RU2805103C9 - Gas release and afterburning unit - Google Patents
Gas release and afterburning unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805103C9 RU2805103C9 RU2022132928A RU2022132928A RU2805103C9 RU 2805103 C9 RU2805103 C9 RU 2805103C9 RU 2022132928 A RU2022132928 A RU 2022132928A RU 2022132928 A RU2022132928 A RU 2022132928A RU 2805103 C9 RU2805103 C9 RU 2805103C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- gas
- electromechanical
- afterburning
- control unit
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 208000005374 Poisoning Diseases 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940058679 baza Drugs 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для уничтожения специфических отходов, а именно вредных газов, и может применяться для обеспечения безопасности эксплуатации химических реакторов. Предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность предотвращения выброса из активной зоны реакторов ядовитых газов, в частности монооксида углерода, путем дожигания упомянутых газов при выпуске их из реактора с получением неопасных соединений в газовой фазе [1, 2, 3].The invention relates to devices for the destruction of specific waste, namely harmful gases, and can be used to ensure the safe operation of chemical reactors. The proposed technical solution makes it possible to prevent the release of toxic gases, in particular carbon monoxide, from the reactor core by afterburning the said gases when releasing them from the reactor to produce non-hazardous compounds in the gas phase [1, 2, 3].
Многие известные технические решения направлены повышение эффективности дожигания газов путем их хорошего перемешивания в рабочем пространстве печи. В некоторых источниках [4] эту задачу предлагается решить за счет расположения газокислородных и комбинированных горелок по окружности печи, а также выбора оптимального угла наклона упомянутых горелок к горизонтальной и вертикальной поверхности.Many well-known technical solutions are aimed at increasing the efficiency of afterburning gases by mixing them well in the working space of the furnace. In some sources [4], this problem is proposed to be solved by placing oxygen and combined burners around the circumference of the furnace, as well as choosing the optimal angle of inclination of the mentioned burners to the horizontal and vertical surface.
Из уровня техники, например, известен дымовой деструктор (печь дожигания газов). Устройство (US3817712B1, МПК F23C9/04, F23G7/06, опубл. 18.06.1974) состоит из цилиндрической камеры дожигания циклонного типа, патрубка для ввода дымовых газов и горелки для подачи продуктов горения топлива, установленных тангенциально к корпусу печи, патрубка для выхода продуктов сгорания и патрубка для отвода золы [5].For example, a smoke destructor (gas afterburning furnace) is known from the prior art. The device (US3817712B1, IPC F23C9/04, F23G7/06, publ. 06/18/1974) consists of a cylindrical afterburning chamber of the cyclone type, a pipe for introducing flue gases and a burner for supplying fuel combustion products, installed tangentially to the furnace body, a pipe for exiting products combustion and ash removal pipe [5].
Основным недостатком известной печи для дожигания газов является применение в ее конструкции двух тангенциальных патрубков, первый из которых предназначен ввода в печь дымовых газов, а второй - для ввода в печь продуктов горения топлива из горелки. Как известно, одним из условий интенсивного горения газообразных веществ является хорошее перемешивание горючих компонентов с воздухом. Вместе с тем, конструкция печи для дожигания дымовых газов не позволяет обеспечить высокое перемешивание, что происходит из-за того, что дымовые газы, войдя в цилиндрический корпус тангенциально, встречаются с продуктами горения топлива, поступающими из форсунки, которые вводятся в цилиндрический корпус также тангенциально и в том же направлении. Эти два потока газов движутся по спирали и закручены в одном направлении, что приводит к выравниванию скорости газов и ухудшению их перемешивания.The main disadvantage of the known furnace for afterburning gases is the use in its design of two tangential pipes, the first of which is intended to introduce flue gases into the furnace, and the second is for introducing fuel combustion products from the burner into the furnace. As is known, one of the conditions for intense combustion of gaseous substances is good mixing of combustible components with air. At the same time, the design of the furnace for afterburning flue gases does not allow for high mixing, which occurs due to the fact that the flue gases, entering the cylindrical body tangentially, meet the fuel combustion products coming from the nozzle, which are also introduced into the cylindrical body tangentially and in the same direction. These two gas flows move in a spiral and are twisted in the same direction, which leads to equalization of the speed of the gases and a deterioration in their mixing.
