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水蒸汽
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== 蒸汽利用 ==
水蒸汽的热能可以转变成机械能、加热和蒸发液体等。利用水蒸汽来做功（把水提到高处）的初步尝试是在17世纪开始的。 [1]
2002年大岛克仁利用水蒸汽处理装置进行了过热水蒸气条件下柳杉试件的力学特性的研究。
水蒸气蒸馏操作是将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物质（近100℃时其蒸气压至少为1333.9Pa）中，使该有机物质在低于100℃的温度下，随着水蒸气一起蒸馏出来。两种互不相溶的液体混合物的蒸气压，等于两液体单独存在时的蒸气压之和。当组成混合物的两液体的蒸气压之和等于大气压力时，混合物就开始沸腾。互不相溶的液化混合物的沸点，要比每一物质单独存在时的沸点低。因此，在不溶于水的有机物质中，通入水蒸气进行水蒸气蒸馏时，在比该物质的沸点低得多的温度，而且比100℃还要低的温度就可使该物质蒸馏出来。在馏出物中，随水蒸气一起蒸馏出的有机物质同水的质量之比，等于两者的分压（PA和PH2O）分别和两者的相对分子质量（MA和18）的乘积之比，所以馏出液中有机物质同水的质量之比可按下式计算：
例如，苯胺和水的混合物用水蒸气蒸馏时，苯胺的沸点是184.4℃，苯胺和水的混合物在98.4℃就沸腾。在这个温度下，苯胺的蒸气压是5599.5Pa，水的蒸气压是95725.5Pa，两者相加等于101325Pa。苯胺的相对分子质量为93，所以馏出液中苯胺与水的质量比等于：由于苯胺略溶于水，这个计算所得的仅是近似值。水蒸气蒸馏是用以分离和提纯有机化合物的重要方法之一，常用于下列各种情况：一般蒸馏会发生分离的高沸点有机化合物；混合物中含有大量的树脂状或焦油状以及不挥发杂质，采用蒸馏、萃取等方法难以分离；从固体较多的反应混合物中分离被吸附的液体；从反应混合物中去除易挥发的有机物。 1 存在的问题淄博鲁中水泥有限公司4 500 t/d生产线自使用SNCR脱硝系统以来，NOx排放值控制在320 mg/Nm3（标态，10% O2，以下同）以下时，氨水使用量在0.9 t/h左右，2016年山东省规定水泥厂NOx排放限值为200 mg/Nm3，为此氨水使用量达到1.25 t/h左右，大量冷风和氨水的进入造成系统热耗增加，熟料生产成本增加较多，因多用氨水造成吨熟料成本上升3元，影响企业利润。该公司烧成系统的基本参数见表1。2 问题分析和方案的确定结合同类型企业的先进管理经验，分析认为能耗高的主要原因是：①系统漏风点较多；②用风量偏大；③操作的精细化程度偏低。上述三因素造成氨水使用量增加，最终造成能耗升高。通过分析，经多方考察，决定采用蒸汽低氨燃烧技术对该生产线进行技改。3 方案的实施2017年3月5日错峰生产停窑，由山东卓昶节能科技公司采用总承包的方式对该生产线进行了技改，具体方案的实施如下。3.1 窑尾蒸汽催化系统技改在窑尾余热发电蒸汽排污管道处开口，安装上闸阀，通过管道接入催化剂罐，将反应生成的气体输入蒸汽控制系统，经过环形管分到锥体4个贫氧燃烧器内，窑尾蒸汽喷枪把蒸汽喷射到窑尾锥体内适当位置，使其与贫氧燃烧器喷入的灼热煤粉混合。3.2 分解炉煤粉燃烧系统技改把4个贫氧燃烧器安装在分解炉锥体底部膨胀节以上位置，2个喷煤枪放在三次风管上面的合适位置，煤粉经分煤器、输煤管道进入改造后的4个贫氧燃烧器和2个喷煤枪，喷入分解炉中，3.3 C4A、C4B下料管技改分解炉C4A、C4B的生料通过下料管、分料阀、锁风阀，一股分到三次风管上部，一股分到分解炉锥体。在新的无焰燃烧器上方合适的位置安装新的撒料盒，并连接新的分料管和新安装的分料阀。将分出的部分生料经新制作的分料阀、下料管分支、锁风阀、撒料盒喂入分解炉锥体下部的喷煤枪和水蒸气喷枪位置的上方合适的位置3.4 三次风管技改为了使低氧还原区具有充足的反应空间，按设计要求对分解炉三次风管进行上移改造，C4A、C4B在三次风管上部原下料管整体向上平移。3.5 输煤管优化为提高尾煤风速，拆除旧的主煤管（管道外径为325 mm），更换新的主煤管道（管道外径为273 mm），通过变频调速降低尾煤罗茨风机的使用风量，从而达到节煤和节电的目的。4 改造效果及效益分析改造后熟料产质量没有受到任何影响，在NOx排放浓度控制在200 mg/Nm3以下时，改造前使用氨水量1.25 t/h，改造后实际NOx排放浓度控制在150 mg/Nm3以下，氨水量0.425 t/h，降低了0.825 t/h，每天节约氨水19.8 t，氨水价格650元/t，窑年运转率为85%，每年可节约脱硝成本近400万元。同时因尾煤系统的优化，煤耗和电耗也有不同程度的降低，年产生综合效益约550万元，熟料生产线改造总投资300万元左右，车间生产改造前后运行参数及窑况基本无变化，在不增加运行成本的情况下，当年可收回成本，并为公司带来持续的经济效益，技改前后运行参数对比见表2。5 结束语采用蒸汽低氨燃烧技术后，脱硝效率可达到70%以上，熟料产质量没有任何变化。通过调试对窑系统技术操作参数进一步进行了优化，操作人员须学习领会改造理念，适应改造后的精细化操作要求。蒸汽燃烧技术是一项没有运行成本的脱硝技术，也是水泥行业节能减排降低NOx的一项技术创新，在改造的过程中还存在很多问题，还有提高效益的空间，需进一步探讨和摸索。<ref>[https://www.sohu.com/a/197371833_771169 用蒸汽燃烧技术提升SNCR系统的脱硝效率，搜狐 2017-10-10] </ref>
== 水蒸气蒸馏装置和操作 ==