一种加热分解用途的内电弧等离子体喷枪，涉及到一种等离子体加热设备，由后座、第一电极、第二电极和前枪体组件组成，后座由后座主件、后端盖和绝缘隔离件组成，前枪体组件包括前枪体主件、绝缘支持件和前端头，绝缘支持件内有绝热内衬，绝热内衬的内空间构成弧腔，弧腔的两端分别有入口和压缩喷口；前枪体组件通过绝缘隔离件安装在后座主件上，第一电极连接在后座上，第一电极的头部设置在弧腔之外并接近入口；第二电极连接在前端头上，第二电极的头部伸入到弧腔内并接近入口，第一电极的头端与第二电极的头端之间有放电空间，入口处的金属构件形成辅助电极。本发明专利技术使水蒸汽在弧腔内被加热分解，能量集中作用在水分子上，使水分子很容易分解。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种加热分解用途的内电弧等离子体喷枪，涉及到一种等离子体加热设备，由后座、第一电极、第二电极和前枪体组件组成，后座由后座主件、后端盖和绝缘隔离件组成，前枪体组件包括前枪体主件、绝缘支持件和前端头，绝缘支持件内有绝热内衬，绝热内衬的内空间构成弧腔，弧腔的两端分别有入口和压缩喷口；前枪体组件通过绝缘隔离件安装在后座主件上，第一电极连接在后座上，第一电极的头部设置在弧腔之外并接近入口；第二电极连接在前端头上，第二电极的头部伸入到弧腔内并接近入口，第一电极的头端与第二电极的头端之间有放电空间，入口处的金属构件形成辅助电极。本专利技术使水蒸汽在弧腔内被加热分解，能量集中作用在水分子上，使水分子很容易分解。【专利说明】—种加热分解用途的内电弧等离子体喷枪
本专利技术涉及电加热设备，特别是涉及到一种等离子体加热设备。
技术介绍
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、垃圾焚烧和废物处理等。近几年来，利用等离子体处理危险有害的废弃物和生活垃圾的技术发展很快，等离子体的处理方式和一般的焚烧方式大不一样，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。 当前，常规煤气化装置中使用的气化剂为水蒸汽+空气或水蒸汽+氧气，在气化炉工作时，直接把水蒸汽+空气或水蒸汽+氧气送入气化炉，使水蒸汽与炭发生造气反应生成合成气，其反应为吸热反应，需要由空气或氧气与炭发生氧化反应为其提供热量，这种气化方式的气化率仅为70%左右，这将增加煤炭资源消耗，同时，合成气中产生大量的二氧化碳废气，不仅影响到合成气的品质，而且使后级生产中排放大量的温室气体。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焦炭进行化学反应，所发生的反应是放热反应，可以为气化炉提供原料烘干和热解所需的热量，从而使气化炉不需输入空气或氧气，生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低。 生活垃圾由于热值低，化学成分中的固定炭含量少，如用常规的水蒸汽、空气或氧气作气化剂来气化生活垃圾，水蒸汽与炭反应生成合成气所进行的是吸热反应，将会消耗气化炉的热量，气化炉需要输入空气或氧气，并且消耗燃料，使得合成气中废气含量高，所得到的合成气中有用成分相当低，几乎是废气。利用等离子体喷枪把气化剂水蒸汽加热，使水分子分解为氢、氧的活性化学物喷入气化炉，与垃圾炭进行化学反应，所进行的是放热反应，可以为气化炉提供原料烘干和热解所需的热量，从而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，实现无污染处理生活垃圾，同时把垃圾废物转化为人类需要的化工原料。因此,如要将生活垃圾气化的合成气成为有用之材,应优选等离子体加热分解水蒸汽作为气化剂的气化技术。 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时,水分子将全部分解为氢气、氢、氧气、氧和氢氧原子团，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。 虽然等离子体技术在生活垃圾处置领域、煤气化领域和制氢领域的应用前景美好，但目前的等离子体喷枪的电弧火炬是在喷嘴之外，火炬的作用区域是在枪体外，如用来加热分解水分子，存在加热效率不高、水分子分解率低的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是要克服现有等离子体喷枪存在的效率不高和水分子分解率低的缺点，设计制造一种能提高水分子的加热效率及提高水分子分解率的内电弧等离子体喷枪，用于煤气化装置、垃圾生物质气化装置或热解水制氢装置，普及应用后，能克服直接使用水蒸汽作为气化剂所存在的气化率低、煤炭资源消耗量大、排放的温室气体多及生产的合成气品质不高的缺点，以降低煤炭资源消耗和减排温室气体。 