專利名稱：內(nèi)電弧等離子體噴槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電加熱設(shè)備，特別是涉及到一種等離子體加熱設(shè)備。
背景技術(shù)：
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(diǎn)火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒和廢物處理等。近幾年來(lái)，利用等離子體處理危險(xiǎn)有害的廢棄物和生活垃圾的技術(shù)發(fā)展很快，等離子體的處理方式和一般的焚燒方式大不一樣，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(huì)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(wàn)度以上。 當(dāng)前，常規(guī)煤氣化裝置中使用的氣化劑為水蒸汽+空氣或水蒸汽+氧氣，在氣化爐工作時(shí)，直接把水蒸汽+空氣或水蒸汽+氧氣送入氣化爐，使水蒸汽與炭發(fā)生造氣反應(yīng)生成合成氣，其反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，需要由空氣或氧氣與炭發(fā)生氧化反應(yīng)為其提供熱量，這種氣化方式的氣化率僅為70%左右，這將增加煤炭資源消耗，同時(shí)，合成氣中產(chǎn)生大量的二氧化碳廢氣，不僅影響到合成氣的品質(zhì)，而且使后級(jí)生產(chǎn)中排放大量的溫室氣體。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)與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可以為氣化爐提供原料烘干和熱解所需的熱量，從而使氣化爐不需輸入空氣或氧氣，生產(chǎn)的合成氣中氫氣的分?jǐn)?shù)比例高，廢氣的含量低。生活垃圾由于熱值低，化學(xué)成分中的固定炭含量少，如用常規(guī)的水蒸汽、空氣或氧氣作氣化劑來(lái)氣化生活垃圾，水蒸汽與炭反應(yīng)生成合成氣所進(jìn)行的是吸熱反應(yīng)，將會(huì)消耗氣化爐的熱量，氣化爐需要輸入空氣或氧氣，并且消耗燃料，使得合成氣中廢氣含量高，所得到的合成氣中有用成分相當(dāng)?shù)?，幾乎是廢氣。利用等離子體噴槍把氣化劑水蒸汽加熱，使水分子分解為氫、氧的活性化學(xué)物噴入氣化爐，與垃圾炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所進(jìn)行的是放熱反應(yīng)，可以為氣化爐提供原料烘干和熱解所需的熱量，從而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(jí)設(shè)備生產(chǎn)甲醇或二甲醚產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)無(wú)污染處理生活垃圾，同時(shí)把垃圾廢物轉(zhuǎn)化為人類需要的化工原料。因此,如要將生活垃圾氣化的合成氣成為有用之材,應(yīng)優(yōu)選等離子體加熱分解水蒸汽作為氣化劑的氣化技術(shù)。等離子熱解水制氫技術(shù)是最近幾年提出來(lái)的水制氫候選技術(shù)之一，因?yàn)樗且环N相當(dāng)穩(wěn)定的物質(zhì)，在常壓條件下，溫度在2000K時(shí)水分子幾乎不分解，2500K時(shí)有25%的水發(fā)生分解，3400 3500K時(shí)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時(shí),水分子將全部分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(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。雖然等離子體技術(shù)在生活垃圾處置領(lǐng)域、煤氣化領(lǐng)域和制氫領(lǐng)域的應(yīng)用前景美好，但目前的等離子體噴槍的電弧火炬是在噴嘴之外，火炬的作用區(qū)域是在槍體外，如用來(lái)加熱分解水分子，存在加熱效率不高、水分子分解率低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有等離子體噴槍存在的效率不高和水分子分解率低的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)制造一種能提高水分子的加熱效率及提高水分子分解率的內(nèi)電弧等離子體噴槍，用于煤氣化裝置、垃圾生物質(zhì)氣化裝置或熱解水制氫裝置，普及應(yīng)用后，能克服直接使用水蒸汽作為氣化劑所存在的氣化率低、煤炭資源消耗量大、排放的溫室氣體多及生產(chǎn)的合成氣品質(zhì)不高的缺點(diǎn)，以降低煤炭資源消耗和減排溫室氣體。本發(fā)明的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，主要由前槍體a (6)、后座(I)和第一電極(4)組成，其中前槍體a (6)的構(gòu)造內(nèi)有弧腔(YD)和冷卻水套(珊)，弧腔(YD)的空間呈圓柱體結(jié)構(gòu)，弧腔(νπ)的兩端分別有入口(V)和壓縮噴口(IX)，入口(V)和壓縮噴口(IX)各為圓形通孔，冷卻水套(VDI)在弧腔(νπ)的外側(cè)，前槍體a (6)安裝在后座(I)上，后座(I)的前端與前槍體a (6)的弧腔入口端相接；第一電極(4)連接在后座(I)上，并且與弧腔入口(V)同軸，第一電極(4)為圓棒體結(jié)構(gòu)，第一電極(4)的頭部從入口(V)伸入到弧腔(YD)之內(nèi)， 弧腔(YD)和伸入其內(nèi)的第一電極(4)的頭部構(gòu)成內(nèi)電弧發(fā)生器；第一電極(4)外壁與入口(V)內(nèi)壁之間的空隙為工作氣或加熱介質(zhì)的通道，第一電極(4)的頭部與入口(V)處的金屬構(gòu)件之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成第二電極，第二電極上有環(huán)形放電面j
(15);工作時(shí)，弧腔(YD)內(nèi)生成電弧，弧根分別在第一電極(4)的頭部和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，電弧從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮后加劇升溫形成等離子體火炬。上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍中，前槍體a (6)的冷卻水套(VDI)有冷卻劑通道或冷卻劑接口接出；后座(I)可采用圓柱體、圓盤體、四方體其中的一種或幾種組合的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明優(yōu)選圓柱體結(jié)構(gòu)。