Плазменный стенд для испытаний

часть плазменного стенда

*возможна модернизация для увеличения мощности.
** возможно применение разных охлаждающих агентов (гидравлические жидкости масла, растворы, и пр.) с соответствующим изменением производительности.

Предлагаем использовать имеющийся у нас плазменный стенд с большим количеством плазменных систем различного назначения, включая вакуумные, для испытания ВАШИХ задач, идей, задумок, перспективных устройств и установок для проверки наших плазменных технологий под Ваши требования, условия.

Назначение:

Испытания воздействия низкотемпературной плазмы (до 7000 С°) на:

  • Материалы (Металлы, керамика, футеровки);
  • Газы (догрев, перегрев, разложение);
  • Конструкции (обдув, излучение, нагрев);
  • Устройства (напыление, испарения, перегрев).

Цели испытаний:

  • Нагрев;
  • Переплав;
  • Напыление;
  • Конверсия;
  • Испарение;
  • Другие задачи...

Плазменный стенд эффективен для:

  • Оперативного проведения различных исследований и испытаний;
  • Проверки расчетных моделей;
  • Отработки диагностических методик в программируемых условиях.
плазменный стенд
Стенд индукционного плазменного нагрева

Рис 2,3. Фотографии части плазменного стенда.

Имеется возможность гибкой перенастройки схем стенда и типов экспериментов.

Технологические возможности стенда

Установленная мощность стенда 260 кВА
Вкладываемая мощность в – плазматроны  До 150 кВт*
Категория энергоснабжения стенда II категория
Система электропитания 3 фазы х 380 В
Система охлаждения – локальная система с двойным резервированием подача/отвод  охлаждающего агента ** 50 м3 /час (по воде)**
Система приточной вытяжной вентиляции с дублированием до 8000 м3 час
система охлаждения отходящих газов до 8000 м3 час
Дымососы до 8000 м3 час
Система очистки газов многоуровневая
Приводные механизмы 5 типов
Вспомогательное оборудование Под требования Заказчика
Автоматизация  на SIEMENS – контроль, управление и запись сотни каналов Все параметры, включая специальные

Примеры выполненных работ на стенде

  1. Проведение технологических исследований и рекомендации к схеме промышленного производства и к экономическому обоснованию переработки титаномагнетитовых концентратов месторождения «Тымлай» по технологии « ЭПОС — процесс».
  2. Разработка электродугового генератора пароводяной плазмы, предназначенного для проведения конверсии фтористого газа для утилизации отходов атомной промышленности, с ресурсом плазмотрона до 1000 часов.
  3. Электроплазменное оборудование малой мощности для проведения восстановительных процессов.
  4. Исследование рабочих характеристик электродугового генератора плазмы для дополнительного подогрева горячего дутья. Отработана технология и устройство.
  5. Исследование процессов плавления и рафинирования металла в индукционной печи с плазменным подогревом шлаковой ванны.
  6. Плазменный переплава оксида магния – для получения товарного продукта — высококачественных огнеупоров для ТЭНов, изоляторов и др. Разработана технология и установка.
  7. Плазменная сварка толстых листов — меди до 100мм (на гелиево-аргоновой смеси).
  8. Исследование промышленных плазматронов для крупных рудовосстановительных печей, печей постоянного тока.
  9. Плазменная установка для получения аддитивных порошков металлов.
  10. Плазменный узел струйных плазмотронов до 5,0 МВт (с проницаемой молибденовой стенкой) для испытания тепловыделяющих сборок газовых реакторов.
  11. Разработка режущего плазмотрона мощностью 1,5 МВт для резки бетона и слябов до 1,5 метров (заказ комиссии по ликвидации аварий на Чернобыльской АЭС). НЯЦ РК.
  12. Разработка плазменно — шлаковой установки по имитации аварий на АЭС, 2001-2004 гг. по заказу Ядерного центра РК и фирмы «МАРУБЕНИ»
  13. Разработка плазменных вакуумных систем для напыления износостойких покрытий.
  14. Двухпостовая вакуумная плазменная печь для плавки тугоплавких металлов и обработки порошков мощностью поста 0,24 МВт. Плавка порошков и слитков с температурой плавления не менее 3400С, нанесение покрытий с адгезией выше прочности основного материала.
  15. Плазменный комплекс оборудования для внепечной обработки стали (АКОС) мощностью до 1,0 МВт,
  16. Разработка плазменных вакуумных магнетронных систем для напыления теплоотражающих покрытий
  17. Работы по ЭШП, РВП, индукционным и плазменным системам и проч.

