Horákové zariadenie na chemické procesy

Číslo patentu: 280468

Dátum: 07.12.1994

Autori: Myklebust Nils, Lynum Steinar, Haugsten Kjell, Hox Ketil, Hugdahl Jan

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Horákové zariadenie na chemické procesy obsahuje prívodnú trubicu (5) na dodávku reakčnej zložky, usporiadanú centrálne vo vnútornej elektróde (3) plazmového horáka (1), ktorý obsahuje dve alebo viac rúrkovitých elektród (2, 3) usporiadaných koaxiálne jedna vnútri druhej, pričom prívodná trubica (5) je chladená kvapalinou a vonkajšia stena (7) a spodná stena (9) sú vybavené tepelne izolačným povlakom (10, 11). Prívodná trubica (5) je uložená posunuteľne v axiálnom smere na nastavenie dýzy vzhľadom na plazmový plameň, pričom spodná časť (18) prívodnej trubice (5) je vymeniteľná a je vybavená kónickým zúžením v tvare Venturiho dýzy (15), čo umožňuje spodnej časti (18) prívodnej trubice (5), ktorá obsahuje Venturiho dýzy (15), aby bola vybratá tak, že zaistí optimálnu rýchlosť plynu pre použitú reakčnú zložku.

Text

Pozerať všetko

Dátum podania 11.12.1992 (13) Druh d°k°m B 5 Číslo príoritnej prihlášky 914911 (51) I C 16 Dátum priority 12.12.1991 H 05 H 1/34 H 05 H 1/42 Krajina priority N 0 ÚRAD Dátum zverejnenia 07.12.1994 Dátum zverejnenia udelenia vo Vestníku 14.02.2000 SLOVENSKEJ REPUBLIKY(73) Majiteľ patentu KVAERNER TECHNOLOGY AND RESEARCH LTD., London, GB(72) Pôvodca vynálezu Lynum Steinar, Oslo, NO Haugsten Kjell, Oslo NO Hox Ketil, Trondheim, NO Hugdahl Jan, Trondheim, N 0 Myklebust Nils, Trondheim, NO(54) Názov vynálezu Horáková zariadenie na chemické procesyHoráková zariadenie na chemické procesy obsahuje prívodnú trubicu (5) na dodávku reakčnej zložky, usporiadanú centrálne vo vnútornej elektróde (3) plazmového horáka (1), ktorý obsahuje dve alebo viac rúrkovítých elektród (2, 3) usporiadaných koaxiálne jedna vnútri druhej, pričom prívodná trubica (5) je chladená kvapalinou a vonkajšia stena (7) a spodná stena (9) sú vybavené tepelne izolačným povlakom (10, 11). Prívodná n-ubica (5) je uložená posunuteľne vaxíálnom smere na nastavenie dýzy vzhľadom na plazmový plameň, pričom spodná časť (18) prívodnej trubice (5) je vymeniteľné a je vybavená kónickýrn zúžením v tvare Venturiho dýzy (15), čo umožňuje spodnej časti (18) prívodnej trubice (5), ktorá obsahuje Venturiho dýzy(15), aby bola vybratá tak, že zaistí optimálnu rýchlosť plynu pre použitú reakčnú zložku.Tento vynález sa týka prívodnej trubice na prívod reagujúcej zložky do plazmového horaka. Plazmový horák sa používa na chemické spracovávanie reakčnej zložky a môže byť napájaný jednak plazmu vytvárajúcim plynom, ale aj reakčnou zložkou.Z nórskeho patentu číslo 164 846 je známa elektricky izolovaná prívodná trubica prísad, ktorá je centrálne usporiadaná vo vnútomej elektróde plazmového horáka, určeného na ponorenie do tuhej taveníny.V US 4 122 293 je opísaná extemá vodou chladená pri vodná trubica na napájanie plynom, prímesou a elektrickým prúdom do dutej elektródy používanej v oblúkovej taviacej peci. Ďalej EP o 17 s 288 opisuje dýzu plazmového horáka,špeciálne skonštmovaného na ohrievanie hutnickej taviacej komory. Dýza má hrot elektródy pripojený na držiaku elektródy chladenćmu kvapalinou, ktorý slúži súčasne ako prívodná trubica pre plazmu vytvárajúci plyn a elektrický prúd. Hrot elektródy má centrálne vŕtanie na plyn vytvárajúci plazmu a výstup z vftania je najskôr konštruovaný ako Lavalova dýza a potom ako difúzor umožňujúci plynu, aby