后座(I)為一體化圓柱體結(jié)構(gòu)或?yàn)榻M合式結(jié)構(gòu)，當(dāng)后座(I)為組合式結(jié)構(gòu)時(shí)，后座(I)由后座主件(1-2)和絕緣隔離件(1-5)組成,或后座(I)由后座主件(1-2)、后端蓋(1-3)和絕緣隔離件(1-5)組成，其中，絕緣隔離件(1-5)為圓筒體結(jié)構(gòu)，絕緣隔離件(1-5)為后座主件(1-2 )和前槍體a (6 )之間的電氣隔離元件；后座(I)上有工作氣輸入接口( 1-4)和工作氣通道(II )，或后座(I)上有工作氣輸入接口( 1-4)、工作氣通道(II )、冷卻劑回流口、冷卻劑環(huán)道(XIX)、冷卻劑通道j (XVIII)和冷卻劑通道a (I)。第一電極(4)為圓棒實(shí)體結(jié)構(gòu)或圓棒空心結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谝浑姌O(4)為圓棒空心結(jié)構(gòu)時(shí)，第一電極(4)內(nèi)有導(dǎo)流管a (4-3),導(dǎo)流管a (4_3)的外壁和第一電極(4)的圓棒體內(nèi)壁之間空間構(gòu)成冷卻劑回路a，導(dǎo)流管a (4-3)上有冷卻劑接口 b (4_5)，導(dǎo)流管a (4_3)內(nèi)有冷卻劑通道k (X X)，冷卻劑回路a、冷卻劑通道k (XX)和冷卻劑接口 b (4-5)相通。上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍中還有第四電極(8)，第四電極(8)為圓棒體結(jié)構(gòu)，第四電極(8)的尾端安裝在服務(wù)設(shè)備的壁體上或連接在前端頭(11)上，當(dāng)?shù)谒碾姌O(8)的尾端連接在前端頭(11)上時(shí),前端頭(11)通過絕緣支持件(9 )連接到前槍體a的壓縮噴口端；第四電極(8)的頭部通過壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(YD)內(nèi)，第四電極(8)的外壁與壓縮噴P(IX)的內(nèi)壁之間的空隙實(shí)現(xiàn)壓縮電弧的功能，第四電極(8)的頭部與壓縮噴口(IX)之間有放電空間，壓縮噴口(IX)處的金屬構(gòu)件形成第三電極，第三電極上有環(huán)形放電面k (16)；工作時(shí)，弧腔(νπ)內(nèi)的入口(V)側(cè)和壓縮噴口(IX)側(cè)各有電弧生成，入口(V)側(cè)的電弧弧根分別在第一電極(4)的頭部和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，壓縮噴口(IX)側(cè)的電弧弧根分別在第四電極(8)的頭部和第三電極的環(huán)形放電面k (16);兩股電弧合并從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮后加劇升溫形成等離子體火炬。上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍中，第四電極(8)為圓棒實(shí)體結(jié)構(gòu)或圓棒空心結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谒碾姌O(8)為圓棒空心結(jié)構(gòu)時(shí)，第四電極(8)內(nèi)有導(dǎo)流管b (8-3)，導(dǎo)流管b (8-3)的外壁和第四電極(8)的圓棒體內(nèi)壁之間空隙構(gòu)成冷卻劑回路b，導(dǎo)流管b (8-3)上有冷卻劑接口 d (8-1)，導(dǎo)流管b (8-3)有冷卻劑通道e (XIII)，冷卻劑回路b、冷卻劑接口 d (8_1)和冷卻劑通道e (XIII)相通；當(dāng)?shù)谒碾姌O(8)的尾端安裝在服務(wù)設(shè)備的壁體上時(shí)，導(dǎo)流管b(8-3)的基座同時(shí)連接在服務(wù)設(shè)備的壁體上；當(dāng)?shù)谒碾姌O(8)的尾端連接在前端頭(11)上時(shí)，導(dǎo)流管b (8-3)的基座同時(shí)連接在前端頭(11)上；前端頭(11)上有冷卻劑通道d (XI)、冷卻劑通道f (XV)、環(huán)形冷卻腔(ΧΠ)和冷卻劑接口 e (11-1)。上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍中，前槍體a (6)的弧腔入口(V)的進(jìn)口處為喇叭口收窄結(jié)構(gòu)，收窄角度為60° 90°，入口(V)在弧腔(YD)內(nèi)側(cè)的擴(kuò)散角為120° 180°，弧腔(YD)至壓縮噴口有逐漸收窄的壓縮角，壓縮角度為75° 180°。
上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍中，在弧腔α/Π)內(nèi)有絕熱內(nèi)襯(7);在前槍體a (6)的外壁上有壓縮線圈(12);在絕緣支持件(9)內(nèi)有絕熱襯筒(10)。本發(fā)明的另一種包含上述部件的內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是第一電極(4)的頭部設(shè)置在前槍體a的弧腔(YD)之外，并接近入口(V)，具體實(shí)施時(shí)，第一電極(4)的頭端距離入口(V) 3 IOmm;內(nèi)電弧等離子體噴槍中有第四電極(8)，第四電極(8)以下列其中的一種方式伸入到弧腔(VD)之內(nèi)a.第四電極(8)的頭部通過壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(YD)內(nèi)的壓縮噴口(IX)側(cè)，第四電極(8)的頭部與壓縮噴口(IX)之間有放電空間，壓縮噴口(IX)處的金屬構(gòu)件形成第三電極，第三電極上有環(huán)形放電面k (16);第一電極(4)的頭端與入口(V)之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成第二電極，第二電極上有環(huán)形放電面j (15);工作時(shí)，第一電極(4)的頭端和第二電極的環(huán)形放電面j (15)之間形成電弧，弧根分別在第一電極(4)的頭端和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，電弧經(jīng)入口(V)壓縮后進(jìn)入弧腔(YD)內(nèi)；同時(shí)在第四電極(8)的頭部與第三電極上的環(huán)形放電面k (16)之間形成電弧，弧根分別第四電極
(8)的頭部與第三電極上的環(huán)形放電面k (16)，兩股電弧合并從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮噴口(IX)的第二次壓縮后，加劇升溫形成等離子體火炬；b.第四電極(8)的頭部進(jìn)一步從壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(νπ)之內(nèi)并接近入口(V)，具體實(shí)施時(shí)，第四電極(8)的頭端距離入口(V)5 12mm，第四電極(8)的頭端與第一電極(4)的頭端之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成輔助電極；工作時(shí)，弧腔(YD)內(nèi)有電弧生成，弧根分別在第一電極(4)的頭端和第四電極(8)的頭端，電弧從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)入口(V)和壓縮噴口(IX)的二次壓縮后，加劇升溫形成等離子體火炬。