Электродуговой подогреватель газа

по делан изобретений н открытийДата опубликования описания 30,12.80 А. С. Аньшаков, В, П, Ефремов, М, Ф, Жуков и Б, И. Михайлов(72) Авторы изобретения Институт теплофизики Сибирского отделения АН СССР(54) ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ГАЗА Изобретение относится к электротехнике,а именно, к технике получения низкотемлсратурной водяной плазмы и может быть применено в химической, металлургической отрасляхпромьцпенности, в машиностроении и других. производствах,. в которых для осуществлениятехнологического процесса требуется потокнагретого газа,Использование водяной плазмы позволяет10 в ряде случаев радикально изьгецить ее эффск. тивность. Это обусловлено более высоким по сравнению с воздушной, азотной и другими плазмами удельнъм теплосодержанием водяной плазмы и наличием диссоциировацных5 молекул водорода и кислорода, являющихся непосредственными реаентами в химических рсакиях. Кроме того, ввиду отсутствия токсичныхкомпонент струя водяной плаэмь может бытьиспользована как инструмент для разрушениягорных пород при производстве подземныхвыработок с затрудненной вентиляцией. Известен электродуговой генератор водяной плазмы с магнитной стабилизацией электрической дуги 11).Но этот плазмотрон не может обеспечить длительнуо непрерывную работу, что объяс. няется большими значениями удельной эрозии электродцого материала (порядка 10 г/Кл).Известен также элсктродутовой подогреватель газа, содержащий соосно и последователь. цо установленные стержневой катод, кольго подачи защитного газа, межэлектродную вставку, кольцо подачи плазмообразуюшего газа и снабженный каналами охлаждения анод с центральным сквозным отверстием переменного сечения, выполненным по длине из двух участков- входного и выходного, последний иэ которых выполнен цилидрическим 21.Недостатком этого подогревателя является то, что он не может эффективно работать на водяном паре.Цель изобретения - увеличение КПД и эф. фективности работы подогревателя.Для достижения этой цели подогреватель снабжен экраном, выполненным из метаю:3 792614 4с низкой теплопроводцостью и установленнымна обращенной к аноду поверхности вставки,входной участок анода выполнен в виде сужающегося в направлении к выходному иплавно сопряженного с ним конуса а каналы) 5охлаждения расположены в выходном участкеанода.Использование теплоизоляционцой вставки ивыполнение анода охлаждаемым только в месте привязки электрической дуги позволяет1 Оподдерживать стенки входного участка анодаи вставки при температуре насыщения пара и,тем самым избежать конденсации пара наэтих поверхностях. Необходимость же увеличения сечения канала на начальном участ.ке анода объясняется следующим образом,Наличие горячих стенок канала на начальном участке создает благоприятные условиядля шунтирования на нем электрической ду.ги, что совершенно нежелательно, так как20участок слабоохлаждаемый, Если начальныйучасток канала вьгполнить большего диаметра, то электрическая прочность промежуткадуга-стенка существенно увеличивается, ипробой на этом участке становится невоз.можным, Проточная часть начального участкаможет иметь форму усеченного конуса, какэто показано на чертеже, либо быть цилиндрической с диаметром большего основанияконуса, При этом важно, чтобы переход отЭОначального участка канала к рабочему цилиндрическому участку был плавным и с угломна сторону не более 45 во избежание обра.эования в месте перехода возмущений потока,также способствующих шунтированию дуги настенку,При выполнении этих условий анодцая привязка электрической дуги в рабочем диапазоне тока осуществляется на выходном цилинд.рическом интенсивно охлаждаемом участкеанода. Формула изобретения 40 45 50 55 На чертеже изображен предлагаемый электродуговой подогреватель газа 1 плазмотроц).Плазмотрон имеет стержневой катод 1, завихрительное кольцо 2 подачи защитного газа, водоохлаждаемую межэлектродную вставку 3, теплоизоляционцый экран 4, установленный на обращенной к аноду стороне вставки, кольцо 5 подачи основного газа и анод6, выполненный с переменным по длинесквозным отверстием, сужающимся к выходу,и имеющий охлаждение только в месте привязки электрической дуги 7 на цилиндрическомаучастке 8,Теплоизоляционный экран 4, вь,полненныйиз металла с низкой тептопроводцостью, закрывает холодный торец вставки 3 и, имеятемпературу на обращенной к аноду поверхности выше температуры цасьпцеция лара,устраняет возможность конденсации пара вэтом месте.Для электрической изоляции электродови вставки 3 друг от друга предусмотреныизоляторы 9 и 10. Интенсификация движения привязки дуги по .внутренней поверхности выходного электрода производится спомощью магнитного поля, образованногокатушкой 11,Запуск плазмотрона осуществляется в дваэтапа.На первом этапе осуществляется непосредственный поджиг электрической Луги осциллятором при использовании в качестве рабочего газа подогретого до температуры неменьше температуры насыщенного водяногопара некондецсируюшего газа: воздуха, азотаи др. с последующим прогревом конструкции плазмотрона в течение 2 - 3 миц,На втором этапе осуществляется плавныйпереход ца сухой перегретый водяной пар ипоследующая работа плазмотрона на этомрабочем теле. Плазмотрон обладает высокой работоспособностью, меньшей удельной эрозией анодцого материала, чем при работе на воздухе,достаточно эффективным нагревом водяногопара и высокой стабильностью работы. Достиг.нутая в нем величина удельного теплосодержация водяной плазмы составляет 55,0 кДжг,что соответствует температуре порядка 5000 Кпри тепловом коэффициенте полезного дей.ствия 65 - 70% и потребляемой мощности100 кВт,Электродуговой подогреватель газа, содержащий соосно и последовательно установленные стержневой катод, кольцо подачи защитного газа, межэлектродную вставку, кольцо подачи плазмообразующего газа и снабженный каналами охлаждения анод с центральным сквозным отверстием переменного сечения, выполненным по длине из двух участков - входного и выходного, последний из которых вы. полцен цилиндрическим, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения КПД и эф. фективности работы подогревателя, он сцаб жен экраном, выполненным из металла с низкой тенлопроводностью и установленным на обращенной к аноду поверхности вставки, входной участок анода выгюлнен в виде сужающегося в направлении к выходному и плавно сопряженного с ним конуса, а каналы охлаждения расположены н выходном участке анода.792614 6Всесоюзной конференции ло плазмотронам,Илим - Фрунзе, 1974, с, 177 -80,2. Авторское свидетельство СССР М 356978,кл, Н 05 Н 1/00, 1972. оставитель Н, Кобр Техред С, Мигунова ктор М. Ко актор Л. Павлова Заказ 9623/6 Тираж 8 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж.35, РаушФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Рудяк Э, М, и др, Электрические харак.теристики водяного плазмотрона, Труды Ч 5 Подпискомитета СССРоткрытийская наб д. 4/5