Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали)

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

15.83 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 3910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Рис. 26. Технологическая схема станции защитного газа, состоящей из установок селективного каталитического окис ления аммиака типа КСА-Ц40:

/ — фильтры для	улавливания механических примесей в ж и д к о м аммиаке; 2 — и с п а р и т е л ь					(общий на		станцию)-
3 — реакционный	аппарат;	4 — трубчатый	холодильник;	5 - ф р е о н о в ы й	холодильник (общий на		станцию)-	6 - б л о к
адсорбции влаги	(общий на	станцию); 7 -	воздуходувка;	« - э л е к т р о в о з	д у х о п о д о г р е в а т е л ь ;	9 —	ротаметры

Схема	обеспечивает двухпозицпонное регулирование
жидкого	аммиака	в испарителях в диапазоне ± 2 8 0			мм
от среднего положения.
Электрическая		схема	собрана	таким образом,	что
при нижнем регулируемом			уровне	исполнительный	ме

ханизм открывает подачу аммиака к испарителю, а при

достижении	верхнего уровня	перекрывает	его	по
дачу.
Давление	газообразного аммиака в системе			после
испарителей	составляет от 7 до 8	ат и регулируется ав
томатически	электроконтактным	манометром	(включе

нием и выключением		электронагревателей).
Газообразный аммиак поступает затем к узлу регу
лирования	давления	и	расхода каждого реактора,		со
стоящему	из регулятора		давления аммиака	(РДА)	и
двух аммиачных кранов			(КРА) с различным	размером

щели для ручного (с большей щелью) и добавочного (соединенного с исполнительным механизмом системы автоматики) регулирования. Здесь снижается давление аммиака с 7 до 2,0 ат и устанавливается необходимый расход газообразного аммиака (от 0 до 12,5 м3 /ч на ре актор), который определяется по измерительной диаф рагме, установленной между КРА и реактором. Затем аммиак поступает в смеситель, где смешивается с воз духом, подаваемым в первую зону реактора.

Компрессорный воздух из заводской сети под давле нием 6—5 ат поступает через маслоотделитель, войлоч ный фильтр и предохранительно-запорный клапан в ре гулятор типа РДУК, где давление снижается и удержи вается на уровне 2 ат. После регулятора давления воз дух поступает в коллектор, откуда распределяется по ре акторам.

Регулирование содержания водорода в защитном га зе осуществляется после каждого реактора по схеме, включающей газоанализатор ТП-1120, самопишущий прибор с реостатным задатчиком и сигнальными контак


тами типа ПСР-1-08, регулятор РУ4-16А, реле					времени
МРВ и два исполнительных			механизма, сочлененных с
регулирующими кранами типа			КРА.
При	содержании Н 2	в защитном газе в диапазоне
+0,5%	в работе участвует регулятор РУ4-16А,				который
через исполнительный		механизм		изменяет подачу		воз
духа на третью зону реактора.
При	отклонении содержания Н 2			в защитном	газе	бо-

Рис. 27. Схематический разрез реакционного аппарата установки КСА-Ц40 для получения защитного газа Hj — N 2 методом селективного каталитического окисле ния аммиака:

/ — корпус; 2 — водяная рубашка; 3 — ф у т е р о в к а (огнеупорный бетон				+ кольцо
из шамота);	4—катализатор;	5 — опорные решетки;	6 — воздушная	форсунка;
7 — гляделка;	8 — смеситель;	9—распределительная	решетка

.лее чем на ±0,5 % регулятор РУ4-16А отключается и дальнейшее регулирование осуществляется сигнальны ми контактами ПСР1-08. Когда содержание Н 2 вновь начинает находиться в диапазоне ±0,5 % Н2 , в работу вступает регулятор РУ4-16А.

Разрез реактора показан схематически на рис. 27. Реактор представляет собой цилиндрический водоохлаждаемый кожух, изготовленный из углеродистой стали,

футерованный

внутри

огне

упорным бетоном. Внутренний

объем

реактора

разбит на три

зоны, заполненные

катализато

ром ЦЭЧМ-Ш. В первую из

них

подается

весь

газообраз

ный

аммиак

часть

воздуха

во вторую

третью — только

воздух.

Распределение

температур

по высоте

реактора

иллюстри

руется

кривой,

изображенной

на рис. 28.

Газ, пройдя

через

восемь

реакторов

(производительно

стью по 40—45 м3 /ч),

подвер

Ш 800 800 1000 /№°С

гается

охлаждению

трубча-

том

холодильнике.

Его

влаж-

Рнс.

28. Характерная кривая рас-

ность

на выходе

соответствует

пределення

температур

по про-

температуре точки росы +30°С.

