CS239016B1 - Zařízení k přípravě topného plynu - Google Patents

Abstract

Řešeni se týká způsobu přípravy topného plynu tím, že se z proudu vodíku o tlaku 1 až 150 kPa odvětví část, která se zavádí do proudu svítiplynu o tlaku 0,2 až 20 kPa při objemovém poměru 0,1 až 10 ·: 1.

Description

(54)

DUNDR VLADIMÍR ing. CSc.,

SEDLÁČEK PŘEMYSL ing.,

TRYZUBSKÍ VÁCLAV, ÚSTÍ NAD LABEM, KIKDL ZDENĚK, SVÁD0V, maSek josee, Ostí nad. labem

Zařízení k přípravě topného plynu

Řešeni se týká způsobu přípravy topného plynu tím, že se z proudu vodíku o tlaku 1 až 150 kPa odvětví část, která se zavádí do proudu svítiplynu o tlaku 0,2 až 20 kPa při objemovém poměru 0,1 až 10 ·: 1.

239 016

239 016

Vynález ae týká zařízení k přípravě topného plynu směSováním vodíku o tlaku 1 až 150 kPa a svítiplynu o tlaku 0,2 až 20 kPa.

Vodík ae používá zejména pro anorganické i organioké synthezy /výroba čpavku, kyseliny solné, methanolu a pod, /, pro hydrogenaoe /uhlí, organické látky, rostlinné oleje a--pod./, k redukcím a dále ke svařování a tavení kovů a prášků /kyslíkovodíkový plamen/ cuzpod.. V poslední době se vzrůstem oen ropy, zemního plynu a jiných paliv nabývá též na významu použiti vodíku jako zdroje energie.

V některých závodech bývá k dispozici vodík jako zbytek, který již nelze účelně využít k nároěnějěím účelům /v chemii na příklad k synthézám, hydrogenacím, redukcím a^pod,/. Použití vodíku jako takového ke spalování se vzduchem nebo kyslíkem je v technické praxi běžné. Někdy je však zdroj vodíku tlakově i kapacitně rozkolísaný a nevyvážený a v takovém případe je přímé použití vodíku pro otop tepelných spotřebičů velmi problematické. Obdobně využití obecně známých způsobů směSování vodíku s jinými topnými plyny naráží na technickou obtížnost vlivem nevyváženosti vodíkového zdroje. Kapacitní i tlaková nevyváženost vodíkového zdroje by se dala částečně vyřešit vybudováním vodíkového plynojemu a instalací kompresoru na zvýSení tlaku. Vybudování těchto zařízení je však investičně náročné a jedná se o zařízení s nebezpečím výbuchu. S tím souvisí i problém s umístěním plynojemu a případně i kompresoru a dodržení dostatečných bezpečnostních vzdáleností. Použití vodíku jako zdroje energie jeho smíSením s jiným topným plynem bývá komplikováno tím, že v havarijních případech nesmí topný plyn proniknout do vodíkového potrubí. Za některých okolností je třeba přívod vodíku

239 αιβ okamžitě zastavit. Míšením vodíku e jiným topným plynem vyvolává též požadavek na změnu množství vzduchu potřebného pro optimální tepelně-ekonomické spalování·

Výěe zmíněnou problematiku řeší zařízení k přípravě topného plynu* Podstata zařízení spočívá v tom, že sestává z vodíkového potrubí, spojovacího potrubí vybaveného čidlem měření průtoku, regulačním ventilem, uzavíraoím ventilem a směšovačem se svítiplynem a dále z diferenčních regulátorů napojených na uzavírací ventil, diferenčního regulátoru tlaku, napojeného na čidlo průtoku, regulátoru tlaku napojeného na odtah spalin z tepelného výměníku, čidla průtoku spalovacího vzduchu a regulátoru průtoku vzduchu s akčním členem, který je vlečně řízen chemickým složením připraveného topného plynu na základě signálu čidel průtoku vodíku a svítiplynu·

Výhodou vynálezu je, že umožňuje využít vodík z variabilního zdroje oo do množství i tlaku a připravit topný plyn, který má nižší toxicitu než je tomu u svítiplynu· Zařízeni dle vynálezu umožňuje využití vodíku o nízkém tlaku a z vodíkového potrubního rozvodu, kde není zařazen plynojem. Zařízení dle vynálezu zamezuje proniknutí svítiplynu do vodíkového potrubního řádu, zajištuje uzavření přívodu vodíku i svítiplynu v havarijních případech a umožňuje měnit množství přidávaného spalovacího vzduohu dle složení a množství připraveného topného plynu·