bol rozprášený pri výstupe z elektródy.GB 995 152 opisuje elektrický oblúkový horák pre rezacie zariadenie, ktorý vysiela lúč plynu zohriateho na veľmi vysokú teplotu prostrednictvom elektrického oblúka,ktorý sa vytvorí medzi telom horáka a oblúkom. Telo horáka sa skladá z elektródy v oblúkovej komore a výstupný koniec rúrky na dodávku remcieho plynu môže byť vybavený Venturiho dýzou, Dýza však nie je vymeniteľná.Z US 4 275 287 je známa vodou chladená prívodná trubica na dodávku reakčnej zložky do plazmového horáka. Spodná časť prívodnej trubice je odstrániteľná s cieľom zjednodušenia výmeny, ked je po použití opotrebovaná. Privodná trubica však nie je pohyblivá.Počas chemického spracovania reakčnej zložky, napríklad pri pyrolýze, je podstatné, aby plyn mal správnu teplotu, ked dosiahne plazmový plameň a to môže viesť k zrážaniu týchto produktov v prívodnom zariadení a na elektródach.Zistilo sa, že známe konštrukcie prívodných zariadení vedú k neuspokojivým výsledkom pri použití v plazmovom horáku, ktorý sa používa na chemické spracovanie reakčnej zložky.Táto prihláška má za cieľ poskytnúť prívodné zariadenie, v ktorom sa docieli požadovaná teplota a správny prisun reakčnej zložky do takéhoto plazmového horáka.Tento ciel je dosiahnutý prívodnou trubicou, vyznačujúcou sa znakmi uvedenými v patentových nárokoch.Plazmový horák pozostáva z rúrkových elektród, súosovo umiestnených jedna v druhej. Vo svojom najjednoduchšom tvare pozostáva horák z dvoch elektród, vonkajšej a vnútomej elektródy. Plazmový horák môže byť vybavený aj viacerými elektródami.Elektródy môžu byť duté s kanálmi na dopravu chladiaceho média. Všetky typy tuhých materiálov s dobrou tepelnou a elektrickou vodivosťou môžu byť použité pri elektródach chladených kvapalinou.Výhodne sa používajú tuhé elektródy. Tuhé clektródy sú väčšinou vyrobené z materiálu s vysokou teplotou topenia a dobrou vodivosťou, ako napríklad gratit.Reagujúca zložka sa privádza oddelenou prívodnou tmbicou, umiestnenou súosovo vo vnútomej elektróde.Termín reagujúca zložka sa vzťahuje na čistý plyn alebo plyn zmiešaný s kvapalnými časticami alebo s tuhýmí časticami, s ktorými prebehne chemická reakcia v plazmovom horáku, Ked sa prívodná trubica rozpáli v plazmovej zóne, musi sa trubica chladiť. Na to je vybavená kanálmi na dopravu chladiaceho média. Chladiace kanáliky môžu byť vytvorene vybavením trubice intemou deliacou priehradkou, končiacou nad spodným koncom prívodnej trubice. Smer toku chladiaceho média je usporiadaný tak, aby sa docielila najnižšia teplota vo vnútornej časti prívodnej trubice.Dôležité je, aby reagujúca zložka mala správnu teplotu pri napájaní do plazmovcj zóny. Potrebná teplota metánu je napríklad v rozsahu od 650 °C do 700 °C. Meraním teploty na výstupe dýzy prívodnej rúrky, napriklad pomocou termočlánkov umiestnených V trubici, môžeme nastaviť teplotu chladiacej zmesi tak, aby reagujůca zložka dosiahla žíadanú teplotu pri výstupe z dýzy.Vonkajší povrch prívodnej trubice a najmä dolný povrch, obrátený k plazmovému plameňu majú izolačnú vrstvu, Prívodná trubica s izolačnou vrstvou má menší priemer,ako je vnútomý priemer vnútomej elektródy. Plyn vytvárajúci plazmu alebo reagujúcu látku môžeme privádzať prstencovým priechodom, vytvoreným medzi prívodnou trubicou a vnútomou elektródou. Teplota pri napájaní plynu vytvárajúceho plazmu alebo reakčnej zloäry je malá a bude preto prispievať k chladeniu prívodnej trubice.Plyn vytvárajúci plazmu môže tvoriť napríklad inertný