RU2031553C1 - Плазменный реактор для газификации углей - Google Patents
Плазменный реактор для газификации углейInfo
- Publication number
- RU2031553C1 RU2031553C1 SU5041130A RU2031553C1 RU 2031553 C1 RU2031553 C1 RU 2031553C1 SU 5041130 A SU5041130 A SU 5041130A RU 2031553 C1 RU2031553 C1 RU 2031553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- reactor
- gasification
- nozzles
- plasma reactor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Сущность изобретения: плазменный реактор для газификации углей, содержащий вертикальную цилиндрическую камеру с крышкой, охваченную электромагнитной катушкой, стержневые электроды, проходящие в камеру сквозь верхнюю ее крышку, патрубки ввода реагентов и вывода отходящих газов, диафрагму для вывода шлаков, расположенную в донной части камеры. Он дополнительно снабжен патрубками для вывода отходящих газов, установленными в верхней части цилиндрической камеры напротив друг друга, при этом патрубки ввода реагентов и вывода отходящих газов расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 2 ил.
Description
Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам для термической переработки углей, и может быть использовано на электростанциях, в котельных для получения из низкосортного энергетического угля высококачественного синтез-газа, состоящего из водорода и оксида углерода.
Известен плазменный реактор для газификации углей, содержащий цилиндрический водоохлаждаемый кессон с крышкой, на которой смонтированы стержневые графитовые электроды, патрубки для ввода угольной пыли и газа. Снаружи камера охвачена электромагнитной катушкой, а снизу ограничена графитовой диафрагмой.
Реактор имеет шлакосборник и систему охлаждения газов. Угольную пыль с газифицирующим агентом (водяным паром) подают в камеру газификации с горящей внутри электрической дугой. Нагрев пароугольной смеси открытой электрической дугой резко интенсифицирует тепломассообмен в реакционной зоне. Кроме того, для интенсификации процесса на дуги, горящие внутри камеры газификации, накладывают внешнее магнитное поле, в результате чего обеспечивается высокая степень газификации угля.
Однако известный реактор обеспечивает повышенный пылевынос, что обусловлено совместным выводом газа и шлака.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является многофазный плазменный реактор, предназначенный для высокотемпературой переработки измельченных руд и концентратов. Реактор содержит вертикальную водоохлаждаемую камеру со стержневыми графитовыми электродами, расположенными на крышке и изолированными алундовыми трубками. Здесь же на крышке расположены патрубки для ввода реагентов. Изнутри камера футерована графитом, а снизу ограничена диафрагмой. Снаружи камера охвачена электромагнитными катушками. Снизу к камере реактора примыкает шлакосборник. В камере реактора между стержневыми электродами и корпусом зажигают трехфазную дугу переменного тока и включают электромагнитные катушки, питаемые постоянным током. Под действием внешнего магнитного поля дуги вращаются, расширяются и в них возникают высокоскоростные плазменные струи по направлению к стенке. В камеру реактора подают измельченные и газообразные реагенты. В дуговой зоне происходит нагрев реагентов и протекают химические реакции. Образующиеся шлаки отбрасываются на стенку камеры плазменными струями электрических дуг. Далее они стекают по диафрагме в шлакосборник. Газообразные продукты реакции, содержащие целевой продукт, циркулируя в объеме реактора, также удаляются через диафрагму на дальнейшую переработку.
Однако рассмотренный плазменный реактор вследствие использования в нем совместного вывода газа и шлака через диафрагму также обладает повышенным пылевыносом, что снижает качество целевого продукта.
Сущность заявляемого технического решения заключается в значительном снижении выноса пыли газовым потоком из камеры реактора путем раздельного вывода газа и шлака.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата плазменный реактор для газификации углей, содержащий вертикальную цилиндрическую камеру с крышкой, охваченную электромагнитной катушкой, стержневые электроды проходящие в камеру сквозь верхнюю ее крышку, патрубки ввода реагентов и вывода отходящих газов, диафрагму для вывода шлаков, расположенную в донной части камеры, согласно изобретения, дополнительно снабжен патрубками для вывода отходящих газов, установленными в верхней части цилиндрической камеры напротив друг друга, при этом патрубки ввода реагентов и вывода отходящих газов расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Установка патрубков узла вывода отходящих газов под углом 90o к осям патрубков для ввода реагентов обеспечит максимальное смещение осей указанных патрубков друг относительно друга, что исключит искажение траектории части перерабатываемого материала, которые направлены в суженную часть дуги в приэлектродные зоны. При этом снизится вероятность выноса непрореагировавших реагентов (угля и пара) вместе с синтез-газом за пределы камеры реактора.
