CN202808722U

CN202808722U - 等离子体燃料转化装置

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Publication number: CN202808722U
Application number: CN 201220442340
Authority: CN
Inventors: 周开根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-01
Filing date: 2012-09-01
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-09-01

Abstract

公开一种等离子体燃料转化装置，涉及到一种气化设备。装置主要由气化器、第一电极和后座组成，其中：气化器的构造内有气化腔和冷却水套，在气化腔入口的壁体上有燃料输入接口，在燃料输入接口与后座之间的壁体上有工作气输入接口；第一电极为圆棒体结构，第一电极连接在后座上，并且与气化腔的入口同轴，第一电极的头部伸入到气化腔之内，第一电极的头部与气化腔入口壁体的金属构件之间有放电空间，入口处的金属构件形成第二电极，第二电极上有环形放电面。本装置把固体燃料或液体燃料转化为清洁的气体燃料或适合作化工原料利用的合成气，用于煤气化生产或锅炉燃烧装置，实现降低煤炭资源消耗和减少污染物排放。

Description

等离子体燃料转化装置

技术领域

本实用新型涉及气化设备，特别是涉及到一种等离子体气化设备。

背景技术

当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上。

当前，常规煤气化装置中使用的气化剂为水蒸汽+空气或水蒸汽+氧气，在气化炉工作时，直接把水蒸汽+空气或水蒸汽+氧气送入气化炉，使水蒸汽与炭发生造气反应生成合成气，其反应为吸热反应，需要由空气或氧气与炭发生氧化反应为其提供热量，这种气化方式的气化率仅为70%左右，这将增加煤炭资源消耗，同时，合成气中产生大量的二氧化碳废气，不仅影响到合成气的品质，而且使后级生产中排放大量的温室气体。如利用等离子体技术来进行煤气化，气化率高，并且不需输入空气或氧气，生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低。

当前，环境污染已经成为我国发展中的一个重大问题，我国是煤炭生产大国，也是煤炭消耗大国，在我国的能源结构中，煤炭是第一能源，主要用作锅炉燃料。煤炭是常规能源中较为廉价的一种能源，长期以来，其燃烧工艺以直接燃烧为主，普遍存在燃烧不充分、热效率低、煤炭资源浪费严重、严重污染大气环境的现象。如利用等离子体技术把煤炭转化为清洁的气体燃料送入锅炉内燃烧，将可实现煤炭的增值燃烧和解决污染问题，为节能减排做出贡献。

我国每天在汽修行业、工矿企业、飞机场等场所产生大量的废机油，如利用等离子体技术把这些废机油转化成清洁气体燃料或转化成化工原料，将是废机油最好的出路。

实用新型内容

本实用新型的目的是要克服把固体燃料和液体燃料直接燃烧所引起的资源浪费严重和污染环境的缺点，设计制造一种能把固体燃料和液体燃料转化为清洁的气体燃料或适合作化工原料利用的合成气，用于煤气化生产或锅炉燃烧装置，实现降低煤炭资源消耗和减少污染物排放。

本实用新型的第一种等离子体燃料转化装置，主要由气化器（2）、第一电极（3）和后座（1）组成，其中：气化器（2）的构造内有气化腔（Ⅷ）和冷却水套a（Ⅵ），气化腔（Ⅷ）在气化器（2）的前部，气化腔（Ⅷ）为气化器（2）前部空心构造的内空间构成，气化腔（Ⅷ）的两端有入口（Ⅶ）和产物出口（Ⅸ），入口（Ⅶ）和产物出口（Ⅸ）各为圆形通孔，入口（Ⅶ）和气化器（2）的入口端重合，冷却水套a（Ⅵ）在气化腔（Ⅷ）的外围；气化器（2）安装在后座（1）上，后座（1）的前端与气化器（2）的入口端相接；在入口（Ⅶ）的壁体上或在入口（Ⅶ）与后座（1）之间或在后座（1）的壁体上有燃料输入接口（2-4）接入，在燃料输入接口（2-4）接入的部位与后座（1）之间或在后座（1）的壁体上有工作气输入接口（2-1）接入；第一电极（3）为圆棒体结构，第一电极（3）连接在后座（1）上，并且与气化腔的入口（Ⅶ）同轴，第一电极（3）的头部从入口（Ⅶ）伸入到气化腔（Ⅷ）之内，第一电极（3）外壁与入口（Ⅶ）内壁之间的空隙为工作气和待转化燃料的通道，第一电极（3）的头部与入口（Ⅶ）处壁体的金属构件之间有放电空间，入口（Ⅶ）处的金属构件形成第二电极，第二电极上有环形放电面（j）；工作时，由第一电极（4）的头部和第二电极的环形放电面j（15）之间的放电生成等离子体电弧，使气化腔（Ⅷ）内形成高温环境和电场活化环境，提供给固体燃料或液体燃料转化为合成气所需的能量。

