CC BY
153
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_
17. Пат. 2565362 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Управляемый генератор квадратурных сигналов / Дубровин В.С. Зюзин А.М. - № 2014131560/08; заявл. 29.07.14; опубл. 20.10.15, Бюл. № 29. - 17 с.: 5 ил.
© В.С. Дубровин, Д.М. Кемайкин, С.С. Володин, 2016
УДК 66.07:66.041/.044:66.013
Катин Виктор Дмитриевич
докт. техн. наук, профессор Богачев Анатолий Петрович канд.техн. наук, доцент Савочкин Виктор Степанович
канд. техн. наук, доцент г. Хабаровск, РФ E-mail: [email protected]
НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СЖИГАНИЯ НЕФТЕЗАВОДСКИХ ГАЗОВ В ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ НА НПЗ
Аннотация
В статье предложена малоотходная технология двухступенчатого сжигания топлива в топках трубчатых печей нефтеперерабатывающих заводов с малым выбросом оксидов азота в атмосферу. Показана экологическая эффективность нового способа сжигания нефтезаводских газов в режиме двухступенчатого горения.
Ключевые слова
Малоотходная технология, сжигание, нефтезаводские газы, трубчатые печи НПЗ, топливо, горелки первого
и второго ярусов
Под безотходной или малоотходной технологической системой понимается такое отдельное производство или совокупность производств, в результате практической деятельности которых сводится к минимуму негативное воздействие на окружающую среду[1]. Сутью любой экологизированной технологии является устранение или максимальное сокращение вредных выбросов и уменьшение загрязнения окружающей среды. В условиях резкого обострения экологической обстановки целесообразен переход на НПЗ к малоотходным технологиям сжигания топлива в печах, скорейшее внедрение которых является насущной задачей.
Двухступенчатое сжигание топлива является одним из перспективных методов регулирования топочных режимов и одновременно снижения выбросов оксидов азота в атмосферу. В отличие от традиционного одноступенчатого сжигания здесь топливо сжигается в двух ступенях, подводя на каждую ступень только часть воздуха, необходимого для сгорания топлива: в зону (ступень) I горения подается количество воздуха меньше теоретически необходимого, т.е. О < 1, а в зону (ступень) II - остальное количество воздуха, необходимого для полного сгорания топлива. В результате наблюдается снижение максимальной температуры в зоне горения и снижение концентрации атомарного и молекулярного кислорода в ядре факела при недостатке окислителя, что способствует уменьшению скорости реакции образования оксида азота (NO).
Существуют несколько вариантов двухступенчатого сжигания топлива[2]:
- часть воздуха подаётся в горелки вместе с топливом, а остальная часть поступает в зону дожигания (встречное дутьё);
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_
- часть горелок работает с аг < 1,0, другая - отключена по топливу и через горелки подается воздух
- горелки в нижней зоне топки работают с недостатком воздуха, горелки верхней зоны - с избытком воздуха;
Двухступенчатое сжигание легче применить при многоярусном размещении горелок на стенах топки печей . В этом случае горелки нижних рядов работают с недостатком окислителя, а верхние с его избытком или через них подается только воздух. Может применяться также чередование в шахматном порядке верхних горелок, при котором одни горелки выдают обогащенную горючим смесь, а другие - чистый воздух. Снижение образования оксидов азота при таком сжигании достигается за счет растянутости процесса смешения и горения, снижения температуры факела, уменьшения концентрации кислорода в зонах максимальных температур. Таким образом, ступенчатый подвод воздуха можно осуществлять как в вертикальной плоскости топочной камеры, так и в ее горизонтальном сечении в зависимости от числа и компоновки горелок.
Впервые исследование влияния двухступенчатого сжигания газа в котлах на образование NO было выполнено американскими компаниями "Эдисон" и "Бабкок - Вилькокс". Зарубежный и отечественный опыт эксплуатации котельных и печных агрегатов показал все возможности уменьшения почти в 2 раза концентрации NO при двухступенчатом сжигании газа и мазута по сравнению с обычным одноступенчатым сжиганием [3].
Авторами был разработан новый способ двухступенчатого сжигания топлива, на который получен патент на изобретение [4]. Он относится к области нефтепереработки и может быть использован при сжигании различных газообразных топлив, включая побочные нефтезаводские газы, в топках технологических печей с двух и многоярусным расположением горелочных устройств по высоте топки. В зависимости от вида топлива при сжигании в топках печей могут образовываться «термические» (воздушные) и «топливные» оксиды азота. При этом выход «термических» оксидов азота обусловлен высокой температурой горения топлива, а «топливные» оксиды азота образуются по причине присутствия азотосодержащих соединений в топливе.
