面向高技術(shù)過程的不銹鋼泵發(fā)展

　　發(fā)展術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，積極推進(jìn)具有戰(zhàn)略意義的高技術(shù)研究，加快高向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)滲透，是中國在科技進(jìn)步和創(chuàng)新方面致力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。不銹鋼泵技術(shù)從根本上說是過程放大技術(shù)，因此高技術(shù)過程工藝的工業(yè)化實(shí)現(xiàn)離不開不銹鋼泵技術(shù)的支持。同時面向高技術(shù)發(fā)展的需求的過程設(shè)備，也是不銹鋼齒輪泵制造業(yè)自身發(fā)展的需求。近年來化工過程機(jī)械市場競爭的結(jié)果表明，只有重視過程單元設(shè)備的企業(yè)才能得以生存和發(fā)展，今后的競爭還將表明只有面向高技術(shù)過程進(jìn)行設(shè)備的企業(yè)才有的生命力。
　　(1)的能源與環(huán)保技術(shù)
　　能源的高過程對于不銹鋼泵技術(shù)是富有挑戰(zhàn)性的。中國“863”高技術(shù)研究計劃在后續(xù)能源主題中提出發(fā)展生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)和生物質(zhì)液體燃料技術(shù)，許多設(shè)備的研制均與不銹鋼泵相關(guān)。的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)包括流化床燃燒、生物質(zhì)綜合氣化和生物質(zhì)外燃?xì)馔钙较到y(tǒng)，流化床鍋爐技術(shù)   流態(tài)化燃燒方式，使它具有一些傳統(tǒng)鍋爐所不具備的優(yōu)點(diǎn)，可以燃用常規(guī)燃燒方式難以使用的生物質(zhì)材料。目前循環(huán)流化床鍋爐的能力已達(dá)250MW，發(fā)達(dá)   近年來著力使用生物質(zhì)氣化驅(qū)動燃機(jī)并結(jié)合循環(huán)流化床的聯(lián)合循環(huán)技術(shù)，瑞典在1993年便建立了利用加壓循環(huán)流化床氣化技術(shù)的發(fā)電廠。生物質(zhì)高溫氣化技術(shù)的關(guān)鍵是高溫空氣的廉價生成，新型高溫低氧空氣   燃燒技術(shù)的出現(xiàn)及陶瓷材料的科技進(jìn)步   了熱回收技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)緊湊、   回收煙氣余熱的蜂窩式陶瓷蓄熱體在日本的成功，大幅度降低了高溫空氣的生產(chǎn)成本，使得以高溫空氣為核心的高溫空氣氣化技術(shù)了廣泛應(yīng)用。采用熱惰性小的蜂窩式陶瓷蓄熱體，并用同爐煙氣顯熱預(yù)熱空氣，空氣預(yù)熱后溫度可達(dá)1000℃以上，只比爐溫低50~100℃，   大限度地實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱回收。生物質(zhì)外燃式透平系統(tǒng)所用高溫?fù)Q熱器也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，由其產(chǎn)生干凈的空氣，減少了后續(xù)透平系統(tǒng)的腐蝕，但出口空氣溫度決定了系統(tǒng)效率。固體生物質(zhì)的熱解液化是利用生物質(zhì)能的途徑，是在中溫500℃左右、高加熱速率(可達(dá)10000℃/s)和氣體停留時間(約2s)的條件下，將生物質(zhì)直接熱解，經(jīng)冷卻而液體油。其   大的優(yōu)點(diǎn)就在于產(chǎn)品油易存儲和輸運(yùn)，不存在產(chǎn)品的就地消費(fèi)問題，因而了的廣泛關(guān)注。其關(guān)鍵技術(shù)便是熱解液化的反應(yīng)器，目前具有應(yīng)用前景的技術(shù)包括載流床、旋風(fēng)床、真空移動床、旋轉(zhuǎn)錐以及循環(huán)流化床等。燃料乙醇是一種可   資源和環(huán)保產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術(shù)相對成熟，年產(chǎn)600kt的生產(chǎn)裝置是中國“十五”建設(shè)項(xiàng)目之一，其中熱耦合精餾裝置、選擇性吸附設(shè)備等制造技術(shù)也為不銹鋼泵技術(shù)提供了發(fā)展的空間。