本实用新型中，气化腔（Ⅷ）的空间呈入口至中部为圆柱体结构，前部至产物出口（Ⅸ）为喇叭口收窄结构，收窄角度为45°～150°；气化器（2）的冷却水套a（Ⅵ）有冷却剂通道或冷却剂接口接出；第一电极（3）为圆棒实体结构或圆棒空心结构，当第一电极（3）为圆棒空心结构时，第一电极（3）内有冷却剂通道d（Ⅳ）；或者，第一电极（3）为圆棒空心结构，在第一电极（3）的圆棒空心结构内有导流管a（3-3），导流管a（3-3）内有冷却剂通道d（Ⅳ），导流管a（3-3）的外壁和第一电极（3）的圆棒体内壁之间的空间构成冷却剂回路a，导流管a（3-3）上有冷却剂接口f（3-6）接出；气化腔（Ⅷ）内有绝热内衬（6）；在冷却水套a（Ⅵ）的外壳上有压缩线圈（8）。

本实用新型中，所述的工作气包括水蒸汽、氢气、氮气和合成气；所述的待转化燃料包括煤粉、水煤浆、生物质粉料、重油和常规燃油，其中，煤粉、生物质粉料的粒径为30～100μm；水煤浆中水分的比例为30～40%，水煤浆中煤的粒径小于50μm；所述的重油包括废机油；所述的合成气为以氢气和一氧化碳为主要成份的气体。

本实用新型的第二种等离子体燃料转化装置，是包含上述实用新型中的部件的一种装置，其特征是在入口（Ⅶ）与气化腔（Ⅷ）之间有压缩喷口（XVIII），第一电极（3）的头部设置在入口（Ⅶ）的内空间，第一电极（3）的头端与压缩喷口（XVIII）之间有放电空间；冷却水套a（Ⅵ）在入口（Ⅶ）的外围；气化腔（Ⅷ）由气化器内套（2-8）、绝缘连接件（7）和前端头（4）构成，产物出口（Ⅸ）在前端头（4）上；在气化腔（Ⅷ）内有第三电极（5），第三电极（5）的后端连接在前端头（4）的中心基座上，第三电极（5）的头端接近压缩喷口（XVIII）并且与第一电极（3）的头端之间有放电空间，压缩喷口（XVIII）处的金属构件形成辅助电极；工作时，工作气流携待转化燃料与电弧汇合通过压缩喷口（XVIII）进入气化腔（Ⅷ），在气化腔（Ⅷ）内形成等离子体电弧，使气化腔（Ⅷ）内形成高温环境和强电场活化环境，提供给固体燃料或液体燃料转化为合成气所需的能量。

本实用新型中，前端头（4）的结构内有冷却水套b（XIX），冷却水套b（XIX）有冷却剂接口g（4-1）接出；前端头（4）的中心基座为空心结构，前端头（4）的中心基座内有导流管b（4-4），导流管b（4-4）外壁与中心基座内壁之间的空间为冷却剂回路b（XXI），导流管b（4-4）的内空为冷却剂通道j（ⅩⅩ），冷却剂通道j（ⅩⅩ）有冷却剂接口h（4-5）接出；在绝缘连接件（7）之内有绝热内衬（6）；在绝缘连接件（7）的外围有压缩线圈（8）。

以上的实用新型中，所述的放电空间定义为能使两电极之间通过引弧形成电弧的距离空间，考虑到工作气的性质和气流的干涉影响，在应用水蒸汽为工作气体时，等离子体喷枪内两电极之间的距离按小于6kv/mm进行计算确定，具体实施时，在确定工作气压力的情况下，按引弧电源和工作电源的电压来设计两电极之间的距离，或者按确定的两电极之间的距离来设计引弧电源和工作电源的电压。