д °

н о й о с

Р е а

к « н о н н

о г о а п п а -

после охлаждения

в хо

лодильной

установке

(хлад

агент— фреон)

влажность газа

снижается

до достиже

ния т. т. р. + 4 ° С. Окончательная

осушка

газа

осуществ

ляется

в адсорберах,

заполненных

адсорбентом — фор

мованной

окисью алюминия

(A - l, ГОСТ 8136—56). Ре

генерация

адсорбента

ведется

горячим воздухом

(расход

400 м3 /ч, температура

250° С). При охлаждении

адсор

бент продувается сухим газом в течение 2—3 ч

(расход

газа 5 м3 /ч).

Влажность, готового

газа

соответствует

т. т. р. —60° С.

Динамическая влагоемкость

адсорбента

составляет

3,13—3,34%

(по массе).

Годовая

экономия

электроэнергии

от

внедрения но

вого

способа

приготовления

защитного газа

по сравне

нию с двустадийным

оценивается

для

одного

только

Первоуральского старотрубного завода в 3 млн. кВт-ч [32].

Реакция окисления аммиака
4NHS + 302 ^ 2N2 + 6Н 2 0	(V-48)

до образования молекулярного азота протекает в обла

сти внешней диффузии.

Температура на поверхности катализатора Тп может быть поэтому оценена по уравнению (V-44).

Определим, например, Г„ в первой по ходу газа зоне реакци онного аппарата КСА-40, исходя из того, что смесь содержит 34% NH3 и 66% воздуха, а температура ее по входе в слой составляет

20° С.

Тепловой эффект q определяется как сумма значении энтальпий

реакции (V-48) и реакции разложения аммиака. Сообразно с этим

при подаче 12,5 м3 газообразного		аммиака и 24,1 м3 воздуха q =
= 22700—3430= 19270 кал.
Количество	образовавшегося	газа при протекании реакций
(V-48) и (V-1),	равно 43,97 м3 /1,96	моль при следующем составе га

зовой смеси: 19,6% Н2 , 57,5% N2,23,0% Н 2 0 .

Среднее значение теплоемкости для указанной смеси при 1000° К

составляет 8,11 кал/(моль-град).			Отсюда	Г а = 19270 : (1,96-8,11) =
= 1210° С.
Коэффициент диффузии		кислорода при 1000° К равен			0,55 м2 /ч,
температуропроводность смеси равна 1,765 м2 /ч.
За температуру	газа в объеме принимаем среднее ее				значение,
т. е. Г г = [20+(1210+20)] : 2 = 625° С.
Следовательно,	Г п = 625+0,464-1210= 1187° С, где				0,464 =
= ( Д / а т ) 7 3 .	температура, зафиксированная в 1 зо
Максимальная
не, составляет 1150° С		(термопара,		помещенная	в слое,
в основном воспринимает			излучение от катализатора и

поэтому достаточно верно отражает температуру Тп на поверхности).

Величина Тп эффективно снижается при повышении концентрации водорода (в результате увеличения рас хода тепла на диссоциацию, а также благодаря повыше нию теплоемкости газа).

В реакционных аппаратах типа КСА-40 при малой концентрации водорода в конечном газе можно лишь до известного предела (практически до 20—25% Нг) вос пользоваться этой возможностью лишь в границах пер

вой	зоны, так как при больших концентрациях		сущест
вует	опасность перегрева	катализатора в остальных
двух	зонах.
Несмотря на весьма высокую температуру в слое, ре
акционные аппараты КСА-40		с катализатором	ЦЭЧМ-

I I I устойчиво работают в течение многих лет. До недав-

Рис. 29. Технологическая схема установки КСАЦ-450 для получения защитного						газа	типа	Hz— N2 методом	селектив
ного каталитического окисления аммиака:
J — реакционный аппарат для	получения	богатой азотно-водородной смеси				(~30%	Н 2 ) ;	2 — трубчатый	холодиль
ник; 3 — р е а к ц и о н н ы й аппарат	для каталитического		сжигания части	водорода	и	гидрогенизации примесей;			4 — труб
чатый холодильник; 5 — холодильник с фреоновым			испарителем; 6—	адсорбер	с	твердым		адсорбентом для осушки
газа: Q/Q, Q, р — регуляторы	соответственно	соотношения, расхода		и давления

него времени станции защитного газа производительно стью от 100 до 500 м3 /ч комплектовали из малых агрега тов КСА-40.

