Устройство для экспериментального исследования способа обезвреживания вредных веществ и отработки средств измерения и контроля параметров в обезвреживаемом газовом потоке

Устройство для экспериментального исследования способа обезвреживания вредных веществ и отработки средств измерения и контроля параметров в обезвреживаемом газовом потоке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<щ996797

ОПИСАпИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз- Сееетскнк

Саараа жтттчеснми

Мавубййк (61) Дополнительное к авт. саид-ву— ром.кв.

23 G 7/00(22) Заявлено 170781 (21) 3319795/29-33 с присоединением заявки HP

Государсткеннмк коиятет

СССР во делам- язобветеямй я откумтяй (23) Приоритет

Опубликовано 150283. Бюллетень ¹ 6 (53) УДф 628.54 (088.8) Дата опубликования описания 150283

3 Я.Исмаилов, A.È.Ïàïóøà, B.È.Ïðèâåçåíöe.и В.А.Черноусоз (72) Авторы, изобретения (7f.) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

СПОСОБА ОБЕЗ ВРЕЖИВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

И ОТРАБОТКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

ПАРАМЕТРОВ В ОБЕЗВРЕЖИВАЕМОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ

t 2 ц 4

Изобретение относится к экспериментальным-стенкам и установкам, предназначенным для экспериментальнык исследований и .отработки способов обезвреживания вредных веществ, образующихся при высокотемпературных процессак, таких как сжигание топлив, и отработки способов и средств контроля параметров в обезвреживаемом газовом потоке: давление, температура, .состав газов и т.п.

Известно устройство, с помощью которого производится обезвреживание продуктов сгорания углеводородных топлив коаксиальным введением воздуха в нескольких сечениях E1l.

Известно также устройство, в котором обезвреживание продуктов сгорания .производится с помощью впрыска воды и подвода воздуха. Ьпрыск воды в-этом устройстве осуществляется иэ тороидального коллектора в выходящий из трубы поток продуктов сгорания 2).

Общим недостатком этих устройств является отсутствие возможности церенастройки этих устройств на различные режимы и виды обезвреживания.

Например, отсутствует Возможность .нейтрализации окислов азота, а также возможность измерения параметров нейт. ралиэуемого газа (состава, температуры и т.п. ) °

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для обезвреживания, содержащее источник высокотемпературного газового потощ ка, охлаждаемый корпус и узлы .ввода реагентов обезвреживания, образующие входную и реакционную восстановительные камеры, систему охлаждения и систеьы хранения и подачи реагентов обезвреживания, магистрали, соединяющие узлы ввода с системами хранения и подачи, и систему .выхлопа I 3 ).

Недостатком этого устройства. является отсутствие возможности исполь. эования его для обезвреживания окиси углерода, сажи, полициклических ароматических углеводородов и других сгораевых вредных веществ, так как в этом устройстве отсутствуют окислительная эона и узлы впрыска окислителя. ТакжЕ отсутствует воэможность перекомпоновки устройства и не предусМотрена воэможность -измерения и контроля параметров:нейтрализуемого потока.

996797

Цель изобретения †. расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения экспериментальных исследований и отработки любых термохимических способов нейтрализации высокотемпературных потоков и отработки способов .и средств измерения и контроля параметров.обезвреживаемых потоков.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник высокотемпературного газового потока, охлаждаемый корпус и узлы ввода реагентов обезвреживания, образующие входную и реакционную восстановительную камеры, систему охлаждения и сис-15 темы хранения и подачи реагентов обезвреживания, ° магистрали, соединяющие узлы ввода с системами хранения и подачи, и систему выхлопа, снабжено дополнительной входной и 2О реакционной окислительной камерами, а узлы ввода реагентов и корпус выполнены в виде сменных отсеков, монтируемых в различной. последовательности, при этом узлы ввода выполнены 25 в гнездами, с установленными в них сменными охлаждаемыми штангами, причем со стороны набегающего потока . газа на штангах смонтированы отборники проб, соединенные охлаждаемым каналом с емкостью для отбора проб, снабженной дистанционно управляеьым отсечным узлом, а с противоположной набегающему потоку стороны на штангах выпслнены равномерно расположенные гнезда, в которые смонтированы форсунки для ввода реагентов обезвреживания,.причем в магистралях, соединяющих узлы ввода и системы хранения и подачи реагентов обезвреживания, смонтированы узлы регулиро- 40 вания расхода и давления. Сменные отсеки корпуса выполнены с отверстиями, соосно которым на корпусе смонтированы сменные оптические узлы. или специальные зонды для контроля 45 параметров обезвреживаемого потока.

