过程装备与控制工程
专业历史
我国“过程装备与操纵工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。 专业初创时期， 以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。
1951年大连工学院第一成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国 高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。
随着全球现代化的需要和进展，在化工机械里面逐步应用到了越来越多的自动操纵。因此，为了符合我国现代化进展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与操纵工程。从此，一个更加具有进展潜力的新专业产生了。20多年来，我国先后在60多个高样开设了这一个专业，使得该专业得到了专门大的进展。
过程装备
化工单元－碳干化法设备
什么是过程装备？了解了过程装备与操纵工程的历史后我们不难以明白，它也和化工机械一样，分为两大类：①化工机器。指要紧作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破裂机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。 ②化工设备。指要紧作用部件是静止的或者只有专门少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、一般窑、塔器、反应器、换热器、一般干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、一般分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等）
操纵工程 指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测，操纵，以确保生产工艺有序稳固运行，提高过程装备的可靠度和功能可利用度。操纵工程是结合现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工机械相结合的，提高了设备的效率
本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行治理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。
业务培养要求
本专业学生要紧学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的差不多训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织治理的差不多能力。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；
2．较系统地把握本专业领域宽广的技术理论基础知识，要紧包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业治理等基础知识；
3．具有本专业必需的制图、运算、测试、文献检索和差不多工艺操作等差不多技能及较强的运算机和外语应用能力；
4．具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及进展趋势； 5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素养。 主干学科
机械工程、材料科学与工程。 要紧课程
工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型运算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及操纵工程、CAD／CAM基础。 专业内涵
本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的进展又需要机电操纵。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需通过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成。而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。 动力工程及工
程热物理学科是研究能量以热、功及其他相关的形式在转化、传递过程中的差不多规律，以及按此规律有效地实现这些过程的设备及系统的应用科学及应用基础科学。动力工程及工程热物理学科在整个国民经济和工程技术领域内起着支持和促进的作用，在工学门类中占有不可替代的地位。在长期进展的过程中，它不断升华和扩展，容纳了物理学的多个分支及近代进展，应用了数学、力学、机械工程、仪器科学、材料科学、电子技术、操纵科学及运算机科学等学科的理论、方法和已有成果，形成自身的理论体系和实践范畴，为国民经济的可连续进展提供了良好的基础和前提。它不断在冶金、电子、交通运输、船舶与海洋工程、航空宇航工程、土木工程、水利工程、化学工程、矿业工程、农业工程、兵工科学、核科学、环境科学和生物医学工程等各个学科获得越来越广泛的应用。
