。
[0048]第二种方案是，η支转移弧等离子体炬3中任意相邻两支转移弧等离子体炬的极性相反，η 2 4且为偶数，η支转移弧等离子体炬3的电弧电极3-1产生的电弧在所述公共切圆周围汇聚、联通，并与第一煤粉喷嘴I中心的电弧电极3-0产生的电弧在所述公共切圆内下方联通。由于第一煤粉喷嘴I中心的电弧电极3-0的分流作用，因此与电弧电极3-0同极性的转移弧等离子体炬电流小于与电弧电极3-0极性相反的转移弧等离子体炬的电流。其中，相邻转移弧等离子体炬3的电弧电流方向相反，优选地，阴极和阳极转移弧等离子体炬电流大小分别相等，相邻射流的电弧作用力相互推斥，维持射流的电弧在各自平衡位置的动态稳定；多对转移弧等离子体炬对数至少为2，S卩4，有利于产生涡旋、减少煤粉射流碰壁。
[0049]采用第二种方案时，第一煤粉喷嘴中心的电弧电极3-0可悬空或取消。
[0050]参照图3，在上述技术方案中，维持上述转移弧等离子体炬电弧稳定的电源联结方式是:其中任意I支电弧等离子体炬3的电弧电极3-1或第一煤粉喷嘴I中心的电弧电极3-0连接到电压控制型电源的正极或负极，其余的电弧电极连接到电流控制型电源的正极或负极。优选所述第一煤粉喷嘴I中心的电弧电极3-0联接到I支电压控制型电源的正极或负极，所述η支电弧等离子体炬3的电弧电极3-1分别联接到η支电流控制型电源的正极或负极，所述η支电流控制型电源和I支电压控制型电源的另一极都联接到公共点、并接地。
[0051]其中，第一煤粉喷嘴中心的电弧电极3-0优选为阴极，棒状热阴极可以承受更高的电流。η支电弧等离子体炬的电弧电极3-1和第一煤粉喷嘴I中心的电弧电极3-0的电流代数和为零。为使高温气体涡旋区6的等离子体电位接近于地电位，电压控制型电源的电压控制为所连接电极电弧从电极到电弧汇聚处的电压平均值。
[0052]参照图2、图3，图3实施例为6支转移弧等离子体炬，第一煤粉喷嘴中心未安装电弧电极或该电极悬空。通过上述结构设定的η支转移弧等离子体炬3，其喷出的等离子体炬高温气体射流中心与所述公共切圆相切、汇聚于所述公共切圆的周围，η支转移弧等离子体炬3的电弧电极3-1产生的电弧汇聚于公共切圆周围，并在公共切圆周围动态相互联通，主要电弧电流通路为相邻电弧等离子体炬的两两联通并不断左右切换联通，两两联通的电弧再相互联通，但不会形成环路联通。参见图4，图4为4支转移弧等离子体炬和第一煤粉喷嘴中心安装的电弧电极形成的电弧通路示意图，除了η支转移弧等离子体炬的电弧电极3-1产生的电弧汇聚于公共切圆周围、并在切圆周围动态相互联通外，4支转移弧等离子体炬的电弧电极3-1产生的电弧还与第一煤粉喷嘴的中心的电极电弧在所述公共切圆内下方联通。由此产生高速旋转流动的高温气体涡旋区6，其涡旋方向与η支等离子体炬高温气体射流一致。由于电弧等离子体炬高温气体射流的宽度，初始高温气体涡旋区的直径大于所述公共切圆的直径，与此同时，高温气体涡旋区向下游流动过程中可迅速扩展，均匀充满反应内腔横断面，保持除了反应器内壁附近外的大部分横断面区域温度均匀。
[0053]采用转移弧等离子体炬时，可向转移弧等离子体炬喷管内注入煤粉。参照图5，以气体输送方式将煤粉注入η支电弧等离子体炬3的电弧通道中，所述煤粉进入所述电弧等离子体炬的电弧通道时的密度分布和速度分布绕等离子体炬轴向旋转对称，并在所述电弧通道中与等离子体轴向流动方向一致，从而将电弧稳定约束在电弧通道轴心部位。
[0054]对于上述技术方案，可通过在η支电弧等离子体炬3的喷管上旋转对称设有多个第二煤粉喷嘴8，以气体输送方式将煤粉从多个第二煤粉喷嘴8切向注入到η支电弧等离子体炬3的电弧通道中实现，多个第二煤粉喷嘴8切向的旋转方向一致。
[0055]其中，η个转移弧等离子体炬的全部第二煤粉喷嘴8的煤粉注入量优选为反应器煤粉注入总量的1/2?I，即注入反应器煤粉的大部分或全部都可通过η支转移弧等离子体炬注入。
