一种水蒸气活化和分解喷枪，涉及到一种等离子体喷枪，由后座、第一阴极、第一绝缘枪架、第一套管、第一阳极、第二阴极、第二绝缘枪架和第二阳极组件组成，其中，第二阳极组件包括第二套管和第二阳极，第一阴极安装在后座回转体中心的前端；第二阴极的后榫头嵌入到第一阳极前端的榫座中，第一阳极和第二阴极嵌入在第一套管中，第二阳极嵌入在第二套管中；后座携第一阴极安装在第一绝缘枪架的后端，第一套管携第一阳极和第二阴极安装在第一绝缘枪架的前端与第二绝缘枪架的后端之间，第二套管携第二阳极安装在第二绝缘枪架的前端；本发明专利技术在喷枪内建立双级电场和产生双级高温等离子体电弧，使水分子活化和分解的程度更高，以满足应用要求。
【技术实现步骤摘要】
一种水蒸气活化和分解喷枪
本专利技术涉及等离子体设备，特别是涉及到一种等离子体喷枪。
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、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，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。 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以上时，水分子将全部分解为氢气、氧气、活性氢原子、活性氧原子和活性氢氧原子团，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。 把水蒸气通过等离子体喷枪进行活化和分解后再喷入气化炉，进行处理工业有机废弃物、医疗垃圾和生活垃圾，使其转化的合成气品质好，达到化工原料的要求，实现资源化、无污染处理工业废弃物、医疗垃圾和生活垃圾；在煤气化生产线上如利用等离子体喷枪把水蒸气活化和分解后再与煤炭进行化学反应，使煤炭更容易气化，提高煤炭的气化率，并且生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低，实现节能减排。 现有的等离子体喷枪多为单级结构，如用于活化和分解水蒸气，存在加热效率不高及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等离子体喷枪达到更高的处理温度，以提高加热效率及使水分子分解率高，提供一种应用等离子体技术的水蒸气活化和分解喷枪，以满足热解水制氢、固体废物处置、煤气化生产及热电厂锅炉点火的应用要求。 本专利技术的一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是喷枪由后座(I)、第一阴极(4)、第一绝缘枪架(3)、第一套管(6)、第一阳极(5)、第二阴极(8)、第二绝缘枪架(7)和第二阳极组件组成，其中，后座(I)为回转体结构，在后座(I)的回转体结构中有冷却水回路；第一阴极(4)由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极(4)的空心圆杆内空间构成冷却腔(XI),第一阴极(4)安装在后座(I)回转体中心的前端；第一绝缘枪架(3)为回转体结构，第一绝缘枪架(3)的回转体结构中有第一气室(ΧΠ)，第一气室(XD有第一工作气进口(3-2)接入，在第一气室(XD)前端的壁体内侧有第一螺旋导流肋(3-3)，第一螺旋导流肋(3-3)的螺距空间构成第一螺旋通道；第一套管(6)的壁体上有冷却剂进口(6-5)和冷却剂出口(6-1)，第一套管(6)的前端有嵌口(6-3);第一阳极(5)的后端为由后向前收窄的喇叭口结构,第一阳极(5)的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在圆锥管结构的前端有榫座(5-1)，在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极(8)为锥管体结构，第二阴极(8)的前端有前榫头(8-2)，第二阴极(8)的后端有后榫头(8-3)，后榫头(8-3)嵌入到第一阳极(5)前端的榫座(5-1)中，第一阳极(5)和第二阴极(8)以嵌入方式安装在第一套管(6)中，第二阴极(8)的前榫头(8-2)通过缓冲嵌件(12)嵌入在第一套管(6)前端的嵌口(6-3)中，第一阳极(5)、第二阴极(8)与第一套管(6)壁体之间的空间构成第一冷却水套(X);第二绝缘枪架(7)为回转体结构，第二绝缘枪架(7)的前端有前连接槽口(7-2)，第二绝缘枪架(7)的后端有后连接槽口(7-1)，前连接槽口(7-2)与后连接槽口(7-1)之间有贯通的变径圆孔；第二阳极组件包括第二套管(9)和第二阳极(10)，第二阳极(10)由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极(10)以嵌入方式安装在第二套管(9)中，第二阳极(10)与第二套管(9)壁体之间的空间构成第二冷却水套(VD，第二冷却水套(YD)有冷却水进口(9-2)接入和冷却水出口(9-1)接出；后座(I)携第一阴极(4)安装在第一绝缘枪架 (3)的后端，第一套管(6)携第一阳极(5)和第二阴极(8)安装在第一绝缘枪架(3)的前端与第二绝缘枪架(7)的后端之间，第二套管(9)携第二阳极(10)安装在第二绝缘枪架(7)的前端；第一阴极(4)的头部伸入到第一阳极(5)后端的喇叭口空间中，第一阳极(5)后端的喇叭口空间构成第一放电区(I )，第一阳极(5)的喇叭口与圆锥管之间的贯通孔道构成第一压缩孔道(II)，第一阳极(5)前部的圆锥管内空间构成第一喷射腔(III)，第二阳极(10)的后喇叭形结构的内空间构成第二放电区(IV)，第二阳极(10)中的贯通圆形孔道构成第二压缩孔道(V)，第二阳极(10)的前喇叭形结构的内空间构成第二喷射腔(VI);第一气室(ΧΠ)通过第一螺旋导流肋(3-3)中的第一螺旋通道连通到第一放电区(I )，第一放电区(I )、第一压缩孔道(II )、第一喷射腔(III)、第二放电区(IV)、第二压缩孔道(V)和第二喷射腔(VI)之间依次连通。 本专利技术中，在第一阴极(4)的实体头部后端有散热锥体(4-3)，散热锥体(4-3)伸入到冷却腔(XI)中；在第一阴极(4)的空心圆杆后端有螺纹接头(4-2)，在后座(I)的回转体结构前端中心有承装螺口( 1-1 )，第一阴极(4)后端的螺纹接头(4-2)以旋合方式安装在后座(I)前端中心的承装螺口(1-1)中；第一阴极(4)的头端为圆弧形结构；在后座(I)回转体结构的前部外侧上和第一阴极(4)的外壁上有隔热套(14);在后座(I)的冷却水回路中有导流管(1-3)，导流管(1-3)伸入到第一阴极(4)内的冷却腔(XI)中，导流管(1-3)的管内空间构成冷却供水通道(XIV)，导流管(1-3)的管外空间构成冷却回水通道(XIII)，冷却供水通道(XIV)有冷却水输入接口( 1-4)接入，冷却回水通道(XIII)有冷却水输出接口(1-5)接出；在第一冷却水套(X)中有导流套管(6-4)，导流套管(6-4)包围在第一阳极(5)前部的外围和第二阴极(8)的外围，导流套管(6-4)的外壁与第一套管(6)前部内壁之间的空间构成环形回水室(IX)，冷却剂出口(6-1)通过环形回水室(IX)连通到第一冷却水套(X)，第一冷却水套(X)连通到冷却剂进口(6-5);在第一套管(6)的外层有第二气室(VDI)或在第二绝缘枪架(7)内有第二气室(珊)，第二气室(VDI)有第二工作气进口(6-2)接入；在第二绝缘枪架(7)的壁体内侧有第二螺旋导流肋(7-3)，第二螺旋导流肋(7-3)的螺距空间构成第二螺旋通道，第二气室(VDI)通过第二螺旋通道连通到第二放电区(IV)。 上述的专利技术中，因为后座(I)中有冷却水回路,使后座(I)回转体结构外侧和第一阴极(4)的外壁具有水冷度，因此，本专利技术在后座(I)回转体结构的前部外侧上和第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是喷枪由后座（1）、第一阴极（4）、第一绝缘枪架（3）、第一套管（6）、第一阳极（5）、第二阴极（8）、第二绝缘枪架（7）和第二阳极组件组成，其中，后座（1）为回转体结构，在后座（1）的回转体结构中有冷却水回路；第一阴极（4）由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极（4）的空心圆杆内空间构成冷却腔（Ⅺ），第一阴极（4）安装在后座（1）回转体中心的前端；第一绝缘枪架（3）为回转体结构，第一绝缘枪架（3）的回转体结构中有第一气室（Ⅻ），第一气室（Ⅻ）有第一工作气进口（3‑2）接入，在第一气室（Ⅻ）前端的壁体内侧有第一螺旋导流肋（3‑3），第一螺旋导流肋（3‑3）的螺距空间构成第一螺旋通道；第一套管（6）的壁体上有冷却剂进口（6‑5）和冷却剂出口（6‑1），第一套管（6）的前端有嵌口（6‑3）；第一阳极（5）的后端为由后向前收窄的喇叭口结构，第一阳极（5）的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在圆锥管结构的前端有榫座（5‑1），在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极（8）为锥管体结构，第二阴极（8）的前端有前榫头（8‑2），第二阴极（8）的后端有后榫头（8‑3），后榫头（8‑3）嵌入到第一阳极（5）前端的榫座（5‑1）中，第一阳极（5）和第二阴极（8）以嵌入方式安装在第一套管（6）中，第二阴极（8）的前榫头（8‑2）通过缓冲嵌件（12）嵌入在第一套管（6）前端的嵌口（6‑3）中，第一阳极（5）、第二阴极（8）与第一套管（6）壁体之间的空间构成第一冷却水套