川化合成氨工艺概述

概述第一节产品叙述合成氨是重要的基本化学产品，在国民经济中占有重要的地位。本装置经增产节能改造后日产液氨1200吨，并付产二氧化碳气体输往尿素装置制造颗粒状尿素产品和尿液。（一）氨的用途氨是碳素肥料的重要来源，液氨和氨水的很好的液体肥料。用氨还可以制造其他碳素肥料或复合混合肥料，如硫酸铵，硝酸铵，尿素，碳酸氢铵，氯化铵，磷酸铵或氮磷混合肥料以及氮，磷，钾混合肥料等。在工业生产中，氨或氨的加工产品又是丙烯，合成纤维，塑料和医药的重要原料。另外石油炼制，橡胶工业以及冶金采矿，制矸和机械加工等工业部门中，氨及其加工产品也是不可缺少的。在食品工业中，氨是常用的冷冻剂。由氨作为原料加工成的硝酸，是炸药工业中的基本原料，用硝酸做消化剂可以制得三硝基甲苯，三硝基苯酚，硝化甘油及其他各种炸药，硝酸铵既是很好的氮肥，又是安全的炸药，可用于开发矿山，农田改土，隧道修建等。（二）氨的性质1氨在常温下是一种无色气体，具有强烈的刺鼻气味。由于氨有毒而且易爆，所以这种刺鼻特性很有用处，只要空气中含有50PPM氨，就很容易被察觉。氨，毒性不象一般毒气具有累积的毒害作用，但能刺激人体器官的粘膜，对人体组织有很大的灼烧性，空气中含有02的氨就可能在几秒中内灼伤皮肤，浓度超过007将会损伤眼睛，氨的卫生允许浓度不大于30PPM。氨在空气中的可爆界限是1625（体积），在氧气中是1579，氨的燃点是6500C2氨的物理性质在温度00C及压力为760MM水银柱时；在气体比重0579（空气为1）在液体比重0618（水为1）沸点3340C临界温度13250C临界压力1123气压氨通常是通过压缩和冷冻后进行运输储存的，因液氨在一般温度下，有很高的蒸汽分压，氨在各种温度下的蒸汽压力和蒸发潜热如表（1）。3氨的化学性质氨极易溶解于水，在00C时每升水可溶解1300升氨，可制成商品氨水，其含氨量在1530范围内，其比重随浓度的增加而降低，氨在水中的溶解度随温度的增加而减小，随压力的增加而增加，氨溶解于水中要放出热量。氨的溶液呈弱碱性，氨也可以溶于盐类水溶液和各种有机溶液，但都低于在水中的溶解度。表（1）温度蒸汽压力蒸发潜热热含量KCAE/KG0CMPAKCAE/KG液体蒸汽50207225135743087401585026264553084301185273633830742008721283522730591006221292811130390043753015003015100296630971102987200194031732182955300121932453262919400073233134322881500041033795382586氨是活泼的化合物，可与多种物质进行反应，氧化反应是其主要的一种。4NH33O22N26H2O4NH35O24NQ6H2O在高温下气态可分解成氢和氮2NH23H2N2在工业上，氨主要是和酸进行中和反应。三种主要化肥硝酸铵，硫酸铵和磷酸铵或磷酸氢铵都是由相应的酸和氨反应制成的在化肥生产中另一个主要反应是氨和二氧化氮反应生成氨基甲酸铵，然后脱水生产尿素。上述反应是本系统尿素装置的反应过程纯净的气态或液态对大部分物质没有腐蚀性，但含有水分的氨或有氧存在的条件下，对铜，银，锌，等金属有严重的腐蚀作用。（三）产品规格（国家标准）川化股份公司第二化肥厂液氨规格相同。指标名称指标优等品一等品合格品氨含量999（重量）998（重量）996（重量）水分01（重量）油含量5PPM（重量）压力18MPA温度4300C第二节设计基础（一）设计现场条件川化股份公司第二化肥厂最高/最低3730C/460C设计最高/最低320C/20C年平均1630C气温月平均最高/最低2580C560C设计85300C年平均82相对湿度月平均最大/最小86/77大气压力设计710MMHG年平均976MM年最大13653MMM降雨量每天最大1952MM最大16M/秒风速设计13米/秒主导风向北，北，东最大降雪深度0M降雪设计雪载荷0MPA冰冻线深度0M地震6度（麦卡里）地耐力20T/（最小）地下水位10M（二）工艺设计数据1生产规模合成氨1200吨/日，加工尿素24604吨/日（其中19604吨送造粒装置，580吨送三聚氰胺装置），液氨不足，年操作日为320天，按300天满负荷计，年产液氨36万吨，加工成尿素每年5881万吨，液体尿素送三聚氰胺装置174万吨。