UA55955U - Пристрій для отримання водню і чадного газу із водно-вугільної суспензії - Google Patents

Abstract

Пристрій для плазмохімічної переробки водно-вугільних відходів містить реактор з герметичним реакційним простором, два електроди, джерело живлення та зону електричної дуги. Електроди розташовані таким чином, що утримують область плазмового горіння дуги в центрі корпусу реактора. При цьому отвори виводу газоподібних продуктів розташовані у верхній або нижній частині реактора.

Description

І | (Б1) МПК (2009)

КО Е23С 5/00

М С10у 3/46

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ й

І НАУКИ УКРАЇНИ Ф. П И (Фе відповідал сть

ЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ власний й ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ до ПАТЕНТУ патенту

ВЛАСНОСТІ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ нЛляМШЛМНЛООВООНВЦ ТТ ЮІЕИКККІІИІІІІІОООТІТЬЬОООЬЬИЕІШШШШШШОЛІО.О ООЛІООИООВВОВООЛОВЛЛІЕИТОКОЛИЛОЬИХОХВОИСТЛООХХЬТТЬТЬИТНЬТЬТЬОСХХІХОТЛТИТТООХЗООТОВОООООВВЛОЛОВТИИОТОТИОТОИТНЯ» (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ І ЧАДНОГО ГАЗУ ІЗ ВОДНО-ВУГІЛЬНОЇ СУСПЕНЗІЇ 1 2 (21) иго1009372 (57) Пристрій для плазмохімічної переробки водно- (22) 26.07.2010 вугільних відходів, що містить реактор з герметич- (24) 27.12.2010 ним реакційним простором, два електроди, дже- (46) 27.12.2010, Бюл.Мо 24, 2010 р. рело живлення, зону електричної дуги, який відрі- (72) ОРНАТ ВОЛОДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, ПУТАС зняється тим, що електроди розташовані таким

ЮРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ чином, що утримують область плазмового горіння (73) ОРНАТ ВОЛОДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, ПУТАС дуги в центрі корпусу реактора, причому отвори

ЮРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ виводу газоподібних продуктів розташовані у вер- хній або нижній частині реактора.

Корисна модель відноситься до пристрою для тричної дуги, вентиль, ємність із шкідливими речо- переробки водно-вугільних відходів плазмохіміч- винами. ним шляхом з одержанням синтез-газу з покраще- Недоліком відомого пристрою є процес утилі- ними властивостями, і може знайти застосування зації шкідливих, отрутних і біологічно активних в двигунах внутрішнього згорання, екології, енер- речовин спалюванням, що здійснюється в присут- гетиці для отримання тепла, палива, електроенер- ності електричної дуги за максимально високими гії. температурами 8000-120007С, а в таких умовах

Відомо спосіб плазмохімічної переробки вугіл- істотно збільшується вміст небажаних домішок, у ля в синтез-газ (патент РФ Мо2047650, кл. тому числі шкідливих для навколишнього середо- -

С10)3/18, 1993р.), який включає підготовку, тер- вища, що вимагає додаткової стадії очищення, Ф мообробку і газифікацію вугілля за допомогою підвищує вимоги до матеріалів корпусу та підви- Ма плазми в плазмореакторі, при цьому процес гази- щує вартість. фікації здійснюється в три стадії, дві з яких вико- В основу корисної моделі поставлене завдан- нуються в трубчатих теплообмінниках, а третю, ня створення простого та екологічно-безпечного Се! заключну, стадію газифікації проводять безпосе- пристрою для отримання синтез-газу з покраще- ПО редньо в плазмореакторі одночасно з процесом ними властивостями, а також його використання у Ге) високотемпературного піролізу в присутності реа- якості палива, наприклад, в двигунах внутрішнього со генту. згоряння та паливних елементах. со

Недоліком відомого способу є складність тех- Технічним результатом даної корисної моделі - нологічного процесу, який проводиться в три ста- являється оптимізація процесів плазмової переро- в. дії, а також виникають труднощі спочатку з прохо- бки відходів за рахунок створення контролю пото- дом суспензії, а потім вугілля та газоподібних ку плазми та температурного поля камери плаз- продуктів реакції по горизонтально розташованим мової переробки відходів. трубам реактора, що може призвести до закупорці Поставлене завдання вирішується тим, що « труб та їх ушкодженню. пристрій для отримання водню і чадного газу із -З

