一种电弧等离子体喷枪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及等离子体设备，特别是涉及到一种等离子体喷枪。
【背景技术】
[0002]当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上。
[0003]等离子热解水制氢技术是最近几年提出来的水制氢候选技术之一，因为水是一种相当稳定的物质，在常压条件下，温度在2000K时水分子几乎不分解，2500K时有25%的水发生分解，3400?3500K时氢气和氧气的摩尔分数达到最大，分别为18%和6%，当温度达到4200K以上时,水分子将全部分解为氢*气、氢*、氧气、氧和氣氧原子团，一般的加热方式难以达到这么高的温度，而使用等离子体喷枪则能做到；应用等离子体喷枪处理危险有害的废弃物和生活垃圾，使气化炉不需输入空气或氧气，使生活垃圾转化的合成气品质好，达到化工原料的要求，合成气再通过后级设备生产甲醇或二甲醚产品，实现资源化和无污染处理生活垃圾；在煤气化生产线上如利用等离子体喷枪把水蒸汽加热分解后再喷入气化炉内，与煤炭进行化学反应，所发生的反应是放热反应，使气化炉不需输入空气或氧气助燃，生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低，实现节能减排。
[0004]等离子体喷枪的阳极结构中需有冷却水套，喷嘴式阳极的冷却水套设置在一体化阳极的回转体壁体中，这类阳极需采用熔模技术制造，制造工艺较复杂；喷管式阳极由阳极喷管与阳极外套组成，阳极喷管和阳极外套使用金属材料，阳极喷管嵌入在阳极外套之中，冷却水套由阳极喷管与阳极外套之间的空间构成，冷却水套的两端由嵌入口的紧密结合面进行密封，存在冷却水泄漏情况。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是要克服现有等离子体喷枪的缺点，避免冷却水泄漏，对等离子体喷枪的阴极和阳极进行有效保护，并且提高等离子体气化喷枪的加热效率，使等离子体喷枪达到更高的处理温度，提高等离子体喷枪的加热效率及分解能力，以满足热解水制氢、煤气化、电站锅炉点火、固体废物处置、有害气体处理、臭气处理的应用要求。
[0006]本实用新型的一种电弧等离子体喷枪，包括绝缘枪架、阴极后座、阴极和阳极，绝缘枪架呈回转体结构，阴极后座中有冷却水进口、导流管和冷却水出口，阴极的体内有冷却腔，阳极为文丘里喷管结构，阳极由后向前依次为喇叭形收窄段、喉口段和喇叭形扩散段，其特征是绝缘枪架2的回转体结构内有贯穿孔2-17、第一内腔II和第二内腔III，贯穿孔
2-17在回转体结构的后段，第一内腔II在回转体结构的中段，第二内腔III在回转体结构前段，第一内腔II与第二内腔III之间有隔离体2-2，隔离体2-2的中心有圆孔，在回转体结构后段的贯穿孔2-17的壁体上有环槽XVI，第二内腔III的前端有承插口 2-4，在环槽XVI与第二内腔III之间的壁体中有冷却水连通孔2-18 ;阳极3安装在绝缘枪架2的第二内腔III中，阳极的前部壁体嵌入到第二内腔III前端的承插口 2-4内构成密封面，阳极的尾部由隔离体2-2的中心圆孔穿出，阳极3的后端进入到第一内腔II中，使用锁紧螺帽4把阳极3进行固定，阳极3的外壁与第二内腔III内壁之间的空间构成阳极的冷却水套，阳极的冷却水套有冷却剂连通孔2-18接入和冷却剂出口 2-7接出；阴极7安装在阴极后座I的前端上，阴极后座I携阴极7安装在绝缘枪架2的贯穿孔2-17中，阴极7的头端伸入到阳极3后端的喇叭形收窄段的内空间中，第一内腔II的余量空间构成工作气室，工作气室有原料气输入接口 2-1接入，阳极3后端的喇叭形收窄段的内空间构成放电区VI，阳极3喉口段的内空间攀成压缩孔道V，阳极3喇叭形扩散段的内空间构成喷射腔IV。