2，原料和水电气条件A、天然气规格川化股份公司第二化肥厂甲烷CH4（）976乙烷C2H60291丙烷C3H80026丁烷C4H100017戊烷C5H12氢H2一氧化碳CO二氧化碳CO2氮N2099574（总指数）9593硫化氢（以硫计）20MG/NM3有机硫30MG/NM3总硫100MG/NM3水分饱和凝析油002G/NM3其中含硫300MG/升压力0406MPA温度15，并且床层无温升现象时，表示再生合格，一般再生时间1520小时。再生后触媒要重新使用时，应重新活化。再生后触媒要卸出容器时，应冷至1211490C。如卸出触媒着火时，可用水扑灭。三、氧化锌脱硫A、脱硫剂概况型号CCLC72规格3/163/8机械强度67表面积30/G堆比重112080/3组成ZO80，SI、AI氧化物4高变催化剂的还原起始温度大约在200左右,为了加速还原及缩短放硫时间,一般还原温度控制在340左右判断高变触媒还原是否完毕,一是出口CO含量达到设计值,二是出口气硫含量小于1PPM使用过的高变触媒是FE3O4形式,即使在常温下,与空气接触也可能被氧化,其反应式4FE3O4O26FE2O3110千卡/克分子这是一个强烈的放热反应,每1的O2可造成160的温升,如不注意会使设备损坏为此在触媒卸出前先将触媒钝化即氧化。氧化的条件为温度降至150200,用蒸汽加入空气来氧化,空气的起始浓度为1,控制触媒层温度不超过300的条件下,逐步增加空气浓度,直至全部为空气,温度不再升高,进出口氧含量不变为止国外在更换高变触媒,不主张进行氧化过程,而直接以还原态卸出2,低变触媒的还原低边触媒的活性组分是CU,所以使用前需进行还原还原反应式为CUOH2CUH2O207千卡/克分子这也是一个放热反应,每1的H2,如用N2为载体,温升为28若用蒸气为载体,温升为24由于开始还原温度为160180,触媒热稳定温度一般仅260,这个范围很窄,因此进行还原操作应特别注意还原操作过程如下在150以下均匀升温并恒温至床层温度均匀在160开始通入还原气,开始H2的浓度在0205左右,等待一段时间观察有无温升如长时间无温升,则可将温度提至170,继续观察一般在180必然会产生迅速的温升待有温升时维持原条件进行还原温度稳定后,氢消耗减少后,可适当增加氢浓度到1,再观察还原情况总之,还原过程必须一点一点地提升温度,一点一点地增加氢浓度,而且提温和提H2浓度不要同时进行还原过程中最多保持氢浓度在2,整个还原过程的最高温度不得超过250为了保证还原完全,最后和保持H2的浓度在1020为了防止偏流,还原空速最好在300600时还原用的载气即H2的稀释可有纯氮,水蒸气与甲烷本装置用氮气为载气,其各有优缺点N2为载气还原起始温度较低,约170,还原操作区间可以大一些,还原后触媒活性较好,但应注意氮气的纯度,防止发生下列反应2H2O22H2O116千卡/克分子将触媒烧坏,一般要求N2的纯度大于9995水蒸气为载气水蒸气热容大,必然温升小,但起始温度较高,一般要高于180才能观察到,而且还原后活性较差甲烷或天然气为载气还原用天然气必须经过精细脱硫使用天然气时,必须将温度控制在260以下,否则甲烷将起还原性作用2CUOCH42CU2H2OC235千卡/克分子这不仅造成触媒析碳而且造成急剧升温,可能烧坏触媒还原后的触媒与空气接触,发生下列反应CU1/2O2CUO371千卡/克分子所以低变停车时应特别注意,不能使空气进入系统还原态的低变触媒,因有化学吸附和机械吸附氢的存在,具有高度易燃性,因此在卸出触媒时,一般不进行氧化操作因为氧化操作非常容易超温,不仅使触媒结成大块,而且损坏设备为此可在蒸气或N2保护下直接卸出,然后用水不断浇湿卸出的触媒第三节变换气的净化一变换气中的二氧化碳的脱除一脱碳的反应机理碳酸钾溶液吸收二氧化碳的总反应式CO2H2OK2CO32KHCO3热量上式是一可逆反应,溶液中碳酸钾并不能全部转化为碳酸氢钾,其最大吸收量急与温度有关,又与气相中二氧化碳平衡分压有关其吸收的过程,通常认为是按下列步骤进行的H2OHOH（1）K2CO32KCO3（2）CO2OHHCO3（3）HCO3HCO3（4）KHCO3KHCO3（5）其中,1245的反应速度很快,第3反应较慢,是整个反应的控制反应,为了加快第3反应,苯菲尔法采用在溶液中加入二乙醇胺DEA作为液相催化剂,其反应机理如下CO2（C2H5O）2NH（C2H5O）2NCOOH（6）（C2H5O）2NCOOH2O（C2H5O）2NHHCO3（7）加入二乙醇胺后降低了溶液面上的二氧化碳平衡分压,使吸收及解吸速度大大增加,在800C,加入25DEA的催化剂可使相对吸收系数增加一倍左右（二）闪蒸再生的原理根据气体溶解度HENRY定律PEX其中P气体分压，ATM；X溶液中气体的摩尔分率；EHENRY常数，单位为ATM。