УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 1995 года по МПК C10J3/18 

Изобретение относится к технике разложения твердого топлива и может быть использовано для получения ацетилена и сопутствующих газообразных продуктов из угля или органического сырья.

Известно устройство для разложения угля, включающее реакционную камеру с бункером для подачи угля и средством для ввода реагента, электроды, укрепленные в стенках камеры, и закалочную камеру, подсоединенную к реакционной камере [1]
Недостаток этого устройства заключается в том, что для разложения угля необходимо затратить большое количество электроэнергии на нагрев его и второго реагента, а также невысокий выход газа ацетилена.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому устройству является устройство для разложения угля, которое выбирается в качестве прототипа [2] Это устройство включает реакционную камеру, средства для ввода реагентов, электроды с импульсным источником питания и закалочную камеру. Импульсный источник питания, к котоpому подключены электроды устройства, представляет собой батарею конденсаторов, заряжаемых через балластное сопротивление от электрической сети.

Недостатки данного технического решения прототипа заключаются в следующем. В промышленных условиях для получения большого тока импульса батарея собирается из большого количества до нескольких тысяч конденсаторов. Такая батарея конденсаторов занимает большие производственные площади, а потери электроэнергии на заряд ее составляют до половины энергии, взятой из сети. Кроме того, конденсаторы соединены по последовательно-параллельной схеме, обеспечивающей создание высокого напряжения между электродами, что снижает электробезопасность обслуживающего персонала. Все эти недостатки отрицательно сказываются на работе устройства и значительно усложняют возможность его промышленной реализации.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для разложения твердого топлива, включающем реакционную камеру, устройства для ввода реагентов, электроды с импульсным источником и закалочную камеру, электроды снабжены зажигателем, а импульсный источник выполнен на индуктивном накопителе.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 его электрическая схема.

Устройство для разложения твердого топлива (угля или другого углеводородного сырья, например, из отходов органического происхождения, имеет реакционную камеру 1 с электродами 2, к которым подключен импульсный источник тока на индуктивном накопителе 3. В реакционной камере установлены средства 4 для ввода реагентов смеси твердых частиц и пара через соответствующие патрубки. В верхней части камеры установлен зажигатель 5 с импульсным высоковольтным источником питания 6. Снизу к нижней части реакционной камеры присоединена закалочная камера 7, состоящая из торцевой стенки 8 "Земля" с отверстиями для прохода продукта, сопла 9 для закалки (охлаждения) газообразного продукта и фильтра 10 для сбора твердого остатка сажи.

На фиг.2 представлена электрическая схема устройства импульсного источника 3 с индуктивным накопителем. Она включает предохранители 11, трансформатор 12, выпрямитель 13, силовой контакт 14 и слаботочный контакт 15, индуктивный накопитель 16, зажигатель 5 с высоковольтным источником питания 6.

В качестве индуктивного накопителя 16 может быть использована катушка индуктивности, а в качестве зажигателя 5 может быть использован типовой электрод в трубе.

Соединение элементов схемы соответствует изображенному на фиг.2.

Устройство работает следующим образом.

Импульсный источник 3 обеспечивает создание напряжения между электродами 2. Одновременно зажигатель 5 получает питание от высоковольтного источника питания 6 и инициирует в пространстве между электродами 2 возникновение плазменного шнура.

Образовавшийся плазменный шнур (электрический разряд) заполняет собой все сечение плазмотрона и с большой скоростью, значительно превышающей скорость звука при соответствующих условиях (давлении и температуре), толкает перед собой ударную волну (падающую ударную волну ПУВ). Ударная волна, проходя через среду (смесь топлива и водяного пара), повышает давление, температуру и плотность последней. Плазменный шнур, двигающийся за ударной волной с несколько меньшей скоростью, "сжимает", как поршень, находящуюся перед его фронтом нагретую среду. За фронтом плазменного шнура создается разрежение.

Ударная волна (ПУВ), столкнувшись с торцевой поверхностью плазмотрона 8, тормозится, а ее кинетическая энергия идет на образование отраженной ударной волны ОУВ. Отраженная ударная волна распространяется по среде, нагретой падающей ударной волной. Это приводит к дальнейшему повышению давления, температуры и плотности среды. После прохождения ОУВ (до встречи с плазменным шнуром электрическим разрядом) среда находится в состоянии покоя относительно стенок плазмотрона, т.е. среда теряет весь запас кинетической энергии, что ведет опять-таки к увеличению давления, температуры и плотности ее.

Из-за перепада давления в сопле происходит сверхзвуковое расширение и, следовательно, охлаждение газообразного пpодукта, который собирается, например, в адсорберы.

Твердый остаток собирается на фильтре 11 или в каком-нибудь приемнике.

Между импульсами электрического разряда через патрубки средства 4 подается смесь твердого топлива или тонко измельченных отходов и водяной пар. Под действием сил тяжести твердая часть топлива выпадает из смеси, а водяной пар заполняет весь объем реакционной камеры 1, участвуя в дальнейшем в создании ацетилена и синтез-газа.

Импульсный источник 3 с индуктивным накопителем 16 работает следующим образом. После подачи напряжения на трансформатор 12 на выходе выпрямителя 13 появляется разность потенциалов, которая при замкнутом силовом контакте 14 вызывает протекание электротока по индуктивному накопителю 16 в направлении, указанном стрелками на фиг.2. В то же время накапливается заряд в конденсаторах высоковольтного источника питания 6. При замыкании слаботочного контакта 15 пространство между электродами 2 ионизируется зажигателем 5. Одновременно с замыканием слаботочного контакта 15 пространство между электродами 2 ионизируется зажигателем 5. Одновременно с замыканием слаботочного контакта 15 происходит размыкание силового контакта 14, что вызывает появление напряжения между электродами 2 за счет самоиндукции индуктивного накопителя 16 В межэлектродном пространстве возникает плазменный pазряд, после чего размыкается слаботочный контакт 15, а замыкается силовой контакт 14. По завершении переходных процессов схема будет готова к созданию очередного импульса и будет продолжать автоматически работать в описанном выше режиме.

Таким образом, создание с помощью зажигателя 5 и индуктивного накопителя 16 в межэлектродном пространстве импульсного плазменного разряда обеспечивает благоприятные условия для переработки твердого топлива и бытовых или промышленных отходов тонкого помола в газообразный продукт смесь синтез-газа с ацетиленом до 31% последнего.

Изобретение относится к технике разложения твердого топлива и может быть использовано для получения ацетилена и сопутствующих газообразных продуктов из угля или органического сырья. Устройство содержит реакционную камеру С, средства для ввода реагентов, электроды с импульсным источником и закалочную камеру. Электроды снабжены зажигателем, а импульсный источник выполнен на индуктивном накопителе. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, включающее реакционную камеру, средства для ввода реагентов, электроды с импульсным источником и закалочную камеру, отличающееся тем, что электроды снабжены зажигателем, а импульсный источник выполнен на индуктивном накопителе.