CN201187775Y - 一种新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器，由谐振电路和喷灯两部分组成，谐振电路的谐振线圈缠绕在喷灯的周围，谐振线圈中通过的高频电流将在喷灯内产生高频的磁场，当该磁场的场强及频率足够大时，处于磁场作用下的气体将形成等离子体并燃烧。本实用新型使用的是空气及氩气作为等离子体燃烧的气体，温度可达到6000－20000K，加热效率比普通气体高5－10倍，减少气体燃烧时的尾气排放，保护环境，减少火焰加热时产生的杂质，提高加热材料的纯度；采用石英玻璃喷灯，等离子体火焰不和任何污染材料接触，因此无杂质污染，等离子体火焰燃烧时也不会产生H₂O，因此也不会有羟基影响石英玻璃的性能。

Description

一种新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器

技术领域

本实用新型涉及一种新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器，属于一种新型的能源利用方式，其主要应用于需要用可燃烧气体燃烧加热并且加热温度高的工业领域，具体包括：玻璃加工、陶瓷加工、半导体加工、金属加工、焊接等。

背景技术

目前在需要火焰燃烧加热的工业领域中，主要依靠氢氧焰或燃烧丙烷等烷类气体。主要有以下缺点：

1、这些可燃气体的火焰温度只能达到3000℃左右，氢氧焰的温度为2500-3000℃。丙烷燃烧温度只能达到3000℃左右。在加热熔点较高的材料时，热效率低，能源消耗大。

2、氢气、丙烷等可燃烧气体属于极易燃易爆气体，非常不安全。

3、可燃烧气体成本较高，大多属于不可再生资源。

4、部分可燃烧气体产生的有害气体会破坏环境，并增加减排的环保成本。

5、部分可燃烧气体在燃烧时会产生杂质，对加工高纯度的材料会有影响。以加工石英玻璃为例，通常加热石英玻璃使用的是氢氧焰，氢氧焰燃烧时会产生大量的羟基，这些羟基会进入石英玻璃中，影响石英玻璃的热脆性。

等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质。由于电离气体内正负电荷数相等，整体上看电离气体表现出电中性，故称这种气体状态为等离子体态。等离子体具有导电性，当等离子体置于电场内就会产生电流。在电场的作用下，电子被加速。这些电子和其他粒子相互碰撞，从而产生很大的动能。在标准大气压下，这些碰撞产生的巨大动能会使气体温度极剧升高，此时通过电弧将极小部分气体电离，使其具有轻微的导电性，之后气体的电离将会增加，从而产生等离子体火焰。

等离子体燃烧主要有以下特点：

1、高温度、高效率。以空气等离子体燃烧为例，可达到6000-20000K。等离子体火焰比普通气体燃烧的火焰效率高5-10倍。

2、安全、节能环保。几乎所有的气体都能够产生等离子体火焰。我们通常使用空气及氩气等离子燃烧，其成本低、节能、安全、无有害气体排放、环保。

发明内容

本实用新型的目的为了克服现有技术存在的上述问题和缺点，提供一种新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器，利用等离子体燃烧的特点，减少气体燃烧时的尾气排放，保护环境，减少火焰加热时产生的杂质，提高加热材料的纯度。

本实用新型的技术方案为：

一种新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器，主要由谐振电路和喷灯两部分组成，谐振电路主要提供形成等离子体所需的高频交变的磁场。谐振电路的谐振线圈缠绕在喷灯的周围，这样，谐振线圈中通过的高频电流将在喷灯内产生高频的磁场，当该磁场的场强及频率足够大时，处于磁场作用下的气体将形成等离子体并燃烧，喷灯主要提供等离子体燃烧所需的气体，是等离子体形成并燃烧的场所。详见附图1。

一.谐振电路的设计。

所述的谐振电路部分由阳极控制电路、阴极控制电路、放大电路、LC谐振电路组成，见附图2谐振电路连接示意图，阳极控制电路与放大电路中的功放管阳极相连，提供功放管的阳极电压，阴极控制电路与放大电路中的功放管阴极相连，提供功放管的阴极电压，放大电路和LC谐振电路相连，起到放大谐振信号的作用，LC谐振电路由谐振电容和谐振线圈连接成回路，用于产生高频的磁场。

