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 як промислових, тваринницьких, так і побутових органовмісних відходів. Реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини містить вертикальну UA 115837 C2 (12) UA 115837 C2 реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, стрижневими контактними витратними електродами, що утворені такими, що проходять по контактних, по кожній з трьох фаз, циліндричних металевих трубках водовугільної суспензії, що введені крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120° 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. Згідно з винаходом, кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має принаймні дві форсунки, зорієнтовані таким чином, що осі сусідніх форсунок перетинаються одна з одною, і струмені, що з них виходять, утворюють електричне трифазне динамічне з’єднання типу "трикутник" з трьома симетричними центрами пароплазмового нагрівання. Кожний контактний витратний електрод також може мати три форсунки, причому центральні форсунки зорієнтовано на перетині струменів, що з них виходять, у центрі ректора, утворюючи електричне трифазне динамічне з’єднання типу "зірка" зі струменем четвертого центрального електрода, що утворює четвертий осьовий центр плазмового нагрівання. Винахід дозволяє підвищити ефективність роботи реактора за рахунок збільшення швидкості об'ємної теплопередачі. UA 115837 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до реакторів для електротермічної газифікації вугільної сировини і може знайти застосування у процесах отримання синтез-газу при переробці вугілля і також при утилізації різних видів як промислових, тваринницьких, так і побутових органовмісних відходів. Відомо реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини, що містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, дном, внутрішнім графітовим кільцевим електродом, кришкою, на якій закріплені два стрижневі електроди, встановлені всередині реакційної камери і герметично з'єднані з зовнішнім джерелом електричного живлення, розташованим під кутом до осі камери і що мають механізми їх переміщення, пристрій введення вугільної сировини та газоподібного окисника, електромагнітну котушку постійного струму, що охоплює стінки реакційної камери, додатковий електрод підпалу. виведення продуктів перероблення, над кришкою встановлений змішувач подрібненого палива і газоподібного окисника, які подаються спільно у реакційну плазмову зону крізь загальний пристрій введення [див. наприклад, патент KZ 19172, МПК: C10J3/18, пуб. 14.12.2014]. Недоліком відомого пристрою є необхідність частої заміни таких, що згорають стрижневих електродів через контактну електротермічну деструкцію, які працюють в умовах дуже високих температур і інтенсивної електричної ерозії, що значно знижує інтегральну ефективність процесу газифікації і роботи реактора. Відомо також реактор, який містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, стрижневими контактними витратними електродами, підведеними всередину реакційної камери і герметично з'єднаними з зовнішнім джерелом електричного живлення, пристрій введення вугільної сировини, виведення продуктів переробки, стрижневі контактні витратні електроди, утворені такими, що проходять по контактних, по кожній з трьох фаз, циліндричних металевих трубках, водовугільною суспензією, введеними крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120° один до одного, а четвертий, заземлений, по центру реакційної камери, кожний електрод пов'язано з автономним пристроєм для введення водовугільної суспензії, нижче введення електродів встановлено тепловий відбивач у вигляді зрізаного конуса, а введення електродів у реакційну камеру оснащено сильфонами з приводами переміщення [см., наприклад, заявку № а201606210, 08.06.2016]. За технічною суттю та ефектом, що досягається, відомий пристрій є найбільш близьким до того, що заявляється. Недоліком відомого пристрою є невисока швидкість об′ємної теплопередачі (один центр термічної напруги), що впливає на ефективність процесу електротермічної газифікації. В основу винаходу поставлено задачу створення реактора для електротермічної газифікації вугільної сировини, який дозволяє підвищити ефективність роботи реактора за рахунок збільшення швидкості об'ємної теплопередачі. Поставлена задача вирішується у реакторі для електротермічної газифікації вугільної сировини, який містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, стрижневими контактними витратними електродами, що утворені такими, що проходять по контактних, по кожній з трьох фаз, циліндричних металевих трубках водовугільної суспензії, що введені крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120° один до одного, а четвертий, заземлений, по центру реакційної камери, кожний електрод пов'язано з автономним пристроєм для введення водовугільної суспензії і герметично з'єднано з зовнішнім джерелом електричного живлення; згідно з винаходом, кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має дві форсунки, зорієнтовані таким чином, щоб осі сусідніх форсунок перетинаються одна з одною, і струмені, що з них виходять, утворювали електричне трифазне динамічне з'єднання типу "трикутник" з трьома симетричними центрами пароплазмового нагрівання. Кожний контактний витратний електрод має три форсунки, причому центральні форсунки зорієнтовано на перетині струменів, що з них виходять, у центрі ректора, утворюючи електричне трифазне динамічне з'єднання типу "зірка" зі струменем четвертого, центрального, електрода, що утворює четвертий осьовий центр плазмового нагрівання. Відмінною ознакою пристрою, що заявляється, є те, що кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має