Установка автоматичного регулювання процесом утворення відновлювального газу у плазмохімічному газогенераторі

Установка автоматичного регулювання процесом утворення відновлювального газу в плазмохімічному газогенераторі, який містить камеру із установленими в ній плазмотронами, підключени C2 1 3 76848 4 ної діагностики параметрів плазмоутворюючого та вимірники витрат, вхідні та вихідні магістралі середовища, коли високотемпературне нагрівання подачі газу, фільтри очищення газу, спектрометр, і супроводжується хімічними реакціями. Тому парасистему регулювання параметрами, відповідно до лельно зі створенням системи нагрівання газів винаходу, система виконана з окремих каналів необхідно досліджувати їх електричні й теплові подачі природного газу, атмосферного повітря, характеристики як статичні, так і динамічні. відхідного газу, води і електроенергії, кожний зі Найбільш близькою по технічній сутності та згаданих каналів включає послідовно сполучені результату, що досягається (прототип), прийнята блок керування, регулятор та електронний датчик схема установки для вивчення кінетики відновленвитрат, а виходи всіх каналів з'єднані із плазмотня в умовах плазмових температур, яка включає роном, входи блоків керування та виходи електблок живлення постійного струму, баластові реосронних датчиків підключені до комп'ютера, при тати, дозатор з віброприводом подачі порошку, цьому у вихідному каналі газогенератора встановплазмовий генератор, фільтр грубого очищення лений датчик температури та спектрометр, виходи газів, спектрограф для діагностики плазми, фільтяких сполучені з комп'ютером. ри тонкого очищення газів, хроматограф, дзеркаЗапропонована установка дає можливість вильний гігрометр, кулонівський датчик вологості, робляти високоякісний відновлювальний газ, у потенціометри, манометри, ротаметри газові й якому в якості відновлювача застосовано конверводяні, балони з газом. Особливостями установки тований природний газ. У складі продуктів конверє забезпечення рівномірної й контрольованої посії, починаючи з температури ~ 1500°К присутні дачі порошку, строгий контроль витрати газів, фіктільки відновлювальні компоненти СО і Н2 у суміші сація теплофізичних і гідродинамічних умов у з азотом, чим забезпечується при конверсії вуглеструмені за допомогою каліброваних змішувальводнів одержання відновлювальних газів з мініманих сопел, можливість спектральної діагностики льним вмістом окислювачів, що істотно збільшує плазми, для чого була передбачена оптична секїхню відновлювальну здатність. Відхідний із відноція, забезпечення контролю газів, що відходять, з влювального реактора газ хімічно готується в плавикористанням методу точки роси, безперервного змохімічному газогенераторі за рахунок підвищенкулонометричного методу та газової хроматограня його відновлювального потенціалу, при цьому фії. Ступінь відновлення визначали з відношення забезпечується регулювання хімічного складу відекспериментальної та розрахованої по стехіометновлювального газу і його температури. рії реакції відновлення концентрації водяних парів. У результаті комплексного використання заТемпературні й енергетичні характеристики визназначених відмітних ознак установки, виявилося чали калориметрично, шляхом зондування термоможливим збільшити ступінь використання газупарами, оптичною пірометрією, спектральною діавідновлювача, а високі температури, що розвиває гностикою [Цветков Ю.В., Панфілов С.А. плазмотрон, забезпечують значні швидкості фізиНизькотемпературна плазма в процесах відновко-хімічних процесів. лення. М: Наука, 1980, с.92-94]. На кресленні представлена схема установки Взаємодія матеріалу й відновлювального газу автоматичного регулювання процесом утворення відбувається не завжди оптимальним образом, у відновлювального газу в плазмохімічному газогерезультаті чого не забезпечується досить високий нераторі. ступінь відновлення, відповідно, при цьому виниУстановка включає плазмохімічний газогенекають обмеження щодо продуктивності установки, ратор 1, що містить камеру 2 із вхідною магістралзнижується ефективність відновлення матеріалу, лю 3 відхідного з реактора 4 газу та вихідний каяк у результаті хімічного відновлення, так і термічнал 5 відновлювального газу. У камері 2 ного розкладання. Система вимагає механізму газогенератора 1 установлені, щонайменше, два автоматичного керування. плазмотрони 6, підключені до джерела живлення В основу винаходу поставлено завдання вдоселектроенергії та до джерел плазмоутворюючого коналення установки автоматичного регулювання газу (на кресленніне показано). Установка також процесом утворення відновлювального газу в плапостачена блоками реєстрації фізичних параметзмохімічному газогенераторі, у якій за рахунок рів і системою автоматичного регулювання та