УСТРОЙСТВО ЗАМЕНЫ ПЛАЗМОТРОНА ДЛЯ УСТАНОВКИ ПЛАЗМЕННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ
DEVICE FOR REPLACEMENT OF PLASMATRON FOR INSTALLATION FOR PLASMA PROCESSING OF WASTES

Область техники
Изобретение относится к области переработки отходов и может быть использовано на промышленных предприятиях, а также в коммунальном хозяйстве.
Уровень техники
Одним из перспективных направлений в области утилизации отходов является плазменная переработка отходов. При этом достигается экологическая чистота процесса переработки и обеспечивается переработка различных отходов: бытовых промышленных, а также опасных.
Из уровня техники известны различные способы плазменной переработки твердых отходов: патент РФ №2213766, патент РФ №2201407, патент РФ №2504443, патент РФ №2503709, патент США №5370067. Общим для этих способов является то, что отходы подают в камеру термической обработки, в которой их обрабатывают потоком плазмы, генерируемым в одном или нескольких плазмотронах. Каждый плазмотрон устанавливают в соответствующем канале в стенке камеры термической обработки. Одним из основных недостатков этих способов является необходимость достаточно частой замены плазмотронов.
Время непрерывной работы плазмотрона в составе установки плазменной переработки отходов определяется, прежде всего, ресурсом его электродов. Для многих промышленных электродуговых плазмотронов эта величина может составлять от ста до нескольких тысяч часов (патент РФ №2464748, патент США №8581496, патент США №8502109). Эти времена обычно меньше технологического времени непрерывной работы плазмохимического реактора, в котором используется плазмотрон. В связи с этим в процессе плазменной переработки отходов требуется регулярно заменять вышедшие из строя плазмотроны. На время этой замены в зависимости от применяемого технологического регламента необходимо либо останавливать процесс переработки, либо проводить его в режиме, отличающемся от номинального, что может привести к ускорению износа технологического оборудования, уменьшению полноты переработки отходов, увеличению количества нежелательных примесей в продуктах переработки.
Таким образом, наряду с максимизацией ресурса плазмотрона одним из способов увеличения эффективности плазменной переработки отходов может быть минимизация затрат времени на замену вышедшего из строя плазмотрона.
Замена плазмотрона включает в себя извлечение заменяемого плазмотрона из канала, закрывание заслонкой канала, отсоединение шлангов подачи-отвода охлаждающей жидкости и подачи рабочего плазмообразующего газа, кабелей электропитания и управления, подключение шлангов и кабелей к заменяющему плазмотрону, открывание заслонки и установку заменяющего плазмотрона в канал.
Ручная замена плазмотрона - это достаточно длительный и опасный для работника процесс, он может занимать до 30-40 мин. Автоматизация замены плазмотрона может позволить сократить время замены, что увеличит время работы установки плазменной переработки отходов в основном технологическом режиме и, в свою очередь, увеличит эффективность переработки отходов за счет замедления износа технологического оборудования, увеличения полноты переработки отходов, уменьшения количества нежелательных примесей в продуктах переработки.
В связи с этим возникает задача создания автоматизированного устройства замены плазмотрона, обеспечивающего, по сравнению с ручной заменой, уменьшение времени, необходимого для замены находящегося в камере термической обработки плазмотрона, вышедшего из строя в процессе плазменной переработки отходов, а также создание менее опасных условий труда для работников, эксплуатирующих установку плазменной переработки отходов.
Указанные технические результаты достигаются при использовании устройства замены плазмотрона, более подробно описанного далее со ссылками на иллюстративные материалы.
Иллюстративные материалы
На Фиг. 1 представлено устройство замены плазмотрона согласно изобретению при положении плазмотрона вне канала в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов, на Фиг. 1 показаны: водоохлаждаемая заслонка 1, канал 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов для установки плазмотрона, плазмотрон 3, привод заслонки 4, каретка 5, направляющие перемещения каретки 6, привод перемещения каретки 7, фиксатор плазмотрона 8, адаптер 9, композитный разъем 10, осциллятор 11, привод композитного разъема 12. При этом водоохлаждаемая заслонка закрыта, композитный разъем расстыкован, плазмотрон, зафиксированный на каретке, находится в нерабочем состоянии.
