CN113767447A - 具有回流换热器的等离子体反应器 - Google Patents

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S·A·麦克勒兰德
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Abstract

一种等离子体生成系统(10)包括波导(20)和内壁(40)，所述波导(20)用于将微波能传送通过，所述内壁(40)设置于所述波导内以限定等离子体空腔，其中等离子体(46)利用所述微波能而生成于所述等离子体空腔内。所述等离子体生成系统(10)还包括：适配器(44)，所述适配器(44)具有气体出口(32)，由所述等离子体(46)所处理的废气通过所述气体出口(32)离开所述等离子体空腔；回流换热器(100)，所述回流换热器(100)直接附接至所述适配器(44)并且具有气体通路，所述气体通路与所述适配器(44)中的气体出口(32)流体连通。所述回流换热器(100)从所述废气中回收热能并且利用所述热能来加热输入气体。

Description

具有回流换热器的等离子体反应器
技术领域
本发明涉及等离子体生成器，并且更具体地涉及具有用于从等离子体生成器的废气中回收热量的回流换热器的等离子体生成器。
背景技术
近年来，微波技术已应用于生成各种类型的等离子体。例如，用作等离子体源的微波放电通过将微波能量耦合至含有待处理气体的放电腔室中来实现。通常，由等离子体所处理/反应并且作为废气离开等离子体腔室的气体处于高温下。用于冷却废气的常规管件系统可由于废气的未回收热能而遭受热损失。
另外，用于冷却废气的常规冷却系统包括将等离子体反应器连接至常规冷却系统的管材或管道，其中管材需耐受可能导致氧化的废气的热和化学性质。通常，以耐火金属或材料上的奇特涂层来实现对热和化学损害的保护充其量为不切实际的和昂贵的。此外，如果废气的热能进行回收，那么与管材或管道相关联的所有热损失和隔热要求将降低等离子体系统的效率；通常，管道热损失对于等离子体反应器的常规流速和温度可为十分显著的。
因此，存在对于一种紧凑回流换热器的需求，该紧凑回流换热器从废气中回收热能并且将该热能传递至入口气体从而改善等离子体系统的能量效率，而无需引入复杂冷却系统设计和/或难以操作的材料。
发明内容
根据本发明的一个方面，等离子体生成系统包括：用于在其内生成等离子体的等离子体空腔；具有气体出口的适配器，由等离子体所处理的废气通过该气体出口离开等离子体空腔；和回流换热器，该回流换热器直接附接至适配器并且具有气体通路，该气体通路与适配器中的气体出口流体连通，该回流换热器配置成从废气回收热能并且利用该热能加热输入气体。
根据本发明的一个方面，等离子体生成系统包括：用于将微波能传送通过的波导；设置于波导内以限定等离子体空腔的内壁，等离子体利用微波能而生成于该等离子体空腔内，该波导具有气体出口，由等离子体所处理的废气通过该气体出口离开等离子体空腔；回流换热器，该回流换热器直接附接至波导并且具有气体通路，该气体通路与波导中的气体出口流体连通，该回流换热器配置成从废气中回收热能并且利用该热能加热输入气体；气体入口，该气体入口安装于波导上并且配置成从回流换热器接收输入气体并且将该输入气体引入至等离子体空腔中；和管道，该管道的一端联接至回流换热器，另一端联接至气体入口，其中输入气体通过该管道从回流换热器流动至气体入口。
附图说明
图1根据本公开的实施例示出了等离子体生成系统的示意图。
图2根据本公开的实施例示出了沿着线2-2所截取的图1中的等离子体腔室的剖视图。
图3根据本公开的实施例示出了涡流生成器的透视图。
图4根据本公开的实施例示出了沿着线4-4所截取的图3中的涡流生成器的剖视图。
图5根据本公开的实施例示出了适配器的透视图。
