Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2170617C2 - Versatile counterflow jet unit for high-temperature processing of raw material - Google Patents

Versatile counterflow jet unit for high-temperature processing of raw material Download PDF

Info

Publication number
RU2170617C2
RU2170617C2 RU99113807A RU99113807A RU2170617C2 RU 2170617 C2 RU2170617 C2 RU 2170617C2 RU 99113807 A RU99113807 A RU 99113807A RU 99113807 A RU99113807 A RU 99113807A RU 2170617 C2 RU2170617 C2 RU 2170617C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
symmetry
plane
nozzle
combustion chamber
chamber
Prior art date
Application number
RU99113807A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99113807A (en
Inventor
П.А. Карсаниди
К.Ф. Мадзигон
Л.М. Романов
В.В. Шокин
Original Assignee
Шокин Владимир Васильевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шокин Владимир Васильевич filed Critical Шокин Владимир Васильевич
Priority to RU99113807A priority Critical patent/RU2170617C2/en
Publication of RU99113807A publication Critical patent/RU99113807A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2170617C2 publication Critical patent/RU2170617C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: high-temperature processing of petroleum products and loose materials, applicable for grinding and synthesizing of various solid and gaseous products. SUBSTANCE: the unit two aligned and opposite-directed combustion chambers secured on the frame of the reaction chamber formed in which is the plasma zone with throttling parts accommodating the atomizers of the headers of the device for feeding the quenching medium. A central planar nozzle with a central body is made at the outlet of the chambers. A device for introduction of source material in the form of at least one header with atomizers located the chamber for preheating of raw material connected to the pipe connection for feeding of raw material is built in the central body. The planar nozzle is confined by shells forming by the outer walls combustion chambers positioned symmetrically relative to the plane of symmetry, Laval nozzle made with a bevel cut for formation of energy fluxes separated relative to the plane of symmetry. EFFECT: reduced cost of the unit, enhanced reliability and capacity, expanded range of processed raw material due to expansion of the temperature range and continuous operation of the unit. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к высокотемпературной обработке нефтепродуктов и сыпучих материалов, а именно к установкам измельчения и синтезирования различных твердых, жидких и газообразных продуктов, и может быть использовано для напыления одного вещества на другое в порошковой металлургии при термообработке деталей машин и механизмов, в химических реакторах для крекинга мазута и при переработке газонефтепродуктов, а также для высотемпературного синтеза различных веществ из газовых конденсатов и других материалов. The invention relates to high-temperature processing of petroleum products and bulk materials, and in particular to plants for grinding and synthesizing various solid, liquid and gaseous products, and can be used for spraying one substance onto another in powder metallurgy during heat treatment of machine parts and mechanisms, in cracking chemical reactors fuel oil and in the processing of gas and oil products, as well as for high-temperature synthesis of various substances from gas condensates and other materials.

Известна помольно-обжиговая газоструйная установка для измельчения продуктов, требующих термической обработки, содержащая соосно установленные противолежащие камеры сгорания с соплами, реакционную камеру, емкость для сбора продуктов и устройства ввода исходного сырья (а.с. СССР N 1196030, МПК: B 02 C 19/06, публ. 07.12.85 г., бюл. N 45). Known grinding and calcining gas-jet installation for grinding products requiring heat treatment, containing coaxially mounted opposed combustion chambers with nozzles, a reaction chamber, a container for collecting products and input devices of the feedstock (AS USSR N 1196030, IPC: B 02 C 19 / 06, publ. 07.12.85, bul. N 45).

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является невозможность обеспечения широкого спектра температур обработки материалов, что связано с низкими турбулентностью и скоростями газовых струй, обусловленными наличием сырья во всей исходящей из камер массы газа в зоне перед столкновением встречных струй, что приводит к достаточно низким температурам. The reason that impedes obtaining the required technical result is the impossibility of providing a wide range of processing temperatures for materials, which is associated with low turbulence and speeds of gas jets due to the presence of raw materials in the entire mass of gas emanating from the chambers in the zone before the collision of oncoming jets, which leads to sufficiently low temperatures .

Известно устройство для газоструйной обработки сыпучих материалов, содержащее противоточно направленные и соосно расположенные источники энергоносителя, включающие камеры с патрубками ввода исходного сырья и энергоносителя, снабженные центральным соплом и симметрично расположенными относительно него наклонными соплами, реакционную камеру и устройство для сбора конечных продуктов (заявка PCT (WO) N 90/04457, МПК: B 02 C 19/06, публ. 3.05.90 г., бюл. 10). A device is known for gas-jet processing of bulk materials, containing countercurrently directed and coaxially located energy sources, including chambers with input pipes for feedstock and energy carrier, equipped with a central nozzle and inclined nozzles symmetrically located relative to it, a reaction chamber and a device for collecting final products (PCT application ( WO) N 90/04457, IPC: B 02 C 19/06, publ. 3.05.90, bul. 10).

