EE201900032A - Elektrotermiline reaktor - Google Patents

Abstract

Elektrotermiline reaktor on ette nähtud lähtematerjali, erinevate süsivesinikke ja süsinikku sisaldavate orgaaniliste ühendite ja kütuse, sh söe, põlevkivi, turba, puidu, aga ka olmeprügi ja muude jäätmete ning eri plastide ja kummitoodete (nt autorehvide) gaasistamiseks, saades niiviisi muudeks ostarveteks kasutatava sünteesgaasi. Elektrotermiline reaktor sisaldab lähtematerjali gaasistamiseks omavahel ühendatud ülemisest (1) ja alumisest (2) osast koosnevat reaktsioonikambrit, reaktsioonikambriga ühendatud lähtematerjali punkrit (30), reaktsioonikambri põhjas sularäbu vanni (4), sellega ühendatud kahte vedelmetallelektroodi (6), mis on omakorda elektrilises ühenduses kahe metallelektroodiga (8), kus vedelmetallelektroodid (6) on teineteisest eraldatud vaheseinaga (7). Reaktsioonikambri seinas paikneb sulgurventiiliga varustatud kanal (25) sünteesgaasi reaktsioonikambrist välja juhtimiseks. Reaktsioonikambri ülemine osa (1) on kanali (27) kaudu ühendatud tükeldatud lähtematerjali punkriga (30). Reaktsioonikambri alumine osa (2) on kanali (18) kaudu ühenduses peenlähtematerjali punkriga (31), kusjuures peenlähtematerjali reaktsioonikambrisse suunamiseks on reaktsioonikambri ülemises osas moodustatud kraani ja gaasipuhuriga varustatud kanal (15), mille kaudu gaasistamisel tekkinud gaasi osa on suunatud ejektorisse (20). Plastlähtematerjali reaktsioonikambrisse sisestamiseks on lisatud eraldi punker. Reaktor on varustatud reaktsioonikambri käivitamiseks ja selle töötamisel gaasistamisprotsesside juhtimiseks kontrollisõlmega ja selleks vajalike kraanidega (21, 22, 23, 24).

Description

 Tehnikavaldkond

Leiutis kuulub konstruktsioonilt elektrotermiliste reaktorite valdkonda (edaspidi reaktor). Reaktor on ette nähtud erinevate süsivesinikke ja süsinikku sisaldavate orgaaniliste ühendite ja kütuse, sh söe, põlevkivi, turba, puidu, aga ka olmeprügi ja muude jäätmete gaasistamiseks. Reaktorit võib kasutada erinevate plastide ja kummitoodete gaasistamiseks, sh ka nende kummitoodete gaasistamiseks, mis sisaldavad metalli (nt autorehvid). Gaasistamissaaduseks on sünteesgaas, mis on tooraineks keemiatööstusele.

Tehnika tase

Gaasistamise all mõistetakse tahkete kütuste termilist lagundamist, mille käigus tahke süsinik muutub gaasiliseks (eraldub CO ja H2). Lagundusreaktsioon toimub oksüdeerijate (hapniku (O2), veeauru (H2O) ja/või süsinikdioksiidi (CO2) juuresolekul. Tahke süsiniku hapnikuga gaasistamisreaktsioon, st oksüdatsioon võib kulgeda põhimõtteliselt kahel viisil: hapniku puudusel (C +1/2O2 = CO), kus eraldub CO või hapniku liigse või stöhhiomeetrilise kogusega (C + O2 -CO2), kus eraldub CO2. Süsiniku oksüdatsioon hapnikuga algab temperatuuril 400 °C. Need reaktsioonid on eksotermilised ja toimuvad soojuse eraldumisega.

800 °C-st kõrgematel temperatuuridel toimuvateks põhilisteks süsiniku gaasistamisreaktsioonideks on gaasistamine veeauruga (C + H2O = CO + H2) ja gaasistamine süsinikdioksiidiga (C + CO2 - 2CO). Selliste reaktsioonide kiirused kasvavad temperatuuri tõustes. Optimaalne temperatuur tahke süsiniku veeauru ja süsinikdioksiidiga gaasistamiseks on 1200 °C. Need reaktsioonid on endotermilised ehk soojust neelavad.

CO ja H2 segu on sünteesgaas, mis on gaasistamisel põhiline kasulik produkt. Muid gaasisegusid, mis ei põle selles ühendis, nimetatakse ballastiks. Ballastgaasid vähendavad sünteesgaasi kütteväärtust.

Tahked kütused sisaldavad lisaks süsivesinikele ja süsinikule ka mitmesuguseid mineraalseid lisandeid, mida nimetatakse mineraalseks ballastiks. Tahked kütused, mis on gaasistamiseks kasutatavad toorained (sh ka looduslikud lisandid), toimivad gaasistamisel katalüsaatorina ning mineraalset ballasti, mis korrigeerib sulamistemperatuuri, nimetatakse lähteaineteks. Tahketest kütustest süsivesinike ja süsiniku muundamisest (oksüdatsioonist) järele jäänud osa nimetatakse räbuks.

Räbu sulamistemperatuur sõltub selle koostisest ja on vahemikus 1200 °C-1750 °C. Vedelas olekus on mineraalid ja räbu elektrijuhid. Elektrijuhtivus ja tihedus vedelas räbus sõltub temperatuurist. Temperatuuri tõustes mineraalide sulamisel elektrijuhtivus suureneb ja räbu viskoossus väheneb.

Sünteesgaas on plahvatusohtlik. Selle koostisesse kuuluv süsinikmonooksiid (CO) on mürgine. See tähendab, et protsessi kulgemisel peab reaktor ohutuse tagamiseks olema kindlalt hermetiseeritud.

Kõrgetel temperatuuridel võivad CO ja H2 taastada oksiididena räbus olevad metallid. Räbu ja taastatud metallid on gaasistamise kõrvalproduktid. Üleliigse räbu ja metalli eemaldamine toimub sulatatud olekus, garanteerides selle, et reaktorist ei välju gaasid. Leiutises [1] on esitatud räbusulamis läbi viidud söe autotermiline gaasistamine, kus oksüdeeruvaid aineid sisalduv gaasisegu pihustatakse. Seadme konstruktsioon ja tööpõhimõte on kirjeldatud kirjanduse viiteallikas [2j. Selleks, et kompenseerida soojusenergia endotermilist reaktsiooni ja kogu seadme soojuskadusid, peab räbu sisseviidava räbu gaasisegu sisaldama umbes 40% hapnikku, mis on vajalik räbu põletamiseks. Lähteaine osalisel põlemisel ja tahke süsivesiniku ning süsiniku gaasistamisel moodustub uus räbu. Mõned metallioksiidid (peamiselt raud ja ränioksiidid) taastuvad vesiniku ja süsinikoksiidi abil. Gaasistamisel tekkinud liigne räbu ja metall tühjendatakse läbi sifoonide, mis hoiavad räbu ja metalli taset vajalikul kõrgusel. Saadaval gaasisegul on madal kütteväärtus, kuid piisavalt kõrge füüsikaline temperatuur. Seepärast suunatakse see kohe pärast põletamist lähedal asuva katla ahju.

Selle protsessi puudused on järgmised:

1) hapnikuga rikastatud õhu kasutamine;

2) ahjust väljuv sünteesgaas sisaldab suurel hulgal ballastgaase;

3) sünteesgaasi puhastamine ballastgaasidest ei ole majanduslikult kasulik, Tuntud on allotermilised gaasistamismeetodid, milles soojuskadude kompenseerimiseks reaktorites kasutatakse elektrienergiat. See võimaldab saada sünteetilist gaasi, mis sisaldab väiksemat kogust ballastgaase.