上述的实用新型中，在冷却水套a（Ⅵ）的外壳上或在绝缘连接件（7）的外侧设置压缩线圈（8）的作用是，使气化腔（Ⅷ）内的电弧向中心压缩，以增加电弧中心的温度及延长绝热内衬（6）的使用寿命。

上述的实用新型中，后座（1）、气化器（2）、绝缘连接件（7）和前端头（4）之间的连接采用螺纹连接方式或法兰连接方式。

上述的实用新型中：后座（1）选用非金属绝缘材料，所述的非金属绝缘材料包括胶木、陶瓷、玻璃；气化器（2）选用一般常用金属材料或难熔金属材料，所述的一般常用金属材料包括碳钢、球墨铸铁、锰钢、不锈钢、黃铜、紫铜，所述的难熔金属材料包括钨、钽、钼、铌，当选用一般常用金属材料时，气化器（2）内的第二电极须使用钨铈或钨鑭合金材料；绝缘连接件（7）选用耐高温的氧化铝陶瓷、石英玻璃材料；前端头（11）选用不锈钢材料；第一电极（3）和第三电极（5）选用一般常用金属材料或难熔金属材料，当选用一般常用金属材料时，电极的头部应使用钨铈合金材料；绝热内衬（6）选用氧化锆纤维或氧化铝纤维材料。气化器（2）和前端头（11）零件，由于车床加工不能全部到位，采用溶模铸造工艺制造毛坯，然后通过精加工完成，或采用分解加工进行组合的方式制造。

上述实用新型的电气连接方式为：电气连接在第一电极（3）和气化器（2）上，或电气连接在第一电极（3）和前端头（4）上，其中，第一电极（3）连接在直流供电电源的正极或负极其中的一极，气化器（2）或前端头（4）连接在直流供电电源的另一极；第一电极（3）、气化器（2）、前端头（4）以设置接线端子的方式或使用抱箍方式作电气连接件。

上述实用新型的各部件的冷却回路采用并联方式或串联方式连接到冷却系统的管网上。

上述的等离子体燃料转化装置安装在服务设备上使用时，采用法兰安装方式或底座螺栓安装方式或抱箍安装方式，当采用法兰安装方式时，在气化器（2）前部的外壳上或在前端头（4）上设置法兰盘及在服务设备上设置配对的法兰盘；当采用底座螺栓安装方式时，在气化器（2）的外壳上设置底座。

本实用新型优选水蒸汽为等离子体燃料转化装置的工作气体，具体实施时，水蒸汽的供汽压力为0.5～1MPa，水蒸汽同时作气化剂利用，工作时，水蒸汽携待转化燃料由入口（Ⅶ）进入气化腔（Ⅷ）内，在气化腔（Ⅷ）内的高温环境和强电场环境中，水蒸汽被快速活化和分解，生成氢、氧、氢氧原子团和活性水分子的活化物，同时，待转化燃料快速逸出以氢气为主要成分的挥发分而形成炭微粒，炭微粒又快速与水蒸汽分解的活化物进行化学反应，生成一氧化碳和氢气。水蒸汽和待转化燃料在气化腔（Ⅷ）内以上述过程进行快速化学反应，转化成以一氧化碳和氢气为主要成分的合成气，合成气可直接作为气体燃料利用，实现增值燃烧和清洁燃烧，克服浪费资源和污染环境的缺点；或者把合成气作为化工原料利用，用来生产甲醇、二甲醚或合成氨。

本实用新型的有益效果是：以水蒸汽为气化剂，应用等离子体技术把固体燃料或液体燃料转化为气体燃料，使水蒸汽成为燃料的组分，实现增值燃烧和清洁利用，保护生态环境；当把本实用新型应用于煤气化生产时，气化率高，产生的废气量少，与常规技术相比，本实用新型可以降低煤炭资源消耗、提高合成气品质和减排温室气体。

