世界主要国家能源利用经济效率,世界平均水平是中国的,2.6,倍,日本是中国的,6.1,倍,大规模专业培训,BZ,概述,1,1.5.1,加强节能管理，深化节能观念,1.,深化节能观念,2.,加强节能管理工作,1.5.2,调整企业结构，优化资源配置,1.5.3,依靠科技进步，增强自主创新,1.,开发高效节能设备,2.,推广典型节能工艺,3.,应用系统节能技术,1.5,化工节能的途径,大规模专业培训,BZ,概述,1,搞好节能工作、节约资源是保持人类社会可持续发展的重要措施,保护环境,节省工业原料,促进生产、提高效率,降低成本，增加利润,促进管理水平提高和技术的进步,1.6,化工节能的意义,2004,年底,石油,(,亿吨）,煤,(,亿吨）,天然气,(,万亿,m,3,),中国,23(1.4%),1145(12.6%),2.23(1.2%),世界,1642.8,9087.3,185.8,世界及我国能源消费及资源状况,大规模专业培训,BZ,概述,1,原料和生产方式的选择,主体原料的本地化,生产方式的先进性,生产工艺的可靠性,综合分析，全面对比,2.1,工艺设计,化工工艺过程,原料处理,化学反应,产品精制,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,工艺流程组织,1.,确立整个工艺流程的形成,2.,确立每个过程和工艺间的组成,3.,确定操作条件和控制方案,4.,合理的利用原料及能源,5.,制定三废治理和安全措施,所用单元设备的确定,包括流体输送机械、反应设备、热设备、塔设备、蒸发设备以及干燥设备等。,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,2.2,催化反应,2.2.1,催化剂,在化学反应中，能改变化学反应速度而本身组成和质量在反应前后不发生变化的物质,2.2.2,催化反应,在催化作用下进行的反应叫做催化反应。可以分为均相催化反应和生物酶催化反应,各种形状的催化剂,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,2.2.3,催化反应技术的新进展,2.2.4,催化剂对化工工艺过程节能的影响,由于催化剂的加入，反应途径由（,1,）变为（,2,），活化能由,Ea1,降为,Ea2,化学反应速率增大,1.,形成一种新的更有效的工艺过程,2.,活性提高可降低反应过程的推动力，提高转化率，降低能耗,3.,选择性提高，可减少副产物的生成，降低反应物分离等其它,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,2.2.5,催化剂对化工工艺过程的节能作用,催化剂对化工工艺过程节能的作用巨大,(1),甲醇的合成,甲醇合成反应是在,有催化剂存在,的一个,体积缩小,的、,可逆的,、,伴有多种副反应发生,的,放,热反应,，,主反应方程式如下：,CO+2H,2,=CH,3,OH+Q,（,1,）,CO,2,+3H,2,=CH,3,OH+H,2,O+Q,（,2,）,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,甲醇合成反应催化剂：铜基催化剂,主要成分：,CuO,、,ZnO,、,AL,2,O,3,，其中有活性的是铜，必须还原后使用,。,1,催化剂；,2,筒体；,3,冷却管；,4,换热器；,5,分布器；,6,环隙,大型甲醇合成反应器,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,原料预热,裂解炉,急冷油,/,水系统,裂解气,压缩系统,预冷和干燥,C2/C3,分离,C2,加氢,C1/C2,分离,甲烷化,乙烯分离,乙烯制冷,C3/C4,分离,C3,加氢,丙烯分离,C4/C5,分离,汽油加氢,1,段,C8/C9,分离,汽油加氢,2,段,C5/C6,分离,工艺蒸汽系统,碱洗系统,丙烯制冷,乙烯,丙烯,氢气,加氢汽油,C9+,馏分,C4,馏分,C5,回裂解炉,丙烷回,裂解炉,乙烷回裂解炉,(2),乙烯、丙烯的合成,化工生产工艺过程节能,2,催化氢化反应中，常见催化剂,催化加氢,催化剂,Ni 系催化剂,其他,催化剂,铂催化剂,钯,催化剂,其它：,钴,、钌、铑（,Rh,）、铱（,Ir,）、锇（,Os,）催化剂,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,2.3.1,夹点节能技术,夹点技术,夹点技术最初源于热回收换热网络的优化集成,发展为包括热回收换热网络子系统和蒸汽动力公用工程子系统的总能系统,2.3,系统节能,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,温,-,焓图和复合曲线,热物流线的走向是从高温到低温，冷物流线的走向是从低温到高温,夹点的形成及其意义,吸入或放出,dQ,热量,所传的总热量,CP,为热容流率,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,单股物流温焓图,(,冷、热流,T-H,图）,温,-,焓图和复合曲线,多股物流，合并成一根热