CN110056893A - 一种有害气体焚烧裂解处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有害气体焚烧裂解处理器,涉及环保、焚烧处理及有毒有害气体处理领域,所述处理器包括从上到下依次设置的功率电弧发生器、等离子弧发生器及燃烧裂解装置,所述等离子弧发生器中部设置有弧柱通道和工作阳极,所述工作阳极缠绕所述弧柱通道的外部,所述离子弧发生器还包括分流器、离子气进口、阳极进水口及阳极水电端。解决了现有技术中的处理器使用成本太高,作业时间短,使用领域受限的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及环保、焚烧处理及有毒有害气体处理领域,特别是涉及一种有害气体焚烧裂解处理器。
背景技术
目前,国内对于有毒有害气体的处理方式为:采用特制的高温炉或多个复杂的化学反应炉对有毒有害气体进行处理,如:环保焚烧产生的有害有毒气体、工业生产产生的有毒有害废气等,但是此种方式效率低,成本高,不适合农村焚烧处理、餐饮行业等大批行业的推广。
已知的国外对于有毒有害气体的处理方式:韩国已经实现利用等离子温度进行废气处理、德国有采用等离子裂解水再次燃烧的混合加热方式进行处理等。根据相关焚烧的资料信息:国内有采用空气等离子弧进行垃圾焚烧试验的,但功率普都小(约5-10KW),等离子焰流短、工作时间短,电极、喷嘴寿命太短,一般1小时左右必须更换,成本高、工作效率低。国内也有采用纯氮气等离子弧进行核垃圾焚烧处理的,其原理是在电极与阳极之间直接形成高温等离子弧,电极寿命不可能提高,工作几个小时左右就需要更换电极、喷嘴,并且需要的氮气流量特别大,必须靠庞大的制氮设备才能满足正常工作,同样也是使用成本太高,作业时间短,目前也仅限于少量的要求高的核垃圾焚烧。
如何利用空气等离子弧焰流在特殊的裂解室内对多种有毒有害气体进行高效的环保裂解、如何采用大功率空气等离子弧,在不需要更换电极能实现1600小时的连续工作的设备(约半年左右的工作时间),行业内暂时还是空白。如何采用大功率空气等离子弧,实现低成本、高效率、连续对有毒有害气体环保裂解的装置,目前国内还是空白。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种有害气体焚烧裂解处理器,用于解决上述现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种有害气体焚烧裂解处理器,所述处理器包括从上到下依次设置的功率电弧发生器、等离子弧发生器及燃烧裂解装置,所述等离子弧发生器中部设置有弧柱通道和工作阳极,所述工作阳极缠绕所述弧柱通道的外部,所述离子弧发生器还包括分流器、离子气进口、阳极进水口及阳极水电端。
于本发明的一实施例中,所述弧柱通道为圆台状,其上端面孔径小于下端面孔径,所述分流器位于圆台的上端面,并与所述离子气进口连通。
于本发明的一实施例中,所述工作阳极与所述离子气进口、阳极进水口及阳极水电端焊接为一个整体。
于本发明的一实施例中,所述功率电弧发生器包括绝缘外罩,所述绝缘外罩内部设置有水冷却回路部件、阴极电极棒、喷嘴、阴极夹头及阴极气电端,所述阴极气电端与阴极夹头和阴极电极棒连通,所述阴极电极棒位于所述绝缘罩的中心轴上,其上端部延伸出绝缘罩。
于本发明的一实施例中,所述水冷却回路部件由喷嘴水电座、喷嘴水电座回水、绝缘管、阴极进水口、阴极座回水顺次连接组成,所述阴极座回水通过所述阴极夹头和绝缘连接件分别与阴极电极棒和喷嘴水电座固定连接,所述阴极座回水的上端设置有阴极调节帽。
于本发明的一实施例中,所述阴极回水座还包括水管,所述水管延伸出绝缘外罩与所述阳极进水口连接。
于本发明的一实施例中,所述喷嘴位于喷嘴水电座的下方,并与喷嘴水电座连通,所述喷嘴的周围设置有耐温绝缘件,所述耐温绝缘件与所述绝缘罩相连接。
于本发明的一实施例中,所述燃烧裂解装置包括燃烧室、废气进入口及气体出口,所述废气进入口和气体出口分别设置在所述燃烧室的上端部和底端部,所述燃烧室的外部依次设置有耐火材料层、内层壳体、保温层及外层壳体。