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является отсутствие зоны плазмы из-за схождения всех струй в одной точке и принципиальной невозможностью обеспечения в ней высоких температур, обусловленной низкими скоростями столкновения встречных струй, обеспечивающих лишь некоторый разгон всей массы сырья. The reason that impedes obtaining the required technical result is the lack of a plasma zone due to the convergence of all jets at one point and the fundamental impossibility of ensuring high temperatures in it, due to the low collision speeds of oncoming jets, providing only some acceleration of the entire mass of raw materials.

Известно противоточное струйное устройство для газоструйного измельчения материалов, содержащее реакционную камеру с встроенными в нее соосными и встречно-направленными источниками энергоносителя, включающими камеры с центральными устройствами ввода исходного сырья в виде труб и снабженные соплами Лаваля, симметрично расположенными относительно устройств ввода исходного сырья, устройство отвода продуктов обработки (а.с. СССР N 1724367, МПК: B 02 C 19/06, публ. 07.04.92 г., бюл. N 13). A countercurrent jet device for gas-jet grinding of materials is known, comprising a reaction chamber with integrated coaxial and counter-directional energy sources, including chambers with central input devices of feedstock in the form of pipes and equipped with Laval nozzles symmetrically located relative to the input devices of the feedstock, an exhaust device processing products (AS USSR N 1724367, IPC: B 02 C 19/06, publ. 07.04.92, bull. N 13).

Причиной, препятствующей достижению требуемого результата, является невозможность высокотемпературной обработки в зоне соударения встречных струй из-за отсутствия центрального сопла, предварительного подогрева и турбулизации сырья. Кроме того, обычное сопло Лаваля при малейшем изменении параметров одной из камер приводит к колебанию или смещению зоны соударения встречных струй газа, что снижает надежность установки и производительность из-за изменения параметров закалки конечного продукта. The reason that impedes the achievement of the desired result is the impossibility of high-temperature processing in the collision zone of the opposing jets due to the lack of a central nozzle, preheating and turbulization of the raw materials. In addition, the usual Laval nozzle at the slightest change in the parameters of one of the chambers leads to oscillation or shift of the collision zone of the oncoming gas jets, which reduces the reliability of the installation and productivity due to changes in the quenching parameters of the final product.

Из известных устройств наиболее близким к заявляемому является устройство для высокотемпературной переработки газового конденсата, содержащее реакционную камеру с встроенными в нее и встречно направленными источниками энергоносителя для образования зоны плазмы, снабженной перфорированным устройством подачи закалочной среды, расположенным в дросселирующей части зоны плазмы, и связанными каждый с устройством ввода исходного сырья, по меньшей мере одно устройство выгрузки конечных продуктов, камеру предварительного нагрева сырья, сообщенную с устройством ввода исходного сырья с патрубком подачи сырья (патент РФ N 2026334, МПК: C 10 G 15/12, публ. 10.01.95 г., бюл. N 1). Of the known devices, the closest to the claimed one is a device for the high-temperature processing of gas condensate, containing a reaction chamber with integrated and opposed sources of energy to form a plasma zone, equipped with a perforated quenching medium supply device located in the throttling part of the plasma zone, and each connected a device for inputting raw materials, at least one device for unloading final products, a chamber for preheating raw materials, an input device communicating with the feedstock with a feed pipe (RF Patent N 2026334, IPC: C 10 G 15/12, publ 10.01.95, at Bul N 1..).

Причиной, препятствующей достижению технического результата, обеспечиваемого заявляемым устройством, является его высокая стоимость, обусловленная потреблением электроэнергии плазмотронами, сложностью, а также громоздкостью конструкции, обусловленными необходимостью 2-этапного закаливания, а также ограниченный диапазон использования сырья, связанный с получением достаточно низких температур (4000K) в зоне плазмы. Кроме того, низкая турбулизация парогаза (газовзвеси), приводящая к снижению скорости химических реакций, а также небольшие размеры зоны плазмы снижают производительность установки при получении продукта. The reason that impedes the achievement of the technical result provided by the claimed device is its high cost, due to the power consumption of the plasma torches, the complexity and cumbersome design, due to the need for 2-stage hardening, as well as the limited range of raw materials associated with obtaining sufficiently low temperatures (4000K ) in the plasma zone. In addition, the low turbulization of steam and gas (gas suspension), which leads to a decrease in the rate of chemical reactions, as well as the small size of the plasma zone reduce the productivity of the installation upon receipt of the product.

В основу изобретения положена задача разработать универсальное устройство высокотемпературной обработки продуктов в плазменной струе, работающее одновременно в широком диапазоне различных видов сыпучего сырья, а также нефтепродуктов, при этом устройство должно обладать невысокой стоимостью, быть малогабаритным, надежным и производительным. The basis of the invention is the task of developing a universal device for high-temperature processing of products in a plasma jet, operating simultaneously in a wide range of different types of bulk materials, as well as petroleum products, while the device should have a low cost, be small-sized, reliable and efficient.

