專利名稱：等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及與生物質(zhì)等離子氣化爐相配套的等離子發(fā)生器，具體地指一種等
離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極。
背景技術(shù)：
目前，利用生物質(zhì)發(fā)電主要是直接燃燒。相對(duì)于直燃型電廠而言，生物質(zhì)氣化聯(lián)合 循環(huán)發(fā)電有更大的優(yōu)勢(shì)，其發(fā)電效率更高、對(duì)環(huán)境更加友好，它將是未來(lái)生物質(zhì)發(fā)電的主要 方向。生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵工藝是生物質(zhì)氣化這個(gè)環(huán)節(jié)，在眾多形式的生 物質(zhì)氣化器中，等離子氣化器無(wú)疑是最引人注目的方式之一。等離子氣化爐的等離子體溫 度非常高，而且含有大量的活性粒子，其主要有以下優(yōu)點(diǎn)其一，等離子體氣化爐可在常壓 下運(yùn)行，給料系統(tǒng)簡(jiǎn)單，在線維修方便；其二，等離子氣化爐的氣流速度較低，給料靈活，不 需對(duì)燃料進(jìn)行預(yù)處理；其三，等離子氣化爐對(duì)環(huán)境非常有利，污染物排放量低，無(wú)機(jī)成分可 轉(zhuǎn)化為玻璃熔渣，經(jīng)處理后可作安全的建筑材料；其四，等離子氣化爐能將硫化物轉(zhuǎn)化為比 S0y更易出去的H^。 雖然等離子氣化爐優(yōu)點(diǎn)眾多，但其等離子發(fā)生器的陰極壽命不長(zhǎng)一直是制約它應(yīng) 用的瓶頸。常規(guī)的等離子發(fā)生器主要有兩種結(jié)構(gòu)，分別為桿式和空心柱狀結(jié)構(gòu)。桿式結(jié)構(gòu) 由于陰極頭部放電面積較小、電弧比較集中，導(dǎo)致陰極頭部的局部熱應(yīng)力大，溫度很高。空 心柱狀結(jié)構(gòu)的陰極頭部放電面積雖然較大，但由于電場(chǎng)力的方向與電子逸出的方向垂直， 大部分的電子在電場(chǎng)力作用下還是在陰極內(nèi)部移動(dòng)，直至從其頭部環(huán)狀面處逸出，這樣電 弧還是會(huì)集中在該環(huán)狀面處，導(dǎo)致此處的溫度依然很高。而且，這兩種結(jié)構(gòu)的等離子發(fā)生器 的冷卻工質(zhì)為水，其傳熱系數(shù)不高，不能對(duì)電極進(jìn)行充分的冷卻，導(dǎo)致電極燒蝕嚴(yán)重，壽命 很短，嚴(yán)重影響等離子發(fā)生器的運(yùn)行與維護(hù)。而且陰極多為貴重金屬制成，制造成本很高。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種頭部放電面積 大、電弧比較分散、局部熱應(yīng)力較小的等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極，包括陰極頭、陰 極座和導(dǎo)電管，所述陰極頭的末端安裝在陰極座內(nèi)，所述導(dǎo)電管套裝在陰極座的外層，所述 陰極頭的前端設(shè)計(jì)呈內(nèi)凹拋物面形狀，該內(nèi)凹拋物面的后面設(shè)置有冷卻腔，冷卻腔的側(cè)壁 上分別設(shè)置有冷卻工質(zhì)進(jìn)口和冷卻工質(zhì)出口 。 進(jìn)一步地，所述陰極頭前端的長(zhǎng)度為200 500mm，以適應(yīng)不同功率的等離子發(fā)生 器的需要。 更進(jìn)一步地，所述冷卻腔中采用的冷卻工質(zhì)為Cu-水納米流體。以Cu-水納米流 體代替水作為冷卻工質(zhì)，大幅度地提高了陰極頭的散熱性能，從而減輕陰極頭的燒蝕。 本實(shí)用新型的工作原理是這樣的當(dāng)?shù)入x子發(fā)生器的陰極同陽(yáng)極接觸后，直流電 源將陰、陽(yáng)兩極串入回路之中并輸送穩(wěn)恒電流，當(dāng)陰極緩緩離開陽(yáng)極后，電壓隨之建立起