图6根据本公开的实施例示出了沿着线6-6所截取的图5中的适配器的剖视图。
图7根据本公开的实施例示出了内部涡流的透视图。
图8根据本公开的实施例示出了外部涡流的透视图。
图9根据本公开的实施例示出了回流换热器的透视图。
图10A根据本公开的实施例示出了回流换热器的透视图。
图10B根据本公开的实施例示出了图10A中的回流换热器的顶视图。
图10C根据本公开的实施例示出了图10A中的翅片/挡板的透视图。
图11根据本公开的实施例示出了翅片/挡板的透视图。
图12根据本公开的实施例示出了沿着线2-2所截取的图1中的等离子体腔室的剖视图。
图13根据本公开的实施例示出了回流换热器的透视图。
图14根据本公开的实施例示出了沿着线2-2所截取的图1中的等离子体腔室的剖视图。
图15根据本公开的实施例示出了沿着线2-2所截取的图1中的等离子体腔室的剖视图。
图16根据本公开的实施例示出了回流换热器的透视图。
具体实施方式
在下述描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节，以提供本公开的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，本公开可在无这些细节的情况下付诸实践。此外，本领域的技术人员将认识到，所描述的本公开的实施例可以多种方式来实施。
图中所示的部件或模块为本公开的示例性实施例的说明并且旨在避免模糊本公开。还应理解，在整个讨论中，部件可描述为独立功能单元，其可包括子单元，但本领域的技术人员将认识到，各种部件或其部分可划分为独立部件，或可集成在一起，包括集成于单个系统或部件内。应注意，本文所讨论的功能或操作可作为部件来实施。
对“一个实施例”、“优选实施例”、“一种实施例”或“实施例”的引用意味着，结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性或功能包括于本公开的至少一个实施例中，并且可处于一个以上的实施例中。另外，上文所提及短语在本说明书的各个地方的出现非必然地始终指代一个或多个相同实施例。
某些术语在说明书的各个地方的使用出于说明目的，并且不应视为限制性的。术语“包括(include)”、“包括(including)”、“包括(comprise)”和“包括(comprising)”应理解为开放式术语，并且下述的任何列举为实例并且非旨在限于所列出项目。
图1根据本公开的实施例示出了等离子体生成系统10的示意图。如所示，等离子体生成系统10包括：具有中空管形状的微波空腔/波导20；连接至波导20的等离子体腔室22；和微波供应单元12，微波供应单元12连接至波导20并且操作用以经由微波波导20将微波能提供至等离子体腔室22。在实施例中，等离子体腔室22接收微波能，并且利用所接收微波能处理气体。在实施例中，气体罐30经由气体管线28将气体提供至等离子体腔室22。
微波供应单元12将微波能提供至等离子体腔室22并且包括：用于生成微波的微波生成器14；用于将电力供应至微波生成器14的电源16；和调谐器18，调谐器18用于减少从等离子体腔室22所反射并向微波生成器14传播的微波能。在实施例中，微波供应单元12可包括其它部件，诸如隔离器和循环器以及滑动短路，该隔离器具有假负载以用于耗散朝向微波生成器14传播的反射微波能，该循环器用于将反射微波能引导至假负载，该滑动短路设置于波导20的端部处。
图2根据本公开的实施例示出了沿着线2-2所截取的(即，沿着平行于纸张的平面所切割的)图1中的等离子体腔室22的剖视图。如所示，等离子体腔室22包括：内壁40；等离子体稳定器38；正向流入口42，该正向流入口42连接至气体管线29并且配置成将正向流引入等离子体腔室中；反向流入口(其还称为“适配器”)44，反向流入口44连接至气体管线28并且配置成将反向流引入至等离子体腔室中；和回流换热器100，回流换热器100接触适配器44并且配置成从废气中回收热能。在此，术语等离子体空腔指代由内壁40、波导20、正向流入口42和适配器44所围绕的封闭空间，其中反向流气体和正向流气体通过经由波导20所传送的微波能在等离子体空腔中进行处理/改良。
