一种煤炭气化喷枪，涉及到一种等离子体喷枪，由绝缘枪架、阴极和阳极组成，绝缘枪架中有后腔、中腔和前腔，在后腔与中腔之间有过孔，在中腔与前腔之间有承插孔；阴极头的轴向中心有通孔，在阴极头的壁体上有向周边凸出的凸沿；阳极的后部壁体上有榫头，阳极的前部壁体上有定位凸台；阳极安装在绝缘枪架的前腔中，阳极后端的喇叭口进入到中腔的前端，阳极的外壁与绝缘枪架的前腔内壁之间的空间构成冷却水套；阴极安装在绝缘枪架的后腔中，阴极头的头端进入到阳极后端的喇叭口空间中，阴极头后部的外壁与绝缘枪架的后腔内壁之间的空间构成环形冷却腔。本实用新型专利技术使煤炭在喷枪中进行快速气化，气化率接近100%，满足煤气化生产的应用要求。
【技术实现步骤摘要】
本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。等离子体是由电离放电现象所形成的一种状态，伴随着放电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。在等离子体喷枪中，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，等离子体火炬的中心温度可高达摄氏数万度以上，火炬边缘温度也可达到数千度以上，被处理的物质受到高温等离子体冲击时，其分子将会分解、原子将会重新组合而生成新的物质，使有害物质变为无害物质。在煤气化生产线上，当把水蒸汽通过高温分解后与煤炭进行造气反应，使煤炭更容易气化，提高煤炭的气化率，实现节省煤炭资源。但是，水分子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，然而，一般的加热方式难以达到这么高的温度，使用等离子体喷枪则能做到。在等离子体喷枪中，阴极是发射电子的部件，由于承受电流的冲击和数万度的高温烧灼，因此，阴极的头部很容易被烧蚀而致损坏，不仅影响生产，而且增加生产成本。中国专利公告号CN203851357U公开了 “一种等离子体加热分解器”，由阳极套、阳极、阴极基座、阴极和绝缘架组成，其中，阴极基座的中轴为贯通的空心结构，阴极嵌入到阴极基座中轴的内空间中，阴极的头端侧壁紧密装配在阴极基座中轴的前端壁体中，阴极的尾端紧密装配在阴极基座后端的壁体中，阴极的杆体外壁与阴极基座中轴的内壁之间空间构成水套，阴极的杆体中有原料气通道，阴极的头端中心有原料气喷口。该专利把水蒸汽通过阴极头端中心的喷口喷入收缩腔中的放电区，使水蒸汽吸收到阴极头端的热量得到预热，同时对阴极的头端具有冷却作用，克服了常规等离子体喷枪电极易烧蚀的缺点。但是，由于该专利是采取把“阴极的头端侧壁紧密装配在阴极基座中轴的前端壁体中，阴极的尾端紧密装配在阴极基座后端的壁体中”的措施进行水套密封的，材料的热胀冷缩作用将会使阴极松动，造成阴极移位和密封不可靠，水套内的冷却水容易泄漏到收缩腔中的放电区，影响到喷枪正常工作。
技术实现思路
本技术的目的是要克服现有等离子体喷枪的缺点，提高等离子体喷枪的热解能力，使煤炭在喷枪中直接气化为合成气。并且对等离子体喷枪的阴极进行有效保护，避免阴极移位，冷却水不会泄漏，使等离子体气化喷枪能满足煤气化生产的应用要求。本技术的一种煤炭气化喷枪，由绝缘枪架2、阴极I和阳极3组成，绝缘枪架2为中空回转体结构；阴极I上有空心连杆1-1，空心连杆1-1的前端有阴极头1-3，阴极头1-3的轴向中心有通孔，阳极3为文丘里喷管结构，阳极由后向前依次为喇叭口收窄段、喉口段和喇叭形扩张段，其特征是绝缘枪架2的中空回转体中有后腔2-12、中腔2-9和前腔2-6，后腔2-12、中腔2-9和前腔2-6由后向前依次排列，在后腔2_12与中腔2_9之间有过孔2-10，在中腔2-9与前腔2-6之间有承插孔2-8 ;阳极3的后部壁体上有榫头3_4，阳极3安装在绝缘枪架2的前腔2-6中，阳极3后部壁体上的榫头3-4嵌入到承插孔2-8中，阳极3后端的喇叭口进入到中腔2-9的前侧，阳极3的外壁与绝缘枪架2的前腔2-6内壁之间的空间构成冷却水套νπ ;阴极I安装在绝缘枪架2的后腔2-12中，阴极头1-3的头端由后腔2-12与中腔2-9之间的过孔2-10伸出进入到阳极3后端的喇叭口空间中，阴极头1_3的外壁、空心连杆1-1的外壁与绝缘枪架2的后腔2-12内壁之间的空间构成环形冷却腔I ;中腔2-9的余量空间构成气室II，气室II有工作气输入接口 2-1接入。