Развернутое описание некоторых работ

“ЭПОС-процесс” — технология получения из титаномагнетитового концентрата титаносодержащего шлака и железа, основана на восстановлении железа из окислов концентрата и последующим жидкофазным разделением продуктов плавки в печи. Шихта поступает в процесс в виде моно-брикетов.

В качестве основного оборудования для отработки технологии была использована шахтная плазменная печь РШПП-0,06-И3, спроектированная и изготовленная ЗАО «НПП ЭПОС».

Участок электропечи
Производственная площадка 2

Фото общего вида участка электропечи РШПП-0,06-И3

Описание установки

Электропечь рудовосстановительная шахтная плазменная РШПП-0,06-И3 предназначена для получения различных ферросплавов (например, ферросиликомарганца МнС17 по ГОСТ 4756-91, ферротитана, железа и др.) непрерывным процессом, методом селективного восстановления входящих в ферросплав металлов из моношихты, в виде брикета размером 30х30х30 мм, 20х20х20 мм, с оптимизированным составом компонентов для металлургического передела, с последующим одновременным сливом ферросплава и шлака в изложницы, путѐм раскрытия лѐтки (прожигом).

Электропечь предназначена для использования в исследовательских целях при проведении НИОКР при синтезе различных ферросплавов и при отработке технологии получения ферросплавов из руд и концентратов.

Расшифровка условного обозначения электропечи РШПП-0,06-И3:

Р — рудотермическая;
Ш — тип профиля печи — шахтная;
П — вид нагрева — нагреватели плазменные;
П — печь;
0,06 – суммарная мощность плазмотронов, МВт;
И3 — исполнение третье.

Таблица 4.1. Технические данные электропечи РШПП-0,06-И3

Проблема:

Разработка процесса плазмохимического гидролиза гексафторидных соединений потребовала создания и освоения в эксплуатации электродуговых генераторов (Н-ОН)-плазмы нескольких модификаций (рисунок 2). Конструктивные особенности различных плазмотронов определялись:

    1. Электрической мощностью, вводимой в дуговой разряд плазмотрона (до 500 кВт).
    2. Требованием на продолжительный ресурс непрерывной работы (от 1000 часов и более).
    3. Ограничением на допустимые величины загрязнения получаемого порошка окислов урана материалом катода и анода (за счет эрозии).
    4. Ограничением к составу получаемой газовой фазы.

Решение:

К настоящему времени компанией ООО «ЭПОС-Инжиниринг» разработано несколько конструкций электродуговых пароводяных плазмотронов, которые прошли доводку и испытания на плазменном стенде.

Плазматрон
а)
плазмотрон пароводяной
б)

Рисунок 2 - 3D модель пароводяного плазмотрона а) и различные модификации пароводяного плазмотрона б), в)

После доводки на плазменном стенде пароводяной плазмотрон показал следующие технические характеристики:

— электрическая мощность, кВт до 500
— ток, А 250 — 400
— напряжение, В до 1800
— расход плазмообразующего газа (водяного пара), кг/ч 10 — 40
— расход защитного газа (аргон), г/сек 0,5 — 1
— температура водяного пара на входе, °С 100 — 350
— расход воды на охлаждение, м3/ч 5
— давление в рубашке охлаждения, МПа 0,6

Создано более 20 типов электродуговых плазмотронов до 20,0  МВт и плазменных систем мощностью до 40 МВА различного назначения:

