УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Решение относится к средствам обезвреживания промышленных отходов (жидких и газообразных) для нейтрализации их вредного влияния на окружающую среду.
Известно устройство для термической переработки отходов, содержащее шахтную печь с загрузочным устройством, блоки контроля температуры и состава отходящих газов (патент РФ №2038537, F23G 5/00, F23G 7/00, опубл 1995.06.27) Однако система контроля в этом устройстве не является непрерывной и не охватывает все протекающие процессы, а следовательно, возможен выброс в окружающую среду вторичных продуктов сгорания отходов.
В качестве прототипа принята установка для высокотемпературного уничтожения токсичных промышленных отходов по патенту РФ №2246072 F23G 7/00, F23G 5/10, F23G 5/50, опубл 2005.02.10.
Установка содержит печь для сжигания промышленных отходов, линии подачи отходов, воздуха и топлива, линию отвода продуктов сгорания (дымовых газов), систему автоматизированного управления и контроля, включающую контуры управления подачей воздуха и топлива с датчиками расхода и температуры, соответственно, сумматорами, регуляторами расхода и температуры и исполнительными механизмами, управляющими работой регулирующих клапанов, контур регулирования отходящих газов.
Однако, рассмотренная установка достаточно сложна и в то же время в ней не решаются комплексные задачи снижения опасных выбросов в атмосферу и экологичности ее функционирования.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решается задача совершенствования многоконтурной автоматизированной системы управления и контроля работы установки.
Технический результат повышение результативности (полнота сжигания отходов) работы системы автоматизированного управления и контроля установки за счет более эффективного взаимодействия работы контуров.
Этот технический результат достигается тем, что в установке для обезвреживания промышленных отходов, содержащей печь для сжигания промышленных отходов, линии подачи отходов, воздуха и топлива, линию отвода продуктов сгорания, систему автоматизированного управления и контроля, включающую контуры управления подачей воздуха и топлива с датчиками расхода и температуры, соответственно, сумматорами, регуляторами расхода и температуры и исполнительными механизмами, управляющими работой регулирующих клапанов, контур контроля отходящих газов, контур контроля отходящих газов выполнен из двух контуров корректирующего для воздуха и корректирующего для топлива, оба контура включают соединенные своими входами с линией отвода продуктов сгорания, соответственно, датчик содержания кислорода и датчик содержания примесей, соединенные своими выходами с корректирующими моделями, выходы которых соединены с сумматорами контура управления подачей воздуха и контура управления подачей топлива, а датчик расхода топлива, установленный на линии подачи топлива, соединен своим выходом с сумматором контура управления подачей воздуха через корректирующую модель.
Обоснование технического результата
Основным возмущающим воздействием процесса является состав промышленных отходов, по температуре окисления опасных примесей, обеспечивающей экологическую безопасность, устанавливается температура в качестве задания регулятору температуры.
Задачу минимизации остаточного кислорода решает контур коррекции подачи воздуха в печь по содержанию кислорода в дымовых газах Регулятор расхода воздуха воздействует на исполнительный механизм (клапан), установленный на линии подачи воздуха в печь.
Алгоритм корректировки работы контуров заложен в микропроцессорные контроллеры корректирующих моделей, к которым подключены все датчики и исполнительные механизмы установки При изменении параметров отходящих дымовых газов в соответствии с математической моделью и алгоритмом работы контроллера осуществляется изменение температуры сжигания отходов, количества воздуха и природного газа.
Предлагаемая установка для обезвреживания промышленных отходов приведена на чертеже.
Она содержит печь 1 для сжигания отходов, линии подачи отходов 2, воздуха 3 и топлива 4, линию отвода продуктов сгорания 5, систему автоматизированного управления и контроля.
Система автоматизированного управления и контроля состоит из контура управления подачей воздуха I, контура управления подачей топлива II, контура контроля состояния отходящих газов, состоящего из корректирующих контуров для воздуха III и для топлива IV.
Контур управления подачей воздуха I включает датчик 6, устанавливаемый на линии подачи воздуха, вход которого подключен к одному из входов сумматора 7, к его выходу подключен вход регулятора расхода воздуха 8, а к выходу последнего - вход исполнительного механизма 9, управляющего работой регулирующего клапана 10 на линии подачи воздуха 3.
Контур управления подачей топлива II включает датчик температуры 11, выход которого соединен с первым входом сумматора 12, к выходу последнего подсоединен регулятор температуры 13, а к его выходу - исполнительный механизм 14, управляющий работой регулирующего клапана 15 на линии подачи топлива 4. На этой же линии установлен датчик расхода топлива 16, подсоединенный ко второму входу сумматора 7 через корректирующую модель 17.
Корректирующий контур для воздуха III включает соединенный своим входом с линией отвода продукта сгорания 5 датчик содержания кислорода в отходящих газах 18, выход которого соединен с входом корректирующей модели 19, а выход последнего - с третьим входом сумматора 7 в контуре управления подачей воздуха I.
Корректирующий контур для топлива IV включает датчик содержания примесей 20, соединенный своим входом с линией отвода продуктов сгорания 5, а выходом - с корректирующей моделью 21, выход которой соединен со вторым входом сумматора 12 контура управления подачей топлива II.
Работа установки осуществляется следующим образом.
1. Включают систему управления процессом термического обезвреживания отходов, подают напряжение питания на датчики 18, 20, 11, 16, 6, на исполнительные механизмы 9, 14, регуляторы 8, 13 и убеждаются в их работоспособности.
2. Включается исполнительный механизм 9 и воздух под давлением порядка 0,02 МПа поступает в печь 1.
3
3. Включается исполнительный механизм 14 и природный газ под давлением порядка 0,05 МПа и с расходом 400 м/ч поступает в печь 1, в которой происходит его поджигание.
4. На регуляторе 13 устанавливают задание температуры для сжигания отходов на уровне 1000-1100°С.
5. При достижении заданной температуры начинается подача жидких промышленных отходов на их сжигание.
2
6 При выходе дымовых газов из трубы осуществляется контроль остаточного кислорода с помощью датчика 18 и потенциально опасных компонентов (NO, CO, SO и др) с помощью датчика 20, являющихся составными частями многокомпонентного масс-спектрометрического анализатора ЭМГ 21.
7. При превышении заданного значения остаточного кислорода (0,5-1%объемных) с применением корректирующего модели 19, алгоритм которого заложен в микропроцессорный контроллер, сумматора 7, регулятора 8 и исполнительного механизма 9 снижается расход воздуха с целью стабилизации остаточного кислорода в дымовых газах.
3
8. При превышении заданного количества концентрации экологически опасных компонентов (>300 мг/м) с применением корректирующей модели 21, сумматора 12, регулятора 13 и исполнительного механизма 14 увеличивается расход природного газа с целью повышения температуры, с целью более полного сжигания отходов.
9. Одновременно с повышением расхода природного газа с помощью датчика 16, корректирующей модели 17, сумматора 7, регулятора 8, исполнительного механизма 9 увеличивается расход воздуха с целью обеспечения заданного соотношения количества природного газа и воздуха.
10. Аварийное отключение отходов, подачи природного газа и воздуха осуществляется при погасании пламени в печи, при сбое в работе исполнительного механизма, насосов и других устройств по команде оператора.