利用熔絲引弧的等離子體熱解裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體設(shè)備，特別是涉及到一種電弧等離子體裝置。
【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(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(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，被處理的化工有害氣體受到高溫高壓的等離子體沖擊時(shí)，其分子、原子將會(huì)重新組合而生成新的物質(zhì)，從而使有害物質(zhì)變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)。
[0003]在固體廢物處置領(lǐng)域，把水蒸汽通過(guò)等離子體裝置分解為氫、氧活性化學(xué)物后再作為氣化劑送入氣化爐，與生活垃圾或醫(yī)療垃圾或工業(yè)有機(jī)廢物或農(nóng)林廢棄物進(jìn)行氣化反應(yīng)，所進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，不需輸入氧氣或空氣助燃，因此可以把生活垃圾或醫(yī)療垃圾或工業(yè)有機(jī)廢物或農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為符合化工原料應(yīng)用要求的富氫合成氣。
[0004]研發(fā)一種結(jié)構(gòu)合理、適合其目標(biāo)產(chǎn)物應(yīng)用的等離子體裝置是本領(lǐng)域研發(fā)人員的任務(wù)，提高等離子體裝置的效率、減少電能消耗是本領(lǐng)域研發(fā)人員所追求的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種適合處理化工有害氣體或熱解用途的等離子體裝置，并使裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理和效率高，以減少電能消耗。
[0006]本發(fā)明的一種利用熔絲引弧的等離子體熱解裝置，包括第一電極3、第二電極5、第三電極6和電極架9，其特征是第一電極3為圓盤體結(jié)構(gòu)，圓盤體的中心有貫通的圓孔，其貫通圓孔的右端有擴(kuò)口的凹槽3-1;支持架2的左側(cè)部分為圓槽體結(jié)構(gòu)，支持架2的右側(cè)部分為圓筒體結(jié)構(gòu)，左側(cè)部分的圓槽體內(nèi)空間與右側(cè)部分的圓筒體內(nèi)空間相通，在支持架2的左端壁體中心有通孔，在支持架2左側(cè)的圓槽口有安裝臺(tái)階2-1，第一電極3安裝在安裝臺(tái)階2-1上;支持架2的圓筒體右端連接到第三電極6上，第三電極6通過(guò)絕緣連接件8連接到電極架9上，第二電極5安裝在電極架9上，第三電極6為圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，第二電極5為圓棒體結(jié)構(gòu)，第二電極5的圓棒體從第三電極6的圓環(huán)體內(nèi)空間中穿過(guò)，第二電極5的頭端伸入到支持架2的圓筒體內(nèi)空間中，第二電極5的棒體與第三電極6的圓環(huán)壁體之間的空間構(gòu)成電離通道X，支持架2的圓筒內(nèi)空間構(gòu)成等離子體發(fā)生室ΙΠ，等離子體發(fā)生室m有產(chǎn)物出口 Π接出；在第一電極3圓盤體中心的圓孔與支持架2左端壁體中心的通孔之間有穿心牽緊桿1進(jìn)行緊密連接，穿心牽緊桿1的內(nèi)空間構(gòu)成引弧熔絲的過(guò)孔。
[0007]本發(fā)明中，穿心牽緊桿1的空心入口構(gòu)成熔絲安裝口1-4，熔絲安裝口 1-4的壁體上有緊固螺孔1-5，穿心牽緊桿1的內(nèi)空間與第一電極3的凹槽3-1進(jìn)行貫通相連;支持架2左側(cè)部分的圓槽體內(nèi)空間構(gòu)成環(huán)形冷卻室Μ，環(huán)形冷卻室Μ有冷卻劑進(jìn)口XI接入和冷卻劑出口I接出；在第一電極3的左側(cè)有冷卻環(huán)槽3-2，冷卻環(huán)槽3-2與環(huán)形冷卻室ΧΠ相通;產(chǎn)物出口 Π設(shè)置在支持架2的壁體上;在支持架2左端壁體中心的通孔中有密封槽2-2;絕緣連接件(8)為圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，絕緣連接件(8)的圓環(huán)內(nèi)空間構(gòu)成環(huán)形氣室(VI)，在絕緣連接件(8)的壁體上有介質(zhì)輸入接口( V )接入到環(huán)形氣室(VI)，環(huán)形氣室(VI)通過(guò)電離通道(X )連通到支持架(2)內(nèi)的等離子體發(fā)生室(ΠΟ;電極架9為中空回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，在電極架9上有安裝螺口 9-3和連接螺口 9-2，安裝螺口 9-3用于安裝第二電極5，連接螺口 9-2連接到絕緣連接件8上，在中空回轉(zhuǎn)體內(nèi)有導(dǎo)流管9-1，第二電極5的圓棒體結(jié)構(gòu)內(nèi)有冷卻腔IV，導(dǎo)流管9-1伸入到冷卻腔IV中，導(dǎo)流管9-1的外圍空間構(gòu)成冷卻劑回流通道VI，導(dǎo)流管9-1有冷卻液進(jìn)口 IX接入，冷卻劑回流通道砸有冷卻液出口 W接出；在電極架9的壁體上有第一電氣接口 10接入，第一電氣接口 10連通到第二電極5;在第三電極6的壁體上有第二電氣接口 11接入;在穿心牽緊桿1的左端有第三電氣接口 14接入，第三電氣接口 14連通到第一電極3。
[0008]本發(fā)明中，所述的引弧熔絲為低熔點(diǎn)材料的棒材、線或絲，包括鋁線、細(xì)銅線或錫鉛合金材料的保險(xiǎn)絲，應(yīng)用時(shí)，引弧熔絲設(shè)置在穿心牽緊桿1內(nèi)的熔絲過(guò)孔1-2中，引弧熔絲從第一電極3的凹槽3-1中伸出，進(jìn)入到支持架2的圓筒體內(nèi)空間中并接近第二電極5的頭端，引弧熔絲的頭端與第二電極5的頭端的初始引弧距離優(yōu)選為5-30mm，引弧熔絲的后端被緊固螺栓16固定在熔絲安裝口 1 -4中。
[0009]在等離子體裝置中，等離子體電弧在二個(gè)主電極之間產(chǎn)生，在二個(gè)主電極之間能維持等離子體電弧穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，二個(gè)主電極之間的空間距離越大，等離子體電弧的行程越長(zhǎng)，其電子相互碰撞的機(jī)會(huì)和次數(shù)就會(huì)更多，其能量就會(huì)越大，當(dāng)用于處理工業(yè)有害氣體時(shí)，有害氣體受到高溫高壓等離子體沖擊的強(qiáng)度會(huì)更大，其重新組合變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)的效率會(huì)更高。本發(fā)明利用熔絲進(jìn)行引弧，先使用引弧熔絲使二個(gè)主電極之間的引弧距離縮短，以降低引弧電壓，然后引弧熔絲被熔蝕而縮短，使二個(gè)主電極之間產(chǎn)生高溫等離子體電弧。本發(fā)明采取利用熔絲引弧的措施來(lái)使等離子體裝置的二個(gè)主電極之間的空間距離得到延長(zhǎng)，加大高溫等離子體的能量，提高了效率和節(jié)省電能;本發(fā)明適合在不頻繁起動(dòng)的長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備上應(yīng)用，省略了引弧電極的驅(qū)動(dòng)裝置，降低了制造成本，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，操作簡(jiǎn)便，熔絲極為廉價(jià)，其成本可以忽略，因此，本發(fā)明具有極高的性價(jià)比。所述的二個(gè)主電極為第一電極3和第二電極5。
[0010]本發(fā)明在處理工業(yè)有害氣體領(lǐng)域中應(yīng)用或在固體廢物處置領(lǐng)域中應(yīng)用，為了進(jìn)一步提高等離子體裝置的效率，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)中設(shè)置了第三電極6，第二電極5從第三電極6的圓環(huán)體內(nèi)空間中穿過(guò)，使第三電極6內(nèi)壁與第二電極5外壁之間的空間構(gòu)成電離通道X。應(yīng)用時(shí)，等離子體工作電源連接到第一電氣接口 10，然后通過(guò)電極架9的金屬材質(zhì)連接到第二電極5，把高壓電源連接到第二電氣接口 11，第三電氣接口 14為等離子體工作電源和高壓電源的公共回路接口，第三電氣接口 14通過(guò)穿心牽緊桿1的金屬材質(zhì)連接到第一電極3和引弧熔絲;所述的等離子體工作電源為180-600V電壓的電源，其特點(diǎn)是低電壓大電流，所述的高壓電源為10000V以上的電源，其特點(diǎn)是高電壓小電流。然后把工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣接入介質(zhì)輸入接口 V，由環(huán)形氣室VI進(jìn)入電離通道X中，便在電離通道X內(nèi)形成氣流隔離放電方式的電場(chǎng)，使工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣被電離而增加活性，被電離活化的工業(yè)有害氣體再在高溫等離子體電弧的作用下，更容易及更徹底被處理成中性的無(wú)害物質(zhì)，或被電離活化的水蒸汽更容易被分解而作為固體有機(jī)廢物的氣化劑應(yīng)用。