500KW磁稳非转移弧等离子发生器，沿喷射方向顺次设带空腔的阴极、绝缘筒、间隙、第一阳极和可调绝缘座、主气环、第二阳极、密封、第三阳极、吹弧口和第四阳极。各阳极有中心孔和冷却水道。辅助气体通过阴极空腔顶部中央处的辅助气孔进入阴极空腔内；主气通过主气环旋入第二阳极顶部；保护气体通过吹弧口旋入第四阳极顶部；阴极和第四阳极外都设有磁稳线圈。直流电源负极接阴极；正极接各装有转移电弧开关的四个阳极。四阳极结构提高弧压，使功率高达500KW以上。辅助气、主气和保护气体保证了气体与电极动态接触。磁稳线圈使电弧稳定均匀。阴极空腔结构可使阴极寿命增长。可用于垃圾、工业废料无毒化能源化处理，放射性废料处置、新型纳米材料制备等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大功率(100KW以上)等离子发生器，属离子产生和火花隙类(H01T)。
技术介绍
等离子体是由许多带电粒子组成，总和大约为电中性的物质形态，广泛存在于生迸中，也是宇宙中丰度最高的物质形态，常被视为是物质的第四态。随着温度上升物质存在固态、液态、气态三态的转化过程，当气态物质温度升至几千度时，使气体分子产生电离，这样物质就变成自由运动并相互作用的正离子和电子组成混合物，即等离子体。其温度分布从100K的低温等离子体到超高温核骤变等离子体的10s?10 9K(1?10亿。C )。等离子体中的粒子会受到作用力的影响:带电粒子运动时会会产生电流以及磁场，当带电粒子横越磁场运动时则受磁场的约束，因此等离子体粒子会受到彼此产生的或来自外界的电磁场的影响。现使用的热等离子体发生装置中，是阴极和阳极间的电弧放电作用使流入工作气体发生电离，输出的等离子体呈喷射状，用作等离子体射流或等离子体喷焰等。传统采用的是直流放电法，将直流电源的正极与热等离子体发生器阳极连接，负极与阴极连接，当所加电压达到一定值后，电极间的工作气体被电离形成等离子体，高速喷射出发生器口，形成等离子体喷焰。此时喷焰具有很高的热焓，其焰芯温度可达10000°c?20000°C，外焰部份也可达到3000°C。正是电弧放电等离子体的高温高热焓等特性已被国外先进国家首选为无害化处理各种工业有毒有害废弃物的技术。功率从25kW到250kW不等，当使用空气作为工作气体时连续工作时间可达30小时，当使用氮气作为工作气体时连续工作时间可达100小时以上。非转移弧等离子体发生器，适用于任何形式的工业废弃物，不管被处理物是固态、液态、气态及是否属于导电性质的都能处理。所述非转移弧就是电弧必须在等离子发生器腔内自己产生，不转移在腔体外；所述转移弧是指必须在腔外放导体，导体与腔体外部产生电弧。目前较为先进的等离子发生器是申请号为CN201210079650.0的国内专利技术专利公开的一种200KW非转移弧等离子发生器，该装置特征是:从电弧产生至喷出方向顺次设置外周有绝缘筒的阴极、间隙、有可调绝缘座作支撑的小阳极、将主气从外引入中心孔的主气环、二阳极和最下端有喇叭喷口的大阳极；其中，二阳极与主气环间有密封，二阳极外有调节螺母；阴极为实心紫铜电极，阴极外圈为不锈钢筒，紫铜电极和不锈钢筒间为冷却水道；小阳极、二阳极和大阳极三个阳极均为紫铜电极，且前述三个阳极中心为连通的供电弧送出的孔径相同的中心孔，前述三个阳极紫铜电极内均设有冷却水道；阴极外圈不锈钢筒从前端至后端为紧套阴极的密封的收缩筒颈、锥形筒和直形筒，其中收缩筒颈和直形筒与外部绝缘筒间分别用下螺纹和上螺纹密封连接；在绝缘筒和可调绝缘座外周套螺纹压环将两者轴向可调连接；在可调绝缘座外装异形法兰，并用螺钉将可调绝缘座轴向固定于主气环；二阳极和大阳极轴向用两极间法兰连接固定，两极间法兰间装有绝缘层；辅助气通过可调绝缘座引入小阳极顶部；主气通过主气环旋入二阳极顶部；保护气从二阳极和大阳极间旋入大阳极顶部；直流电源U0的负极与阴极连接；直流电源的正极与前述三个阳极用导线连接，且前述三个阳极与导线的连接线上均各装一个转移电弧开关。从上可知，该200KW非转移弧等离子发生器的阴极和阳极间接触面积较小、距离较近，功率较低，结构较复杂，其缺点如下:1)阴极与阳极间接触面小、距离较近，导致电极容易过热引起烧蚀，寿命较短，单个电极最多可连续工作300小时；2)弧压较低，若在更大的电压下工作，等离子弧容易出现断弧3)功率较低，电弧较短，不适宜更大规模的工业应用。