191880. lajstromszámú szabadalom • Periszkóp nagy hőmőrsékletű reaktorokhoz
1 191 880 2 A találmány tárgya periszkóp optikai jeleknek a nagy hőmérsékletű reaktorok reakcióteréből való továbbítására, illetve az ilyen reaktorokban lezajló folyamatok vizuális megfigyelésére. A találmány elsősorban olyan reaktorokban használható, amelyekben nagy nyomáson lángreakciók mennek végbe. Előnyös alkalmazási terület ezen a téren a por alakú éghető anyagok nagy nyomáson történő elgázosítására szolgáló reaktorok, a folyékony vagy gáz halmazállapotú szénhidrogének részleges oxidációja után szintetikus gázt előállító, nagynyomású reaktorok, valamint a gázturbinák nyomás alatt álló égetőkamrái, illetve a kombinált erőművel turbináinak nyomáskamrái. A szintetikus gázoknak szilárd éghető anyagokból való előállítására szolgáló néhány eljárásnál a szénport lángreakció során technikai oxigénnél magas CO és H2 tartalmú gázzá alakítják. Az átalakítás végén keletkező gázhó'mérséklet az éghető anyag ásványi összetevőinek olvadási hőmérséklete felett van, így folyékony salak keletkezik. Tipikus reakció-véghőmérséklet például az 1500°C, ahol a lángban 2000 °C vagy ennél magasabb csúcshőmérsékletek is előfordulhatnak. Az elgázosítás 0,5-5 MPa nyomás alatt történik. Ugyanezen alapelv szerint történik a folyékony és gáz halmazállapotú szénhidrogének részleges oxidációja révén történő szintetikus gázelőállítás, ahol a maximálisan 10 MPa nyomás a szokásos érték. Az ilyen reaktorok üzemelésének ellenőrzéséhez szükséges, hogy a reaktorból optikai jeleket vezessünk ki, hogy ennek révén meghatározhassuk a reakciótérben uralkodó hőmérsékleteket és a láng meglétét ellenőrizhessük. Előnyös továbbá, ha a reakciótérben lezajló folyamatokat, mint amilyen például a láng kialakulása vagy a megolvadt salak áramlása a reakciótér oldalán vagy a salak kilépő nyílásánál, vizuálisan, közvetlen megfigyeléssel vagy képtovábbítással ellenőrizhetjük, Az 22 62 351 és a 29 15 926 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás olyan, a nyomás alatti elgázosítást végző reaktorokban használható megfigyelő berendezéseket ismertet, amelyeknél a reaktorfal egyik nyílása nyomásálló kémlelőüveggel van lezárva, ahol a nyílást erre alkalmas öblítő gázzal (inert gáz vagy a saját termelésű visszavezetett szintetikus gáz) öblíthető le. A kémlelőnyílást lezáró üveg és a reakciótér közötti, a íűzállóreaktorburkolat, illetve a reakciótérben egy belső hűíőfalrendszer felszerelése miatti nagy távolság következtében a látásszög a rcakciótérbe igen korlátozott. Ezt a szöget tovább csökkenti az a tény, hogy a reakciótérből irányuló rendkívül intenzív sugárzás viszonylag kis nyilásátmérőt tesz szükségessé, hogy' ezzel elkerüljük a kémlelő betét túlhevülését. Az ilyen és hasonló elrendezések döntő hátrányát ugyanakkor az. jelenti, hogy a kémlelőnyílás az öblítés ellenére a salaklerakódás miatt beszűkül vagy teljesen elzárodik. Az ilyen salaklerakódások eltávolításához a nagy nyomás alatt működő reaktorokat üzemen kívül keil helyezni és meg kell szüntetni a nyomáskülönbséget. Ismertek továbbá a periszkópszerű megfigyelő berendezések is, például a gőzfejlesztőkhöz, üvegolvaszló kemencékhez és fémkohászati kohókhoz, ahol egy vízhűtéses köpenyben olyan lencserendszer van elhelyezve, amelyet a fonó gázok behatolásától és az elszennyeződéstől öblítőgázzal kell védeni. Az ilyen periszkóp előnye, hogy viszonylag nagy, mintegy 50 fokos látószöget biztosít. Az ilyen jellegű ismert megoldások ugyanakkor csak az