Из уровня техники авторам не известны плазменные реакторы для газификации углей, имеющие конструкцию узла вывода отходящих газов, аналогичную заявляемой. Известные плазменные реакторы, в частности аппараты с верхним выводом газа, снабжены патрубками для вывода газа, размещенными на крышке реактора. Однако такие устройства недостаточно надежны в работе, а конструкция крышки реактора сложна. Это обусловлено тем, что на крышке реактора размещены стержневые электроды, их изоляция, патрубки для ввода измельченных и газообразных реагентов, а также узел для вывода горячих отходящих газов. Все это приводит к дефициту площади на крышке и усложняет размещение узлов установки, а также затрудняет обеспечение надежной электроизоляции электродов при наличии патрубка с высокотемпературными отходящими газами. К тому же для обеспечения работы стержневых электродов и ввода реагентов в камеру реактора, на крышке дополнительно устанавливаются механизмы перепуска и наращивания электродов, а также специальные вибраторы для тряски труб подачи пыли, еще более усложняющие конструкцию крышки реактора.
В предлагаемом техническом решении расположение узла вывода отходящих газов в верхней части цилиндрической камеры позволит освободить на крышке реактора определенную площадь, что приведет к упрощению размещения на крышке узлов установки. Кроме того, удаление с крышки реактора патрубка с высокотемпературными отходящими газами повысит надежность электроизоляции стержневых электродов, что обеспечит повышение надежности работы всей установки.
На фиг. 1-2 cхематично представлена конструкция предлагаемого плазменного реактора для газификации углей.
Предлагаемый плазменный реактор для газификации углей содержит вертикальную цилиндрическую водоохлаждаемую камеру 1, футерованную изнури графитом. В камере расположены графитовые стержневые электроды 2, смонтированные на крышке 3 и имеющие электроизоляцию в виде алундовых трубок 4. Количество электродов может быть от одного до трех. Снаружи камера 1 реактора охвачена электромагнитной катушкой 5, а снизу ограничена диафрагмой 6.
На крышке 3 реактора расположены патрубки 7 ввода реагентов (угольной пыли и водяного пара). В верхней части камеры 1 под крышкой 3 расположен узел вывода отходящих газов, выполненный в виде двух диаметрально расположенных патрубков 8, ось которых смещена относительно оси патрубков 7 вывода реагентов на 90o.
Снизу к камере 1 реактора примыкает шлакосборник 9 с леткой 10. Электропитание реактора осуществляется от источника питания 11 с гибким кабелем 12.
Для перемещения реактора от одной котельной в другую его устанавливают на подвижном шасси 13. Электроснабжение плазменного реактора осуществляется от сети котельной 380 В посредством гибкого кабеля 12.
Работа плазменного реактора осуществляется следующим образом.
Для обеспечения функционирования реактора его присоединяют к коммутирующим устройствам для подачи угля, водяного пара, охлаждающей воды, сбора шлака, а также к емкости для заполнения синтез-газом. Затем подключают гибкий кабель 12 к сети котельной 380 В и подают напряжение на источник 11 электропитания реактора. Включают реактор, при этом в камере 1 между стержневыми электродами 2 и корпусом зажигается трехфазная дуга переменного тока. Затем включают электромагнитную катушку 5, питаемую постоянным током. Под действием внешнего магнитного поля дуги вращаются, расширяются и в них возникают высокоскоростные плазменные струи по направлению к стенкам камеры.
В камеру 1 реактора через патрубки 7 подают измельченный уголь и водяной пар. В ней происходит нагрев пароугольной смеси в потоке низкотемпературной плазмы и интенсивная газификация угля с образованием синтез-газа, состоящего из водорода и оксида углерода. Образующиеся шлаки отбрасываются на стенку камеры плазменными струями электрических дуг и далее по диафрагме 6 стекают в шлакосборник 9. Газообразные продукты реакции, содержащие целевой продукт, циркулируя в объеме камеры 1, удаляются по патрубкам 8, диаметрально расположенным в верхней части камеры 1 под крышкой 3. В результате смещения оси патрубков 8 на 90o относительно оси патрубков 7 ввода реагентов устраняется вынос непрореагировавших реагентов с потоком отходящих газов.
После заполнения емкости синтез-газом плазменный реактор отключают.
Предлагаемый реактор может быть использован как в стационарном, так и в передвижном вариантах. Для обслуживания нескольких котельных реактор вместе с источником электропитания монтируют в кузове грузового автомобиля.
При эксплуатации передвижного реактора после заполнения емкости синтез-газом плазменный реактор отключает и отсоединяют от коммутирующих устройств по углю, пару, охлаждающей воде, шлаку, синтез-газу и электроэнергии. Затем реактор перевозят в другую котельную, где повторяют процесс газификации угля и заполнения емкости синтез-газом.