Наиболее близким устройством по конструкции к предложенному узлу выпуска и дожигания газов и выбранным в качестве прототипа признана печь циклонного типа для дожигания дымовых газов (RU2230989C2, МПК F23G7/06, опубл. 20.06.2004). Печь выполнена в виде цилиндрического корпуса, снабженного конусным днищем с устройством для сбора золы, крышку с трубой для вывода продуктов сгорания и установленное тангенциально к цилиндрическому корпусу устройство для ввода дымовых газов в печь. При этом устройство для ввода дымовых газов выполнено в виде смесителя эжекторного типа, по оси которого установлен плазмотрон, эжектирующий дымовые газы плазменной струей воздуха-окислителя [6].The closest device in design to the proposed unit for the release and afterburning of gases and chosen as a prototype was recognized as a cyclone-type furnace for afterburning flue gases (RU2230989C2, IPC F23G7/06, publ. 06/20/2004). The furnace is made in the form of a cylindrical body, equipped with a conical bottom with a device for collecting ash, a lid with a pipe for removing combustion products, and a device installed tangentially to the cylindrical body for introducing flue gases into the furnace. In this case, the device for introducing flue gases is made in the form of an ejector-type mixer, along the axis of which a plasmatron is installed, which ejects flue gases with a plasma jet of oxidizing air [6].
Недостатком известной печи является то, что в качестве среды для дожигания дымовых газов применен эжектирующий поток высокотемпературной (5000-6000°С) плазменной струи воздуха, что требует применения для изготовления корпуса печи жаропрочных сталей. Кроме того, учитывая, что в конструкции печи не предусмотрены сенсоры монооксида углерода, позволяющие определять его объемную долю в дымовых газах и контролировать мощность работы плазматрона, известная печь обладает весьма низким коэффициентом полезного действия.The disadvantage of the known furnace is that the ejecting flow of a high-temperature (5000-6000°C) plasma jet of air is used as a medium for afterburning flue gases, which requires the use of heat-resistant steels for the manufacture of the furnace body. In addition, given that the design of the furnace does not include carbon monoxide sensors that make it possible to determine its volume fraction in the flue gases and control the power of the plasmatron, the known furnace has a very low efficiency.
Технической задачей, на решение которой направлена конструкция предложенного узла, является повышение эффективности дожигания газов, выпускаемых из химических реакторов.The technical problem to be solved by the design of the proposed unit is to increase the efficiency of afterburning of gases released from chemical reactors.
Указанная задача решена тем, что узел выпуска и дожигания газов содержит корпус с конусным основанием и патрубком, снабженным электромеханическим клапаном, при этом патрубок выполнен с возможностью герметичного закрепления в отверстии, выполненном в крышке химического реактора. Внутри корпуса закреплена газовая горелка, питающаяся от емкости с природным газом, снабженная электромеханическим регулятором расхода газа и узлом автоматического пьезоэлектрического розжига, а также газовый детектор обнаружения в выпускаемых из реактора газах вредных компонентов. К электромеханическому клапану, электромеханическому регулятору и узлу автоматического пьезоэлектрического розжига подключены силовые выходы блока управления узлом выпуска и дожигания газов, снабженного радиомодулем, а к измерительному входу упомянутого блока подключен выход газового детектора.This problem is solved in that the gas exhaust and afterburning unit contains a housing with a conical base and a pipe equipped with an electromechanical valve, wherein the pipe is designed to be sealed in a hole made in the lid of a chemical reactor. A gas burner is fixed inside the housing, powered by a container with natural gas, equipped with an electromechanical gas flow regulator and an automatic piezoelectric ignition unit, as well as a gas detector for detecting harmful components in the gases released from the reactor. The power outputs of the control unit for the gas exhaust and afterburning unit, equipped with a radio module, are connected to the electromechanical valve, the electromechanical regulator and the automatic piezoelectric ignition unit, and the output of the gas detector is connected to the measuring input of the mentioned unit.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков устройства, является возможность закрепления его в отверстии крышки химического реактора и использования узла для дожигания опасных газов, например монооксида углерода, с целью предотвращения попадания их в атмосферу, что значительно повышает безопасность использования химических реакторов, в частности при производстве карбонила никеля.A positive technical result provided by the set of features of the device disclosed above is the possibility of fixing it in the opening of the lid of a chemical reactor and using a unit for afterburning dangerous gases, such as carbon monoxide, in order to prevent them from entering the atmosphere, which significantly increases the safety of using chemical reactors, in particular in the production of nickel carbonyl.