На Фиг. 2 показано устройство замены плазмотрона при положении плазмотрона в канале в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов. При этом водоохлаждаемая заслонка открыта, композитный разъем состыкован, плазмотрон, зафиксированный на каретке, находится в рабочем состоянии.
На Фиг. 3 показана каретка устройства замены плазмотрона. При этом композитный разъем расстыкован.
Сущность изобретения
Устройство замены плазмотрона согласно изобретению предназначено для использования в составе установки плазменной переработки отходов совместно с плазмотроном, устанавливаемым в канале в футеровке камеры термической обработки.
Устройство замены плазмотрона для установок плазменной переработки отходов, согласно изобретению включает водоохлаждаемую заслонку 1 канала 2 установки плазмотрона 3, привод заслонки 4 канала 2 установки плазмотрона 3, каретку 5, направляющие перемещения каретки 6 с плазмотроном 3, привод перемещения каретки 7, фиксатор 8 плазмотрона 3, адаптер 9 плазмотрона 3, композитный разъем 10, осциллятор 11, привод композитного разъема 12.
Водоохлаждаемая заслонка 1 герметизирует канал 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов при отсутствии в канале плазмотрона 3. Закрывание и открывание заслонки 1 обеспечивается с помощью привода заслонки 4, входящего в состав устройства замены плазмотрона.
Каретка 5 обеспечивает движение плазмотрона 3 по направляющим 6 при извлечении и введении плазмотрона 3 в канал 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов. Передвижение каретки 5 по направляющим 6 обеспечивается с помощью привода перемещения каретки 7.
Фиксация плазмотрона 3 в каретке 5 осуществляется с помощью фиксаторов 8. Плазмотрон 3 с адаптером 9 устанавливается в каретку 5 и фиксируется с помощью фиксаторов 8.
Композитный разъем 10 обеспечивает стыковку и расстыковку магистралей подачи и отвода охлаждающей жидкости, подачи плазмообразующего газа и электропитания плазмотрона. Стыковка и расстыковка композитного разъема 10 осуществляется с помощью привода композитного разъема 12. Одна часть разъема 10 входит в состав адаптера 9 плазмотрона 3, другая часть разъема 10 входит в состав перемещаемого узла плазмотрона 3.
Поджиг дугового разряда в плазмотроне 3 осуществляется с помощью осциллятора 11, располагающегося на устройстве замены. Осциллятор 11 предназначен для поджига дугового разряда.
Технические результаты размещения осциллятора на устройстве замены - обеспечение безопасности хрупких электронных компонент осциллятора при выполнении замены плазмотрона, а также минимизация длины электрических проводов между плазмотроном и осциллятором, что, в свою очередь, позволяет минимизировать диссипацию энергии в проводах, мощность осциллятора и электромагнитные наводки на окружающую аппаратуру.
Устройство замены плазмотрона устанавливается непосредственно на камере термической обработки установки плазменной переработки отходов. Замена плазмотрона 3, исчерпавшего ресурс работы, по крайней мере, одного из электродов (катода и анода) с помощью устройства замены плазмотрона производится следующим образом.
Извлечение плазмотрона 3 из канала 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов производится при отключенном электропитании дугового разряда в плазмотроне 3 и отсутствии подачи плазмообразующего газа.
Извлечение плазмотрона 3, находящегося в каретке 5, из канала 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов осуществляют с помощью привода перемещения каретки 7. После перемещения плазмотрона 3 в верхнее положение осуществляют, посредством водоохлаждаемой заслонки 1, перекрытие канала 2 для плазмотрона 3 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов, также производят отключение подачи охлаждающей жидкости. После этого с помощью привода композитного разъема 12 осуществляют расстыковку композитного разъема 10. При расстыковке автоматически герметизируют разъемы подачи и отвода охлаждающей жидкости, входящие в состав композитного разъема 10. После расстыковки композитного разъема 10 плазмотрон 3 с адаптером 9 вручную снимают с фиксаторов 8 каретки 5. Выведенный из эксплуатации плазмотрон 3 направляют на переборку и техническое обслуживание.
