Реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини

Реферат: Винахід може знайти застосування у процесах отримання синтез-газу при переробці вугілля і також при утилізації різних видів відходів. Реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, розміщеними ярусами по всьому об'єму реакційної камери стрижневими контактними витратними електродами, кожен з яких утворено водовугільною суспензією, що проходить по контактних, по UA 114269 C2 (12) UA 114269 C2 кожній з трьох фаз, циліндричних каналах з металевих труб, що введені крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120 градусів один до одного, а четвертий, заземлений, - по центру реакційної камери, кожний контактний витратний електрод пов'язано з автономним колектором для введення водовугільної суспензії і герметично поєднано з зовнішнім джерелом електричного живлення, причому кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має форсунки, зорієнтовані таким чином, щоб струми, що з них виходять, утворювали електричні трифазні динамічні поєднання з центрами пароплазмового нагрівання, при цьому реакційну камеру виконано у формі вертикально поєднаних коаксіальних циліндрів, що сполучаються, діаметри яких східчасто збільшуються у напрямку зверху вниз, причому у верхньому циліндрі контактні витратні електроди містять по три форсунки у кожній фазі подання суспензії з вертикальним нульовим потоком, а решта циліндрів забезпечені контактними витратними електродами, що містять по дві форсунки для введення суспензії по двох зустрічних форсунках на кожній фазі, при цьому усі групи форсунок розташовані під частиною корпусу - дахом, що утворено горизонтальним кільцевим переходом від меншого циліндра до більшого, а канали підведення суспензії розміщені з рівномірним кутовим кроком. Винахід дозволяє підвищити ефективність процесу газифікації за рахунок рівномірного розподілу потоку тепла по всьому об'єму реактора. UA 114269 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується реакторів для термічної газифікації вугільної сировини і може знайти застосування у процесах отримання синтез-газу при переробці вугілля і також при утилізації різних видів відходів, як промислових, тваринницьких, так і побутових органовмісних. Відомий реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини, який містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, стрижневими контактними витратними електродами, що утворені водовугільною суспензією, що проходить по контактних, по кожній з трьох фаз, циліндричних каналах з металевих труб, що введені крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120 градусів один до одного, а четвертий, заземлений, - по центру реакційної камери, кожний електрод пов'язано з автономним пристроєм для введення водовугільної суспензії і герметично поєднано з зовнішнім джерелом електричного живлення, кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має дві форсунки, зорієнтовані таким чином, щоб осі сусідніх форсунок перетиналися одна з одною, і струми, що з них виходять, утворювали електричне трифазне динамічне поєднання типу "трикутник" з трьома симетричними центрами пароплазмового нагрівання, або контактний витратний електрод має три форсунки, причому центральні форсунки зорієнтовано на перетині струмів, що з них виходять, у центрі реактора, утворюючи електричне трифазне динамічне поєднання типу "зірка" з струмом четвертого, центрального, електрода, що утворює четвертий осьовий центр плазмового нагрівання (див., заявку UA № а201607256, заявл. 04.07.2016). Недоліком відомого пристрою є невисока швидкість об'ємної теплопередачі (один центр термічної напруги), що впливає на ефективність процесу електротермічної газифікації. Відомий також реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини, який містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, стрижневими контактними витратними електродами, що утворені водовугільною суспензією, що проходить по контактних, по кожній з трьох фаз, циліндричних каналах з металевих труб, що введені крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120 градусів один до одного, а четвертий, заземлений, - по центру реакційної камери, кожний електрод пов'язано з автономним пристроєм для введення водовугільної суспензії і герметично поєднано з зовнішнім джерелом електричного живлення, кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має дві форсунки, зорієнтовані таким чином, щоб струми, що з них виходять, утворювали електричні трифазні динамічні поєднання з центрами пароплазмового нагрівання (див., заявку UA № а201608185. МПК: C10J3/18, заявл. 25.07.2016). За технічною суттю та результатом, що досягається, відомий пристрій є найбільш близьким до того, що заявляється. Недоліком відомого пристрою є нерівномірність розподілу потоку тепла по всьому об'єму реактора через нестабільність електродугових процесів нагріву сировини, що газифікується, що впливає на ефективність процесу газифікації. В основу винаходу поставлена задача створення реактора для електротермічної газифікації вугільної сировини, який дозволяє підвищити ефективність процесу газифікації за рахунок рівномірного розподілу потоку тепла по всьому об'єму реактора. Поставлена задача вирішується у реакторі для електротермічної газифікації вугільної сировини, який містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, розміщеними ярусами по всьому об'єму реакційної камери стрижневими контактними витратними електродами, кожен з яких утворено утворено водовугільною суспензією, що проходить по контактних, по кожній з трьох фаз, циліндричних каналах з металевих труб, що введені крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120 градусів один до одного, а четвертий, заземлений, - по центру реакційної камери, кожний контактний витратний електрод пов'язано з автономним колектором для введення водовугільної суспензії і герметично поєднано з зовнішнім джерелом електричного живлення, причому кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має форсунки, зорієнтовані таким чином, щоб струми, що з них виходять, утворювали електричні трифазні динамічні поєднання з центрами пароплазмового нагрівання, згідно з винаходом, реакційну камеру виконано у формі вертикально поєднаних, таких, що сполучаються, коаксіальних