本实用新型中，阴极后座I内有导流管1-2，导流管1-2的管内空间构成进水通道IX，导流管1-2的外围空间构成回流通道I，进水通道IX有冷却水进口 1-4接入，进水通道IX通过阴极7内的冷却腔连通到回流通道I，在回流通道I的壁体上有过孔XVL回流通道I通过过孔XVII连通到环槽XVI，环槽XVI通过冷却剂连通孔2-18连通到阳极的冷却水套；阴极7的身段为变径的圆柱体结构，在阴极7变径的圆柱体外壁有隔热套6，阴极7的头端为圆弧形结构，在阴极7身段的后端有螺纹接口，阴极7以旋入方式安装在阴极后座I的前端上；在隔热套6的前端有切向气道VL工作气室通过切向气道VD连通到放电区VI ;在第二内腔III前端的承插口 2-4中有密封件。
[0007]本实施例适合电站锅炉点火、工业有害气体处理、臭气处理和城市固废处置的应用，应用时，把冷却水进口 1-4连接到冷却系统的供水管路上，把冷却剂出口 2-7连接到冷却系统的回水管路上，把气源连接到原料气输入接口 2-1上，把等离子体工作电源的负极通过阴极后座I连接到阴极7上，把等离子体工作电源的正极连接到阳极3上。工作时，冷却水通过冷却水进口 1-4进入到导流管1-2中，再经导流管1-2前端的出水口进入到阴极7内的冷却腔珊中,对阴极7内的冷却腔珊壁体进行冲刷冷却，冷却水吸收了阴极7的热量后，再经导流管1-2的外围通道到达环槽XVI中，然后通过冷却剂连通孔2-18进入到阳极的冷却水套中，吸收阳极3的热量后，再由冷却剂出口 2-7返回到冷却系统中；把工作气或工业有害气体或需处理的臭气通过原料气输入接口 2-1输入到工作气室中，再通过切向气道VD以旋转气流方式进入到放电区VI，在阴极7与阳极3之间施加电能，在阴极7的头端与阳极3的喷管内壁之间产生等离子体电弧，等离子体电弧经压缩孔道V喷入喷射腔IV中，再由喷射腔IV的出口喷出，形成高温等离子体火炬。上述过程中，工作气或工业有害气体或需处理的臭气在放电区VI内被电离和加热分解，成为离子弧，离子弧与阴极7发射的电子混合，通过压缩孔道V进入到喷射腔IV，在经过压缩孔道V时，工业有害气体或需处理的臭气被进一步加热分解，变为无害的中性物质。
[0008]本实用新型的有益效果是:本实用新型的目的是要克服现有等离子体喷枪的缺点，利用绝缘枪架的壁体作为第一阳极和第二阳极冷却水套的外壁，实现减小喷枪的体积及节省金属材料用量，并且避免冷却水泄漏。本实用新型提高等离子体气化喷枪的加热效率，使等离子体喷枪达到更高的处理温度，提高等离子体喷枪的加热效率及分解能力，以满足热解水制氢、煤气化、电站锅炉点火、固体废物处置、有害气体处理、臭气处理的应用要求。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型电弧等离子体喷枪中的绝缘枪架部件结构图。
[0010]图2是本实用新型的电弧等离子体喷枪结构图。
[0011]图中:1.阴极后座，1-2.导流管，1-3.电气阴极接头，1-4.冷却水进口，2.绝缘枪架，2-1.原料气输入接口，2-2.隔板，2-3.密封面，2-4.承插口，2-7.冷却剂出口，2-15.密封垫，2-16.穿心螺杆，2-17.贯穿孔，2-18.冷却剂连通孔，3.阳极，3-1.阳极的前部壁体，
3-3.电气阳极接口，4.锁紧螺帽，5.绝缘垫，6.隔热套，7.阴极，8.紫铜垫圈，11.密封环，12.锁紧螺母，I.回流通道，I1.第一内腔，II1.第二内腔，IV.喷射腔，V.压缩孔道，V1.放电区，νπ.切向气道，VID.冷却腔，IX.进水通道，XV1.环槽，χνπ.过孔。
【具体实施方式】
[0012]实施例1图2所示的实施方式中，电弧等离子体喷枪由绝缘枪架2、阴极后座1、阴极7和阳极3组成，绝缘枪架2呈回转体结构，回转体结构内有贯穿孔2-17、第一内腔II和第二内腔III，贯穿孔2-17在回转体结构的后段，第一内腔II在回转体结构的中段，第