Elektrotermilised reaktorid tahke kütuse gaasistamiseks kasutavad soojusenergia allikana elektrikaar-plasmapõleteid. Plasma gaasistamise reaktori konstruktsiooni ja toimimist on kirjeldatud leiutises [3]. Reaktor asub terasest korpuses, mis on seest vooderdatud tulekindla materjaliga. Korpuse põhjas on poorne süsinikukiht. Poorne kiht soodustab gaasistamisel gaaside liikumist tahkesse materjali, tagab sulametalli ja räbu voolamise reaktori põhja selle edasiseks vastavate avade kaudu eemaldamiseks. Süsinikukihi tsoonis on reaktsioonikambri düüsid, kus asuvad plasmapõletid. Läbi düüside võib suunata oksüdeerijaid, aga samuti ka vedelaid segusid ja peenmaterjali süsinikukihis gaasistamiseks. Süsinikukihi kohal on laadimispiirkond, mis on täidetud gaasistamiseks ette antava lähteainega. Reaktori laadimisvööndi piirkonnas asuvad seadeldised, millest saab suunata gaasistamiseks täiendavaid materjale gaasilises ja vedelas olekus või tahkete mineraalosakestena.

Laadimispiirkonna kohal reaktoris on vabatsoon. Selle reaktori osas on seadmed lähteainete laadimiseks ja avad saagise suunamiseks edasiseks töötluseks. Peenmaterjal sisestatakse reaktorisse spetsiaalse peenkütuse varustamise kanali kaudu. Peenkütuse etteande süsteem on ülesehituselt punker, kuhu on paigaldatud lukustus- ja doseerimisseade. Siit juhitakse peenkütus ejektorisse. Üks kanal, mille kaudu gaasisaagist reaktori vabatsoonist eemaldatakse, on ühendatud torustikuga, mis edastab peenkütuse lukustusseadmest ejektorisse. Selles kanalis liigub inertsgaas. Samal ajal juhitakse ejektorisse surve all peenkütus ja inertsgaas, mis koos liiguvad reaktori süsinikukihi tsooni.

Reaktori vabatsoonist väljumisel jagatakse saagis kaheks vooluks. Üks suunatakse ejektorisse koos peenkütusega, teine osa saagisest suunatakse edasiseks kasutamiseks keemiatööstuse tooraineks.

Sellisel reaktori on järgmised puudused:

1) plasmapõletite lühike eluiga;

2) plasmajoa kõrge temperatuur põhjustab pihustite läheduses vooderduse lagunemist;

3) reaktori tõrgeteta töö on võimalik ainult töödeldud kütuse (lähteaine) stabiilse koostise korral;

4) saagis ei ole keemiatööstuses edasiseks töötlemiseks kohe kasutuskõlblik, vaid nõuab täiendavat puhastamist;

5) inertsgaasi kasutamine ejektoris suurendab ballastgaasi sisaldust saagises;

6) reaktor ei võimalda gaasistada polümeerseid materjale.

Dissertatsioonis [4] on kirjeldatud plasmaahju tööpõhimõtet ja konstruktsiooni orgaaniliste ühendite gaasistamiseks. Ahi on vertikaalse korpusega, mille alaosasse on paigaldatud plasmapõletid. Gaasiline lähteaine suunatakse reaktori korpuse ülaosast reaktorisse. Liikudes ülevalt alla läbib lähteaine reaktori protsessikambris kuivatuse, pürolüüsi, gaasistamise ja mineraalballasti sulatuse. Gaasid, tõustes reaktori gaasistamise kambris ülespoole, läbivad lähteaine, rikastudes seejuures orgaanilise osa laguproduktiga. Ülespoole tõustes (lähteaine liikumisele vastuvoolu) on reaktoris gaasistamise tsoonis temperatuur 1400 °C-600 °C. Gaasistamisel tekkivad gaasid moodustavad reaktoris kaks voolu: gasifikaatori ülemises osas olev gaas, mis on rikastunud veeauruga, on oksüdant ja suunatakse gaasipuhuriga plasmapõletite piirkonda; gaasistamise kasulik toodang, sünteesgaas, suunatakse gasifikaatorist välja mööda kanalit, mis asub mineraalballasti kuumutamise piirkonnas, kus temperatuur on 1200 °C.

Reaktori kõrge temperatuuri tsoonis toimub sularäbu ja metalli kogunemine, mis juhitakse pidevalt reaktorist välja. Orgaanilise osa oksüdeerijana kasutatakse niiskust, mis tehakse kindlaks lähtematerjalis. Läbi plasmapõletite saab suunata reaktorisse

kuumutatud veeauru, õhku ja hapnikku, mis täiendavad oksüdeerimise ja gaasistamise protsessi.

Sellise reaktori puudused on järgmised:

1) vähene plasmapõletite ressurss, mis on tingitud elektroodide kulumisest;

2) plasmajoa kõrge temperatuur kannab soojust reaktori voodrisse kiirgusega, mis põhjustab plasmapõletite paigalduskohtades voodri lagunemist;

3) ei ole võimalik gaasistada polümeere ja väikeseid kütuse (lähteaine) fraktsioone.

Elektroodide töökindlusega seotud probleem on lahendatud leiutises [5], kasutades seejuures vedelmetallelektroode.

Keemilisel plasmareaktoril on reaktsioonikamber, mis on varustatud seadmetega, mis annavad ette plasmat moodustava gaasi ja eemaldavad gaasistamise saagise. Reaktor on seestpoolt vooderdatud kuumuskindla dielektrilise materjaliga. Reaktori gaasistamise kambri põhjas on kaks vanni täidetud metalliga. Elektrikaare mõjul metall vannides sulab. Sulametalli vannid on ka ühtlasi elektroodideks, mis on ühendatud vooluallikaga. Vannid on omavahel isoleeritud vaheseinaga mis on dielektrilisest kuumuskindlast materjalist. Vaheseinas on silindriline kanal, mida jahutatakse veega ja mis on varustatud kambriga, kuhu suunatakse plasmat moodustav gaas. Elektrikaar põleb gaasikanalis vedel-metallelektroodide vahel. Vedelate metallelektroodide kasutamine suurendab oluliselt reaktori tööiga.

Sellisel reaktoril on järgmised puudused:

1) elektrikaare temperatuur on palju suurem, kui oleks vajalik süsiniku orgaanilistest ühenditest (lähteainest) gaasistamiseks ning mineraalballasti sulatamiseks;

2) plasmagaasi kanalis toimub vooderduse kiire lagunemine.

Olemas on elektrotermilised seadmid, milles tehnoloogiliste protsesside teostamiseks vajalik soojus saadakse mineraalide sulamist elektrivoolu läbimisel. Seda meetodit kasutatakse metallide kuumutamisel sulatatud soolades, klaasisulatusahjudes ning samuti metallimaagi töötlemisel elektrotermilistes reaktorites. Voolu juhtivad

elektroodid langetatakse sularäbusse. Elektroodid võivad olla nii liigutatava, kui ka statsionaarsed. Gaasistatud tooraine mineraalset ballastist vedelräbu läbiv elektrivool tekitab piisavalt soojusenergiat, mis on piisav lähtematerjali gaasitamiseks. Selline meetod võimaldab saada kõrge kütteväärtusega sünteesgaasi minimaalsete ballastgaasidega. Sellise meetodi puhul on reaktori maksimaalne temperatuur võrdne reaktorist välja voolava sulava räbu temperatuuriga.