Установку заменяющего плазмотрона в канал 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов с помощью устройства замены плазмотрона осуществляют следующим образом.
Заменяющий плазмотрон с адаптером 9 вручную устанавливают в каретку 5 и фиксируют фиксаторами 8. После этого с помощью привода композитного разъема 12 осуществляют стыковку композитного разъема 10. После стыковки композитного разъема 10 осуществляют подачу охлаждающей жидкости в плазмотрон.
Далее с помощью привода заслонки 4 открывают канал 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов. Затем с помощью привода перемещения каретки 7 заменяющий плазмотрон устанавливают в рабочее положение, а именно вводят в канал 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов. Герметизацию канала 2 в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов в рабочем положении плазмотрона осуществляют фланцем плазмотрона, в нерабочем положении - заслонкой 1.
Использование устройства замены плазмотрона согласно изобретению позволяет, по сравнению с ручной заменой, сократить время, необходимое для замены находящегося в камере термической обработки плазмотрона, вышедшего из строя в процессе плазменной переработки отходов, с примерно 30 мин до примерно 5 мин, а также создать менее опасные условия труда для работников, эксплуатирующих установку плазменной переработки отходов.
Устройство замены плазмотрона может быть оснащено концевыми выключателями, регистрирующими положение заслонки 1 и плазмотрона 3, для обеспечения возможности блокировки включения плазмотрона 3 в нерабочем положении и индикации положения плазмотрона 3, состояния композитного разъема 10 для использования в автоматизированной системе управления функционированием установки плазменной переработки отходов.
Управление устройством замены может осуществляться с местного пульта управления, либо в автоматическом режиме с использованием автоматизированной системы управления функционированием установки плазменной переработки отходов.
Таким образом, согласно изобретению устройство замены плазмотрона для установки плазменной переработки отходов включает водоохлаждаемую заслонку канала установки плазмотрона в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов, привод заслонки канала установки плазмотрона, каретку, направляющие перемещения каретки, привод перемещения каретки, фиксатор плазмотрона, адаптер плазмотрона, композитный разъем, привод композитного разъема.
В альтернативном варианте выполнения изобретения устройство замены плазмотрона дополнительно включает концевые выключатели, выполненные с возможностью регистрации, по крайней мере, положения заслонки, положения плазмотрона или состояния композитного разъема.
В альтернативном варианте выполнения изобретения устройство замены плазмотрона выполнено с возможностью установки осциллятора.
Для замены плазмотрона согласно изобретению выполняют следующие стадии: осуществляют извлечение плазмотрона, находящегося в каретке, из канала в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов с помощью привода перемещения каретки; после перемещения плазмотрона в верхнее положение осуществляют, посредством заслонки, перекрытие канала для плазмотрона в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов, производят отключение подачи охлаждающей жидкости; с помощью привода композитного разъема осуществляют расстыковку композитного разъема, при расстыковке автоматически герметизируют разъемы подачи и отвода охлаждающей жидкости, входящие в состав композитного разъема; после расстыковки композитного разъема плазмотрон с адаптером вручную снимают с фиксаторов каретки; заменяющий плазмотрон с адаптером вручную устанавливают в каретку и фиксируют фиксаторами; с помощью привода композитного разъема осуществляют стыковку композитного разъема; после стыковки композитного разъема осуществляют подачу охлаждающей жидкости в плазмотрон; с помощью привода заслонки открывают канал в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов; с помощью привода перемещения каретки заменяющий плазмотрон вводят в канал в футеровке камеры термической обработки установки плазменной переработки отходов.