При осуществлении поставленной задачи достигается значительное удешевление установки, связанное с экономией электроэнергии и упрощением конструкции, позволяющей одновременно создать необходимый размер зоны плазмы с ее расширенными зонами дросселирования с использованием устройства одноэтапного закаливания, что приводит и к удешевлению, и к увеличению производительности установки, и, кроме того, замена плазмотронов на предложенную конструкцию камер сгорания позволяет длительно поддерживать в зоне плазмы температуры от 2500 до 15000K, за счет того, что плазма образуется в пространстве и не соприкасается с элементами конструкции установки, что невозможно длительно осуществлять в прототипе, плазмотроны которого ограничены низкими ресурсами материалов электродов. In the implementation of the task, a significant reduction in cost of the installation is achieved, associated with energy saving and simplification of the design, which allows you to simultaneously create the required size of the plasma zone with its expanded throttling zones using a one-stage hardening device, which leads to a reduction in cost and to increase the productivity of the installation, and, in addition to Moreover, replacing plasmatrons with the proposed design of combustion chambers allows for a long time to maintain temperatures in the plasma zone from 2500 to 15000K, s by the fact that plasma is formed in space and does not contact the components of the construction, it is impossible to implement long-term in the prior art plasma torches are limited low-resource electrode materials.

Поставленная задача осуществляется тем, что универсальная противоточно-струйная установка для высокотемпературной обработки сырья содержит реакционную камеру с встроенными в нее и встречно направленными источниками энергоносителя для образования зоны плазмы, снабженной перфорированным устройством подачи закалочной среды, расположенным в дросселирующей части зоны плазмы и связанными каждый с устройством ввода исходного сырья, по меньшей мере одно устройство выгрузки конечных продуктов, камеру предварительного нагрева сырья, сообщенную с устройством ввода исходного сырья с патрубком подачи сырья. The task is carried out in that the universal countercurrent jet installation for high-temperature processing of raw materials contains a reaction chamber with integrated and opposed sources of energy for forming a plasma zone equipped with a perforated quenching medium supply device located in the throttling part of the plasma zone and each connected to the device input of raw materials, at least one device for unloading final products, a chamber for preheating raw materials, ennuyu with an input feedstock to the nozzle feed.

Новым в устройстве является то, что источники энергоносителя установлены соосно и выполнены каждый в виде камеры сгорания, снабженной на выходе центральным соплом внешнего расширения с центральным телом, расположенным в плоскости симметрии камеры сгорания и ограниченным обечайками, образующими со стенками камеры сгорания симметрично расположенные относительно центрального сопла плоские сопла Лаваля, выполненные каждый с косым срезом для образования расходящихся относительно плоскости симметрии камеры сгорания потоков энергоносителя, причем устройство ввода исходного сырья вмонтировано в центральное тело и выполнено в виде связанного с патрубком подачи сырья по меньшей мере одного коллектора с по меньшей мере одной форсункой, расположенной в камере предварительного нагрева в плоскости симметрии камеры сгорания. New in the device is that the energy sources are installed coaxially and each is made in the form of a combustion chamber, equipped with an external expansion nozzle with a central body located in the plane of symmetry of the combustion chamber and bounded by shells forming symmetrically located relative to the central nozzle with the walls of the combustion chamber flat Laval nozzles, each made with an oblique slice for the formation of divergent energy-bearing flows diverging relative to the plane of symmetry of the combustion chamber eating, and the input device of the feedstock is mounted in the Central body and made in the form of a feedstock connected to the pipe supply of at least one collector with at least one nozzle located in the preheating chamber in the plane of symmetry of the combustion chamber.

Кроме того, в установку может быть введена система охлаждения, содержащая полости подвода и отвода охлаждающей среды к стенкам камер сгорания, обечаек и центрального тела, соединенных с соответствующими патрубками, устройство подачи закалочной среды может быть выполнено в виде коллекторов с форсунками, сообщенных с патрубками подачи закалочной среды и симметрично расположенных относительно плоскости симметрии зоны плазмы, а камеры сгорания могут быть расположены друг от друга на расстоянии l ≥ 3h, где h - размер косого среза выходного сечения сопла Лаваля. Расстояние l замеряется между окончаниями центральных тел. In addition, a cooling system may be introduced into the installation, containing cavities for supplying and discharging cooling medium to the walls of the combustion chambers, shells and the central body connected to the corresponding nozzles, the quenching medium supply device can be made in the form of manifolds with nozzles in communication with the supply nozzles quenching medium and plasma zones symmetrically located relative to the plane of symmetry, and the combustion chambers can be located at a distance l ≥ 3h from each other, where h is the size of the oblique cut of the output eniya Laval nozzle. The distance l is measured between the ends of the central bodies.