Leiutises [6] on kirjeldatud meetod süsinikku sisaldavate tahkete kütuste gaasitamiseks kolmefaasilises hermeetilises elektrotermilises reaktoris. Reaktorisse suunatakse tööstusliku sagedusega kolmefaasiline elektrivool, mis lastakse läbi vedela sularäbu vanni. Eralduv soojus on piisav lähtematerjali gaasitamiseks. Elektrivool suunatakse läbi kolme grafiitelektroodi. Suunatava elektrivoolu võimsuse reguleerimine toimub elektroodide sukeldamise sügavuse muutmisega räbus, liigutades neid üles või alla. Reaktor on varustatud ühe kanaliga gaasiliste oksüdeerijate suunamiseks räbusse ja eraldi kanaliga sünteesgaasi ärajuhtimiseks edasisse töötlusesse. Gaasistatav lähteaine suunatakse reaktorisse kõrvalasuvast punkrist. Et räbu äravool reaktorist oleks pidev ja vajaliku viskoossusega, hoitakse räbu temperatuuril 1400 °C-1600 °C. Sellise temperatuuriga gaasistamisproduktide kõrvalmõjul võivad mõningad metallid räbus taastuda. Räbu ja metall liigendatakse. Ülejäägid väljuvad läbi sifoonide, mis asuvad nende nivoost natuke allpool. Sellisel meetodil gaasistamine võimaldab saada sünteesgaasi minimaalse ballastgaasi seguga ja kõrge kütteväärtusega. Seda sünteesgaasi saab kasutada nii keemiatööstuse toorainena kui ka mootorikütusena.

Sellise gaaasistamismeetodi puudusteks on:

1) sellise meetodi kasutamisel tekib tolmu intensiivsemalt kui kasutades alalisvoolu ja madalamat sagedust;

2) sünteesgaas vajab täiendavat tolmust puhastamist;

3) oksüdeerijad, mis suunatakse sularäbusse, ei reageeri mitte ainult tahke süsinikuga lähteaines, vaid ka grafiitelektroodidega, suurendades nende kulumist; 4) liikuvate grafiitelektroodide tihendid kuluvad töö käigus; selleks, et vältida sünteesgaasi leket kulunud tihendite vahelt, on vaja teha järjepidevat ennetavat hooldust, millisel juhul on vajalik reaktor välja lülitada;

5) elektroodide kuludes, perioodilise räbu ja metalli eemaldamisel muutub ka sukeldamissügavus-seega tõuseb/langeb ka elektroodide vaheline pinge;

6) räbu jahtumine ajutisel väljalülitamisel kutsub esile pinge muutuse elektroodide vahel. See raskendab elektrirežiimi reguleerimist;

7) reaktorist väljuv sünteesgaas on kõrge entalpiaga. Gaasi füüsikalist soojust ei kasutata peale reaktorist väljumist lähteaine kuivatamiseks ja termiliseks destruktsiooniks.

Gaasistamise uurimust elektrotermilises reaktoris alalisvooluga on kirjeldatud artiklis [7]. Reaktor sisaldab reeglina ühte grafiitelektroodi. Teiseks elektroodiks on reaktori põhjas olev sulametall. Elektrivool juhitakse sulametalli läbi jahutatava põhjaelektroodi. Kasutades elektrotermilise reaktori toiteks ühefaasilist madala sagedusega alalisvoolu, kulub vähem grafiitelektroode ja tolmu sisaldus gaasis on väiksem. Liikuvate elektroodide kulumise vähendamine tõstab töökindlust, vähendab gaasilekke võimalusi ja elektritarbimist. Sellegipoolest jäävad alles puudused, mis on iseloomulikud leiutisele [6].

Käesoleva leiutise lähimaks tehniliseks lahenduseks võib pidada leiutist RU 2074130 „Pliiklaasi sulatusahi" [8], kus on kirjeldastud pliiklaasi valmistamise ahju. Tahke lähteaine suunatakse juba sulanud klaasimassile. Lähteaine sulamine toimub vabanenud sulanud klaasimassi soojuse arvelt. Elektrilaeng suunatakse sulanud klaasimassi vedelmetallelektroodide kaudu. Need on konstruktsioonilt kaks vanni, mis on täidetud pliiga. Vannid on omavahel eraldatud jahutatava vaheseinaga, mis on valmistatud tuleja kulumiskindlast dielektrilisest materjalist. Elektrivool suunatakse vedelmetallektroodideni läbi raudvarraste. Leiutises [8] ei teki klaasisulatusahjus metallioksiidide redutseerimist lähtematerjalis. Seetõttu jääb vedelmetallelektroodides metallimaht muutumatuks. Ahjus muundatakse süsinik, mis reageerib oksüdeerivate ainetega, sünteesgaasiks. Järele jäänud mineraalballast sulatatakse räbuks. Räbu sisaldab raua ja räni oksiide ning muid metalle. Gaasistamisel tekkinud süsinikuühendite mõjul muutuvad metallioksiidid metallideks. Kuna metallide erikaal on suurem kui räbul, langevad need räbuvanni põhja.

Kirjeldatud lahendusel on ühiseks tunnuseks käesoleva leiutisega, et räbu kuumutamiskes kasutatakse elektivoolu, mis läbib kahte vedelmetallelektroodi. Need on eraldatud vaheseinaga. Ahju ei saa otseselt kasutada orgaaniliste tahkete ainete gaasistamiseks puudustel, mis on loetletud allpool.

Leiutises [8] kirjeldatud seadmel on järgmised puudused:

1) vedelmetallelektroodide vanni hakkab sadestuma taastunud metall;

2) sadestuv metall täidab sularäbu vannid, mis omakorda võib tekitada lühise; 3) vaheseina kuju, mis eraldab vedel-metallelektroode, ei garanteeri räbu ja sulametalli lahusust;

4) puudub gaasikogumise süsteem;

5) lahendamata on orgaaniliste ühendite etteanne;

6) remondiks tuleb tööprotsess peatada ja lasta sularäbu välja.

Leiutise olemus

Leiutise eesmärgiks on luua elektrotermiline reaktor, millel oleks tuntud seadmetega võrreldes järgmised eelised:

1) reaktori suurem töökindlus ning remondi ja hooldustööde pikem ajavahemik;

2) minimaalne seisakuaeg on plaanitud ennetava hoolduse ajal ilma reaktorit välja lülitamata;

3) reaktor võimaldab gaasistada lähteaineid, mis sisaldavad polümeerseid materjale samal ajal tahkekütuse tükkidega ja peenmaterjaliga.

Tulemuse saavutamiseks on elektrotermilise reaktori konstruktsioonis gaasistamise täiustamiseks tehtud olulisi muudatusi.

Leiutis käsitleb elektrotermilist reaktorit (edaspidi reaktor), mis sisaldab lähtematerjali gaasistamiseks kuumuskindla materjaliga vooderdatud reaktsioonikambrit, reaktsioonikambriga doseerimis- ja lukustusmehhanismidega varustatud ühte või mitut lähtematerjali punkrit, reaktsioonikambri põhjas räbuga täidetud sularäbu vanni, mis on elektrilises ühenduses kahe vedelmetallelektroodiga, mis on omakorda elektrilises ühenduses kahe tahke metallelektroodiga, millele on välisest toiteallikast rakendatud