plyn, ako je dusik alebo argón, ktore sa normálne nezúčastnia chemickej reakcie prebiehajúcej v plazmovom plamení aleboju neovplyvnia. Reagujúca zložka môže byť tiež použitá ako plyn vytvárajúci plazmu.Prívodná trubica môže byť posúvaná v axiálnom smere na umožnenie nastavenia dýzy na docielenie priaznivej polohy proti plazmovému plameňu. Týmto sa pri dosiahnuti plazmovej zóny dosiahnu v reakčnej zložke výhodné tepelné podmienky a docieli sa optimálna účinnosť chemického procesu.V plazmovom horáku možno použiť taviace elektródy,pri ktorých môže dôjsť k stratám tavením, čím sa mení dlžka elektródy. Z tohto dôvodu je tiež výhodné, ak sa môže prívodná trubica posúvať, aby mohla byť prestavená a sledovala opotrebenie elektródy. Dýza alebo dolná časť prívodnej trubice obrátenej k plazmovému plameňu sú urobene tak, aby mohli byť vymicňané. Táto časť prívodnej trubice je vystavená vysokým teplotám, takže môže dôjsť k erózii a roztrhnutiu trubice. Preto je výhodné, ak je dýza vymeniteľná v daných intervaloch.Dýza prívodnej trubice môže mať kónické zúženie, difuzér (venturi) alebo Lavalovu dýzu. Reagujúce zloäcy tým získajú väčšiu rýchlosť toku a tým rýchlejšie podávanie do plazmového plameňa Rýchlosť toku plynu je parameter na docielenie najlepších prevádzkových pomerov V plazmovom horáku, navrhnutom pre chemický proces. Pretože difúzor (Venturi) je vymeniteľný, môžeme zvoliť dýzu, ktorá ponúka optimálnu rýchlosť toku plynu pre použitú reagujúcu zložku.Pomocou prívodnej dýzy podľa vynálezu je dosiahnutý ciel privádzať reagujúcu zložku pri žiadanej teplote a správnej rýchlosti toku a s výstupnou dýzou v správnej polohe proti plazmovému plameňu, čím sa zamedzí reakč SK 280468 B 6nej zložke reagovať skôr, ako dosiahne reakčnú zónu. To taktiež zarnedzí zrážaniu reakčných alebo rozpadových produktov v dýze prívodnej trubice a na elektródach.V zmysle tohto vynálezu možno použiť prívodnú trubicu pri mnohých typoch plazmových horákov, ako je napriklad plazmový horák opisaný V nórskej príhláške číslo 91 4907.Prívodná trubica pre plazmový horák podľa tohto vynálezu bude ďalej opísaná detailnejšie s odvolaním na výkres, ktorý schematicky objasňuje prednosti uskutočnenia.Prehľad obrázkov na výkresochNa obr. 1 je znázomený zvislý rez plazmovým horákom s prívodnou trubicou podľa vynálezu.Na obr. l je plazmový horák 1 vybavený dvoma elektródami, vonkajšiu elektródou 2 a vnútornou elektródou 3.Elektródy 2 a 3 sú prednostne kruhové a rúrkovć a sú umiestnené súosovo, jedna vnútri druhej. Môžu byt plné alebo duté a vybavené chladiacimi kanálmi na prívod chladiacej zmesi. Tuhé elektródy sú prednostne vyrobené z materiálu s vysokou teplotou topenia a s dobrou elektrickou vodivosťou, ako je napríklad grafu alebo karbid kremíka. Všetky typy tuhých materiálov s dobrou elektrickou a lepelnou vodivosťou, napríklad med, možno použiť pri elektródach chladených kvapalinou.Plazmový horák je vybavený prívodnou trubicou 5 pre reakčnú zložku. Privodná trubica 5 sa skladá z homej časti 4 a spodnej časti 18, ktoráje vymeniteľné Prívodná trubica 5 je výhodne tvorená z materiálov s dobrou tepelnou vodivosťou, akoje napríklad meď. Trubica má vnútomú stenu 6 a vonkajšiu stenu 7 aje vybavená vnútornou deliacou priehradkou 8, ktorá končí blízko nad spodným koncom trubice, čím vytvára kanál na chladiace médium.Prísun chladiaceho média je uspôsobený tak, že tečie kanálom pozdĺž vnútomej steny 6 a vyteká z kanála pozdĺž vonkajšej steny 7. Toto je vyznačené