циліндрів, діаметри яких східчасто збільшуються у напрямку зверху вниз, причому у верхньому циліндрі контактні витратні електроди містять по три форсунки у кожній фазі подання суспензії з вертикальним нульовим потоком, що відповідає комбінованому електричному включенню "зірка" з заземленою нейтраллю - "трикутник", а решта циліндрів забезпечені контактними витратними електродами, що містять по дві форсунки для введення суспензії по двох зустрічних форсунках на кожній фазі, що відповідає включенню "трикутник", при цьому усі групи форсунок розташовані під частиною корпусу - дахом, що утворено горизонтальним кільцевим переходом 1 UA 114269 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 від меншого циліндра до більшого, а канали підведення суспензії розміщені з рівномірним кутовим кроком. Відмінними ознаками пристрою, що заявляється, є: - реакційну камеру виконано у формі вертикально поєднаних, таких, що сполучаються, коаксіальних циліндрів, діаметри яких східчасто збільшуються у напрямку зверху вниз, - у верхньому циліндрі контактні витратні електроди містять по три форсунки у кожній фазі подання суспензії з вертикальним нульовим потоком, що відповідає комбінованому електричному включенню "зірка" з заземленою нейтраллю - "трикутник", - решта циліндрів забезпечені контактними витратними електродами, що містять по дві форсунки для введеннями суспензії по двох зустрічних форсунках на кожній фазі, що відповідає включенню "трикутник", - усі групи форсунок розташовані під частиною корпусу - дахом, що утворено горизонтальним кільцевим переходом від меншого циліндра до більшого, а канали підведення суспензії розміщені з рівномірним кутовим кроком. Виходячи з описаного рівня техніки, випливає, що зазначені відмінності є новими. На кресленні на Фіг. 1 зображено загальний вигляд реактора у 3D, на Фіг. 2 вертикальний розріз у 3D, на Фіг. 3 вигляд по А в 3D. Пристрій, що заявляється, являє собою реакційну камеру 1 з кришкою 2, виконану у формі вертикально з'єднаних коаксіальних циліндрів, що сполучаються, - верхнього 3 і наступних 4, діаметри яких східчасто збільшуються у напрямку зверху вниз. В кожному циліндрі ярусами розташовані стрижневі контактні витратні електроди, які утворені каналами 5 з циліндричних металевих труб і водовугільною суспензією 6, що проходить по них, які входять у реакційну камеру 1 крізь ізолятори 7 під кутом 120 градусів. Кожний канал 5 пов'язаний з автономним колектором 8 введення суспензії і герметично з зовнішнім джерелом електричного живлення 9. По центру реакційної камери 1 встановлено металеву трубу четвертого, заземленого, електрода (заземлена нейтраль) 10, по якому подають водовугільну суспензію по центру реактора. У верхньому циліндрі контактні витратні електроди мають по три форсунки 11 в кожній фазі подання суспензії з вертикальним нульовим потоком, що відповідає комбінованому електричному включенню "зірка" з заземленою нейтраллю 10 - "трикутник", а інші циліндри забезпечені каналами 5 введення суспензії по двох зустрічних форсунках 11 на кожній фазі, що відповідає включенню "трикутник". Усі групи форсунок 11 розташовані під дахами 12, які утворювані горизонтальними кільцевими переходами від меншого циліндра до більшого. Канали 5 подання суспензії розміщені з рівномірним кутовим кроком. Автономний колектор 8 має електроізоляцію 13 і канали водяного охолодження 14. Пристрій, що заявляється, працює таким чином: Підготовлену водовугільну суспензію під тиском по трьох автономних електрично ізольованих колекторах 8 і під натиском по каналах 5 з металевих труб, розміщених у керамічних ізоляторах 7, вводять у реактор по всіх ярусах на кожний циліндр 4. На кожному ярусі є три проміжки горіння, кожен з котрих утворює міжфазовий електричний простір. При зустрічі усіх трьох струменів у кожному циліндрі комутується напруга на кожну частину, що приводить у місці зустрічі струменів до електричного перегріванню (плазмоутворення) і цей динамічний процес безперервний. Так відбувається на кожному ярусі, а оскільки циліндри мають різні діаметри, що збільшуються зверху вниз, мікрокраплі відновленої мінеральної складової не потрапляють у зону плазмоутворення, що виключає нестабільність процесу електричного нагріву. Техніко-економічні переваги пристрою, що заявляється, полягають у підвищенні ефективності процесу газифікації за рахунок рівномірного розподілу потоку тепла по всьому об'єму реактора. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини, який містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, розміщеними ярусами по всьому об'єму реакційної камери стрижневими контактними витратними електродами, кожен з яких утворено водовугільною суспензією, що проходить по контактних, по кожній з трьох фаз, циліндричних каналах з металевих труб, що введені крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120 градусів один до одного, а четвертий, заземлений, по центру реакційної камери, кожний контактний витратний електрод пов'язано з автономним колектором для введення водовугільної суспензії і герметично поєднано з зовнішнім джерелом електричного живлення, причому кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має 2 UA 114269 C2 5 10 форсунки, зорієнтовані таким чином, щоб струми, що з них виходять, утворювали електричні трифазні динамічні поєднання з центрами пароплазмового нагрівання, який відрізняється тим, що реакційну камеру виконано у формі вертикально поєднаних коаксіальних циліндрів, що сполучаються, діаметри яких східчасто збільшуються у напрямку зверху вниз, причому у верхньому циліндрі контактні витратні електроди містять по три форсунки у кожній фазі подання суспензії з вертикальним нульовим потоком, що відповідає комбінованому електричному включенню "зірка" з заземленою нейтраллю - "трикутник", а решта циліндрів забезпечені контактними витратними електродами, що містять по дві форсунки для введення суспензії по двох зустрічних форсунках на кожній фазі, що відповідає включенню "трикутник", при цьому усі групи форсунок розташовані під частиною корпусу - дахом, що утворено горизонтальним кільцевим переходом від меншого циліндра до більшого, а канали підведення суспензії розміщені з рівномірним кутовим кроком. 3 UA 114269 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4