气相中气体分压越低则溶液中气体的摩尔分率越低，溶液的再生效果越好。闪蒸再生根据气体溶解度特性，利用35KG/CM2蒸汽作为喷射器动力，降低半贫液的气相压力，使半贫液进一步再生。三脱碳操作的工艺条件脱碳工艺是由两个过程组成,一是溶液吸收二氧化碳,以净化变换气二是将吸收了二氧化碳溶液称为富液中的二氧化碳解吸出来,恢复吸收前碳酸钾溶液的组成,达到循环使用的目的,前者称为吸收过程,后者称为再生过程这两个过程都是传质过程,服从传质规律,只是进行的方向不同,为了达到高的净化度设计要求净化气二氧化碳01,必须控制好以下条件1、压力提高吸收压力,增加了二氧化碳的平衡分压,对吸收是有利的,本装置吸收压力为2845MPA,是和转化系统的操作压力统一考虑的2、温度温度的影响有着矛盾的两个方面,一方面温度提高可增加吸收速度,另一方面温度提高会降低溶液中二氧化碳的溶解度,工艺上根据这个矛盾区别对待,离平衡较远时,采用较高温度操作,相当于吸收塔的下段情况,在离平衡较近时,采用较低温度操作,相当于吸收塔的上段,本装置下段半贫液入口温度为1140C,上段贫液入口温度为700C3、吸收溶液的成分脱碳溶液的组成和溶液的清洁度对整个系统的操作是否稳定正常,起着关键的作用,苯菲尔溶液的重量组成如下K2CO327主吸收剂DEA29催化剂V2O5058缓浊剂聚烯二醇油少量消泡剂UCON50HB5100A、溶液中K2CO3的含量是溶液吸收能力的决定因素一般K2CO3的组分应在2530之间,K2CO3含量高能增加吸收能力,但过高时要增加腐蚀容易产生结晶而堵塞管道,这是因为溶液中KHCO3的溶解度低于K2CO3的溶解度,在低温时可能发生析盐富液比半贫液更容易结晶,所以在停送变换气时,溶液要继续进行再生循环,使溶液的结晶温度远远低于大气温度关于不同浓度的溶液结晶温度可查阅附图当K2CO3含量由于漏损或带液时,吸收能力要下降,这时须增加循环量来保证气体的净化度,K2CO3含量由27降到25,循环量要增加10,这样增加了气耗和电耗,所以应保持K2CO3在一定范围B、二乙醇胺DEA,分子式为C2H5O2NH,在常温下为白色固体,其物理性质为分子量1051沸点2680C比重109冰点250C比热0537溶液中加入DEA后,降低了溶液面上CO2的蒸汽分压,并且也能增加CO2的吸收和再生速度,溶液中DEA含量以23较经济,再增加则效果不明显溶液中DEA的比较DEA0123相对吸收系数04130692100相对CO2分压194161100C、V2O5的加入是保证设备管道的防腐,其作用在防腐蚀问题一段进行叙述4、溶液循环量对净化度的影响吸收塔为两段吸收,为了节约热能,贫液循环量只占总循环量的151658M3/H其余859564M3/H为半贫液量为了保证气体的净化度,就必须有足够的溶液来保证气液的充分接触上塔设计的空塔喷淋密度为40M3溶液/截面小时下塔为117M3溶液/截面小时,比较紧张因此在操作中必须保证上塔的贫液量,使其量与负荷相适应,但过多的液量除了增加热能消耗以外,还会使气液接近泛点流速,造成带液的危险5溶液的再生度对净化度的影响,其表示方法有以下两种再生度是衡量溶液再生的程度A、用再生度或碳化指数来表示再生度溶液中CO2的克分子数/溶液中总K2O的克分子数B、用转化度或转化率来表示转化度溶液中KHCO3折合为K2CO3的浓度/溶液中总K2CO3的浓度069KHCO3/K2CO3069KHCO3本装置采用第二种表示方法，转化度愈低，说明溶液的再生程度愈好，一般情况，贫液的转化度为0，半贫液的转化度为，富液为（可参阅附图）转化度对脱碳气中CO2的净化度关系十分密切，是影响净化度的主要因素，入塔矸液转化度愈低，表示再生愈好，其吸收CO2的能力也愈大，但是矸液转化度愈低，再生用蒸汽消耗量就愈大，为了节约蒸汽，又保证较高的净化度，设计上采用了两段加闪蒸再生流程，以少部分（约）再生较彻底的贫液送往吸收塔上段，大部分（）转化度稍高的（经闪蒸再生后）半贫液送入吸收塔下段影响转化度的操作条件如下A、再生压力压力低有利于CO2的解吸,但再生压力低至以保证CO2气体送往尿素车间压头为限,本装置再生塔