šípkami. Vyznačený smer splňuje cieľ dosiahnutia najnižšej teploty na vnútornom povrchu prívodnej trubice.Vonkaj šia stena 7 a najmä spodná stena 9 trubice majú vrstvy tepelnej izolácie 10 a ll.Reakčná zložka sa privádza do plazmového horáka prívodnou trubicou 5. Toto je naznačene šípkou 12. Termín reakčná zložka sa vzťahuje na čistý plyn alebo plyn zmiešaný s kvapalinovými alebo tuhými časticami, s ktorými dôjde k chemickým reakciám v plazmovom plamení.Medzi prívodnou trubicou a vonkajšou elektródou a medzi vnútomou a vonkajšou elektródou sú vytvorené prstencovć priechody. Týmito priechodmi môžeme privádzať plyn vytvárajúci plazmu. To je naznačené šípkami 13 a 14. Plyn vytvárajúci plazmu môže tvoriť napriklad inertný plyn, ako dusík alebo argón, ktore sa normálne nezúčaslňujú alebo neovplyvňujú chemickú reakciu prebiehajúcu v plazmovom plamení.Plazmu vytvárąjúci plyn, ktorýje privádzaný prstencovým priechodom medzi prívodnou trubicou a elektródou, je naznačený šípkami 13. Tento plyn môže byť podchladený a tým bude ďalej prispievať k chladeniu prívodnej trubice.Prívodná trubica 5 na reakčný plyn je posúvateľná v axiálnom smere. Zariadenie na posúvanie tejto trubice nie je na výkrese vyznačené. Účelom posúvanie. prívodnej trubiceje umožniť nastavenie dýzy tak, aby zaujala správnu polohu proti plazmovému plameňu.Dýza alebo spodná časť 18 prívodnej trubice sú vymeniteľné. Vnútomé a vonkajšie steny trubice sú prednostne vybavené závitovou časťou na umožnenie vyskrutkovania dýzy a jej nahradenia. Závitová časť je pre vnútomú stenu trubice naznačená vzťahovou značkou 16 a pre vonkajšiu stenu vzťahovou značkou 17.Spodná časť prívodnej trubice je kónického tvaru, čím sa vytvára zúženie v smere výstupu z trubice v tvare difúzorovej (Venturi) dýzy 15.Pri pretlačení reakčnej zložky dýzou 15 docieli táto vyššiu rýchlosť toku a bude rýchlejšie privádzaná do plazmového plameňa. Miera toku je závislá od tvaru Venturiho dýzy. Pretože spodná časť 18 prívodnej trubice 5 je vymeniteľné., môže byť správna miera toku nastavená takým spôsobom, že vyrábané požadovaná akosť závisí od použitej reakčnej zložky.l. Horákove zariadenie na chemické procesy, obsahujúce prívodnú trubicu (5) na dodávku reakčnej zložky,usporiadanú centrálne vo vnútomej elektróde (3) plazmového horaka (l), ktorý obsahuje dve alebo viac rúrkovitých elektrćd (2, 3) usporiadaných koaxiálne jedna vnútri druhej, pričom prívodná trubica (5) je chladená kvapalinou a vonkajšia stena (7) a spodná stena (9) sú vybavené tepelne izolačným povlakom (10, ll), v y z n a č uj ú c e s a t ý m , že prívodná trubica (S) je uložená posunuteľnc v axiálnom smere na nastavenie dýzy vzhľadom na plazmový plameň, pričom spodná časť (18) prívodnej trubice (5) je vymeniteľná a je vybavená kónickým zúženim v tvare Venturiho dýzy (15), na umožnenie vybratia spodnej časti(18) prívodnej trubice (5), ktorá obsahuje Venturiho dýzu(15) tak, že zaistí optimálnu rýchlosť plynu pre použitú reakčnú zložku.2. Horáková zariadenie podľa nároku l, v y z n a čuj ú ce sa tým, že prvky na meranieteplotysú umiestnené vo výstupe dýzy na nastavenie chladiacej zmesi, aby sa docielila správna teplota v použitej reakčnej zložke.

MPK / Značky

MPK: H05H 1/42, H05H 1/34

Značky: zariadenie, chemické, procesy, hořákové

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-280468-horakove-zariadenie-na-chemicke-procesy.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Horákové zariadenie na chemické procesy</a>

Podobne patenty