多級串聯(lián)電弧等離子體噴槍的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及等離子體設(shè)備，特別是涉及到一種等離子體噴槍。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，等離子技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，工業(yè)上應(yīng)用于等離子點火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒廢物處理等。等離子體的處理方式和一般的方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，伴隨著放電現(xiàn)象將會生成了激發(fā)原子、激發(fā)分子、離解原子、游離原子團(tuán)、原子或分子離子群的活性化學(xué)物以及它們與其它的化學(xué)物碰撞而引起的反應(yīng)。在等離子體發(fā)生器中，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態(tài)，經(jīng)相互碰撞而產(chǎn)生高溫，溫度可達(dá)幾萬度以上。
[0003]等離子熱解水制氫技術(shù)是最近幾年提出來的水制氫候選技術(shù)之一，因為水是一種相當(dāng)穩(wěn)定的物質(zhì)，在常壓條件下，溫度在2000K時水分子幾乎不分解，2500K時有25%的水發(fā)生分解，3400?3500K時氫氣和氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到最大，分別為18%和6%，當(dāng)溫度達(dá)到4200K以上時,水分子將全部分解為氫*氣、氫*、氧氣、氧和氣氧原子團(tuán)，一般的加熱方式難以達(dá)到這么高的溫度，而使用等離子體噴槍則能做到；應(yīng)用等離子體噴槍處理危險有害的廢棄物和生活垃圾，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣，使生活垃圾轉(zhuǎn)化的合成氣品質(zhì)好，達(dá)到化工原料的要求，合成氣再通過后級設(shè)備生產(chǎn)甲醇或二甲醚產(chǎn)品，實現(xiàn)資源化和無污染處理生活垃圾；在煤氣化生產(chǎn)線上如利用等離子體噴槍把水蒸汽加熱分解后再噴入氣化爐內(nèi)，與煤炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣助燃，生產(chǎn)的合成氣中氫氣的分?jǐn)?shù)比例高，廢氣的含量低，實現(xiàn)節(jié)能減排。
[0004]等離子體噴槍的陰極和陽極噴嘴是易損件，需經(jīng)常進(jìn)行更換。等離子體噴槍的陽極結(jié)構(gòu)中需有冷卻水套，噴嘴式陽極的冷卻水套設(shè)置在一體化陽極的回轉(zhuǎn)體壁體中，這類陽極需采用熔模技術(shù)制造，制造工藝較復(fù)雜；噴管式陽極由陽極噴管與陽極外套組成，陽極噴管和陽極外套使用金屬材料，陽極噴管嵌入在陽極外套之中，冷卻水套由陽極噴管與陽極外套之間的空間構(gòu)成，冷卻水套的兩端由嵌入口的緊密結(jié)合面進(jìn)行密封，存在冷卻水泄漏情況。
[0005]現(xiàn)有的等離子體噴槍多為單級電弧方式，存在分解不完全及加熱效率不高的缺點。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是要克服現(xiàn)有單級電弧等離子體噴槍存在分解不完全及加熱效率不高的缺點，提供一種多級串聯(lián)電弧等離子體噴槍，使等離子體噴槍達(dá)到更高的處理溫度，提高等離子體噴槍的加熱效率及分解能力，并且避免冷卻水泄漏，使易損部件容易更換。
[0007]本實用新型的一種多級串聯(lián)電弧等離子體噴槍，包括絕緣槍架、陰極和陽極，其特征是等離子體噴槍由陰極組件I和多級陽極組件組成，在陰極組件I和多級陽極組件中各有冷卻水連通孔；陰極組件I由第一絕緣槍架1-1、陰極后座1-14和陰極1-6構(gòu)成，第一絕緣槍架1-1中有集水室1-11和軸向通孔，陰極組件I的冷卻水連通孔設(shè)置在第一絕緣槍架
1-1的壁體中，陰極后座1-14安裝在第一絕緣槍架1-1的軸向通孔中，陰極后座1-14中有進(jìn)水通道1-15和回水腔1-13，陰極1-6安裝在陰極后座1-14的前端，陰極1_6的體內(nèi)有冷卻腔1-7，進(jìn)水通道1-15通過陰極1-6體內(nèi)的冷卻腔1-7連通到回水腔1-13，進(jìn)水通道
1-15有冷卻水輸入接口1-16接入，回水腔1-13連通到集水室1-11，集水室1_11連通到第一絕緣槍架中的冷卻水連通孔；所述的多級陽極組件包括第一陽極組件2和第二陽極組件3，第一陽極組件2由第二絕緣槍架2-1和第一陽極2-6構(gòu)成，第二絕緣槍架2-1為中空的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第一陽極組件2的冷卻水連通孔設(shè)置在第二絕緣槍架2-1的壁體中，第一陽極
