Универсальный Плазменно-химический комплекс с пароводяным плазмотроном

Плазменный химический комплекс

Универсальный Плазменно-химический комплекс (модуль) с пароводяным плазмотроном ЭДППВ-ЭИ-2 и плазмохимическим реактором.

Назначение:

Плазменный комплекс с пароводяным плазмотроном фирмы «ЭПОС – Инжиниринг» – это технически завершенная, компактная, мобильная, комплексная технологическая единица модульного типа, которая позволяет получать пароводяную плазменную струю с заданными Заказчиком параметрами и  предназначен для решения особых задач утилизации вредных отходов.

Комплектация:

Стабильность и надежность работы плазменного модуля обеспечивается стабильной и надежной работой входящих в него узлов, а именно:

  • Система подготовки пара и плазмообразующих газов;
  • Система энергоснабжения плазменно-химического комплекса (с узлом ввода, источником питания, шкафами коммутационного оборудования, системами токоподвода).
  • Система замкнутого охлаждения теплонапряженных узлов с регулирующей аппаратурой и арматурой;
  • Шкафы управления, АСУТП;
  • Блок плазмотрон пароводяной;
  • Блок крепления плазмотрона к узлу подачи химических реагентов;
  • Плазмохимический реактор.
  • Указанный модуль может быть комплектно размещен на  общей, в т.ч. -мобильной платформе.
Пароводяной плазмотрон

В результате развития конструкции и схем плазмотронов с паровой плазмой для различного назначения, разрабатываемых фирмой в 1980 – 2019 годах, создан унифицированный ряд плазмотронов, часть из которых (по схеме: паровихревые оппозитные генераторы плазмы типа ЭДППВ-ЭИ-3М) приведена в таблице №1.

Пароводяные плазмотроны «ЭПОС-Инжиниринг» могут применяться в различных установках для синтеза, дезинтеграции, газификации, нагрева, испарения, утилизации отходов и продуктов различного происхождения и назначения. На рис. 2 и рис. 3 приведены примеры исполнений оппозитных паровых плазмотронов.

Пароводяной плазмотрон типа ЭДППВ-ЭИ
Рис. 2. Пароводяной плазмотрон типа ЭДППВ-ЭИ на крышке реактора для утилизации химических продуктов.
Плазмотрон для генерации высокотемпературной плазмы
Рис.3. Плазмотрон для генерации высокотемпературной плазмы типа ЭДППВО (5000С) из пара воды на испытательном стенде.
Таблица №1. Технические характеристики вихревых оппозитных пароводяных плазмотронов фирмы ЭПОС-Инжиниринг типа ЭДППВ-ЭИ-3М
Технические характеристики вихревых оппозитных пароводяных плазмотронов
* — по спецзаказу возможно изготовление пароводяного плазмотрона мощностью 1000 кВт;
** — количество подаваемого пара в плазмотрон может быть изменено, и выбрано согласно ТЗ заказчика

На рис. 4 приведена одна из реализованных схем плазмотрона с газовихревой стабилизацией и самоустанавливающейся длиной дуги. Подача азота и перерабатываемого продукта в реактор осуществляется в узле смешивания продуктов (входной узел реактора).

3D модель пароводяного плазмотрона
Схема работы оппозитного плазмотрона

Рис. 4. Схема работы оппозитного плазмотрона с газовихревой стабилизацией для генерации плазмы из водяного пара.

Преимущественные отличия пароводяных плазмотронов «ЭПОС-Инжиниринг»:

  • Длительный ресурс непрерывной работы.

Длительный ресурс непрерывной работы плазмотронов достигается за счет его уникальных конструктивных особенностей, позволяющих работать на относительно малых токах (до 250 А) и относительно больших напряжениях (свыше 1000 В) и возобновляемости ресурса электродов в процессе эксплуатации. Плазмотроны относительно малой мощности (до 200 кВт) работают на напряжениях до 2000 В. Специальные конструкции электродных узлов выполнены с обеспечением длительного ресурса. (более 1000 часов)

  • Надежность

Надежность плазмотрона обусловлена выбранной схемой, стабильностью геометрии и простотой его конструкции. По конструктиву анодный узел идентичен катодному узлу, и они соединены между собой посредством быстросъемных соединений, через общую нерасходуемую, профилированную камеру оригинальной конструкции, что сокращает номенклатуру узлов, составляющих плазмотрон и позволяет, при необходимости, производить быструю, в течение минут, замену любого из них.