附图说明

图1是本实用新型的第一种等离子体燃料转化装置的结构图；

图2是本实用新型第一种等离子体燃料转化装置的另一结构图；

图3是图2的B-B剖面图；

图4是图1的A-A剖面图；

图5是本实用新型的第二种等离子体燃料转化装置的结构图；

图6是本实用新型第二种等离子体燃料转化装置的另一结构图；

图7是图6的C-C剖面图；

图8是图5或图6的D-D剖视图；

图9是图5或图6的E-E剖面图；

图10是图6的电极头（3-1＇）的结构图；

图11是图10的F-F剖面图。

图中：1.后座；2.气化器，2-1.工作气输入接口，2-2.冷却剂接口a，2-3.冷却剂接口b，2-4.燃料输入接口，2-5.气化器主件，2-6.气化器外壳a，2-7.气化器外壳b，2-8.气化器内套，2-9.第二电极，2-10.第二电极基座，2-11.冷却剂接口c，2-12.冷却剂接口d；3.第一电极，3-1.第一电极头，3-1＇.另一种电极头，3-2.第一电极杆，3-3.导流管a，3-4.冷却剂接口e，3-5.第一电极基座，3-6.冷却剂接口f,3-7.电源接口，3-8.第一电极基座外套，3-9.冷却肋片，3-10.雾化喷嘴，3-11.冷却腔；4.前端头，4-1.冷却剂接口g，4-2.前端头外套，4-3.前端头主件，4-4.导流管b，4-5.冷却剂接口h；5.第三电极；6.绝热内衬；7.绝缘连接件；8.压缩线圈；9.密封圈a；10.密封圈b；11.密封圈c；j.环形放电面；Ⅰ.冷却剂通道a，Ⅱ.冷却剂通道b，Ⅲ.冷却剂通道c，Ⅳ.冷却剂通道d，Ⅴ.冷却剂通道e，Ⅵ.冷却水套a，Ⅶ.气化腔入口，Ⅷ.气化腔，Ⅸ.产物出口，Ⅹ.冷却剂通道f，Ⅺ.液体燃料喷口，Ⅻ.环形通道a，XIII.工作气喷口，XIV.环形通道b，ⅩⅤ.气室，XVI.冷却剂通道g，XVII.冷却剂通道h，XVIII.压缩喷口，XIX.冷却水套b，ⅩⅩ.冷却剂通道j，XXI.冷却剂回路b，XXII.冷却剂通道k。

具体实施方式

实施例1图1所示的实施方式是本实用新型的第一种等离子体燃料转化装置，由气化器（2）、第一电极（3）和后座（1）组成，其中：气化器（2）的构造内有气化腔（Ⅷ）和冷却水套a（Ⅵ），气化腔（Ⅷ）在气化器（2）的前部，气化腔（Ⅷ）为气化器（2）前部空心构造的内空间构成，气化腔（Ⅷ）的两端有入口（Ⅶ）和产物出口（Ⅸ），入口（Ⅶ）和产物出口（Ⅸ）各为圆形通孔，入口（Ⅶ）和气化器（2）的入口端重合，冷却水套a（Ⅵ）在气化腔（Ⅷ）的外围，冷却水套a（Ⅵ）有冷却剂接口a（2-2）和冷却剂接口b（2-3）接出；气化器（2）安装在后座（1）上，后座（1）的前端与气化器（2）的入口端相接；在入口（Ⅶ）的壁体上有燃料输入接口（2-4）接入，燃料输入接口（2-4）通过环形通道a（Ⅻ）和喷口（Ⅺ）连通到气化腔入口（Ⅶ）；在燃料输入接口（2-4）接入的部位与后座（1）之间的气化器（2）体内有气室（ⅩⅤ），气室（ⅩⅤ）的壁体上有工作气输入接口（2-1）接入，工作气输入接口（2-1）通过气室（ⅩⅤ）和入口（Ⅶ）连通到气化腔（Ⅷ）；后座（1）选用氧化铝陶瓷材料；第一电极（3）为圆棒实体结构，第一电极（3）连接在后座（1）上，并且与气化腔的入口（Ⅶ）同轴，第一电极（3）的头部从入口（Ⅶ）伸入到气化腔（Ⅷ）之内，第一电极（3）外壁与入口（Ⅶ）内壁之间的空隙为工作气和重油燃料的通道，第一电极（3）的头部与入口（Ⅶ）处的金属构件之间有放电空间，入口（Ⅶ）处的金属构件形成第二电极，第二电极上有环形放电面（j）。本实施例中，第一电极（3）选用为钨铈合金材料,第一电极（3）处在气室（ⅩⅤ）内，气室（ⅩⅤ）内的蒸汽温度＜200℃，第一电极（3）的温度＞1000℃，二者的温差使第一电极（3）得到冷却；气化器（2）选用钛合金材料，入口（Ⅶ）的进气处为90°的喇叭口收窄结构，入口（Ⅶ）在气化腔（Ⅷ）的扩散角为180°，气化腔（Ⅷ）至产物出口（Ⅸ）逐渐收窄的压缩角为90°，产物出口（Ⅸ）的直径为5mm，孔道比为1.6。本实施例中，后座（1）和气化器（2）之间采用螺纹连接；本实施例使用普通水为冷却剂，冷却剂接口a（2-2）和冷却剂接口b（2-3）接入冷却系统的管网；第一电极（3）与直流供电电源的正极进行电气连接，气化器（2）的外壳与直流供电电源的负极进行电气连接。本实施例以水蒸汽为工作气体和气化剂、以废机油为待转化的燃料，工作时，水蒸汽携废机油由入口（Ⅶ）喷入气化腔（Ⅷ）内，第一电极（4）的头部和第二电极的环形放电面j（15）之间的放电生成等离子体电弧，使气化腔（Ⅷ）内形成高温环境和电场活化环境，提供给废机油转化为合成气所需的能量，废机油转化的合成气由产物出口（Ⅸ）喷出；产物出口（Ⅸ）喷出的合成气直接作清洁燃气利用或作化工原料利用，当把合成气直接作清洁燃气利用时，使合成气直接喷入锅炉的炉膛，再向炉膛内配入助燃空气进行燃烧；当把合成气作为化工原料利用时，使合成气通过降温后，再进行除尘净化处理，送入后续生产线，用来生产甲醇或二甲醚或合成氨。