Příklad zařízení podle vynálezu je znázorněn na obrázku 1· Toto zařízení sestává z vodíkového dmychadla 1, které je vybaveno obchvatem s akčním orgánem 2 a regulátorem 2· Vodíkové dmychadlo 1 tlačí vodík do vodíkového potrubí 4, které je opatřeno kapalinovým uzávěrem udržujícím zhruba tlak vodíku na nastavené hodnotě· Tlak vodíku je registrován a minimální a maximální hodnota nastaveného tlaku je signalizována a registrována obvodem 6. Z vodíkového potrubí které vede k různým odběratelům vodíku, je odvětveno potrubí 2» vedoucí do plynového smíšsvače 8, který je umístěn na potrubí svítiplynu 2· Tlak svítiplynu je je nastaven redukčním ventilem 10 na určitou hodnotu tlaku· Spojovací potrubí 2 vybaveno 2 kusy ručních uzavíracích armatur 11, čidlem měření průtoku 12, regulačním ventilem 1^ a uzavíracím ventilem 14« Na čidlo měření průtoku 12 je připojen vysílač tlakové diference, jehož výstupní signál úměrný kvadrátu průtoku

- 3 239 016 vodíku je veden přes počítací člen s odmocňovací funkcí, jako měřená hodnota do ústředního regulačního členu 15 s vnějším řízením žádané hodnoty od měřícího obvodu tlaku 16, vybaveném korekcí řídicí veličiny. Akční signál ústředního regulačního členu 15 je zaveden na regulační ventil s korektorem 13. Regulační ventil 13 má nepřímou funkci, t.j. při ztrátě napájecí energie se zavře. U zabezpečovacího okruhu jsou zhotoveny na potrubí vodíku 4 a svítiplynu 9 odběry tlaku s dvěma kusy ručních uzavíracích armatur 17.

Na odběr tlaku z vodíkového potrubí 4 jsou připojeny plusové komory a na odběr tlaku z potrubí svítiplynu 9 minusové komory diferenčních regulátorů tlaku 18 a 19. Regulátory jsou zdvojeny z důvodu zvýšení spolehlivosti obvodu. V případě poklesu diference tlaku mezi potrubím vodíku 4 a potrubím svítiplynu 9 pod hodnotu nastavenou na regulátorech tlakové diference 18 a 19 se uzavře ventil 14 a zabrání tak zpětnému proudění topného plynu do vodíku. Toto jištění je ještě zálohováno obvodem, indikujícím obrácený směr proudění v potrubí spojujícím obě větve 7 za použití diferenčního regulátoru tlaku 20, který je připojen na čidlo měření průtoku 12 paralelně k vysílači tlakové diference s opačnou polaritou. Uzavírací ventil 14 se uzavře i v případě uzavření regulačního ventilu 13. Uzavírací ventil 14 je možno ručně dálkově ovládat obvodem 21. Další regulátor tlaku 22 na odtahu spalin z tepelného výměníku 23 vybaveném poměrovou regulací 24, zabraňuje tlakování potrubí topného plynu při poklesu odtahu spalin před ventilátorem spalen 25 pod nastavenou hodnotu.

Uvedené dva obvody doplňuje obvod optimalisační na principu vlečné regulace, skládající se z čidla průtoku spalovacího vzduchu 26 na výtlačné straně vzduchového ventilátoru 27,regulátoru průtoku 3 vnějším řízením žádané hodnoty 28 a akčního členu 29 regulujícího množství vzduchu přepouštěním na obchvatu vzduchového ventilátoru 27. Řídící veličinou regulátoru 28 je kvalitativní ukazatel jakosti směsi, úměrný obsahu vodíku ve směsi, zpracovávaný matematickým členem 30. Vstupními signály do matematického členu jsou průtoky svítiplynu z čidla 31 a průtokoměru 32 a průtok vodíku z regulačního obvodu 15. Řídicí veličina na výstupu z matematického členu 30 se upravuje dle předepsané funkční závislosti v korekčním členu 33, který umožňuje nejen vnější řízení regulátoru 28, ale i vypnutí vleku, t^*j. přepnutí na ruční nastavení žádané hodnoty.