alalis- või vahelduvpinge, vedelmetallelektroodid on teineteisest elektriliselt isoleeritud ja mehhaaniliselt eraldatud vaheseinaga, sularahu vanni seinas on moodustatud kanalid gaasistamisel tekkinud kõrvalproduktina sularahu vannist üleliigse räbu eemaldamiseks, reaktsioonikambri seinas on gaasistamistsoonis räbu tasapinnast kõrgemal moodustatud kraaniga varustatud kanal gaasistamisel tekkinud kasuliku toodangu, sünteesigaasi reaktsioonikambrist välja juhtimiseks, mis on iseloomustatud sellega, et reaktsioonikamber on koostatud kahest osast, omavahel ühendatud ülemisest ja alumisest osast, kusjuures reaktsioonikambri ülemine osa on kanali kaudu ühendatud doseerimismehhanismiga ja lukustusmehhanismiga varustatud ülemise kanali kaudu raskusjõu toimel tükeldatud lähtematerjali punkrist sellise lähtematerjali reaktsioonikambrisse sisestamiseks, reaktsioonikambri alumine osa on kanali kaudu ühenduses peenlähtematerjali punkriga, mis on samuti varustatud doseerimismehhanismiga, kusjuures peenlähtematerjali punkrist peenlähtematerjali reaktsioonikambrisse suunamiseks on reaktsioonikambri ülemises osas moodustatud kraani ja puhuriga varustatud kanal, mille kaudu on gaasistamisel tekkinud gaasi osa suunatud peenlähtematerjali kanalis paiknevasse ejektor-etteandeseadmesse, kusjuures peenlähtematerjali etteandmise kanal on suunatud reaktsioonikambrisse vahetult räbupinna läheduses, kusjuures plastlähtematerjali reaktsioonikambrisse sisestamiseks on lisatud eraldi punker, kusjuures plastlähtematerjali reaktsioonikambriga ühendav kanal on varustatud plastmaterjali briketeerimise seadmega, kraaniga ja reaktsioonikambri läheduses paiknev kanaliosa on varustatud vesijahutussärgiga, kusjuures reaktor on varustatud reaktsioonikambri käivitamiseks ja selle töötamisel gaasistamisprotsesside juhtimiseks kontrollsõlmega, mis kujutab endast reaktsioonikambri läheduses peenlähtematerjali etteandekanaliga ühendatud kanalit, millest lähtuvad omakorda vee ja abigaaside reaktsioonikambrisse sisestamiseks kraanidega varustatud kanalid.

Leiutis on iseloomustatud veel sellega, et nimetatud vedelmetallelektroode eraldava tulekindlast materjalist vaheseina osa ulatub vedelmetallelektroodide tasapinnast kõrgemale sularäbu vanni ja see on kujundatud kiiluna või koonusena, kusjuures kiilukujulise kaldega vooderduse kiilukujulise kaldega on tagatud vedelmetalli

valgumine, kusjuures kiilukujulise osa kaldenurk vedelmetallelektroodide tasapinna suhtes on varieeruv vahemikus 15° — 75° ning sellega, et vedelmetallelektroodid on varustatud reaktori töö käigus vedelmetallelektroodide vanni langeva liigse sulametalli väljajuhtimiseks sifoonidega ning sellega, et reaktortori sisemusse on tükeldatud lähtematerjali ja peenlähtematerjali etteandekanalitesse doseerimismehhanismidest allapoole paigaldatud lukustusmehhanismisena toimivad siibrid ning sellega, et plastlähtematerjali punkriga ühenduses oleva briketeerimisseade koosneb purustatud polümeeride punkrist, plunsertõukurist, koonusest ja liugkanalist ja brikettidena kujundatud lähtematerjal on sisestatud etteandekanalite kaudu reaktsioonikambrisse süsivesinike gaasistamiseks vajalikust temperatuurist kõrgema temperatuuriga tsooni, kus polümeerbrikettide etteandekanalid kujutavad endast reaktori voodrisse sisse ehitatud keraamilisest materjalist kanaleid ja nende metallosa on varustatud vesijahutusega.

Siinjuures on reaktori täiustamiseks on tehtud järgmised tehnilised muudatused.

1. Reaktori tööaja pikendamiseks:

- elektrienergia suunamine sularäbu vannidele toimub vedelmetallelektroodide abil, mis on varustatud sifoonidega. Need on monteeritud sularäbu vanni põhja. Tänu sellisele lahendusele on võimalik vahetada elektroode ja teha vajalikku hooldust ilma reaktorit välja lülitamata;

- reaktori põhjavanni monteerides ja vooderdades on vedelmetallelektroodid üksteisest eraldatud kiilukujulise tule- ja kuumakindlast materjalist vaheseinaga. Kiilukujuline vahesein on sulametalli tasapinnast kõrgemal. Metall sadestub kiilu kaldkülgpindadele ja voolab vanni, kus selle liigne kogus eraldatakse reaktsioonikambrist vastava sifooni kaudu.

2. Minimaalsed tehnoloogilised seisakud on tagatud tehniliste lahendustega.

Reaktori reaktsioonikambri sisemusse lähteaine etteande mehhanismidega ühendavatesse kanalistesse on paigaldatud siibrid. Gaasikanalid on varustatud kontrollarmatuuriga. See võimaldab hooldada ja remontida mehhanisme ilma reaktorit välja lülitamata.

3. Polümeersete materjalide gaasistamiseks briketeeritakse need eelnevalt. Briketeeritud materjal juhitakse suure kiirusega läbi reaktori etteandekanalite, mis tagab minimaalse viibeaja tsoonis, kus brikett võib sulada. Edasi jõuab materjal reaktori gaasistamise reaktsioonikambrisse, kus temperatuur on kõrgem sellest, mis on vajalik brikettide gaasistamiseks. Brikettide tarnimise seadeldis on metallist ja keraamikast ning varustatud vesijahutusega.

Jooniste lühikirjeldus

Joonistel fig 1 ja 2 on näidatud tahke lähtematerjali gaasistamise elektrotermilise reaktori läbilõige.

Joonisel fig 1 on toodud elektrotermilise reaktori põhimõtteline skeem.

Joonisel fig 2 on toodud polümeersete materjalide etteandmise mehhanismi läbilõige.

Leiutise teostamise näide

Elektrotermilist reaktorit võib kasutada mitmesuguste materjalide gaasistamiseks. Tahke lähtematerjal, nagu näiteks olmejäätmed, mis suunatakse gaasistamiseks reaktorisse, läbivad eelnevalt sorteerimise. Sorteerimise käigus eraldatakse metallid ja mineraalsed materjalid. Eraldatakse kile ja polümeersed materjalid, mis suunatakse purusti-peenestisse. Peale eelnevat sorteerimist töödeldakse lähtematerjali täiendavalt (fraktsioneeritakse ja purustatakse). Sellisel viisil saadakse kolme eri tüüpi toore ehk lähtematerjal: tükid (osakesed), mis sobivad kohe gaasistamiseks; peentoore ehk peenlähtematerjal, mis suunatakse koos gaasiga reaktsioonikambris räbukihti; peenestatud plastid ja polümeersed materjalid briketeeritakse ja suunatakse lisaseadme

(joonis fig 2) abil reaktori reaktsioonikambrisse.

Elektrotermilise reaktori (edaspidi ka reaktor) reaktsioonikamber kujutab endast kahest osast, ülemisest osast 1 ja alumisest osast 2, koosnevat metallist korpust, mis on seestpoolt kuumuskindla materjaliga 3 vooderdatud.

Joonisel fig 1 kujutatud reaktor on nähtud ette nii tükeldatud lähtematerjali kui ka peenlähtematerjali gaasistamiseks. Joonisel fig 2 on näidatud täiendav seade polümeervõi plastlähtematerjali reaktorikambrisse sisestamiseks.

Tükeldatud lähtematerjali (joonis fig 1) etteandeks on reaktori reaktsioonikambri ülemine osa 1 ühendatud kanali 27 kaudu tükeldatud lähtematerali punkriga 30. Punker 30 on varustatud lähtematerjali etteandemehhanismiga 29. Lähtematerjali reaktsioonikambrisse etteandmist reguleeritakse kanalisse 27 paigaldatud siibriga 28. Samuti on siibri 28 sulgemisega võimaldatud reaktsioonikambri hooldus- ja remonditööde tegemine.

