一种热解用途的等离子体喷枪的制作方法_2

文档序号:8772962阅读:来源:国知局
阳极的喷管(3-4)进行冷却,通过水流把阳极的热量快速移走;工作气进入到环形气室(VI)中,然后通过切向气槽(V)以旋转气流方式进入到放电区(IV);当在阳极(3)与圆盘体阴极(2)之间施加电能时,阴极头的喷气口(2-2)周边便发射电子,形成高温的等离子体电弧,等离子体电弧通过压缩孔道(III)进入到喷射腔(II)中,在等离子体电弧通过压缩孔道(III)时,电弧受到压缩,使等离子体电弧得到进一步升温,等离子体电弧的弧根分别在阴极头前端的放电端(2-3)上和阳极喷管(3-4)内壁的放电面(3-5)上,等尚子体火炬从阳极喷管(3-4)内的喷射腔(II )中喷出;放电端(2-3)的等离子体电弧弧根分布在阴极头的喷气口(2-2)周边,工业有害气体或水蒸汽从阴极头前端的中心喷气口(2-2)喷入放电区(IV),工业有害气体或水蒸汽从等离子体电弧弧根的中心进入到等离子体电弧的中心,使得等离子体电弧的能量集中作用在工业有害气体或水蒸汽上,工业有害气体或水蒸汽更容易受热分解,因此,加热温度和加热效率更高,同时,工业有害气体或水蒸汽在通过喷气口(2-2)时,对阴极头前端的中心进行气流冲刷,快速带走热量,对阴极头进行保护,防止烧蚀。上述过程中,把工业有害气体进行高温活化分解、原子重新组合而生成新的无害物质;或把水蒸汽进行高温活化分解,生成氢和氧的活性化学物,用作煤气化或固体有机废物气化的气化剂,高温等离子体的热能释放到气化炉中,提供给原料烘干和热解所需。
[0010]上述的实用新型中,所述的工作气包括空气、氮气、氩气或氢气其中的一种,所述的加热介质包括水蒸汽或工业有害气体其中的一种,当把本实用新型作为热解水制氢设备应用或作为气化炉设备应用时,加热介质为水蒸汽,工作气选用氢气;当把本实用新型作为有害气体的处置设备应用时,加热介质为有害气体,工作气选用空气。
[0011]在等离子设备中,阴极的作用是发射电子,阴极上的等离子电弧弧根集中在阴极头端的中心,温度最高,因此,阴极头端的中心最易被烧蚀。本实用新型采取把水蒸汽或工业有害气体通过阴极头中心的喷气口(2-2)喷入到等离子体电弧弧根的中心,使水蒸汽或工业有害气体吸收阴极头中心的热量,阴极头的中心得到快速散热,同时,从阴极头中心的喷气口(2-2)喷出的气体形成保护气流,对阴极头的中心区域进行有效保护,避免或减缓阴极头被烧蚀。本实用新型中,阴极头的头端加工成圆弧端面,工作气以旋转方式冲刷阴极头的圆弧型头端,使得放电的面积增大,等离子体电弧的弧根分散在圆弧端面上,避免局部温度过高而烧蚀阴极;水蒸汽通过隔离件(9)及隔离管(9-2)进入到阴极头中心的喷气口(2-2),然后从喷气口(2-2)喷入放电区(IV),使得水蒸汽在气流通道(VID中不会受到环形冷却室(VE)的冷却作用,避免水蒸汽冷凝为水。
[0012]上述的实用新型中,采用螺栓(8)把圆盘体阴极牢固地定位在绝缘基座(I)内,使阴极不会发生位移,并使圆盘体阴极上的密封平面(2-6)与绝缘基座(I)中的密封端面(1-3)紧贴密封,不会因热胀冷缩而松动,使得密封可靠,不会泄漏,从而确保等离子体喷枪能正常工作。
[0013]上述的实用新型在具体实施时,绝缘基座(I)和隔离件(9)选用聚四氟乙烯材料制作;圆盘体阴极(2)选用钨镧锆合金材料或铬锆铜合金材料制作;阳极(3)选用铬锆铜合金材料制作。
[0014]本实用新型的有益效果是:提供的一种圆盘体阴极及热解用途的等离子体喷枪,克服了现有等离子体喷枪的缺点,快速把阴极的热量移出喷枪,冷却效果更好,对等离子体喷枪的阴极进行更有效保护,避免阴极移位和冷却水不会泄漏。本实用新型提高了等离子体气化喷枪的加热效率,使水分子分解率更高,本实用新型的等离子体气化喷枪能满足煤气化生产、固体废物处置领域及锅炉点火的应用要求。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的一种热解用途的等离子体喷枪结构图。
[0016]图2是本实用新型的等离子体喷枪中的圆盘体阴极结构图。
[0017]图3是图2的A-A剖面图。
[0018]图4是本实用新型的等离子体喷枪中的绝缘基座结构图。
[0019]图5是图4的B-B剖视图。