Установка представлена на чертежах, где изображены на:
фиг. 1 - вид установки спереди в разрезе;
фиг. 2 - сечение A-A установки на фиг. 1;
фиг. 3 - вид камеры сгорания по сечению B-B на фиг. 1 левого источника энергоносителя;
фиг. 4 - вид камеры сгорания в плоскости ее симметрии по сечению C-C на фиг. 2.
The installation is presented in the drawings, which depict:
FIG. 1 is a sectional front view of the installation;
FIG. 2 is a section AA of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a view of the combustion chamber along section BB in FIG. 1 left energy source;
FIG. 4 is a view of the combustion chamber in the plane of its symmetry along section CC in FIG. 2.

Установка содержит два источника энергоносителя высокоскоростных и высокотемпературных струй газов, выполненных в виде соосно установленных и встречно направленных камер сгорания 1, встроенных посредством рамы 2 в реакционную камеру 3 с образованием зоны плазмы 4 и зон дросселирования 5. The installation contains two energy sources of high-speed and high-temperature gas jets, made in the form of coaxially mounted and counter-directed combustion chambers 1, integrated by means of a frame 2 into the reaction chamber 3 with the formation of a plasma zone 4 and throttling zones 5.

На выходе камеры сгорания 1 выполнено сопло 6 внешнего расширения (фиг. 3), например плоское, с центральным телом 7, расположенным в плоскости симметрии 8 камеры сгорания 1 и обечайками 9, расположенными симметрично относительно центрального тела 7 и образующими своей внешней стороной 10 сопла Лаваля 11, например плоские, выполненные с косым срезом 12 каждое. Направление косых срезов сопел Лаваля 11 относительно плоскости симметрии 8 выбрано таким образом, чтобы они образовывали расходящиеся по обе стороны от нее газовые потоки 13. At the exit of the combustion chamber 1, an external expansion nozzle 6 is made (Fig. 3), for example, flat, with a central body 7 located in the plane of symmetry 8 of the combustion chamber 1 and shells 9 located symmetrically with respect to the central body 7 and forming their outer side 10 of the Laval nozzle 11, for example, flat, made with an oblique cut 12 each. The direction of the oblique sections of the Laval nozzles 11 relative to the plane of symmetry 8 is chosen so that they form diverging gas flows 13 on both sides of it.

Исходя из оптимальных габаритов установки расстояние между камерами сгорания l выбирается равным или большим, чем утроенный размер h косого среза 12 выходного сечения плоского сопла Лаваля 11. Based on the optimal dimensions of the installation, the distance between the combustion chambers l is chosen equal to or greater than the triple size h of the oblique cut 12 of the output section of the flat Laval nozzle 11.

В центральное тело 7 встроено устройство ввода исходного сырья, выполненное в виде патрубка подачи сырья 14, связанного по меньшей мере c одним или несколькими коллекторами 15 с форсунками 16, расположенными в камере 17 предварительного нагрева сырья, ограниченной входом газов в нее и критическим сечением 18 сопла внешнего расширения 6. В стенках камеры сгорания 1, а также в центральном теле 7 и в обечайках 9 выполнены составляющие систему охлаждения установки полости с подводом и отводом охлаждающей среды, например воды, соответственно 19, 20, 21, соединенные соответствующими патрубками подвода 22 и патрубками отвода 23 охлаждающей среды. In the central body 7, a feed input device is built-in, made in the form of a feed supply pipe 14 connected to at least one or several collectors 15 with nozzles 16 located in the feed pre-heating chamber 17, limited by the gas inlet to it and a critical section 18 of the nozzle external expansion 6. In the walls of the combustion chamber 1, as well as in the central body 7 and in the shells 9, components of the cooling system of the cavity installation are made with the inlet and outlet of a cooling medium, for example, water, 19, 20, 21, respectively union of the respective supply nozzles 22 and outlet nozzles 23 of the cooling medium.

Каждая камера сгорания оснащена патрубками подвода окислителя (например, воздуха, кислорода и т.д.) 24 и горючего (например, водорода, керосина, природного газа и т.д.) 25, а также форсуночными головками 26 для распыления. Each combustion chamber is equipped with nozzles for supplying an oxidizing agent (for example, air, oxygen, etc.) 24 and fuel (for example, hydrogen, kerosene, natural gas, etc.) 25, as well as nozzle heads 26 for spraying.

Реакционная камера 3 выполнена в виде герметичной емкости 27 с двойными стенками, снабженной устройствами выгрузки твердых 28 и газообразных 29 конечных продуктов и системой охлаждения с подводом воды в патрубок 30 и ее отводом из патрубка 31. The reaction chamber 3 is made in the form of a sealed container with double walls 27, equipped with devices for discharging solid 28 and gaseous 29 end products and a cooling system with water supply to the pipe 30 and its discharge from the pipe 31.