Попытки повысить производительность агрегатов при сохранении трехзонного горения только путем уве личения размеров реакционного аппарата наталкива лись на практически непреодолимые трудности, связан


ные с проблемами отвода тепла и смешения								воздуха	с
горячими продуктами			во	I I и	I I I	зонах.	Как	показали
исследования, от качества				этого смешения			зависит преж
де всего полнота		гидрогенизации				свободного		и связан
ного (N0)	кислорода, т. е. чистота					защитного газа, опре
деляемая этими вредными примесями.
Переход	к большей			производительности				агрегатов
потребовал	принципиально				новых технологических				и
конструктивных		решении.
В настоящее		время	Центроэнергочерметом					разрабо

тан агрегат КСАЦ-450, рассчитанный на производитель

ность 450	м3 /ч. Технологическая		схема	нового	агрегата
показана	на рис. 29.
Смесь	газообразного	аммиака с воздухом			подается
в первый	реакционный	аппарат,	где	на катализаторе

ЦЭЧМ-Ш получают газ, содержащий 30—35% водоро да. Горячая смесь охлаждается водой в скруббере на насадке из коксика, после чего смешивается со вторич ным воздухом и сжигается при заданном коэффициенте расхода воздуха во втором реакционном аппарате, где предусмотрены решетки, выполненные из хромомагне

зита	(первые по		ходу	газа)., и корундового пористого
кирпича,		пропитанного		каталитической	массой	ЦЭЧМ-
I I I .	Газ,	покидая	второй реакционный		аппарат,	прохо

дит трубчатый холодильник, где охлаждается водой, за

тем камеру с фреоновым испарителем	и, пройдя осушку
в адсорбере, направляется к потребителю.
Установка КСАЦ-450 практически	полностью авто

матизирована (см. рис. 29).

СИСТЕМЫ И УЗЛЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В СОВРЕМЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗАЩИТНОГО ГАЗА

Вместе с технологическим оборудованием подверга лись изменению и усовершенствованию системы автома- • тического регулирования технологических процессов.

Направление этих работ отражено на соответствующих технологических схемах.

Ниже более подробно рассматриваются основные системы регулирования, применяемые в производстве


контролируемых		атмосфер	в их современном	виде (раз
работки Центроэнергочермета).
Уровень	окидкого аммиака в испарителе.			Регулиро
вание аммиака		(рис. 18)	осуществляется индивидуаль
но в каждом	испарителе.

В систему регулирования входит блок реле уровня типа БПРУ-4, работающий в комплекте с датчиком ти

па ДПРУ-4, регулирующим клапаном		с пневматичес
ким мембранным приводом типа УКН-64-25-1,6			ВО и
электропневматическим	трехходовым	клапаном	ЭПК
1/4 ТО.
Отклонение уровня	жидкого аммиака	от установлен

ного значения воспринимается датчиком . ДПРУ-4. При этом замыкается соответствующий контакт блока реле, через который подается питание на катушку соленоид


ного клапана			ЭПК 1/4". Последний			открывает		воздух
к пневмоприводу клапана,					установленного		на	линии
жидкого аммиака.
	Регулирование			давления	газообразного		аммиака в
общем		коллекторе.		Давление	в коллекторе		соответству
ет	давлению		в испарителях.		Автоматическое регулиро
вке	давления		газообразного		аммиака (схематично по
казано		на рис. 18)		осуществляется		путем плавного из

менения мощности, вводимой с помощью нагревателей испарителей. Для этого используется бесконтактный ре гулятор типа Р П И Б - Ш , работающий в комплекте с эле ктрическим индукционным датчиком типа МЭД, вторич ным прибором типа ДСР1-12, блоком управления типа БУ 2/6, индикатором положения типа ИПУ, магнитным усилителем типа УМД-10, исполнительным механизмом типа МЭО 10/100 и сельсином типа БД-500.

Задание на регулирование устанавливается на вто-- ричном приборе типа ДCP 1-12. Импульс давления газо

образного аммиака изменяет положение	бесконтактно
го сельсина.
Входные сигналы напряжением 24—60		В усилива
ются каскадом промежуточного усиления	п	поступают

в усилители мощности, которые управляют мощностью электрообогрева.

Регулирование давления газообразного аммиака пе-

вшод\

Рис. 30. Регулятор давления для газообразного	аммиака типа РДА-МЗ:
/ — корпус; 2 — верх корпуса; Л — п р у ж и н а ; 4—	мембрана; 5 — с е д л о клапана; б — к л а п а н

110

Рис. 31. Регулирующие! кран КРА-150/30:
/ — корпус; 2 — верхняя часть корпуса; 3 — нижний конус с •калиброванной	щелью	о; 4 — верхний конус
5 — прижимная пружина; 6 —- шток; 7 — рычаг

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 3910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