  • Независимость вводимой мощности в дуговой разряд плазмотрона от массового расхода поступающего плазмообразующего газа

Плазмотрон обеспечивает  заданную стабильную вводимую в него мощность в широком диапазоне расходов плазмообразующего газа, за счет уникальной конструкции, с возможностью фиксаций длины дуги, вне зависимости от расхода, на заданной длине. Изменения напряжения на дуге, связанные с изменениями напряженности поля при разных режимах и расходах плазмообразующего газа, компенсируются быстродействующим регулированием мощности, при этом можно точно поддерживать, или управлять мощностью дуги, а так же температурой истекающей плазменной струи газа. Пульсации мощности минимизированы вследствие постоянства формы и длины дуги.

  • Легкость в обращении и эксплуатации

Запуск плазмотрона производится осцилляторным способом, сразу на номинальном расходе плазмообразующей среды, без дополнительных пусковых операций, что упрощает процедуру включения и стабилизацию режима работы плазмотрона в течение миллисекунд. При непредвиденных срывах дуги, связанных, например, с нестабильностью подаваемых плазмообразующих сред и обрабатываемых материалов, сбоев энергоснабжения и другим независящим обстоятельствам, в соответствии с алгоритмом, немедленно происходит «автоподжиг» дуги плазмотрона.

Оборудование не требует длительной подготовки перед включением, находится в состоянии постоянной полной готовности.

Параметры источника питания определяются требованиями оппозитного паровихревого плазмотрона серии ЭДППВ-ЭИ, и приведены в табл. 2. Внешний вид источника приведен на рис. 5.
Таблица 2. Параметры источника питания плазмотрона серии ЭДППВ-ЭИ
Параметры источника питания плазмотрона серии ЭДППВ-ЭИ
ИПП выполнен из одного блока преобразователя, на полную мощность, работает в режиме источника тока, и предназначен для электропитания плазменной дуги электродугового пароводяного плазмотрона серии ЭДППВ-ЭИ постоянным током заданного качества. В ИПП обеспечены  необходимые защиты источника и плазмотрона от возможных нештатных ситуаций, предусмотрено местное и дистанционное управление (из рабочей зоны). По указанной схеме могут быть предложены плазменные источники до нескольких мегаватт, под заявленные параметры плазменных систем.
Шкафа источника питания плазмотрона
Источник питания плазмотрона
Шкаф управления источника питания плазмотрона
Рис. 5. Внешний вид шкафов управления и силовых шкафов источника питания плазмотронов серии ЭДППВ-ЭИ

Блок подготовки водяного пара выполнен в виде автономного узла, встроенного в систему подготовки и подачи воды и автоматизированную систему управления комплексом, и предназначен для приготовления пара необходимой температуры (110 – 350 °С)и подачи заданным способом в газоразрядную камеру плазмотрона. Блок подготовки водяного пара может быть запитан как паром, так и водой от заводской магистрали, либо от автономного резервуара с очищенной водой, при этом обеспечивает стабильную выдачу пара необходимых кондиций для подачи в плазмотрон.

Блок подготовки водяного пара выполнен в виде автономного узла, встроенного в автоматизированную систему управления комплексом, и предназначен для приготовления пара необходимой температуры (110 – 350 °С)и подачи его заданным способом в газоразрядную камеру плазмотрона. Блок может быть запитан как паром, так и водой от заводской магистрали, либо от автономного резервуара с очищенной водой, при этом обеспечивается стабильная выдача пара необходимых кондиций для подачи в плазмотрон

Блок охлаждения плазмотрона
Блок охлаждения плазмотрона
Блок охлаждения плазмотрона

Блок замкнутого охлаждения теплонапряженных узлов плазмотрона предназначен для подготовки и подачи хладоагента требуемой температуры и требуемого расхода через узлы плазмотрона. Блок системы охлаждения выполнен по защищенной оригинальной схеме, с аппаратурой задания и регулирования температуры и давления контуров, собранных комплектно и расположенных для решения конкретных задач, непосредственно вблизи плазмотрона

Система управления обеспечивает автоматизированное управление и регулирование основными технологическими параметрами плазменного узла, работу предупредительной и аварийной сигнализации, реализацию блокировок и защит, предоставляет персоналу информацию о ходе технологического процесса. Местное управление технологическим процессом осуществляется с лицевой панели шкафа управления, или дистанционно, с АРМ оператора установкой. Оператор запускает технологический процесс, который далее осуществляется по специализированному алгоритму.

Универсальный Плазменно-химический комплекс с пароводяным плазмотроном выполнен как единый модуль, конструктив комплекса функционален, прост по эксплуатации и уникален по технической реализации. Его можно применить для ряда направлений, включая плазмохимию, утилизацию всех видов отходов, пиролиз, синтез, металлургию и т.д.

Указанный модуль может быть комплектно размещен на общей, в т. ч. – мобильной платформе.