Конструкция технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен внешний вид узла выпуска и дожигания газов в изометрической проекции; на фиг. 2 приведен технический эскиз узла выпуска и дожигания газов в разрезе; на фиг. 3 приведена структурная схема блока узла выпуска и дожигания газов.The design of the technical solution is illustrated by drawings, where in Fig. Figure 1 shows the appearance of the gas release and afterburning unit in an isometric projection; in fig. Figure 2 shows a technical sketch of the gas release and afterburning unit in section; in fig. Figure 3 shows a block diagram of the gas release and afterburning unit.
Узел выпуска и дожигания газов устроен следующим образом.The gas release and afterburning unit is arranged as follows.
Его основой является полый цилиндрический перфорированный корпус 1 (перфорированные отверстия на рисунке условно не показаны) с конусным основанием 2 и патрубком 3, снабженным электромеханическим клапаном 4, при этом патрубок 3 выполнен с возможностью герметичного закрепления в отверстии, выполненном в крышке реактора (крышка реактора на рисунках условно не показана). Внутри корпуса закреплена газовая горелка 5, питающаяся от емкости с природным газом, снабженная электромеханическим регулятором 6 расхода газа и узлом автоматического пьезоэлектрического розжига 7, а также газовый детектор 8 обнаружения в выпускаемых из реактора газах вредных компонентов, в частности монооксида углерода. Its basis is a hollow cylindrical perforated body 1 (perforated holes are not shown in the figure) with a conical base 2 and a pipe 3 equipped with an electromechanical valve 4, while the pipe 3 is designed to be sealed in a hole made in the reactor lid (the reactor lid is on not shown in the figures). A gas burner 5 is fixed inside the housing, powered by a container with natural gas, equipped with an electromechanical gas flow regulator 6 and an automatic piezoelectric ignition unit 7, as well as a gas detector 8 for detecting harmful components, in particular carbon monoxide, in the gases released from the reactor.
В качестве электромеханического регулятора 6 расхода газа может быть применен регулятор давления (по входу) или расхода газа модели РРГ-151(1Регуляторы давления (по входу) или расхода газа РРГ-15 с доп. датчиком давления // ТП. Элточприбор. URL: https://eltochpribor.ru/elementnaya-baza/regulyatory-elektronnye-massovogo-raskhoda-gaza-modeley-rrg-20-rrg-18-rrg-15-rrg-12-rrg-10/regulyatory-davleniya-po-vkhodu-ili-raskhoda-gaza-rrg-15-s-dop-datchikom-davleniya-dn-4-mm-36-360-i-/ (дата обращения: 05.03.2022).), оснащенный цифровым и аналоговым управляющими входами и снабженный дополнительным датчиком давления. Регулятор предназначен для подачи газов в технологическое оборудование и выполнен заодно с монтажным патрубком с диаметром условного прохода DN 4 мм. Максимальное давление газа на входе регулятора составляет 0,5 МПа, а точность регулирования давления газа не превышает 2,5%.As an electromechanical gas flow regulator 6, a pressure (inlet) or gas flow regulator model RRG-15 can be used 1 ( 1 Pressure (input) or gas flow regulators RRG-15 with an additional pressure sensor // TP. Eltochpribor. URL : https://eltochpribor.ru/elementnaya-baza/regulyatory-elektronnye-massovogo-raskhoda-gaza-modeley-rrg-20-rrg-18-rrg-15-rrg-12-rrg-10/regulyatory-davleniya-po -vkhodu-ili-raskhoda-gaza-rrg-15-s-dop-datchikom-davleniya-dn-4-mm-36-360-i-/ (date of access: 03/05/2022)., equipped with digital and analogue controls inputs and equipped with an additional pressure sensor. The regulator is designed to supply gases to process equipment and is integral with the mounting pipe with a nominal diameter of DN 4 mm. The maximum gas pressure at the regulator input is 0.5 MPa, and the accuracy of gas pressure regulation does not exceed 2.5%.
