Індукційний плазмовий пальник

Реферат: Винахід може застосовуватися у плазмових енергетичних комплексах при спалюванні або газифікації водовугільних суспензій. Індукційний плазмовий пальник, що містить ізолюючий корпус із форсункою, що виконаний у формі тороїда, усередині якого встановлений тороїдальний плазмотрон з електроізоляційного матеріалу, що утворює усередині себе проточний плазмогенеруючий канал, пов'язаний з патрубками підведення паливної суміші і її виводу, усередині стінок тороїдального плазмотрону розташовані витки індуктора, що являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючого каналу порожній провідник у вигляді плоскої труби, корпус пальника має патрубок підведення окисника, зовнішня поверхня тороїдального плазмотрона утворює із ізолюючим корпусом проточну охолодну порожнину для UA 107645 C2 (12) UA 107645 C2 проходження окисника, патрубок підведення паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку відводу, причому останній виконаний у вигляді двотрубного коаксіального змішувача випаруваної й іонізованої суспензії з окисником і має контактні отвори, що сполучаються з форсункою, верхній та нижній перетини тороїдального плазмотрону виконано зміненими як по екваторіальному, так і по меридіанальному перетинам і утворюють два спрямованих один до одного півмісяці. Цим досягається підвищення продуктивності пальника за рахунок запобігання впливу скін-ефекту. UA 107645 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід має відношення до індукційних плазмових пальників, які можуть застосовуватися у плазмових енергетичних комплексах при спалюванні або газифікації водовугільних суспензій. Відомо індукційний плазмовий пальник, що складається із трубчастого циліндричного корпуса з форсункою, усередині якого співвісно встановлений плазмотрон, що являє собою трубу з електроізоляційного матеріалу, яка утворює проточний плазмогенеруючий канал, у стінках якого розташовані витки індуктора, з'єднаний з патрубком вводу паливної суміші й виводу, оснащеного патрубком підведення окисника й системою охолодження (див., наприклад, патент Росії №2295206, МПК: Н05Н1/30, 10.03.2007). Недоліком відомого пристрою є низька ефективність використання енергетики індукованого в плазмотроні високочастотного магнітного поля. Відомо також індукційний плазмовий пальник, що містить ізолюючий корпус із форсункою, що виконаний у формі тороїда, усередині якого встановлений тороїдальний плазмотрон з електроізоляційного матеріалу, що утворює усередині себе проточний плазмогенеруючий канал, пов'язаний з патрубками підведення паливної суміші і її виводу, усередині стінок тороїдального плазмотрону розташовані витки індуктора, що являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючого каналу порожній провідник у вигляді плоскої труби, корпус пальника має патрубок підведення окисника, зовнішня поверхня тороїдального плазмотрона утворює із ізолюючим корпусом проточну охолодну порожнину для проходження окисника, патрубок підведення паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку відводу, причому останній виконаний у вигляді двотрубного коаксіального змішувача випаруваної й іонізованої суспензії з окисником і має контактні отвори, що сполучаються з форсункою (див., наприклад, позитивне рішення по заявці UA№a 201308525, МПК: Н05Н1/30; C10J3/18 ). По технічній суті й результату, що досягається, відомий пристрій є найбільш близьким до того, що заявляється. Недоліком відомого пристрою є зменшення темпу нагріву суспензії і, відповідно, продуктивності, що обумовлено проявом скін-ефекту, при якому не увесь обсяг суспензії ( від стінок до осі тороїдального плазмотрону) схильний до індукційного нагріву, тому що внутрішні по перетину шари нагріваються за рахунок конвективного теплообміну з шарами більшого діаметра. В основу винаходу поставлена задача створити індукційний плазмовий пальник, що дозволяє значно підвищити продуктивність за рахунок запобігання впливу скін-ефекту. Поставлена задача вирішується в Індукційному плазмовому пальнику, що містить ізолюючий корпус із форсункою, усередині якого встановлений тороїдальний плазмотрон з електроізоляційного матеріалу, що утворює усередині себе проточний плазмогенеруючий канал, пов'язаний з патрубками підведення паливної суміші і її виводу, усередині стінок тороїдального плазмотрону розташовані витки індуктора, що являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючого каналу порожній провідник у вигляді плоскої труби, корпус пальника має патрубок підведення окисника, зовнішня поверхня тороїдального плазмотрона утворює із ізолюючим корпусом проточну охолодну порожнину для проходження окисника, патрубок підведення паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку відводу, причому останній виконаний у вигляді двотрубного коаксіального змішувача