Устройство для экспериментального исследования способа обезвреживания вредных веществ и отработки средств измерения и контроля параметров в обезвреживаемом газовом потоке Советский патент 1983 года по МПК F23G7/00 

Цель изобретения -. расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения экспериментальных исследований и отработки лю бых термохимических способов нейтра лизации высокотемпературных потоков и отработки способов -и средств изме рения и контроля параметров обезвре живаемых потоков. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник высокотемпературного газового поток охлаждаекый корпус и узлы ввода реа гентов обезвреживания, образующие входную и реакционную восстановител ную камеры, систему охлаждения и си темы хранения и подачи реагентов обезвреживания,- магистрали, соеди няющие узлы ввода с системами хране ния и подачи, и систему выхлопа, снабжено дополнительной входной и реакционной окислительной камерами, а узлы ввода реагентов и корпус выполнены в виде сменных отсеков, мон тируемых в различной, последовательности, при этом узлы ввода выполнен в гнездами, с установленными в них сменными .охлаждаемыми штангами, при чем со стороны набегающего потока газа на штангах смонтированы отборники проб, соединенные.охлаждаемым каналом с емкостью для отбора проб, снабженной дистанционно управляел«лм отсечным узлом, а с противоположной набегающему потоку стороны на штангах выпцпнены равномерно расположен ные гнезда, в которые смонтированы форсунки для ввода реагентов обезвреживания, причем в магистралях, соединяющих узлы ввода и системы хранения и подачи реагентов обезвреживания, смонтированы узлы регулирования расхода и давления. Сменные отсеки корпуса выполнены с отверстиями, соосно которым на корпусе слюнтированы сменные оптические узлы, или специальные зонды для контроля параметров обезвреживаемого потока. Оптические узлы выполнены с возможностью поворота. Оптические узлы выполнены с параллельными и непараллельными плоскостями. 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 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 зти фор-л сунки с системой 12 хранения и пЬдачи реагентов обезвреживания предусмотрен узел 13 регулирования расхода и давления. В корпусе газодинамического тракта выполнены отверстия 14, соосно с которыми смонтированы фланцы 15, на которых крепятся оптические узлы 16 или зонды 17 для измерения параметров обезвреживаемого потока. В оптическом узле .предусмотрен поворотный узел крепления 18.оптических элементов 19 или 20.На выхо-.. де из устройства предусмотрена выхлопная система 21. Для соединения в единый газодинамический тракт на узлах впрыска и отсеках корпуса предусмотрены фланцы 22, позволякадие соединять эти узлы в любой последовательности. Таким образом., газодинамический тракт может состоять ,из четырех узлов впрыска и ч-етырех отсеков корпуса, из которых можно сформировать четыре реакционные камеры 23-26, которые могут располагаться в любой последовательности. I Устройство работает следующим образом. Высокотемпературный газ, полученный в источнике 1 высокотемпературного газа за счет сжигания углеводог родов при поступает в реакционную камеру 23 газодинамического тракта устройства. Отборниками 6 проб берется проба в емкосиь 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, образоваиаейся при сжигании топлив с 1. Одновременно с вводом горючего через зти 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. Перемешивание вводимых реагентов с продуктами сгорания и протекания химических реакций обезвре живания происходит в отсеке 3. Через отверстие 14 осуществляется определение состава потока спектральным анализом. Причем спектральный анализ может быть проведен с помощью лазера. Для этого оптический элемент должен иметь иепйраллельиые плоскости. Чере оптические одсна с п,араллелышми плос костями может быть определена темпе.ратура элементов конструкции газодинамического тракта и обезвреживаемого потока с помощью термовизора. Через эти же окна может быть введен зонд 17 для определения температуры давления потока или для отбора проб Затем обезвреживаемый 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, образовавшегося в камере 23, В камере 25 через штанги 5 производится ввод воды или другого окислителя, при этом обеспечиваетсяbt.521,1-1,3. При вводе воздуха создаются условия полногодожигания СО и несгоревших углеводо родов. Ввод воды ускоряет химические i реакции и обеспечивает температуру в камере на уровне не выше 1600 К. Указанный уровень температур необхо ДИМ, чтобы в камере не образовывалась окись азота, В камере 26 произ водится охлаикдение ббезвреживаемэго потока, который затем может быть выброшен через илхлопную систему 21 в атмосферный воздух. По всей длине газодинакмчеекого тракта через отверстия 14 может осуществляться измерение и контроль параметров обез- вреживаемого газа описанными способами, В узлах впрыска, т.