顶压力为0062MPAPG48B、再生压力提高温度有利于CO2的解吸,但随着温度的升高,不仅CO2的蒸汽压增加,而且水蒸汽也增加,水的蒸发要消耗大量热能,同时还会导致溶液浓缩,破坏系统的水平衡,需要从外界补充冷凝水,根据计算再生温度每升高40C净蒸发量要增加一倍多,因此在保证再生度的前提下,尽可能降低再生塔的温度,有利于维持系统的平衡此外,含水的高温酸性CO2气体对塔顶腐蚀也较严重,所以再生温度要控制恰当,本装置再生塔下部温度控制在1220C以内四、脱碳系统的腐蚀问题苯菲尔脱碳系统的腐蚀是工艺管理和操作上必须十分重视的问题,产生腐蚀原因如下1含有CO2气体的冷凝液对金属材料的酸性腐蚀,在600C以上更为严重,如再生塔上部和CO2去水冷器前的管线,再沸器列管,水力透平出口管线和溶液泵等2矸性溶液引起金属材料的侵蚀性腐蚀,HCO3的腐蚀作用比CO2强,生成了FE,使金属表面腐连续进行的3矸液的应力腐蚀,使设备产生裂缝4氯根的增加使不锈刚产生应力腐蚀5冲刷腐蚀,在流速高的部位把钝化膜冲刷掉而产生腐蚀对于上述五种情况,相应的措施是合理选材,加缓浊剂V2O5消除应力,严格化学药品中的氯根含量和控制溶液的流速,在生产中应特别注意第2和第4两种情况,此外,溶液中碳酸钾浓度高,碳酸氢甲成分增大或溶液温度过高均能增加腐蚀速度当系统加入V2O5作缓浊剂时,溶液中的铁含量是反映腐蚀状况的一个重要指标,在正常时铁为10100PPM,超过200300PPM,说明腐蚀已可能产生,V2O5是一种氧化剂,能使碳钢在溶液中的电极电位处于钝化电位区内,从而在碳钢表面生成一层紧密的难溶解的FE2O3钝化膜,以防止碳钢的继续腐蚀钒的化合物非常复杂,只有V5才能形成钝化膜还原态的V4本身不能形成钝化膜,只能在钝化膜形成后保护作用,由于工艺气中H2存在会使V5逐渐降解为V4,为了使钝化膜得到修补,就必须使溶液中V5含量维持在02以KVO3以上,保持V5在溶液中的量,除了适当加V2O5以外,可采取加入氧化剂如KNO2使还原态的V4部分氧化成V5五溶液的发泡问题脱碳溶液在生产过程中易发生稳定的泡沫,造成塔内液泛甚至将溶液带到后面工序,造成严重后果,泡沫严重时,可能造成泵抽空发泡原因是溶液中混入油污,铁锈,粉尘或是塔内填料的添加剂引起,发泡现象可从塔压差是否增大或从溶液分析来判断防止起泡的根本办法是尽力保持溶液的清净,除掉发泡的物质,在开车前认真作好系统的化学清洗,生产过程中连续将部分溶液引出进行过滤,以去掉杂质,加入消泡剂消泡是不得已的办法,不宜经常采用有关碳酸钾溶液特性的各图表见附图33至38二、净化气的精炼甲烷化合成氨触媒极易受CO,CO2的毒害,要求供给的原料气中碳氧化合物的浓度COCO2755出塔水气浓度控制在4000PPM（相当于032MPA）以下6冷凝温度控制冷凝温度的目的是为了将入塔水气浓度降至最低，本装置控制在5150C为了得到较好的活性，根据本装置的特点，还原应注意以下问题。1还原温度的控制要按照分层还原的原则进行。2力求操作时压力和温度稳定3还原是一个可逆反应，为了减少生成的水在触媒层中反复氧化，影响触媒活性，关键是要严格控制水气浓度，还原所需要时间和控制水气浓度是有矛盾的，但由于4000PPM的控制数已经比较高，再超过对触媒活性不利，因此对于还原所需要时间和水气浓度两个矛盾因素，在操作中应以控制水气浓度为主，换句话说，触媒层温度的提高应服从水气浓度的控制。4还原完成的标志是A出水总量已接近理论出水量，水气浓度在500PPM以下，并继续下降B第三层温度应接近设计指标C氨浓度已接近设计指标5触媒使用第一星期，保持80负荷操作（三）触媒的衰老和中毒触媒使用期间，活性会逐渐下降，其原因是触媒长期处于高温，有一些FE晶体在这种条件下，晶粒重整，逐渐变大，表面积减少，活性减低，这种现象为“衰老“。另一种原因是氢氮气原料中含有有毒成分，如CO，CO2，水蒸汽以及氧气，中毒反应是1/2O2O（吸附）O吸附）（H2H2O（气）CO3H2CH4H2O（气）CO24H2CH42H2O（气）H2OH2O吸附）由H2O分解成氢和原子氧的速度很快，而原子氧在触媒表面被吸附与活性铁作用生成氧化铁，从而使触媒失去活性。