випарованої й іонізованої суспензії з окисником і має контактні отвори, що сполучаються з форсункою; згідно з винаходом, верхній та нижній перетини тороїдального плазмотрону виконано зміненими як по екваторіальному, так і по меридіанальному перетинам і утворюють два спрямованих один до одного півмісяці. Відмінною ознакою пристрою, що заявляється, є те, що верхній та нижній перетини тороїдального плазмотрону виконано зміненими як по екваторіальному, так і по меридіанальному перетинам і утворюють два спрямованих один до одного півмісяці. Виходячи з описаного рівня техніки випливає, що зазначена відмінність є новою. На малюнку на фіг. 1 представлений загальний вид пристрою в ізометрії, на фіг.2 вид спереду, на фіг.3 вид А, на фіг.4 вид Б , на фіг. 5 переріз В-В, на фіг.6 переріз Г-Г, на фіг. 7 переріз Д-Д. Індукційний плазмовий пальник містить ізолюючий корпус 1, з форсункою 2, розміщеною в металевому тугоплавкому армованому корпусі; усередині корпуса 1 співвісно встановлений тороїдальний плазмотрон 3 з електроізоляційного матеріалу, наприклад керамічного композита, усередині якого утворений проточний плазмогенеруючий канал 4, зв'язаний з патрубком підведення паливної суміші 5 і патрубком її виводу 6. Усередині стінок плазмотрону 3 розташовані витки індуктора 7. Витки індуктора 7 являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючого каналу 4 порожній провідник у вигляді плоскої труби. Ізолюючий корпус 1 UA 107645 C2 5 10 15 20 25 пальника 1 утворює із зовнішньою поверхнею плазмотрона 3 порожнину 8 для проходження окисника, що подають по патрубку 9 підведення окисника. Патрубок відводу паливної суміші 6 розташований діаметрально протилежно патрубку підведення суміші 5, він виконаний у вигляді двотрубного коаксіального змішувача випаруваної й іонізованої суспензії з окисником також з діелектричної тугоплавкої речовини й має контактні отвори 10, що сполучуються з форсункою 2. Верхній та нижній перетини тороїдального плазмотрону виконано зміненими як по екваторіальному, так і по меридіанальному перетинам і утворюють два спрямованих один до одного півмісяці 11 і 12. Витки індуктора 7 пов'язані з входом 13 та виходом 14 високочастотного силового генератора. Пристрій, що заявляється, працює таким чином. По патрубку 5 подають паливну суміш у плазмогенеруючий канал 4. На витки індуктора 7 подають електричний струм, що, проходячи по витках індуктора 7, створює електромагнітне поле, що нагріває й іонізує паливну суміш, після чого вона виводиться у форсунку 2. По патрубку 9 у порожнину 8 подають окисник, наприклад кисень, що при русі по порожнині 8 контактує із зовнішньою поверхнею плазмотрона й забезпечує ефективну рекуперацію тепла з його поверхні, а далі нагрітий окисник надходить у форсунку 2 , де змішується з вихідної через контактні отвори 10 у патрубку відводу 6 іонізованої паливної суміші. Завдяки зміні перетинів тороїдального плазмотрону і виконанню їх у вигляді спрямованих один до одного півмісяців 11 і 12 змінюється геометрія взаємодії крапок плазмоутворюючого об'єму, де протилежна напруга розподілена не лінійно, як у круглому тороїді, а має зближування крапок з діаметрально протилежним потенціалом. При цьому виникає додатковий ефект утворення плазмових струменів в суспензії, що випаровується, по периферії між протилежними стінками тороїда зміненої ( витягнутої) форми. Техніко-економічні переваги пристрою, що заявляється, у порівнянні із пристроємпрототипом складаються в значному підвищенні продуктивності пальника за рахунок запобігання впливу скін-ефекту. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 Індукційний плазмовий пальник, що містить ізолюючий корпус із форсункою, усередині якого встановлений плазмотрон з електроізоляційного матеріалу, що утворює усередині себе проточний плазмогенеруючий канал, пов'язаний з патрубками підведення паливної суміші і її виводу, усередині стінок плазмотрону розташовані витки індуктора, що являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючого каналу порожній провідник у вигляді плоскої труби, корпус пальника має патрубок підведення окисника, зовнішня поверхня плазмотрона утворює із ізолюючим корпусом проточну охолодну порожнину для проходження окисника, патрубок підведення паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку відводу, причому останній виконаний у вигляді двотрубного коаксіального змішувача випаруваної й іонізованої суспензії з окисником і має контактні отвори, що сполучаються з форсункою, який відрізняється тим, що плазамотрон виконаний у формі тіла, яке як по екваторіальному, так і по меридіональному перетинам утворює два спрямованих один до одного півмісяці. 2 UA 107645 C2 3 UA 107645 C2 4 UA 107645 C2 5 UA 107645 C2 6 UA 107645 C2 7 UA 107645 C2 8 UA 107645 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9