В реакционной камере 3 установлено устройство подачи закалочной среды, симметрично охватывающее зоны дросселирования плазмы 5 и выполненное в виде, например, коллекторов 32 с перфорацией в виде форсунок 33 и сообщенных с патрубком 34 подачи закалочной среды в виде, например, метана, углеводорода или воды. In the reaction chamber 3, a quenching medium supply device is installed, symmetrically covering the throttling zones of plasma 5 and made in the form of, for example, collectors 32 with perforation in the form of nozzles 33 and in communication with the quenching medium supply pipe 34 in the form of, for example, methane, hydrocarbon or water.

Угол среза 12 плоских сопел Лаваля 11 выбирается исходя из требуемых размеров зоны плазмы 4, симметрично расположенной относительно плоскости симметрии 35 и оптимального расширения газов в косом срезе. The cutting angle 12 of the flat Laval nozzles 11 is selected based on the required dimensions of the plasma zone 4, symmetrically located relative to the plane of symmetry 35 and the optimal expansion of the gases in the oblique cut.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Включаются камеры сгорания 1 посредством подачи в каждую из них по патрубку 24 окислителя и патрубку 25 горючего, смесь которых поджигается на выходе из форсуночных головок 26, образуя горячие газы. Одновременно исходное сырье (например мазут, либо газовый конденсат, либо взвесь окислов и т. д. ) через патрубок 14, коллектор 15 и форсунки 16 подается в камеру 17 предварительного нагрева, где сырье под воздействием поступающих со стороны камеры сгорания 1 горячих газов нагревается, смешивается с газовым потоком, а затем смешанный газосырьевой парогаз, проходя внутреннее пространство между центральным телом 7, обечайками 9 до критического сечения 18 сопла 6, ускоряется и направляется в виде газового потока 36 навстречу аналогичному потоку от противорасположенной камеры сгорания 1. The combustion chambers 1 are turned on by supplying to each of them an oxidizer nozzle 24 and a fuel nozzle 25, the mixture of which is ignited at the outlet of the nozzle heads 26, forming hot gases. At the same time, the feedstock (for example, fuel oil, or gas condensate, or a suspension of oxides, etc.) is supplied through the pipe 14, the collector 15 and the nozzle 16 to the preheating chamber 17, where the raw material heats up under the influence of the hot gases coming from the combustion chamber 1, mixed with the gas stream, and then the mixed gas source gas, passing the inner space between the central body 7, the shells 9 to the critical section 18 of the nozzle 6, is accelerated and sent in the form of a gas stream 36 towards a similar stream from tivoraspolozhennoy combustion chamber 1.

Одновременно горячие газы камеры сгорания 1 поступают во внешние плоские сопла Лаваля 11, имеющие косой срез 12, который поворачивает газовый поток 13 наружу от плоскости симметрии 8 камеры сгорания 1, стабилизируя размеры и местоположение зоны плазмы 4 (зоны торможения) относительно ее плоскости симметрии 35. При этом, меняя угол наклона косого среза 12 плоского сопла Лаваля 11 относительно плоскости симметрии 8 камеры сгорания 1, возможно изменение вертикального размера зоны плазмы 4. At the same time, the hot gases of the combustion chamber 1 enter the external flat Laval nozzles 11, which have an oblique cut 12, which rotates the gas stream 13 outward from the plane of symmetry 8 of the combustion chamber 1, stabilizing the size and location of the plasma zone 4 (braking zone) relative to its symmetry plane 35. Moreover, by changing the angle of inclination of the oblique cut 12 of the flat Laval nozzle 11 relative to the plane of symmetry 8 of the combustion chamber 1, it is possible to change the vertical size of the plasma zone 4.

Кроме того, в случае непредвиденного изменения условий работы камер сгорания 1 (изменения входных параметров, износа поверхностей и т.д.) выполнение вышеуказанного расположения косых срезов 12 позволяет автоматически стабилизировать местоположение плоскости столкновения 35 (торможения) встречных потоков 13, т.е. зоны образования плазмы, возвращая ее симметрично плоскости 35 в первоначальное место пространства. In addition, in the event of an unexpected change in the operating conditions of the combustion chambers 1 (changes in input parameters, surface wear, etc.), the above arrangement of oblique sections 12 allows you to automatically stabilize the location of the collision plane 35 (braking) of the oncoming flows 13, i.e. zone of plasma formation, returning it symmetrically to the plane 35 in the original place of space.

