一种微波等离子体重整装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种微波等离子体重整装置，包括：反应腔；微波功率管，其设置在所述反应腔内，以在反应腔内形成微波电场；微波等离子体反应管，其设置在所述反应腔内，所述微波等离子体反应管呈空心圆环状，并且其截面为椭圆形，所述微波等离子体反应管上设置有进气端口和出气端口，并且所述进气端口和出气端口从所述反应腔内穿出到反应腔外部；电子发生装置，其包括放电电极，所述放电电极插入到所述微波等离子体反应管内，所述电子发生装置能够产生高频高压电场并通过所述放电电极进行放电。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微波电磁感应
，特别涉及一种微波等离子体重整装置。
技术介绍
微波等离子体重整装置是利用微波激发可燃混合气体产生等离子体，通过等离子体促使可燃混合气体发生重整反应，产生富氢气体，具有反应产量高、无需催化剂等优点。微波等离子体重整反应的机理是通过微波电场促使可燃混合气体电离产生等离子体，利用等离子体中高能电子冲击等离子体中的中性粒子，使中性粒子发生裂解产生活性基(团)，这些活性基(团)在一定条件下重新组合形成新的分子或原子结构。常规化学反应很难实现或者需要昂贵重金属作为催化剂才能实现的反应，可以通过等离子体重整反应轻易实现。等离子重整反应可以使汽油、乙醇等燃料转化为富氢可燃气体，可以用来改善发动机的燃烧、制备用于燃料电池的富氢气体等，具有很广泛的应用前景。然而现阶段，在重整反应过程对于等离子体温度的要求普遍存在矛盾。一方面，由于催化剂工作温度的要求、材料高温承受能力以及反应能耗的限制，反应过程中等离子体温度一般不能太高，通常低于1000摄氏度。另一方面，在不添加任何辅助装置的情况下，对于只依靠反应腔内微波电场来产生和维持等离子体的方式，微波等离子体中富氢气体反应产量又和等离子体温度直接相关。也就是说，虽然减小重整装置反应腔内微波电场强度，可以使反应腔内重粒子热运动速度减小，从而表征等离子体温度的重粒子温度也相应减小，保证了上述避免高温的要求。但是重整装置反应腔内微波电场强度的减少，又会使反应腔内等离子体中电子密度减少、电子温度下降，从而高能电子冲击重粒子的频率减小、富氢气体的产量也相应减小。由此可见，在反应腔反应管路内可燃混合气体压强不变的前提下，改变反应腔内微波电场大小会直接影响等离子体的电子密度和电子温度，反应腔内等离子体温度和富氢气体产量也将相应受到影响。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有技术中等离子体密度与等离子体温度的之间的矛盾，设计了一种微波等离子体重整装置，能够提高反应腔内局部高能电子密度，还可以降低反应腔内等离子体温度，提高了微波等离子体重整器的经济性。本技术提供的技术方案为：一种微波等离子体重整装置，包括：反应腔；微波功率管，其设置在所述反应腔内，以在反应腔内形成微波电场；微波等离子体反应管，其设置在所述反应腔内，所述微波等离子体反应管呈空心圆环状，并且其截面为椭圆形，所述微波等离子体反应管上设置有进气端口和出气端口，并且所述进气端口和出气端口从所述反应腔内穿出到反应腔外部；电子发生装置，其包括放电电极，所述放电电极插入到所述微波等离子体反应管内，所述电子发生装置能够产生高频高压电场并通过所述放电电极进行放电。优选的是，所述反应腔包括内壁和外壁，通过所述内壁和外壁形成空心圆环柱状空腔，所述反应腔还包括可开启的上盖。优选的是，所述微波等离子体反应管采用耐高温透波材料制成。优选的是，所述耐高温透波材料为石英或陶瓷。优选的是，所述微波功率管设置有多个，并且贴合在所述外壁的内侧。优选的是，所述放电电极的放电端设置在所述反应腔内微波电场强度最大处。优选的是，电子发生装置还包括：电源；升压器，其用于将电源电压进行升压；电容，其与所述升压器连接，通过升压器输出端为所述电容充电；第一电感，其两端分别与电容连接，以形成LC振荡电路；第二电感，其与所述形成互感，所述第二电感的两端与放电电极连接。优选的是，所述电容与第一电感之间串联有电子开关。本技术的有益效果体现在以下几个方面：1.微波等离子体反应腔和特斯拉线圈的结合使用，通过特斯拉线圈提供额外高能电子，提高了反应腔内等离子体活性，有效提高了重整反应富氢气体产量。2.得益于特斯拉线圈的使用，特斯拉线圈可以充当反应腔的点火装置，为重整反应提供初始电荷，解决了微波等离子体反应腔微波电场场强太小难以点火问题，同时也降低了反应腔的设计难度。3.特斯拉线圈的使用为降低反应腔内微波电场强度提供了可能，微波电场强度的降低不光减少了反应腔壁电流损耗，而且降低了等离子体温度，从而减少了重整装置热辐射能量损耗，提高了重整装置的经济性。4.