дві форсунки, зорієнтовані таким чином, щоб осі сусідніх форсунок перетиналися одна з одною, і струмені, що з них виходять, утворювали електричне трифазне динамічне з'єднання типу "трикутник" з трьома симетричними центрами пароплазмового нагрівання. Додатковою відмінною ознакою є те, що кожний контактний витратний електрод має три форсунки, причому центральні форсунки зорієнтовано на перетині струменів, що з них виходять, у центрі ректора, утворюючи електричне трифазне динамічне з'єднання типу "зірка" зі 1 UA 115837 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 струменем четвертого центрального електрода, що утворює четвертий осьовий центр плазмового нагрівання. Виходячи з описаного рівня техніки витікає, що відмінності, які заявляються, є новими. Суть винаходу, що заявляється, полягає у тому, що збільшення числа центрів дисипації електричної енергії у пароплазмове нагрівання при однаковій сумарній, такої, що підводиться електричної потужності, приводить до збільшення швидкості об'ємної теплопередачі, що у свою чергу підвищує сумарну ефективність процесу доповнення (комплексування) ало - і автотермічних процесів. Реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 зображено фронтальну проекцію з вирізом у 60° варіанта з трьома форсунками, на Фіг. 2 її вигляд зверху, на Фіг. 3 зображено фронтальну проекцію з вирізом у 60° варіанта з двома форсунками, на Фіг. 4 її вигляд зверху. Реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини являє собою реакційну камеру 1 з бічними стінками 2, кришкою 3, стрижневими контактними витратними електродами, які являють собою циліндричні металеві трубки 4, по яких проходить водовугільна суспензія 5, що входять у реакційну камеру 1 крізь ізолятори 6 під кутом 120° і приєднані до зовнішніх джерел електричного живлення 7. По центру реакційної камери 1 встановлена металева трубка 8 четвертого, заземленого, електрода (заземлена нейтраль), по якому також подається водовугільна суспензія 5. Кожен стрижневий контактний електрод на вході в реакційну камеру 1 має по дві форсунки 9, зорієнтовані таким чином, щоб осі сусідніх форсунок перетиналися одна з одною, і струмені, що з них виходять утворювали електричне трифазне з'єднання типу "трикутник" з утворюванням трьох симетричних центрів 11 пароплазмового нагрівання. Кожний контактний витратний електрод може мати три форсунки 9, причому центральні форсунки зорієнтовані на перетині струменів, що з них виходять, у центрі реактора, і утворюють електричне трифазне динамічне з'єднання типу'зірка" зі струменем четвертого, центрального, електрода (заземлена нейтраль), що утворює четвертий осьовий центр 12 пароплазмового нагрівання. Металеві трубки 4 і 8 приєднані до автономного пристрою для введення водовугільної суспензії 13. Пристрій, що заявляється, працює таким чином. Підготовлену водовугільну суспензію направляють до трьох автономних, електрично ізольованих пристроїв для введення суспензії 13 і під натиском крізь металеві циліндричні трубки 4, розміщені у керамічних ізоляторах 6, вводять у реактор по двох форсунках 9 струменями, до яких підведена напруга від зовнішнього джерела електричного живлення 7. Форсунки 9 зорієнтовано таким чином, щоб осі сусідніх форсунок перетиналися одна з одною, а струмені, що з них виходять, при перетині в одній точці утворювали електричне трифазне динамічне з'єднання типу "трикутник" з утворюванням трьох симетричних центрів пароплазмового нагрівання. В зоні перетину струменів за рахунок локального електричного нагрівання суспензія досягає високих температур. Одночасно по металевій трубці 8 четвертого заземленого електрода подають четвертий електророзрядний струмінь (заземлена нейтраль), який дозволить знизити температуру процесу до технічно необхідної. При виконанні витратних контактних електродів з трьома форсунками 9 на вході у реактор, три струмені з центральних форсунок, перетинаючись з центральним струменем четвертого електрода, утворюють трифазне з'єднання типу "зірка", утворюючи четвертий осьовий центр пароплазмового нагрівання. Таким чином, утворюється чотири центри пароплазмового нагрівання, що суттєво збільшує ефективність роботи реактора. Техніко-економічні переваги пристрою, що заявляється, полягають у підвищенні ефективності роботи реактора за рахунок збільшення швидкості об ємної теплопередачі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Реактор для електротермічної газифікації вугільної сировини, який містить вертикальну реакційну камеру з бічними стінками, кришкою, стрижневими контактними витратними електродами, що утворені такими, що проходять по контактних, по кожній з трьох фаз, циліндричних металевих трубках водовугільної суспензії, що введені крізь ізолятори у порожнину реакційної камери, при цьому три з них розташовані під кутом 120° 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, який відрізняється тим, що кожний контактний витратний електрод на вході у реактор має принаймні дві форсунки, зорієнтовані таким чином, що осі сусідніх форсунок перетинаються одна з одною, і струмені, що з них виходять, утворюють електричне трифазне 2 UA 115837 C2 5 динамічне з’єднання типу "трикутник" з трьома симетричними центрами пароплазмового нагрівання. 2. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що кожний контактний витратний електрод має три форсунки, причому центральні форсунки зорієнтовано на перетині струменів, що з них виходять, у центрі ректора, утворюючи електричне трифазне динамічне з’єднання типу "зірка" зі струменем четвертого центрального електрода, що утворює четвертий осьовий центр плазмового нагрівання. 3 UA 115837 C2 4 UA 115837 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5