RU2453358C1

RU2453358C1 - Apparatus for quenching stream of hot gas

Info

Publication number: RU2453358C1
Application number: RU2011102867/05A
Authority: RU
Inventors: Сергей Евгеньевич Потураев (RU); Сергей Евгеньевич Потураев; Людмила Ивановна Потураева (RU); Людмила Ивановна Потураева; Александр Петрович Ситников (RU); Александр Петрович Ситников; Алексей Владимирович Назаров (RU); Алексей Владимирович Назаров; Антон Николаевич Кривоногов (RU); Антон Николаевич Кривоногов; Евгений Николаевич Константинов (RU); Евгений Николаевич Константинов; Алексей Генадьевич Попов (RU); Алексей Генадьевич Попов
Original assignee: Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики"
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-06-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to plasma chemical reactions and can be used in chemical engineering devices, particularly in processes suitable for condensation of carbon or formation of an oxide film on walls of the quenching apparatus. The apparatus has a housing, a connecting and an end flange, having supports with bearings inside, and a shaft on which brushes are uniformly attached with shift of 90° on the length on spring-loaded rods.

EFFECT: broader functional capabilities of the apparatus for quenching a stream of hot gas.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области техники плазмохимических реакций и может быть использовано в устройствах химической технологии, в частности, в процессах, проходящих с конденсацией углерода или образованием оксидной пленки на стенках закалочного устройства.The invention relates to the field of plasma-chemical reaction technology and can be used in chemical technology devices, in particular, in processes involving carbon condensation or the formation of an oxide film on the walls of the quenching device.

Известно закалочное устройство плазмохимического реактора, содержащее соосно установленные охлаждаемую трубу, размещенный внутри нее с кольцевым зазором охлаждаемый шток, коллектор с патрубком вывода газа-пиролизата, причем шток содержит осевой сквозной канал и соединенный с ним патрубок подачи тугоплавких частиц, при этом осевой канал штока сообщен с патрубком вывода газа-пиролизата через кольцевой зазор между охлаждаемыми штоком и трубой [1].A quenching device of a plasma chemical reactor is known, comprising a coaxially mounted cooled pipe, a cooled rod located inside it with an annular gap, a collector with a gas outlet pipe of pyrolyzate, the rod containing an axial through channel and a pipe for supplying refractory particles connected to it, while the axial channel of the rod is communicated with a pipe outlet gas pyrolyzate through the annular gap between the cooled rod and pipe [1].

Недостатком известного закалочного устройства является ограниченность его использования из-за необходимости иметь дополнительное оборудование для подачи тугоплавких частиц и последующего отделения их от целевых продуктов.A disadvantage of the known quenching device is its limited use due to the need to have additional equipment for supplying refractory particles and their subsequent separation from the target products.

Наиболее близким известным к предлагаемому техническому решению является устройство для закалки потока горячего газа, содержащее закалочную трубу для подачи горячего газа от источника выше по потоку в место ниже по потоку, средство для ограничения потока, расположенное внутри закалочной трубы для создания зоны низкого давления в потоке горячего газа непосредственно ниже по потоку средства для ограничения потока, сопло для впрыскивания закалочной жидкости, расположенное ниже по потоку после средства для ограничения потока по касательной к трубе и под углом к ней [2].The closest known to the proposed technical solution is a device for quenching a stream of hot gas containing a quenching pipe for supplying hot gas from a source upstream to a place downstream, means for restricting the flow located inside the quenching pipe to create a zone of low pressure in the hot stream gas directly downstream of the flow restriction means, a quench liquid injection nozzle located downstream of the tangent flow restriction means to the pipe and at an angle to it [2].

Недостаток прототипа заключается в том, что для подачи закалочной жидкости и ее последующего отделения от целевых продуктов необходимо устанавливать дополнительное оборудование, что ограничивает функциональные возможности устройства, особенно при исследовании плазмохимических процессов.The disadvantage of the prototype is that for the supply of quenching fluid and its subsequent separation from the target products, it is necessary to install additional equipment, which limits the functionality of the device, especially when studying plasma-chemical processes.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для закалки потока горячего газа как для химических, так и для плазмохимических процессов.The aim of the invention is to expand the functionality of the device for hardening the flow of hot gas for both chemical and plasma-chemical processes.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для закалки потока горячего газа, содержащем закалочную трубу для подачи горячего газа от источника выше по потоку в место ниже по потоку, внутри закалочной трубы установлен вал с расположенной на ближнем к источнику выше по потоку конце турбиной для придания вращения и прикрепленными к нему равномерно со сдвигом 90° по длине на подпружиненных стержнях щетками, продолжающими одна другую для работы по всей внутренней поверхности трубы, а для удобства обслуживания закалочная труба, ее присоединительный и торцовый фланцы выполнены разборными.This goal is achieved in that in a device for quenching a stream of hot gas containing a quenching pipe for supplying hot gas from a source upstream to a place downstream, a shaft is installed inside the quenching pipe with a turbine located at the end closest to the source upstream to give rotation and attached to it evenly with a shift of 90 ° in length on the spring-loaded rods of the brushes, continuing one another to work on the entire inner surface of the pipe, and for ease of maintenance, the quenching pipe, at Interconnect and end flanges are disassembled.

