BG61770B1 - Метод за намаляване изразходването на електроди в плазменигорелки - Google Patents

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за намаляване изразходването на електроди в плазмени горелки при обработка и разлагане на въглеводороди.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е метод за производство на висококачествени сажди (DD 292920) чрез пиролиза на въглеводороди в плазмен реактор. Въглеводородната суровина може да бъде газообразна, течна или твърда. Плазмата може да се формира от водород или друг инертен газ, например аргон, или чрез смесване на водород или въглеводороден газ, или само от въглеводороден газ. Обаче използването на смес от въглеводороден газ и водород като плазмен газ може да намали изразходването или да има някакъв друг ефект върху изразходването на електрода в плазмения реактор.

Известен е метод за производство на сажди (GB 1400266) чрез пиролиза на въглеводороди в плазмен реактор. Апаратът за осъществяване на този метод се състои от два електрода, разположени коаксиално и срещуположно един спрямо друг. За формиране на плазмата се подават въглеводороди в газообразно състояние. За да се използва по-пълно топлината на плазмата и се увеличи добивът, могат да се подават въглеводороди в долната част на реакторната камера.

Недостатъкът на този метод е, че използването на въглеводороден като плазмен газ води до намаляване или има някакъв друг ефект върху изразходването на електрода в плазмения реактор.

При обработката и разлагането на природен газ в плазмени горелки се изразходват електродите, което води до необходимостта те да се заменят или възстановяват след определен период на употреба. Това износване е нежелателно, тъй като причинява прекъсване на процеса, респективно увеличава се разходът на време и се прекъсва производството и се изразходва скъпият електроден материал.

Една алтернативна възможност е да се използват сменяеми електроди от графит или друг въглероден материал, които могат непрекъснато да се подменят, като по този начин не замърсяват продуктите на разлагането. Този метод е по-евтин от използването на електроди, които не се износват, тъй като те освен, че са по-сложни и по-скъпи, замърсяват продуктите на разлагането.

Целта на изобретението е да се създаде метод за намаляване изразходването на електродния материал в плазмените горелки, предназначени за разлагане и обработване на въглеводороди, независимо от вида на електродите.

Техническа същност на изобретението

Установено е, че въглеводородите, които трябва да бъдат разложени в горелката, могат да бъдат оползотворени за намаляване изразходването на електрода чрез смесването или със съответния плазмен газ. Чрез добавяне на въглеводородите директно към плазмения газ, те се разлагат на водород и сажди в ефективната зона на пламъка, при което се изразходва и електродът. Получените сажди се отлагат в същата зона на изразходване на електрода. По този начин се получава нарастване на електродите, което може да компенсира изцяло или частично изразходването им и така да се удължи значително техният живот.

Чрез контролиране на количеството на добавката от въглеводороди, напр. метан и по възможност на мястото на въвеждане на газа, а също и на температурата, става възможно да се контролира отлагането върху електродите и постигането на желания ефект. Съгласно изобретението методът за намаляване изразходването на електродите в плазмените горелки се състои в добавяне на 1 до 10% природен газ или метан към газа за формиране на плазмата, предварително нагрят до температура от 5 до 500°С, което се извършва посредством входящи тръби, като количеството на допълнително въведения въглеводород зависи от изразходването на електродите, което пък се определя от параметрите на дъгата на плазмената горелка.

Това оползотворяване на т.н. “замърсяване” (образуване на нагар) върху електродите е най-положителният ефект. Един от най2 големите проблеми при работа с плазмени горелки се състои в голямото замърсяване на електродите по време на разлагането на въглеводородите. С метода съгласно изобретението този ефект се контролира чрез насочването му върху желана площ чрез смесване на природния с конкретния плазмен газ. По този начин животът на електродите може да бъде удължен, без да се прибягва към скъпи средства, тъй като се използва наличният природен газ, който е с приемлива цена.

Особено благоприятен ефект се получава, ако предварително като плазмен газ се използва водород, за да се гарантира, че няма да настъпи промяна в консумацията на плазмен газ поради последващото нарастване на електрода.

Примерно изпълнение

Извършени са експерименти с меден и с графитен електрод, като за двата типа е постигнат един и същ ефект. Резултатът, получен при тези експерименти е показан на фигурата, представляваща изразходването на електрода като функция от количеството на метан, смесен с водородния плазмен газ.

По този начин чрез метода се подобрява значително действието на плазмените горелки и топлинното натоварване на електродите може да се намали чрез смесването на плазмения с въглеводородния газ - ефект, който е изразен особено ясно при използването на водород като плазмен газ.

Изразходването на електрода в случаите на използване на въгленови електроди за производство на чисти продукти при разлагането на въглеводороден газ може да бъде частично или изцяло намалено съгласно изобретението чрез насочвано и контролирано смесване на въглеводородния с плазмения газ. За 5 да се контролира нарастването на електрода на мястото на изразходване, е необходимо контролиране на количеството на примеса от природен газ, определящо се от параметри, които от своя страна зависят от напрежението на дъ10 гата на плазмената горелка.

Claims (3)

1. Патентни претенции

   1. Метод за намаляване изразходването 15 на електроди в плазмени горелки при обработка и разлагане на въглеводороди за производство на сажди и водород, по-специално от природен газ или метал, при който водородът се подава към плазмената горелка като газ за формиране на плазмата, характеризиращ се с това, че към газа за формиране на плазмата се добавят от 1 до 10% природен газ или метан, при което количеството на допълнително прибавения природен газ или метан се регулира в зависимост от изразходването на електрода, което се определя от работните параметри на дъгата на плазмената горелка.
2. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че природният газ може да бъде загрят предварително до температура в интервала от 5 до 500°С.
3. 3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че природният газ се въвежда в плазмения газ чрез отделни входящи тръби.