　　高溫氣冷堆與常規(guī)的核反應(yīng)堆相比有明顯的優(yōu)勢，除了用于發(fā)電，其產(chǎn)生的熱能(1000℃氣體)還可用于等離子冶金、等離子噴射沉積等的冶金技術(shù)，亦可直接用于煤氣化和甲烷轉(zhuǎn)化技術(shù)，但其裝置的抗蠕變和疲勞、的設(shè)計重要，除了反應(yīng)堆，氦氣換熱器、氦氣透平、蒸汽發(fā)生器等產(chǎn)品的設(shè)計制造均有很高的難度。
　　潔凈煤技術(shù)也是中國優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)，為了達(dá)到節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的，   高度重視發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐、   低污染的中小鍋爐和燃煤系統(tǒng)、水煤漿制備與燃燒裝備以及消煙除塵設(shè)備技術(shù)和脫硫脫硝設(shè)備技術(shù)，的煤炭氣化設(shè)備技術(shù)、煤炭液化設(shè)備技術(shù)等。
　　(2)納米材料制備技術(shù)
　　粉體設(shè)備技術(shù)是不銹鋼泵技術(shù)的主要分支，而納米粉體的制備技術(shù)則是其前沿技術(shù)。制備納米粉的途徑大致有兩種：一種是粉碎法，即通過機(jī)械作用將粗顆粒物質(zhì)逐步粉碎而得；另一種是造粉法，即利用原子、離子或分子通過成核和長大兩個階段合成而得。若以物料狀態(tài)來分則可歸納為固相法、液相法和氣相法三大類。隨著科技的不斷發(fā)展以及不同物理化學(xué)特性超微粉的需求，在上述方法的基礎(chǔ)上衍生出許多新的制備技術(shù)。固相法是一種傳統(tǒng)的粉化工藝，用于粗顆粒微細(xì)化。由于其具有成本低、以及制備工藝簡單易行等優(yōu)點(diǎn)，加上近年來   球磨和氣流粉碎等分級聯(lián)合方法的出現(xiàn)，因而在一些對粉體的純度和粒度要求不太高的場合仍然適用。但是其存在著能耗大、效率低、所得粉末不夠細(xì)、雜質(zhì)易混入、粒子易氧化或產(chǎn)生變形等缺點(diǎn)，因此在當(dāng)今中較少采用此法。液相法是目前實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上廣泛采用的制備超微粉的方法。其過程為選擇一種或多種合適的可溶性金屬鹽類，按所制備的材料的成分計量配制成溶液，使各元素呈離子或分子態(tài)，再選擇一種合適的沉淀劑或用蒸發(fā)、升華、水解等操作，將金屬離子均勻沉淀或結(jié)晶出來，   后將沉淀或結(jié)晶物脫水或者加熱分解而制得超微粉。與其他方法相比，液相法具有設(shè)備簡單、原料容易獲得、純度高、均勻性好、化學(xué)組成控制準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，主要用于氧化物系超微粉的制備。氣相法是直接利用氣體或者通過各種方式將物質(zhì)變成氣體，使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，   后在冷卻過程中凝聚長大形成超微粉的方法。氣相法在超微粉的制備技術(shù)中占有重要的地位，此法可制取純度高、顆粒分散性好、粒徑分布窄、粒徑小的超微粉，尤其是通過控制可以制備出液相法難以制得的金屬、碳化物、氮化物、硼化物等非氧化物超微粉。該法又可分為蒸發(fā)冷凝法和氣相反應(yīng)法。目前中國   創(chuàng)的超重力反應(yīng)沉淀法(簡稱超重力法)合成納米粉體技術(shù)已經(jīng)完成工業(yè)化試驗(yàn)，超重力沉降設(shè)備利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的比地球重力加速度高得多的超重力環(huán)境，在分子尺度上地控制化學(xué)反應(yīng)與結(jié)晶過程，從而獲得粒度小、分布均勻的   納米粉體產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的攪拌槽反應(yīng)沉淀法制備技術(shù)相比，具有設(shè)備小、生產(chǎn)、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好等突出優(yōu)點(diǎn)。水熱法制備   (納米)粉末近年來也很受重視，水熱法研究的溫度范圍在水的沸點(diǎn)和臨界點(diǎn)(374℃)之間，但通常使用的是130~250℃之間，相應(yīng)的水蒸氣壓是0.3~4MPa。與溶膠凝膠法和共沉淀法相比，其   大優(yōu)點(diǎn)是一般不需高溫?zé)Y(jié)即可直接結(jié)晶粉末，從而省去了研磨及由此帶來的雜質(zhì)，其中涉及的高溫高壓相關(guān)設(shè)備也是不銹鋼泵技術(shù)的強(qiáng)項(xiàng)。