На прилагаемом чертеже представлены вид справа и продольный разрез предлагаемого устройства.The attached drawing shows a right view and a longitudinal section of the proposed device.

Разборное устройство содержит корпус 1, присоединительный 2 и торцовый 3 фланцы с установленными внутри них опорами 4 с подшипниками вала 5, имеющего установленную на ближнем к присоединительному фланцу 2 конце турбину 6 для придания вращения и прикрепленные к нему равномерно со сдвигом 90° по длине на подпружиненных стержнях 7 щетки 8.The collapsible device comprises a housing 1, a connecting 2 and an end 3 flanges with bearings 4 installed inside them with shaft bearings 5, having a turbine 6 mounted on the end closest to the connecting flange 2 for imparting rotation and attached to it uniformly with a shift of 90 ° in length on the spring loaded rods 7 brushes 8.

Турбина 6, вал 5, опоры 4 вала, подпружиненные стержни 7, щетки 8 выполняются из жаропрочного, пассивного в отношении реакций материала. Щетина щеток 8 состоит из тонких продольных пластин или проволоки и выполняется из материала стенок устройства.Turbine 6, shaft 5, shaft supports 4, spring-loaded rods 7, brushes 8 are made of heat-resistant, passive material with respect to reactions. The bristles of the brushes 8 consist of thin longitudinal plates or wires and are made of the material of the walls of the device.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При выходе потока горячего газа из плазмохимического реактора (или другого химического реактора по производству газообразных продуктов, аэрозолей) газы приводят во вращение турбину 6 вала 5. При этом расположенные на валу равномерно со сдвигом 90° по длине на подпружиненных стержнях 7 щетки 8, продолжающие одна другую, работают по всей внутренней поверхности корпуса 1 закалочной трубы, очищая ее от конденсированных продуктов, например от углерода. Для удобства обслуживания устройство выполнено разборным, а именно: присоединительный 2 и торцовый 3 фланцы с установленными в них опорами 4 с подшипниками вала 5 наделяются возможностью легкого присоединения к корпусу 1 закалочной трубы, например при помощи резьбового соединения. Прижимная сила подпружиненных стержней 7 регулируется материалом изготовления и конструктивными особенностями.When the hot gas stream leaves the plasma chemical reactor (or other chemical reactor for the production of gaseous products, aerosols), the gases rotate the turbine 6 of the shaft 5. Moreover, the brushes 8 located on the shaft uniformly with a shift of 90 ° along the length along the spring rods 7, lasting one another, they work along the entire inner surface of the hardening pipe body 1, cleaning it of condensed products, for example, carbon. For ease of maintenance, the device is made collapsible, namely: connecting 2 and end 3 flanges with supports 4 installed in them with shaft bearings 5 are endowed with the possibility of easy connection to the body 1 of the quenching pipe, for example by means of a threaded connection. The clamping force of the spring-loaded rods 7 is regulated by the material of manufacture and design features.

Изложенный подход способствует расширению функциональных возможностей устройства для закалки потока горячего газа как в химических, так и плазмохимических процессах, не используя дополнительное оборудование, что особенно важно для решения исследовательских и прикладных задач.The described approach helps to expand the functionality of the device for hardening the flow of hot gas in both chemical and plasma-chemical processes, without using additional equipment, which is especially important for solving research and applied problems.

Промышленная осуществимость предлагаемого изобретения обосновывается тем, что в нем используются известные в аналоге и прототипе узлы и элементы по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлена модель заявляемого устройства в 2010 году.The industrial feasibility of the invention is justified by the fact that it uses the nodes and elements known in the analogue and prototype for their intended purpose. The applicant organization made a model of the claimed device in 2010.

Положительный эффект от использования изобретения состоит в том, что расширяются не менее чем на 50% функциональные возможности устройства для закалки потока горячего газа как для химических, так и для плазмохимических процессов, за счет обеспечения значительными скоростями потока выходящего из реактора горячего газа через турбину, которая при своем вращении обеспечивает преодоление сопротивления коэффициента трения.The positive effect of the use of the invention lies in the fact that the functionality of the device for hardening the flow of hot gas for both chemical and plasma-chemical processes is expanded by at least 50%, by providing significant flow rates of the hot gas leaving the reactor through the turbine, which during its rotation provides overcoming the resistance of the coefficient of friction.

Источники информации:Information sources:

1. Патент РФ №2097948, МПК H05H 1/42, H05B 7/22, 1997 г. (аналог).1. RF patent No. 2097948, IPC H05H 1/42, H05B 7/22, 1997 (analog).

2. Патент РФ №2232788, МПК C10G 9/00, 2004 г. (прототип).2. RF patent No. 2232788, IPC C10G 9/00, 2004 (prototype).

Claims

A device for quenching a hot gas stream, comprising a quenching pipe for supplying hot gas from the source upstream to a place downstream, characterized in that a shaft is installed inside the quenching pipe with a turbine located at the end near the source upstream to impart rotation and attached to it uniformly with a shift of 90 ° along the length on the spring-loaded rods with brushes extending one another to work along the entire inner surface of the pipe, and for ease of maintenance, the quenching pipe, its connecting pipe and then Oval flanges are made collapsible.