Peen- ehk puistelühtematerjali gaasistamiseks on reaktori reaktsioonikambri alumise osaga 2 ühendatud peenlähtematerjali punker 31, mis on samuti varustatud etteande mehhanismiga 32. Peenlähtematerjali etteandmist reguleeritakse siibriga 33. Jällegi on siibri 28 sulgemisega võimaldatud juurdepääs reaktsioonikabrisse selle hooldus- ja remonditööde tegemiseks.

Reaktori reaktsioonikamber (selle ülemine osa 1 ja alumine osa 2) on valmistatud metallist ja seest vooderdatud kuumakindla mateijaliga 3 (peab taluma temperatuure kuni 1800 °C). Metallkorpus on kokku monteeritav, koosneb vähemalt kahest osast: ülemisest osast 1 ja alumisest osast 2. Selline kaheosaline konstruktsioon on vajalik selleks, et oleks tagatud lihtne juurdepääs reaktsioonikambrisse selle siseseinte kuumakindlast materjalist voodriga 3 vooderdamiseks ja sellise voodri 3 hooldamiseks ja parandamiseks. Reaktori korpus võib olla nii nelinurkse kui ka ovaalse kujuga.

Reaktsioonikambrit toidetakse tükeldatud lähtematerjaliga ülaltpoolt kanali 27 kaudu. Lähtematerjal on paigutatud selleks kohandatud punkrisse 30. Lähtematerjali etteandmist reguleeritakse etteandemehhanismiga 29. Etteandemehhanismist 29 allapoole kanalisse 27 on paigaldatud siiber 28, mille sulgemisega peatatakse lähtematerjali etteandmine, võimaldades niiviisi reaktsioonikambris hooldus- ja remonditööde tegemist.

Peenlähetmaterjali gaasitamiseks on reaktor varustatud selleks vajaliku seadmestikuga, nimelt peenlähtematerjali sisestamiseks sisaldab reaktor punkrit 31,

sellest allpool materjali etteandmist reguleeriva etteandemehhanismiga 32 ja siibriga 33, mis täidab sama otstarvet nagu eespool kirjeldatud siiber 28, Etteandemehhanismidega 29 ja 32 saab reguleerida lähtematerjalide (puistelähtematerjali ja tükeldatud lähtematerjali) proportsionaalset reaktsioonikambrisse suunamist ilma, et gaasid väljuksid atmosfääri.

Reaktsioonikamber sisaldab alumises osas 2 kuumakindlast materjalist valmistatud sularäbu vanni 4, kuhu on paigaldatud vedelmetallelektroodid 6, mis on elektrilises ühenduses metallelektroodidega 8. Nii vedelmetallelektroodid 6 kui ka metallelektroodid 8 on üksteisest elektriliselt ja konstruktsiooniliselt eraldatud vaheseinaga 7. Metallelektroodidele on kinnitatud ühenduskontaktid 9. Sularäbu vanni 4 kohal on reaktsioonikambris moodustatud ruumiosa 5 lähtematerjali gaasistamiseks. Endotermiliseks reaktsiooniks gaasistamisel ja soojakadude kompenseerimiseks vajalik soojusenergia võetakse sularäbu vannist 4. Sularäbu vanni 4 kuumutamiseks kasutatakse elektrienergiat, suunates elektrivoolu läbi sularäbu vannis 4 paikneva sularäbu. Soojus sularäbu vannist gaasistatavale materjalile edastatakse gaasiga, mis suunatakse edasi gaasipuhuri 19 abil.

Reaktori sularäbu vann 4 on varustatud sifoonidega 10, mille kaudu eemaldatakse gaasistamisel sulametall ja muud sulamid.

Rabu ärajuhtimiseks on sularäbu vann 4 varustatud sifooniga 11.

Sularäbu vanni 4 põhja on lisatud sulgurventiil 12 sularäbu vanni hooldamise ja remondi ajal rabu eemaldamiseks.

Gaaside liikumist saab peatada ja suunata kaitseventiilide ja sulgurventiilide abil. Räbu, mis täidab vanni, tekib pidevalt mineraalballasti sulades ja lisatavatest materjalidest, mis parandavad viskoossust ja elektrijuhtivust. Sulanud räbu on elektrit juhtiv. Elektrivool, läbides räbu, muudab selle kuumutuselemendiks. Eralduv soojus kulub ära endotermiliste reaktsioonide ja reaktori soojuskadude taastamiseks. Sularäbu vanni 4 vedelasse räbusse juhitakse vool kahe vedelmetallelektroodi 6 ja nendega elektrilises ühenduses oleva kahe tahke metallelektroodi 8 kaudu. Vedelmetallelektroodid 6 kujutavad endast kahte vanni, mis on täidetud vedela metalliga. Nende vedelmetallelektroodide 6 vedel metall on rauasulamite segu, mis

sõltub mineraalballasti koostisest ja lisatavatest mineraalidest. Vedelmetallelektroodid 6 asuvad sularäbu vannis vastastikku eraldavast vaheseinast 7 kahel pool. Vahesein 7 on kiilu (koonuse) kujuline ja suunatud ülespoole. Kiilu kaldenurk kuni sulametalli tasapinnani võib varieeeruda 15-75 nurgakraadi vahel. Selline kalle kindlustab protsessi käigus tekkinud sulametalli voolavuse vedelmetallelektroodideni lühist tekitamata. Elektrivool on juhitud vedelmetallelektroodideni 6 jahutatavate metallelektroodide 8 kaudu. Metallelektroodide 8 ühenduskontaktid 9 toiteallikaga (toiteallikas ei ole joonisel 1 näidatud) asuvad väljaspool reaktorit ja on varustatud vesijahutusega. Ühenduskontaktide 9 ja metallelektroodide 8 jahutusrežiim on arvestatud nii, et ühenduskoht vedelmetallelektroodidega 6 ei sulaks. Reaktori elektritoide on ühefaasiline ja tööstusvoolu sagedusega.

Võimsamate reaktorite puhul võib selline režiim tekitada kolmefaasilise liinitoite kõikumisi. Suure võimsusega reaktorite toiteallikana on soovitatav kasutada pooljuhtmuundureid, mis muudavad kolmefaasilise voolu vähendatud sagedusega ja ühefaasiliseks vooluks. Vedelmetallelektroodide 6 vajalikul tasemel hoidmiseks on reaktori konstruktsiooni lisatud sifoonid 10, mille alumine osa asub vedelmetallelektroodide 6 anuma põhjas ja ülemine osa asub reaktorist väljaspool ja on vedelmetallelektroodide 6 vedela metalli nivooga ühel kõrgusel. Sularäbu üleliigse koguse ärajuhtimiseks on sifoon 11. Sifoonidega 11 on tagatud ka see, et ei esineks gaasilekkeid. Sularäbu vanni põhjas on sulgur 12 rabu eemaldamiseks, mis on ette nähtud vanni tühjendamiseks räbust reaktori seiskamise korral. Reaktori reaktsioonikambri ülemises osas 1 on moodustatud gaasikanal 13, mille kaudu eemaldatakse põlemisprotsessi gaasid, mis tekivad reaktori käivitamisel rabu kuumutamisel vajaliku temperatuurini. Gasikanal 13 suletakse sulgurkraaniga 14 kui reaktor on saavutanud töörežiimi. Reaktoris lähtematerjali gaasistamise protsessis tekkiva gaasi võib jagada kaheks osaks:

- sünteesgaas, mis on kasulik produkt ja mis edastatakse reaktorist tarbijale;

- tehnoloogiline gaas, mis on ühtlasi ka soojuskandjaks reaktsioonikambris.