化工过程机械学科要紧研究化工、石油化工、炼油与天然气加工、轻工、核电与火电、冶金、环境工程、食品及制药等过程工业中处理气、液和粉体等流程性材料必需的设备与技术。例如，过程工业中的传热设备及节能技术的研究；化工单元传质设备和相分离设备研究；化工过程用泵、压缩机等流体机械的研究与监控；压力容器及管道的设计、制造和安全保证的技术研究；过程设备的腐蚀、损害与延寿技术的研究；非金属材料成型加工技术与设备的研究，等等。本学科是一个专业面广，为国民经济多个行业服务的、涵盖多种学科的交叉型二级学科。流体力学、热力学、粉体力学、燃烧学、传热学、传质学等工程热物理和化工过程原理的科学基础为本学科的重要理论基础。
二级学科——过程装备与操纵工程，是在化工机械专业基础上进展起来的，后相继并入炼油机械、轻工与食品机械，又增加了生物化工、精细化工和核电工业等方面的内容，使学科的内涵和深度有了专门大的进展。
过程装备与操纵工程专业要紧以过程工业为专业背景。过程工业是指以流程性物料（如气体、液体、粉体等）为要紧对象，以改变物料的状态和性质为要紧目的的工业，它包括化工、石油化工、生物化工、化学、炼油、制药、食品、冶金、环保、能源、动力等诸多行业与部门。过程工业所涉及的一些物理、化学过程，要紧有传质过程、传热过程、流淌过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。然而，要使这些过程得到实现，达到工业生产的目的，必需要有相应的过程设备。
过程装备与操纵工程的要紧研究内容包括：过程装备设计与制造，高效节能装备的开发，成套装置的开发与设计，成套工程，设备结构及强度理论，过程安全理论、技术与装备，流程参数操纵理论与技术，制冷技术与装备，粉体理论与技术等。
过程装备与操纵工程专业的应用领域专门广泛，例如化工、石油化工、能源、轻工、制药、制冷、动力、环保、生化、食品、机械、劳动安全，等等。
从传统的观点来看，过程装备能够包括以下几大类，这确实是往常的化工机械的定义：
(1)流体动力过程及设备 (2)传热过程及设备
(3)传质过程及设备
(4)热力过程及设备 (5)机械过程及设备 (6)化学过程及设备
从上述内容能够看出，凡是涉及热量传递、能量传递及质量传递过程的工业，均属于过程工业，而不仅仅是化学工业。过程工业，或者说是流程工业中涉及的所有的机器和设备，均属于过程装备
化工过程装备进展趋势
现代社会的进展越来越依靠于高度机械化、自动化和智能化的产业制造财宝，而这一切
都离不开现代化的工业装备。流程工业是加工制造流程性材料产品的现代国民经济支柱产业
之一，其进展的实现必定要求越来越先进的过程装备。
过程装备 进展迅猛
化工过程装备要紧服务于现代大化工及与之相近地许多流程工业 ，是现代大化工中必不可少的工艺、设备、自控三大核心技术之一。过程装备服务面向的生产过程十分宽广，通常包括过程机械、过程设备、压力容器三大部分。随着我国石油化工业的飞速进展并成为支柱
产业之一，化工过程装备行业获得了迅猛的进展。
以现代大化工的核心内容之一的石化工业为例，我国石化装备从开始的成套引进，已逐步进展到以国产为主、引进为辅的时期，其中大型炼油成套装备的国产化率差不多达到90％以上。最能反映一个国家科技与经济实力的百万吨级大型乙烯成套装备的国产化率也已接近70％。目前只是引进少量国内临时还不能设计制造，或者质量只是关、规格品种满足不料
需要的关键装备。
在过程机器领域，现在往复式压缩机已形成了L、D、DE、H、M等数十个系列，数百种产品，满足了国内30万吨/年大合成氨厂等的需要。随着现代大化工朝着大型集成化方面进展，过程机器要紧向大型化、高精度、长寿命方向进展，更多地按生产工艺参数采纳专用设
计，个性化设计和制造，使之在最佳设计工况下运行。
在压力容器领域，最有代表性的是高压和超高压容器技术的进展。由于多种高强抗氢钢的开发和先进技术的进展，高压加氢反应器已由过去的冷壁技术进展到今天的大型热壁技术。鉴于过程装备专门是大型石化装备大多数都处于高危环境下，压力容器的安全评定与延
寿技术就显得十分重要。
在过程设备领域，品种最多、最具有代表性的各类反应设备，国内进展也较快。但30万吨/年以上的氨合成塔、大型氧氯化流化床反应器、环氧乙烷反应器、连续重整移动床反应器等成套设计技术还未完全把握。大型气流床煤气化炉成套装备目前仍旧依靠于引进Texaco和Shell技术，是个薄弱环节。目前过程设备中量大面广的塔器，已完全立足于国
内。
节水、节能且无污染地实现化学过程，是新世纪石油、化工工艺和装备技术进展的要紧动力。新世纪石油和化工装备的技术进展，要紧表现在：单元设备进一步大型化，严密性要求提高，无检修运行周期3年以上，机、泵等大量采纳个性化设计，传热和传质等过程需
要高效、高精度和紧凑性单元操作设合。
新的装备是新工艺的摇篮，而装备技求的进展必须适应工艺和工程的进展趋势。目前，装备制造企业已更多、更早地参与化工新工艺的开发，其今后的进展重点是积极参与石油和化工工艺新技术的研究与开发，以推出具有中国特色的专利设备；自主开发各类高效单元操