Для предотвращения прогара камеры сгорания 1, сопел Лаваля 11 и центрального тела 7 сопла 6 с обечайками 9 в их полости охлаждения по патрубкам 22 подают охлаждающую среду, которая в нагретом состоянии удаляется по патрубкам 23. To prevent burnout of the combustion chamber 1, Laval nozzles 11 and the central body 7 of the nozzle 6 with shells 9 in their cooling cavity through the nozzles 22 serves a cooling medium, which is removed through the nozzles 23 in the heated state.

Боковые горячие газовые потоки 13 со сверхзвуковой скоростью, поступающие из плоских сопел Лаваля 11 противоточно установленных камер сгорания 1, встречаются в плоскости симметрии зоны плазмы 35, соударяются и, резко затормаживаясь, разогреваются до высоких температур, образуя зону плазмы 4. При этом температуру плазмы можно регулировать от 2500 до 15000K за счет изменения расхода горючего и окислителя подаваемого в камеру сгорания 1. Supersonic velocity hot lateral gas flows 13 coming from flat Laval nozzles 11 of counter-current combustion chambers 1 meet in the plane of symmetry of the plasma zone 35, collide and, braking sharply, heat up to high temperatures, forming a plasma zone 4. In this case, the plasma temperature can adjust from 2500 to 15000K by changing the flow of fuel and oxidizer supplied to the combustion chamber 1.

Центральные противолежащие (встречные) горячие потоки парогаза или газовзвеси 36 также сталкиваются между собой и, создавая область высокой турбулентности и температуры (меньшую, чем по краям плазмы), проходят зону потоков 13 плазмы 4 по обе стороны от плоскости симметрии 8 камер сгорания 1, дополнительно разогреваясь до высоких температур и создавая дополнительную турбулентность, при которых сырье преобразуется в новые вещества, при этом плазменные струи с новыми веществами за счет резкого расширения динамически сжатого объема газа охлаждаются в юне дросселирования 5. The central opposing (oncoming) hot flows of steam and gas or gas suspension 36 also collide with each other and, creating a region of high turbulence and temperature (less than along the edges of the plasma), pass through the zone of flows 13 of plasma 4 on both sides of the plane of symmetry 8 of combustion chambers 1, additionally warming up to high temperatures and creating additional turbulence, at which the raw material is converted into new substances, while plasma jets with new substances due to the sharp expansion of the dynamically compressed gas volume, cooling ayutsya in Jun 5 throttling.

Для увеличения эффекта охлаждения через форсунки 33 коллекторов 32 в зону дросселирования 5 подают закалочную среду. To increase the cooling effect through the nozzles 33 of the manifolds 32, a quenching medium is fed into the throttle zone 5.

Полученные новые вещества поступают в емкость 27, откуда твердые вещества через по меньшей мере одно устройство 28 поступают в систему транспортировки, а газообразные вещества удаляются через по меньшей мере одно устройство 29. The resulting new substances enter the tank 27, from where the solids through at least one device 28 enter the transportation system, and gaseous substances are removed through the at least one device 29.

Камеры сгорания 1 монтируются на раме 2, жестко закрепленной на корпусе реакционной камеры 3, для парирования реактивной тяги от выбросов газов из противолежащих сопел камер сгорания 1. The combustion chambers 1 are mounted on a frame 2, rigidly mounted on the housing of the reaction chamber 3, to parry the reaction thrust from gas emissions from opposing nozzles of the combustion chambers 1.

Возможность достижения поставленного технического результата реализуется за счет того, что вместо плазмотронов используются в предлагаемой конструкции камеры сгорания, установленные встречно и позволяющие создавать более высокотемпературные зоны плазмы, стабильно расположенные в пространстве между камерами сгорания, с возможностью регуляции диапазона температур путем изменения входных параметров, присущих самой конструкции камер сгорания и тем самым позволяющих расширить ассортимент обрабатываемого сырья. Одновременно предлагаемая конструкция значительно дешевле устройства-прототипа из-за выполнения подачи сырья с предварительным его нагревом в самой камере и последующей обработкой при более значительных температурах, что значительно сокращает габариты установки, чему также способствует наличие одностадийного закаливания. The ability to achieve the technical result is realized due to the fact that instead of plasmatrons, the combustion chambers are used in the proposed design, installed counter-to and allowing to create higher-temperature plasma zones stably located in the space between the combustion chambers, with the possibility of regulating the temperature range by changing the input parameters inherent in the design of combustion chambers and thereby allowing to expand the range of processed raw materials. At the same time, the proposed design is much cheaper than the prototype device due to the supply of raw materials with its preliminary heating in the chamber itself and subsequent processing at higher temperatures, which significantly reduces the dimensions of the installation, which is also facilitated by the presence of one-step hardening.