К электромеханическому клапану 4, электромеханическому регулятору 6 и узлу автоматического пьезоэлектрического розжига 7 подключены, соответственно, силовые выходы 9, 10 и 11 блока управления узлом выпуска и дожигания газов, а к измерительному входу 12 упомянутого блока подключен выход газового детектора 8. Силовые выходы 9, 10, 11 блока управления выполнены на основе транзисторных ключей, а блок управления закреплен на наружной поверхности корпуса 1, выполнен на основе микроконтроллера 13 и снабжен радиомодулем 14 для обмена данными с удаленной автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУ ТП).The electromechanical valve 4, the electromechanical regulator 6 and the automatic piezoelectric ignition unit 7 are connected, respectively, to the power outputs 9, 10 and 11 of the control unit for the gas release and afterburning unit, and the measuring input 12 of the mentioned unit is connected to the output of the gas detector 8. Power outputs 9, 10, 11 of the control unit are made on the basis of transistor switches, and the control unit is fixed on the outer surface of the housing 1, is made on the basis of a microcontroller 13 and is equipped with a radio module 14 for exchanging data with a remote automated process control system (APCS).
Микроконтроллер 13 блока управления включает в себя микропроцессорное ядро 15, соединенное посредством системной шины со следующими периферийными устройствами микроконтроллера [7]:The microcontroller 13 of the control unit includes a microprocessor core 15, connected via a system bus to the following peripheral devices of the microcontroller [7]:
• FLASH-памятью программ 16, хранящую управляющую программу микроконтроллера;• FLASH program memory 16, which stores the control program of the microcontroller;
• SRAM-памятью данных 17, использующуюся для временного хранения и буферизации данных, необходимых для работы управляющей программы;• SRAM data memory 17, used for temporary storage and buffering of data necessary for the operation of the control program;
• многоканальным аналого-цифровым преобразователем (ADC) 18, к нулевой линии которого посредством операционного усилителя, являющегося измерительным входом 12, подключен выход газового детектора 8 (линии периферийных устройств принято нумеровать с нуля); остальные линии аналого-цифрового преобразователя оставлены в качестве резерва для обеспечения возможности подключения дополнительных датчиков, например датчика температуры дымовых газов;• multichannel analog-to-digital converter (ADC) 18, to the zero line of which the output of the gas detector 8 is connected to the zero line through an operational amplifier, which is the measuring input 12 (the lines of peripheral devices are usually numbered from zero); the remaining lines of the analog-to-digital converter are left as a reserve to allow the connection of additional sensors, for example a flue gas temperature sensor;
• модулем LCD-интерфейса 19, к которому подключен TFT-дисплей 20, использующийся для вывода текущего состояния блока управления и измеренных им значений содержания вредных компонентов в газовой смеси;• LCD interface module 19, to which a TFT display 20 is connected, which is used to display the current state of the control unit and the values of the content of harmful components in the gas mixture measured by it;
• первым 21, вторым 22 и третьим 23 универсальными восьмиразрядными GPIO-портами ввода-вывода, при этом к нулевой линии первого 21 GPIO-порта подключен силовой выход 9, подключенный к электромеханическому клапану 4, к первой линии первого 21 GPIO-порта подключен силовой выход 10, подключенный к электромеханическому регулятору 6, а ко второй линии первого 21 GPIO -порта подключен силовой выход 11, подключенный к узлу автоматического пьезоэлектрического розжига; ко второму 22 GPIO -порту подключена кнопочная клавиатура 24, содержащая шестнадцать клавиш, предназначенная для настройки параметров работы блока управления, а третий 23 GPIO -порт оставлен в качестве резерва;• the first 21, the second 22 and the third 23 universal eight-bit GPIO I/O ports, while the power output 9 is connected to the zero line of the first 21 GPIO port, connected to the electromechanical valve 4, the power output is connected to the first line of the first 21 GPIO port 10, connected to the electromechanical regulator 6, and the second line of the first 21 GPIO port is connected to the power output 11, connected to the automatic piezoelectric ignition unit; a push-button keyboard 24 is connected to the second 22 GPIO port, containing sixteen keys, intended for setting the operating parameters of the control unit, and the third 23 GPIO port is left as a reserve;
• универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком (USART) 25, подключенным к радиомодулю 26, использующемуся для приема управляющих команд от удаленной системы автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) и передачи упомянутой системе телеметрической информации о количественном содержании монооксида углерода в дымовых газах;• a universal synchronous-asynchronous transceiver (USART) 25 connected to a radio module 26, which is used to receive control commands from a remote automated process control system (APCS) and transmit telemetric information to the said system about the quantitative content of carbon monoxide in the flue gases;
• модуль интерфейса SD-карты 27, которому подключена и электрически соединена с ним SD-карта 28, использующаяся для постоянного хранения уставок работы блока управления, а также результатов измерений содержания вредных компонентов в газовой смеси для их использования при анализе эффективности работы узла.• SD card interface module 27, to which an SD card 28 is connected and electrically connected to it, which is used for permanent storage of the operating settings of the control unit, as well as the results of measurements of the content of harmful components in the gas mixture for their use in analyzing the efficiency of the unit.