作设备，以推动石油和化工装备的总体技求进步。
新材料在过程装备中的应用
化工过程装备技术的进步，我们有目共睹。在今日学术界，众多学者纷纷推测，下一次
工业的主角会是谁。众多专家纷纷看好：新材料。
材料技术与信息技术、生物技术、先进制造技术并列被世界许多国家认为是当代以及今后相当长的历史时期内阻碍人类社会全局的高技术。在同意美《科学》杂志独家专访时也指出许多新的交叉科学研究领域都可能对中国以后的繁荣进展产生重要阻碍信息科学、材料科学、生命科学和资源环境科学研究领域对中国以后的可连续进展至关重要。材料高技术既是一个的技术领域又对其他技术领域起着引导、支撑的关键性作用并与其他技术相互依存。不仅如此材料高技术依旧支撑当今整个人类文明的现代工业和现代农业的共性关键技术同时又是一个国家国防力量最重要的物质基础。材料科学的进展与其他学科的结合勿容置疑
地成为目前诸多领域研究与开发的热点。
国家计委在《关于组织实施新材料高技术产业化专项的公告》中结合我国实际情形和以后进展的需要为新材料提出了新的界定范畴。新材料的界定范畴是指那些新显现或已在进展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和专门功能的材料。其范畴要紧是:电子信息、光电、超导材料;生物功能材料;能源材料和生态环境材料;高性能陶瓷材料及新型工程塑料;粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料;表面技术与涂层和薄膜材料;复合材料;智能材料;新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。这些新材料大多和过程工业装备有紧密的关系。材料的基础性和先导性决定了其对制造业阻碍材料的研发活动极大地推动了过程机械及其相关工业的科学技术进步。过程工业许多高科技工艺过程的实现都要紧地取决于材料技术的进步如高温裂解、超临界萃取、先进发电工艺、生物质能等都和新的结构材料的开发紧密相关而大型过程装备的操纵又有赖于新的功能材料的开发。近年来在过程机械产品的开发和过程装备的再制造工程中新材料和新的加工工艺应用得到了广泛的重视。但材料的快速更新换代加工制造工艺不断进展变化也使得过程装备制造业对新材料的响应相对滞后为此探究新材料在过程机械中的应用、并通过基础研究提高应用水平、从全然上改变我国过程机械制造业的知识产权状况关于过程机械及相关工业领域的进展具有十分重要的意义。
开发大型化工装备势在必行
石油化学工业的进展取决于两个重要方面：工艺与装备。目前，我国的石油化工装备总体水平还比较落后。许多大型化工装置差不多上依靠进口，下游产品的加工装备，甚至一些重大设备的配件也仍旧需大量的进口。同时，对设备和装置的操纵及其设备在线监控也出于相对落后状态，大大制约了国民经济的快速进展，因此，加快提高过程装备的先进性和高效性，实现先进的过程装备设计、操作、操纵、故障诊断、实现治理与优化智能化势在必行。
现代化的过程装备及操纵工程，关于提高石油化学加工工业的国际竞争力，保证和相关高新技术产业的进展，关于过程装备与操纵、装备诊断工程和现代操纵工程等机电
学科自身的进展都具有十分重要的意义。
当代石油化工过程装备与操纵工程领域的进展方向是使过程装备高效率、高自动化、安全可靠、数据参数自动监控、在线测量和预报、系统故障远程诊断与自愈，其要紧的研究方向有：研究故障产生规律及早期发觉故障的征兆信息，研究故障信号处理及识别特点，应用振动、红外、油液分析、涡流、绝缘、超声、声发射、X涉线、噪声等多种技术诊断、推测工业装备故障，装备状态检测诊断及操纵一体化系统、主动操纵系统，压力容器技术，装备密封技术，高效分子蒸馏技术，过程机械CAE，高聚物加工技术及装备，过程智能检
测与先进操纵工程等。
装备名词：煤气化炉
煤气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。煤气化炉是煤气化的要紧设备，依照煤的性质和对煤气的不同要求有多种气化方法，相应的气化设备有固定床（移动床）气化炉，如UGI煤气化炉、鲁奇煤气化炉等；流化床（沸腾床）气化炉，如温克勒煤气化炉等；气流床煤气化炉，如K-T煤气化炉、德士古煤气化炉等。各种炉型的气化条件和生成气特点均不相同。以德士古煤气化炉为例，它是美国德士古开发公司开发的一种加压气流床煤气化设备，1979年，在联邦德
国完成工业操作试验，特点是把煤制成水煤浆送入气化炉内同气化剂进行高温气化反应，德士古煤气化炉的气化温度专门高，又是并流操作，炉内热效率较低，同时它以水煤浆进料，生成气中二氧化碳含量高。
我国煤气化炉已有近百年的历史，但一直以来以传统技术为主，工艺落后，效率低，污染严峻。近年来，我国在煤气化技术的引进消化吸取和再创新方面取得了一定成绩。炼焦、煤气化制合成氨、甲醇等煤化工业出现快速进展，煤炭液化、甲醇制烯烃、二甲醚、煤化工联产等新型煤化工技术研究与工业化正在启动进展。因此，不管关于都市煤气化环保工程，依旧煤气化工业企业，煤气化炉都有着广泛的应用前景。目前，我国煤气化炉的生产厂家要紧有一重、上锅、金重、二重、兰石、南化机、抚机等。