Tehnoloogiline gaas liigub alt üles läbi sularäbu ja lähtematerjali. Jõudes ringleva gaasi kanalini 15, sisaldab see gaasisegu vesinikku, süsinikoksiidi, oksüdeeerijaid ja veeauru,

mis tekivad tahke kütuse termilisel lagunemisel. See gaasisegu väljub ringleva gaasi kanali 15 kaudu ja suunatakse sisselaskekanali 16 kaudu koos punkrist 31 ette antava puistematerjali fraktsiooniga reaktsioonikambrisse tagasi. Sisselaskekanali 16 reaktsioonikambrisse avanev avaus asub reaktsioonikambrit täitva lähtematerjali 5 ja sularäbu vannis 4 sularäbu kokkupuute tasemel. Kaldenurk sisselaskekanali 16 reaktsioonikambrisse siseneva osa telje ja sularäbu tasapinna suhtes võib olla vahemikus 0 - 45 nurgakraadi. Samas võib sisselaskekanali 16 reaktsioonikambrisse sisenev avaus paikneda sularäbu vannis 4 sularäbu ülemise tasapinna kohal või ka sellest tasapinnast allpool. Valjalaskekanali 15 ja sisselaskekanali 16 vahele on ühendatud täiendav gaasitorustik (joonisel 1 ei oie näidatud). Reaktsioonikambris gaasi liikumise suunamiseks on sisselaskekanalisse 16 paigaldatud sulgurventiilid 17 ja 18. Aurugaasisegu ringleva gaasi kanalist 15 sisselaskekanalisse 16 suunamiseks kasutatakse gaasipuhurit 19. Puistematerjali reaktori reaktsioonikambrisse etteandeks on gaasipuhuri 19 väljundi juurde paigaldatud ejektor-etteandeseade 20. Ejektoretteandeseadme 20 väljundtoru ja sulgurventiili 18 vahel paiknevale sisselaskekanali 15 osale on paigaldatud kontrollventiilidest 21, 22, 23, 24 moodustatud kontrollseadmestik. See kontrollseadmestik on ette nähtud oksüdeerijate ja põlevgaasi suunamiseks reaktorisse, kui selleks on vajadus. Sünteesgaas, gaasistamise saagis, suunatakse reaktsioonikambrist selle sisesemas paiknevasse sünteesgaasi ärajuhtimise kanalisse 25. Süngeesgaasi ärajuhitmise kanali 25 asukoha kõrgus sularäbu vanni suhtes sõltub sellest, kui kõrge temperatuuriga sünteesgaasi ja teisi põlevaid gaase on vajalik toota. Reaktsioonikambrist väljuvale sünteesgaasi ärajuhtimise kanali 25 osale on paigaldatud sulgurventool 26.

Lähtematerjal suunatakse gaasistamiseks reaktsioonikambrisse selle ülemises osas 1 paikneva lähtematerjali täitekanali 27 kaudu. Lähtematerjali täitekanalisse 27 on paigaldatud siiber 28, mille kohal asub etteandemehhanism (etteandedosaator) 29 koos selle kohal paikneva tükeldatud lähtematerjali punkriga 30. Vajaduse korral suletakse siibriga 28 lähtematerjali etteanne, võimaldades etteandemehhanismi 29 ilma temperatuurikadudeta remontida ja hooldada.

Reaktori üheks võimalikuks täienduseks on seadis (briketeerimisseade) polümeerse lähtematerjali reaktsioonikambrisse gaasistamiseks sisestamiseks (joonis fig 2).

Reaktori reaktsioonikambri alumise osa 2 külge on monteeritud tugedele toetuv polümeeride briketeerimisseade (nagu näidatud joonisel fig 2), mis koosneb purustatud polümeeride punkrist 39 ja millest materjal liigub plunsertõukurisse 40, kus see surutakse spinnereti 37 kaudu liugkanalisse 36. Selle kaudu liiguvad briketid tõukurini 45 ja siit edasi juba etteandekanali osa 43 kaudu reaktsioonikambrisse. Liugkanal 36 on valmistatud kuumakindlast keraamikast ja metallosast, mis on varustatud vesijahutusega.

Hooldustööde ajal reaktsioonikambrist gaaside väljumise tõkestamiseks on seadmesse paigutatud sulgur 41. Etteandekanali osa 43 asub sularäbu pinnast kõrgemal, mis teoreetiliselt on 5 — 15 korda suurem kanali läbimõõdust.

Reaktor töötab alljärgnevalt toodud põhimõttel.

Tükeldatud lähtematerjal suunatakse tükeldatud lähtematerjali punkrist 30 etteandemahhanismi 29 abil lähtematerjali täitekanali 27 kaudu reaktsioonikambrisse. Peenlähtematerjal ehk puistelähtematerjal on paigutatud peenlähtematerjali punkrisse 31. Selle reaktsioonikambrisse etteandmist reguleeritakse etteandemehhanismiga 32. Nii tükeldatud lähtematerjali kui peenlähtematerjali etteandekanalitesse 27 ja 18 on paigaldatud siibrid, vastavalt 19 ja 33, mille otstarvet on kirjeldatud eespool. Polümeermaterjalide gaasistamiseks kasutatakse lisaseadet (joonis fig 2).

Reaktsioonikambrist eralduv aurugaasisegu suundub ringleva gaasi kanali 15 ja sulgurventiili 17 kaudu gaasipuhurisse 19, kust see liigub edasi ejektoretteandeseadmesse 20. Siin toimub peenlähtematerjali ja aurugaasi segunemine, mis puhutakse sisselaskekanali 16 kaudu sularäbukihti. Süsinik ja süsinikuga peenfraktsiooni vesinikud kuumenevad sularäbu temperatuurini ja reageerivad oksüdeerijatega, moodustades sünteesgaasi. Oksüdeerija, mis ei reageerinud süsinikuga peenfraktsioonis, reageerib süsinikuga sularäbu pealispinnal, moodustades uued gaasid. Need tekitavad räbupinna vahustumise, suurendades niiviisi lähtematerjali kontaktpinda reaktsioonikambris. Sularäbust eralduv gaasisegu on sularäbu temperatuuriga. Tõustes alt ülespoole, soojendab see gaasisegu lähteainet, mis liigub ülevalt alla. Tahke kütus

reageerib gaasistamise tsoonis oksüdeerijaga kuumas gaasis, mis eraldub keevast räbust ülespoole.

Tahke lähteainega endotermilise reaktsiooni korral süsiniku ja oksüdeerijaga temperatuur alaneb. Peale seda jaguneb sünteesgaas kaheks vooluks. Saagis eemaldatakse reaktorist sünteesgaasi ärajuhtimise kanali 25 kaudu. Ülejääänud gaas liigub üles, rikastades termilise destruktsiooni süsinik-vesinikuühenditega ja veeauruga lähtematerjali kuivatuspiirkonnas. Jõudes ringleva gaasi kanalini 15, suunatakse tsirkuleeriv gaas gaasipuhuriga 19 uuele ringlusele.