本發(fā)明的又一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是用前槍體b (6')來(lái)替代以上所述的前槍體a (6)，前槍體b (6 ;)主要由前槍體主件(6-7)、絕緣支持件(9)和前端頭(11)組合而成，其中，前槍體主件(6-7)和前端頭(11)分別在絕緣支持件(9)的兩端,絕緣支持件(9)為圓筒體結(jié)構(gòu)，絕緣支持件(9)內(nèi)有絕熱內(nèi)襯(7)，絕熱內(nèi)襯(7)的內(nèi)空間構(gòu)成弧腔(vn);弧腔(νπ)的空間呈圓柱體結(jié)構(gòu)，弧腔(νπ)的兩端分別有入口(V)和壓縮噴口(IX)，入口(V)設(shè)置在前槍體主件(6-7)上，壓縮噴口(IX)設(shè)置在前端頭(11)上，冷卻水套(VDI)在前槍體主件的入口(V)的外側(cè)；第一電極(4)的頭部設(shè)置在前槍體a的弧腔α/Π)之外并接近入口(V);第四電極(8)連接在前端頭(11)上，第四電極(8)的頭部由壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(YD)內(nèi)并接近入口(V)，第一電極(4)的頭端與第四電極(8)的頭端之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成輔助電極。工作時(shí)，第一電極(4)的頭端和第四電極(8)的頭端之間形成電弧，電弧經(jīng)入口(V)和壓縮噴口(IX)的二次壓縮后，加劇升溫形成等離子體火炬。以上的發(fā)明中，所述的放電空間定義為能使兩電極之間通過引弧形成電弧的距離空間，考慮到工作氣的性質(zhì)和氣流的干涉影響，本發(fā)明應(yīng)用水蒸汽為工作氣體，在等離子體噴槍內(nèi)兩電極之間的距離按小于6kv/mm進(jìn)行計(jì)算確定，具體實(shí)施時(shí)，在確定工作氣壓力的情況下，按引弧電源和工作電源的電壓來(lái)設(shè)計(jì)兩電極之間的距離，或者按確定的兩電極之間的距離來(lái)設(shè)計(jì)引弧電源和工作電源的電壓。上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍，后座(I)、絕緣隔離件(1-5)、前槍體a、絕緣支持件
(9)和前端頭(11)之間的連接采用螺紋連接方式或法蘭連接方式。 上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍中一體化的后座(I)選用非金屬絕緣材料；后座主件(1-2)選用一般常用金屬材料或非金屬材料，所述的一般常用金屬材料包括碳鋼、球墨鑄鐵、錳鋼、不銹鋼、黃銅、紫銅，所述的非金屬材料包括膠木、陶瓷，當(dāng)選用非金屬材料時(shí)，須有導(dǎo)電體由第一電極(4)引出槍體外，以便作電氣連接；絕緣隔離件(1-5)選用膠木或陶瓷材料；前槍體a (6)、前槍體a選用一般常用金屬材料或難熔金屬材料，所述的難熔金屬材料包括鎢、鉭、鑰、鈮的合金材料，當(dāng)選用一般常用金屬材料時(shí)，前槍體a (6)或前槍體a的內(nèi)套不應(yīng)使用碳鋼和球墨鑄鐵，且前槍體a (6)或前槍體a內(nèi)的第二電極和第三電極須用鎢鈰或鎢鑭合金材料；絕緣支持件(9)選用耐高溫的陶瓷、石英玻璃材料；前端頭(11)選用不銹鋼材料；第一電極(4)和第四電極(8)選用一般常用金屬材料或難熔金屬材料，當(dāng)選用一般常用金屬材料時(shí)，電極的頭部應(yīng)使用鎢鈰合金材料。后座(I)、前槍體a (6)、前槍體a和前端頭(11)零件，由于車床加工不能全部到位，采用溶模鑄造工藝制造毛坯，然后通過精加工完成，或采用分解加工進(jìn)行組合的方式制造。上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍的電氣連接方式為電氣連接在第一電極(4)和前槍體a (6)上,或電氣連接在第一電極(4)和前端頭(11)上，或電氣連接在第一電極(4)和第四電極(8)所連接的服務(wù)設(shè)備壁體上，其中，第一電極(4)連接在直流供電電源的正極或負(fù)極其中的一極，前槍體a (6 )或前端頭(11)或第四電極(8 )所連接的服務(wù)設(shè)備壁體連接在直流供電電源的另一極，當(dāng)電氣連接在第一電極(4)和第四電極(8)所連接的服務(wù)設(shè)備壁體上時(shí)，服務(wù)設(shè)備的壁體上應(yīng)有保護(hù)接地裝置且供電電源應(yīng)使用隔離變壓器；當(dāng)后座主件(1-2)選用非金屬材料制造時(shí)，有導(dǎo)電體由第一電極(4)引出槍體外作為電氣接線端，當(dāng)后座主件(1-2)選用金屬材料制造時(shí)，在后座主件(1-2)上設(shè)置接線端或在后座主件(1-2)上使用抱箍作為第一電極(4)的電氣連接件；前槍體a (6)采用抱箍作電氣連接件或在前槍體a (6)的外殼上設(shè)置接線端；前端頭(11)以設(shè)置接線端的方式或使用抱箍作電氣連接件。上述內(nèi)電弧等離子體噴槍各零件的冷卻回路采用并聯(lián)方式或串聯(lián)方式連接到冷卻系統(tǒng)的管網(wǎng)上。上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍安裝在服務(wù)設(shè)備上使用，采用法蘭安裝或底座螺栓安裝或抱箍安裝方式，當(dāng)采用法蘭安裝方式時(shí)，在前槍體a (6)前部的外殼上或在前端頭(11)上設(shè)置法蘭盤及在服務(wù)設(shè)備上設(shè)置配對(duì)的法蘭盤；當(dāng)采用底座螺栓安裝方式時(shí)，在前槍體a (6)的外殼上設(shè)置底座。上述的內(nèi)電弧等離子體噴槍工作時(shí)，把水蒸汽作為工作氣體并同時(shí)作為被加熱對(duì)象，內(nèi)電弧發(fā)生器入口(V)的作用是生成等離子體電弧并在工作氣的作用下使電弧進(jìn)入到弧腔α/Π)內(nèi)，同時(shí)水蒸汽經(jīng)第一電極(4)與入口(V)之間的空隙進(jìn)入內(nèi)電弧發(fā)生器的弧腔(VD內(nèi)，入口( V)是第一電極(4)和第二電極之間的放電空間，水蒸汽在通過入口( V)時(shí)水分子被電離活化，然后進(jìn)入弧腔(νπ)內(nèi)；弧腔(νπ)的作用是形成高溫等離子體電弧環(huán)境，等離子體電弧的能量集中作用在活化了的水分子上，使水分子很容易分解，壓縮噴口(IX)的作用是壓縮電弧及輸出產(chǎn)物氣，令高溫等離子體電弧再升溫，使未分解的水分子得到進(jìn)一步分解；水蒸汽在噴槍內(nèi)經(jīng)過電場(chǎng)電離和活化、分解成為氫和氧的活性化學(xué)物，由噴槍的噴口噴出，噴出的活性化學(xué)物作氣化劑利用或直接作燃料利用。所述的壓縮電弧同時(shí)受到冷壓縮和磁場(chǎng)壓縮。本發(fā)明把水蒸汽通過等離子體電弧活化和加熱進(jìn)行分解，具有加熱效率聞、水分子分解率聞的特點(diǎn)。具體實(shí)施時(shí)，內(nèi)電弧等尚子體噴槍的工作氣的供汽壓力為O. 5 IMPa0 本發(fā)明用于把水分解為氫、氧作氣化劑利用或作能源利用的場(chǎng)合，所述的內(nèi)電弧等離子體噴槍安裝在服務(wù)設(shè)備上使用，所述的服務(wù)設(shè)備包括生活垃圾氣化爐、煤氣化爐、工業(yè)高分子廢棄物氣化裝置、熱解水制氫裝置和鍋爐。