Возможность стационарного, стабильного расположения зоны плазмы относительно плоскости симметрии системы, независимо от изменения режимов работы камер сгорания осуществлено как самим расположением сопел, так и наличием косых срезов на плоских соплах Лаваля, что в конечном итоге приводит к значительной надежности и производительности установки при ее длительной безостановочной работе. The possibility of a stationary, stable location of the plasma zone relative to the plane of symmetry of the system, regardless of the change in the operating modes of the combustion chambers, was achieved both by the location of the nozzles and by the presence of oblique sections on the flat Laval nozzles, which ultimately leads to significant reliability and productivity of the installation during its long non-stop work.

Claims (4)

1. Универсальная противоточная струйная установка для высокотемпературной обработки сырья, содержащая реакционную камеру с встроенными в нее и встречно направленными источниками энергоносителя для образования зоны плазмы, снабженной перфорированным устройством подачи закалочной среды, расположенным в дроселирующей части зоны плазмы, и связанными каждый с устройством ввода исходного сырья, по меньшей мере, одно устройство выгрузки конечных продуктов, камеру предварительного нагрева сырья, сообщенную с устройством ввода исходного сырья с патрубком подачи сырья, отличающаяся тем, что источники энергоносителя установлены соосно и выполнены каждый в виде камеры сгорания, снабженной на выходе центральным соплом внешнего расширения с центральным телом, расположенным в плоскости симметрии камеры сгорания, и ограниченным обечайками, образующими со стенками камеры сгорания симметрично-расположенные относительно центрального сопла плоские сопла Лаваля, выполненные каждый с косым срезом для образования расходящихся относительно плоскости симметрии камеры сгорания потоков энергоносителя, причем устройство ввода исходного сырья вмонтировано в центральное тело и выполнено в виде связанного с патрубком подачи сырья, по меньшей мере, одного коллектора с, по меньшей мере, одной форсункой, расположенной в камере предварительного нагрева в плоскости симметрии камеры сгорания. 1. Universal countercurrent jet installation for high-temperature processing of raw materials, containing a reaction chamber with built-in and counter-directed sources of energy for forming a plasma zone, equipped with a perforated quenching medium supply device located in the intergrowing part of the plasma zone, and each connected to a source input device at least one device for unloading the final products, a chamber for preheating of raw materials in communication with the input device of the feedstock rye with a raw material supply pipe, characterized in that the energy sources are mounted coaxially and each made in the form of a combustion chamber, equipped with an external extension nozzle with a central body located in the plane of symmetry of the combustion chamber and bounded by shells forming symmetrically with the walls of the combustion chamber - Laval flat nozzles located relative to the central nozzle, each made with an oblique cut to form sweat diverging relative to the plane of symmetry of the combustion chamber Cove energy source, wherein the feedstock input device encased in the central body and is in the form associated with the feed pipe, at least one manifold having at least one nozzle located in the preheating of the combustion chamber in the plane of symmetry of the chamber. 2. Универсальная противоточная струйная установка по п.1, отличающаяся тем, что в нее введена система охлаждения, содержащая полости подвода и отвода охлаждающей среды к стенкам камер сгорания, обечаек и центрального тела, соединенных с соответствующими патрубками. 2. The universal countercurrent jet installation according to claim 1, characterized in that a cooling system is introduced into it, containing cavities for supplying and discharging a cooling medium to the walls of the combustion chambers, shells and the central body connected to the corresponding nozzles. 3. Универсальная противоточная струйная установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство подачи закалочной среды выполнено в виде коллекторов с форсунками, сообщенных с патрубками подачи закалочной среды и симметрично расположенных относительно плоскости симметрии зоны плазмы. 3. The universal countercurrent jet installation according to claim 1 or 2, characterized in that the quenching medium supply device is made in the form of collectors with nozzles in communication with the quenching medium supply pipes and symmetrically located relative to the plane of symmetry of the plasma zone. 4. Универсальная противоточная струйная установка по п.1, или 2 или 3, отличающаяся тем, что камеры сгорания расположены друг от друга на расстоянии 1 ≥ 3h, где h - размер косого среза выходного сечения сопла Лаваля. 4. The universal countercurrent jet installation according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the combustion chambers are located at a distance of 1 ≥ 3h from each other, where h is the size of the oblique cut of the outlet section of the Laval nozzle.
RU99113807A 1999-07-06 1999-07-06 Versatile counterflow jet unit for high-temperature processing of raw material RU2170617C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99113807A RU2170617C2 (en) 1999-07-06 1999-07-06 Versatile counterflow jet unit for high-temperature processing of raw material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99113807A RU2170617C2 (en) 1999-07-06 1999-07-06 Versatile counterflow jet unit for high-temperature processing of raw material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99113807A RU99113807A (en) 2001-05-10
RU2170617C2 true RU2170617C2 (en) 2001-07-20