在实施例中，内壁40由对于微波能透射的材料形成，诸如石英或陶瓷。在实施例中，内壁40由任何其它合适电介质材料形成，该电介质材料对于均匀流动、耐热性、耐化学性和电磁透射为期望的。在实施例中，内壁40优选地具有但不限于中空圆柱体的形状。
图3根据本公开的实施例示出了正向流入口42的透视图。图4根据本公开的实施例示出了沿着线4-4所截取的正向流入口42的剖视图。如所示，正向流入口42具有用于联接至气体管线29的孔/适配器47和形成于其壁中的一个或多个气体通路48。在实施例中，气体通路48的出口位于等离子体稳定器38内侧，使得等离子体稳定器38利用离开气体通路48的气流而形成了内部涡流43。在实施例中，等离子体稳定器38的内径可改变以调整内部涡流43的外径。在实施例中，如上文所讨论，等离子体稳定器38可具有中空圆柱体的形状，并且同心地设置至正向流入口42。
在实施例中，随着正向流经由气体通路48进入等离子体空腔，每个气体通路48布置成将螺旋运动赋予正向流。在实施例中，每个气体通路48可弯曲以增强正向流的涡流性。在实施例中，正向流入口42由任何合适材料形成，诸如陶瓷，使得该入口与波导20电气隔离并且耐受等离子体46的热能。在实施例中，正向流入口42由金属或电介质材料形成。
在实施例中，等离子体稳定器38由对于微波能透射的材料形成，并且优选地由与内壁40相同的材料形成。在实施例中，等离子体稳定器38附接至波导20，突出至等离子体空腔中，其中等离子体稳定器38的轴向方向平行于y轴线。在实施例中，如上文所讨论，内壁40可具有中空圆柱体的形状，并且等离子体稳定器38可同心地安装至内壁40。在实施例中，等离子体稳定器38内侧的正向流形成了内部涡流43并且前进朝向波导20的另一端部，更具体地朝向气体出口32。图7根据本公开的实施例示出了内部涡流43的透视图。如所示，正向流(或等同地，内部涡流)以螺旋运动行进了内壁40的长度，直至内部涡流离开气体出口32。
在实施例中，在等离子体羽流(或简称为，等离子体)46通过等离子体点火器(图2中未示出)的点火之后，等离子体46通过由微波生成器14所传送的微波能来维持。等离子体点火器的示例性实施例的描述可见于提交于2020年2月28日的标题为“等离子体反应器的耐用自动点火装置(Durable auto-ignition device for plasma reactor)”的共同待审美国专利申请序列号16/805,661中，该专利申请据此全文以引用方式并入。
在实施例中，等离子体46位于内部涡流43内，使得内部涡流43的气体粒子穿过等离子体46。在实施例中，等离子体稳定器38确定内部涡流43的外径，从而防止正向流在通过气体出口32离开等离子体空腔之前绕过等离子体46。在实施例中，等离子体稳定器38有助于通过使内部涡流43与外部涡流45分开而将等离子体46保持为稳定的。
图5根据本公开的实施例示出了适配器44的透视图。图6根据本公开的实施例示出了沿着线6-6所截取的适配器44的剖视图。如所示，适配器44具有：开口82，回流换热器100的气体通过开口82流动至适配器中；孔，该孔用于形成气体出口32；停滞腔室80；和形成于其壁中的一个或多个气体通路51。在实施例中，开口82形成于适配器的底壁中，并且为环形狭缝，但是该开口可具有其它合适形状。
在实施例中，随着反向流经由气体通路51进入等离子体空腔，每个气体通路51布置成将螺旋运动赋予反向流。在实施例中，每个气体通路51可弯曲以增强反向流的涡流性。在实施例中，适配器44由优选但不限于Ni合金来形成，诸如英科耐尔合金或哈氏合金。