复合曲线,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,对多股物流，合并成一根热复合曲线,复合曲线要改变斜率，即两个端点的纵坐标不变，在横轴上的距离等于多股热流在横轴上的距离的迭加,复合曲线,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,夹点的形成,冷热复合曲线的相对位置有,a,、,b,、,c,三种不同的情况,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,夹点的概念与定义,夹点：,冷、热复合曲线在某点重合时该系统内部换热达到极限，重合点的传热温差为零，该点即为夹点；,夹点温差：,冷、热复合曲线上传热温差最小的地方；夹点温差为零时操作需要无限大的传热面积,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,问题表法,（,1,）以冷、热流体的平均温度为标尺，划分温度区间。,（,2,）计算每个温区内的热平衡，以确定各温区所需的加热量和冷却量。,（,3,）进行热级联计算。,（,4,）温区之间热通量为零处，即为夹点。,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,问题表法,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,夹点的意义,夹点是冷热复合曲线中传热温差最小的地方，此处热通量为零；,夹点之上是热端，只有换热和加热公用工程；夹点之下是冷端，只有,换热和冷却公用工程,夹点方法的设计原则是：,（,1,）夹点之上不应设置任何公用工程冷却器；,（,2,）夹点之下不应设置任何公用工程加热器；,（,3,）不应有跨越夹点的传热,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,阈值问题,只需要一种公用工程的问题，称为阈值问题,夹点问题,既需要加热公用工程、又需要冷却公用工程的换热网络问题,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,换热网络的物流匹配原则,（,1,）物流数目匹配准则,换热网络优化设计,夹点之上,夹点之下,如果实际系统中物流数目不能满足上述准则，则应通过将物流人为地分流来满足该准则。,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,远离夹点处，只要温差许可，物流可逐次进行匹配，不必遵守该准则,（,2,）热容流率准则,a.,如果夹点处的实际物流不能满足该准则，就应通过分流来减少夹点之上所需匹配的热流的热容流率或夹点之下所需匹配的冷流的热容流率,夹点之上,夹点之下,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,热容流率准则,b.,离开夹点后，由于物流间的传热温差都增大了，就不必遵守该准则,（,3,）最大换热负荷准则,为保证最小数目的换热单元，每一次匹配应换完两股物流中的一股。,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,1.,能量目标,能量目标是指最小加热公用工程量和最小冷却公用工程量；,能量目标随夹点温差而变（缩小夹点温差）,2.,换热单元数目目标,面积对费用的影响不如换热器台数的影响大,换热网络设计目标,换热器费用与换热面积的关系,可能分离成不相关子系统,不能分离成不相关子系统,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,换热网络设计目标,3.,换热单元数目目标,整个换热网络作为一体对待时的最小换热单元数目,4.,换热网络面积目标,物流按纯逆流垂直换热时的近似面积目标，即在冷热复合温焓图上计算各区间垂直传热所需传热面积，然后相加而得,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,5.,换热网络面积目标,物流按纯逆流垂直换热时的近似面积目标，即在冷热复合温焓图上计算各区间垂直传热所需传热面积，然后相加而得。,第,i,区段的换热面积,换热网络的总面积,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,6.,经济目标,经济目标有能量费用目标、设备投资费用目标和总年度费用目标。