本专利技术的一种加热分解用途的内电弧等离子体喷枪，其特征是内电弧等离子体喷枪主要由前枪体(6)、后座(I)和第一电极(4)组成，其中:前枪体(6)的构造内有弧腔(VD)和冷却水套(珊)，弧腔(VD)的空间呈圆柱体结构，弧腔(VD的两端分别有入口(V)和压缩喷口(IX)，AP(V)和压缩喷口(IX)各为圆形通孔，冷却水套(珊)在弧腔(VD)的外侧，前枪体(6)安装在后座(I)上，后座(I)的前端与前枪体(6)的弧腔入口端相接；第一电极(4)连接在后座(I)上，并且与弧腔入口(V)同轴，第一电极(4)为圆棒体结构，第一电极(4)的头部从入口(V)中穿过伸入到弧腔(VD之内，弧腔(VD和伸入其内的第一电极(4)的头部构成内电弧发生器；第一电极(4)外壁与入口(V)内壁之间的空隙为工作气或加热介质的通道，第一电极(4)的头部与入口(V)处的金属构件之间有放电空间，入口(V)处的金属构件形成第一辅助电极，第一辅助电极上有第一环形放电面(15);工作时，弧腔(VD内生成电弧，弧根分别由第一电极(4)的头部和第一辅助电极的第一环形放电面(15)生成，电弧从压缩喷口(IX)喷出，电弧经压缩后加剧升温形成等离子体火炬。 上述的内电弧等离子体喷枪中，前枪体(6)的冷却水套(珊)有冷却剂通道或冷却剂接口接出；后座(I)可采用圆柱体、圆盘体、四方体其中的一种或几种组合的结构，本专利技术优选圆柱体结构。后座(I)为一体化圆柱体结构或为组合式结构，当后座(I)为组合式结构时，后座(I)由后座主件(1-2)和绝缘隔离件(1-5)组成,或后座(I)由后座主件(1-2)、后端盖(1-3)和绝缘隔离件(1-5)组成，其中，绝缘隔离件(1-5)为圆筒体结构，绝缘隔离件(1-5)为后座主件(1-2)和前枪体(6)之间的电气隔离元件；后座(I)上有工作气输入接口(1-4)和工作气通道(II )，或后座(I)上有工作气输入接口( 1-4)、工作气通道(II )、冷却剂回流口、冷却剂环道(XIX)、第三冷却剂通道(XVDI)和第二冷却剂通道(I )。 上述的内电弧等离子体喷枪中，第一电极(4)为圆棒实体结构或圆棒空心结构，当第一电极(4)为圆棒空心结构时，第一电极(4)内有第一导流管(4-3)，第一导流管(4-3)的外壁和第一电极(4)的圆棒体内壁之间空间构成第一冷却剂回路,第一导流管(4-3)上有第一冷却剂接口(4-5)，第一导流管(4-3)内有第一冷却剂通道(XX)，第一冷却剂回路、第一冷却剂通道(X X)和第一冷却剂接口(4-5)相通。 上述的内电弧等离子体喷枪中有第二电极(8)，第二电极(8)为圆棒体结构，第二电极(8)的尾端安装在服务设备的壁体上或连接在前端头(11)上，当第二电极(8)的尾端连接在前端头(11)上时，前端头(11)通过绝缘支持件(9)连接到前枪体的压缩喷口端；第二电极(8)的头部通过压缩本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加热分解用途的内电弧等离子体喷枪，其特征是内电弧等离子体喷枪主要由后座（1）、第一电极（4）、第二电极（8）和前枪体组件组成，其中：后座（1）为组合式结构，后座（1）由后座主件（1‑2）、后端盖（1‑3）和绝缘隔离件（1‑5）组成，后座（1）上有工作气输入接口（1‑4）、工作气通道（Ⅱ）、冷却剂环道（ⅩⅨ）、第二冷却剂通道（Ⅰ）和第三冷却剂通道（ⅩⅧ），绝缘隔离件（1‑5）为圆筒体结构，绝缘隔离件（1‑5）为后座主件（1‑2）和前枪体组件之间的电气隔离元件；第一电极（4）为圆棒空心结构，第一电极（4）内有第一导流管（4‑3），第一导流管（4‑3）的外壁和第一电极（4）的圆棒体内壁之间空间构成第一冷却剂回路，第一导流管（4‑3）上有第一冷却剂接口（4‑5），第一导流管（4‑3）内有第一冷却剂通道（ⅩⅩ），第一冷却剂回路、第一冷却剂通道（ⅩⅩ）和第一冷却剂接口（4‑5）相通；第二电极（8）为圆棒空心结构，第二电极（8）内有第二导流管（8‑3），第二导流管（8‑3）的外壁和第二电极的圆棒体内壁之间空隙构成第二冷却剂回路，第二导流管（8‑3）上有第二冷却剂接口（8‑1），第二导流管（8‑3）内有第四冷却剂通道（ⅩⅢ），第二冷却剂回路、第二冷却剂接口（8‑1）和第四冷却剂通道（ⅩⅢ）相通；前枪体组件包括前枪体主件（6‑7）、绝缘支持件（9）和前端头（11），前枪体主件（6‑7）和前端头（11）分别在绝缘支持件（9）的两端，绝缘支持件（9）为圆筒体结构，绝缘支持件（9）内有绝热内衬（7），绝热内衬（7）的内空间构成弧腔（Ⅶ），弧腔（Ⅶ）的空间呈圆柱体结构，弧腔（Ⅶ）的两端分别有入口（Ⅴ）和压缩喷口（Ⅸ），入口（Ⅴ）设置在前枪体主件（6‑7）上，压缩喷口（Ⅸ）设置在前端头（11）上，在前枪体主件的入口（Ⅴ）外侧有冷却水套（Ⅷ），冷却水套（Ⅷ）有冷却剂通道接出，前端头（11）上有第五冷却剂通道（ⅩⅤ）、环形冷却腔（Ⅻ）和第三冷却剂接口（11‑1）；前枪体组件通过绝缘隔离件（1‑5）安装在后座主件（1‑2）上，后座主件（1‑2）的前端与前枪体组件的弧腔入口端相接；第一电极（4）连接在后座（1）上，第一电极（4）的头部设置在弧腔（Ⅶ）之外并接近入口（Ⅴ）；第二电极（8）连接在前端头（11）上，第二电极（8）的头部伸入到弧腔（Ⅶ）内并接近入口（Ⅴ），第一电极（4）的头端与第二电极（8）的头端之间有放电空间，入口（Ⅴ）处的金属构件形成辅助电极；工作时，第一电极（4）的头端和第二电极（8）的头端之间形成电弧，从压缩喷口（Ⅸ）喷出，电弧经入口（Ⅴ）和压缩喷口（Ⅸ）的二次压缩后，加剧升温形成等离子体火炬。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周开根，
申请(专利权)人：周开根，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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