  1. Плазмотрон для нагрева газов мощностью до 20 МВт, с высоким ресурсом работы и КПД до 98 %;
  2. Плазмотрон для резки металла толщиной до 1500 мм;
  3. Плазмотрон для резки неметаллических материалов (камни, бетон и т.д.) и горных пород толщиной до 1500 мм, мощностью до 2,5 МВт и плазменно-струйных систем нагрева;
  4. Плазмотрон для сварки и наплавки (медь- до 100 мм.) мощностью 150 кВт.
  5. Плазмотрон для плазменного напыления, в том числе — тугоплавких материалов (оксиды и т.д.) до 500 кВт;
  6. Плазмотрон для газификации водно-угольной смеси (ВУС), 3,0 МВт, 300г/с ВУС.
  7. Плазмотрон пароводяной (проект на 10,0 МВт, макет мощностью 2,5 МВт).
  8. Плазмотрон для обработки неметаллических поверхностей, Двухструйный, струя 800 мм, мощность 600 КВт.
  9. Плазмотрон для проплава кориума свыше 3000 С.
  10. Плазмотрон для ионно-плазменной чистки поверхности и обеззараживания инструмента, Вакуумный, до 240 КВт.
  11. Плазмотрон вакуумный, для нанесения покрытий, плавки металлов и обработки поверхности, со сверхплотной ионной активацией и сверхвысокой адгезией слоёв.
  12. Плазмотрон для руднотермических печей – возможность: 20,0 МВт.
  13. Плазмотрон для утилизации отходов, бытовых и промышленных.

В разработанной ЗАО НПП «ЭПОС» линейке плазменных рудовосстановительных печей применяется одностадийное извлечение металлов из руды, со степенью извлечения до 95-97%, удельные затраты энергии снижаются в 1,5-2,5 раза, себестоимость производства стали снижается до 2-х — 4-х раз.

Разработали:

Для отработки новых руднотермических процессов, технологий и оборудования выполнен ряд  плазменных руднотермических печей малой мощности, СОЗДАН И ОСНАЩЕН участок для нескольких видов руднотермических печей и инфраструктура для них: оборудование для помола, классификации, контроля, обработки шихты и восстановителя, участок брикетирования, автономной проверки брикетов, системы проплава, комплексная АСУ ТП, автономные средства водо-энергоснабжения, газоочистки, средства контроля газовой среды, набор аналитического оборудования  и т.д. – полностью укомплектованный участок по отработке руднотермических технологий.

Выполнены последовательно несколько типов печей, работающих с шахтой и без нее – на один, два, три плазмотрона постоянного и переменного тока.

Указанное оборудование руднотермических технологий на мощности от десятков до сотен киловатт комплексно МОЖЕТ БЫТЬ ПРЕДЛОЖЕНО для экспериментальных лабораторий, учебных центров, институтов и университетов.

Плазмотрон руднотермический печей
Плазмотрон руднотермический печей

Рис 1, 2. Плазменные шахтные печи конструкции ООО «ЭПОС-Инжиниринг» мощностью 70 кВт, 240 КВт.Технология  EPOS- process.

Рис 3, 4, 5, 6. Опытные плазменные руднотермические печи. Отработка технологий проплава.

Рис. 7 Оснащение участка по отработке плазменных руднотермических технологий и оборудования. Комплексный участок  рудовосстановительной плазменной шахтной установки мощностью 0,3 Мегаватта

Отдельное место занимают работы по разработке качественного брикета для различных видов восстановительных процессов — без плавления материала или с разными технологиями плавления. Работы по оптимизации химического состава брикетов, обеспечения требуемых прочностных, химических характеристик проводятся одновременно с проведением развития технологии руднотермической плавки.

Ввиду наличия полностью подготовленной и постоянно действующей инфраструктуры экспериментального ферросплавного участка, мы регулярно выполняем циклы проплавов по заказам ряда предприятий по отработке технологии проплавов сырья со всего мира – Африки, Латинской Америки, стран Азии, СНГ, Грузии, Турции и т.д.

Заказчики получают качественные и быстрые ответы по возможностям и особенностям технологии работы с тем или иным сырьем.