从1970年代开始，发达国家就开始了新一代煤气化技术的开发和工业化进程。当前，世界煤气化技术总的进展方向是：气化压力由常压向中高压（8.5 MPa）进展；气化温度向高温（1500～l600℃）进展；气化原料向多样化进展；固态排渣向液态排渣进展。此外，从加压、大容量、煤种兼容性等方面看，气流床煤气化技术代表着气化技术的进展方向。
火力发电
火力发电一样是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。
火力发电站的要紧设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。
火力发电系统要紧由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（要紧由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、操纵系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；操纵系统保证各系统安全、合理、经济运行。
火力发电的重要问题是提高热效率，方法是提高锅炉的参数（蒸汽的压强和温度）。90年代，世界最好的火电厂能把40％左右的热能转换为电能；大型供热电厂的热能利用率也只能达到60％～70％。此外，火力发电大量燃煤、燃油，造成环境污染，也成为日益引人关注的问题。
热电厂为火力发电厂，采纳煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。差不多作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水通过凝聚水泵，通过低压加热器到除氧器中，现在为160度左右的饱和水，通过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用。以上确实是一次生产流程。
火力发电厂的差不多生产过程
火力发电厂的要紧生产系统包括汽水系统、燃烧系统和电气系统，现分述如下： （一）汽水系统：
火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝聚水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。
水在锅炉中被加热成蒸汽，通过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流淌的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。 为了进一步提高其热效率，一样都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采纳这种给水回热循环。此外，在超高压机组中还采
纳再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸连续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸连续作功。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝聚成水。凝聚水集中在凝汽器下部由凝聚水泵打至低压加热再通过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，通过加热后的热水打入锅炉，再过热器中把水差不多加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，如此周而复始不断的作功。 在汽水系统中的蒸汽和凝聚水，由于疏通管道专门多同时还要通过许多的阀门设备，如此就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的缺失，因此我们必须不断的向系统中补充通过化学处理过的软化水，这些补给水一样都补入除氧器中。
（二）燃烧系统
燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再通过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），通过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。而烟气通过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出流的气体通过吸风机送到烟筒排人天空。
（三）发电系统
发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电是由副励磁机（永磁机）发出高频电流，副励磁机发出的电流通过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后通过调压器以及灭磁开关通过碳刷送到发电机转子，当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。