于本发明的一实施例中,所述气体出口处设置有温度传感器。
于本发明的一实施例中,所述等离子弧发生器通过连接螺栓固定在所述燃烧裂解装置的顶部。
如上所述,本发明具有以下有益效果:
1.本发明中往工作阳极中通入不同的气体可以获得不同的热源,并且不影响工作阳极、阴极和喷嘴的使用寿命:当通入空气时,可实现空气等离子弧焰流热源,这是成本的最低的热源;当通入水蒸气时,可将水裂解为氢气和氧气,并随机燃烧形成以等离子弧为主的混合的热源,这两种热源为最环保的热源;还可在工作阳极中通入其他气体,如氮气、氩气及氩氮混合气等气体,可满足其他行业热源的需要。
2.本发明采用了大功率等离子弧发生器,可产生大量的等离子弧热源,由于设置有圆台状的弧柱通道,采用相同的电流、功率所产生的等离子焰流长度比普通发生器所产生焰流增加30%以上。因本发明可使用大量的空气作为工作离子气,仅使用微量的保护气,保护气通过‘制气机’直接从空气中获得,成本低,因此可推广至各种垃圾焚烧、燃烧裂解工业生产及化工生产等产生的各种有害气体。
3.本发明在功率电弧发生器中采用低电流密度的阴极电极棒,并在阴极电极棒和喷嘴之间采用少量保护气,在阴极与工作阳极之间产生直径较粗、低温柔性功率电弧;低温柔性功率电弧在等离子发生器相对较粗的孔径区域,旋转气经强电场及高温产生高速电离,膨胀的离子气流对柔性功率电弧进行强制压缩,将功率电弧压缩压细在等离子发生器弧柱中心通道上,使高温离子弧远离阴极电极棒、喷嘴及工作阳极,这样极大地提高了阴极电极棒、工作阳极和喷嘴的使用寿命,而且在工作期间均能通过阴极电极调节帽进行电极补充给定,可连续工作1600小时以上,提高了工作效率,进一步降低了使用成本。
附图说明
图1显示为本发明实施例中公开的整体结构示意图。
图2显示为本发明实施例中公开的功率电弧发生器和等离子弧发生器的结构示意图。
图3显示为本发明实施例中公开的燃烧裂解装置结构示意图。
元件标号说明
1-功率电弧发生器;2-等离子弧发生器;3-燃烧裂解装置;4-弧柱通道;5-分流器;6-离子气进口;7-阳极进水口;8-阳极水电端;9-绝缘罩;10-阴极电极棒;11-喷嘴;12-阴极夹头;13-阴极气电端;14-喷嘴水电座;15-喷嘴座回水;16-绝缘管;17-阴极进水口;18-阴极回水座;19-绝缘连接件;20-阴极调节帽;21-水管;22-耐温绝缘件;23-燃烧室;24-废气进入口;25-气体出口;26-耐火材料层;27-内层壳体;28-保温层;29-外层壳体;30-温度传感器;31-连接螺栓;32-工作阳极;33-焰流扩散区;34-气体加热膨胀区;35-电弧压缩区。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1、图2,本发明提供一种有害气体焚烧裂解处理器,所述处理器包括从上到下依次设置的功率电弧发生器1、等离子弧发生器2及燃烧裂解装置3,所述等离子弧发生器2中部设置有弧柱通道4和工作阳极32,所述工作阳极32缠绕所述弧柱通道4的外部,所述离子弧发生器2还包括分流器5、离子气进口6、阳极进水口7及阳极水电端8。
具体地,所述弧柱通道4为圆台状,其上端面孔径小于下端面孔径,所述分流器5位于圆台的上端面,并与所述离子气进口6连通。
所述弧柱通道由下到上依次为焰流扩散区33、气体加热膨胀区34及电弧压缩区35。
具体地,所述工作阳极32与所述离子气进口6、阳极进水口7及阳极水电端8焊接为一个整体。
离子气气体从所述离子气进口6通入分流器5,经过分流器5后产生高速旋转气流,通过等离子发生器2的电弧压缩区35,对柔性电弧进行强制压缩形成等离子电弧,等离子气流及焰流依次经过气体加热膨胀区34、焰流扩散区33后进入燃烧装置。
基于以上实施例,所述功率电弧发生器1包括绝缘外罩9,所述绝缘外罩9内部设置有水冷却回路部件、阴极电极棒10、喷嘴11、阴极夹头12及阴极气电端13,所述阴极气电端13与阴极夹头12和阴极电极棒10连通,所述阴极电极棒10位于所述绝缘罩9的中心轴上,其上端部延伸出绝缘罩9。
所述阴极气电端13接电源负极和保护气输入端。