二.喷灯的设计。

1、喷灯的燃烧气体的选择。

因双原子分子气体在电离前必须断键，为了使初次电离的能量尽量小，在等离子体火焰刚开始燃烧时我们选用单原子分子的气体，如氩气。到等离子体开始燃烧并可提供足够大的能量时，再转换为双原子分子气体燃烧。此过程需要5-10秒钟。在实际应用中，我们使用空气作为等离子体燃烧的气体。

2、喷灯形状的设计。

所述的喷灯结构为在喷灯壁两侧设计有供气流旋转的喷口，在喷灯中间设计有供气流轴向垂直的喷口。

喷灯形状见附图3喷灯结构示意图。主要有轴向垂直气流和旋转气流两路气体，轴向气流为等离子体燃烧火焰供气，旋转气流则分布在喷灯壁内，起到冷却的作用。

3.气体流量的设置。

对于带旋转气体冷却的喷灯，气体流量的设定是很重要的，旋转气体可以稳定火焰，但是如果该路气体的流量过大，反而会引起火焰波动。对于轴向气体，若流量不够则火焰高度不足，甚至在喷灯内燃烧。通常旋转气流量为轴向气流量的2-2.5倍。

本实用新型的有益效果。

1.本实用新型技术采用的是电能，燃烧的是空气及氩气，均属于环保能源，完全取代了氢气、丙烷等不可再生资源。并且成本低。

2.等离子体火焰的温度可达到6000-20000K，因此其加热效率比普通气体燃烧的火焰高5-10倍。

3.本实用新型中的等离子体燃烧加热器使用的是空气及氩气，均属于安全气体。

4.本实用新型中的等离子体燃烧加热器在燃烧时没有任何尾气产生。仅有因火焰发出的紫外线产生的臭氧。臭氧量符合国家标准并，＜2mg/m3。

5.本实用新型中的等离子体燃烧加热器采用的是石英玻璃喷灯，等离子体火焰不和任何污染材料接触，因此没有任何杂质污染，特别是金属离子的污染。等离子体火焰燃烧时也不会产生H2O，因此也不会有羟基影响石英玻璃的性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的谐振电路连接示意图。

图3为本实用新型的喷灯结构示意图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所术，本实用新型由谐振电路和喷灯两部分组成，谐振电路主要提供形成等离子体所需的高频交变的磁场，谐振电路的谐振线圈缠绕在喷灯的周围，这样，谐振线圈中通过的高频电流将在喷灯内产生高频的磁场，当该磁场的场强及频率足够大时，处于磁场作用下的气体将形成等离子体并燃烧，所述的谐振电路部分由阳极控制电路、阴极控制电路、放大电路、LC谐振电路组成，阳极控制电路与放大电路中的功放管阳极相连，提供功放管的阳极电压，阴极控制电路与放大电路中的功放管阴极相连，提供功放管的阴极电压，放大电路和LC谐振电路相连，起到放大谐振信号的作用，LC谐振电路由谐振电容和谐振线圈连接成回路，用于产生高频的磁场。

所述的喷灯结构为在喷灯壁两侧设计有供气流旋转的喷口，在喷灯中间设计有供气流轴向垂直的喷口。

所述的等离子体燃烧加热器的工作流程为：

1.喷灯内先通入氩气；

2.阴极控制电路和阳极控制电路工作，此时喷灯内产生了高频的磁场；

3.喷灯内的氩气被磁场电离，产生等离子体并燃烧；

4.喷灯内的氩气流量逐渐减少，空气流量增加；

5.喷灯内氩气流量为0，完全由空气燃烧。

Claims (3)

1、一种新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器，由谐振电路和喷灯两部分组成，其特征在于：谐振电路的谐振线圈缠绕在喷灯的周围。

2、根据权利要求1所述的新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器，其特征在于：所述的谐振电路部分由阳极控制电路、阴极控制电路、放大电路、LC谐振电路组成，阳极控制电路与放大电路中的功放管阳极相连，阴极控制电路与放大电路中的功放管阴极相连，放大电路和LC谐振电路相连，LC谐振电路由谐振电容和谐振线圈连接成回路。

3、根据权利要求1所述的新型环保节能减排气体等离子体燃烧加热器，其特征在于：所述的喷灯结构为在喷灯壁两侧设计有供气流旋转的喷口，在喷灯中间设计有供气流轴向垂直的喷口。

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