створення активних складових і температури в управління процесом. плазмохімічному газогенераторі та приведенню їх Система автоматичного регулювання та керушляхом керуючого впливу поточних параметрів у вання включає датчик 7 витрати природного газу з відповідність заданим параметрам, забезпечити регулятором 8, електрично пов'язаним із блоком 9 одержання високоякісного відновлювального газу, керування витратою, датчик 10 витрати атмосфезменшити енергоємність металургійного виробнирного повітря з регулятором 11 і блоком 12 керуцтва, підвищити якість продукту, що випускається, вання, датчик 13 витрати відхідного з реактора 4 знизити витрати дефіцитної сировини та зменшити газу з регулятором 14 і блоком 15 керування, датшкідливий вплив металургійної технології на начик 16 витрати води з регулятором 17 і блоком 18 вколишнє середовище. керування, вимірник 19 потужності електроживПоставлене завдання вирішується тим, що в лення з регулятором 20 і підсилювачем 21 потужустановці для автоматичного регулювання проценості. Датчики витрат 7, 10, 13, 16, а також вимірсом утворення відновлювального газу в плазмохіник 19 потужності підключені до комп'ютера 22, мічному газогенераторі, що включає камеру із зворотні зв'язки якого сполучені із блоками 9, 12, установленими в ній плазмотронами, підключени15, 18 і регулятором 20 потужності електроживми до джерела електроживлення та джерелам лення. У вихідному каналі 5 газогенератора 1 плазмоутворюючого газу і води через регулятори установлені датчик 23 температури (термопара) і 5 76848 6 швидкісний спектрометр 24, вихідні канали яких Після виходу установки на режим, відхідні гази сполучені з комп'ютером 22. Перед регулятором з реактора 4 (відновлювального або плавильного), 14 витрати відхідного з реактора 4 газу встановлепісля сухого очищення, вхідною магістраллю 3 но блок 25 підготовки газу, що включає охолоджуподають на вхід плазмохімічного газогенератора 1, вач газу, фільтр тонкого очищення та компресор при цьому відбирають частину відхідного газу, і (на кресленні не показано). подають на блок 25 підготовки, де додатково очиСпочатку запуск установки здійснюють у такий щають, охолоджують до 30°С, нормалізують тиск спосіб. газу до 4-6атм., і направляють через регулятор 14 Включають систему охолодження плазмотровитрат на вхід плазмотрона 6, з одночасною подана 6, подають на вхід плазмотрона плазмоутвочею в плазмотрон природного газу та води. Датчирюючий газ, наприклад природний газ та атмоском 23 температури контролюють поточну темпеферне повітря, і здійснюють його запуск. Після ратуру відновлювального газу на виході з виходу плазмотрона на робочий режим, подають у газогенератора 1. У процесі експлуатації установйого розрядну камеру воду для конверсії. Спектки можуть змінюватися показання будь-якого або рометром 24 заміряють склад газу у вихідному декількох одночасно вимірювальних ділянок, тому каналі 5 плазмохімічного газогенератора 1. Сигнал щоб не знижувалася точність складу газу на виході про склад відновлювального газу з вихідного кагазогенератора, здійснюють безперервне порівналу спектрометра 24 надходить на комп'ютер 22, няння отриманих значень із заданими. Установка де порівнюється із заданим складом для конкретзабезпечує автоматичне коректування даних по ної технології. У випадку відхилення складу газу температурі та складу відновлювального газу комвід заданого, комп'ютер формує команди по певп'ютерною програмою, алгоритм функціонування ному алгоритму, які подаються на блоки керування якої відповідає розробленому технологічному про9, 12, 18 подачі газу, повітря й води для коректуцесу одержання відновлювального газу і його завання складу відновлювального газу на виході стосування. плазмохімічного газогенератора. Безупинно виміЗавдяки такій схемі установка забезпечує рюють температуру відновлювального газу на випрактично повне автоматичне керування процеході плазмохімічного газогенератора за допомогою сом, дотримання технології, зниження енерговитдатчика 23 температури (термопари), сигнал якорат за рахунок використання високопотенціальної го, що характеризує температуру, надходить на теплової енергії відхідних газів, і при цьому зменкомп'ютер 22, де відбувається порівняння з необшує шкідливий вплив технології на навколишнє хідною заданою температурою. У випадку відхисередовище. лення температури від заданої, з комп'ютера надВпровадження даної установки розширює моходить команда на регулятор 20 на збільшення жливості керування цільовими процесами в більш потужності плазмотрона 6, і при необхідності широкому діапазоні температур і складів регулювключення додаткових плазмотронів. ючих систем. 7 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 76848 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601