一种电弧等离子体装置，涉及到一种等离子体加热设备，其特征是喷枪由阳极、阴极头、阴极帽、枪筒和阴极基座组成，阳极、枪筒和阴极基座同轴心设置，枪筒的后端连接在阴极基座上构成枪体，阳极连接在枪筒的前端，阳极的环心空间构成喷口，枪筒的内空间构成气室，阴极基座构成枪筒的后封闭端，阴极头设置在枪体内，阴极帽把阴极头紧固在阴极基座上，阴极头与阳极之间的空间构成放电空间；其中，阴极基座为圆盘体设计，圆盘体的圆心上有过孔，过孔构成阴极头的安装孔和冷却腔，阴极头为圆柱实体，阴极头的后部圆柱实体上有工作水气化孔或汽化肋片，阴极帽与阴极头的圆柱实体之间的环槽空间构成喷汽环，喷汽环的出口在气室。本发明专利技术能有效的保护阳极和阴极不易被烧蚀。
【技术实现步骤摘要】
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。等离子体加热的方法还有:欧姆加热，它是利用等离子体的阻抗来加热的；磁压缩加热，外磁场加到等离子体上会对它产生压缩作用，因而引起升温，这种方法使在已加热的等离子体上可使它继续升温；中性原子注入法加热，将高能中性原子注入磁场中获得高温；利用等离子体中存在静波、等离子体波、磁声波、磁流体力学波和电磁波的不稳定性质来加温；还有磁泵加热和离子回旋共振波加热；利用激光束、强的高能粒子束、微波辐射和利用激震波产生等离子体加热，因此，等离子体火炬的中心温度可高达摄氏5万度以上，火炬边缘温度也可达到3千度以上，被处理的垃圾废物受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。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气化剂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，当用作生产甲醇的原料气时，生产每吨甲醇比常规技术减少煤耗40%左右、减排二氧化碳45%左右。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，达不到化工原料的应用要求。已有研究把等离子体技术应用在生活垃圾气化领域，利用等离子体喷枪把气化剂水蒸汽加热到400(TC以上，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，实现零排放处理生活垃圾，同时把垃圾废物转化为人类需要的化工原料。因此，利用等离子体喷枪把水蒸汽加热分解后喷入气化炉和把水蒸汽直接送入气化炉的效果是大不一样的，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很容易做到。用等离子体喷枪加热分解水蒸汽做气化剂来气化煤或垃圾将成为今后的首选，但现有的等离子体喷枪为了防止电极被烧蚀，采用循环水冷却电极的方式来保护电极，其中，循环冷却水将带走至少30%的热能， 使得等离子体喷枪的效率只在70%左右。现有的等离子体喷枪存在效率不高和电极易被烧蚀的缺点。
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电极易被烧蚀的缺点，设计制造一种效率高和电极不易烧蚀的电弧等离子体装置，用于煤气化装置、垃圾生物质气化装置或热解水制氢装置，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。本专利技术的一种电弧等离子体装置，包括枪体、阴极和阳极，其特征是电弧等离子体装置由阳极(I)、阴极头(3b)、阴极帽(3c)、枪筒(2)和阴极基座(18)组成，阳极(I)、枪筒(2)和阴极基座(18)同轴心设置，枪筒(2)的后端连接在阴极基座(18)上构成枪体，阳极(I)连接在枪筒(2)的前端，阳极(I)的环心空间构成喷口(16)，枪筒(2)的内空间构成气室(14)，阴极基座(18)构成枪筒(2)的后封闭端，阴极头(3b)设置在枪体内，阴极帽(3c)把阴极头(3b)紧固在阴极基座(18)上，阴极头(3b)与阳极(I)之间的空间构成放电空间；其中，阳极(I)为中空环形体结构，环形体的外侧有电源接线端(17)，环形体内有环形冷却槽(1-1 )，环形冷却槽(1-1)有冷却水接口( 15)接入；环形冷却槽(1-1)与喷口( 