电气放电处理粒料用的反应器和方法技术

借助等离子体的作用处理物料的一种反应器和方法。配置多个电极构件使其形成与电极间空间有关的反应区。电极间空间经过调节（例如通过预电离），然后在整个反应区中产生一系列间歇电气放电。在最佳实施中，令反应区在远小于待处理的物料在反应区中的停留时间的时间间隔内经受按一定顺序的一系列间歇电气放电。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的说来涉及物料通过与等离子体相互反应进行的处理，更具体地说，涉及通过间歇放电进行这种处理用的一种反应器和方法。从等离子体获得的能量，其能级较高，在多种粒料的处理中具有一定的利用价值，这是大家所公认的。一般产生等离子体的周知方法是将电流转换成这种或那种的高温流体，借助于这些高温流体的高温和高热函与原料相互反应以提高反应速度，使反应速度比低温下的反应速度还高。传统上产生低温等离子体的方法，例如等离子体枪(等离子体发生器)，其本身大多数都是尚未证实可以在工业上处理成吨的大量粒料的。1982年11月30日颁发给本专利技术人之一的Jozef K. Tylko的美国专利4，361，441论述了用低温等离子体处理粒料所遇到的困难，这里也把该专利包括进来，以供参考。这里所包括的该专利，其中所述的“低温等离子体”一词是指离子温度低于100，000°K的任何等离子体。此外，本说明书中所使用的“粒料”一词包括固体粒料和流体(气体或液体)以及它们的组合物或混合物。如上述专利所述的那样，低温等离子体技术在工业上的应用已沿着两条不同的路线发展。第一条路线(不利用电弧放电的容积来载送原料)主要是利用电弧在阳极上的撞击点，在这方面与电弧炉很相似。第二条路线与本专利技术更密切相关，其目的是在所产生的等离子体的整个体积中，在处理“进行的过程中”处理粒料。为达到此目的，须要将等离子体扩展开来，这就要扩大其原有的体积。这是本共同专利技术人之一的Jozef K. Tylko研究出来的。上述专利中论述了扩展等离子体的两种截然不同的方法。应该指出的是，这两种方法都要扩大等离子体的体积，同时保持已扩大了的等离子体的体积。这些方法与理解本
技术实现思路
关系更密切的资料起初是在英国专利1，390，351-3中公开的。该方法是以等离子体枪作为阴极令其沿着圆形轨道且与垂直线成一个小角度地作圆周运动，将电弧投射到下游的一个环形电极上。由于电弧放电是在圆周运动的过程中进行的，因而形成了一个截头锥形的等离子体区。这种方法过去作为研究多种反应的试验室等离子体炉发挥过很好的作用。然而，由于等离子体枪需要作圆周运动因而在机械上有一定的局限性，大大限制了这种方法在工业上的应用。上述专利的方法谈到了上述等离子体枪回转技术的种种局限性。这种工艺的电弧放电是在静止的电极构件之间产生的，至少其中一个构件呈环形。如该专利所述的那样，系统的基本要求是在各电极构件之间的反应区中产生并维持扩展了的等离子体。上述专利早期的工艺还须要使用等离子体发生器，后来的工艺采用简单的电极构件作为中心阴极，阳极仍然采用由许多阳极环节构成的环形构件。Steven Anthony Vrchota在1991年4月为部分满足考取明尼苏达大学理科硕士应达到的要求而撰写的题为“应用持续震激波反应器回收电弧炉炉尘中的金属”的论文中论述了这种系统。上述专利的方法可以提高待处理物料的加料量，同时利用这类等离子体中起码某些物料显然反常的性能。结论是，等离子体区中存在密集的粒料悬浮体时增加了能促使等离子体与固体之间快速相互反应的有效的能通量密度。值得注意的是，这些相互反应不一定非要纯粹的热力反应不可，而上述专利的方法确实利用了非热力(异常)现象。上面说过，现有技术这些方法的难点在于维持形成等离子体的电弧放电。通常，随着引入扩展等离子体中的物料量的增加，熄弧的可能性也增加。熄弧使处理过程停下来，还伴随着种种问题。上述专利解决这个难题的方法是在放电环绕环形电极构件(阳极)周边进行的同时，利用在阴极与阳极构件之间迅速波动的电位差。然而，在工业上极其重要的原料加料过程中维持等离子体的存在仍然是个问题。