所以要求进合成塔的含氧化合物应清除干净，COCO210PPM附有关的几个常用计算公式1氨合成率2（Z2Z1）/1（Z2Z1）1002氨净值的估计（T2T1）/153合成塔生产能力（KG/小时）0758Q（Z2Z1）/（1Z2）4触媒容积利用系数合成塔日产量（吨）/触媒容积（M3）以上符号意义Z1合成塔入口氨浓度Z2合成塔出口氨浓度氨净值T1合成塔入口气体温度0CT2合成塔出口气体温度0CQ合成塔入口气体流量NM3/小时第六节蒸汽发生系统一锅炉给水的处理1为了装置安全可靠的运行，必须确实保证锅炉给水的数量和质量为了保证连续安全可靠的供给各台锅炉的用水，以保证锅炉的正常运行，防止出现给水中断的现象，在给水系统中设置了两台给水泵，一台运行，一台备用。在给水质量方面，一定要达到规范所规定的指标，否则将会引起以下不良后果。A在给水管路，各锅炉给水加热器，锅炉中生成水垢和水渣。B在过热器和气轮机的通汽部分生成盐类附着物，降低装置生产能力，甚至损坏设备。C在给水管道，锅炉气轮机，蒸汽管网凝结水管道及其他附属设备中发生金属的腐蚀。2锅炉给水的除氧热力设备腐蚀时氧的主要作用在于腐蚀电池阴极部分的去极作用，此过程的进行既决定于阴极部分氧的离解速度，也决定于氧气向阴极的扩散。当锅炉水与铁接触，微量的铁溶于水，生成氢氧化亚铁，如果锅炉水中没有氧，很快就会达到平衡，防止铁的继续耗蚀，但是水中存在有氧，则能生成一种不溶于水的氢氧化铁，系统中这部分铁则被耗蚀而形成沉淀，如果继续得到氧，则管道和锅炉就会继续被耗蚀，由于本装置的热工设备及蒸汽参数要求较高，因此对锅炉给水中氧要求也较严格，除氧以后给水的氧含量必须小于0007PPM。除氧的原理溶解在水中的任何气体的浓度与水面上该气体的平衡压力和决定于水温的吸收系数成比例，根据道尔顿定律此浓度可按下式决定CKP式中C水中气体的含量毫克/升K吸收系数，等于在给定温度和1大气压下气体的溶解度P气体的分压（大气压）假如溶液中气体的浓度比溶液上该气体分压所相应的数值大，则气体会逐渐由溶液中放出，相反如果溶液中气体的浓度小于一定分压下气体的溶解度，则溶液会继续吸收气体。除氧器的除氧原理就在于用加热的方法将给水加热至沸腾，使水面上氧的分压接近于零，从而使给水中的氧从水中逸出。即使是操作最好的除氧器，处理后的水中还是有微量的氧，因此除热力除氧外还采用了化学除氧，即向贮槽内的水中加入联胺，将水中的微量氧进一步去掉，联胺与氧的反应式为N1H4O22H2ON2影响除氧效果的因素A、温度如上所述，给水一定要加热到沸腾，使水面上氧的分压为零。从道尔顿定律来看，由于PO2（氧分压力）为零，故CO2（氧在水中的含量）也为零。这样氧就会从水中逸出，本装置除氧器的操作压力为0176MPA，此时水的饱和温度为13060CB、提高除氧效果，则必须保证蒸汽与水的良好混合，增大汽水的接触面，为此在除氧器中，水经过除氧室内的喷咀将水均匀的喷洒在分散盘上，受蒸汽加热经过一次除氧，然后除氧高温水充满盘溢流时进行二次除氧，接着水落在锥形板上被送入除氧器的蒸汽直接加热进行三次除氧，在这一过程中，水被充分加热搅拌，氧气基本被除掉，C、必须从除氧器中不断把氧气排出，为此加入过量的蒸汽使含氧蒸汽不断的从除氧器上部排出。D、送入除氧器中的水量一定要稳定E、一定要不断的向贮槽内加入一定数量的联胺，使给水中的联胺有一定的余量。3锅炉给水中PH的控制因为PH值的高低严重影响到设备的腐蚀，当水与金属接触后，微量的铁溶于水生成氢氧化亚铁，这是一种矸性化合物，它的溶解率决定于水的PH值，当水PH值越低，氢氧化亚铁就溶解越快，腐蚀就越快，为了保证给水中一定的PH值，故在给水系统中不断的加入一定量的氨，（约维持03PPM）使给水中的PH值达到8590，在给水中加氨还能中和水中的CO2生成碳酸铵以防止CO2腐蚀。NH4OHCO2NH4HCO3NH4HCO3NH4OH（NH4）2CO3H2O4给水温度对锅炉产气量的影响给水系统中除了保证水的可靠性及给水品质外，还需要保证进锅炉的给水温度在规定的范围内，因给水温度对锅炉的产气量影响很大。给水温度与锅炉产气量的关系如图39提高给水温度，将增加锅炉的产气量，但是提高给水温度不是无限制的，对于这套装置EC104、114C、123C锅炉给水加热器中的水均匀处于非沸腾状态，为了设备的安全，决不可以将水温度提高到沸腾状态，一般要求锅炉给水加热器中的水低于沸点20300C的状态下运行最好，只有123CA的水处于沸腾状态。二、锅炉系统1、燃烧本装置的锅炉是以天然气为燃料的，燃烧反应式为CH42O2CO22H2OH2O2H2O2COO22CO2由上式可看出燃烧的必要条件是要有氧的存在，燃烧分完全燃烧与不完全燃烧两种。