Найбільш близьким по технічній суті до запро- водно-вугільної суспензії включає замкнуту камеру 5 понованого є електродуговий пристрій для утилі- (реактор) з електродами, між якими виникає дуго- май зації шкідливих відходів у вигляді порошків, рідин і вий розряд, циркуляційний насос, який перекачує газів (патент України Мое12128, кл. Е2305/10, рідкий компонент через електричний розряд пос- 2006р.) - найближчий аналог, який включає міцний тійного або змінного струму. За рахунок циркуляції корпус, захисний клапан, газовий фільтр, вакуум- виникає сильне магнітне поле, що дозволяє руха- ний насос, трубку, що всмоктує шкідливі відходи, ти дугу в поперечному до потоку направленні. джерело живлення, два електроди, один із яких Електроди розташовані таким чином, що утриму- порожнистій анод із наскрізним отвором, інший ють область плазмового горіння дуги в центрі кор- катод, пристрій, який подає електроди, зону елек- пусу реактора. Таким чином, дуга в потоці стає самоврівноваженою саморегулюючою системою, і дуль). Температура в зоні електричної дуги 6 зрос- її можна розглядати не тільки як потужний перет- тає до декількох тисяч градусів. Дуга в потоці стає ворювач електричної енергії в тепло, а ще, як самоврівноваженою саморегулюючою системою ефективний перетворювач електричної енергії в завдяки поперечному потоку рідини. Потужне маг- енергію магнітного поля. нітне поле в зоні горіння електричного розряду

При зміні динамічного напору потоку рідини в перетворює електронні орбіти з'єднань вуглероду, результаті процесів саморегулювання в дузі, її кисню та водню в плазму, яка циркулює навколо характеристики змінюються таким чином, щоб електричної дуги, що призводить до виникнення ослабити ефект зовнішньої сили. молекул, які вимиваються у вигляді плазми та за-

В порівнянні з побутовими зварювальними ду- стигають, потім з'єднаються в кластери завдяки гами індукція такого магнітного поля помітно біль- присутності в них власного магнітного поля. Клас- ша та виконує функцію не тільки як струм, а також, тери стабільні при звичайних умовах та не потре- як динамічну потужність потоку, оскільки таке маг- бують додаткових умов для зберігання газу в порі- нітне поле рухає дугу в поперечному до потоку внянні з природнім газом. Отриманий газ легше направленні. Застосування електричної дуги до- повітря, не займається від удару, що робить його зволяє створити температуру активної зони від безпечним для використання. На величину магніт- 35007С та утримувати її постійною. ного поля має вплив поперечний потік рідини, яка

Як наслідок, в стовпі такої дуги одночасно за- подається циркуляційним насосом 2. Газ в пузирях безпечується як отримання, так і утримання плаз- підіймається на поверхню, очищується від парів ми високих енергетичних параметрів, що дозволяє води, охолоджується в теплообміннику 4. Охоло- розглядати її, як якісно нове джерело тепла для джений та очищений паливний газ попадає в ре- нових технологій. сивер 5, звідки закачується в балони.

На фіг. приведено схему пристрою, що заяв- Запропонований пристрій працює в режимі, ляється. при якому повністю видаляється рідка фракція

Пристрій для отримання водню і чадного газу відходів за допомогою плазмової дуги до тих пір, із водно-вугільної суспензії містить замкнуту каме- доки всі молекули рідини не перетворилися в го- ру (реактор) 1, циркуляційний насос 2, електроди рючий газ. В процесі переробки виробляється ко- 3, теплообмінник 4, ресивер 5. Електроди 3, між рисне тепло, невелика кількість вуглеводу, який якими виникає дуговий розряд, знаходяться в реа- потім можна використати у виробництві електро- кторі 1 та занурені в рідину, якою заповнюється дів. реактор 1. Електроживлення дуги отримується від При експлуатації пристрою не додається ні- випрямляча, (наприклад, від зварювального уні- яких хімічних препаратів, оскільки при переробці версального апарату ВДУ-1202). Рідина за допо- біологічно забруднені рідкі відходи повністю сте- могою циркуляційного насосу 2 перекачується че- рилізуються при дії високої температури 2350070 рез електричний розряд постійного або змінного та дуже сильного ультрафіолетового випроміню- струму в зону електричної дуги 6, досягаючи мак- вання плазмової дуги, що дозволяє отримати пот- симальної температури. Вхід теплообмінника 4 рібні хімічні реакції с заданою швидкістю. з'єднаний з реактором 1, теплообмінник 4 з'єдна- За рахунок замкнутої системи нагріву в реак- ний із входом ресивера 5 для отримання синтез- торі знижується споживана пристроєм потужність, газу. забезпечується підвищення продуктивності роботи

Пристрій працює таким чином. пристрою і зниження шкідливих викидів в навко-

В замкнуту камеру (реактор) 1 подають колої- лишнє середовище. дний розчин. Електроди З, між якими виникає ду- Запропонований пристрій дозволяє повністю говий розряд, знаходяться всередині реактора 1 виключити попадання шкідливих і токсичних речо- та занурені в розчин. На електричну дугу подаєть- вин в навколишнє середовище та збільшити об'єм ся напруга від випрямляча потужністю 5ОкВт (одно паливного газу та теплової енергії відповідно до дуговий модуль), або 100кВт (двох дуговий мо- кількості загрузки вуглеводневої маси.