當(dāng)內(nèi)電弧等離子體噴槍安裝在生活垃圾氣化爐、煤氣化爐、工業(yè)高分子廢棄物氣化裝置上使用時(shí)，以水為氣化劑，水分子被分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)的活性化學(xué)產(chǎn)物，直接噴入氣化爐內(nèi)，與爐內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成合成氣；當(dāng)內(nèi)電弧等離子體噴槍安裝在熱解水制氫裝置上使用時(shí)，以氫氣為工作氣，以水為制氫原料，水分子被分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)的活性化學(xué)產(chǎn)物，送入制氫裝置進(jìn)行氫、氧分離，制取氫氣；當(dāng)內(nèi)電弧等離子體噴槍安裝在鍋爐上使用時(shí)，以空氣或水蒸汽為工作氣，水或水蒸汽為制氫原料，水分子被分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)的活性化學(xué)產(chǎn)物，直接送入鍋爐爐膛內(nèi)進(jìn)行逆反應(yīng)燃燒。本發(fā)明的有益效果是水蒸汽在內(nèi)電弧等離子體噴槍的弧腔(YD)內(nèi)被加熱分解，高溫等離子體電弧的能量集中作用在水分子上，使水分子很容易分解，壓縮噴口(IX)令高溫等離子體電弧再升溫，使未分解的水分子得到進(jìn)一步分解，因此，本發(fā)明具有加熱效率高、水分子分解率高的特點(diǎn)。與常規(guī)技術(shù)相比，本發(fā)明可以降低煤炭資源消耗、提高合成氣品質(zhì)和減排溫室氣體；作為生活垃圾的氣化措施，把生活垃圾轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的合成氣，符合生產(chǎn)甲醇或二甲醚的原料氣要求，為實(shí)現(xiàn)生活垃圾零排放、無(wú)污染、資源化處置提供支持。


圖I是本發(fā)明其中之一的內(nèi)電弧等離子體噴槍結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明其中之二的內(nèi)電弧等離子體噴槍結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明其中之三的內(nèi)電弧等離子體噴槍結(jié)構(gòu)圖；圖4是圖3的B-B剖面圖；圖5是圖3的A-A剖視圖；圖6是本發(fā)明其中之四的內(nèi)電弧等離子體噴槍結(jié)構(gòu)圖7是圖6的E-E剖面圖；圖8是圖6的D-D剖視圖；圖9是圖6的C-C剖面圖；圖10是本發(fā)明其中之五的內(nèi)電弧等離子體噴槍結(jié)構(gòu)圖。圖11是本發(fā)明其中之六的內(nèi)電弧等離子體噴槍結(jié)構(gòu)圖。圖中1.后座，1-1.冷卻劑回流口，1-2.后座主件，1-3.后端蓋，1_4.工作氣輸入接口，1-5.絕緣隔離件,2.密封圈a, 4.第一電極,4-1.第一電極頭, 4-2.第一電極桿,4-3.第一電極的內(nèi)導(dǎo)流管a，4_4.冷卻劑接口 a，4_5.冷卻劑接口 b，5.密封圈b，6.前槍體a，6 ’ .前槍體b，6-1.冷卻劑接口 C，6-2.前槍體a的內(nèi)套，6-3.前槍體a的外殼，6-4.第三電極，6-5.冷卻劑接口 f，6-6.第二電極，6-7.前槍體主件，7.絕熱內(nèi)襯，8.第四電極，8-1.冷卻劑接口 d，8-2.第四電極桿，8-3.第四電極的內(nèi)導(dǎo)流管b，8-4.第四電極頭，9.絕緣支持件，10.絕熱襯筒，11.前端頭，11-1.冷卻劑接口 e，ll-2.前端頭外套，11_3.前端頭主件，12.壓縮線圈，13.密封圈C，14.密封圈d，15.第二電極的環(huán)形放電面j，16.第三電極的環(huán)形放電面k ; I .冷卻劑通道a，II .工作氣通道，III.冷卻劑通道b，IV .氣室，V .前槍體入口，VI.冷卻劑通道c，VII.弧腔，VDI.前槍體a的冷卻水套，IX.壓縮噴口，X .產(chǎn)物氣通道，XI.冷卻劑通道d，XD.前端頭環(huán)形冷卻腔，XIII.冷卻劑通道e，XIV.產(chǎn)物氣出口，X V .冷卻劑通道f，XVI.冷卻劑通道g，XVII.冷卻劑通道h，XVIII.冷卻劑通道j，XIX.冷卻劑環(huán)道，X X .冷卻劑通道k。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I圖I所示的實(shí)施方式是本發(fā)明其中之一的內(nèi)電弧等離子體噴槍，由前槍體a (6)、后座(I)和第一電極(4)組成，其中前槍體a (6)的構(gòu)造內(nèi)有弧腔(VD和冷卻水套(珊)，弧腔(νπ)的空間呈圓柱體結(jié)構(gòu)，弧腔(νπ)的兩端分別有入口(V)和壓縮噴口 αχ)，入口(V)和壓縮噴口(IX)各為圓形通孔，冷卻水套(珊)在弧腔α/Π)的外側(cè)，前槍體a (6)安裝在后座(I)上，后座(I)的前端與前槍體a (6)的弧腔入口端相接；后座(I)選用具有絕緣性能的膠木材料制造，后座(I)為圓柱體結(jié)構(gòu)，后座(I)的前部體內(nèi)有氣室(IV)，氣室(IV)有工作氣輸入接口( 1-4)接入，后座(I)的后部中心有通孔，通孔與弧腔入口( V)同軸；第一電極(4)通過后座的后部通孔連接在后座(I)上，第一電極(4)為圓棒體結(jié)構(gòu)，第一電極(4)的頭部從入口(V)伸入到弧腔(YD)之內(nèi)，弧腔(YD)和伸入其內(nèi)的第一電極(4)的頭部構(gòu)成內(nèi)電弧發(fā)生器；第一電極(4)外壁與入口(V)內(nèi)壁之間的空隙為工作氣或加熱介質(zhì)的通道，第一電極(4)的頭部與入口(V)處的金屬構(gòu)件之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成第二電極，第二電極上有環(huán)形放電面j (15)。本實(shí)施例中，第一電極(4)為鎢鈰合金材質(zhì)的圓棒實(shí)體結(jié)構(gòu)；前槍體a (6)選用不銹鋼材料，采用溶模鑄造工藝制造毛坯，然后通過精加工完成，入口(V)的進(jìn)氣處為90°的喇叭口收窄結(jié)構(gòu)，入口(V)在弧腔(νπ)的擴(kuò)散角為180°，弧腔(νπ)至壓縮噴口逐漸收窄的壓縮角為90°，壓縮噴口(IX)的直徑為3mm，孔道比為I. 6，前槍體a (6)的冷卻水套(VDI)有冷卻劑接口 c (6-1)和冷卻劑接口 f (6-5)接出；第一電極(4)處在氣室(IV)內(nèi)，氣室(IV)內(nèi)的蒸汽溫度< 200°C，第一電極(4)的溫度> 1000°C，二者的溫差使第一電極(4)得到冷卻。本實(shí)施例中，后座(I)和前槍體a (6)之間采用螺紋連接。冷卻劑接口 c (6-1)和冷卻劑接口 f (6-5)接入冷卻系統(tǒng)的管網(wǎng)。第一電極(4)與直流供電電源的正極進(jìn)行電氣連接,前槍體a (6)的外殼與直流供電電源的負(fù)極進(jìn)行電氣連接。本實(shí)施例安裝在生活垃圾氣化爐上應(yīng)用，采用抱箍方式，把前槍體a (6)的外壁抱箍在氣化爐的支架上，噴槍的噴口指向氣化爐內(nèi)，工作時(shí)，以水蒸汽作為工作氣體及加熱介質(zhì)，水蒸汽從工作氣輸入接口(1-4)送入噴槍內(nèi)，在氣流的作用下，弧腔(YD)內(nèi)生成電弧，弧根分別在第一電極(4)的頭部和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，電弧從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮后加劇升溫形成等離子體火炬，水蒸汽被分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)的活性化學(xué)產(chǎn)物，直接噴入生活垃圾氣化爐內(nèi)，與垃圾炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成合成氣。