- 4 Příklad 1. 239 016

Vodíkovým dmychadlem 1 vybaveným obchvatem s akčním orgánem 2 a ovládaným regulátorem 3 se tlačí vodík do vodíkového potrubí 4 opatřeného kapalinovým uzávěrem 5, udržujícím tlak vodíku zhruba na hodnotě 4 kPa. Tlak vodíku je registrován a minimální a maximální hodnota nastaveného tlaku je signalizována obvodem 6. Z vodíkového potrubí 4 je odvětveno potrubí- 7 o průměru 125 mm vedoucí do směšovače 8 umístěného na potrubí topného plynu 9 © Js 150 a o tlaku 1 kPa nastaveném na redukčním a regulačním ventilu 10 závodního rozvodu svítiplynu. Potrubí 7 je vybaveno 2 ks uzavíracích ventilů Js 125 11, centrickou komorovou clo nou o průměru 100 mm 12, pneumatickým membránovým regulačním ventilem Js 80 13, solenoidovým uzavíracím ventilem Js 125 14. Na clonu 12 je připojen pneumatický vysílač tlakové diference, jehož výstupní signál úměrný kvadrátu průtoku vodíku je veden přes počítací člen s odmocňovací funkcí, jako měřená hodnota do ústředního regulačního členu PID 15 s vnějším řízením žádané hodnoty od měřicího obvodu tlaku 16 vybaveném korekcí řídicí veličiny. Akční signál z ústředního regulačního členu 15 je zaveden na pneu matický membránový regulační ventil s korektorem 13. Regulační ventil 13 má nepřímou funkci, při ztrátě napájecí energie /tlakového vzduchu/ se zavře. Všechny přístroje jsou napájeny sušeným vzduchem o tlaku 140 kPa z redukční stanice.

U zabezpečovacího okruhu jsou zhotoveny na potrubí vodíku a svítiplynu odběry tlaku s dvěma uzavíracími kohouty 1/2 17._Na odběr tlaku z vodíkového potrubí jsou připojeny plusové komory a na odběr tlaku z potrubí svítiplynu minusové komory diferenčních regulátorů tlaku 18 a 19. Regulátory jsou zdvojeny z důvodu zvýšení spolehlivosti obvodu. V případě poklesu diference tlaku mezi potrubím vodíku a potrubím svítiplynu pod hodnotu nastavénou na regulátorech tlakové diference 18 a 19 se uzavře solenoidový ventil 14 a zabrání tak zpětnému proudění svítiplynu do vodíku. Toto jištění je ještě zálohováno obvodem, indikujícím obrácený směr proudění v potrubí spojujícím obě větve za použití diferenčního regulátoru tlaku 20, který je připojen na clonu 12 paralelně k pneumatickému vysilači tlakové diference s opačnou polaritou. Uzavírací ventil 14 se uzavře i v případě uzavření regulačního ventilu 13. Uzavírací ventil 14 je možno ovládat ručně dálkově obvodem 21. Další regulátor tlaku 22 na odtahu spalin

239 016 z tepelného výměníku 2^,který je vybaven poměrovou regulací

24,zabraňuje tlakování potrubí topného plynu při poklesu tlaku spalin pod .nastavenou hodnotu před ventilátorem spalin 2£.

Uvedené dva obvody doplňuje obvod optimalizační na principu vlečné regulace, skládající se z čidla průtoku spalovacího vzduohu 26 na výtíčnó straně vzduchového ventilátoru £Z> regulátoru průtoku s vnějším řízením žádané hodnoty 28 a akčního Členu £2» regulujícího množství vzduohu přepouětěním na obchvatu vzduohového ventilátoru 2£· Řídící veličinou regulátoru 28 je kvalitativní ukazatel jakosti směsi, úměrný obsahu vodíku ve směsi, který je zpracováván matematickým členem 22« Vstupními signály do matematického členu jsou průtoky svítiplynu z čidla 2i ^a průtokoměru 2£ ^a průtok vodíku z regulačního obvodu lg. Řídicí, veličina na výstupu z matematického členu 22 ^ee upravuje dle předepsané funkční závislosti v korekčním členu 2£, který umožňuje nejen vnější řízení regulátoru 28, ale i vypnutí vleku, přepnuti na ruční nastavení žádáné hodnoty.

Claims (1)

1. pRedmět vynálezu

   239 016

   Zařízení k přípravě topného -plynu «ně δ ováním vodíku o tlaku 1 až 150 kPa a svítiplynu o tlaku 0,2 až 20 kPa^ vyznačené tím, že sestává z vodíkového potrubí (4), které Je spojovaoím potrubím (7) spojeno ve směěovači (8) s přívodním potrubím topného plynu (9), přičemž toto spojovací potrubí (7) je vybaveno čidlem měřeni pr&toku (12), regulačním ventilem (13) a uzavíracím ventilem (l4), vodíkové potrubí (4) je s přívodním potrubím topného plynu (9) dále propojeno odbočkou-na níž jsou diferenční regulátory (18) a (19), napojené na uzavírací ventil (l4) diferenčního regulátoru tlaku (20), napojeného na čidlo(12) pr&toku a regulátoru tlaku (22), napojeného na odtah spalin z tepelného výměníku (23) ·