实施例2图2所示的实施方式是在第1实施例的基础上，在气化腔（Ⅷ）内增加绝热内衬（6）,在气化器（2）的外壳上增加压缩线圈（8）。气化器（2）采用分体零件组合的方案，气化器（2）由气化器主件（2-5）、气化器外壳a（2-6）、气化器内套（2-8）和第二电极基座（2-10）组合而成，气化器外壳a（2-6）和气化器内套（2-8）之间的空间构成冷却水套a（Ⅵ），冷却水套a（Ⅵ）有冷却剂通道e（Ⅴ）和冷却剂通道f（Ⅹ）接出；第二电极（2-9）安装在基座（2-10）上，基座（2-10）连接在气化器主件（2-5）上，基座（2-10）和第二电极（2-9）的中心孔同轴贯通构成气化腔入口（Ⅶ），气化器主件（2-5）有燃料输入接口（2-4）接入，燃料输入接口（2-4）直接连通到气化腔入口（Ⅶ）；第一电极（3）为空心圆棒体结构，选用不锈钢材料，第一电极（3）采用分体零件组合的方案，第一电极（3）由电极头（3-1）、电极杆（3-2）、导流管a（3-3）和基座（3-5）组合而成，电极头（3-1）为铈钨合金材料，电极头（3-1）安装在电极杆（3-2）的前端，电极杆（3-2）连接在基座（3-5）上，导流管a（3-3）伸入到电极杆（3-2）内，导流管a（3-3）的后端有冷却剂接口f（3-6），导流管a（3-3）的后端连接到基座（3-5）上，导流管a（3-3）的内空构成冷却剂通道d（Ⅳ），冷却剂通道d（Ⅳ）与冷却剂接口f（3-6）相通，导流管a（3-3）外壁与电极杆（3-2）内壁之间的空隙构成冷却剂回路a；基座（3-5）上有冷却剂通道a（Ⅰ），基座（3-5）的外围有外套（3-8），基座（3-5）和外套（3-8）之间分别有互相隔离的冷却剂通道b（Ⅱ）和冷却剂通道h（XVII），冷却剂通道b（Ⅱ）与冷却剂通道a（Ⅰ）连通，冷却剂通道h（XVII）有冷却剂接口e（3-4）接出，在基座（3-5）上有电源接口（3-7）；第一电极（3）连接在后座（1）上，后座（1）选用胶木材料，本实施例的气室（ⅩⅤ）设置在后座（1）的体中，在后座（1）的壁体上有工作气输入接口（2-1）接入到气室（ⅩⅤ），在后座（1）的壁体上还有冷却剂通道c（Ⅲ）和冷却剂通道g（XVI）。本实施例的等离子体燃料转化装置装配好之后，将形成：冷却剂由接口f（3-6）进入导流管a（3-3）内的冷却剂通道d（Ⅳ），导流管a（3-3）把冷却剂引导至电极头的内空间，然后通过冷却剂回路a、冷却剂通道a（Ⅰ）、冷却剂通道b（Ⅱ）、冷却剂通道c（Ⅲ）和冷却剂通道e（Ⅴ）进入到冷却水套a（Ⅵ）内，冷却水套a（Ⅵ）内的冷却剂通过冷却剂通道f（Ⅹ）、冷却剂通道g（XVI）和冷却剂通道h（XVII）到达冷却剂接口e（3-4）；本实施例采用去离子水作为冷却剂，冷却剂接口f（3-6）和冷却剂接口e（3-4）接入冷却系统的管网。本实施例以水蒸汽为工作气体和气化剂、以煤粉为待转化的燃料。本实施例的电气连接和应用如第1实施例所述。