在具體工作時(shí)，引弧熔絲的頭端伸入到距第二電極5的頭端5-30mm空間中，10000V以上的高壓電源使第二電極5與第三電極6之間的電離通道X中進(jìn)行氣流隔離方式的放電，同時(shí)使引弧熔絲的頭端與第二電極5之間進(jìn)行放電，在引弧熔絲的頭端與第二電極5上形成初始電弧，然后引弧熔絲被熔蝕縮后，至引弧熔絲的頭端被熔蝕到第一電極3的凹槽3-1中時(shí)，便把電弧引到第一電極3上，使第一電極3與第二電極5的頭端之間形成高溫等尚子體電弧。
[0011]本發(fā)明先使高壓電源作用在第二電極5與第三電極6之間的電離通道X中，對(duì)工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣進(jìn)行電離和活化，然后使高壓電源作用在第一電極3與第二電極5之間，通過(guò)熔蝕熔絲的方法進(jìn)行第一電極3與第二電極5之間的引弧，使之產(chǎn)生高溫等離子體電弧，把工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣進(jìn)行目標(biāo)處理，更容易得到目標(biāo)產(chǎn)物，提高了效率和節(jié)省電能。其中，產(chǎn)生高溫等離子體電弧的電能由等離子體工作電源提供。
[0012]運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的等離子體電弧的弧根在第一電極3的右端面上，為了避免引弧熔絲被燒結(jié)在第一電極3的體上，給設(shè)備下次運(yùn)行更換引弧熔絲時(shí)帶來(lái)困難，本發(fā)明在第一電極3的右端設(shè)置擴(kuò)口的凹槽3-1，使引弧作用完成后的引弧熔絲頭部與第一電極3之前具有一定的空間距離。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:適合在處理工業(yè)有害氣體領(lǐng)域中應(yīng)用或在固體廢物處置領(lǐng)域中應(yīng)用，先使處理介質(zhì)進(jìn)行電離活化，再把處理介質(zhì)在高溫等離子體電弧的作用下進(jìn)行處理，更容易得到目標(biāo)產(chǎn)物。采取熔絲引弧的措施來(lái)使等離子體裝置的二個(gè)主電極之間的空間距離得到延長(zhǎng)，加大高溫等離子體的能量，提高了效率和節(jié)省電能;本發(fā)明省略了引弧電極的驅(qū)動(dòng)裝置，降低了制造成本，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理和操作簡(jiǎn)便。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明利用熔絲引弧的等離子體熱解裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本發(fā)明裝置中的穿心牽緊桿結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖中:1.穿心牽緊桿，1-1.內(nèi)六角大頭，1-2.熔絲過(guò)孔，1-3.牽緊螺頭，1_4.熔絲安裝口，1 -5.緊固螺孔，2.支持架，2a.支持架的圓槽體部分，2b.支持架的圓筒體部分，2_1.安裝臺(tái)階，2-2.密封槽，3.第一電極，3-1.凹槽，3-2.冷卻環(huán)槽，4.引弧熔絲，5.第二電極，5_1.安裝螺頭，6.第三電極，7.密封環(huán)，8.絕緣連接件，9.電極架，9-1.導(dǎo)流管，9-2.連接螺口，9-
3.安裝螺口，10.第一電氣接口，11.第二電氣接口，12.密封圈，13.密封墊，14.第三電氣接口，15.密封套環(huán)，16.緊固螺栓，17.螺母，1.冷卻劑出口，Π.產(chǎn)物出口，m.等離子體發(fā)生室，IV.冷卻腔，V.介質(zhì)輸入接口，V1.環(huán)形氣室，VH.冷卻液出口，砸.冷卻劑回流通道，IX.冷卻液進(jìn)口，X.電離通道，X1.冷卻劑進(jìn)口，ΧΠ.環(huán)形冷卻室。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1圖1所示的實(shí)施方式中，利用熔絲引弧的等離子體熱解裝置主要由第一電極3、第二電極5、第三電極6、支持架2、穿心牽緊桿1、絕緣連接件8和電極架9組成，其中，第一電極3為圓盤體結(jié)構(gòu)，圓盤體的中心有貫通的圓孔，其貫通圓孔的右端有擴(kuò)口的凹槽3-1，在第一電極3的左側(cè)有冷卻環(huán)槽3-2;第二電極5為圓