,能量费用目标,换热设备投资费用,总费用目标,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,7.,最优夹点温差的确定,夹点温差越小，热回收量越多，则所需的加热和冷却公用工程量越少,存在一个使总费用最小的夹点温差,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,2.3.3,换热网络改造,1.,换热网络改造与新设计的差异,2.,换热网络改造的加点温度,3.,消除跨越加点的匹配,4.,合并换热单元,2.3.4,最优经济目标,1.,操作费用目标,2.,设备投资费用目标,3.,年度总费用目标,4.,最优经济目标的确定,2.3.2,换热网络设计,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,2.3.5,控制节能,1.,操作控制,2.,控制节能的效果,典型节能工艺举例,2.4.1,干法熄焦工艺,概况,原理,工艺流程,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,干熄焦原理简述,干熄焦是采用惰性气体将红焦冷却的一种方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却室红焦层内，吸收红焦热量，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，循环使用。干熄焦在节能、环保和改善焦炭质量方面优于湿熄焦。,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,干熄焦工艺流程,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,2.4.2,离子膜烧碱工艺,概况,原理,工艺流程,大规模专业培训,BZ,化工生产工艺过程节能,2,3.1,锅炉的分类及基本特征,3.1.1,锅炉的类别,3.1.2,锅炉的基本特征,1.,蒸发量,2.,蒸汽压力,3.,锅炉的蒸汽温度,3.1.3,工业锅炉简介,1.,火管锅炉,2.,水管锅炉,3.,快装锅炉,水管锅炉,火管锅炉,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,3.2,锅炉燃料,3.2.1,燃料的分类,1.,按来源分,：,天然燃料,和,人造燃料,2.,按燃烧形态分,：,固体燃料,、,液体燃料,和,气体燃料,3.,按蕴藏能量高低分,：,一般燃料,和,特殊燃料,3.2.2,燃料成分及表示方法,1.,燃料的成分,可燃质,不可燃质,快装锅炉,大规模专业培训,锅炉节能技术,3,液体燃料,固体燃料,气体燃料,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,2.,燃料各成分的表示方法,3.,煤的基准表示法,收到基,煤的全部成分,空气干燥基,是指不算外在水分的煤的全部成分,干燥基,即去掉外在水分和内在水分的煤,干燥无灰基,不可计算不可燃成分的煤,4.,标准燃料的换算与应用,定义,：是人为地规定的一种标准燃料，所有的燃料彼此进行发热量的比较时，都必须换算成这种标准燃料的发热量。,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,5.,标准燃料的换算关系,标准煤,(t)=,某固体燃料的低位发热量,(MJ)29.27,某固体燃料的量,(t),3.2.4,煤的化学成分及性质,1.,煤的化学成分,2.,煤的物理性质,3.,煤的工艺性质,3.2.5,工业锅炉用煤,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,煤的形成,煤是古代的植物体因为地壳运动而埋没地下，在适宜的地质环境中经过漫长年代的演变而成的，含碳量一般为46%97%。煤,是重要的燃料和化学工业,原料。煤在地球上的储量,非常丰富。,经历了两个阶段：泥炭化阶段和煤化作用阶段。,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,煤的元素分析,煤是由有机物质和无,机物质混合组成的。,煤中有机物质主要由,碳（,C）、,氢（,H）,氧,（,O）、,氮（,N）,四种,元素构成，还有一些元,素则组成煤中的无机物质，,主要有硫（,S）、,磷（,P）,以及稀有元素等。,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,煤的工业分析,水分：煤中的不可燃成分,灰分：煤完全燃烧后其中矿物质的固体残余物，对煤的燃烧、加工、利用都有不利影响,挥发分：将煤加热到850 左右，从煤中有机质分解出来的液体和气体产物,固定碳：除去水分、灰分和挥发分后的残留物,发热量：单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,煤的物理性质,颜色：与煤形成的变质程度有关，随变质程度的增高而变深,光泽：煤表面的反光能力，随变质程度的增高而加强,硬度：随变质程度的增高而相应增高,比重：煤的比重也随变质程度的增大而增大,脆性：指煤受力时的破碎性能,断口：指煤的破碎面的性能,裂隙：煤的裂隙是在成煤过程中的成岩作用和变质作用下形成的，是确定煤的变质程度的重要指标,导电性：煤的导电性随变质程度的增大而增大,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,煤的工艺性质,煤的活性：是指在高温条件下，煤与氧、水蒸气或二氧化碳互相作用的能力,煤的发热量：单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