一种暖等离子体发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]一种暖等离子体发生器属于等离子体源制作技术领域。
【背景技术】
[0002]据中国电企联合会指出，近年来，我国电力工业得到快速发展，其中电厂装机容量年均增速超过9.2%、发电量增速也超过了 9.1%。到2012年底，全国年发电总量已经高达4.99万亿千瓦时，发电装机总量也达到了 11.47万亿千瓦。目前我国年发电量及电网规模已位于世界第一。2013年全年新增发电机组容量约为9000万千瓦，其中，火力发电增加4000万千瓦左右，可再生能源机组新增加4700万千瓦，核电增量较少约为221万千瓦。到2013年底，发电设备容量已经高达12.3亿千瓦，其中火电达到8.6亿千瓦、可再生能源发电量达到3.6亿千瓦、核电发电量1461万千瓦。
[0003]2004年6丽以上的火力发电机组，点火和稳燃过程中应用的燃油量约为1469.59万吨，占据了 70%以上的燃油量，在当年全国原油总产量中占8.4%，由此可见应用于火电厂锅炉点火与稳燃过程中的燃油量消耗巨大。为节省点火成本，已经发展的热等离子体点火系统已经逐步在应用锅炉中，但其功率为几十千瓦到几百千瓦，耗电量巨大。因此，发展新的点火技术，为进一步节约能源消耗势在必行。
[0004]随着等离子体技术与科学的持续发展，其应用领域也在逐渐地扩大。热等离子体在锅炉点火中的应用，让火电厂节约了一半以上的运营成本，因此其得到了快速发展，正在逐渐取代耗油量巨大的燃油点火。但随着社会发展，能源问题的突出，锅炉点火问题的进一步节能不容忽视。由于热等离子体的温度高达10000K，用它点燃煤粉会引起大量部分能源的浪费。所以，为了提高能源的利用率，本发明设计了一种暖等离子体点火装置。
[0005]暖等离子体是近年来新发展的一种等离子体源。L Fulcheri等人提出了同轴型的等离子体发生器结构，气体在内外电极间放电后在发生器环形喷嘴的下游形成具有一定体积的暖等离子体，但文献中未见其在本领域的应用，结构也不相同，采用的供电方式也不相同(Fulcheri L, Rollier J D, Gonzalez-Aguilar J.Design and electricalcharacterizat1n of a low current - high voltage compact arc plasma torch[J].Plasma Sources Sc1.Technol.，2007，16:183 - 192)。清华大学王志斌等人利用两平行板电极放电结构，采用发射光谱法测量了暖等离子体的光谱强度，并由此得到暖等离子体的气体温度在 3000K 左右(Wang Z B, Chen G X，Wang Z, et al.Effect of a floatingelectrode on an atmospheric-pressure non-thermal arc discharge[J].J.Appl.Phys.2011, 110:033308)，高于煤粉的燃点300?500°C。且大气压暖等离子体发生器结构简单，对放电外界环境要求不高，不需要真空系统，实验设备的投入成本低，在大气压或高于/低于大气压的环境下均能产生，且产生暖等离子体所需的能量输入适中。因此，采用暖等离子体进行煤粉的点火实验，有望在降低等离子体发生器输入功率的同时提高其点火过程的热能利用效率，在等离子体点火领域具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种在降低等离子体发生器输入功率的同时又能提高点火过程热能利用率的暖等离子体发生器。
[0007]I, —种暖等离子体发生器,其特征在于,是一种在内、外电极间接1kHz?40kHz、1kV?40kV高频高压、产生的等离子体温度在2000K?4000K之间的、能在降低等离子体发生器输入功率的同时又能提高点火过程热能利用率的采用同轴型电极结构的暖等离子体发生器，其中:
[0008]等离子体发生器主体，包括:一对同轴型电极、水冷系统、气路系统以及所述同轴型电极的锁紧定位组件，其中:
[0009]一对同轴型电极1，由中心线相互重合的外电极11和内电极12构成，其中:
[0010]外电极11，用紫铜制成，入口处呈喇叭形，喷口处呈直筒形，两者相应贯通，
[0011]内电极12，用钨制成，呈圆锥形；
[0012]同轴型电极锁紧定位组件2，包括:电极外壁21、第一锁紧螺母251、第二锁紧螺母252、固定法兰22、固定套23、密封环24、密封螺母26以及都由螺钉、螺母、垫片组成的接地用组件52和接高压用组件51，其中:
[0013]电极外壁21，用黄铜制成，呈圆筒形，底部开口且带裙边，端面通过中心孔内壁与所述外电极11喷口处的圆柱形外周同轴连接，在所述电极外壁21径向连接一个所述的接地用组件52固定，
[0014]固定法兰22，用黄铜制成，同轴地嵌入所述电极外壁21的底部内侧，通过所述固定法兰22径向中部位置的凸台的侧面与所述电极外壁21底部裙边的外端面相接触并被定位，
[0015]固定套23，用聚四氟材料制成，同轴地套接在水冷系统中的水冷管323的外周柱面上，左端部在径向通过一个凸台的斜面与所述固定法兰22后端部径向内侧呈斜面方式定位，
[0016]密封环24，用聚四氟材料制成，呈圆锥台状，同轴地套接在所述水冷管323的外圆柱面上，圆锥台的锥面嵌入所述固定套23底面内侧面进行定位，底面用一个用内螺纹连接在固定套23外周面上，用密封螺母26定位，
[0017]第一锁紧螺母251，用黄铜制成，与所述水冷管323同轴，同时与位于所述电极外壁21的裙边外侧的所述固定法兰22的凸台的外周面用内螺纹连接并定位，
[0018]第二锁紧螺母252，用黄铜制成，在底部开口处，与位于所述固定法兰22径向的端部凸台外周面用内螺纹连接，顶部通过一个与所述水冷管323同轴的中心孔套在所述水冷管323外壁上，并通过所述密封螺母26顶部上端面的内侧对所述密封环24底部进行定位；
[0019]水冷系统3,包括:第一水冷子系统31与第二水冷子系统32,其中:
[0020]第一水冷子系统31，用于冷却所述外电极11，其中包括:第一进水口 311，第一出水口 312，第一水冷密封圈3131和第二水冷密封圈3132以及水冷压紧环314，其中:
[0021 ] 第一进水口 311，沿着垂直于所述外电极11直筒部分的方向开在所述电极外壁21上，
[0022]第一出水口 312，沿着垂直于所述外电极11喇叭形开口的方向开在所述电极外壁21相对于所述第一进气口 311右端的位置上，
[0023]第一水冷密封圈3131，沿所述外电极11径向布置，夹在所述电极外壁21顶部端面的内侧和位于所述外电极11喷口处外侧面凸台的外电极11上端面之间，
[0024]水冷压紧环314，用聚四氟材料制成，与所述内电极12同轴，外周面与所述电极外壁21的内周面紧密接触，
[0025]第二水冷密封圈3132，与所述内电极12同轴，轴向的两个侧面分别夹持在所述外电极11底部的外端面与所述水冷压紧环314径向左侧面之间，
[0026]第二水冷子系统32，用于冷却所述内电极12，其中包括:第二进水口 321、第二出水口 322、所述水冷管323和密封垫片3