申请号为CN200620013110.2的国内专利技术专利公开的一种功率可达350KW的等离子发生器，由阴极、阳极、引弧装置、直流电源组成，用于在燃煤锅炉上直接点燃煤粉，其特征是:它包括阴极、阳极、前腔进气环、后腔进气环、电动调压阀、支撑套、罩壳、底座、前腔进气口、后腔进气口、进水口、出水口、引弧装置、开关电源，其总体上为定极距同轴双气室空气压缩式结构；等离子发生器的阳极为空心筒体，内表面设计为先收敛后扩散的拉法尔喷管式结构，阳极的材质为铜合金，在拉法尔喷管部分上钎焊贵金属，阳极的外部与不锈钢套筒焊接形成水冷环形槽；等离子发生器的阴极由可更换阴极头和阴极导电杆连接组成，其可更换阴极头为圆柱筒形结构，材质为铜合金，内圆柱面上钎焊贵金属，可更换阴极头上加工有水冷环形槽；等离子发生器的阴极和阳极同轴布置，之间设置2-3毫米的间隙，在工作中不作相对运动，直流电源的正负极分别接等离子发生器的阳极和阴极；等离子体发生器的电极、进气环都装在支撑套上，所有零件都装在支座上，通过管路与压缩空气、冷却水系统连接，并用罩壳与外界隔离。由于该等离子发生器的阴极为圆柱筒形结构，以及其阳极的内表面越靠近阴极越收敛，该装置的两电极间的面积和距离十分有限，导致以下缺点:1)阴极为圆柱筒形结构，两端开放，容易损失弧压；2)阴阳两电极间的面积和距离小，导致电极容易过热引起烧蚀，寿命短；3)只有一级阳极，功率有限，应用面窄，只能适用于煤炭处理；4)可更换的阴极头与后腔进气环相邻，该部分结构复杂不易于阴极头的更换。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有等离子发生器的功率较小(200~350kW)、弧压较低、电极寿命较短、应用范围较小的问题，而提供的一种500KW磁稳非转移弧等离子发生器，具有大功率(500kW)、弧压高、效率高、电极寿命较长、使用效果更好的特点。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下: 一种500KW磁稳非转移弧等离子发生器，包括从电弧产生至喷出方向顺次设置的阴极、第一阳极、第二阳极、第三阳极，其特征在于，还包括最下端的有喇叭喷口的第四阳极，所述阴极下部设有空腔，所述阴极空腔顶部中心处设有可通入辅助气体的辅助气孔；所述阴极和第四阳极外都设有磁稳线圈，还包括沿阴极空腔内壁吹入旋转气体的主气环，所述主气环还向阳极吹入旋转气体。上述方案中，所述阴极空腔为与阴极同轴的圆柱形。上述方案中，所述第一阳极、第二阳极、第三阳极和第四阳极中心为连通的供电弧送出的中心孔；四个阳极中心孔孔径沿电弧产生至喷出方向逐一增大；四个阳极内均设有冷却水道。上述方案中，所述冷却水道都设有螺纹。上述方案中，所述阴极的外圈为不锈钢筒，阴极的电极和不锈钢筒间的夹层为冷却水道；阴极外周有绝缘筒。上述方案中，所述第一阳极外设有支撑第一阳极的可调绝缘座。上述方案中，所述第一阳极和第二阳极间有主气环；所述主气环连接主气孔，使主气由主气孔进入主气环然后同时沿阳极内壁旋入第二阳极以及沿阴极的空腔壁旋入空腔内；所述辅助气体将旋入阴极空腔的气体吹向各阳极；所述第四阳极顶部有可吹入旋转保护气体的吹弧口。上述方案中，所述主气环外层为开有进气口的不锈钢筒，内层为有中心通孔且周向布有多个斜向进气道的不锈钢筒，两筒间为空腔气道。上述方案中，所述主气环与第二阳极间设有密封:密封圈、二阳极外固定的法兰，法兰周向装多个拧入主气环下端面的螺栓。上述方案中，所述磁稳线圈的内部绕组沿轴向缠绕。上述方案中，所述阴极与直流电源的负极连接，其特征是所述阴极与直流电源的负极连接，所述直流电源的正极与四个阳极用导线连接，且各阳极与导线的连接线上各装一个转移电弧开本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种500KW磁稳非转移弧等离子发生器，包括从电弧产生至喷出方向顺次设置的阴极(1)、第一阳极(4)、第二阳极(7)、第三阳极（9），其特征在于，还包括最下端的有喇叭喷口的第四阳极(10)，所述阴极(1)下部设有空腔，所述阴极空腔顶部中心处设有可通入辅助气体的辅助气孔(11)；所述阴极（1）和第四阳极（10）外都设有磁稳线圈(13)，还包括沿阴极（1）空腔内壁吹入旋转气体的主气环（6），所述主气环（6）还向阳极吹入旋转气体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李裔红，赖芒，
申请(专利权)人：成都金创立科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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