量,煤的黏合性：粉碎的煤粒在一定条件下加热到一定温度时机制受热分解、软化而成胶质体，最后结成块状的焦体,煤的热稳定性：煤在高温条件下保持完好粒度的性能,煤灰的熔融性：即煤灰的熔融性能,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,煤焦体形成过程,粘结性烟煤在热解过程中，在,300,550,范围内，煤粒会软化熔融，在煤粒的表面形成含有气泡的液相膜，大量煤粒聚积时，液相相互融合在一起，形成气、液、固三相一体的粘稠的混合物，即所谓的“胶质体”,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,3.2.6,工业锅炉用液体燃料,1.,重油,、,燃料油,及,渣油,2.,燃料油的,主要质量指标,(1),粘度,(2),闪点,和,燃点,(3),凝固点,(4),含硫量,(5),水分,和,杂质,燃料油,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,工业煤的分类,按煤化程度煤可分为：,（1）泥炭：含碳量约5560%，氧含量约30%；,（2）褐煤：水分、灰分较高，发热量低，易燃烧，适宜作为发电燃料，也可用于气化；,（3）烟煤：挥发份含量在20%37%，容易燃烧，是储量最多、用途最广的煤种；,（4）无烟煤：含碳量可高达80%90%左右，质硬，色黑，燃点较高，多用于民用和化肥工业,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,燃料油经过原油蒸馏加工,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,3.2.7,工业锅炉用气体燃料,1.,天然的气体燃料,：,由地下岩层所产生的气体燃料,，如天然气等,2.,人造的气体燃料,：,由固体、液体燃料经过加工得到的气体产物,，如煤气、焦炉煤气等。,3.,气体燃料的组成,：是,以碳氢化合物为主的可燃气体和不可燃气体混合物。,3.3,燃烧技术,3.3.1,燃料的燃烧,1.,燃烧条件,2.,煤的燃烧,3.,液体燃料的燃烧,4.,气体燃料的燃烧,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,必须要有能燃烧的可燃物（燃料）；,必须要有使可燃物着火的能量（热源），即使可燃物的温度达到着火温度以上；,必须供给足够的氧气和空气。,为了维持燃烧，还必须保证：,（1）必须把温度水平维持在燃料着火温度以上；,（2）必须把适当的空气量以正确的方法供应给燃料，使燃料能充分地与空气接触；,（3）必须及时而妥善地排走燃烧产物；,（4）必须提供燃烧所必须的足够空间（燃烧室）和时间。,燃料燃烧的条件,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,煤的燃烧过程大致可分为,5,步：,干燥。,100,左右，析出水分；,热解。约,300,以后，燃料热分解析出挥发分，为气态的碳氢化合物，同时生成焦和半焦；,着火。约,500,，挥发分首先着火，然后焦开始着火；,燃烧。挥发分燃烧，焦炭燃烧。挥发分燃烧速度快，从析出到基本燃尽所用时间约占煤全部燃烧时间的,10%,；挥发分的燃烧过程为气,-,气同相化学反应，焦炭的燃烧为气,-,固异相化学反应；,燃尽。焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速度慢，燃尽时间长。,煤的燃烧,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,液体燃料的燃烧,油燃烧特点：,雾化,燃烧,油燃烧是一个复杂的物理化学过程，由于油沸点低于其燃点，因此油滴总是先蒸发成气体，并以气态的方式进行燃烧。,包含：雾化、受热蒸发、扩散混合、着火燃烧,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,雾化,：,燃料细滴油雾炬，雾滴粒径，表面积,蒸发,：,油滴受热后表面开始蒸发油蒸汽,扩散混合,：,燃油蒸汽与周围空气互相扩散与混合,燃烧,：,油蒸汽与空气混合物达到着火温度后，开始燃烧。,在燃烧过程中，油滴内部继续受热蒸发扩散混合新油气空气混合物取代已散逸燃烧产物继续燃烧油滴燃尽,锅炉节能技术,3,1.,油滴,2.,油蒸汽区,3.,燃烧区,4.,外部,5.,油蒸汽浓度,6.,氧气浓度,7.,温度,限制油滴燃烧的主要因素是,与空气的混合速度,，即取决于空气向油滴表面扩散所需的时间，属,扩散燃烧,。,物理化学过程：雾化三传受热蒸发着火燃尽,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,气体燃料的燃烧,燃烧过程是包括发光放热的化学反应，故存在两个最基本的阶段：着火阶段、着火后燃烧阶段。,着火：燃料和氧化剂混合后，由无化学反应（从缓慢的氧化反应）向稳定的强烈放热状态的过渡过程。,当气体燃料在一定的条件下与氧发生化学反应时，反应热的聚集会导致气体燃料的着火燃烧。