完全燃烧燃料与空气中的氧化合生成CO2和水蒸汽。不完全燃烧部分未经燃烧的可燃性气体与烟气一道排出，即烟气中含有可燃性气体所以燃烧的好坏可由烟气的分析来观察，燃烧的好坏，决定于下述因素必须供给充足的空气空气与天然气必须充分混合均匀。辅助锅燃咀就充分考虑了空气与天然气的充分混合。但是实际上由于种种原因，天然气与空气并不能完全百分百之百的均匀混合，为了保证完全燃烧，这时必须供给远较理论上所需要的更多空气量，这就引出一个概念过剩空气系数HH实际空气量/理论空气量100辅助锅炉（101BU）设计上的过剩空气量10，本装置在101BU出口烟道处装设计了一台烟气氧含量自动分析仪表O2RA9，其设计值为25，一般控制在1525之间，也可以用测量烟气中的CO2的方法来判断燃烧的情况。如果空气量越大，既烟气中的含氧量越大，则含CO2的量就越小。2、蒸汽的净化本装置对蒸汽的要求除了应保持规定的蒸汽参数外，还必须保证蒸汽的品质在规定范围内，以保证蒸汽过热器和气轮机内表面污染最小或完全没有盐类沉淀。引起蒸汽污染的原因A、水滴携带由于蒸汽形成时汽包膜破裂时从汽包凹洼飞起水滴抛掷的结果B、炉水起泡由于炉水中的含盐量增加，使炉水起泡，因而使蒸汽湿度及含盐量增加，为此，对于炉水中的含盐量必须严格控制，设计上是在101F处装了一台电导度表，以监督炉水中的电导度。反应蒸汽内所含水分的多少，用蒸汽湿度来表示，蒸汽湿度与下列因素有关蒸汽流量，蒸汽空间高度，炉水的成分和含盐量，本装置的蒸汽湿度控制在2以下。C、选择性携带高压蒸汽选择性携带主要是由于物质在蒸汽中的溶解所引起的。随着蒸汽压力的提高非挥发性固体物质在蒸汽中的溶解度增大，因此携带增加，在这里着重叙述携带硅酸的情况，硅在蒸汽中呈硅酸状态，但是在炉水中硅通常是以硅酸钠状态存在，只有一部分呈硅酸状态，因此在水中的硅以硅酸形式存在越少，以硅酸盐化合物存在越多，则携带系数越小，所以蒸汽的选择携带是由于硅酸在蒸汽中溶解的结果，这种溶解度随蒸汽压力的升高而增大，另外蒸汽从炉水中携带硅酸的携带系数对于一定的压力并非常数，而是与水的PH，炉水成分和硅含量有关。从硅酸携带系数与炉水PH，值的关系曲线可以看出，随着炉水中PH，值增加，硅酸的携带系数减小，当炉水中的PH到13以上时，硅酸的携带系数为零，因此在正常运转时，一定要注意控制好炉水的PH，否则蒸汽中的SIO2含量将升高，按设计规定，炉水中的PH应控制在96103蒸汽净化装置（汽水分离设备）本装置的蒸汽净化是靠布置在汽包（101F）内的汽水分离设备来完成的，在汽包内设置有48个旋风分离器（其中给水有8个）由上升管来的汽水混合物先进入分配室，使他们均匀的进入旋风分离器，在旋风分离器中分离出来的水进入水室，分离出来的蒸汽经分离器上部的百叶窗进入汽包的气空间，再经过汽包上部的除沫器由蒸汽引出管引出。3、水循环问题自然循环型的水管锅炉（如101C）必须依靠自然循环或强制循环来保证锅炉的安全运行，这种锅炉的上升管，由于受热在管中形成的汽水混合物的比重小于未受热的下降管中的比重，所以水从汽包中沿不受热的下降管向下流动再从上升管返回汽包，形成一个循环回路，这种循环称为正循环，但是有时由于种种原因循环的回路不是按上述方向流动而是按相反的方向流动，形成逆循环，即当出现时则整个系统未进行循环，称为循环停滞。当系统内出现逆循环或循环停滞知，会使炉管的安全受到影响，受热面很快就会被损坏，同时也严重的影响蒸汽的品质，所以在锅炉设计上及操作上一定要避免出现上述现象。尤其是101C，当进口工艺气温度在538度以前一定要建立正常的循环，以保证101C的安全，由于几个锅炉共用一个汽包，加以101C的特殊结构，在开停车或操作条件波动时，容易产生逆循环，但是102C，103C不会出现逆循环，因为102C、103C都是火管锅炉，锅炉水在壳体内的流速是很低的，一旦发生蒸汽，汽包就会上升到壳体的顶部，而不会被逆向流动的水拖到壳体的底部，因此102C，103C中的逆向流动在一旦开始产生蒸汽后就会停止。