实施例3图5所示的实施方式是一种包含上述实施例部件的等离子体燃料转化装置，不同之处在于：在入口（Ⅶ）与气化腔（Ⅷ）之间有压缩喷口（XVIII），第一电极（3）的头部设置在入口（Ⅶ）的内空间，第一电极（3）的头端与压缩喷口（XVIII）之间有放电空间；冷却水套a（Ⅵ）在入口（Ⅶ）的外围；气化腔（Ⅷ）由气化器内套（2-8）、绝缘连接件（7）和前端头（4）构成，气化腔（Ⅷ）的产物出口（Ⅸ）在前端头（4）上；在气化腔（Ⅷ）内有第三电极（5），第三电极（5）的后端连接在前端头（4）的中心基座上，第三电极（5）的头端接近压缩喷口（XVIII）并且与第一电极（3）的头端之间有放电空间，压缩喷口（XVIII）处的金属构件形成辅助电极；前端头（4）的结构内有冷却水套b（XIX），冷却水套b（XIX）有冷却剂接口g（4-1）接出；前端头（4）的中心基座为空心结构，前端头（4）的中心基座内有导流管b（4-4），导流管b（4-4）外壁与中心基座内壁之间的空间为冷却剂回路b（XXI），冷却剂回路b（XXI）通过冷却剂通道k（XXII）连通到冷却水套b（XIX），导流管b（4-4）的内空为冷却剂通道j（ⅩⅩ），冷却剂通道j（ⅩⅩ）有冷却剂接口h（4-5）接出；在绝缘连接件（7）内有绝热内衬（6）；在绝缘连接件（7）的外侧有压缩线圈（8）。本实施例中，在气化器（2）入口端的壁体上有环形通道b（XIV），工作气输入接口（2-1）接入环形通道b（XIV），环形通道b（XIV）上有切向进入气室（ⅩⅤ）的工作气喷口（XIII）。本实施例中，第三电极（5）选用钨铈合金材料，前端头（4）选用不锈钢材料，前端头（4）采用分体零件组合的方案，前端头（4）由外套（4-2）、主件（4-3）组合而成，外套（4-2）在主件（4-3）的前部外围，冷却剂接口g（4-1）设置在外套（4-2）上。本实施例中，压缩喷口（XVIII）的压缩角为90°，通孔直径为3.5mm，孔道比为1.2，压缩喷口（XVIII）在气化腔（Ⅷ）的扩散角为180°，产物出口（Ⅸ）的两端呈喇叭口收窄或扩散结构。本实施例采用去离子水作为冷却剂，冷却剂接口e（3-4）、冷却剂接口f（3-6）、冷却剂接口g（4-1）和冷却剂接口h（4-5）连接到冷却系统的管网。本实施例中，第一电极（3）与直流供电电源的负极进行电气连接，前端头（4）的外壳与直流供电电源的正极进行电气连接。本实施例以合成气为工作气体，以水煤浆为待转化的燃料，水煤浆中的水为气化剂，工作时，工作气携水煤浆经入口（Ⅶ）和压缩喷口（XVIII）喷入气化腔（Ⅷ）内，第一电极（4）的头端和第三电极（5）的头端之间生成等离子体电弧，使气化腔（Ⅷ）内形成高温环境和强电场活化环境，提供给水煤浆转化为合成气所需的能量，水煤浆转化的合成气由产物出口（Ⅸ）喷出；产物出口（Ⅸ）喷出的合成气直接作清洁燃气利用或作化工原料利用，当把合成气直接作清洁燃气利用时，使合成气直接喷入锅炉的炉膛，配入助燃空气进行燃烧；当把合成气作为化工原料利用时，使合成气通过降温后，再进行除尘净化处理，送入后续生产线，用来生产甲醇或二甲醚或合成氨。