實(shí)施例2圖2所示的實(shí)施方式是本發(fā)明其中之二的內(nèi)電弧等離子體噴槍，是在第I實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在弧腔(νπ)內(nèi)增加絕熱內(nèi)襯(7)。本實(shí)施例中，后座(I)的前端與前槍體a (6)的弧腔入口端相接；后座(I)為圓柱體結(jié)構(gòu)，選用具有絕緣性能的氧化鋁材料制造，后座(I)的軸線中心有通孔，通孔與弧腔入口(V)同軸，第一電極(4)連接在后座(I)的軸線中心通孔上；前槍體a (6)的后部體內(nèi)有氣室(IV)，氣室(IV)有工作氣輸入接口(1-4)接入，把前槍體a (6)分解為內(nèi)套(6-2)、外殼(6-3)、第二電極(6-6)、前槍體主件(6-7)進(jìn)行 加工，然后把這些部件裝配成一個(gè)零件，其中，第二電極(6-6 )選用鎢鈰合金材料，其它部件選用不銹鋼材料，入口(V)的進(jìn)氣處為90°的喇叭口收窄結(jié)構(gòu)，入口(V)在弧腔(νπ)內(nèi)的擴(kuò)散角為180°，弧腔(YD)至壓縮噴口逐漸收窄的壓縮角為90°，壓縮噴口(IX)的直徑為mm，孔道比為I. 6，裝配時(shí)，先把第二電極(6-6)嵌入到前槍體主件(6-7)的入口上，把外殼(6-3)焊接在前槍體主件(6-7)上，把密封圈c (13)安裝在前槍體主件(6-7)水套側(cè)的墊座上，把絕熱內(nèi)襯(7 )裝入內(nèi)套(6-2 )中，然后把內(nèi)套(6-2 )通過螺紋旋緊在外殼(6-3 )之內(nèi)；第一電極(4)為圓棒空心結(jié)構(gòu),第一電極(4)內(nèi)有導(dǎo)流管a (4-3),導(dǎo)流管a (4_3)的外壁和第一電極(4)圓棒體內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成冷卻劑回路a，導(dǎo)流管a (4-3 )內(nèi)有冷卻劑通道k (父父)，冷卻劑通道1^ (XX)和冷卻劑接口 b (4-5)相通，導(dǎo)流管a (4-3)上有冷卻劑接口 b (4-5)接入，冷卻劑回路a有冷卻劑接口 a (4_4)接出，把第一電極(4)分解為電極桿(4-2)、導(dǎo)流管a (4-3)和電極頭(4-1)三個(gè)部件進(jìn)行加工，導(dǎo)流管a (4_3)和電極桿(4_2)選用不銹鋼材料，電極頭(4-1)選用鎢鈰合金材料，電極頭(4-1)裝配在電極桿(4-2)的前端，導(dǎo)流管a (4-3)伸入電極桿(4-2)之內(nèi)，導(dǎo)流管a (4_3)的基座焊接在電極桿(4_2)的尾端。本實(shí)施例采用去離子水作為冷卻劑，第一電極(4)和前槍體a (6)的冷卻劑接口連接到冷卻系統(tǒng)的管網(wǎng)上。本實(shí)施例的電氣連接、設(shè)備安裝和應(yīng)用如第I實(shí)施例所述。實(shí)施例3圖3所示的實(shí)施方式是本發(fā)明其中之三的內(nèi)電弧等離子體噴槍，是在第I實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在弧腔(Vn)內(nèi)增加絕熱內(nèi)襯(7)，在前槍體a (6)的外壁上增加壓縮線圈(12)。本實(shí)施例中，后座(I)的前端與前槍體a (6)的弧腔入口端相接，第一電極(4)連接在后座(I)上，并且與弧腔入口(V)同軸；后座(I)為組合式結(jié)構(gòu)，后座(I)由后座主件(1-2)和絕緣隔離件(1-5)組成，其中，絕緣隔離件(1-5)為后座主件(1-2)和前槍體a (6)之間的電氣隔離元件，絕緣隔離件(1-5)選用氧化鋁陶瓷材料加工，絕緣隔離件(1-5)為圓筒體結(jié)構(gòu)，圓筒體的內(nèi)空間構(gòu)成氣室(IV)，絕緣隔離件(1-5)的壁體上有冷卻劑通道b (III)和冷卻劑通道h (XVII);后座主件(1-2)選用不銹鋼材料，后座主件(1-2)上有工作氣輸入接口(1-4)、工作氣通道(II)、冷卻劑回流口、冷卻劑環(huán)道(XIX)、冷卻劑通道j (XVIII)和冷卻劑通道a (I);第一電極(4)為圓棒空心結(jié)構(gòu)，第一電極(4)內(nèi)有導(dǎo)流管a (4_3)，導(dǎo)流管a (4-3)的外壁和第一電極(4)圓棒體內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成冷卻劑回路a，導(dǎo)流管a (4-3)的基座連接在后座(I)上，導(dǎo)流管a (4-3)上有冷卻劑接口 b (4-5)，導(dǎo)流管a (4_3)內(nèi)有冷卻劑通道k (父父)，冷卻劑通道1^ (XX)和冷卻劑接口 b (4-5)相通，把第一電極(4)分解為電極桿(4-2 )、導(dǎo)流管a (4-3 )和電極頭(4-1)三個(gè)部件進(jìn)行加工，電極桿(4-2 )和導(dǎo)流管a (4-3)選用不銹鋼材料，電極頭(4-1)選用鎢鈰合金材料，電極頭(4-1)裝配在電極桿(4-2)的前端，第一電極(4)和后座(I)進(jìn)行裝配時(shí)，先把電極桿(4-2)的尾端焊接在后座主件(1-2)的內(nèi)中心孔中，然后把導(dǎo)流管a (4-3)伸入到電極桿(4-2)之內(nèi)，把導(dǎo)流管a (4-3)的基座焊接在后座主件(1-2)的外中心孔中；前槍體a (6)的構(gòu)造內(nèi)有冷卻水套(珊)、冷卻劑通道c (VI)和冷卻劑通道g (XVI)，冷卻水套(VDI)通過內(nèi)套包圍弧腔(VII)，把前槍體a (6)分解為內(nèi)套(6-2)、外殼(6-3)、第二電極(6-6)、前槍體主件(6-7)進(jìn)行加工，然后把這些部件裝配成一個(gè)零件，其中，第二電極(6-6)選用鎢鈰合金材料，其它部件選用不銹鋼材料，入口(V)的進(jìn)氣處為90°的喇叭口收窄結(jié)構(gòu)，入口(V)在弧腔(νπ)的擴(kuò)散角為180°，弧腔(YD)至壓縮噴口逐漸收窄的壓縮角為90°，壓縮噴口(IX)的直徑為3mm，孔道比為1. 6，裝配時(shí)，先把內(nèi)套(6-2 )定位在外殼(6-3 )之內(nèi)焊接好，把絕熱內(nèi)襯(7 )裝入內(nèi)套(6-2)中，把第二電極(6-6)嵌入到前槍體主件(6-7)的入口上，把密封圈c (13)和密封圈d (14)安裝在前槍體主件(6-7)水套側(cè)的墊座上，然后用鎖緊螺母把內(nèi)套(6-2)和外殼 (6-3)連接到主件(6-7)上。本實(shí)施例的內(nèi)電弧等離子體噴槍裝配好之后，將形成冷卻劑接口 b (4-5)通過冷卻劑通道k (XX)連通到第一電極(4)內(nèi)的冷卻劑回路a，冷卻劑回路a連通到后座(I)的冷卻劑環(huán)道(XIX)，冷卻劑環(huán)道(XIX)通過冷卻劑通道a ( I )連通到絕緣隔離件(1-5)的冷卻劑通道b (III)，冷卻劑通道b (III)通過冷卻劑通道c (VI)連通到前槍體a的冷卻水套(VDI)，冷卻水套(VDI)通過冷卻劑通道g (XVI)連通到絕緣隔離件(1-5)的冷卻劑通道h (XVII)，冷卻劑通道h (XVII)通過冷卻劑通道j (XVIII)連通到后座(I)的冷卻劑回流口 ；本實(shí)施例采用去離子水作為冷卻劑，冷卻劑回流口和冷卻劑接口 b (4-5)連接到冷卻系統(tǒng)的管網(wǎng)上。