3來(lái)，兩極之間立即形成等離子火炬。在直流電源將陰、陽(yáng)兩極串入回路之中并輸送穩(wěn)恒電流 的同時(shí)，冷卻系統(tǒng)也隨機(jī)啟動(dòng)，冷卻工質(zhì)對(duì)陰、陽(yáng)兩極進(jìn)行冷卻，從而達(dá)到避免陰、陽(yáng)兩極過 熱的效果。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)等離子發(fā)生器的陰極頭前端結(jié)構(gòu)為內(nèi)凹拋物面 型，增加了放電面積，避免了柱狀電極放電面積小而導(dǎo)致的電弧集中，而且電子逸出的方向 與電場(chǎng)力的方向一致，又避免了空心柱狀電極逸出方向與電場(chǎng)力方向不同而導(dǎo)致的電弧集 中，較好地解決了兩種傳統(tǒng)電極頭部結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，可大幅降低陰極頭的局部高溫和局部熱 應(yīng)力。并且，以Cu-水納米流體代替水作為冷卻工質(zhì)，能很大幅度地提高陰極頭的散熱性 能，從而減輕陰極頭的燒蝕，延長(zhǎng)其工作壽命，降低其使用成本。

附圖為一種等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述 圖中所示的等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極，包括陰極頭1、陰極座2和導(dǎo)電管3。陰極 頭1是由高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱的銀合金材料制成的，其前端的長(zhǎng)度為200 500mm，其末端通過螺 紋連接固定在陰極座2內(nèi)。導(dǎo)電管3套裝在陰極座2的外層，起導(dǎo)電作用。與傳統(tǒng)的桿狀 和環(huán)形柱狀的陰極頭部不同，上述陰極頭1的前端設(shè)計(jì)呈內(nèi)凹拋物面形狀，該內(nèi)凹拋物面 的后面設(shè)置有冷卻腔4，冷卻腔4中采用的冷卻工質(zhì)為Cu-水納米流體，冷卻腔4的側(cè)壁上 分別設(shè)置有冷卻工質(zhì)進(jìn)口 5和冷卻工質(zhì)出口 6。 本實(shí)用新型工作時(shí)當(dāng)陰極頭1同陽(yáng)極7接觸后，直流電源將陰、陽(yáng)極串入回路之 中并輸送穩(wěn)恒電流，當(dāng)陰極整體緩緩離開陽(yáng)極7后，電壓隨之建立起來(lái)，兩極之間立即形成 等離子火炬。為了使本實(shí)用新型達(dá)到最佳的工作效果，根據(jù)等離子發(fā)生器的功率不同，陰極 頭1的前端(不包括螺紋)長(zhǎng)度為200 500mm ;Cu-水納米流體的流量為4 12T/h，壓 力為0. 25Mpa 0. 4Mpa，溫度〈40°C 。
權(quán)利要求一種等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極，包括陰極頭(1)、陰極座(2)和導(dǎo)電管(3)，陰極頭(1)的末端安裝在陰極座(2)內(nèi)，導(dǎo)電管(3)套裝在陰極座(2)的外層，其特征在于所述陰極頭(1)的前端設(shè)計(jì)呈內(nèi)凹拋物面形狀，該內(nèi)凹拋物面的后面設(shè)置有冷卻腔(4)，冷卻腔(4)的側(cè)壁上分別設(shè)置有冷卻工質(zhì)進(jìn)口(5)和冷卻工質(zhì)出口(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極，其特征在于所述陰極頭(1)前 端的長(zhǎng)度為200 500mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極，其特征在于所述冷卻腔(4) 中采用的冷卻工質(zhì)為Cu-水納米流體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種等離子發(fā)生器的長(zhǎng)壽陰極。它包括陰極頭、陰極座和導(dǎo)電管，所述陰極頭的末端安裝在陰極座內(nèi)，所述導(dǎo)電管套裝在陰極座的外層，所述陰極頭的前端設(shè)計(jì)呈內(nèi)凹拋物面形狀，該內(nèi)凹拋物面的后面設(shè)置有冷卻腔，冷卻腔的側(cè)壁上分別設(shè)置有冷卻工質(zhì)進(jìn)口和冷卻工質(zhì)出口。其頭部放電面積大、電弧比較分散、局部熱應(yīng)力較小，可有效提高設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備成本。
文檔編號(hào)H05H1/48GK201504357SQ20092022754
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者夏明貴, 張巖豐, 明嵬, 林文 申請(qǐng)人:武漢凱迪控股投資有限公司