olyan berendezésekbe való kémlelést teszik lehetővé, amelyek normál nyomás alatt működnek. A megfigyelő berendezések ezen típusa megfelel a 76 055 sz. NDK-beli szabadalmi leírás által leírt berendezésnek, amelynél egy kettős csövű vízköpeny tengelyében egy lencserendszer van elhelyezve, ahol a lencserendszer és a vízköpeny között öblítő és hűtőgázáramlást tartunk fenn. A tűztér felől nézve az első lencse kúpos konfuzorként van kiképezve, amelyen keresztül az öblítőgáz a tűztérbe léphet. A konfuzor nyílása ezzel egyidejűleg az optika fényrekeszét is képezi, amelynek során a konfuzornyílás és az objektív első lencséje közötti távolság és ezen lencse átmérője közötti arány meghatározza a látószöget. Ismertek emellett hasonló kiviteli alakok is, amelyeknél a konfuzor nyílását még egy diffuzor követi, amelynek nyílásszöge úgy van meghatározva, hogy ne korlátozza a látószöget. Kitűnt, hogy az ismert periszkópok működési elvének a nyomás alatt álló kohóterek megfigyelésére való átvitele, illetve a nagy nyomás alatt álló, porelgázositó reaktorok reaktorterének megfigyelésére való alkalmazása nyomásálló kémlelőüvegek, illetve lencsék megfelelő elrendezése által nem hozza a kívánt eredményt. Viszonylag rövid idő után bekövetkezik a salaklerakódás a periszkóp hűtött homlokfelületén, amely benyúlik a nyílásba is és előbb korlátozza, majd teljes mértékben el is zárja a sugárzás útját. Megfigyelték továbbá, hogy a viszonylag nagymértékű öblítőgáz-ráfuvatás ellenére a könnyen lebegő ásványi részecskék, de az elemi kén is az öblítőgáz kimeneti díffuzorán és az objektiven szublimál és ezáltal korlátozza a periszkóp működőképességét. A találmány célja a nagy hőmérsékletű reaktorok reakcióteréből optikai jelek átvitelére alkalmas olyan periszkóp kialakítása, amely alkalmas a nagy nyomás alatt működő reaktorokban való felhasználásra és amely a salaklerakódásoktól és szennyeződésektől menetesen működik por alakú éghető anyagoknak nyomás alatt való elgázosítására szolgáló reaktorokban is. A találmány által megoldandó feladat a nagy hőmérsékletű, nyomás alatt működő reaktorok reaktor teréből optikai jelek továbbítására alkalmas olyan periszkóp létrehozása, amely a gáz halmazállapotú közeggel való öblítés célszerű kialakításával a sugárzás útjának salakleakódás, ásványi alkotóelemek szublimációja vagy a reakciótérben uralkodó atmoszféra egyéb behatása miatti megszakadását vagy korlátozódását megakadályozza és kielégítő látásszöget biztosít. Ennek során figyelembe kell vennünk, hogy a nyílás és a lencsék tisztántartására rendelkezésre álló gázsugár-impulzus, amely a tömegáram és az öblítőgáz sebességének a szorzata, a nyomással fordítottan arányos, lia a tömegáramlás, illetve a normál feltételekre vonatkoztatott térfogatáramlást és a geometriai elrendezést állandó értéken tartjuk. Annak érdekében tehát, hogy azonos öblítő hatást érhessünk el, az emelkedő nyomással arányban az öbiítőgáz tömegáramlását is növelnünk kell. A találmány által megoldandó további feladat a nagy üzemi nyomás, például 3 Mpa ellenére az optikai átláthatóság viszonylag ragyobb öblítőgázmennyiséggel való biztosítása anélkül, hogy például a termelt gáz minőségét befolyásolná az cblítőgázbó! felszabaduló nagy mennyiségű nitrogén. A találmány szerinti, nagy hőmérsékletű reaktorok, különösen a nagynyomású reaktorok reaktorlerébe való betekintésre, illetve onnan optikai jelek továbbítására szolgáló periszkóp az alábbiakkal jellemezhető: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