在实施例中，流动通过开口82的气体进入停滞腔室/空间80。在实施例中，称为反向流的流离开停滞腔室80并且行进朝向内壁40，并且然后以螺旋运动沿着内壁40向上(y轴线方向)前进朝向波导20的另一端部。随后，反向流逆转了流动方向以向下前进并且形成了外部涡流45。在实施例中，外部涡流45的旋转轴线大体平行于y轴线。图8根据本公开的实施例示出了外部涡流45的透视图。如所示，外部涡流45具有中空圆柱体形状，并且具有两个流动区域，内部向下流动区域45-1和外部向上流动区域45-2。在实施例中，内部涡流43设置于外部涡流45的中间中空部分，并且由内部向下流动区域45-1围绕。需注意，正向流入口42的气体与适配器44的流混合以形成内部涡流43。在实施例中，外部涡流45围绕内部涡流43，以使内壁40与等离子体46屏蔽。
在实施例中，如上文所讨论，等离子体稳定器38的内径确定了内部涡流43的径向尺寸。因此，在实施例中，等离子体稳定器38的内径可调整，使得外部涡流45围绕内部涡流43并且以稳定方式维持内部涡流43的流动状态，从而使等离子体稳定并且产生提高产量和效率。
在实施例中，等离子体46用于将入口气体改良为期望产品气体，其中入口气体通过正向流入口42和适配器44引入至等离子体空腔中。在实施例中，离开正向流入口42的内部涡流的气体成分包括CO2、CH4和O2，并且离开气体出口32的气体包括CO和H2以及正向流气体的未反应部分。在实施例中，正向流的优选分布为流进等离子体腔室22中的总流的5％-95％(以质量计)。在实施例中，正向流和反向流的气体成分和流速可调整以增强等离子体腔室22中的等离子体稳定性和化学反应的效率。
在实施例中，回流换热器100从离开气体出口32的废气中回收热能并且将该热能传递至入口气体。图9根据本公开的实施例示出了回流换热器100的透视图。如所示，回流换热器100为气体容器，该气体容器具有其中的封闭空间/腔室109，并且回流换热器100的壁包括：内部壳体102；外部壳体103；顶盖106；底盖107；形成于顶盖106中的开口111(还称为“出口”)；和一个或多个翅片/挡板104，翅片/挡板104固定至内壁和外壁并且设置于封闭空间/腔室109中。在实施例中，开口111为环形狭缝，但是开口111可具有其它合适形状。在实施例中，适配器44中的开口82与形成于回流换热器100的顶盖中的开口111对准，使得加热气体从腔室109流动至适配器44中。
在实施例中，内部壳体和外部壳体的每一者具有中空圆柱体的形状，并且顶盖和底盖的每一者具有环形盘的形状，其中内部壳体102、外部壳体103、顶盖106和底盖107限定了腔室109。在实施例中，回流换热器100优选地由镍合金制成(但不限于此)，诸如英科耐尔合金家族的成员。
在实施例中，内部壳体102限定了气体通路/孔108，气体通路/孔108与适配器44的气体出口32流体连通，其中废气流动通过气体通路108。在实施例中，外部壳体103包括用于联接至气体管线28的入口孔/适配器114，和用于联接至气体管线29的出口孔/适配器112。
在实施例中，流动通过气体通路108的反应气体/废气处于高温下，从而将热能传递至回流换热器100。在实施例中，回流换热器100利用该传递热能来加热气体罐30的入口气体，并且加热入口气体进入适配器44和/或正向流入口42，以改善通过等离子体46所执行反应的效率。另外，随着反应气体/废气流动通过气体通路108，回流换热器100从反应气体/废气提取热能，以将废气的温度减小至低于回流换热器材料的熔点或工作温度。
在实施例中，翅片/挡板104被布置成使表面积和热传输最大化，而未引起过量压降。在实施例中，额外挡板可设置于气体通路108中。图10A根据本公开的实施例示出了回流换热器150的透视图。图10B根据本公开的实施例示出了图10A中的回流换热器的顶视图。如所示，一个或多个翅片/挡板152设置成平行于气体流以改善热交换，而未引起过量压降。