е, на входе кгикдой. из реакционных камер, производится проб через отборник 6 проб. Ввод реагентов через узлы впры ка регулируется узлом 13 и осущ,ествляется одновре1 юнно с поступлением продуктов сгорания в устройство. Аналогично работает устройство и при обезвреживании высокотемпературного воздуха. При необходимости обезвреживания продуктов сгорания, полученных при сжигании углеводородов при , т,е, когда в продуктах сгорания N0 отсутствуют, а имеются СО и несго-. ревшие углеводороды, нет необходимости создания в устройстве восстановительной зоны, поэтому в реакционную каперу 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 ства позволяет использовать в качест ве реагентов Обезвреживания углеводороды, водород, метанол, этанол, .нашатырный спирт, аммиак, растворы {кОмплексонатов 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 вьиде 1800-2200 К образуете окись азота. При охлаждении этого воздуха с реально существующими скоростями охлаждения происходит замораживание содержания окиси в воздухе на уровне равновесного состава при. Т 1800-2600 К, т,е, в воздухе содержится около 1-1,5% N0 от ойцего объема, что превышает ЦЦК для NOy на несколько порядков, причем при охлаждении воздуха TAxieo C .замороженная N0 перех;одит в высокотоксйчную NOj , Для обезвреживания нагретого до Т- 3600 К воздуха,расход которого на входе в устройство равен 1 кг/с, необходимо в камере 23 впрыснуть около 1 кг/с воды. После этоговпрыска 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 необходи.мо впрыснуть 0,6-1 кг/с воды. В камере 26 необходимо ввести 0,4-0,5 кг/с воздуха и 0,6 0,7 кг/с воды. На выходе из устройства должно обеспечиваться ПДК по . СО, и при условии рассеивания, ПДК по N0. После анализа проб, от8бранных на входе каждой камеры и на выходе 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 сжиганци топлив и при других высокотемпературных процессах, широко приме няе1уых в настоящее время в промышленности, и позволяет экспериментально разработать различные режиьы обезвреживания для широкого диапазона высокотемпературных потоков, Уст-. роиство 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 парамет:;|| Ж (бе9врв кивавмом сазовом пото«{е врдерща111(м источник вЫсонотем:я |рфт, газового потока охлаждаеШйко1; 1|1У и узлы ввода реагеито . oepagytpidiHe входную /)} реа1{ЦИ(йную восстановительную ,: систему охлаждения и систеки jtqptjEji HjHfl к П(таачи реагентов обезвреx i j litie /м«1ГИ1ртрали соеди няющие уаГЬЁ /вдр|11а с 0)(:те14ами хранения и , иСвистему , о тлич а k) щ е ё с я тем, что, с целью t apunfpelutK -iIiyHicuHoHanbHbix воэможносТ9Й устри етва, оно снабжено дбпол ннт&пьнбл входной и реакционной Ькислительной камерами, а узлы ввода реагентов и корпус выполнены в виде cMeHiBdx отсеков, монтируе|иых в различной последовательности, при этом узлы ввода выполнены с гнездами .с установленными в них сменными охлаждаемыми штангами, причем -со стороны набегающего потока газа на штангах смонтированы отборники проб, сое Б1Йненные охлаждаеким каналом с ем :Ъстью для отбора проб, снабженной ):(|1станцион||о управляет им отсечным .узлом, а с противоположной набегакмце, потоку стороны на штангах шлполнены равномерно расположенные гнезДа,.в которые вмонтированы форсунки

для ввода реагентов обзвреживания, .причем в магистралях, соединяющих узлы ввода и системы хранения и поза чн реагентов обезвреживания, смонтированы узлы регулирования расхода и давления.

2.Устройство по п. 1, отличаю щ е е с я тем, что сменные отсеки корпуса выполнены с отверстиями , соосно которым на корпусе смонтирова ны сменные оптические узлы или специальные зонды для контроля параметров обезвреживаемого потока.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличаюцееся тем, что оптические узлы выполнены с возможностью поворота.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что оптические узлы выполнены с параллельными и непараллельными плоскостями.

Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе

1.Патент США № 3982881, кл. 431-202, 1976.

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

3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2971950/29-33,

кл. F 23 G 7/00, 1980. видб „ nogfJMH/fno .. /-5fff