Способ получения синтез-газа из углеродсодержащего топлива

 

Изобретение относится к термической переработке углеродсодержащего топлива с получением синтез-газа. Для повышения выхода синтез-газа необходимо обеспечить оптимальное время контакта реагирующих продуктов в плазмой. Это решается тем, что термическую обработку углеродсодержащего топлива осуществляют индукционным, низкочастотным замкнутым разрядом трансформаторного типа, непосредственно в разряде. 1 ил.

Изобретение относится к термической переработке углеродсодержащего топлива с получением синтез-газа.

Известны способы получения синтез-газа путем переработки твердого углеродсодержащего топлива плазменной струей газифицирующего агента, в качестве которого используют смесь воздуха и водяного пара при соответствующем их соотношении [1, 2] В известном способе получения синтез-газа используются плазмотрон для дополнительного нагрева пароугольной смеси с целью повышения выхода синтез-газа из исходной смеси. Обычно используемый плазмотрон имеет мощность 100 кВт, длину электрического разряда около 10 см и срок службы около 100 ч.

Недостатком данного способа является то, что используемый плазмотрон не обеспечивает оптимальное время проведения реакции при заданной мощности из-за малой длины электрического разряда, что приводит к снижению выхода синтез-газа; небольшой срок службы плазмотрона из-за быстрой эрозии электродов.

В основу предлагаемого изобретения положена задача создания способа получения синтез-газа из углеродсодержащего топлива, который позволил бы обеспечить оптимальное время контакта реагирующих продуктов с плазмой и тем самым повысить выход синтез-газа.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения синтез-газа из углеродсодержащего топлива, включающем его термическую обработку электрическим разрядом, согласно изобретению используют индукционный, безэлектродный низкочастотный замкнутый разряд трансформаторного типа, контакт исходного продукта с зоной разряда осуществляют непосредственно в разряде.

На чертеже представлен плазмотрон для осуществления способа.

Трансформаторный плазмотрон содержит трансформатор 1, выполненный из одного или нескольких отдельных магнитопроводов с первичной обмоткой 2 каждый, и замкнутую разрядную камеру 3, охватывающую сердечник трансформатора. Изготовлена разрядная камера из отдельных металлических водоохлаждаемых секций 4, соединенных между сбой через изоляционные прокладки. При небольших тепловых нагрузках разрядная камера может быть выполнена из диэлектрического материала и охлаждаться газом. Внутренние поверхности металлической водоохлаждаемой камеры 3 футерованы теплоизолирующим диэлектрическим материалом, что позволяет поддерживать температуру этой стенки на уровне 1300 1500^oC. Разрядная камера имеет узел ввода пароугольной или газовой смеси 5, узел вывода синтез-газа 6 и сборники золы 7. Для стабилизации электрического разряда ввод пароугольной или газовой смеси осуществляют тангенциально, для того чтобы обеспечить вихревое движение по сечению разрядной камеры.

Осуществляют способ следующим образом.

Предварительно проводят откачку разрядной камеры 3 до давления 13 50 Па. На вспомогательные электроды, которые на чертеже не показаны, подают напряжение около 3 5 кВ от осциллятора и зажигают тлеющий разряд. На первичную обмотку 2 каждой секции 4 трансформатора 1 подают напряжение и обеспечивают необходимое напряжение на плазменном шнуре, являющемся вторичным витком трансформатора, при котором возникает устойчивый сильноточный основной разряд. При этом осциллятор отключается. При подаче продуктов химической реакции на ввод 5 плазменной камеры давление в ней возрастает до атмосферного и осуществляется стабилизация разряда вихревым потоком газа [3] Поток пароугольной смеси нагревают внутри плазменного шнура и осуществляют химическую реакцию синтеза моноокиси углерода и водорода. Получившийся синтез-газ выводят из узла вывода синтез-газа 6, а золу собирают в сборники золы 7.

Трансформаторный плазмотрон с подачей на вход воздуха при давлении в разрядной камере 2 атм при уровне мощности 200 кВт испытан при общей длине разряда 3 м и диаметре камеры 0,1 м.

Таким образом, электрическая энергия разряда расходуется только на проведение химической реакции получения синтез-газа [3, 4] а предварительный нагрев продуктов реакции может быть осуществлен путем частичного сжигания продуктов реакции в кислороде или при его недостатке. Использование индукционных, замкнутых разрядов трансформаторного типа позволяет создавать установки с общим периметром разряда 3 5 м. Это позволяет обеспечить оптимальное время контакта реагирующих продуктов с плазмой. Отсутствие электродов увеличивает срок службы установки до нескольких тысяч часов. Проведение химических реакций непосредственно в зоне разряда позволяет увеличить выход синтез-газа. Применение футеровки плазмохимической камеры позволяет поднять температуру внутренней стенки до уровня 1300 1500^oC. Это также увеличивает выход синтез-газа.

Формула изобретения

Способ получения синтез-газа из углеродсодержащего топлива, включающий его термическую обработку электрическим разрядом, отличающийся тем, что термическую обработку углеродсодержащего топлива осуществляют индукционным безэлектродным низкочастотным замкнутым разрядом трансформаторного типа непосредственно в разряде.

РИСУНКИ

Рисунок 1