图10C根据本公开的实施例示出了图10A中的翅片/挡板152的透视图。如所示，翅片152具有矩形板的形状，并且布置成大体平行于离开适配器44的废气流。在实施例中，挡板152可以相对于通过气体通路108的气体流的任一偏手性进行内螺旋。图11根据本公开的实施例示出了翅片/挡板162的透视图。如所示，翅片/挡板162相对于废气流进行内螺旋/弯曲，使得废气流通过翅片来偏转。在实施例中，翅片162可用于取代翅片152。
在实施例中，腔室109内侧的加热入口气体的一部分通过开口111和开口82进入停滞腔室80，开口111形成于顶盖106中，开口82形成于适配器44的底侧上。在实施例中，腔室109内侧的加热入口气体的其余部分流动通过出口孔/适配器112和气体管线29并且进入正向流入口42。
在另选实施例中，正向流入口42可从类似于气体罐30的独立气体罐接收入口气体，即，气体管线29可直接地联接至独立气体罐并且流动至正向流入口42的气体可处于室温下。在此类配置中，正向流可具有不同于反向流的气体成分。另外，正向流(和/或反向流)的气体成分可在操作期间改变。例如，正向流可包括少量的氩气以有助于等离子体46的点火。在实施例中，正向流和反向流的气体成分和流速可调整以增强等离子体腔室22中的等离子体稳定性和化学反应的效率。
图12根据本公开的实施例示出了沿着线2-2所截取的图1中的等离子体腔室的剖视图。图13根据本公开的实施例示出了回流换热器230的透视图。如所示，等离子体腔室222类似于图2中的等离子体腔室22，其差别在于，等离子体腔室222未具有反向流入口(适配器)。在实施例中，波导220具有气体出口232，通过等离子体246所处理/反应的气体通过气体出口232离开等离子体空腔。需注意，等离子体腔室222未生成类似于外部涡流45的外部涡流。
在实施例中，回流换热器230直接附接至波导220，并且回流换热器230的内部壳体242限定了孔248，孔248与形成于波导220的壁中的气体出口232流体连通。在实施例中，回流换热器230从流动通过孔248的废气中接收热能，并且在腔室239中的气体经由气体管线229传递至正向流入口242之前利用该热能来加热腔室239中的气体。
在实施例中，回流换热器230类似于图9的回流换热器100，其差别在于，回流换热器230的顶盖236未具有用于将气体提供至等离子体空腔的任何环形狭缝。需注意，等离子体腔室222的部件由与等离子体腔室222的对应物类似的材料来形成。还需注意，等离子体稳定器238为任选部件。
图14根据本公开的实施例示出了沿着线2-2所截取的图1中的等离子体腔室的剖视图。如所示，等离子体腔室322类似于等离子体腔室22，其差别在于，等离子体稳定器338设置于反向流入口(其还称为“适配器”)344上。需注意，等离子体腔室322为图1中的等离子体腔室22的各种实施例的一者。等离子体腔室的其它示例性实施例的描述可见于提交于2020年1月26日的标题为“用于处理气体的等离子体反应器(Plasma reactor forprocessing gas)”的共同待审美国专利申请序列号16/752,689中，该专利申请据此全文以引用方式并入。
图15根据本公开的实施例示出了沿着线2-2所截取的图1中的等离子体腔室的剖视图。如所示，等离子体腔室422类似于等离子体腔室22，其差别在于，等离子体腔室422未具有正向流入口以及气体管线29，气体管线29用于向该正向流入口提供加热入口气体。因此，等离子体腔室422未生成类似于内部涡流43的内部涡流。图16根据本公开的实施例示出了图15中回流换热器430的透视图。在实施例中，相比于图9中的回流换热器100，回流换热器430不具有气体出口孔/适配器112来连接至气体管线29。