　　(3)超臨界流體技術(shù)
　　超臨界流體是指在臨界溫度和臨界壓力以上的流體。超臨界流體萃取分離過程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。這一技術(shù)目前已被廣泛地應(yīng)用于食品加工(如提取豆油、從咖啡豆中萃取咖啡因)、醫(yī)藥品生產(chǎn)(如成分提取方面)、   香精香料的提取、制備液體燃料等諸多方面，因此不銹鋼泵技術(shù)應(yīng)用于超臨界萃取的產(chǎn)業(yè)化具有廣闊的前景。近年來超臨界水氧化(SCWO)方法被用來處理有毒難溶的化學(xué)物質(zhì)，高度重視，   利用SCWO技術(shù)已試處理過化學(xué)武器中的物質(zhì)、火箭燃料物質(zhì)、爆炸物質(zhì)、雙氧化物污染的土壤、紙漿廠料漿、城市泥漿、易揮發(fā)酸、工業(yè)料漿、人體生理垃圾等。但是SCWO在高溫高壓下(T>374℃，p>220MPa)運(yùn)行，它的腐蝕性特別強(qiáng)，當(dāng)Na+、H+、Cl-，F(xiàn)-，NH+4等離子出現(xiàn)時腐蝕   為嚴(yán)重，同時鹽在反應(yīng)區(qū)的沉積也相當(dāng)嚴(yán)重，因此其反應(yīng)器、預(yù)熱器、冷卻裝置和管道的設(shè)計制造均有相當(dāng)大的難度。但也正因?yàn)榇?，才需要不銹鋼泵的工作者抓住源頭創(chuàng)新的機(jī)遇，解決其工業(yè)化生產(chǎn)的問題。
　　(4)微小型化學(xué)不銹鋼泵
　　微機(jī)械在航空航天、儀器、材料、生物等有著廣泛的應(yīng)用潛力，受到世界各國的高度重視，被譽(yù)為20世紀(jì)十大關(guān)鍵技術(shù)之   、21世紀(jì)   具代表性的技術(shù)之一。而微小型化學(xué)不銹鋼泵由于以化學(xué)化工過程為基礎(chǔ)，因此比一般意義上的微機(jī)械   加復(fù)雜。微小型化學(xué)不銹鋼泵可以分為兩類：一類為化工過程的微小型機(jī)械，通過過程效率的，使得設(shè)備體積減小，在未來有可能實(shí)現(xiàn)臺式計算機(jī)一樣大小的   生產(chǎn)的工廠；另一類則指以微型化學(xué)不銹鋼泵產(chǎn)品為主組成的微儀器，通過進(jìn)一步的微型化，實(shí)現(xiàn)芯片上的實(shí)驗(yàn)室(LabOnChip)。
　　對于過程，目前已有了一些實(shí)例，可以縮小傳統(tǒng)設(shè)備的體積，如靜態(tài)混合反應(yīng)器、超重力傳質(zhì)設(shè)備、緊湊式換熱器、構(gòu)件催化反應(yīng)器等。日本提出的無配管化工裝置的概念力圖將反應(yīng)器上的外接管道減少到   低限度，反應(yīng)器將各種新型化工單元設(shè)備的功能集于一身，地縮小了體積。由于設(shè)備的效率提高、生產(chǎn)成本將降低、設(shè)備和基建的投入減少，同時污染減少、   性提高。對于微儀器，早在20世紀(jì)70年代，斯坦福大學(xué)便試圖在芯片上建造色譜儀，20世紀(jì)90年代以來，人們又提出了微型分析系統(tǒng)(MicroTotalAnalysis，μTAS)的概念，并已取得許多令人鼓舞的進(jìn)展，如已制造了一個手提式血液化學(xué)分析系統(tǒng)。目前人們還試圖將質(zhì)譜儀縮小到一個手提計算機(jī)大小，樣品入口、電離室、加速電極、漂移室和探測陣列都集成到一個硅片上，另一獨(dú)立的硅芯片則包含微機(jī)械真空泵，用來維持儀器內(nèi)的真空環(huán)境。微型不銹鋼泵技術(shù)可將傳統(tǒng)的混合、反應(yīng)、分離、檢驗(yàn)等過程集成為一體，成為芯片上的實(shí)驗(yàn)室。目前微型不銹鋼泵技術(shù)還沒有形成，中國不銹鋼泵制造業(yè)對微儀器的制造亦還缺乏意識和知識，相信今后在化學(xué)家和不銹鋼泵工作者的合作下，能逐漸形成新的產(chǎn)業(yè)。