CZ298417B6 - Reaktor pro zpracování plynných médií korónovým výbojem - Google Patents

Abstract

Modulární reaktor pro zpracování plynných médií korónovým výbojem sestává ze vstupního kanálku (2) a výstupního kanálku (3). Obsahuje radu vertikálneupevnených komor (4) reaktoru (1) pro zpracování plynných médií korónovým výbojem, umístených mezi vstupním kanálkem (2) a výstupním kanálkem (3), a s nimi spojených. Každý reaktor (1) pro zpracováníplynných médií korónovým výbojem má vnejší válcovou elektrodovou konstrukci (303) a vnitrní axiálníelektrodovou konstrukci (302), vysokonapetový pulzní prívod (8) energie, vertikálne vyrovnaný s vnitrní elektrodovou konstrukcí (302) komory (4) reaktoru a pripojený prímo k ní. Každý vysokonapetový pulzní prívod (8) energie je upraven k vytvárení napetových pulzu o dostatecné velikosti k vybuzení korónového výboje v plynném médiu, zpracovávaném pri pruchodu príslušnou komorou (4) reaktoru. Dále obsahuje prostredky pro vyrovnávání prutoku zpracovávaného plynného média komorami (4) reaktoru, nízkonapetový prívod energie pripojený ke každému vysokonapetovému pulznímu prívodu (8) energie, a rídicí jednotku (13) upravenou k rízení cinnosti nízkonapetového prívodu energie pro privedení, vysokonapetovými pulzními prívody (8) energie, vysokonapetových pulzu do komor (4) reaktoru (1) pro zpracování plynných médií korónovým výbojem s predem stanoveným casovým pomerem.

Description

Vynález se týká reaktorů na zpracování materiálů v plynné fázi nebo unášených plynnou fází, pomocí koránových výbojů.

Dosavadní stav techniky

Značné úsilí bylo vynaloženo na vývoj technik k provádění procesů v plynné fázi, za použití látek, které byly aktivovány pomocí koránových výbojů. Koránové výboje nastávají v plynných médiích, když lokalizované elektrické pole v okolí tělesa překročí elektrické průrazné napětí plynných médií. Některé stávající reaktory pro zpracování koránovým výbojem sestávají z komory, mající vstup a výstup pro plynná média, axiální vnitřní elektrodu a válcovou vnější elektrodu, obklopující vnitřní elektrodu. Elektrický výboj v takových reaktorech sestává z trsových výbojů vystupujících z vnitřní elektrody směrem k vnější elektrodě. Pro účinné zpracování plynných médii, procházejícího reaktorem, je nutné vytvořit co nejvíce koránových trsových výbojů, protože jakýkoliv prostor, který neobsahuje takové trsové výboje, je mrtvý prostor, pokud jde o zpracování plynného média.

V jednom typu známého reaktoru pro zpracování koránovým výbojem má centrální elektroda tvar drátu. Avšak rychlý pokles elektrického pole v centrální drátové elektrodě typu reaktoru pro zpracování koránovým výbojem znamená, že rozdělování trsových výbojů je velice citlivé na polohu drátu. Tento jev omezuje účinnost, s níž mohou být zpracována plynná média procházející reaktorem.

Stávající reaktory pro zpracování koránovým výbojem a s drátovou elektrodou mají průměry o několika centimetrech a délky o několika desítkách centimetrů. Ke zpracování rozumných objemů plynu se vyžadují vysoké rychlosti průtoku, které zase mají sklon ke zvyšování mechanické nestability centrální elektrody, z důvodu aerodynamických účinků, a rovněž vedou ke krátkým dobám prodlení zpracovaných médii v komoře reaktoru. Proto jsou stávající reaktory pro zpracování koránovým výbojem podstatně omezeny ve své účinnosti.