需注意，回流换热器230和430可具有类似于回流换热器100中的翅片/挡板152(或162)的额外翅片/挡板，即，回流换热器230和430的每一者可包括设置于孔中的翅片/挡板，反应气体/废气流动通过该孔。
如上文结合图2所讨论，回流换热器100通过合适紧固机构可拆卸地固定至适配器44，诸如螺钉，(图2中未示出)在另选实施例中，回流换热器未固定至适配器；替代地，回流换热器100和适配器44形成为一个整体本体。类似地，在另选实施例中，图14(或图15)中的回流换热器和适配器可形成为一个整体本体。
需注意，图1至图16中的回流换热器直接附接至适配器或波导，即，回流换热器作为等离子体腔室直接地固定至或并入相同本体中，从而使昂贵材料和/或难以操作的材料的使用最少化。另外，在实施例中，废气和入口气体被布置成使得回流换热器中的入口气体作用于冷却回流换热器本体，从而防止回流换热器本体的材料熔化或超出其建议工作温度，并且使得废气未过度地碰撞回流换热器本体以防止回流换热器本体的温度超出该回流换热器的工作温度。
在实施例中，图1至图16中的等离子体腔室消除了对于常规管材(弯曲的和平直的)的需求，该常规管材通常需要用以实施物理分开的反应器和回流换热器。本常规管材将需承受废气的热和化学性质，潜在的氧化性，该热和化学性质对于以耐火金属或材料上的奇特涂层来实现充其量为不切实际的和昂贵的。此外，与常规管材或管道(其将反应器连接至回流换热器)相关联的所有热损失和绝缘要求得以整体地消除，从而导致可回收热量的增加。
在实施例中，图1至图16中的等离子体腔室不存在常规必需管材、管道和/或配件，从而允许相对于常规系统中的其它等同回流换热器和反应器在较小几何占地面积中的操作。图1至图16中的等离子体腔室的紧凑性为相当重要的，其中具有所并入回流换热器的等离子体反应器紧密地包装以处理增加量的入口气体。
本领域的技术人员应当理解，先前实例和实施例为示例性的，并且不限于本公开的范围。据预期，在阅读说明书和研究附图后，对于本领域技术人员将显而易见的所有变化、增强、等同、组合和该包括于本公开的真正精神和范围内。还应注意，任何权利要求的元素可区别地布置，包括具有多种依赖性、配置和组合。

Claims (21)

1.一种等离子体生成系统，包括：
等离子体空腔，所述等离子体空腔用于在其内生成等离子体；
适配器，所述适配器具有气体出口，由所述等离子体所处理的废气通过所述气体出口离开所述等离子体空腔；和
回流换热器，所述回流换热器直接附接至所述适配器并且具有气体通路，所述气体通路与所述适配器中的所述气体出口流体连通，所述回流换热器配置成从所述废气中回收热能并利用所述热能加热输入气体。
2.根据权利要求1所述的等离子体生成系统，其中所述回流换热器具有其内侧的封闭空间和一个或多个挡板，所述一个或多个挡板设置于所述封闭空间内侧并且将热能传递至所述输入气体。
3.根据权利要求1所述的等离子体生成系统，其中所述回流换热器具有一个或多个挡板，所述一个或多个挡板设置于所述气体通路中，并且其中所述一个或多个挡板从所述废气回收热能。
4.根据权利要求3所述的等离子体生成系统，其中所述一个或多个挡板的每一者布置成平行于离开所述气体出口的所述废气的流动方向。
5.根据权利要求3所述的等离子体生成系统，其中所述一个或多个挡板的每一者相对于离开所述气体出口的所述废气的流动方向进行内螺旋。
6.根据权利要求1所述的等离子体生成系统，其中所述回流换热器具有其内侧的封闭空间、气体入口和气体出口，所述输入气体通过所述气体入口流动至所述封闭空间中，利用所述热能所加热的所述输入气体通过所述气体出口离开所述封闭空间。