具体地,所述水冷却回路部件由喷嘴水电座14、喷嘴水电座回水15、绝缘管16、阴极进水口17、阴极回水座18顺次连接组成,所述阴极回水座18通过所述阴极夹头12和绝缘连接件19分别与阴极电极棒10和喷嘴水电座14固定连接,所述阴极调节帽(20)设置在阴极夹头(12)的上端。
本实施例中,所述阴极调节帽20用于定位所述阴极夹头12,同时对阴极电极棒(10)作定位调节,在工作期间亦可对阴极电极棒(10)进行定位调节。
具体地,所述阴极回水座18还包括水管21,所述水管21延伸出绝缘外罩9与所述阳极进水口7连接。
本实施例中,所述喷嘴水电座14接电源正引弧端和冷却水输入端,水冷却回路为:水箱冷却输出端的冷却水从喷嘴水电座14进入,依次经过喷嘴座回水15、绝缘管16、阴极进水口17、阴极回水座18,再从阴极回水座18的水管21接到阳极进水口7,最后从阳极水电端8流出回到冷却水箱中,实现一个冷却的过程。
具体地,本实施例中还包括保护气回路,保护气体从阴极气电端13通入到阴极夹头12,再从阴极夹头12的分气槽通入阴极电极棒10和喷嘴11,最后从喷嘴11的中间孔位流向工作阳极32。
具体地,所述喷嘴11位于喷嘴水电座14的下方,并与喷嘴水电座14连通,所述喷嘴11的周围设置有耐温绝缘件22,所述耐温绝缘件22与所述绝缘罩9相连接。
请参阅图3,基于以上实施例,所述燃烧裂解装置3包括燃烧室23、废气进入口24及气体出口25,所述废气进入口24和气体出口25分别设置在所述燃烧室23的上端部和底端部,所述燃烧室23的外部依次设置有耐火材料层26、内层壳体27、保温层28及外层壳体29。
具体地,所述气体出口25处还设置有温度传感器30。
基于以上实施例,所述等离子弧发生器2通过连接螺栓31固定在所述燃烧裂解装置3的顶部。
本实施例中,将所述废气进入口24设置在燃烧室23的上端部,确保有害气体能在燃烧室23内加热时间维持在1.5秒以上,温度维持在850℃—1000℃之间,实现充分的燃烧,达到环保排放的目的。如果燃烧裂解不充分,从气体出口排出时的温度低于850℃,则温度传感器30可自动调节增大外置电源工作电流,使燃烧装置的出口温度达到充分裂解的要求。
使用方法:首先打开冷却水箱,形成冷却水回路,接通预通保护气,形成保护气回路,外置电源的引弧高频信号,加在阴极气电端13与引弧喷嘴水电座14之间,即直接加在阴极电极棒10和喷嘴11之间,当外置电源高频信号启动工作时,高频高压震荡信号直接击穿阴极电极棒10和喷嘴11之间的间隙,在阴极电极棒10和喷嘴11之间产生引弧电流,引弧电流的焰流直接接通阴极电极棒10与工作阳极32的回路,立即形成转弧工作电流,一旦工作阳极32有电流通过后,电源内部的传感器感应输出信号,首先立即切断喷嘴水电座14的引弧回路电流信号,
第二开通离子气气阀,产生旋转气流形成离子气回路,产生旋转气流,对粗直径、低温柔性电弧开始压缩;
第三工作电流缓升约1秒达到设定值,进入正常等离子弧工作状态,此时喷嘴座14的作用就只接通冷却进水,此时工作电流在阴极电极棒10和工作阳极32之间构成回路。此间从阴极电极棒10到压缩区35上面之间的电弧属于粗直径、低密度、温度相对较低的柔性电弧;从阴极电极10到工作阳极32之间由于强电场及高温的作用,经过分流器5产生的旋转气流会出现高速电离,首先电离的气体会增强弧柱的导电性,使弧柱的长度急剧增加,其二电离的气体出现加速膨胀,在电弧压缩区35区域直接对大电流柔性电弧进行强制压缩,而形成聚集在弧柱通道4中心的高密度的等离子弧。离子气和未电离完的气体将在加热膨胀区34区域得到进一步加热,使温度达到7000-8000℃左右,产生更长更粗的等离子弧焰流。由于等离子弧发生器中,中部的弧柱通道4为圆台状结构,可对所述等离子弧焰流进行放大增粗、降温,当焰流温度降低到一半左右后直接进入密封的燃烧室23内对有害气体进行燃烧裂解,经过燃烧裂解后的废气经过气体出口25排出,经过后期专门热能利用、喷淋降温、吸尘等处理等之后即可对外排放。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述处理器包括从上到下依次设置的功率电弧发生器(1)、等离子弧发生器(2)及燃烧裂解装置(3),所述等离子弧发生器(2)中部设置有弧柱通道(4)和工作阳极(32),所述工作阳极(32)缠绕所述弧柱通道(4)的外部,所述离子弧发生器(2)还包括分流器(5)、离子气进口(6)、阳极进水口(7)及阳极水电端(8)。