微波等离子体反应腔和特斯拉线圈的结合使用，可以使得重整反应控制更加灵活，合理的控制反应腔内微波电场强度和特斯拉线圈的放电场强，可以有效提高反应腔内氢气转化率。附图说明图1为本技术所述微波等离子体重整装置平面图。图2为本技术所述微波等离子体重整装置立体图。图3为本技术所述特斯拉线圈原理图。图4为本技术所述特斯拉线圈高能电子发生装置原理图。图5为本技术所述特斯拉线圈点火电极置于外环侧微波等离子体重整装置平面图。图6为本技术所述反射销点火电极式微波等离子体重整装置平面图。图7为本技术所述的微波等离子体反应管结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本技术提供的一种新型微波等离子体重整装置，包括：包括微波等离子体反应腔110、微波功率管120、微波等离子体反应管130和特斯拉线圈高能电子发生装置140。如图1、图2所示，微波等离子体反应腔110为横截面为圆环形的圆柱体，包括外壁111、内壁112以及柱体一侧的端盖113。通过端盖113能够将微波等离子体反应腔110打开，以方便更换微波等离子体反应管130。为了减少微波等离子体反应腔110内壁电流在微波功率管120附近过大，微波功率管120应该放置在反应腔内周长较大的圆环形柱体外壁111内侧，即微波功率管120与外壁111的内侧贴合。微波功率管120一般有多个，多个微波功率管120组成微波功率合成系统放置于微波等离子体反应腔110内，用来产生呈现一定模态分布的微波电场121，微波功率管120的数量应该根据反应腔产生一定数量氢气的功率需求决定。通过对微波功率管120数量和位置的分析结合微波等离子体反应腔110壁电流分布原理，合理安置各微波功率管120在反应腔内位置，可以使微波功率管120在反应腔内部微波输出功率最大。作为一种优选，为了减少反应腔壁电流的能量消耗，环形柱体内部做镀铜处理。微波等离子体反应管130放置在微波等离子体反应腔110中心位置，可燃混合气体从进气端口131进入微波等离子体反应管130，经过反应管两侧管路发生重整反应后，产生的富氢气体从出气端口132流出。作为一种优选选项，微波等离子体反应管130可以制成横截面为椭圆形的环形单圈管路，如图7所示。这样做的好处是一方面反应管路横截面较大、气体流量较大，于是可以提高反应产量，另一方面选取横截面为椭圆形的管路在微波等离子体反应腔110内时径向尺寸较小，可以充分利用反应腔场强较大区域，同时减少微波等离子体反应管130内等离子体对微波等离子体反应腔内模态的干扰。微波等离子体反应管130可以由石英管、陶瓷管等耐高温透波材料制成。特斯拉线圈高能电子发生装置140是一种分布参数高频串联谐振变压器，可以获得百万伏以上的高频电压。如图3所示，特斯拉线圈主要由初级LC谐振回路、次级线圈和放电电极组成。工作原理如下：首先利用高压直流电对主电容C1进行充电，主电容C1和初级线圈L1共同构成初级LC谐振回路，当主电容C1电压达到放电阈值时，打火器S1火花间隙放电导通，于是主电容C1和初级线圈L1发生串本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波等离子体重整装置，其特征在于，包括：反应腔；微波功率管，其设置在所述反应腔内，以在反应腔内形成微波电场；微波等离子体反应管，其设置在所述反应腔内，所述微波等离子体反应管呈空心圆环状，并且其截面为椭圆形，所述微波等离子体反应管上设置有进气端口和出气端口，并且所述进气端口和出气端口从所述反应腔内穿出到反应腔外部；电子发生装置，其包括放电电极，所述放电电极插入到所述微波等离子体反应管内，所述电子发生装置能够通过所述放电电极进行放电。

【技术特征摘要】
1.一种微波等离子体重整装置，其特征在于，包括：反应腔；微波功率管，其设置在所述反应腔内，以在反应腔内形成微波电场；微波等离子体反应管，其设置在所述反应腔内，所述微波等离子体反应管呈空心圆环状，并且其截面为椭圆形，所述微波等离子体反应管上设置有进气端口和出气端口，并且所述进气端口和出气端口从所述反应腔内穿出到反应腔外部；电子发生装置，其包括放电电极，所述放电电极插入到所述微波等离子体反应管内，所述电子发生装置能够通过所述放电电极进行放电。2.根据权利要求1所述的微波等离子体重整装置，其特征在于，所述反应腔包括内壁和外壁，通过所述内壁和外壁形成空心圆环柱状空腔，所述反应腔还包括可开启的上盖。3.根据权利要求1所述的微波等离子体重整装置，其特征在于，所述微波等离子体反应管采用耐高温透波材料制成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军年，王岩，王治强，王庆年，李卓，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22