本實(shí)施例的電氣連接、設(shè)備安裝和應(yīng)用如第I實(shí)施例所述。實(shí)施例4圖6所示的實(shí)施方式是本發(fā)明其中之四的內(nèi)電弧等離子體噴槍，是在第I實(shí)施例和第3實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加有第四電極(8)和前端頭(11)，第四電極(8)的尾端連接在前端頭(11)上，前端頭(11)通過絕緣支持件(9)連接到前槍體a的壓縮噴口端,絕緣支持件(9)為圓筒體結(jié)構(gòu)，在絕緣支持件(9)內(nèi)有絕熱襯筒(10);第四電極(8)的頭部通過壓縮噴口(IX)伸入到弧腔α/Π)內(nèi)，第四電極(8)的外壁與壓縮噴口(IX)的內(nèi)壁之間的空隙實(shí)現(xiàn)壓縮電弧的功能，第四電極(8)的頭部與壓縮噴口(IX)之間有放電空間，壓縮噴口(IX)處的金屬構(gòu)件形成第三電極，第三電極上有環(huán)形放電面k (16)。本實(shí)施例中，第四電極(8)為圓棒空心結(jié)構(gòu)，由電極桿(8-2)、導(dǎo)流管b (8-3)和電極頭(8-4)組合而成，電極頭(8_4)選用鎢鈰合金材料，電極桿(8-2)和導(dǎo)流管b (8-3)選用不銹鋼材料，導(dǎo)流管b (8-3)上有冷卻劑接口 d (8-1)，導(dǎo)流管b (8-3)內(nèi)有冷卻劑通道e (XIII)，冷卻劑接口 d (8_1)和冷卻劑通道e (XIII)相通，導(dǎo)流管b (8-3)在電極桿(8-2)之內(nèi)，導(dǎo)流管b (8_3)外壁和電極桿(8-2)內(nèi)壁之間的空隙構(gòu)成冷卻劑回路b，第四電極(8)與前端頭(11)進(jìn)行裝配時(shí)，把電極桿(8-2)的尾部焊接在前端頭主件(11-3)內(nèi)側(cè)的中心孔上，把導(dǎo)流管b (8-3)伸入到電極桿(8-2)內(nèi)并把電極桿(8-2)的基座焊接在前端頭主件(I 1-3)外側(cè)的中心孔上，然后把外套(I 1-2)定位并焊接在前端頭主件(I 1-3)上，把冷卻劑接口 e (11-1)焊接在外套(11-2)上。本實(shí)施例與第3實(shí)施例相比，在前槍體a (6)的冷卻水套(珊)有冷卻劑接口 f(6-5)接出；取消了冷卻劑通道g (XVI)、冷卻劑通道h (XVII)和冷卻劑通道j (XVIII);內(nèi)套(6-2)的出口上有鎢鈰合金材料的第三電極(6-4)嵌入；壓縮噴口的壓縮角均為180°，壓縮噴口(IX)的出氣處為喇叭口擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的冷卻回路為冷卻劑接口 b (4-5)通過冷卻劑通道k (XX)連通到第一電極(4)內(nèi)的冷卻劑回路a，冷卻劑回路a連通到后座(I)的冷卻劑環(huán)道(XIX)，冷卻劑環(huán)道(XIX)通過冷卻劑通道a ( I )連通到絕緣隔離件(1-5)的冷卻劑通道b (III)，冷卻劑通道b (III)通過冷卻劑通道c (VI)連通到前槍體a的冷卻水套(珊)，冷卻水套(VDI)的冷卻劑接口 f (6-5)通過外接管道連通到前端頭的冷卻劑接口 e (11-1)，冷卻劑接口 e (11-1)通過環(huán)形冷卻腔(ΧΠ)和冷卻劑通道f (XV)連通到第四電極(8)內(nèi)的冷卻劑回路b，冷卻劑回路b通過冷卻劑通道e (XIII)連通到冷卻劑接口 d (8-1);本實(shí)施例采用去離子水作為冷卻劑，冷卻劑接口 d (8-1)和冷卻劑接口 b (4-5)連接到冷卻系統(tǒng)的管網(wǎng)。本實(shí)施例的電氣連接方式為第一電極(4)通過后座(I)與直流供 電電源的正極進(jìn)行電氣連接，前端頭(11)的外套與直流供電電源的負(fù)極進(jìn)行電氣連接。本實(shí)施例安裝在煤氣化爐上應(yīng)用，采用抱箍方式，把前槍體a的外壁抱箍在氣化爐的支架上，噴槍的噴口指向氣化爐內(nèi)，工作時(shí)，以水蒸汽作為工作氣體及加熱介質(zhì)，水蒸汽從槍體后部的工作氣輸入接口(1-4)送入噴槍內(nèi)，在氣流的作用下，弧腔(νπ)內(nèi)的入口(V)側(cè)和壓縮噴口 αχ)側(cè)各有電弧生成，入口(V)側(cè)的電弧弧根分別在第一電極(4)的頭部和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，壓縮噴口(IX)側(cè)的電弧弧根分別在第四電極(8)的頭部和第三電極的環(huán)形放電面k (16);兩股電弧合并從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮后加劇升溫形成等離子體火炬，水蒸汽被分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)的活性化學(xué)產(chǎn)物，直接噴入煤氣化爐內(nèi)，與煤炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成合成氣。實(shí)施例5圖10所示的實(shí)施方式是本發(fā)明其中之五的內(nèi)電弧等離子體噴槍，是一種包含上述實(shí)施例的部件和結(jié)構(gòu)的設(shè)備，其中，第一電極(4)的頭部設(shè)置在前槍體a的弧腔α/Π)之外，并距離入口(V)6mm，第一電極(4)的頭端與入口(V)之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成第二電極，第二電極上有環(huán)形放電面j (15);第四電極(8)的頭部通過壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(νπ)內(nèi)的壓縮噴口(IX)側(cè)，第四電極(8)的頭部與壓縮噴口(IX)之間有放電空間，壓縮噴口(IX)處的金屬構(gòu)件形成第三電極，第三電極上有環(huán)形放電面k
(16);工作時(shí)，工作氣從槍體的后部接入，在工作氣流的作用下，第一電極(4)的頭端和第二電極的環(huán)形放電面j (15)之間形成電弧，弧根分別在第一電極(4)的頭端和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，電弧經(jīng)入口(V)壓縮后進(jìn)入弧腔(YD)內(nèi)，同時(shí)在第四電極(8)的頭部與第三電極上的環(huán)形放電面k (16)之間形成電弧，弧根分別第四電極(8)的頭部與第三電極上的環(huán)形放電面k (16)，兩股電弧合并從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮噴口(IX)的二次壓縮后，加劇升溫形成等離子體火炬。本實(shí)施例中，入口(V)的壓縮角為90°，通孔直徑為