为了监视101C的循环情况，在101C的下降管和上升管之间配置了一台差压计，另外在下降管上安装一台密度计，当出现逆循环时，差压计指示为负值，同时下降管的密度将小于当时压力下的饱和水的密度，这也表明下降管中有汽包向上流动，4、严格控制加入汽包炉水中的NA3PO4量向炉水中加入NA3PO4的目的是防止炉内结垢，在锅炉水中处于沸腾条件，矸性较强的情况下，炉水中的钙离子与磷酸根会发生下列反应CA26PO432OHCA（OH）2（PO4）6生成的矸式磷酸钙是一种松软的水渣，易随锅炉排污排除，不导致积附在锅炉内形成二次水垢，但是炉水中的PO43也不应太多，太多了不仅随排污水排出的药量会增多，使药品的消耗量增加，而且会引起下述许多不良后果增加锅炉水的含盐量，从而会影响蒸汽品质有生成MG3（PO4）2可能若锅炉水中含铁量较大时，有生成磷酸盐铁垢的可能所以只要能达到防垢的目的，炉水中的PO44的浓度以低些为好。60车辆制冷与空调第二次作业参考答案车辆隔热壁、制冷方法与制冷剂、蒸汽压缩式制冷一简答题1什么是隔热壁的传热系数它的意义是什么答隔热壁的传热系数指车内外空气温度相差1时，在一小时内，通过一平方米热壁表面积所传递的热量。可以概括为单位时间、单位面积、单位温差传递的热量。它可以表示出车体隔热壁允许热量通过的能力，愈大，在同样的传热面积与车内外温差的情况下，通过的热量就愈大，隔热性能就愈差。2热量是如何从隔热壁一侧的空气中传至另一侧空气的答热量从隔热壁一侧的空气中传至另一侧的空气中，其传热过程可以分为1）表面吸热热量从一侧的空气中传至隔热壁的一侧表面；2）结构透热热量从隔热壁的一侧表面传至另一侧表面；3）表面放热热量从隔热壁另一侧表面传至另一侧的空气中。3如何改善隔热壁的性能答（1）尽可能减少热桥；（2）不同材料必须完全密贴；（3）减少漏泄；（4）选用隔热性能较好的材料。4蒸汽压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成，各有何作用答在蒸汽压缩制冷循环系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件。蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。5蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗蒸发与沸腾有什么区别答是。蒸发是汽化的一种形式，只在液体表面发生，而沸腾是汽化的又一种形式是在液体内部和表面同时发生的。液体蒸发在任何温度下都能进行,且只在液体表面进行。液体沸腾是在一定温度下发生的剧烈的汽化现象。液体沸腾时要吸热，但液体温度保持不变。616制冷剂在蒸汽压缩制冷循环中，热力状态是如何变化的答制冷剂蒸汽由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时，压力越高温度越高，压力越低温度越低。制冷剂蒸汽在压缩机中被压缩成过热蒸汽，压力由蒸发压力P0升高到冷凝压力PK。为绝热压缩过程。外界的能量对制冷剂做功，使得制冷剂蒸汽的温度再进一步升高，压缩机排出的蒸汽温度高于冷凝温度。过热蒸汽进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸汽冷却成饱和蒸汽。饱和蒸汽在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力PK降至蒸发压力P0，温度由TK降至T0。为绝热膨胀过程。以液体为主的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。7制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度也大幅下降，可以认为节流过程近似为绝热过程（即与外界没有热量交换），那么制冷剂降温时的热量传给了谁用于干什么答这个过程中热量传给了自身，使部分制冷剂液体汽化成蒸汽。8单级蒸汽压缩式制冷理论循环有哪些假设条件答理论循环假定假设进入压缩机的为饱和蒸汽，进入节流阀的为饱和液体；假设压缩过程是等熵过程，节流过程是等焓过程；假设蒸发与冷凝过程无传热温差；假设除两大换热器外，系统与外界无热交换；假设制冷剂无流阻损失。9什么叫液体过冷液体过冷对循环各性能参数有何影响、答过冷液体当冷凝剂在冷凝器中被冷凝成液体后，如果液体继续向外放热，制冷剂的温度就会低于饱和温度（对应于冷凝压力的冷凝温度），低于饱和温度的制冷剂液体称为过冷液体。液体过冷对循环各性能参数的影响使单位制冷量增大；使单位容积制冷量增大；单位功保持不变；使制冷系数增大。总之，制冷剂液体的过冷有利于制冷循环，可提高制冷循环经济性。10试写出制冷剂R11、R115、R32和R12、RL2B1的化学式。