Ostatní reaktory pro zpracování koránovým výbojem, viz například dřívější patent přihlašovatele GB 2 282 738, patenty US 5 041 145, US 5 268 151 nebo US 4 966 666, používají centrální elektrody, které mají větší průměr. Mezi jiným to snižuje gradient elektrického pole v oblasti centrální elektrody při stejném napětí, ale stále zůstává omezení v odstupu mezi vnitřní a vnější elektrodou, jestliže má být udržen účinný koránový výboj. Pouhé zvětšení délky reaktorů pro zpracování koránovým výbojem nepřináší odpověď na tento problém, protože odpor průtoku plynu se stává nadměrný. Reaktory pro zpracování koránovým výbojem také pracují pulzním způsobem, a čas spotřebovaný pro budiči pulz pro překonání délky centrální elektrody, vytváří další faktor, který omezuje délku reaktoru pro zpracování koránovým výbojem.

Přihláška vynálezu GB 2 008 369A obsahuje ozónový generátor, který obsahuje několik paralelních elektrických vybíjecích komor, kde každá má centrální drátovou elektrodu. Dráty jsou podepřeny na svých koncích dvěma mřížovými konstrukcemi, kde k jedné z nich je připojen společný napájecí drát, k němuž je při provozu přiváděno stejnosměrné napětí.

Protože je toto zařízení provozováno v režimu stejnosměrného proudu, nemohou být předpokládány žádné účinky rozdělování střídavého proudu.

- 1 CZ 298417 B6

Patent GB 1 589 394 obsahuje ozónový generátor, který obsahuje několik paralelních komor s koránovým výbojem, jediný přívod energie, která může vytvářet pulzní stejnosměrný proud, střídavý proud nebo jejich směs, používá se napětí, ale nebyl učiněn žádný pokus o vyrovnání rozdělování energie, přiváděné do vybíjecích komor, ať jde o velikost nebo čas.

Patent US 4 495 043 obsahuje ozonizátor, v němž je uspořádáno několik komor, vytvářejících ozón, které jsou spojeny do jediného pulzního přívodu střídavého proudu. I když nejsou komory vytvářející ozón provozovány současně nebo plynule, ale, jsou provozovány sekvenčně v pulzním režimu střídavého proudu, trvání každého pulzu souvisí s dobou průchodu pulzu plynu, vytvářejícího ozón, příslušnou komorou vytvářející ozón, a intervaly mezi pulzy přiváděné do dané komory vytvářející ozón, jsou takové, že ozón vytvářený jedním energetickým pulzem, je odveden z komory, dříve než je přiveden další energetický pulz do komory vytvářející ozón.

Tento patent se týká hlavně konstrukce přívodu energie. Otázka elektrického poměru mezi komorami vytvářejících ozón není vůbec řešena.

Patent US 5 009 858 obsahuje ozonizátor, v němž se vytváří ozón tichým elektrickým výbojem v několika komorách provozovaných paralelně od společného přívodu energie. Elektrický poměr mezi jednou a druhou komorou vytvářejících ozón není vůbec uveden, ale bylo by zřejmé, že komory vytvářející ozón jsou provozovány v plynulém režimu střídavého proudu.

Spis WO 99/15267 obsahuje reaktor pro zpracování koránovým výbojem na zpracování plynného média. Plynné médium se přivádí prostřednictvím vstupních a výstupních přetlakových komor skrze několik komor reaktoru. Každá komora reaktoru má vnitřní axiální elektrodu, a je vytvořena jako podélný kanál s kruhovým průřezem pro průchod plyn, skrze sestavu elektrod, která je tak opatřena pro každou komoru reaktoru vnější elektrodou, která je koncentrická se svou vnitřní elektrodou. Pulzní elektrická energie se přivádí současně nebo sekvenčně k vnitřním elektrodám každé komory reaktoru. Není zde však uvedeno nic, co se týká vyrovnávání průtoku plynného média skrze komory reaktoru.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit zdokonalené provedení reaktoru pro zpracování koránovým výbojem k použití při zpracování plynných médií pomocí elektricky aktivovaných látek.

Výraz, „plynné médium“, zahrnuje případ, kdy jedna nebo více složek tohoto média je ve formě aerosolu, neboje to jemně rozdělená pevná látka, unášená plynnou fází.