,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,3.3.2,燃烧方式,1.,层状燃烧,2.,悬浮燃烧,3.,沸腾燃烧,3.3.3,燃烧设备,1.,层燃炉,2.,沸腾炉,煤种适应性强 减轻燃烧污染,燃烧稳定、充分 埋管吸热充分,层燃炉,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,便于实现操作的机械化与自动化,3.,循环流化床锅炉,4.,煤粉炉,3.3.4,新的燃烧技术,1.,水煤浆混合燃烧,2.,油掺水混合燃烧,3.,油煤混合燃烧,4.,节能型燃烧器,沸腾炉,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,循环流化床锅炉,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,锅炉水处理的目的,防止炉内腐蚀,防止锅炉结垢的发生,防止冷凝系统的腐蚀,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,3.4,锅炉水的处理,3.4.1,澄清与过滤,3.4.2,软化,1.,中和法,2.,石灰沉淀法,3.,水质稳定处理,4.,离子交换法,3.3.3,脱盐,3.3.4,除氧,1.,化学除氧,2.,热力除氧,3.,真空除氧,Ca,Mg,Na,Na,水软化原理,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,除 氧,利用某些与氧气发生化学反应的化学药剂如联氨和氨，使之和水中的迅速发生化学反应，生成不与金属发生腐蚀的物质而达到除氧的目的。,(,用化学药剂除氧）,当水被定压加热时，水蒸发的蒸汽量不断增加，使液面上水蒸气的分压力升高，其他气体的分压力不断降低，从水中逸出后及时排出。当水加热至除氧器压力下的饱和温度时，水蒸气的压力就会接近水面上的全压力，此时水面上其它气体的分压力将趋近于零，于是溶解在水中的气体将会从水中逸出而被除去。,热力除氧,化学除氧,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,淋,水,盘,式,除,氧,器,l,一配水槽；,2,一筛盘；,3,一蒸汽分配箱,除 氧,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,淋水盘式,喷雾填料式,除 氧,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,3.5,除灰除垢,3.5.1,清除积灰,1.,物理清灰法,2.,化学清灰法,水垢的危害,降低热效率，浪费燃料；,引起金属受热面过热，损坏锅炉受压元件，缩短使用寿命；,破坏正常锅炉水循环，增加维修费用；,为腐蚀创造条件。,3.5.2,除去水垢,1.,煮炉除垢,2.,盐酸清洗除垢,水,垢,的,种,类,大规模专业培训,BZ,锅炉节能技术,3,3.6,工业锅炉的节能措施,3.6.1,均匀分层燃烧,3.6.2,合理通风,3.6.3,蒸汽蓄热与空气预热,3.6.4,保温与防漏,大规模专业培训,BZ,工业锅炉燃煤催化燃烧节能技术,高效煤粉工业锅炉技术工艺流程,锅炉节能技术,3,4.1,化工窑炉的基本情况,4.1.1,化工窑炉的分类,4.1.2,化工窑炉的基本情况,炉型的结构、尺寸及技术性能应能满足,4.1.3,化工窑炉的能源效率,影响能源效率的主要因素：,窑炉型结构,燃烧装置及燃烧系统,窑炉余热的回收利用,窑炉用耐火材料,窑炉的设计和改造 配套机械设备及自动化,企业的管理水平、人员素质、技术和市场信息服务,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,化工窑炉,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,耐火材料,一、耐火材料的定义：,耐火材料是用作高温窑、炉等热工设备，以及高温容器和部件的无机非金属材料，耐火度不低于,1580,，并在高温下能承受相应的物理化学变化及机械作用。,二、耐火材料的分类：,1,、根据耐火材料化学矿物组成分类,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,2,、根据耐火度可分为,:,普通耐火制品：耐火度为,15801770,高级耐火制品：耐火度为,17702000,特级耐火制品：耐火度大于,2000,3,、按照形状和尺寸可分为：,标准型砖（,230 114 65mm,）、异型砖、特异型砖、大异型砖，以及实验室和工业用坩埚、皿、管等特殊制品。,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,耐火材料的组成和性质,耐火材料基本性质可归纳为以下三方面：,1),耐火材料的使用性质。,耐火度、高温耐压强度、热稳定性、高温体积稳定性、抗渣性等。,2),耐火材料的物理性质。,气孔率、真比重、体积密度、线膨胀率等。,3),耐火材料的机械性质。,耐压强度、弹性变形、塑性变形等。