Исследование многофазных генераторов плазмы переменного тока, работающих на окислительных средах в диапазоне мощности от 100 до 300 кВт

• Автор: Суров, Александр Викторович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ГЛАВА 1. ТИПЫ ПЛАЗМОТРОНОВ МОЩНОСТЬЮ БОЛЕЕ 100 кВт
1.1. Область применения плазмотронов
1.2. Классификация плазмотронов
1.2.1. Плазмотроны постоянного тока
1.2.2. Плазмотроны переменного тока
1.2.2.1. Однофазные плазмотроны переменного тока
1.2.2.2. Многофазные многокамерные плазмотроны переменного тока
1.2.2.3. Многофазные однокамерные плазмотроны переменного тока
1.3. Примеры использования плазмотронов в технологических приложениях
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОФАЗНЫХ ОДНОКАМЕРНЫХ ПЛАЗМОТРОНОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЭЛЕКТРОДАМИ РЕЛЬСОВОГО ТИПА ,
2.1. Описание развития модельного ряда многофазных однокамерных плазмотронов с электродами рельсового типа
2.2. Плазмотрон ИПЭ-13т
2.2.1. Особенности конструкции плазмотрона ИПЭ-13т
2.2.2. Система охлаждения плазмотрона ИПЭ-13т
2.2.3. Система подачи рабочего газа плазмотронов с рельсовыми электродами
2.3. Инжектор
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД И КОНТРОЛЬНОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
3.1. Методы исследований
3.2. Описание экспериментального стенда
3.2.1. Состав и назначение элементов стенда
3.2.2. Измерительные устройства
3.2.3. Система сбора и регистрации физических параметров
3.3. Выводы

ГЛАВА 4. РЕЖИМЫ ГОРЕНИЯ ДУГ, ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ТЕПЛООБМЕНА В РАЗРЯДНОЙ КАМЕРЕ МНОГОФАЗНОГО ПЛАЗМОТРОНА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЭЛЕКТРОДАМИ РЕЛЬСОВОГО ТИПА И ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ НА ВЫХОДЕ.
4.1. Высокоскоростная видеосъемка горения дуг в разрядной камере многофазного плазмотрона переменного тока с электродами рельсового типа и компьютерная обработка видеоматериала
4.2. Режимы горения дуг и характер теплообмена в разрядной камере многофазного плазмотрона переменного тока с электродами рельсового типа
4.3. Спектральная диагностика параметров плазмы, генерируемой многофазным плазмотроном переменного тока с электродами рельсового типа
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОФАЗНОГО СТАЦИОНАРНОГО ОДНОКАМЕРНОГО ПЛАЗМОТРОНА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЭЛЕКТРОДАМИ РЕЛЬСОВОГО ТИПА, РАБОТАЮЩЕГО НА ВОЗДУХЕ С МОЩНОСТЬЮ 100 - 300кВт.
5.1. Анализ электрических процессов в цепи энергопитания плазмотронов с электродами рельсового типа
5.2. Внешние характеристики многофазного стационарного однокамерного плазмотрона переменного тока с электродами рельсового типа, работающего па воздухе с мощностью 100 - 300кВт.
5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

В последнее время во всем мире возрос интерес к разработке новых методов переработки отходов, представляющих чрезвычайный интерес с точки зрения энергетики как один из источников возобновляемой энергии. Однако, существующие в настоящее время методы освоения этих ресурсов неудовлетворительны. Одним из наиболее перспективных направлений является плазменная переработка. Плазменный пиролиз и газификация позволяют при переработке отходов, содержащих органические соединения, получать горючий синтез-газ, пригодный как сырье для производства энергии. Использование низкотемпературной плазмы (термической плазмы) так же перспективно для методов переработки токсичных и опасных отходов, в частности, в качестве дополнительного источника тепловой энергии при реализации метода высокотемпературной минерализации [1-6].
Наиболее эффективным методом генерирования термической плазмы для рассматриваемых задач является электродуговой, это обусловлено высокой плотностью передачи энергии в дуге. Поэтому практически во всех плазменных установках для переработки отходов используются сильноточные дуговые разряды или электродуговые плазмотроны, способные обеспечить необходимую плотность энергии при достаточно большой мощности [7-10]. В разрядной камере плазмотрона электрическая энергия, вложенная в дугу, преобразуется во внутреннюю энергию рабочего газа. Использование плазмотронов для решения данных задач имеет целый ряд преимуществ. Хорошо известно [1], что ионы плазмы сами являются химически активными и способны генерировать химически активные частицы (радикалы) при столкновении с нейтральными молекулами. Это приводит к интенсификации химических процессов. При использовании плазмотронов можно гарантированно обеспечивать температуру процессов свыше 1200°С, что позволяет практически избежать образования таких особо вредных выбросов, как диоксины, цианиды и фураны. (Наиболее интенсивно особо вредные

позволяет работать с достаточно большими расстояниями между основными электродами, что позволяет изменить геометрию основных электродов, повысив их ресурс для работы в диапазоне больших мощностей. Вторая камера может использоваться как отдельный трехфазный плазмотрон большой мощности, в качестве инжектора на ней можно устанавливать плазмотроны с достаточной мощностью и необходимыми расходными характеристиками. В качестве инжекторного узла возможно также подключение нескольких плазмотронов малой мощности, направленных в зоны минимальных межэлектродных промежутков.
Еще один многофазный однокамерный плазмотрон с рельсовыми электродами мощностью до 150 кВт - ИПЭ-15т (Рис.2.9), наружный диаметр корпуса этого плазмотрона - 290 мм, а электроды выполнены как у ИПЭ-4т. Каждый 'электрод установлен в корпусе плазмотрона на двух электрододержателях и оснащен регулировочным узлом, позволяющим изменять межэлектродный зазор в радиальном направлении. Плазмообразующий газ может быть как нейтральным, так и окислительным. Диапазон изменения расхода для воздуха- от 10 до 70 г/с.
Рис. 2.9 Фотографии плазмотрона ИПЭ-15т.
Завершить описание многофазных плазмотронов переменного тока с рельсовыми электродами можно на модели ИПЭ-13т. Этот плазмотрон разработан как основное функциональное звено технологических установок для деструкции