Создание оптимального адаптивного алгоритма управления в АСУ по уничтожению вредных отходов

• высокая производительность при малых габаритах установки (в разы меньше, чем обычное оборудование);
• возможность переработки отходов без их предварительной сортировки и сушки;
• высокие температуры обеспечивают глубокую степень переработки отходов;
• незначительный объём отходящих газов (в 3-4 раза меньше, чем у печей сжигающих отходы с той же производительностью);
• в отходящих газах нет токсичных компонентов (они состоят из азота, углекислого газа, кислорода и водорода в виде паров воды);
• получение высокостабильных форм в результате переработки (биологически нейтральный шлак можно использовать в качестве балласта);
• значительное, в 10 и более раз (в зависимости от состава) уменьшение объёма и массы перерабатываемых отходов;
• возможность вторичного использования отходов (выделение парафинов, ацетилена, металлов);
• возможность получения «зелёной энергии» - генерация электроэнергии и тепла.

Кроме того плазмотермическая деструкция это не банальное сжигание мусора. Метод позволяет использовать энергетический потенциал, скрытый в отходах: высокая температура и ионизация плазмы позволяют расщеплять все вещества находящиеся в камере практически до отдельных атомов, что практически исключает выброс вредных веществ в атмосферу. Эта технология не требует сортировки и сушки отходов, позволяет перерабатывать все их виды, включая опасные. Благодаря способности перерабатывать разнородные отходы, мировые эксперты называют плазменную технологию – «окончательной формой утилизации».

Действие установок по переработки мусора на основе плазмы может быть 2-х видов. В первом случае горючий газ, которые получается в результате переработки отходов (так называемый сингаз или пирогаз) подвергается сжиганию. Полученные после его сжигания продукты горения используются для выработки в котлах-утилизаторах (бойлерах) и привода паротурбинных энергогенерирующих агрегатов. Во втором случае горючий газ очищается и может быть использован в качестве топлива для дизельных или газотурбинных электрогенераторов.

Окупаемость предприятий, использующих плазмотермическую переработку, зависит от тарифов на переработку ТБО. В странах Европы эти тарифы достаточно высоки (в среднем 135 евро), что позволяет не только окупить предприятие за 5-7 лет, но и сформировать резервы для строительства новых.

По имеющимся данным в  России накоплено свыше 2-х млрд. тонн токсичных отходов; 80 млрд. тонн промышленных и бытовых отходов.

Неконтролируемое накопление отходов вызывает снижение качества жизни, способствует росту числа  заболеваний и смертности, всё  это вызывает социальное напряжение в обществе и ведёт к росту  протестных настроений среди населения. Подобное загрязнение окружающей среды, ведёт к прямому экономическому ущербу (13-14% от объёма ВВП) вредит имиджу страны и снижает конкурентоспособность  отечественных производителей на международном  рынке.

Распространённое в России удаление отходов на свалки (полигоны) следует рассматривать как вынужденное  сиюминутное решение, в принципе противоречащее экологическим требованиям. Эти свалки и полигоны уже не могут  расширяться до бесконечности, так  как стоимость земли растёт и близость свалки снижает её привлекательность для инвесторов.

Объектом данной работы является установка по плазмотермической утилизации отходов , предметом является оптимальный адаптивный алгоритм управления автоматизированным технологическим процессом.

Создание алгоритма управления позволит автоматизировать процесс  утилизации, снизить трудовые затраты  на него, повысить безопасность труда  для рабочих.

3) Биологический метод  УХО. За рубежом проводилась  оценка возможности использования  микроорганизмов для уничтожения  токсичных веществ. Фермент, катализирующий  гидролиз ХО, был обнаружен в 1946 г., он получил название ДФФ-азы М. Учитывая доступность промышленного производства, биологическое направление в области разработки методов УХО следует считать перспективным.

Сравнительная оценка методов  УХО показала, что каждый из них  имеет свои преимущества и недостатки. Методы детоксикации отравляющих веществ разбавленными щелочами, гипохлоритами, газообразным хлором сопряжены с образованием большого количества сточных вод и коррозионных сред, что значительно увеличивает затраты на УХО. Указанные способы широко применяются для целей дегазации, однако для крупномасштабного УХО они не рекомендуются.

Методы прямого сжигания токсичных веществ имеют ряд  преимуществ. Это наиболее короткий путь уничтожения ОВ с минимальным  количеством отходов. В то же время  сжигание ОВ сопровождаются образованием аэрозолей и паров, а в случае аварий возможен выброс вредных веществ  в атмосферу. Кроме того, процесс  сжигания сопряжен с такими нежелательными факторами, как подача ХО в печь насосом под давлением, работа на зараженном оборудовании.