2-6安裝在第二絕緣槍架2-1的內(nèi)空間中,第一陽極2-6為噴管結(jié)構(gòu),第一陽極2-6由后向前依次為喇叭口收窄段、直孔喉口段和喇叭形擴(kuò)張段，所述的喇叭口收窄段構(gòu)成第一放電區(qū)2-26，所述的直孔喉口段構(gòu)成第一壓縮孔道2-11，所述的喇叭形擴(kuò)張段構(gòu)成第一噴射腔2-10，第一陽極2-6的外壁與第二絕緣槍架2-1內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成第一陽極的冷卻水套2-17，第一陽極的冷卻水套2-17連通到第二絕緣槍架中的冷卻水連通孔；第二陽極組件3由第三絕緣槍架3-1和第二陽極3-8構(gòu)成，第三絕緣槍架3-1為中空的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二陽極組件3的冷卻水連通孔設(shè)置在第三絕緣槍架3-1的壁體中，第二陽極3-8安裝在第三絕緣槍架3-1的內(nèi)空間中，第二陽極3-8為噴管結(jié)構(gòu)，第二陽極3-8由后向前依次為喇叭收窄段、直管喉口段和喇叭擴(kuò)張段，所述的喇叭收窄段構(gòu)成第二放電區(qū)3-18，所述的直管喉口段構(gòu)成第二壓縮孔道3-10，所述的喇叭擴(kuò)張段構(gòu)成第二噴射腔3-9，第二陽極3-8的外壁與第三絕緣槍架3-1內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成第二陽極的冷卻水套3-11，第二陽極的冷卻水套3-11連通到第三絕緣槍架中的冷卻水連通孔；陰極組件1、第一陽極組件2和第二陽極組件3依次進(jìn)行串聯(lián)連接，第一絕緣槍架1-1、第二絕緣槍架2-1和第三絕緣槍架3-1中的各冷卻水連通孔進(jìn)行相互連通；陰極1-6的頭端進(jìn)入到第一陽極2-6尾端的喇叭口空間中，第一陽極2-6的頭端進(jìn)入到第二陽極3-8尾端的喇叭口空間中；第一陽極組件2后端的內(nèi)空間構(gòu)成原料氣室2-27，原料氣室有原料氣輸入接口 2-28接入，原料氣室2-27連通到第一放電區(qū)
2-26;第一陽極組件2前端的內(nèi)空間或第二陽極組件3后端的內(nèi)空間構(gòu)成工作氣室，工作氣室有工作氣輸入口接入，工作氣室連通到第二放電區(qū)3-18。
[0008]本實用新型中，所述的陽極組件為二級以上，各級陽極組件進(jìn)行串聯(lián)連接，后級陽極的頭端進(jìn)入到相鄰前級陽極的尾端喇叭口空間中；前端的陽極組件中有冷卻水輸出，當(dāng)陽極組件為二級時，第二陽極的冷卻水套3-11有冷卻水輸出接口 3-4接出；在陰極1-6頭部的外圍有旋轉(zhuǎn)氣槽1-20，原料氣室2-27通過旋轉(zhuǎn)氣槽1-20連通到第一放電區(qū)2_26 ;在第一陽極2-6頭部的外圍有旋流氣槽2-7，工作氣室通過旋流氣槽2-7連通到第二放電區(qū)
3-18;陰極后座1-14以螺紋旋合方式安裝在第一絕緣槍架1-1的軸向通孔中或以夾壓方式安裝在第一絕緣槍架1-1的軸向通孔中，在陰極后座1-14的后端有鎖緊螺母1-17 ;陰極組件I與陽極組件之間、各級陽極組件之間通過定位榫槽進(jìn)行同軸定位；在第一陽極2-6頭部的壁體中有環(huán)形冷卻槽2-12，環(huán)形冷卻槽2-12與第一陽極的冷卻水套2-17相通；在第二陽極3-8頭部的壁體中有冷卻環(huán)槽3-7，冷卻環(huán)槽3-7與第二陽極的冷卻水套3-11相通；在各絕緣槍架的壁體中有串聯(lián)孔，在串聯(lián)孔中使用穿心螺桿5把各組件進(jìn)行緊密連接；陰極后座1-14、陰極1-6與第一絕緣槍架1-1之間使用密封圈進(jìn)行密封；各級陽極組件中的陽級與絕緣槍架之間使用密封環(huán)進(jìn)行密封；各組件之間使用密封墊進(jìn)行密封。
[0009]本實用新型適合熱解水制氫、煤氣化、生活垃圾處置、工業(yè)有害氣體處理、臭氣處理、電站鍋爐點火的應(yīng)用要求。應(yīng)用時，把冷卻水輸入接口 1-16連接到冷卻系統(tǒng)的供水管路上，把冷卻水輸出接口 3-4連接到冷卻系統(tǒng)的回水管路上，把水蒸汽的供汽管連接到原料氣輸入接口 2-28上，把工作氣的供氣管連接到工作氣輸入口 2-8上，所述工作氣為水蒸汽或氫氣或回爐合成氣，把等離子體工作電源的負(fù)極通過陰極后座1-14連接到陰極1-6上，把等離子體工作電源的正極連接到前端陽極組件中的陽極上。當(dāng)陽極組件為二級的等離子體噴槍工作時，冷卻水通過冷卻水輸入接口 1-16進(jìn)入到陰極后座的進(jìn)水通道1-15中，經(jīng)導(dǎo)流管1-8前端的出水口對陰極1-6的冷卻腔1-7壁體進(jìn)行沖刷冷卻，冷卻