须要制定最低能量的调度方式，而且加料量大仍然是个问题，其中并不是所有的粒料都能处理到。总之，上述专利的方法通过借助于非机械装置使电弧回转，解决了现有技术中机械方面的局限性，从而使“回转”速度远大于机械装置所可能达到的水平。此外，通过所加电能的快速变化使电弧产生脉动创造了在提高维持电弧放电能力的同时，利用能增强等离子体对处理中物料的作用的非热力现象的条件。然而，显然须要维持电弧放电转绕环形电极构件作圆周运动，大大限制了该方法在工业上的应用。此外，加料量仍然是个问题。在操作的过程中要制定最低能量的调度方式。结果，粒料不能均匀得到处理。本专利技术具有上述专利的优点，同时无须维持回转电弧放电。本专利技术在彼此间隔一段距离配置的电极构件所界定的处理或反应区中应用了一系列间歇的电气放电，处理区中含有大量待处理的粒料，放电即作用于“飞行”中的这些粒料。这里有一点要说明，即这些放电过程时间上可以分先后，但在空间上则不然，而且可以在时间和空间上重合，可以同时进行。这样就无须维持有次序的回转放电。如上述专利中所述的那样，利用上述专利方法中首先考虑到的非热力现象时，在处理区中存在密集的粒料悬浮体会增加有效的能通量密度。尤其是认为，这些非热力现象是许多“微型场”形成的结果，极高的局部电位差和其它有关的波动异常现象是在这些微型场中发生的。这些局部高电位差和有关的异常现象看来对处理中的粒料有显著的影响，例如，使电气和机械应力作用到粒料上，促进分裂和引起极化，促进电离过程以及与固态效应相互作用等。这种特性的效果基本上最主要的是它是非热力的，而且存在于等离子体的微观机理中。如上述专利所述的那样，注意到这些现象，但由于形成和维持足够稳定的等离子体的作法在实用中更为经济因而迄今依赖这种作法。可以看出，这里所介绍的模式是高度简化了的，但确是说明了认为在本专利技术中起作用的基本机理，同时说明了本专利技术与现有技术的主要区别，即须要在现有技术中形成并维持稳定的经扩展的等离子体。在本专利技术的一个基本最佳实施例中，配备了一个具有由间隔一定间距配置的电极构件所界定的反应区的反应器。处理区以任何要求的方式预先电离，而且在整个处理区中进行间歇电气放电。间歇电气放电是按所要求的顺序和时间间隔进行的，该时间间隔小于，而且最好是远小于待处理的物料通过处理区的时间。在一个特佳实施例中，且在电极取任何布局的情况下，可以令一个或多个电极构件交替起阳极或阴极的作用。就是说，按照本专利技术，电极构件工作时极性可以改变。这种变化着的极性本身不仅是本专利技术的一个重要特点，而且也突出了本专利技术与现有技术的根本区别。就是说，上述现有技术用以在电极之间的空间形成并维持经扩展的等离子体的装置，为达到维持经扩展等离子体的目的必须保持其极性。除了反应器外，本专利技术还提供电气放电处理物料的一种方法，该方法包括下列步骤安置多个电极构件，使其形成所要求的电极之间的一个或多个空间;调节该电极间空间，例如按任何所要求的方式预先使该空间电离;将待处理的粒料引入该电极间空间;在所述各电极构件之间按所要求的顺序产生多个间歇的电气放电。按照这种方法，在小于待处理的粒料在电极间空间内停留的时间的时间间隔内，基本上整个电极间空都经受过间歇电气放电。在一个特殊最佳实施例中，由一个中心阴极和多个成圈配置在纵向上偏离中心阴极的阳极形成锥形处理区。虽然表面上与上述专利中所公开的实施例类似，但结构却不相同。特别是，电弧放电无须围绕环形阳极电极构件“作圆周运动”。相反，按照本专利技术，一系列间歇的电气放电可以按次序沿环形地配置的阳极构件移动。此外，任何或所本文档来自技高网...

【技术保护点】
对各电极构件间隔一段间距配置的那种通过电气放电处理粒料的反应器进行了改良，其特征在于包括增设了下列装置：预电离装置，用以预电离处理区；和间歇放电装置，用以在整个所述处理区中进行间歇电气放电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JK泰尔科，
申请(专利权)人：里弗朗科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]