[0020]图中:1.绝缘基座,1-1.工作气接口,1-2.前接口,1-3.密封端面,1_4.冷却水输入接口,1-5.螺栓过孔,1-6.密封环槽,1-7.后接口,1-8.冷却水输出接口,2.圆盘体阴极,2-1.螺孔,2-2.喷气口,2-3.阴极的放电端,2-4.密封圆槽,2-5.承插口,2-6.密封平面,3.阳极,3-1.安装螺头,3-2.阳极的外壳,3-3.冷却剂出口,3-4.阳极的喷管,3-5.阳极的放电面,3-6.电气接口,3-7.冷却剂进口,3-8.旋流圈的定位榫头,4.旋流圈,5.密封圈,
6.密封垫,7.平垫圈,8.螺栓,9.隔离件,9-1.加热介质输入口,9-2.隔离管,1.阳极的冷却水套,I1.喷射腔,II1.压缩孔道,IV.放电区,V.切向气槽,V1.环形气室,VE.环形冷却室,VID.气流通道。
【具体实施方式】
[0021]实施例1 图1所示的实施方式中,热解用途的等离子体喷枪由圆盘体阴极(2)、绝缘基座(1)、隔离件(9)和阳极(3)组成,其中,圆盘体阴极(2)的圆盘前面中心有凸出体,圆盘前面中心的凸出体构成阴极头,圆盘体阴极(2)上的阴极头前端为圆弧面结构,阴极头的中心有喷气口(2-2),在圆盘体阴极(2)的沿体上有四只螺孔(2-1),四只螺孔(2-1)呈均匀分布,圆盘体阴极(2)的圆盘后部中心有承插口(2-5),承插口(2-5)的后端有密封圆槽(2-4),密封圆槽(2-4)中有密封圈(5),承插口(2-5)与喷气口(2_2)相通,圆盘体周边的沿体后端构成密封平面(2-6);绝缘基座(I)为二段变径的中空回转体结构,中空小径在绝缘基座(I)的后段中,中空大径在绝缘基座(I)的前段中,中空小径段的前端面构成密封端面(1-3),在中空小径段的后端中心有后接口( 1-7),在中空大径段的前端有前接口( 1-2),在绝缘基座(I)中有四只螺栓过孔(1-5),四只螺栓过孔(1-5)的位置与圆盘体阴极(2)的螺孔(2-1)位置进行配合,在螺栓过孔(1-5)的后端有密封环槽(1-6),密封环槽(1-6)中有密封垫(6);隔离件(9)的前部为隔离管(9-2),隔离管(9-2)的内空间构成气流通道(麗),隔离件(9)的后端有加热介质输入口(9-1),加热介质输入口(9-1)与气流通道(VID相通;阳极(3)由喷管(3-4)和外壳(3-2)构成,喷管(3-4)呈轴向贯通的结构,喷管(3_4)内的后部有压缩孔道(III),压缩孔道(III)为圆形直孔结构,压缩孔道(ΠΙ)的后端为收窄的喇叭口结构,压缩孔道(III)的前端为渐扩的圆锥形结构,压缩孔道(III)前端的圆锥形空间构成喷射腔(II),外壳(3-2)包围在喷管(3-4)的外围,外壳(3-2)与喷管(3-4)之间的内空间构成冷却水套(I ),冷却水套(I )有冷却剂进口(3-7)接入和冷却剂出口(3-3)接出;圆盘体阴极(2)安装在绝缘基座(I)的中空小径的前端上,通过螺栓(8)把圆盘体阴极(2)定位在绝缘基座(I)内,螺栓(8 )穿过螺栓过孔(1-5 ),螺栓(8 )的螺头旋入到圆盘体阴极(2 )上的螺孔(2-1)中,圆盘体阴极(2)上的密封平面(2-6)与绝缘基座(I)中的密封端面(1-3)紧贴密封;隔离件(9)安装在绝缘基座(I)的后接口(1-7)中,隔离件(9)前部的隔离管(9-2)穿过绝缘基座(I)的中空小径内空间伸入到圆盘体阴极(2)的承插口(2-5)中,气流通道(VIlI)连通到圆盘体阴极(2)的喷气口(2-2),绝缘基座(I)的中空小径内空间构成环形冷却室(VE),环形冷却室(VE)有冷却水输入接口( 1-4)接入和冷却水输出接口( 1-8)接出,圆盘体阴极(2)的圆盘后端构成散热面;阳极(3)安装在绝缘基座(I)的前接口(1-2)上,在阳极外壳(3-2)的后部有安装螺头(3-1),阳极(3)以螺纹旋合方式安装在绝缘基座(I)的前接口( 1-2)上,绝缘基座(I)的中空大径内空间构成环形气室(VI),环形气室(VI)有工作气接口(1-1)接入,环形气室(VI)连通到阳极的压缩孔道(III)后端的喇叭口空间中;阴极头置于阳极的压缩孔道(III)后端的喇叭口空间中,在圆盘体阴极(2)与阳极(3)的后端之间有旋流圈(4),旋流圈(4)上有切向气槽(V),环形气室(VI)通过切向气槽(V)连通
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