Family

ID=20221855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99113807A RU2170617C2 (en) 1999-07-06 1999-07-06 Versatile counterflow jet unit for high-temperature processing of raw material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2170617C2 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009062254A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 The University Of Queensland Device and method for preparing microparticles
WO2014031472A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
US8927769B2 (en) 2012-08-21 2015-01-06 Uop Llc Production of acrylic acid from a methane conversion process
US8933275B2 (en) 2012-08-21 2015-01-13 Uop Llc Production of oxygenates from a methane conversion process
US8937186B2 (en) 2012-08-21 2015-01-20 Uop Llc Acids removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor
US9023255B2 (en) 2012-08-21 2015-05-05 Uop Llc Production of nitrogen compounds from a methane conversion process
US9205398B2 (en) 2012-08-21 2015-12-08 Uop Llc Production of butanediol from a methane conversion process
US9308513B2 (en) 2012-08-21 2016-04-12 Uop Llc Production of vinyl chloride from a methane conversion process
US9327265B2 (en) 2012-08-21 2016-05-03 Uop Llc Production of aromatics from a methane conversion process
US9370757B2 (en) 2012-08-21 2016-06-21 Uop Llc Pyrolytic reactor
US9434663B2 (en) 2012-08-21 2016-09-06 Uop Llc Glycols removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor
US9656229B2 (en) 2012-08-21 2017-05-23 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
US9689615B2 (en) 2012-08-21 2017-06-27 Uop Llc Steady state high temperature reactor
US9707530B2 (en) 2012-08-21 2017-07-18 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009062254A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 The University Of Queensland Device and method for preparing microparticles
US9157054B2 (en) 2007-11-14 2015-10-13 The University Of Queensland Device and method for preparing microparticles
US8933275B2 (en) 2012-08-21 2015-01-13 Uop Llc Production of oxygenates from a methane conversion process
US8927769B2 (en) 2012-08-21 2015-01-06 Uop Llc Production of acrylic acid from a methane conversion process
US8937186B2 (en) 2012-08-21 2015-01-20 Uop Llc Acids removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor
US9023255B2 (en) 2012-08-21 2015-05-05 Uop Llc Production of nitrogen compounds from a methane conversion process
WO2014031472A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
US9205398B2 (en) 2012-08-21 2015-12-08 Uop Llc Production of butanediol from a methane conversion process
US9308513B2 (en) 2012-08-21 2016-04-12 Uop Llc Production of vinyl chloride from a methane conversion process
US9327265B2 (en) 2012-08-21 2016-05-03 Uop Llc Production of aromatics from a methane conversion process
US9370757B2 (en) 2012-08-21 2016-06-21 Uop Llc Pyrolytic reactor
US9434663B2 (en) 2012-08-21 2016-09-06 Uop Llc Glycols removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor
US9656229B2 (en) 2012-08-21 2017-05-23 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
US9689615B2 (en) 2012-08-21 2017-06-27 Uop Llc Steady state high temperature reactor
US9707530B2 (en) 2012-08-21 2017-07-18 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2170617C2 (en) Versatile counterflow jet unit for high-temperature processing of raw material
CA2587326C (en) Mixing chamber for a reformer and method for operating same
EP2606003B1 (en) An apparatus, a system and a method for producing hydrogen
CA2493279A1 (en) Plasma reactor for carrying out gas reactions and method for the plasma-supported reaction of gases
US5762009A (en) Plasma energy recycle and conversion (PERC) reactor and process
JPS6132045B2 (en)
WO2008070627A2 (en) Combustion with variable oxidant low nox burner
EP0844020B1 (en) Method for spraying material particles in continous hydrothermal reaction and apparatus therefor
US4255115A (en) Method and apparatus for producing a hot gas flow
US2934410A (en) Two-stage burner apparatus
RU99113807A (en) UNIVERSAL COUNTER-FLOW JET UNIT FOR HIGH-TEMPERATURE PROCESSING OF RAW MATERIALS
US4350101A (en) Device for treating substances in different phases, such as the treatment of substances in liquid, semi-liquid or paste form, by another notably gaseous phase
US5960026A (en) Organic waste disposal system
US3891562A (en) Arrangement in a reactor for plasma-chemical processes
US4857076A (en) Annular nozzle
US20020090587A1 (en) Burner for high-temperature combustion
ES2246071T3 (en) PROCEDURE TO PERFORM REACTIONS ON FLUIDIZED PARTICLE MILKS.
US5531590A (en) Shock-stabilized supersonic flame-jet method and apparatus
US2945459A (en) Pulsating combustion method and apparatus
US4519321A (en) Burner for the partial combustion of solid fuel
US4013415A (en) Plasma-chemical reactor for treatment of disperse materials
CA1301133C (en) Mill
US20230294067A1 (en) Reactor System for Producing and/or Treating Particles in an Oscillating Process Gas Flow
JPS5837246B2 (en) sulfur combustion furnace
US20230149884A1 (en) Reactor System and Method for Producing and/or Treating Particles