3.5mm，孔道比為I. 2，入口(V)在弧腔(VD的擴(kuò)散角和壓縮噴口的壓縮角均為180°，壓縮噴口(IX)的出氣處為90°的喇叭口擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，第四電極(8)安裝在服務(wù)設(shè)備的壁體上，第四電極(8)的冷卻回路接入服務(wù)設(shè)備的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。上述的第5實(shí)施例中，把第四電極(8)的頭部從壓縮噴口(IX)更進(jìn)一步地伸入到弧腔(νπ)之內(nèi)并接近入口(V)，使第四電極(8)的頭端距離入口(V) 8mm，第四電極(8)的頭端與第一電極(4)的頭端之間形放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成輔助電極。工作時(shí)，弧腔(νπ)內(nèi)有電弧生成，弧根分別在第一電極(4)的頭端和第四電極(8)的頭端，電弧從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)入口(V)和壓縮噴口(IX)的二次壓縮后，加劇升溫形成等離子體火炬。實(shí)施例6圖11所示的實(shí)施方式是本發(fā)明其中之六的內(nèi)電弧等離子體噴槍，是用前槍體b (6 ;)來(lái)替代以上實(shí)施例中所述的前槍體a (6)，前槍體b (6 ;)主要由前槍體主件(6-7 )、絕緣支持件(9 )和前端頭(11)組合而成，其中，前槍體主件(6-7 )和前端頭(11)分別在絕緣支持件(9)的兩端,絕緣支持件(9)為圓筒體結(jié)構(gòu),絕緣支持件(9)內(nèi)有絕熱內(nèi)襯(7)，絕熱內(nèi)襯(7)的內(nèi)空間構(gòu)成弧腔(vn);弧腔(νπ)的空間呈圓柱體結(jié)構(gòu)，弧腔(νπ)的兩端分別有入口(V)和壓縮噴口(IX)，入口(V)設(shè)置在前槍體主件(6-7)上，壓縮噴口(IX)設(shè)置在前端頭(11)上，冷卻水套(VDI)在前槍體主件的入口(V)的外側(cè)；第一電極(4)的頭部設(shè)置在前槍體a的弧腔(VD之外并接近入口( V)，第一電極(4)的頭端距離入口( V ) 6mm ;第四電極(8)連接在前端頭(11)上，第四電極(8)的頭部由壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(νπ)內(nèi)并接近入口(V)，第四電極(8)的頭端距離入口(V)8mm，第一電極(4)的頭端與第四電極 (8)的頭端之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成輔助電極。本實(shí)施例中，入口(V) 的壓縮角為90°，通孔直徑為3. 5mm，孔道比為I. 2，入口(V )在弧腔(VD的擴(kuò)散角和壓縮噴口的壓縮角均為180°，壓縮噴口(IX)的出氣處為90°的喇叭口擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。工作時(shí)，工作氣從槍體的后部接入，在工作氣流的作用下，第一電極(4)的頭端和第四電極(8)的頭端之間形成電弧，弧根在第一電極(4)的頭端和第四電極(8)的頭端，弧體在弧腔(YD)內(nèi)，電弧 經(jīng)入口(V)和壓縮噴口(IX)的二次壓縮后，加劇升溫形成等離子體火炬。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是內(nèi)電弧等離子體噴槍主要由前槍體a (6)、后座(I)和第一電極(4)組成，其中前槍體a (6)的構(gòu)造內(nèi)有弧腔(VD和冷卻水套(珊)，弧腔(vn)的空間呈圓柱體結(jié)構(gòu)，弧腔(vn)的兩端分別有入口(V)和壓縮噴口(IX)，入口(V)和壓縮噴口(IX)各為圓形通孔，冷卻水套(珊)在弧腔(vn)的外側(cè)，前槍體a (6)安裝在后座(I)上，后座(I)的前端與前槍體a (6)的弧腔入口端相接；第一電極(4)連接在后座(I)上，并且與弧腔入口(V)同軸，第一電極(4)為圓棒體結(jié)構(gòu)，第一電極(4)的頭部從入口(V)伸入到弧腔(vn)之內(nèi)，弧腔(vn)和伸入其內(nèi)的第一電極(4)的頭部構(gòu)成內(nèi)電弧發(fā)生器；第一電極(4)外壁與入口(V)內(nèi)壁之間的空隙為工作氣或加熱介質(zhì)的通道，第一電極(4)的頭部與入口(V)處的金屬構(gòu)件之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成第二電極，第二電極上有環(huán)形放電面j (15);工作時(shí)，弧腔(vn)內(nèi)生成電弧，弧根分別在第一電極(4)的頭部和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，電弧從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮后加劇升溫形成等離子體火炬。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是前槍體a(6)的冷卻水套(VDI)有冷卻劑通道或冷卻劑接口接出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是后座(I)為一體化圓柱體結(jié)構(gòu)或?yàn)榻M合式結(jié)構(gòu)，當(dāng)后座(I)為組合式結(jié)構(gòu)時(shí)，后座(I)由后座主件(1-2)和絕緣隔離件(1-5)組成，或后座(I)由后座主件(1-2)、后端蓋(1-3)和絕緣隔離件(1-5)組成，其中，絕緣隔離件(1-5)為圓筒體結(jié)構(gòu)，絕緣隔離件(1-5)為后座主件(1-2)和前槍體a (6)之間的電氣隔離元件；后座(I)上有工作氣輸入接口(1-4)和工作氣通道(II)，或后座(I)上有工作氣輸入接口( 1-4)、工作氣通道(II )、冷卻劑回流口、冷卻劑環(huán)道(XIX)、冷卻劑通道j (XVIII)和冷卻劑通道a (I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是第一電極(4)為圓棒實(shí)體結(jié)構(gòu)或圓棒空心結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谝浑姌O(4)為圓棒空心結(jié)構(gòu)時(shí),第一電極(4)內(nèi)有導(dǎo)流管a(4-3),導(dǎo)流管a (4-3)的外壁和第一電極(4)的圓棒體內(nèi)壁之間空間構(gòu)成冷卻劑回路a，導(dǎo)流管a (4-3)上有冷卻劑接口 b (4-5)，導(dǎo)流管a (4_3)內(nèi)有冷卻劑通道k (XX)，冷卻劑回路a、冷卻劑通道k (XX)和冷卻劑接口 b (4-5)相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是內(nèi)電弧等離子體噴槍中有第四電極(8)，第四電極(8)為圓棒體結(jié)構(gòu)，第四電極(8)的尾端安裝在服務(wù)設(shè)備的壁體上或連接在前端頭(11)上，當(dāng)?shù)谒碾姌O(8)的尾端連接在前端頭(11)上時(shí)，前端頭(11)通過絕緣支持件(9)連接到前槍體a的壓縮噴口端；第四電極(8)的頭部通過壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(VD內(nèi)，第四電極(8)的外壁與壓縮噴口(IX)的內(nèi)壁之間的空隙實(shí)現(xiàn)壓縮電弧的功能，第四電極(8)的頭部與壓縮噴口(IX)之間有放電空間，壓縮噴口(IX)處的金屬構(gòu)件形成第三電極，第三電極上有環(huán)形放電面k (16);工作時(shí)，弧腔(vn)內(nèi)的入口(V)側(cè)和壓縮噴口(IX)側(cè)各有電弧生成，入口(V)側(cè)的電弧弧根分別在第一電極(4)的頭部和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，壓縮噴口(IX)側(cè)的電弧弧根分別在第四電極(8)的頭部和第三電極的環(huán)形放電面k (16);兩股電弧合并從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮后加劇升溫形成等離子體火炬。