7.根据权利要求6所述的等离子体生成系统，其中所述回流换热器具有盖，所述盖直接接触所述适配器的底壁，并且所述回流换热器的气体出口形成于所述盖中，并且其中所述适配器的底壁具有气体入口，并且其中所述回流换热器的气体出口与所述适配器的气体入口对准，使得在所述封闭空间中所加热的所述输入气体通过所述回流换热器的气体出口和所述适配器的气体入口流动至所述适配器中。
8.根据权利要求6所述的等离子体生成系统，还包括：
流动入口，所述流动入口配置成将通过所述回流换热器所加热的所述输入气体引入至所述等离子体空腔中；和
管道，所述管道的一端联接至所述回流换热器的气体出口，另一端联接至所述流动入口，其中由所述回流换热器所加热的所述输入气体穿过所述管道。
9.根据权利要求8所述的等离子体生成系统，还包括：
波导，所述波导用于将微波能传送通过；和
内壁，所述内壁设置于所述波导内以限定所述等离子体空腔，等离子体利用所述微波能生成于所述等离子体空腔内，
其中所述适配器安装于所述波导的底侧上，并且所述流动入口安装于所述波导的顶侧上。
10.根据权利要求8所述的等离子体生成系统，其中所述流动入口将所述输入气体作为涡流引入所述等离子体空腔中。
11.根据权利要求8所述的等离子体生成系统，还包括：
等离子体稳定器，所述等离子体稳定器具有中空圆柱体的形状并且突出至所述等离子体空腔中，其中所述流动入口的一部分设置于所述等离子体稳定器内侧。
12.根据权利要求1所述的等离子体生成系统，其中所述适配器配置成利用由所述回流换热器所加热的所述输入气体而在所述等离子体空腔内生成涡流。
13.根据权利要求12所述的等离子体生成系统，还包括：
等离子体稳定器，所述等离子体稳定器具有中空圆柱体的形状并且设置于所述适配器上，
其中所述等离子体稳定器的纵向方向平行于所述涡流的旋转轴线。
14.根据权利要求1所述的等离子体生成系统，其中所述适配器和所述回流换热器形成为一个整体本体。
15.一种等离子体生成系统，包括：
波导，所述波导用于将微波能传送通过；
内壁，所述内壁设置于所述波导内以限定等离子体空腔，等离子体利用所述微波能而生成于所述等离子体空腔内，所述波导具有气体出口，由所述等离子体所处理的废气通过所述气体出口离开所述等离子体空腔；
回流换热器，所述回流换热器直接附接至所述波导并且具有气体通路，所述气体通路与所述波导中的气体出口流体连通，所述回流换热器配置成从所述废气中回收热能并利用所述热能加热输入气体；
气体入口，所述气体入口安装于所述波导上并且配置成从所述回流换热器接收所述输入气体并将所述输入气体引入至所述等离子体空腔中；和
管道，所述管道的一端联接至所述回流换热器，另一端联接至所述气体入口，其中所述输入气体通过所述管道从所述回流换热器流动至所述气体入口。
16.根据权利要求15所述的等离子体生成系统，其中所述回流换热器具有其内侧的封闭空间和一个或多个挡板，所述一个或多个挡板设置于所述封闭空间内侧，并且其中热能从所述一个或多个挡板传递至所述入口气体。
17.根据权利要求15所述的等离子体生成系统，其中所述回流换热器具有一个或多个挡板，所述一个或多个挡板设置于所述气体通路中，并且其中所述一个或多个挡板从所述废气回收热能。
18.根据权利要求15所述的等离子体生成系统，其中所述一个或多个挡板的每一者布置成平行于离开所述气体出口的所述废气的流动方向。
19.根据权利要求15所述的等离子体生成系统，其中所述一个或多个挡板的每一者相对于离开所述气体出口的所述废气的流动方向进行内螺旋。
20.根据权利要求15所述的等离子体生成系统，其中所述气体入口配置成将所述输入气体作为涡流引入所述等离子体空腔中。
21.根据权利要求15所述的等离子体生成系统，还包括：
等离子体稳定器，所述等离子体稳定器具有中空圆柱体的形状并且突出至所述等离子体空腔中，其中所述气体入口的一部分设置于所述等离子体稳定器内侧。
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