Seoses soojusvahetusega lähteaine, tsirkuleeriva gaasi ja sularäbu vahel tekivad reaktsioonikambris järgmised temperatuurilised tsoonid (ülevalt alla):

- kuivatustsoon, kus eemaldub vabaniiskus (temperatuuril 150 °C)

- termiline destruktsioonitsoon, kus toimub raskete süsivesinike aurustumine temperatuuril 150 °C — 450 °C

- koksistumise tsoon (temperatuur 450 °C— 900 °C)

- gaasistamise tsoon (temperatuur 900 °C — 1200 °C)

- mineraalse ballasti sulatustsoon (1200 °C — 1800 °C)

Kõikide nende protsesside tulemusena langeb lähtematerjal alla. Etteandemehhanismi 29 ja siibrit 28 kasutades lastakse reaktori reaktsioonikambrisse uus portsjon lähteainet. Gaasistamiseks kasutatavate polümeermaterjalide koostis ja mõõtmed on väga erinevad. Polümeeride pehmenemine hakkab toimuma temperatuuril 80 °C-500 °C. Nende termiline lagunemine toimub temperatuuril vahemikus 200 °C-800 °C. Selleks, et polümeeride lagunemine ei tekitaks reaktoris ummistus!, on polümeersed materjalid eelnevalt peenestatud ja seejärel briketeeritud (joonis fig 2). Brikett, liikudes reaktorisse, ei tohi ummistada etteandemehhanismi ja kanaleid. Brikettidele võib lisada koksi peenosakesi ja flysi-lisandeid, mis korrigeerivad rabu sulamistemperatuuri, viskoossust ja elektrijuhtivust. Purustatud polümeeride etteandmine toimub punkrist 39. Plunsertõukuri 40 algasendis (nagu näidatud joonisel fig 2) on plunsersilindris 38 moodustunud etteandepunkriga 39 ühenduses olev avatud ava. Lähteaine langeb oma raskusega silindrisse 38, kus plunsertõukur 40 surub lähteaine koonusesse 37. Seejärel

moodustab lähteaine, läbides spinneretile 37 järgneva silindrilise ava, briketi. Liugkanalis 36 langeb brikett tõukurini 45, millega lükatakse brikett juba reaktsioonikambri tsooni, mille temperatuur on 1000 °C.

Lähteaine etteandmist reaktori reaktsioonikambrisse ja sularäbu vanni reguleeritakse nivooandurite ja anduritega etteandepunkrites 30, 31 (joonis fig 1) ja 39 (joonis fig 2), mis reguleerivad vastavalt vajadusele lähtematerjalide etteandmist.

Reaktori töölerakendamine (käivitamine) toimub järgmiselt. Reaktori töölerakendamiseks tuleb kontrollarmatuuri kontrollventiilide 22, 23, 24 külge kinnitada balloonid gaasidega:

- kontrollventiili 22 külge CO2 (süsinikdioksiidi) balloon;

- kontrollventiili 23 külge O2 (hapniku) balloon;

- kontrollventiili 24 külge CH4 (põlevgaasi) balloon.

Sõlme 21 juhitakse veeaur magistraalist. Ventiilid 17, 18, 26 ja siiber 33 gaasikanalites tuleb sulgeda. Põlemisgaaside ärajuhtimiseks reaktorist avatakse sulgurventiil 14, mis asub gaasikanalil 13.

Sisevooderduse ja vedelmetallelektroodide temperatuuri kontrolliks on ette nähtud temperatuurimõõdikud (joonisel fig 1 ei ole näidatud).

Põlevagaasi süütamiseks reaktsioonikambris lastakse sifooni 11 kaudu sularäbu vanni tõrvik või põleti. Avades kontrollventiili 24 satub reaktsioonikambrisse sisselaskekanali 16 kaudu põlevgaas. Veendudes gaasikanali 13 ja sulgurventiili 14 kaudu suitsugaaside eraldumises, eemaldatakse sularäbu vannist nimetatud tõrvik või põleti. Reaktori reaktsioonikambrit (ülemise ja alumise osa 1 ja 2) soojendatakse vastavalt ettenähtud tehnilistele tingimustele. Temperatuuri kontrollitakse anduritega ja reguleeritakse kontrollventiilidega 24 ja 21, muutes põlevgaasi ja hapniku etteannet. Kui temperatuur on tõusnud vajaliku tasemeni, suunatakse reaktsioonikambrisse punkrist 30 koksi ja flys'i segu.

Põlevgaas süütab koksi. Peale seda avatakse kontrollventiil 23 ja suurendades hapniku etteannet, vähendatakse põlevgaasi etteannet läbi kontrtollventiili 24. Seejärel lülitatakse tööle elektrimuundur (joonisel ei ole näidatud) ja kontrollitakse elektripinge

olemasolu vedelmetallelektroodide vahel. Suurendades pidevalt pinget, sulab koks sularäbu vannis. Vajaliku koguse rabu saavutamiseks lisatakse vajadusel koksi ja flys'i. Rabu vajaliku taseme saavutamine on nähtav sifooni 11 kaudu. Kui see on saavutanud vajaliku taseme, siis suletakse reaktsioonikambrisse hapniku ja põlevgaasi etteande kontrollventiilid 23 ja 24. Suletakse ka sulgurventiil 14, mille kaudu olid väljunud põlemisel tekkinud gaasid.

Avatakse sulgurventiilid 17 ja 18. Lülitatakse sisse gaasipuhur 19 ja suunatakse peenkütuse ejektorisse 20. Tükeldatud lähtematerjali punkrist 30 lõpetatakse koksi reaktsioonikambrisse suunamine ja punker 30 täidetakse gaasistamiseks ette nähtud tükeldatud lähtematerjaliga.

Reaktori töörežiimi saab kontrollida ja reguleerida järgneval viisil:

- kontrollides räbu temperatuuri vedelmetallelektroodidele rakendatud elektrivoolu kaudu;

- lähteainete niiskusesisalduse kaudu, vajadusel hapnikku kontrollventiili 23 kaudu ette andes;

- andes vajaduse korral ette kontrollventiili 22 kaudu süsihappegaasi (CO2);

- andes vajaduse korral ette kontrollventiili 21 kaudu veeauru.

Hooldustöid teostatakse ilma reaktorit välja lülitamata. Seda jälgitakse paigaldatud kontrollarmatuuri abile (kontrollventiilide 21, 22, 23 ja 24).

Viitenumbrite loetelu (joonised 1 ja 2)

1 reaktori reaktsioonikambri ülemine osa

2 reaktori reaktsioonikambri alumine osa

3 reaktsioonikambri vooderdus

4 sularäbu vann

5 lähteaine gaasistamise kamber

6 vedelmetallelektroodid

7 vahesein

8 metallelektroodid

9 metallelektroodide ühenduskontaktid

10 sifoon metalli ärajuhtimiseks

11 sifoon räbu ärajuhtimiseks

12 sulgurventiil räbu eemaldamiseks

13 gaasikanal mida kasutatakse käivitamisel

14 sulgurventiil

15 ringleva gaasi kanal

16 kanal reaktsioonikambrisse gaasisegu etteandmiseks (sisselaskekanal) 17 sulgurventiil

18 sulgurventiil

19 gaasipuhur

20 ejektor-etteandeseade

21 kontrollventiil

22 kontrollventiil

23 kontrollventiil

24 kontrollventiil

25 sünteesgaasi ärajuhtimise kanal

26 sulgurventiil

27 lähtematerjali täitekanal

28 siiber ehk lukustusmehhanism

29 etteandemehhanism ehk doseerimismehhanism

30 tükeldatud lähtematerjali punker

31 peenlähtematerjali punker

32 etteandemehhanism

33 siiber ehk lukustusmehhanism

34,35 liuguri suunajad

36 liugkanal

37 spinneret (koonus brikettide vormimiseks)

38 plunsersilinder

39 polümeerse lähtematerjali punker

40 plunser

41 sulgur

42 brikettide etteandekanali metallist osa

43 brikettide etteandekanali keraamikast osa

44 tõukuri puks

45 tõukur

Kirjandusviidete loetelu

1. Patent RU Nr.2422538, MKP: C2113/00 (2006.01), C10J 3/00 (2006.01).

Tahkekütuse metallurgilise mitmeotstarbelise gaasistamise meetod.