（Ⅹ）；第二绝缘枪架（7）为回转体结构，第二绝缘枪架（7）的前端有前连接槽口（7‑2），第二绝缘枪架（7）的后端有后连接槽口（7‑1），前连接槽口（7‑2）与后连接槽口（7‑1）之间有贯通的变径圆孔；第二阳极组件包括第二套管（9）和第二阳极（10），第二阳极（10）由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极（10）以嵌入方式安装在第二套管（9）中，第二阳极（10）与第二套管（9）壁体之间的空间构成第二冷却水套（Ⅶ），第二冷却水套（Ⅶ）有冷却水进口（9‑2）接入和冷却水出口（9‑1）接出；后座（1）携第一阴极（4）安装在第一绝缘枪架（3）的后端，第一套管（6）携第一阳极（5）和第二阴极（8）安装在第一绝缘枪架（3）的前端与第二绝缘枪架（7）的后端之间，第二套管（9）携第二阳极（10）安装在第二绝缘枪架（7）的前端；第一阴极（4）的头部伸入到第一阳极（5）后端的喇叭口空间中，第一阳极（5）后端的喇叭口空间构成第一放电区（Ⅰ），第一阳极（5）的喇叭口与圆锥管之间的贯通孔道构成第一压缩孔道（Ⅱ），第一阳极（5）前部的圆锥管内空间构成第一喷射腔（Ⅲ），第二阳极（10）的后喇叭形结构的内空间构成第二放电区（Ⅳ），第二阳极（10）中的贯通圆形孔道构成第二压缩孔道（Ⅴ），第二阳极（10）的前喇叭形结构的内空间构成第二喷射腔（Ⅵ）；第一气室（Ⅻ）通过第一螺旋导流肋（3‑3）中的第一螺旋通道连通到第一放电区（Ⅰ），第一放电区（Ⅰ）、第一压缩孔道（Ⅱ）、第一喷射腔（Ⅲ）、第二放电区（Ⅳ）、第二压缩孔道（Ⅴ）和第二喷射腔（Ⅵ）之间依次连通。...
【技术特征摘要】
1.一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是喷枪由后座(1)、第一阴极(4)、第一绝缘枪架(3)、第一套管(6)、第一阳极(5)、第二阴极(8)、第二绝缘枪架(7)和第二阳极组件组成，其中，后座(1)为回转体结构，在后座(1)的回转体结构中有冷却水回路；第一阴极(4)由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极(4)的空心圆杆内空间构成冷却腔(XI)，第一阴极(4)安装在后座(1)回转体中心的前端；第一绝缘枪架(3)为回转体结构，第一绝缘枪架(3)的回转体结构中有第一气室(ΧΠ)，第一气室(XD有第一工作气进口( 3-2)接入，在第一气室(ΧΠ)前端的壁体内侧有第一螺旋导流肋(3-3)，第一螺旋导流肋(3-3)的螺距空间构成第一螺旋通道；第一套管(6)的壁体上有冷却剂进口(6-5)和冷却剂出口(6-1)，第一套管(6)的前端有嵌口(6-3);第一阳极(5)的后端为由后向前收窄的喇机口结构，第一阳极(5)的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在圆锥管结构的前端有榫座(5-1)，在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极(8)为锥管体结构，第二阴极(8)的前端有前榫头(8-2)，第二阴极(8)的后端有后榫头(8-3)，后榫头(8-3)嵌入到第一阳极(5)前端的榫座(5-1)中，第一阳极(5)和第二阴极(8)以嵌入方式安装在第一套管(6)中，第二阴极(8)的前榫头(8-2)通过缓冲嵌件(12)嵌入在第一套管(6)前端的嵌口(6-3)中，第一阳极(5)、第二阴极(8)与第一套管(6)壁体之间的空间构成第一冷却水套(X);第二绝缘枪架(7)为回转体结构，第二绝缘枪架(7 )的前端有前连接槽口( 7-2 )，第二绝缘枪架(7 )的后端有后连接槽口( 7-1)，前连接槽口(7-2)与后连接槽口(7-1)之间有贯通的变径圆孔；第二阳极组件包括第二套管(9)和第二阳极(10)，第二阳极(10)由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极(10)以嵌入方式安装在第二套管(9)中，第二阳极(10)与第二套管(9)壁体之间的空间构成第二冷却水套(VD，第二冷却水套(ΥΠ)有冷却水进口(9-2)接入和冷却水出口(9-1)接出；后座(1)携第一阴极(4)安装在第一绝缘枪架(3)的后端，第一套管(6)携第一阳极(5)和第二阴极(8)安装在第一绝缘枪架(3)的前端与第二绝缘枪架(7)的后端之间，第二套管(9)携第二阳极(10)安装在第二绝缘枪架(7)的前端；第一阴极(4)的头部伸入到第一阳极(5)后端的喇叭口空间中，第一阳极(5)后端的喇叭口空间构...
【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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