В качестве микроконтроллера 13 целесообразно применить однокристальную ЭВМ (ОЭВМ) на основе микропроцессорного ядра Cortex-М4F/R, ориентированную на создание высокопроизводительных аппаратно-программных систем реального времени для ответственных применений. В качестве такой ОЭВМ может быть использован отечественный микроконтроллер К1921ВК01Т2; в качестве радиомодуля может быть применена сборка LoRa WLK01S78-ТН3 на основе микросхемы SX1278 с интерфейсом UART, предназначенная для обмена информацией по помехозащищенному радиоканалу на большие расстояния, а в качестве TFT-дисплея - модуль RPI LCD2(2 3.2 inch RPi LCD// ChipDip.ru URL: https://www.chipdip.ru/product/3.2inch-rpi-lcd-b (дата обращения: 05.03.2022).) с резистивным сенсорным экраном и диагональю 8,1 см.As a microcontroller 13, it is advisable to use a single-chip computer (SOC) based on the Cortex-M4F/R microprocessor core, aimed at creating high-performance real-time hardware and software systems for critical applications. The domestic microcontroller K1921VK01T 2 can be used as such an electronic computer; As a radio module, the LoRa WLK01S78-TH 3 assembly based on the SX1278 chip with a UART interface can be used, designed for exchanging information via an interference-free radio channel over long distances, and as a TFT display, the RPI LCD 2 module ( 2 3.2 inch RPi LCD// ChipDip.ru URL: https://www.chipdip.ru/product/3.2inch-rpi-lcd-b (date of access: 03/05/2022).) with a resistive touch screen and a diagonal of 8.1 cm.
Узел выпуска и дожигания газов работает следующим образом.The gas release and afterburning unit operates as follows.
Предварительно патрубок 3 корпуса 1 узла выпуска и дожигания газов герметично закрепляют в отверстии, выполненном в крышке химического реактора. Далее активируют блок управления устройства и с помощью кнопочной клавиатуры 24 и TFT-дисплея 20 осуществляют предварительную настройку микроконтроллера, включающую задание частоты опроса газового детектора 8, временных интервалов для ожидания команд от удаленной автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) и передачи ей полученной от детектора 8 телеметрической информации о количестве монооксида углерода, содержащегося в дымовых газах. Указанные параметры сохраняются на SD-карте 28 и используются микроконтроллером для управления узлами блока управления в режиме автоматической работы устройства.Previously, pipe 3 of housing 1 of the gas exhaust and afterburning unit is hermetically sealed in a hole made in the lid of the chemical reactor. Next, the control unit of the device is activated and, using the push-button keyboard 24 and the TFT display 20, the microcontroller is pre-configured, including setting the sampling frequency of the gas detector 8, time intervals for waiting for commands from the remote automated process control system (APCS) and transmitting it received from detector 8 telemetric information about the amount of carbon monoxide contained in the flue gases. The specified parameters are saved on SD card 28 and are used by the microcontroller to control the nodes of the control unit in the automatic operation mode of the device.