Оптические узлы выполнены с возможностью поворота. Оптические узлы выполнены с параллельными и непараллельными плоскостями. 50

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из источника 1 высокотемпературного газа, например горелки или высокотемпературного нагревателя воздуха, который соединен с узлом 2 ввода реагентов обезвреживания. К узлу. ввода монтируется отсек 3 корпуса.. В узле ввода предусмотрены гнезда 4, в которые 60 установлены штанги 5, со стороны набегающего потока газа штанги имеют. отборники 6 проб, соединенные каналом 7 с емкостями 8 отбора проб, которые имеют дистанционно управляемый отсечной узел 9. С противоположной набегающему потоку газа стороны штанги имеют форсунки 10 впрыска реагентов обезвреживания, причем на магистрали 11, соединяющей эти фор сунки с системой 12 хранения и подачи реагентов обезвреживания предусмотрен узел 13 регулирования расхода и давления. В корпусе гаэодинамического тракта выполнены отверстия 14, соосно с которыми смонтированы фланцы 15, на которых крепятся оптические узлы 16 или зонды 17 для измерения параметров обеэвреживаемого потока. В оптическом узле предусмотрен поворотный узел крепления 18 оптических элементов 19 или 20.На выхо-.. де иэ.устройства предусмотрена выхлопная система 21. Для соединения в единый гаэодинамнческий тракт на узлах впрыска и отсеках корпуса предусмотрены фланцы 22, позволяющие соединять этн узлы в любой последовательности. Таким образом.„ газодинамический тракт может состоять иэ четырех узлов впрыска и четырех отсеков корпуса, из которых можно .сформировать четыре реакционные камеры 23-26, которые могут располагаться в любой последовательности.

Устройство работает следующим образом.

Высокотемпературный газ, полученный в источнике 1 высокотемпературного газа за счет сжигания углеводо-.. родов при ъ 1 поступает в реакционную камеру 23 гаэодинамического тракта устройства. Отборниками 6 проб берется проба в емкость 8 отбора проб и впоследствии определяется состав продуктов сгорания. Одновременно с поступлением газа в устройство из системы 12 хранения и подачи реагентов обезвреживания по магистрали 11 подается керосин или другое горючее и из штанги 5 через форсунки 10 оно вводится в обезвреживаемый поток.

Количество вводимого горючего выбирается таким, чтобы обеспечить коэффициент избытка кислородай 0,80,9. При этом условии происходит разложение окиси азота, образовавшейся при сжигании топлив с о 1. Одновременно с вводом горючего через эти же штанги осуществляется ввод воды, чтобы обеспечить температуру в восстановительной зоне на уровне 2200-1600 К. Массовый расход и давление воды и горючего регулируется узлом 13. Перемешиванне вводимых реагентов с продуктами сгорания и протекания химических реакций обезвре

I живания происходят в отсеке 3. Через отверстие 14 осуществляется определение состава потока спектральным анализом. Причем спектральный анализ может быть .проведен с помощью лазера.

996797

Для этого оптический элемент должен иметь непараллельные плоскости. Через оптические окна с параллельными плоскостями может быть определена темпе,ратура элементов конструкции газодинамического тракта и обезвреживаемого.потока о помощью термовизора. Через эти же окна может быть введен зонд 17 дпя определения температуры, давления потока или для отбора проб.

Затем обезвреживаемай поток поступает в реакционную камеру 24, где через штангу 5 осуществляется ввод воды в поток. Ввод воды обеспечивает снижение температуры до 1600-1400 К и частичное дожигание СО, образовав- 15 шегося в камере 23. В камере 25 через штанги 5 производится ввод воды или другого окислителя, при этом обеспечивается 1,1-1,3. При вводе воздуха создаются условия полного gQ дожигания СО и несгоревших углеводородов. Ввод воды ускоряет химические реакции и обеспечивает температуру в камере на уровне не выше 1600 К.

Указанный уровень температур необходим, чтобы в камере не образовывалась окись азота. В камере 26 производится охлаждение обезвреживаемого потока, который затем может быть выброшен через выхлопную систему 21 0 в атмосферный воздух. По всей длине газодинамичеакого тракта через отверстия 14 может осуществляться измерение и контроль параметров обез вреживаемого газа описанными способами. В узлах впрыска, т.е. на входе каждой.иэ реакционных камер, производится отбор проб через отборник 6 проб. Ввод реагентов через узлы впрыска регулируется узлом 13 и осуществляется одновременно с поступлением продуктов сгорания в устройство.

Аналогично работает устройство и при обезвреживании высокотемпературного воздуха.

При необходимости обезвреживания продуктов сгорания, полученных при сживании углеводородов при1 1, т.е. когда в продуктах сгорания МО,„ отсутствуют, а имеются СО и несго-. ревшие углеводороды, нет необходимос ти создания в устройстве восстановительной зоны, поэтому в реакционную камеру 23 производится ввод воды.

Окислительная зона может быть осуществлена в реакционной камере 24.

В реакционных камерах 25 и 26 нейтрализуемый поток охлаждается за счет впрыска воды через узлы впрыска.