16)之间的环壁上有冷却水气化孔(1-2)和喷汽槽(1-3)，冷却水气化孔(1-2)的进口在环形冷却槽(1-1)，冷却水气化孔(1-2)的出口连通到喷汽槽(1-3)，喷汽槽(1-3)以切线方向进入喷口(16);阴极基座(18)为圆盘体设计，圆盘体的圆心上有过孔，过孔构成阴极头(3b)的安装孔和冷却腔(3-4)，阴极头(3b)的安装孔在枪体内的一侧，阴极基座(18)的外侧有工作水接口( 3-3 )和阴极接线端(22 )，工作水接口( 3-3 )和冷却腔(3-4)同孔设置；阴极头(3b )为圆柱实体，阴极头(3b)的后部圆柱实体上有工作水气化孔(3-5)或汽化肋片(3b-l)，当阴极头(3b)的后部实体上有工作水气化孔(3-5)时，工作水气化孔(3-5)为圆形槽孔或方形槽孔或三角形槽孔，工作水气化孔(3-5)为多孔方式，工作水气化孔(3-5)以阴极头(3b)的轴心呈环形设置，阴极头(3b)的中部实体上有装配凸缘(3b-2);当阴极头(3b)的后部实体上有汽化肋片(3b-l)时，汽化肋片(3b-l)为多片方式环形设置，汽化肋片(3b-l)之间的空隙构成汽化腔(3-9)，汽化肋片(3b-l)上有装配凸缘(3b-2);阴极帽(3c)把装配凸缘(3b-2)紧固在阴极基座(18)上，汽化肋片(3b-l)伸入到阴极基座(18)的冷却腔(3-4)内，阴极头(3b)的前端伸出阴极帽(3c)，阴极帽(3c)与阴极头(3b)的圆柱实体之间的环槽空间构成喷汽环(3-8)，冷却腔(3-4)的空间通过工作水气化孔(3-5)或汽化腔(3-9)连通到喷汽环(3-8)，喷汽环(3-8)的出口在气室(14)。上述的电弧等离子体装置中，气室(14)内有衬套(19)，衬套(19)的外壁与枪筒(2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电弧等离子体装置，包括枪体、阴极和阳极，其特征是电弧等离子体装置由阳极（1）、阴极头（3b）、阴极帽（3c）、枪筒（2）和阴极基座（18）组成，阳极（1）、枪筒（2）和阴极基座（18）同轴心设置，枪筒（2）的后端连接在阴极基座（18）上构成枪体，阳极（1）连接在枪筒（2）的前端，阳极（1）的环心空间构成喷口（16），枪筒（2）的内空间构成气室（14），阴极基座（18）构成枪筒（2）的后封闭端，阴极头（3b）设置在枪体内，阴极帽（3c）把阴极头（3b）紧固在阴极基座（18）上，阴极头（3b）与阳极（1）之间的空间构成放电空间；其中：阳极（1）为中空环形体结构，环形体的外侧有电源接线端（17），环形体内有环形冷却槽（1?1），环形冷却槽（1?1）有冷却水接口（15）接入；环形冷却槽（1?1）与喷口（16）之间的环壁上有冷却水气化孔（1?2）和喷汽槽（1?3），冷却水气化孔（1?2）的进口在环形冷却槽（1?1），冷却水气化孔（1?2）的出口连通到喷汽槽（1?3），喷汽槽（1?3）以切线方向进入喷口（16）；阴极基座（18）为圆盘体设计，圆盘体的圆心上有过孔，过孔构成阴极头（3b）的安装孔和冷却腔（3?4），阴极头（3b）的安装孔在枪体内的一侧，阴极基座（18）的外侧有工作水接口（3?3）和阴极接线端（22），工作水接口（3?3）和冷却腔（3?4）同孔设置；阴极头（3b）为圆柱实体，阴极头（3b）的后部圆柱实体上有工作水气化孔（3?5）或汽化肋片（3b?1），当阴极头（3b）的后部实体上有工作水气化孔（3?5）时，工作水气化孔（3?5）为圆形槽孔或方形槽孔或三角形槽孔，工作水气化孔（3?5）为多孔方式，工作水气化孔（3?5）以阴极头（3b）的轴心呈环形设置，阴极头（3b）的中部实体上有装配凸缘（3b?2）；当阴极头（3b）的后部实体上有汽化肋片（3b?1）时，汽化肋片（3b?1）为多片方式环形设置，汽化肋片（3b?1）之间的空隙构成汽化腔（3?9），汽化肋片（3b?1）上有装配凸缘（3b?2）；阴极帽（3c）把装配凸缘（3b?2）紧固在阴极基座（18）上，汽化肋片（3b?1）伸入到阴极基座（18）的冷却腔（3?4）内，阴极头（3b）的前端伸出阴极帽（3c），阴极帽（3c）与阴极头（3b）的圆柱实体之间的环槽空间构成喷汽环（3?8），冷却腔（3?4）的空间通过工作水气化孔（3?5）或汽化腔（3?9）连通到喷汽环（3?8），喷汽环（3?8）的出口在气室（14）。...
【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：衢州市广源生活垃圾液化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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