После выполнения настройки блока управления его переводят в автоматический режим работы, при этом TFT-дисплей 20 и клавиатура 24 могут быть отключены от блока управления узла выпуска и дожигания газов для обеспечения безопасности работы последнего. При работе устройства электромеханический клапан 4 нормально закрыт и препятствует выходу отработанных газов из реактора. Микроконтроллер 13 блока управления на основе управляющей программы, хранящейся в его FLASH-памяти программ 16, с помощью радиомодуля 26 осуществляет прослушивание эфира и ожидает управляющих команд от удаленной автоматизированной системы управления технологическим процессом. При получении команды на сброс газов микроконтроллер 13 с помощью нулевой линии GPIO-порта 21 через силовой выход 9 активирует электромеханический клапан 4, открывая его. После открытия клапана микроконтроллер 13 начинает с помощью измерительного входа 12 итерационно, через равные промежутки времени, отсчитываемые с помощью шестнадцатиразрядных таймеров-счетчиков микроконтроллера, опрашивать газовый детектор 8 с помощью аналого-цифрового преобразователя 18, буферизируя полученные данные в SRAM-памяти данных 17.After setting up the control unit, it is switched to automatic operation mode, while the TFT display 20 and keyboard 24 can be disconnected from the control unit of the gas exhaust and afterburning unit to ensure the safety of the latter. When the device is operating, the electromechanical valve 4 is normally closed and prevents the exhaust gases from leaving the reactor. Microcontroller 13 of the control unit, based on the control program stored in its FLASH memory of programs 16, uses a radio module 26 to listen to the air and await control commands from a remote automated process control system. When receiving a command to release gases, microcontroller 13, using the zero line of GPIO port 21 through power output 9, activates electromechanical valve 4, opening it. After opening the valve, the microcontroller 13 begins, using the measuring input 12, iteratively, at regular intervals of time, counted using sixteen-bit timer-counters of the microcontroller, to interrogate the gas detector 8 using an analog-to-digital converter 18, buffering the received data in the SRAM data memory 17.
Отработанные газы, являющиеся продуктами химических реакций, начинают поступать из реактора через патрубок 3 и корпус 1 в атмосферу; в случае присутствия в выпускаемой газовой смеси вредных или ядовитых газов, например монооксида углерода, детектор 8 определяет присутствие опасного компонента и формирует аналоговый электрический сигнал, подтверждающий присутствие упомянутого компонента, считываемый микроконтроллером 13 с помощью нулевой линии аналого-цифрового преобразователя ADC 18.Exhaust gases, which are products of chemical reactions, begin to flow from the reactor through pipe 3 and housing 1 into the atmosphere; in the case of the presence of harmful or poisonous gases, for example carbon monoxide, in the released gas mixture, the detector 8 determines the presence of a dangerous component and generates an analog electrical signal confirming the presence of the said component, read by the microcontroller 13 using the zero line of the analog-to-digital converter ADC 18.
Микроконтроллер 13 на основании полученного сигнала от детектора 8 на основе управляющей программы принимает автоматическое решение о необходимости дожигания опасного газа. Для этого микроконтроллер 13 с помощью первой линии первого GPIO-порта 21 через силовой выход 10, управляя электромеханическим регулятором 6, открывает его, после чего газ из газовой горелки поступает в полость корпуса 1. Затем микроконтроллер 13 с помощью второй линии GPIO-порта 21 через силовой выход 11, управляя узлом автоматического пьезоэлектрического розжига 7, производит электрический разряд в газовой среде и поджигает природный газ, поступающий из газовой горелки 5 при непрерывном притоке внешнего воздуха через отверстия перфорированного корпуса 1. В результате процесса горения монооксид углерода окисляется в зоне горения факела горелки до диоксида углерода и сбрасывается в атмосферу.The microcontroller 13, based on the received signal from the detector 8 and based on the control program, makes an automatic decision on the need to burn out the dangerous gas. To do this, the microcontroller 13, using the first line of the first GPIO port 21 through the power output 10, controlling the electromechanical regulator 6, opens it, after which the gas from the gas burner enters the cavity of the housing 1. Then the microcontroller 13 using the second line GPIO port 21 through power output 11, controlling the automatic piezoelectric ignition unit 7, produces an electrical discharge in a gas environment and ignites natural gas coming from the gas burner 5 with a continuous flow of external air through the holes of the perforated housing 1. As a result of the combustion process, carbon monoxide is oxidized in the combustion zone of the burner torch to carbon dioxide and released into the atmosphere.
