一种等离子粉末制备装置的制作方法

本发明涉及等离子制备粉末的技术，特别是一种等离子粉末制备装置。

背景技术：

等离子火炬是一种将电能直接转换成为等离子体的装置。其具有高能量密度，高活性的特点，中心温度极高达到上万摄氏度，平均温度可达5000摄氏度，无燃烧、无氧化反应，直接用电能实现高温，可以加速反应过程。等离子体制备粉末的原理是，利用热等离子体产生的高温火焰将送入其中的粉体原料迅速加热、熔融或气化，或者伴随着化学反应，随着粉末材料被气流带出等离子体高温区域，熔融的粉体颗粒在表面张力和急速冷却的作用下迅速收缩成球形颗粒，利用此原理可以用于粉末材料的反应、球化的制备等，然而在制备过程中对等离子体的收集，有些采用多层次的旋风器收集，往往效果不理想粉尘较多，对环境影响。

技术实现要素：

本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种便于等离子体收集、提高收集率和对环境友好的等离子粉末制备装置。

本发明的技术方案是：一种等离子粉末制备装置，包括急冷塔、加热室和等离子火炬，等离子火炬设于加热室的上端，加热室上端还设有进料管，加热室的下端连接急冷塔，急冷塔的下端设有粉末收集装置，粉末收集装置的排料口设置布袋过滤分离器，粉末收集装置下端设有料仓封堵装置。

进一步，所述料仓封堵装置包括用于封堵排料口的集料仓和用于安置集料仓溢出水的水箱，集料仓上端面高于排料口下端面的位置，集料仓通过固定架固定在水箱内。

进一步，所述水箱下端设有排水管，上端设有溢流管，排水管与溢流管上均设有阀门。

进一步，所述急冷塔内设有降温系统，降温系统包括设于急冷塔内的至少两层环形管道和设于环形管道上用于冷却等离子体的喷嘴，每层环形管道设置至少三个雾化喷嘴，环形管道与冷却水进水管连接。

进一步，所述急冷塔上设有排气管，排气管与烟道通过法兰固定连接，烟道连接引风机，急冷塔上还设有观察窗。

进一步，所述急冷塔通过支撑架固定在水箱上方。

进一步，所述等离子火炬设有与加热室内部连通的等离子通道，连接部位设有绝缘环。

进一步，所述加热室上设有冷却系统；加热室为双层中空结构，加热室设有与中空结构相互连通的加热室进水管和加热室出水管，加热室出水管位于加热室出水管的上方。

进一步，所述加热室上端设有进料管，加热室的下端呈锥形结构，锥形结构下端通过连接法兰与急冷塔密封连接，连接处设有垫片。

本发明具有如下特点：

1、本发明采用布袋过滤分离器、料仓封堵装置对等离子体进行收集，布袋过滤分离器便于对粉尘的收集，料仓封堵装置的设置，有效的降低了粉尘的散布，降低了对环境的污染，提高了对等离子体粉末的收集效率。

2、料仓封堵装置设置集料仓和水箱，进一步的降低了粉尘的散布，便于提高收集率，同时有效的解决了急冷塔内外的压力差对等离子体粉末的收集影响。

3、急冷塔内设置多层环形管道，管道上设置用于冷却等离子体的喷嘴，使等离子体粉末的各个角度都能得到冷却，同时等离子体粉末在下落过程中得到持续冷却，冷却效果更加充分，有效的提高了冷却效果。

4、加热室上设有冷却系统，用于降低加热室的温度，防止因温度过高对加热室外的其他设备因温度过高而造成影响。

5、本发明结构简单，适用于其他等离子体金属粉末的生产制造，便于等离子体粉末的收集利用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1—为本发明等离子粉末制备装置的结构示意图；

图2—为图1中等离子粉末制备装置的结构剖视图；

图3—为图2中等离子粉末制备装置的结构右侧视图；

1—急冷塔，2—垫片，3—锥形结构，4—加热室，5—绝缘环，6—等离子通道，7—第一等离子火炬，8—第二等离子火炬，9—进料管，10—加热室出水管，11—加热室进水管，12—环形管道，13—观察窗，14—雾化喷嘴，15—水箱，16—排料口，17—集料仓，18—固定架，19—排水管，20—溢流管，21—排气管，22—法兰，23—烟道，24—冷却水进水管，25—过滤布袋。

具体实施方式

如图1-3所示：一种等离子粉末制备装置，包括急冷塔1、加热室4和等离子火炬，等离子火炬设于加热室4的上端，加热室4上端还设有进料管9，加热室4的下端连接急冷塔1，急冷塔1的下端设有粉末收集装置，粉末收集装置的排料口16设置布袋过滤分离器，粉末收集装置下端设有料仓封堵装置。

进料管9设于加热室4上端；优选地，进料管9位于加热室4中心轴线上，便于进料管9进料，同时便于粉末的与高温等离子相遇，提高生产效率；采用气力输送方式将原料粉末喷入加热室4内，使粉末与高温等离子相遇，对粉末进行急速加热，气流压力在50pa以上，进料气流速度控制在2~30m/s。

等离子火炬包括第一等离子火炬7和第二等离子火炬8，第一等离子火炬7和第二等离子火炬8与加热室4的中心线呈一定角度，等离子火炬倾斜向下，对称分布在进料管9的两侧，等离子火炬与中心线的夹角为10°~60°；等离子火炬多个设置，便于提高生产效率和产品质量。