Podle vynálezu je vytvořen modulární reaktor pro zpracování koránovým výbojem na zpracování plynných médií, obsahující vstupní kanálek a výstupní kanálek, řadu vertikálně upevněných komor reaktoru pro zpracování koránovým výbojem, umístěných mezi vstupním kanálkem a výstupním kanálkem, přičemž jsou s nimi spojeny, kde každý reaktor pro zpracování koránovým výbojem má vnější válcovou elektrodovou konstrukci a vnitřní axiální elektrodovou konstrukci, vysokonapěťový pulzní přívod energie, umístěný v těsném spojeném vertikálním vyrovnání s vnitřní elektrodou komory reaktoru a připojený přímo k ní, přičemž každý vysokonapěťový pulzní přívod energie je upraven k vytváření napěťových pulzů o dostatečné velikosti k vybuzení koránového výboje v plynném médiu, zpracovávaného při průchodu připojenou komorou reaktoru, prostředek pro vyrovnávání průtoku zpracovávaného plynného média komorou reaktoru, nízkonapěťový přívod energie připojený ke každému vysokonapěťovému pulznímu přívodu energie, a řídicí jednotku upravenou k řízení činnosti nízkonapěťového přívodu energie tak, aby vysokonapěťové pulzní přívody energie přivedly vysokonapěťové pulzy do komor reaktoru pro zpracování koránovým výbojem s předem stanoveným časovým poměrem.

-2CZ 298417 B6

Ve speciálním provedení vynálezu jsou reaktory uspořádány do skupin dvou reaktorů do sérií mezi vstupní a výstupním kanálkem, přičemž prostředek pro vyrovnání průtoku zpracovávaného plynného média komorami reaktoru obsahuje regulátor průtoku, umístěný mezi komorami reaktoru každé dvojice komor reaktoru.

Jednoduchým typem regulátoru průtoku je kalibrovaná clona.

Reaktory pro zpracování koránovým výbojem jsou zařízení s elektromagnetickým hlukem, přičemž alespoň komory reaktoru jsou s výhodou opatřeny elektromagnetickým stíněním.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude nyní popsán pomocí přikladu s odkazem na doprovodný výkres, kde na obr. 1 je ve schematickém perspektivním pohledu znázorněno provedení vynálezu, na obr. 2 je provedení podle obr. 1 znázorněno v nárysu a na obr. 3 je v podélném řezu znázorněna komora reaktoru pro zpracování koránovým výbojem, obsažená v provedení podle obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Podle obr. 1 a 2 výkresu sestává modulární reaktor 1 pro zpracování koránovým výbojem ze vstupního kanálku 2 a výstupního kanálku 3. Mezi vstupním kanálkem 2 a výstupním kanálkem 3 jsou umístěny komory 4 reaktoru pro zpracování koránovým výbojem (které budou dále popsány), uspořádané do pěti skupin dvojic komor 4 reaktoru, do sérii mezi vstupním kanálkem 2 a výstupním kanálkem 3. Každá komora 4 reaktoru ve dvojici je délkově spojena potrubím 5, které je ukončeno spojovací přírubou 6. Mezi spojovacími přírubami 6 je sendvičovitě uspořádána clona 7 (děrovaná destička), která také působí jako ploché těsnění mezi spojovacími přírubami 6. Díry ve cloně 7 jsou uspořádány při počáteční montáži reaktoru 1, k vyrovnání průtoku plynného média, které má být zpracováváno v reaktoru 1, komorami 4 reaktoru. Pokud je to vyžadováno, mohou být clony 1 nahrazeny nastavitelnými ventily, jako jsou uzavírací šoupátka, čímž je dána schopnost monitorování rychlosti průtoku plynu každou dvojici komor 4 reaktoru nebo zpracovatelské účinnosti komor 4 reaktoru a měnění rychlosti průtoku komorami 4 reaktoru, pro optimalizování zpracování plynného média reaktorem 1, jako celkem. Pod každou komorou 4 reaktoru je namontován vysokonapěťový pulzní přívod 8 energie, který je přímo připojen k rozšíření 9 centrální elektrody každé komory 4 reaktoru. Spojovací rozšíření 9 mezi komorami 4 reaktoru a vysokonapěťovými pulzními přívody 8 energie prochází vstupním kanálkem 2, respektive výstupním kanálkem 3, v izolačních objímkách, které jsou přidržovány ve své poloze ve vstupním kanálku 2, respektive výstupním kanálku 3, těsnicími kroužky 10. Komory 4 reaktoru a vysokonapěťové pulzní přívody 8 energie jsou uzavřeny v kovovém stínítku 11, pro minimalizování emisí elektromagnetického hluku z reaktoru 1, při jeho provozu. V popsaném provedení vynálezu jsou těmito kovovými stínítky 11 kovové fólie ve tvaru kosočtverce, které jsou upevněny na rámu 12 a jsou utěsněny.