Задачей изобретения является повышение экологической эффективности сжигания топлива за счет снижения концентрации оксидов азота в продуктах сгорания. Для достижения поставленной цели в качестве топлива, подаваемого в первую зону горения, по замыслу авторов, необходимо использовать пропан-бутановый газ, имеющийся в достаточном количестве на технологических установках любого НПЗ. Выгорание подобного газа протекает при пониженных концентрациях кислорода и более низких температурах, что существенно снижает концентрацию оксидов азота в продуктах горения.
Топливосжигающее устройство для реализации предлагаемого двухступенчатого способа содержит: топку, комбинированные горелки, расположенные в два яруса по высоте топки, трубопроводы подачи топливного газа и воздуха, подаваемого на горение. Новая технология двухступенчатого сжигания топлива осуществляется следующим образом. При сжигании топливо делят на потоки. В горелки первого яруса горения по трубопроводу подают пропан-бутановый газ и по другому трубопроводу воздух с коэффициентом избытка а = 0,85 - 0,95, т.е. ai < 1. В горелки второго яруса горения подают воздух с коэффициентом избытка а =1,3 - 1,35 (а2 >1) и горючий газ, который сжигается в топочной камере трубчатой печи.
Выгорание пропан-бутанового газа в первой зоне протекает при пониженном количестве воздуха и более низкой температуре, что снижает выход «термических» оксидов азота. Снижение образования оксидов азота и продуктов неполного сгорания во второй зоне обеспечивается за счет подачи холодного воздуха, понижающего температуру в этой зоне.
Подобная малоотходная технология сжигания нефтезаводских газов позволяет сократить на 40-50% выбросы оксидов азота и других сопутствующих загрязняющих веществ (оксида углерода, углеводородов) в атмосферу, что повышает полноту и качество сжигания топлива.
Список использованной литературы 1. Ласкорин Б.Н. Перспективы безотходной технологии в энергетической промышленности. - М.: Изд-во ЭНИН, 1999. - 235с.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_
2. Кривоногов Б.М. Повышение эффективности сжигания газа и охрана окружающей среды.- СПб.: Недра, 1996.-280с.
3. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. - СПб. : Недра, 1998. - 312 с.
4. Катин В.Д., Пайметов Н.Г. Способ сжигания топлива. Патент RU 2288404 F23С 99/00,опубл.27.11. 2006. Бюл. №33.
© В.Д. Катин, А.П. Богачев, В.С. Савочкин, 2016
УДК 621.865.8
Корляков Сергей Владимирович
к.т.н., доцент
Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова, г. Ижевск, РФ E-mail: [email protected] Потапов Павел Олегович магистрант
Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет, г. Москва, РФ
E-mail: [email protected]
ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ АДАПТИВНОГО АНТРОПОМОРФНОГО УСТРОЙСТВА ЗАХВАТА
Аннотация
Рассматриваются особенности моделирования антропоморфного захватного устройства, обеспечивающие его адаптацию к размерам и форме объекта. Приводится состав модели в среде Mathlab Simulink на уровне субблоков. Показаны результаты тестирования модели с точки зрения кинематики, определено оптимальное расположение контактных точек взаимодействия троса и фаланг для обеспечения требуемого порядка движения фаланг в процессе захвата.
Ключевые слова Захватное устройство, трос, модель, палец, фаланга, сила.
Назначением захватного устройства является обеспечение контакта с объектом захвата с обеспечением требуемых кинематических и динамических параметров, а также последующее удержание этого объекта. Важной характеристикой захватного устройства является его адаптивность, свойство приспособления к размерам и форме объекта. Адаптивность может обеспечиваться за счет системы управления, получающей сигналы от датчиков, или вследствие особенностей устройства захвата, обеспечивающего перераспределение усилий между его элементами. Рассматриваемое антропоморфное устройство относится ко второму типу, его функциональная модель представлена в [2].
Прототип захватного устройства (см. рисунок 1) имеет один привод, управляющий движением пяти пальцев с помощью системы тросов, проходящих внутри каждой фаланги всех пальцев и закрепленных на дальней фаланге [1]. Подвижные блоки, охваченные тросами, позволяют обеспечить адаптацию устройства к форме и размерам объекта за счет перераспределения усилий на двух уровнях - между пальцами и между фалангами.