[0056]通过上述结构设定，用气体输送煤粉形成气体-颗粒两相流的煤粉混合物，以与电弧等离子体炬3的电弧通道内电弧等离子体流动相同方向、带有径向分量和微切径向分量注入电弧等离子体炬3的电弧通道内。由此通过多个第二煤粉喷嘴8注入后在所述电弧通道的内表面和通道中的电弧等离子体之间形成气体-煤粉颗粒混合物流动层9，所述流动层具有与所述电弧等离子体流动方向一致的轴向分量，以及与所述喷管截面平行的径向分量和微切向分量。
[0057]由于切向注入的气体-煤粉混合物流动层9将等离子体电弧稳定地约束在电弧等离子体炬的电弧通道的中心，且气体-颗粒两相流的密度大大高于气体密度，对电弧约束和不稳定限制作用大大提高，因而可以通过增加电弧长度来提高电弧电压；由于气体-煤粉混合物流动层9的煤粉颗粒对电荷的捕获作用，限制了等离子体的扩散，大大提高电弧与电弧等离子体炬的喷管内壁面之间的击穿水平，有利于提高弧电压的设计水平和简化等离子体炬结构；由于气体-煤粉混合物流动层9很好地吸收了电弧的径向传热，大大提高了等离子体炬的热效率，并且免去了等离子炬的水冷需求，简化了等离子体炬复杂的水冷结构；同时气体-煤粉混合物流动层9很好地吸收了电弧的径向传热，还降低了电弧向下游发展的横向扩张，提高了电弧电场强度，并还提高了电弧电压和电弧功率。
[0058]为了进一步提尚电弧等尚子炬3中的电弧电压，从而提尚电弧功率，以气体输送方式将煤粉在所述电弧等离子体炬喷管的轴向上分多级注入;其通过多个第二煤粉喷嘴8在电弧等离子体炬3的喷管上轴向多层分布实现。由于将气体-颗粒两相流分多级注入电弧等离子体炬的喷管中，可以实现多级压缩电弧，减小电弧向下游发展时的横向扩张，从而提高电弧电压。
[0059]对于第一喷粉喷嘴I，将煤粉混合物以机械方式或气流输送方式输送至反应内腔顶端的第一煤粉喷管I，煤粉混合物在电弧电极3-0周围以自由落体或气流带动方式从第一煤粉喷嘴I中喷出，煤粉混合物将电弧限制在第一煤粉喷管中心，并吸收电弧对第一煤粉喷管的径向传热，降低热损耗，同时也提高电弧电压。在本发明所述技术方案中，也可以用类似转移弧等离子体炬3代替反应器顶端的第一煤粉喷嘴和其顶端中心的电弧电极。
[0060]在上述技术方案中的反应器中，受电弧加热和加速作用，电弧等离子体炬3中心电弧产生的高温高速等离子体射流和电弧区外的煤粉气体混合流在公共切圆附近汇聚，由于多个射流中心与公共切圆相切，均布的射流相互作用因而在公共切圆周围产生高温气体涡旋区6;第一煤粉喷嘴I中心的高温等离子体射流和第一煤粉喷嘴I中电极周围的煤粉气体混合流与高温气体涡旋区6汇合向下流动，并扩展至反应器整个截面，高温气体与温度较低煤粉气体混合流主要依靠对流迅速混合均匀，且保证反应区在横断面内温度均匀；混合均匀的煤粉气体混合流通过反应段从反应器下端流出，在此过程煤粉被迅速加热气化，气态物质迅速达到化学热力学平衡状态，在反应器出口经高速淬冷，收获乙炔、氢气、一氧化碳、和其他Cl?C4等烃类气体、以及残炭等产品。
[0061]由于煤粉在高速涡旋气流内与气流的差速，使煤粉在热解过程中能快速挥发而失去焦油热障，提高煤粉热解速度。
[0062]在上述技术方案中，为了保证待加工煤粉与高温气体快速混合均匀，需要高温气体涡旋区的速度足够高，要求电弧等离子体炬3的出口射流的速度大于500m/SeC。
[0063]为了保证绝大部分煤粉在高温气体涡旋区6内的停留时间，从而保证被充分加热和完全热解，公共切圆的直径不易过大，公共切圆直径优选小于反应段中反应内腔截面最小直径的1/3，优选小于电弧等离子体炬喷口直径的2倍;煤粉颗粒尽可能磨细，优选直径小于80微米;电弧等离子体炬3的数目应不少于3支。足够支数的等离子炬有利于产生涡旋、减少煤粉射流碰壁;此外等离子体炬3的数目增多还有利于增加等离子体的总功率，从而增大单台反应器规