Наиболее безопасным способом УХО является их пиролиз непосредственно  в боеприпасах без его предварительного расснаряжения. Однако он может быть использован для уничтожения химических боеприпасов, содержащих до 10 кг отравляющих веществ.

Метод сжигания ХО в расплаве солей щелочных металлов достаточно сложен в аппаратурном отношении.

Биологический метод УХО  можно считать перспективным, хотя он еще недостаточно изучен. Данный метод нельзя использовать при крупнотоннажном  уничтожении токсичных веществ.

Для полной детоксикации химических боеприпасов отечественные специалисты предлагают реализацию двухстадийной технологии УХО. На сегодняшний день она является самой оптимальной технологией УХО для России. В ее основу заложен принцип нейтрализации ХО с последующим его битумированием. На первой стадии проводится детоксикация (нейтрализация) отравляющих веществ моноэтаноламином, после чего на второй стадии реакционная масса капсюлируется в битумно-солевые массы. Полученная битумно-солевая масса разливается в металлический контейнер, охлаждается и направляется на склад хранения.

Основными преимуществами двухстадийной технологии являются: исключение высоких температур и давления в зоне переработки ХО, поддержание мягких строго контролируемых условий, поштучное расснаряжение химических боеприпасов, что исключают развитие неконтролируемой аварийной ситуации, обеспечивают возможность блокировки процесса УХО на каждой стадии. Двухстадийная технология УХО успешно прошла экспертную оценку как на американских, так и на российских отравляющих веществах. Таким образом внедрение двухстадийного метода УХО исключит риск возникновения экологической катастрофы и обеспечит безопасность населения, проживающего в местах хранения и уничтожения химического оружия и защиту окружающей среды.

 

Методы решения  задачи

В ходе выполнения поставленных задач будут использованы следующее  программное обеспечение:

• Microsoft Windows 7
• Visual Studio 2010
• Microsoft Office 2010
• Codegear RAD studio 2008.

Microsoft Windows 7 является самой на данный момент распространенной операционной системой для ПК в мире, её огромными приемуществами является огромное количество программ, простота.

Microsoft Visual Studio является на данный момент одной из самых мощных сред разработки обладает огромным набором функций непосредственно используемых при разработке программ. Мною была выбрана версия Visual Studio 2010.

Codegear RAD studio 2008 является так же очень удобной средой разработки обладающей всеми, необходимыми в процессе разработки, функциями.

Отчет по производственной практике оформляется при помощи программы  Microsoft Word 2010/

 

 

Цели и задачи дипломной работы.

В процессе практики были сформированы основные цели и задачи, требующие  решения.

 Целью является создание Оптимального адаптивного алгоритма управления в АСУ по уничтожению вредных отходов.

Задачи , требующие решения:

• Обзор существующих методов и установок по уничтожению вредных отходов;
• Разработка технического задания на создание алгоритма;
• Разработка математической модели установки;
• Разработка алгоритма
• Разработка программы;
• Проведение тестов, составление отчета.

 

Разработка  технического обеспечения.

Структурная схема установки

Технические параметры установки  описаны в таблице 1.

Таблица1.

Параметр	Значение
Тип отходов	Сухие
Количество обрабатываемого вещества	1000 кг/ч.
Питание	Трехфазное
Температура реакции	1100 – 1500 оС
Температура смеси на выходе	700 оС
Срок службы	700 ч.
Начальная температура котла	60 оС
Максимальное давление внутри котла	10 атм.
Общее количество плазмотронов	5
Неподвижных плазматронов	3
Подвижных плазматронов	2

Общая схема  показана на рисунке 1

Треугольниками показаны неподвижные  плазматроны. Полукругами показаны подвижные плазматроны.

Рисунок 1 Структурная схема котладля переработки

В плазматрон поступает вещество В1 , сжигается  плазматронами обозначенными треугольниками и кружками, поскольку котел и  клапаны рассчитаны на давление 10 атмосфер, то при повышении давления открывается  клапан –Р и сбрасывает давление.

Функциональная  схема установки.

Функциональная  схема установки показана на рисунке 2.

Рисунок 2 Функциональная схема установки

 

Список литературы

1. В.С.Янин. Основы экологической токсикологии: Учебное пособие. – Пенза: ПГУАС, 2005. – 124 с.
2. В.К. Марьин. Экологическая безопасность при эксплуатации и уничтожении химического оружия: Научное пособие. – Пенза: ПГУАС, 2004. – 82 с.
3. В.В. Щелученко, В.В. Демидюк. Мировое сообщество и химическое оружие. – М.: Агентство Ракурс, 2000.- 165 с.

Москва 2013