Во время горения газа, поступающего из горелки 5, в случае фиксации детектором 8 отсутствия в выпускаемой газовой смеси вредных или ядовитых газов, упомянутый детектор 8 формирует аналоговый электрический сигнал, подтверждающий отсутствует опасного компонента, считываемый микроконтроллером 13 с помощью нулевой линии аналого-цифрового преобразователя ADC 18.During the combustion of the gas coming from the burner 5, if the detector 8 detects the absence of harmful or poisonous gases in the released gas mixture, the said detector 8 generates an analog electrical signal confirming the absence of a dangerous component, read by the microcontroller 13 using the zero line of the analog-to-digital converter ADC 18.
Микроконтроллер 13 на основании полученного сигнала от детектора 8 на основе управляющей программы принимает автоматическое решение о необходимости прекращения операции дожигания опасного газа. Для этого микроконтроллер 13 с помощью первой линии первого GPIO-порта 21 через силовой выход 10, управляя электромеханическим регулятором 6 закрывает его, после чего поступление газа в полость корпуса 1 прекращается, а факел горелки гаснет.The microcontroller 13, based on the received signal from the detector 8 and based on the control program, makes an automatic decision on the need to stop the afterburning operation of the dangerous gas. To do this, microcontroller 13, using the first line of the first GPIO port 21 through the power output 10, controlling the electromechanical regulator 6 closes it, after which the flow of gas into the cavity of the housing 1 stops, and the burner torch goes out.
Таким образом, рассмотренный выше узел выпуска и дожигания газов является высокотехнологичным устройством, которое может применяться в составе химических реакторов на промышленных площадках получения, например, карбонила никеля для повышения безопасности проведения работ и исключения опасности отравления обслуживающего персонала монооксидом углерода.Thus, the gas release and afterburning unit discussed above is a high-tech device that can be used as part of chemical reactors at industrial sites for the production of, for example, nickel carbonyl to increase the safety of work and eliminate the risk of poisoning of operating personnel with carbon monoxide.
Список использованных источников:List of sources used:
1. Карпенко Г.А. О термических особенностях горения оксида углерода в атмосфере конвертора // Современные проблемы науки и образования. 2006. №5. - С. - 39-40.1. Karpenko G.A. On the thermal features of carbon monoxide combustion in the converter atmosphere // Modern problems of science and education. 2006. No. 5. - S. - 39-40.
2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1983. - 220 с.2. Basic processes and apparatus of chemical technology: A manual for design / Ed. Yu.I. Dytnersky. - M.: Chemistry, 1983. - 220 p.
3. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткин; М.: Государственное научно-техническое изд-во химической литературы, 1961. - 830 с.3. Kasatkin, A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology / A.G. Kasatkin; M.: State scientific and technical publishing house of chemical literature, 1961. - 830 p.
4. Воронов Г.В., Гольцев В.А., Глухов И.В. Аэродинамика и тепловое состояние современной дуговой сталеплавильной печи // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2016. - № 1. - С. - 28-34.4. Voronov G.V., Goltsev V.A., Glukhov I.V. Aerodynamics and thermal state of a modern arc steel-smelting furnace // Problems of ferrous metallurgy and materials science. 2016. - No. 1. - S. - 28-34.
5. Патент US3817712A, МПК F23C9/04, F23G7/06. Smoke Abater / WENTWORTH H. ; заявитель SOLA BASIC IND INC. №202223; заявл. 26.11.1971 ; опубл. 18.06.1974.5. Patent US3817712A, IPC F23C9/04, F23G7/06. Smoke Abater / WENTWORTH H. ; applicant SOLA BASIC IND INC. No. 202223; application 11/26/1971; publ. 06/18/1974.
6. Патент RU2230989C2, МПК F23G7/06. Печь для дожигания дымовых газов / Хлопотов Ю.П. (RU), Морозов Ю.Д. (RU), Изингер Ю.В. (RU) ; заявитель ООО НПО «Технолог» ; заявл. 03.09.2001; опубл. 20.06.2004. Бюл. №17.6. Patent RU2230989C2, IPC F23G7/06. Furnace for afterburning flue gases / Khlopotov Yu.P. (RU), Morozov Yu.D. (RU), Izinger Yu.V. (RU) ; applicant LLC NPO Tekhnolog; application 09/03/2001; publ. 06/20/2004. Bull. No. 17.