62答R11CFCL3R115C2F5CL注意区分R1150C2H4R32CH2F2R12CF2CL2RL2B1CF2CLBR11试写出CF3CL、CH4、CHF3、C2H3F2CL、H2O、CO2的编号。答CF3CLR13CH4R50CHF3R23C2H3F2CLR142BH2OR718CO2R74412写出与下列制冷剂的符号规定式相对应的化学分子式要求写出过程（1）R22（2）R134答（1）R22符号规定式通式为R（M1）（N1）XM12N12X2所以M1N1X2符号规定式通式为CMHNFXCIYY2M2NX22121所以R22的符号规定式为CHCIF2（2）R134符号规定式通式为R（M1）（N1）XM11N13X4所以M2N2X4符号规定式通式为CMHNFXCIYY2M2NX42240所以R134的符号规定式为C2H2F413单级蒸汽压缩式制冷实际循环与理论循环有何区别答单级蒸汽压缩式制冷实际循环与理论循环的区别在实际循环中存在（1）制冷剂在流动过程中会产生阻力压降；（2）蒸发器出口蒸汽过热（3）冷凝器出口液体过冷；（4）压缩机压缩空气的过程不等熵。与理论循环相比，实际循环单位实际压缩功增大，而压缩机实际输气量减小。14什么叫有效过热什么叫有害过热有效过热对哪些制冷剂有利，对哪63些制冷剂不利答有效过热即吸入蒸汽的过热量全部来自冷藏货物间内的吸热。如果吸入蒸汽的过热发生在蒸发器本身的后部，或者发生在安装于被冷却室内的吸气管道上，或者发生在二者皆有的情况下，那么因过热而吸收的热量来自被冷却空间，如吸入蒸汽的过热热全部来自冷藏货物间或客车室内的西热，因而产生了有用的制冷效果。这种过热称之为“有效”过热。有效过热对R502R600AR290R134A等制冷剂有利，而对R22和NH3等制冷剂不利。有害过热吸入蒸汽的过热全部来自冷藏货物间外。由蒸发器出来的低温制冷剂蒸汽，在通过吸入管道进入压缩机前，从周围环境中（如冷藏货物间之外）吸取热量而过热，制冷剂所增加的吸热量Q0R并没有对冷却对象产生任何制冷效应，即没有提高制冷装置的有效制冷量，习惯上称这种过热为“无效”过热。在这种吸气过热时，过热度越大，制冷系数和单位容积制冷量降低越多，冷凝器的热负荷也增加越多，故称之为有害过热。蒸发温度越低，有害过热越大。15什么是回热循环它对制冷循环有何影响答回热循环就是让蒸发器出来的制冷剂蒸汽和高温制冷剂液体在热交换器中进行热交换，使液体过冷，气体过热的循环。回热循环对制冷循环的影响（1）可以保证制冷装置的压缩机运转安全；（2）可以减小节流热损失。16蒸汽有害过热对循环各性能参数有何影响减小蒸汽有害过热的措施是什么答蒸汽过热对循环各性能参数的影响单位质量制冷量Q0不变；单位理论功增大；制冷系数减小；单位容积制冷量减小；冷凝器的热负荷增加。减小蒸汽有害过热的措施吸气管路用隔热材料包扎起来。17什么叫过冷度什么叫过热度答过冷度饱和温度与过冷液体的温度之差称为过冷度。过热度过热蒸汽的温度与饱和蒸汽的温度之差称为过热度。18蒸汽压缩制冷用制冷剂是如何分类的答按化学结构分有无机化合物（如R717等）；碳氢化合物（R600A、R290等）。氟里昂（R22、R134A等）；多元混合溶液（非共沸溶液有R407C等，共沸溶液有64R502等）；按蒸发温度和冷凝压力分有高温低压制冷剂；中温中压制冷剂；低温高压制冷剂。按可然性和毒性分，分不可然、可然、易燃、低毒、高毒等组合类别。19何为CFC类物质为何要限制和禁用CFC类物质答CFC类物质就是不含氢的氟里昂。CFC物质对大气忠的臭氧和地球高空的臭氧层有严重的破坏作用，会导致地球表面的紫外线辐射强度增加，破坏人体免疫系统。还会导致大气温度升高，加剧温室效应。因此，减少和禁用CFC类物质的使用和生产，已经成为国际社会环保的紧迫任务。20冷凝温度变化和蒸发温度变化分别对蒸汽压缩式制冷系统有何影响答当蒸温度一定时，随着冷凝温度的升高，则节流损失增大，制冷量减少，而轴功率增大，制冷系数降低；冷凝温度下降，则节流损失减小，制冷量增加，功耗减少，制冷系数提高。当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的下降，压缩机制冷量减少，而轴功率与制冷系数视情况而变。也减少。冷凝温度不变时，制冷机在不同蒸发温度下轴功率是变化的，而且与未变化前的蒸发温度有关。当TE由室温逐渐下降时，制冷机的轴功率逐渐增大，TE下降到一定值时，轴功率会达到最大值。如果蒸发温度TE继