Vysokonapěťové pulzní přívody 8 energie jsou připojeny k řídicí jednotce 13, která je uspořádána pro přivádění aktivačních pulzů od nízkonapěťového přívodu energie k vysokonapěťovým pulzním přívodům 8 energie, tak aby vysokonapěťové pulzní přívody energie přivedly vysokonapěťové pulzy prostřednictvím spojovacích rozšíření 9 do centrálních elektrod komor 4 reaktoru s předem stanoveným časovým poměrem (obvykle současně).

Podle obr. 3 výkresu sestává každá komora 4 reaktoru z vnějšího válcovitého pláště 301, v němž je uspořádána axiální centrální elektrodová konstrukce 302 a koaxiální vnější elektrodová konstrukce 303. Plášť 301 komory 4 reaktoru má horní přírubu 304, respektive dolní přírubu 305.

Horní příruba 304 se používá k připojení komory 4 reaktoru, ve spojení s přírubou 306, k potrubí

-3 CZ 298417 B6

5, spojujícímu každou dvojici komor 4 reaktoru. Dolní příruba 305 se používá k připojení komory 4 reaktoru k přírubě 307, pomocí níž může být komora 4 reaktoru namontována na jakýkoliv z vhodných kanálků 2 nebo 3. Mezi přírubami 304, 306, 305, 307 je umístěna horní podpěra 308, respektive dolní podpěra 309, centrální elektrody.

Dolní podpěra 309, centrální elektrody také slouží k umístění vnější elektrodové konstrukce 303. V horní podpěře 308 a dolní podpěře 309 jsou vytvořeny otvory 310 k usměrňování průtoku, přičemž tyto podpěry jsou vyrobeny z materiálu, který je jak izolační, tak dostatečně deformovatelný, aby také působily jako plochá těsnění mezi příslušnými dvojicemi přírub 304, 306, 305, 10 307. Vhodným materiálem pro elektrodové podpěry 308, 309 k použití při teplotě plynu přibližně

300 °C je polytetrafluorethylen neboli teflon.

Vnitřní elektrodová konstrukce 302 sestává z trubice 311, vyrobené ze slitiny, známé jako „HASTELLOY C“, na níž je namontován sloupec kotoučů 312, délkově oddělených trubkami is 313, kde oba uvedené výrobky jsou vyrobeny také ze slitiny „HASTELLOY C“ Kotouče 312 mají průměr větší než průměr oddělovacích trubek 313. Nejspodnější kotouč 312 spočívá na prstenci 314, vytvořeném na horním konci izolační objímky 315, která obklopuje rozšíření 9 vnitřní elektrodové konstrukce 302, když prochází kanálkem 2 nebo 3. Horní konec vnitřní elektrodové konstrukce 302 je umístěn v horní elektrodové podpěře 308 pomocí polohovacího kolíku 20 3 1 6, který je také vyroben z polytetrafluorethylenu.

