УЗЕЛ ПОДАЧИ СЫРЬЯ В ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР Российский патент 1996 года по МПК H05B7/22 H01H1/42 

Изобретение относится к химическому аппаратостроению и может быть использовано в различных отраслях химической технологии переработки сырья с помощью низкотемпературной плазмы.

Известен узел подачи сырья, расположенный между соплом плазмотрона и реакционной камерой, который содержит выполненный в виде цилиндра корпус со сквозным отверстием, причем в стенке корпуса выполнен кольцевой коллектор, соединенный с одной стороны с патрубком ввода сырья, а с другой радиальными каналами со сквозным отверстием корпуса, и тонкостенный неохлаждаемый диск с центральным сквозным отверстием, диаметр которого равен диаметру отверстия в корпусе, при этом упомянутые радиальные каналы выполнены на обращенной к корпусу поверхности диска [1] Известный узел подачи сырья имеет существенный недостаток: ограниченные пределы использования, поскольку узел предназначен для подачи в плазменную струю сырья, находящегося только в одной фазе или газообразной или жидкой. Подача сырья, состоящего из жидкой и газообразной компоненты, приводит к тому, что через каналы сырье поступает чередующимся порциям: жидкая компонента в последующий момент сменяется на газообразную компоненту. Такая подача сырья приводит к ухудшению условий смешения сырья с плазменной струей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и выбранный нами в качестве прототипа является узел подачи сырья в плазмохимический реактор, содержащий два плоских водоохлаждаемых цилиндра со сквозным осевым отверстием и кольцевым коллектором, выполненным на плоской поверхности цилиндра и соединенным с патрубком ввода сырья, и расположенный между плоскими цилиндрами неохлаждаемый диск со сквозным центральным отверстием и радиальными каналами, выполненными на обеих поверхностях диска, при этом каналы на каждой из поверхностей соединены с соответствующими коллекторами цилиндров [2]
Известный узел ввода сырья позволяет эффективно организовать процесс смешения плазменного потока с жидким и газообразным сырьем. Однако известный узел подачи сырья имеет существенные недостатки:
наличие тепловых потерь, связанных с организацией принудительного охлаждения плоских цилиндров;
сложность изготовления неохлаждаемого тонкостенного диска, связанная с фрезированием каналов на поверхностях диска.

Необходимо создать узел ввода сырья, в котором отсутствуют тепловые потери и исключен тонкостенный диск.

Такой технический результат достигается, когда на торцовой поверхности цилиндра, имеющей кольцевой коллектор, выполнена кольцевая проточка от радиуса сквозного осевого отверстия до внутреннего радиуса кольцевого коллектора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен узел подачи сырья, общий вид.

Узел подачи сырья содержит два плоских цилиндра 1 со сквозным осевым отверстием 2 и кольцевым коллектором 3, соединенным с патрубком ввода сырья 4. На плоской поверхности цилиндра 1, имеющей кольцевой коллектор 3, выполнена кольцевая проточка 5 от радиуса сквозного осевого отверстия 2 до внутреннего радиуса кольцевого коллектора 3. Высота кольцевой проточки зависит от соотношения расходов плазменного потока и подаваемого сырья и определяется расчетным или опытным путем.

Узел подачи сырья расположен между соплом плазмотрона 6 и реакционной камерой 7.

Герметизация соединений плоских цилиндров 1 между собой и с реакционной камерой 7 и с соплом плазмотрона 6 не показана на чертеже.

Плоские цилиндры 1 не имеют рубашки охлаждения, они охлаждаются за счет потока сырья, подаваемого в кольцевые коллекторы 3.

Существенными признаками изобретения, которые совпадают с существенными признаками прототипа, являются.

плоский цилиндр 1 со сквозным осевым отверстием 2 и кольцевым коллектором 3;
коллектор 3 соединен с патрубком ввода сырья 4;
цилиндры 1 установлены соосно.

Отличительными существенными признаками являются
плоские цилиндры 1 не имеют рубашки охлаждения;
на торцовой поверхности цилиндра 1, имеющей кольцевой коллектор 3, выполнена кольцевая проточка 5 от радиуса сквозного отверстия 2 до внутреннего радиуса кольцевого коллектора 3;
коллектор 3 соединен со сквозным отверстием 2 посредством проточки 5.

Узел подачи сырья работает следующим образом. Устанавливают соосно два плоских цилиндра 1 между соплом плазмотрона 6 и реакционной камерой 7. Запускают плазмотрон, при этом через сопло плазмотрона 6 протекает пламенная струя. Через патрубки ввода сырья 4 подают раздельно в верхний и нижний цилиндры 1 жидкое и газообразное сырье, которое через коллектор 3 и кольцевую проточку 5 поступает в плазменную струю. Поток сырья, проходя через коллектор 3 и кольцевую проточку 5, охлаждает плоский цилиндр 1, что позволяет отказаться от принудительного охлаждения плоских цилиндров 1.

Предлагаемый узел подачи сырья прост в изготовлении и в эксплуатации, состоит из унифицированных деталей, не охлаждаемых водой, что повышает тепловой КПД плазмохимического реактора.

Для упрощения конструкции плазмотрона и исключения тепловых потерь при эксплуатации узел подачи сырья состоит из двух плоских цилиндров со сквозным отверстием, кольцевым коллектором и кольцевой проточкой, выполненной от радиуса сквозного осевого отверстия до внутреннего радиуса кольцевого коллектора на торцевой поверхности цилиндра. 1 ил.

Узел подачи сырья в плазмохимических реактор, содержащий два плоских цилиндра со сквозным осевым отверстием и кольцевым коллектором, выполненным на торцевой поверхности цилиндра и соединенным с парубком ввода сырья, отличающийся тем, что на торцевой поверхности каждого цилиндра выполнена кольцевая проточка с наружным радиусом, равным внутреннему радиусу кольцевого коллектора, и внутренним радиусом, равным радиусу осевого отверстия.