2.根据权利要求1所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述弧柱通道(4)为圆台状,其上端面孔径小于下端面孔径,所述分流器(5)位于圆台的上端面,并与所述离子气进口(6)连通。
3.根据权利要求1所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述工作阳极(32)与所述离子气进口(6)、阳极进水口(7)及阳极水电端(8)焊接为一个整体。
4.根据权利要求1所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述功率电弧发生器(1)包括绝缘外罩(9),所述绝缘外罩(9)内部设置有水冷却回路部件、阴极电极棒(10)、喷嘴(11)、阴极夹头(12)及阴极气电端(13),所述阴极气电端(13)与阴极夹头(12)和阴极电极棒(10)连通,所述阴极电极棒(10)位于所述绝缘罩(9)的中心轴上,其上端部延伸出绝缘罩(9)。
5.根据权利要求1所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述水冷却回路部件由喷嘴水电座(14)、喷嘴座回水(15)、绝缘管(16)、阴极进水口(17)、阴极回水座(18)顺次连接组成,所述阴极回水座(18)通过所述阴极夹头(12)和绝缘连接件(19)分别与阴极电极棒(10)和喷嘴水电座(14)固定连接,所述阴极调节帽(20)设置在阴极夹头(12)的上端。
6.根据权利要求5所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述阴极回水座(18)还包括水管(21),所述水管(21)延伸出绝缘外罩(9)与所述阳极进水口(7)连接。
7.根据权利要求4所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述喷嘴(11)位于喷嘴水电座(14)的下方,并与喷嘴水电座(14)连通,所述喷嘴(11)的周围设置有耐温绝缘件(22),所述耐温绝缘件(22)与所述绝缘罩(9)相连接。
8.根据权利要求1所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述燃烧裂解装置(3)包括燃烧室(23)、废气进入口(24)及气体出口(25),所述废气进入口(24)和气体出口(25)分别设置在所述燃烧室(23)的上端部和底端部,所述燃烧室(23)的外部依次设置有耐火材料层(26)、内层壳体(27)、保温层(28)及外层壳体(29)。
9.根据权利要求8所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述气体出口(25)处还设置有温度传感器(30)。
10.根据权利要求1所述的有害气体焚烧裂解处理器,其特征在于:所述等离子弧发生器(2)通过连接螺栓(31)固定在所述燃烧裂解装置(3)的顶部。
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CN112619333A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-04-09 | 无锡英普朗科技有限公司 | 一种等离子废气处理设备 |
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2019
- 2019-05-21 CN CN201910423438.3A patent/CN110056893A/zh active Pending
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