Vnější elektrodová konstrukce 303 je vyrobena ze sloupce kotoučů 317, oddělených trubkami 318, které jsou namontovány na dvanácti tyčích 319 a drážkách 320, uspořádaných v pravidelných odstupech, s nimiž jsou vzájemně spojeny zaklapnutím. Celá vnější elektrodová konstrukce 25 3 03 je také vyrobena ze slitiny „HASTELLOY C“

Vertikální uspořádání komor 4 reaktoru a přímo připojené vysokonapěťové pulzní přívody 8 energie, nevytvářejí jenom elektrickou účinnost, ale také zajišťují, že na komory 4 reaktoru, a zejména na centrální elektrody (vnitřní elektrodová konstrukce 302) komor 4 reaktoru nepůsobí 30 žádná ohybová napětí, čímž se zajistí, že se nebudou měnit mezery mezi kotouči 312, 317 vnitřní elektrodové konstrukce 302, respektive vnější elektrodové konstrukce 303.

Dvojice komor 4 reaktoru sestavené do sérií snižují podlahovou plochu, zastavěnou reaktorem 1 a také umožňují, aby vstupní kanálek 2 a výstupní kanálek 3 byly umístěny těsně k sobě, což je 35 také provozně vhodné.

Vynález není omezen na detaily předchozího příkladu. Například zde je popsáno pouze jedno možné uspořádání komor 4 reaktoru pro zpracování koránovým výbojem. Bude příznivě oceněno, že může být použito více nebo méně než deset uspořádání podle vyžadovaného provozního 40 výkonu. Je popsáno použiti slitiny „HASTELLOY C“ pro vnitřní elektrodu, ale mohou se použít jiné kovy nebo slitiny kovů, v závislosti na plynném prostředí, v němž mají být provozovány elektrody.

Claims (5)

1. Modulární reaktor pro zpracování plynných médií koránovým výbojem, sestávající ze vstupního kanálku (2) a výstupního kanálku (3), vyznačující se tím, že obsahuje řadu vertikálně upevněných komor (4) reaktoru (1) pro zpracování plynných médii koránovým výbojem, umístěných mezi vstupním kanálkem (2) a výstupním kanálkem (3), a s nimi spojených, kde každý reaktor (1) pro zpracování plynných médií koránovým výbojem má vnější válcovou elektrodovou konstrukci (303) a vnitřní axiální elektrodovou konstrukci (302), vysokonapěťový pulzní přívod (8) energie, vertikálně vyrovnaný s vnitřní elektrodovou konstrukcí (302) komory (4) reaktoru a připojený přímo k ní, přičemž každý vysokonapěťový pulzní přívod (8) energie je upraven k vytváření napěťových pulzů o dostatečné velikosti k vybuzení koránového výboje v plynném médiu, zpracovávaném při průchodu příslušnou komorou (4) reaktoru, přičemž dále obsahuje prostředky pro vyrovnávání průtoku zpracovávaného plynného média komorami (4) reaktoru, nízkonapěťový přívod energie připojený ke každému vysokonapěťovému pulznímu přívodu (8) energie, a řídicí jednotku (13) upravenou k řízení činnosti nízkonapěťového přívodu energie pro přivedení, vysokonapěťovými pulzními přívody (8) energie, vysokonapěťových pulzů do komor (4) reaktoru (1) pro zpracování plynných médií koránovým výbojem s předem stanoveným časovým poměrem.

2. Reaktor pro zpracování plynných médií koránovým výbojem podle nároku 1,vyznačují c í se t í m , že komory (4) reaktoru jsou uspořádány do sériových dvojic, přičemž prostředky pro vyrovnání průtoku zpracovávaného plynného média komorami (4) reaktoru zahrnují regulátor průtoku, umístěný mezi komorami (4) reaktoru každé dvojice komor (4) reaktoru.

3. Reaktor pro zpracování plynných médií koránovým výbojem podle nároku 2, vyznačující se tím, že regulátor průtoku sestává z kalibrované clony (7).

4. Reaktor pro zpracování plynných médií koránovým výbojem podle nároku 2, vyznačují c í se t í m , že regulátor průtoku sestává z nastavitelných ventilů.

5. Reaktor pro zpracování plynných médií koránovým výbojem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň komory (4) reaktoru a jejich připojené vysokonapěťové pulzní přívody (8) energie jsou elektromagneticky odstíněny.