Использование предлагаемого плазменного реактора позволит повысить качество синтез-газа за счет снижения пылевыноса. По сравнению с известными плазменными реакторами с верхним выводом отходящих газов через крышку заявляемое устройство обеспечит высокую надежность работы аппарата вследствие повышения работоспособности электроизоляции электродов и упрощения конструкции реактора.
Возможность обслуживания одним передвижным реактором котельных нескольких населенных пунктов позволит получить значительный экономический эффект за счет экономии дорогостоящего плазмоэнергетического оборудования и стальных труб для прокладки газопроводов.
Claims (1)
- ПЛАЗМЕННЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ, содержащий вертикальную цилиндрическую камеру с крышкой, охваченную электромагнитной катушкой, стержневые электроды, проходящие в камеру сквозь верхнюю ее крышку, патрубки ввода реагентов и вывода отходящих газов, диафрагму для вывода шлаков, расположенную в донной части камеры, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен патрубками для вывода отходящих газов, установленными в верхней части цилиндрической камеры напротив друг друга, при этом патрубки ввода реагентов и вывода отходящих газов расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5041130 RU2031553C1 (ru) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Плазменный реактор для газификации углей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5041130 RU2031553C1 (ru) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Плазменный реактор для газификации углей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2031553C1 true RU2031553C1 (ru) | 1995-03-20 |
Family
ID=21603714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5041130 RU2031553C1 (ru) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Плазменный реактор для газификации углей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2031553C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2479486C2 (ru) * | 2011-04-29 | 2013-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Способ получения графита из воздушной взвеси частиц каменного угля и устройство для его осуществления |
RU2493099C2 (ru) * | 2011-12-30 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Способ получения графита и композитов на его основе из водяной суспензии частиц углеродосодержащих материалов и устройство для его осуществления |
-
1992
- 1992-05-06 RU SU5041130 patent/RU2031553C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 537459, кл. H 05B 7/18, H 01H 1/50, публ.1976. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2479486C2 (ru) * | 2011-04-29 | 2013-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Способ получения графита из воздушной взвеси частиц каменного угля и устройство для его осуществления |
RU2493099C2 (ru) * | 2011-12-30 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Способ получения графита и композитов на его основе из водяной суспензии частиц углеродосодержащих материалов и устройство для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5611947A (en) | Induction steam plasma torch for generating a steam plasma for treating a feed slurry | |
US5544597A (en) | Plasma pyrolysis and vitrification of municipal waste | |
US4606799A (en) | Method, and an arrangement, for producing synthesis gases | |
RU2633565C1 (ru) | Способ и установка для сопряженного пиролиза биомассы под давлением | |
US20230159326A1 (en) | Hydrogen Production and Carbon Sequestration via High Temperature Cracking of Natural Gas In An Inductively Heated Fluidized Carbon Particle Bed | |
KR101063070B1 (ko) | 마이크로파 제철로 | |
WO2013106004A1 (en) | Multi-ring plasma pyrolysis chamber | |
CN104357611A (zh) | 一种利用间壁回转窑还原炼铁的方法和装置 | |
US4013867A (en) | Polyphase arc heater system | |
US5046144A (en) | Method and furnace for the preparation of a melt for mineral wool production | |
PL125724B1 (en) | Apparatus for direct reduction of powdered iron oxides to metallic iron form by means of carbon fuel | |
RU2031553C1 (ru) | Плазменный реактор для газификации углей | |
EP0357395B1 (en) | A silicon smelting process and a furnace therefor | |
EP0021601A1 (en) | Process for regenerating a reducing gas mixture from spent gas evolved in the production of sponge iron | |
GB2105830A (en) | Transferred electric arc | |
RU2349545C2 (ru) | Установка для получения технического углерода и водорода | |
PL184382B1 (pl) | Sposób ciągłego wytwarzania koksu z węgla oraz urządzenie do ciągłego wytwarzania koksu | |
RU2171431C1 (ru) | Двухступенчатый способ термической подготовки пылевидного топлива и установка для его осуществления | |
US4247732A (en) | Method and apparatus for electrically firing an iron blast furnace | |
KR850000532A (ko) | 용광로 장치 | |
CN111534333A (zh) | 一种外加热型式的煤气发生炉 | |
RU2062287C1 (ru) | Способ газификации углей и установка для его осуществления | |
RU2050705C1 (ru) | Плазменный реактор для газификации углей | |
RU2087525C1 (ru) | Способ газификации углей и электродуговой плазменный реактор для газификации углей | |
CN212955012U (zh) | 一种外加热型式的煤气发生炉 |