本技术中，在阴极头1-3的壁体周边有凸沿1-2，在绝缘枪架2的后腔2-12与过孔2-10之间有密封槽2-11，阴极头1-3壁体上的凸沿1-2嵌入在密封槽2-11中，在密封槽2-11中有第一密封环8 ;在阳极3后部壁体的榫头3-4上有第二密封环6 ;在阳极3的前部壁体上有定位凸台3-2，阳极3前部壁体上的定位凸台3-2嵌入在绝缘枪架2的前腔2-6前端壁体中，在阳极3前部壁体上的定位凸台3-2与前腔2-6壁体之间有第三密封环5 ;阳极3后端的喇叭口空间构成放电区III，阳极3的喉口段空间构成压缩孔道IV，阳极3的喇叭形扩张段空间构成喷射腔V ;在绝缘枪架2的过孔2-10前端壁体上有切向气槽IX，气室II通过切向气槽IX连通到放电区III ;环形冷却腔I的后部有冷却水输入接口 1-4接入，冷却水套VII的前部有冷却水输出接口 2-3接出，在环形冷却腔I的前部与冷却水套VII的后部之间有连通孔X进行连通；空心连杆1-1的内空间构成料道XL料道ΧΠ有原料输入接口 1-5接入，在料道ΧΠ的壁体内侧有隔热衬套10 ;阴极头1-3的轴向中心通孔构成出料孔XI，出料孔XI的直径小于料道ΧΠ的直径，在出料孔XI前端的阴极头体中有扩散腔厕，料道ΧΠ通过出料孔XI和扩散腔VID连通到放电区III。具体实施时，在阳极3的外壁上有阳极的电气接口 3-5，在阴极I的后端有阴极的电气接口 1-6。本技术是一种用于煤炭气化生产的等离子体喷枪，以煤炭为原料在喷枪中进行生产合成气，所述的煤炭包括原煤、定形炭和碳黑，其中原煤和定形炭需制成煤粉或炭粉，所述的合成气为以一氧化碳和氢气主要成分的气体，合成气通过后级设备进行制氢、生产甲醇和合成氨。本技术应用时，把本技术的煤炭气化喷枪安装在余热锅炉上，喷枪的出口朝向余热锅炉的炉膛内，把冷却系统的供水管连接到冷却水输入接口 1-4上，把冷却水输出接口 2-3连接到冷却系统的回水管上，把煤粉或炭粉或碳黑的供粉系统连接到原料输入接口 1-5，把水蒸汽或氢气或反馈尾气作为工作气的供气管连接到工作气输入接口 2-1上，把等离子体工作电源的正极连接到阳极的电气接口 3-5上，把等离子体工作电源的负极连接到阴极的电气接口 1-6上。工作时，冷却水首先进入到环形冷却腔I中，对阴极头1-3进行冷却，通过水流把阴极头1-3的热量快速带走，然后冷却水又进入到冷却水套VII中，对阳极3进行冷却，通过水流把阳极3的热量快速带走，冷却水再通过回水管返回到冷却系统中；把水蒸汽或氢气或反馈尾气作为工作气送入到气室II中，然后通过切向气槽IX以旋转气流方式进入到放电区III;把水蒸汽进行过热后，作为气化剂和载气携煤粉或炭粉或碳黑送入料道ΧΠ中，再由出料孔XI和扩散腔VID进入到放电区III;同时在阳极3和阴极I之间施加电能，在阴极头1-3的头端便发射电子，形成高温的等离子体电弧，水蒸汽和煤粉或炭粉或碳黑与高温等离子体电弧混合，通过压缩孔道IV喷入到喷射腔V中，形成等离子体火炬从喷射腔V的喷口 3-3喷出。在等离子体电弧通过压缩孔道IV时，电弧受到压缩，使高温等离子体电弧得到进一步升温。上述过程中，水蒸汽作为载气携本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤炭气化喷枪，由绝缘枪架（2）、阴极（1）和阳极（3）组成，绝缘枪架（2）为中空回转体结构；阴极（1）上有空心连杆（1‑1），空心连杆（1‑1）的前端有阴极头（1‑3），阴极头（1‑3）的轴向中心有通孔，阳极（3）为文丘里喷管结构，阳极由后向前依次为喇叭口收窄段、喉口段和喇叭形扩张段，其特征是绝缘枪架（2）的中空回转体中有后腔（2‑12）、中腔（2‑9）和前腔（2‑6），后腔（2‑12）、中腔（2‑9）和前腔（2‑6）由后向前依次排列，在后腔（2‑12）与中腔（2‑9）之间有过孔（2‑10），在中腔（2‑9）与前腔（2‑6）之间有承插孔（2‑8）；阳极（3）的后部壁体上有榫头（3‑4），阳极（3）安装在绝缘枪架（2）的前腔（2‑6）中，阳极（3）后部壁体上的榫头（3‑4）嵌入到承插孔（2‑8）中，阳极（3）后端的喇叭口进入到中腔（2‑9）的前侧，阳极（3）的外壁与绝缘枪架（2）的前腔（2‑6）内壁之间的空间构成冷却水套（Ⅶ）；阴极（1）安装在绝缘枪架（2）的后腔（2‑12）中，阴极头（1‑3）的头端由后腔（2‑12）与中腔（2‑9）之间的过孔（2‑10）伸出进入到阳极（3）后端的喇叭口空间中，阴极头（1‑3）的外壁、空心连杆（1‑1）的外壁与绝缘枪架（2）的后腔（2‑12）内壁之间的空间构成环形冷却腔（Ⅰ）；中腔（2‑9）的余量空间构成气室（Ⅱ），气室（Ⅱ）有工作气输入接口（2‑1）接入。...
【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：衢州昀睿工业设计有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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