,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,耐火材料的化学矿物组成,一、化学组成,耐火材料的化学组成按各成分含量和作用分为两部分，主成分和副成分。,1,、主成分 它是耐火制品中构成耐火基体的成,分，是耐火材料的特性基础。它的性质和数量直接,决定制品的性质。其主要成分可以是氧化物，也可,以是元素或非氧化物的化合物。,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,耐火材料,的组成成分,按主成分的化学性质又可分为三类。,酸性耐火材料 中性耐火材料 碱性耐火材料,2,杂质成分 在耐火材料,(,或原料,),中含有一定量的杂质。,3,添加成分 矿化剂、稳定剂和烧结剂等。,灼减：将干燥的材料在规定温度条件下加热时质量减少百分率称为灼减。,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,耐火材料,的矿物组成,二、矿物组成,耐火制品是矿物组成体，制品的性质是其组成矿物和微观结构的综合反映。,从以下三方面研究与考察：原料的加热相变化；制造中配料间相互反应产生的相变化；耐火材料在使用中的相变化。,耐火材料一般是多相组成体，其中的矿物相可分为两类，即结晶相和玻璃相。,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,耐火材料的基本要求,耐火度高 一般在,1000,1800,热稳定性好,高温结构强度大,抗冲刷能力强,高温体积稳定,外形规整,耐火材料的要求,耐火材料,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,耐火砖,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,4.2.2,耐火材料的性质及用途,1.,耐火材料的原料简介,（,1,）砖瓦粘土,（,2,）耐火粘土,（,3,）白云岩 （,4,）硅石,2.,耐火砖,4.2.3,耐火材料,1.,耐火纤维,耐火材料,耐火材料,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,耐火纤维,耐火纤维是指使用温度在,1000,1100,以上的纤维材料。它既具有一般纤维的特性，如柔软、高强度，可加工成各种带、线、绳、毯、毡等，又具有普通纤维所没有的耐高温、耐腐蚀的性能，并且大部分耐火纤维抗氧化。,一、纤维的分类及使用温度,二、纤维的性质,非晶质硅酸铝纤维,A1,2,O,3,含量波动于,45,65,，,A1,2,O,3,含量越高，耐火性提高。,非晶质硅酸铝质纤维再加热时产生莫来石和方石英析晶。,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,常用耐火纤维使用范围,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,1.,耐火纤维,广义是指能耐受一定温度的,纤维状绝热材料,。狭义是指,硅酸铝系列,的耐火材料。,2.,耐火纤维的使用温度,为抑制析晶过程以提高使用温度,：,增大,Al,2,O,3,的含量；,降低,Fe,2,O,3,及,Na,2,O,等金属氧化物质的含量,适当加入,Cr,2,O,3,、,ZrO,2,等析晶抑制剂,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,3.,耐火材料的二次制品,耐火纤维毡,耐火纤维毯,耐火纤维板 耐火纤维纸,耐火纤维导形件 耐火纤维砖,耐火纤维制品组合件,4.,耐火纤维制品的用途,4.2.4,耐火高温陶瓷,耐火纤维材料,陶瓷纤维板,陶瓷纤维纸,陶瓷纤维带、绳、线,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,4.2.5,耐火材料的发展趋势,1.,大力推广不定型，耐火纤维等高效节能新材料,2.,开发不需要煅烧而直接使用的原料,3.,用不烧砖代替烧成砖,4.,开发精细陶瓷和高温涂料,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,4.3,石灰窑节能技术,石灰的生产工艺及用途,1.,石灰的生产工艺,CaCO,3,CaO+CO,2,2.,石灰的用途,筑路、地基配制灰土,建筑配制砂浆和灰浆,建材制造无浆水泥,制造各种硅酸盐材料,大规模专业培训,BZ,窑炉节能技术,4,4.3.2,窑型选择,1.,石灰窑的种类,2.,混烧窑,3.,气烧窑,4.3.3,原料燃料的粒度及布料,4.3.4,供风与卸灰,日产,300,吨气煤混烧石灰竖窑,BZ,大规模专业培训,窑炉节能技术,4,电石简介,电石，学名碳化钙，化学式为,CaC2,。,无色晶体，工业品为灰黑色块状物，断面为紫色或灰色。遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量。碳化钙是重要的基本化工原料，主要用于产生乙炔气。也用于有机合成、氧炔焊接等。,BZ,大规模专业培训,窑炉节能技术,4,电石的主要用途有：,（,1,）电石与水反应生成的乙炔可以合成许多有机化