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是第四電極(8)為圓棒實(shí)體結(jié)構(gòu)或圓棒空心結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谒碾姌O(8)為圓棒空心結(jié)構(gòu)時(shí),第四電極(8)內(nèi)有導(dǎo)流管b(8-3)，導(dǎo)流管b (8-3)的外壁和第四電極(8)的圓棒體內(nèi)壁之間空隙構(gòu)成冷卻劑回路b，導(dǎo)流管b (8-3)上有冷卻劑接口 d (8-1)，導(dǎo)流管b (8-3)有冷卻劑通道e (XIII)，冷卻劑回路b、冷卻劑接口 d (8-1)和冷卻劑通道e (XIII)相通；當(dāng)?shù)谒碾姌O(8)的尾端安裝在服務(wù)設(shè)備的壁體上時(shí)，導(dǎo)流管b (8-3)的基座同時(shí)連接在服務(wù)設(shè)備的壁體上；當(dāng)?shù)谒碾姌O(8)的尾端連接在前端頭(11)上時(shí)，導(dǎo)流管b (8-3)的基座同時(shí)連接在前端頭(11)上；前端頭(11)上有冷卻劑通道d (XI)、冷卻劑通道f (XV)、環(huán)形冷卻腔(XD和冷卻劑接口 e(11-1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是前槍體a(6)的弧腔入口(V)的進(jìn)口處為喇叭口收窄結(jié)構(gòu)，收窄角度為60° 90°，入口(V)在弧腔(vn)內(nèi)側(cè)的擴(kuò)散角為120° 180°，弧腔(Vn)至壓縮噴口有逐漸收窄的壓縮角，壓縮角度為75° 180。。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是在弧腔(vn)內(nèi)有絕熱內(nèi)襯(7);在前槍體a (6)的外壁上有壓縮線圈(12);在絕緣支持件(9)內(nèi)有絕熱襯筒(10)。
9.一種包含權(quán)利要求I的部件的內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是第一電極(4)的頭部設(shè)置在前槍體a的弧腔(vn)之外，并接近入口( V );內(nèi)電弧等離子體噴槍中有第四電極(8 )，第四電極(8)以下列其中的一種方式伸入到弧腔(vn)之內(nèi) a.第四電極(8)的頭部通過壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(vn)內(nèi)的壓縮噴口(IX)側(cè)，第四電極(8)的頭部與壓縮噴口(IX)之間有放電空間，壓縮噴口(IX)處的金屬構(gòu)件形成第三電極，第三電極上有環(huán)形放電面k (16);第一電極(4)的頭端與入口(V)之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成第二電極，第二電極上有環(huán)形放電面j (15);工作時(shí)，第一電極(4)的頭端和第二電極的環(huán)形放電面j (15)之間形成電弧，弧根分別在第一電極(4)的頭端和第二電極的環(huán)形放電面j (15)，電弧經(jīng)入口(V)壓縮后進(jìn)入弧腔(vn)內(nèi)；同時(shí)在第四電極(8)的頭部與第三電極上的環(huán)形放電面k (16)之間形成電弧，弧根分別第四電極(8)的頭部與第三電極上的環(huán)形放電面k (16)，兩股電弧合并從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)壓縮噴口(IX)的第二次壓縮后，加劇升溫形成等離子體火炬； b.第四電極(8)的頭部進(jìn)一步從壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(VD之內(nèi)并接近入口(V )，第四電極(8)的頭端與第一電極(4)的頭端之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成輔助電極；工作時(shí)，弧腔(Vn)內(nèi)有電弧生成，弧根分別在第一電極(4)的頭端和第四電極(8)的頭端，電弧從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)入口(V)和壓縮噴口(IX)的二次壓縮后，加劇升溫形成等離子體火炬。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或9所述的一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，其特征是用前槍體b(6')來(lái)替代前槍體a (6)，前槍體b (6 ;)主要由前槍體主件(6-7)、絕緣支持件(9)和前端頭(11)組合而成，其中，前槍體主件(6-7)和前端頭(11)分別在絕緣支持件(9)的兩端，絕緣支持件(9 )為圓筒體結(jié)構(gòu)，絕緣支持件(9 )內(nèi)有絕熱內(nèi)襯(7 )，絕熱內(nèi)襯(7 )的內(nèi)空間構(gòu)成弧腔(vn);弧腔(vn)的空間呈圓柱體結(jié)構(gòu)，弧腔(vn)的兩端分別有入口(v)和壓縮噴口 ax)，入口(V)設(shè)置在前槍體主件(6-7)上，壓縮噴口(IX)設(shè)置在前端頭(11)上，冷卻水套(VDI) 在前槍體主件的入口(V)的外側(cè)；第一電極(4)的頭部設(shè)置在前槍體a的弧腔(vn)之外并接近入口(V);第四電極(8)連接在前端頭(11)上，第四電極(8)的頭部由壓縮噴口(IX)伸入到弧腔(vn)內(nèi)并接近入口(V)，第一電極(4)的頭端與第四電極(8)的頭端之間有放電空間，入口(V)處的金屬構(gòu)件形成輔助電極；工作時(shí)，第一電極(4)的頭端和第四電極(8)的頭端之間形成電弧，從壓縮噴口(IX)噴出，電弧經(jīng)入口(V)和壓縮噴口(IX)的二次壓縮后， 加劇升溫形成等離子體火炬。
全文摘要
一種內(nèi)電弧等離子體噴槍，涉及到等離子體加熱設(shè)備，由前槍體、后座和第一電極組成，其中前槍體的構(gòu)造內(nèi)有弧腔和冷卻水套，第一電極的頭部伸入到弧腔之內(nèi)，弧腔和伸入其內(nèi)的第一電極的頭部構(gòu)成內(nèi)電弧發(fā)生器，入口處的金屬構(gòu)件形成第二電極，工作時(shí)，弧腔內(nèi)生成電弧，電弧從壓縮噴口噴出，電弧經(jīng)壓縮后加劇升溫形成等離子體火炬。本發(fā)明在弧腔內(nèi)分解水分子的措施，使高溫等離子體電弧的能量集中，具有加熱效率高、水分子分解率高的特點(diǎn)，適合在生活垃圾氣化爐、煤氣化爐、工業(yè)高分子廢棄物氣化裝置、熱解水制氫裝置和鍋爐上應(yīng)用，與常規(guī)技術(shù)相比，可以降低煤炭資源消耗、提高合成氣品質(zhì)和減排溫室氣體。
文檔編號(hào)H05H1/28GK102802335SQ20121029627
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月19日
發(fā)明者周開根 申請(qǐng)人:周開根