ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Разработка системы сверхраннего обнаружения и последующего контроля взрыво- и пожароопасных газов в воздухе.

Рекомендуемая область пременения

нефтегазодобывающая и перерабатывающая промышленность для контроля содержания природного газа и газообразных продуктов его переработки, а также паров лёгких фракций нефтепродуктов в атмосфере производственных помещений и окружающей среде;
горнорудная промышленность для контроля наличия природного газа в шахтах и горных выработках;
химическая промышленность для контроля утечек токсичных и химически активных по отношению к кислороду газов в производственных помещениях и хранилищах;
транспорт для контроля содержания угарного газа, окислов азота, паров ГСМ в атмосфере;
ядерная энергетика для обнаружения следов водорода в рабочих помещениях реакторных установок, что может предотвратить развитие аварийной ситуации на ранней стадии;
водородная энергетика - бурно развивающаяся новая перспективная отрасль промышленности, использующая в качестве топлива водород, запасы которого практически не ограничены;
оборонно-промышленный комплекс на складах, хранилищах и ангарах, в шахтах и иных подземных помещениях специального назначения, на транспортных средствах - в аккумуляторных помещениях, отсеках кораблей, лодок, кабинах воздушной и сухопутной техники;
пищевая промышленность для контроля в составе атмосферы складов и хранилищ продуктов следов метана, который выделяется в результате процессов гниения и может являться индикатором таких процессов;
жилищно-коммунальное хозяйство для контроля утечек бытового газа в квартирах и подъездах жилых домов, подвалах, колодцах.

Назначение, цели и задачи проекта

Сущность проекта - проведение работ по созданию системы, предназначенной для обнаружения малых концентраций горючих газов, например, водорода, метана, пропана и др., а также паров бензина, ацетона, спиртов, эфиров и других легковоспламеняющихся жидкостей в воздухе. Кроме этого, система позволит осуществлять непрерывный контроль содержания кислорода в атмосфере.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Промышленностью России выпускаются приборы для контроля горючих газов, например, «ОКА-92М», «Д.М-1», «Сигма-1», и др. Однако заявленные характеристики данных приборов уступают характеристикам системы раннего обнаружения горючих газов, предлагаемой к разработке. В частности, нижний порог обнаружения горючих газов (водорода, метана и др.) у этих промышленных приборов находится в пределах 0,05-0,1% объема, что не позволяет говорить о раннем обнаружении таких газов.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Принцип действия разрабатываемой системы сверхраннего обнаружения и контроля взрыво- и пожароопасных газов в атмосфере основан на использовании электрохимического метода определения концентрации кислорода с использованием датчика из специально разработанного нанокерамического материала - твердого оксидного электролита, обладающего при определенных условиях ионоселективной проводимостью, в данном случае - по отношению к ионам кислорода. Такой керамический датчик оптимальной геометрической формы в сочетании с нано-структурированным каталитическим фильтром и специально разработанным теплоизолирующим керамическим ультрадисперсным материалом позволяет создать систему, отличающуюся высокой чувствительностью, быстродействием, небольшими габаритами и весом и низким энергопотреблением.

Система раннего обнаружения и контроля горючих и взрывоопасных газов представляет собой устройство, состоящее из:

- измерительного блока, в составе которого два сенсора кислорода и каталитический фильтр;

- электронного блока, который на основании э.д.с. датчиков и данных по температуре выдаёт сигнал о появлении примеси горючего газа и производит вычисление парциального давления примеси в воздухе.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

- Нижний порог обнаружения горючих газов разрабатываемой системы на порядок меньше соответствующей заявленной характеристики наиболее близких аналогов - промышленных приборов типа «ОКА-92М» и «ДМ-1», в связи с этим они не могут быть использованы для достижения поставленных целей. Разрабатываемая система более чувствительна и это позволяет позиционировать систему раннего обнаружения и контроля горючих и взрывоопасных газов на рынке конкурентной продукции как не имеющую аналогов в России;

 - система допускает работу при повышенных температурах и давлениях: диапазон давлений окружающей среды – (0 - 0,7)МПа; диапазон допустимых температур среды в месте установки чувствительного элемента – (0 – 700) °С.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

- Система не требует обслуживания, реактивов и расходных материалов;

-  снижение затрат, связанных с потерями горючих и легковоспламеняющихся газов и жидкостей при транспортировке и переработке;

-  снижение затрат на технические мероприятия по обеспечению надёжной и безопасной эксплуатации промышленных объектов, складских помещений, хранилищ;

-  сведение к минимуму вероятности аварий в случае утечки горючих газов;

-  снижение затрат на устранение экологических проблем, возникающих в результате утечек и аварий.

Новые потребительские свойства продукции

Данная разработка основана на результатах многолетних исследований и опыте создания различных устройств контроля для атомной энергетики, в частности, датчика термодинамической активности кислорода на основе твёрдоэлектролитных керамических чувствительных элементов для жидкометаллических теплоносителей ядерных энергетических установок. Такой датчик зарегистрирован как средство измерения (сертификат Госстандарта России RU.С.31.002 AM №5464) и допущен к применению в Российской Федерации. Созданы опытные образцы сенсоров водорода для помещений атомных электрических станций.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам

Стадия и уровень разработки

Проведены следующие работы по созданию системы раннего обнаружения паров горючих жидкостей и газов:
1.Определен оптимальный химический и фазовый состав керамического чувствительного элемента (КЧЭ) основной составляющей системы сверхраннего обнаружения и последующего контроля взрыво- и пожароопасных газов в воздухе - сенсора кислорода.
2.Разработана технология изготовления такого керамического чувствительного элемента, включающая выбор способа подготовки исходного сырья, формирования заготовки, последовательности технологических операций и технологические режимы на этапе формирования и обжига КЧЭ.
3.Изготовлены опытные образцы КЧЭ.
4.Исследована термостойкость разработанных КЧЭ, определены значения термостойкости для разных фазовых составов керамики.
5.Определены значения температурного коэффициента линейного расширения, определены значения плотности, пористости, прочности при изгибе образцов разных фазовых составов керамики.
6.С использованием разработанного КЧЭ изготовлен макетный образец сенсора кислорода.
7.Разработана и изготовлена установка (камера) для испытаний макетного образца сенсора кислорода.
8.С использованием установки была проверена работоспособность макетного образца сенсора кислорода, зафиксировано влияние примеси водорода в воздухе на показания сенсора.
9.Разработан прототип электронного блока - программно-вычислительного комплекса.

Предлагаемые инвестиции

2 млн. руб.
? Разработка и испытания сенсора системы – 0,6 млн. руб;
? изготовление, испытания и сертификация системы – 0,7 млн. руб;
? подготовка серийного производства – 0,7 млн. руб.

Рынки сбыта

Нефтегазодобывающая и перерабатывающая промышленность, горнорудная промышленность, химическая промышленность, транспорт, ядерная энергетика, оборонно-промышленный комплекс, жилищно-коммунальное хозяйство России и зарубежных стран.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология не имеет аналогов на мировом рынке.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

60

Дата поступления материала

13.12.2007