Конструкция узлов и систем устрой-60 ства позволяет испольэовать в качестве реагентов Обезвреживания углеводороды, водород, метанол, этанол, нашатырный спирт, аммиак, растворы кбмплексонатов металлов и т;п.

В качестве конкретного примера рассмотрим работу устройства при от работке технологии обезвреживания воздуха нагретого до Т = .3600 К.

Известно, что при нагреве воздуха выше 1800-2200 К образуется окись азота. При охлаждении этого воздуха с реально существункцими скоростями охлаждения происходит замораживание содержания окиси азота в воздухе на уровне равновесного состава при

T = 1800-2600 К, т.е. в воздухе содержится около 1-1,5% МО от общего объема, что превышает ПДК для МО на несколько порядков, причем при охлаждении воздуха Т 160 С замороженная NO переходит в высокотоксичную ЙО . Для обезвреживания нагретого до 1 = 3600 К воздуха, расход которого на входе в устройство равен

1 кг/с, необходимо в камере 23 впрыснуть около 1 кг/с воды. После этого: впрыска температура потока понижается до 2000-2200 К. В камере 24 необхо димо впрыснуть около 80-90 г/с керосина и 0,7-0,9 кг/с воды. В камере 25 необходимо впрыснуть 0,6-1 кг/с воды. В камере 26 необходимо ввести 0,4-0,5 кг/с воздуха и О,б

0,7 кг/с воды. На выходе из устройства должно обеспечиваться ПДК по

СО, и при условии рассеивания, ПДК по МО . После анализа проб, отобранных на входе каждой камеры и на выхода устройства, количество впрыскиваемых реагентов уточняется. Процесс отработки технологии обезвреживания ускоряется, если использовать- для анализа состава газа лазерный спектральный метод.

Конструкция устройства обеспечивает экспериментальные исследования и отработку способов обезвреживания вредных веществ и средств измерения и контроля параметров обезвреживания потоков. Использование устройства ускоряет создание средств обезвреживания вредных веществ, образующихся при сжигании топлив и при других высокотемпературных процессах, широко применяемых в настоящее время в промышленности, и позволяет экспериментально разработать различные режимы обезвреживания для широкого диапазона высокотемпературных потоков. Уст- . ройство может быть использовано для создания новых способов и средств. измерения и контроля параметров обезвреживаемых потоков.

Формула изобретения

1. Устройство для экспериментального исследования способа обезвреживания вредных веществ и отработки средств измерения и контроля парамет996797 с

"ф в"В .ЬбеэврвиЭиваемом газовом пото..Кю ердери ааум источник высокотем;п4р4 тфриОгф газового потока, охлажда.,е ый корзууФ и. узлы ввода реагентов ,обеэвреживувия, образующие входную

g. реакциОнвую восстановительную касистему .охлаждения и системы вфЙнриия ж подачи .реагентов обезвре4ЙМ)Фя„ ф,мВГзвдтрали, соединяющие уйщ,.вврфа .с щстемами хранения и

"тн дачд; ж,систему выхлопа, о т .л и- 0 ч а io щ е е с я тем, что, с целью .расширемйа :функциональнык воэможностФй устррйатва, оно снабжейо дОполнительной входной и реакционной

6кнслительной камерами, а узлы вво- 15 да реагентов и корпус выполнены в виде сменных отсеков, монтируемых в различной последовательности, при этом узлы ввода выполнены с гнездами,,с установленными в них сменными ох-. 7О лаждаемями штангами, причем со стороны набегающего потока газа на штангах смонтированы отборники проб, сое:,виненные охлаждаеьим каналом с ем костью для отбора проб, снабжениой

Цйстанциоьщо управляевым отсечным ,узлом, а с противоположной набегающеф, потону стороны на штангах выполнены равнойерно расположенные гнез да:,.в которые вмонтированы форсунки е для ввода реагентов обзвреживания ,причем в магистралях, соединяющих узлы ввода и систеьы хранения и подачи реагентов обезвреживания, смонтированы узлы регулирования расхода и давления.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что сменные отсеки корпуса выполнены с отверстиями, соосно которым на корпусе смонтированы сменные оптические узлы или специальные зонды для контроля параметров обеэвреживаемого потока.

3. Устройство по пп ° 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я . тем, что оптические узлы выполнены с возможностью поворота.

4, устройство по пп. 1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оптические узлы выполнены с параллельными и непараллельными плоскостями.

Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе .1. Патент CUIA Р 3982881, кл. 431-202, 1976.

2. Патент США Р 4039276, кл. 431-202, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2971950/29-33, кл. F 23 G 7/00, 1980.

996797

Редактор С.Тимохина

Заказ 908/55 -Тираж 581 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

8-8

nngcppe

Составитель Т.Лепахина

Техред A.Лч Корректор .О.Билак