等离子火炬设有与加热室4内部连通的等离子通道6，连接部位设有绝缘环5；等离子通道6是高温等离子气流的通道，与加热室4内部连通，等离子火炬与加热室4连接部位采用绝缘环5进行阻隔，防止高温对加热室4或等离子火炬的影响，提高等离子火炬与加热室4之间的连接强度和使用寿命，绝缘环5采用绝缘材料制作而成。

加热室4上设有冷却系统；优选地，加热室4为双层中空结构，加热室4还可以为内置螺旋循环冷却管道结构，加热室4设有与中空结构相互连通的加热室进水管11和加热室出水管10，加热室出水管10位于加热室出水管10的上方，这样设置便于冷却水与加热室4之间的热量传递，便于冷却效果的提高；采用水泵加压将冷却水输入加热室进水管11内，进水压力0.1~0.9mpa，控制水冷速度在10~200l/min。

加热室4上端设有进料管9，加热室4的下端呈锥形结构3，锥形结构3呈倒v字形，锥形结构3的设置，便于原料粉末的等离子化，同时能够缓冲发生等离子化时对周围的冲击力，便于等离子体粉末下落，避免堆积影响生产效率和质量；锥形结构3下端通过连接法兰与急冷塔1密封连接，连接处设有垫片2，用于提高连接处的密封强度。

急冷塔1上设置观察窗13，可以时刻观察急冷塔1内部情况。

急冷塔1内设有降温系统，降温系统包括设于急冷塔1内的至少两层环形管道12和设于环形管道12上用于冷却等离子体的喷嘴，每层环形管道12设置至少三个雾化喷嘴14，环形管道12与冷却水进水管24连接，环形管道12距离加热室4底部间距100~800mm，为圆环形结构，便于对环形管道12进行保护，防止高温对环形管道12的影响；优选地，环形管道12上均匀圆周分布至少三个以上的雾化喷嘴14，相邻两层环形管道12上的雾化喷嘴14错位设置，环形管道多层设置，便于对等离子体粉末下落过程中的持续冷却，雾化喷嘴14错位设置，能够保证等离子体粉末各个角度均能接触冷却液，便于提高冷却效果，雾化喷嘴14的雾化范围呈扇形结构，扇形结构的角度为120°，雾化喷嘴14喷水方向指向急冷塔1的中心，用于冷却等离子体粉末。冷却水进水管24连接水泵进水压力0.1~0.9mpa，控制水冷速度在1~30l/min。

急冷塔1的下端设有粉末收集装置，粉末收集装置呈锥形结构3收缩，锥形结构3的下端为排料口16，将被高温等离子处理的粉末在过量的雾化水作用下从排料口16处排出；排料口16设置布袋过滤分离器，采用布袋过滤分离器将排料口16封堵，粉末被布袋过滤分离器中的过滤布袋25阻隔，保留在布袋内部，水流出布袋，有效的提高了粉末的收集效率，同时有效的降低了粉尘的散布或者扬尘的发生，有效的降低了对环境的影响。

排料口16下端设置料仓封堵装置，料仓封堵装置包括用于封堵排料口16的集料仓17和用于安置集料仓17溢出水的水箱15，集料仓17上端面高于排料口16下端面的位置，这样在集料仓17装满水后能将排料口16淹没，对排料口16进行封堵，防止高温气体从底部逸出，有效的保证了急冷塔1内外的压力平衡，同时保证了粉末收集的效率；集料仓17通过固定架18固定在水箱15内，固定架18安置在水箱15底部，集料仓17也可以从固定架18上取出，水箱15用于安置集料仓17溢出的水。

急冷塔1通过支撑架固定在水箱15上方，支撑架也固定于水箱15的底部，水箱15水位最低处设置排水管19及阀门，用于多余水的溢出，水箱15的设计最高水位处设置溢流管20及阀门，用于水的排尽。

急冷塔1的侧面设置排气管21，排气管21与烟道23采用法兰22进行连接。烟道23与引风机连接，烟道23的负压要求-50~-2000pa，烟气流量100~5000l/min。

本发明的运行方式如下：将供应冷却水进水管24的水泵开启，控制冷却水进水管24处水压力0.1~0.9mpa，控制水冷速度在1~30l/min。开启供应加热室进水管11的水泵，进水压力0.1~0.9mpa，控制水冷速度在10~200l/min。将水箱15排水管19关闭，水箱15溢流管20开启。将过滤布袋25封堵在排料口16处，当集料仓17装满水后，将与烟道23连接的引风机开启，负压要求-50~-2000pa，烟气流量100~5000l/min，从而保持急冷塔1与加热室4内为负压状态。只将进料管9的气流启动，但是原料粉末不送入管道，气流压力在50pa以上，进料气流速度控制在2~30m/s。启动等离子火炬，待加热室4内的温度稳定后，将进料管9中的原料粉末开启，将原料粉末输送到加热室4内与等离子火炬通道出来的高温等离子体相遇，原料粉末被迅速加热、熔融、反应。粉末在气流及重力的作用下向下运动至急冷塔1内，在急冷塔1内与雾化水相遇从热急冷，高温烟气也被同时冷却，部分水分被蒸发为水蒸气，多余的水吸附在粉末上随着重力的作用从排料口16处沉降，粉末在过滤布袋25被收集，水从过滤布袋25进入集料仓17，随后溢出至水箱15，烟气及水蒸气随着排气管21进入烟道23中排出。

以上详细描述了本发明的优选实施方案，但显然本发明并不仅限于上述实施方案。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等效变型，这些等效变型均属于本发明的保护范围。另外，需要说明的是，在上述的具体实施方案中所描述的各个技术特征可以另行独立进行组合，只要其在本发明的技术构思范围内即可。