7. Евстифеев, А.В. Микроконтроллеры семейства Tiny и Mega семейства Atmel, 5-е изд., стер. / А.В. Евстифеев. - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2008.- 148 с.: ил.7. Evstifeev, A.V. Microcontrollers of the Tiny and Mega family of the Atmel family, 5th ed., erased. / A.V. Evstifeev. - M.: Publishing House “Dodeka-XXI”, 2008.- 148 p.: ill.
Claims (8)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2805103C1 RU2805103C1 (en) | 2023-10-11 |
RU2805103C9 true RU2805103C9 (en) | 2024-02-29 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3817712A (en) * | 1971-11-26 | 1974-06-18 | Sola Basic Ind Inc | Smoke abater |
RU2230989C2 (en) * | 2001-09-03 | 2004-06-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Технолог" | Furnace for after-burning of flue gases |
RU2278330C1 (en) * | 2005-01-21 | 2006-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Method of enhancing completeness of combustion of hydrocarbon fuel |
RU2594901C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-08-20 | Александр Анатольевич Корешков | Flare facility for combustion of waste gases |
RU166937U1 (en) * | 2016-04-12 | 2016-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | GAS EMISSION RELAX NODE IN THE PRODUCTION OF HYDRAT CELLULOSE CARBON FIBROUS MATERIALS |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3817712A (en) * | 1971-11-26 | 1974-06-18 | Sola Basic Ind Inc | Smoke abater |
RU2230989C2 (en) * | 2001-09-03 | 2004-06-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Технолог" | Furnace for after-burning of flue gases |
RU2278330C1 (en) * | 2005-01-21 | 2006-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Method of enhancing completeness of combustion of hydrocarbon fuel |
RU2594901C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-08-20 | Александр Анатольевич Корешков | Flare facility for combustion of waste gases |
RU166937U1 (en) * | 2016-04-12 | 2016-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | GAS EMISSION RELAX NODE IN THE PRODUCTION OF HYDRAT CELLULOSE CARBON FIBROUS MATERIALS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
GB1568711A (en) | Method and means for controlling the incineration of waste gases | |
US8096803B2 (en) | Flare stack combustion method and apparatus | |
US8668868B2 (en) | Methods and apparatus for smart abatement using an improved fuel circuit | |
CA2808707C (en) | Gas flare system and method of destroying a flammable gas in a waste gas stream | |
US4867676A (en) | Thermal decomposition furnace | |
RU2805103C9 (en) | Gas release and afterburning unit | |
RU2805103C1 (en) | Gas release and afterburning unit | |
Liu et al. | Experimental Research on Combustion Characteristics and NO x Emission of Three Kinds of Solid Fuels Preheated by a Self-Preheating Burner | |
CN111157477A (en) | Total hydrocarbon concentration detector and total hydrocarbon concentration detection method | |
CN203744293U (en) | Numerical controlled gas combustion device | |
KR102069646B1 (en) | Reduction reactor for exactly separating the oxidation reaction | |
KR20110024052A (en) | Gas burner and dry distillation system for biomass fuel using thereof | |
US10895380B2 (en) | Flameless thermal oxidizer for oxidizing gaseous effluent streams containing hydrogen gas | |
TWM631918U (en) | Smart boiler structure that can monitor temperature and combustion ratio | |
Saxena | Fluidized-bed incineration of solid pellets: Combustion and co-combustion | |
CN202470057U (en) | Low-heat-value gas fuel combustion device | |
KR20110138928A (en) | Apparatus and method for controlling flare system using brown gas mixed combustion | |
CN217425194U (en) | Intelligent evaluation device for catalytic oxidation of multi-component VOCs | |
CN212954995U (en) | Material level control system with material sealing priority | |
CN215336382U (en) | VOC fires burning furnace | |
CN209685708U (en) | Gasifying furnace nozzle and gasification furnace containing it | |
CN114034051A (en) | Continuous organic waste gas treatment equipment and automatic control method thereof | |
JP2597733B2 (en) | Combustion control method and apparatus for incinerator | |
KR102346442B1 (en) | Waste decomposition furnace | |
CN214862422U (en) | Waste gas purification device of gas wall-mounted boiler |