Balasanov A.V., Usatseva A.B., Romenets V.A., jt. Esitatud 17.06.2009, Avaldatud 27.06.2011.

2. Balasanov A.V., Leherzak V.E., Romenets V.A., Usatsev A.B. Söe gaasistamine räbusulamis. Moskva Instituut Stalprojekt, avaldatud 2008 a., lk. 208.

3. Patent RU nr 2581092, MPK: C10J3/20, C10J3/02, Modifitseeritud süsiniku kihtidega plasma gaasistamisreaktor ja vähenenud koksi nõudlus.

Santoniani Dzeims, Van Nirop Piter, Haier Maikl Erskin ja jt. Esitatud 05.01.2012, avaldatud 10.042016.

4. Danilenko A.A Süsiniku sisaldavate tehnogeensete jäätmete plasma gaasistamisprotsesside eksperimentaalsed ja teoreetilised uuringud. Novosibirski Riiklik Tehniline Instituut-Novosibirsk 2012.

5. Patent RU Nr.2157060, MPK: H05B7/00 (2006.01)

Plasmakeemiline reaktor . Predtetsinski M.P. Esitatud 15.12.1998., avaldatud 27.09.2000.a.

6. Patent RU 2521638, MKP: C10J 3/46, F23C 3/00, F23G 5/027

Süsisinku sisaldavate tahkete kütuste gaasistamise meetod. Kovalev V.G., Afanasev V., Tarasov V.V., Esitatud 17.09.2012.a., avaldatud 10.07.2014.a.

7. Afanasev V.V., Kovalev V.G., Tarasov V.A., Parameetrite ja režiimide määramine seadmetele gaasistamisel elektriräbus.Tsuvaskova ülikooli teatmik, 2012., nr.3 lk.93-99.

8. Patent RU 2074130, MKP: C03B5/00. Pliiklaasi sulatusahi. Ivanitski O.A., Benes E. J., Kuur V.P., esitatud 05.06.1992.a., avaldatud 27.02.1997.a.

Claims (7)

1. 1. Elektrotermiline reaktor, mis sisaldab lähtematerjali gaasistamiseks kuumuskindla materjaliga vooderdatud reaktsioonikambrit, reaktsioonikambriga doseerimis- ja lukustusmehhanismidega varustatud ühte või mitut lähtematerjali punkrit (30, 31, 39), reaktsioonikambri põhjas sularäbuga täidetud sularahu vanni (4), mis on elektrilises ühenduses kahe vedelmetallelektroodiga (6), mis on omakorda elektrilises ühenduses kahe tahke metallelektroodiga (8), millele on välisest toiteallikast rakendatud alalis- või vahelduvpinge, vedelmetallelektroodid (6) on teineteisest elektriliselt isoleeritud ja mehhaaniliselt eraldatud vaheseinaga (7), sularäbu vanni (4) seinas on moodustatud sifoonid (11) gaasistamisel tekkinud kõrvalproduktina räbuvannist üleliigse rabu eemaldamiseks, reaktsioonikambri seinas on gaasistamistsoonis rabu tasapinnast kõrgemal moodustatud sulgurventiiliga (26) varustatud kanal (25) gaasistamisel tekkinud kasuliku toodangu, sünteesigaasi reaktsioonikambrist välja juhtimiseks, mis on iseloomustatud sellega, et reaktsioonikamber on koostatud kahest osast omavahel ühendatud ülemisest (1) ja alumisest (2) osast, kusjuures reaktsioonikambri ülemine osa (1) on kanali (27) kaudu ühendatud etteandemehhanismiga (29) ja siibriga (28) varustatud ülemise kanali kaudu raskusjõu toimel tükeldatud lähtematerjali punkrist (30) sellise lähtematerjali reaktsioonikambrisse sisestamiseks, reaktsioonikambri alumine osa (2) on kanali kaudu ühenduses peenlähtematerjali punkriga (31), mis on samuti varustatud siibriga (32), kusjuures peenlähtematerjali punkrist (31) peenlähtematerjali reaktsioonikambrisse suunamiseks on reaktsioonikambri ülemises osas moodustatud sulgurventiili (17]) ja gaasipuhuriga (19) varustatud kanal, mille kaudu on gaasistamisel tekkinud gaasi osa on suunatud peenlähtematerjali kanalis paiknevasse ejektor-etteandeseadmesse (20), kusjuures peenlähtematerjali etteandmise kanal on suunatud reaktsioonikambrisse vahetult räbupinna läheduses, kusjuures plastlähtematerjali reaktsioonikambrisse sisestamiseks on lisatud eraldi punker (39), kusjuures plastlähtematerjali reaktsioonikambriga ühendav liugkanal (36) on varustatud plastmaterjali briketeerimise seadmega, sulgurventiiliga (41) ja reaktsioonikambri läheduses paiknev kanaliosa on varustatud vesijahutussärgiga, kusjuures reaktor on varastatud reaktsioonikambri käivitamiseks ja selle töötamisel gaasistamisprotsesside juhtimiseks kontrollsõlmega, mis kujutab endast reaktsioonikambri läheduses peenlähtematerjali etteandekanaliga ühendatud kanalit (16), millest lähtuvad omakorda vee ja abigaaside reaktsioonikambrisse sisestamiseks sulgurventiilidega (21, 22, 23, 24) varastatud kanalid.
2. 2. Elektrotermiline reaktor vastavalt nõudluspunktile 1, mis on iseloomustatud sellega, et vedelmetallelektroode (6) eraldava tulekindlast materjalist vaheseina (7) osa ulatub vedelmetallelektroodide (6) tasapinnast kõrgemale sularäbu vanni (4) ja see on kujundatud kiiluna või koonusena, kusjuures kiilukujulise kaldega vooderduse kiilukujulise kaldega on tagatud vedelmetalli valgumine.
3. 3. Elektrotermiline reaktor vastavalt nõudluspunktile 2, mis on iseloomustatud sellega, et kiilukujulise osa kaldenurk vedelmetallelektroodide [6] tasapinna suhtes on varieeruv vahemikus 15° — 75°.
4. 4. Elektrotermiline reaktor vastavalt nõudluspunktile 1, mis on iseloomustatud sellega, et vedelmetallelektroodid [6] on varustatud reaktori töö käigus vedelmetallelektroodide vanni langeva liigse sulametalli väljajuhtimiseks sifoonidega.
5. 5. Elektrotermiline reaktor vastavalt nõudluspunktile 1, mis on iseloomustatud sellega, et reaktori sisemusse tükeldatud lähtematerjali ja peenlähtematerjali etteandekanalitesse on doseerimismehhanismides allapoole paigaldatud lukustusmehhanismisena toimivad siibrid (28, 33).
6. 6. Elektrotermiline reaktor vastavalt nõudluspunktile 1, mis on iseloomustatud sellega, et plastlähtematerjali punkriga (39) ühenduses oleva briketeerimisseade koosneb plunsertõukurist (40), koonusest (37) ja liugkanalist (36) ja brikettidena kujundatud lähtematerjal on sisestatud etteandekanalite kaudu reaktsioonikambrisse süsivesinike gaasistamiseks vajalikust temperatuurist kõrgema temperatuuriga tsooni.
7. 7. Elektrotermiline reaktor vastavalt nõudluspunktile 6, mis on iseloomustatud sellega, et polümeerbrikettide etteandekanal kujutab endast reaktori voodrisse sisse ehitatud keraamilisest (43) ja metallilisest (42) materjalist etteandekanalit ja nende metallosa on varustatud vesijahutusega.