实施例4图6所示的实施方式是在第3实施例的基础上改变了第一电极（3）的电极头，用另一种电极头（3-1＇）来替换原电极头（3-1），电极头（3-1＇）安装在电极杆（3-2）的前端，电极头（3-1＇）的结构如图10所示，电极头（3-1＇）内有冷却肋片（3-9）和冷却腔（3-11），电极头（3-1＇）的前部有雾化喷嘴（3-10），冷却腔（3-11）分别连通到雾化喷嘴（3-10）和电极杆（3-2）内的冷却剂通道d（Ⅳ）。本实施例以合成气为工作气，以煤粉作待转化燃料，以去离子水先作为冷却剂后作气化剂利用，去离子水由冷却剂接口e（3-4）进入等离子体燃料转化装置，经冷却剂通道h（XVII）、冷却剂通道g（XVI）和冷却剂通道f（Ⅹ）进入冷却水套a（Ⅵ），再由冷却水套a（Ⅵ）经冷却剂通道e（Ⅴ）、冷却剂通道c（Ⅲ）、冷却剂通道b（Ⅱ）、冷却剂通道a（Ⅰ）和冷却剂通道d（Ⅳ）到达电极头（3-1＇）内的冷却腔（3-11），再通过冷却肋片（3-9）的空隙从雾化喷嘴（3-10）喷入气化腔（Ⅷ）作气化剂利用。本实施例的电气连接和应用如第3实施例所示。

Claims

1.一种等离子体燃料转化装置，其特征是装置主要由气化器（2）、第一电极（3）和后座（1）组成，其中：气化器（2）的构造内有气化腔（Ⅷ）和冷却水套a（Ⅵ），气化腔（Ⅷ）在气化器（2）的前部，气化腔（Ⅷ）为气化器（2）前部空心构造的内空间构成，气化腔（Ⅷ）的两端有入口（Ⅶ）和产物出口（Ⅸ），入口（Ⅶ）和产物出口（Ⅸ）各为圆形通孔，入口（Ⅶ）和气化器（2）的入口端重合，冷却水套a（Ⅵ）在气化腔（Ⅷ）的外围；气化器（2）安装在后座（1）上，后座（1）的前端与气化器（2）的入口端相接；在入口（Ⅶ）的壁体上或在入口（Ⅶ）与后座（1）之间或在后座（1）的壁体上有燃料输入接口（2-4）接入，在燃料输入接口（2-4）接入的部位与后座（1）之间或在后座（1）的壁体上有工作气输入接口（2-1）接入；第一电极（3）为圆棒体结构，第一电极（3）连接在后座（1）上，并且与气化腔的入口（Ⅶ）同轴，第一电极（3）的头部从入口（Ⅶ）伸入到气化腔（Ⅷ）之内，第一电极（3）外壁与入口（Ⅶ）内壁之间的空隙为工作气和待转化燃料的通道，第一电极（3）的头部与入口（Ⅶ）处壁体的金属构件之间有放电空间，入口（Ⅶ）处的金属构件形成第二电极，第二电极上有环形放电面（j）；工作时，由第一电极（4）的头部和第二电极的环形放电面j（15）之间的放电生成等离子体电弧，提供给固体燃料或液体燃料转化为合成气所需的能量。

2.根据权利要求1所述的一种等离子体燃料转化装置,其特征是气化腔（Ⅷ）的空间呈入口至中部为圆柱体结构,前部至产物出口（Ⅸ）为喇叭口收窄结构,收窄角度为45°～150°,气化器（2）的冷却水套a（Ⅵ）有冷却剂通道或冷却剂接口接出。

3.根据权利要求1所述的一种等离子体燃料转化装置，其特征是第一电极（3）为圆棒实体结构或圆棒空心结构，当第一电极（3）为圆棒空心结构时，第一电极（3）内有冷却剂通道d（Ⅳ）；或者，第一电极（3）为圆棒空心结构，在第一电极（3）的圆棒空心结构内有导流管a（3-3），导流管a（3-3）内有冷却剂通道d（Ⅳ），导流管a（3-3）的外壁和第一电极（3）的圆棒体内壁之间的空间构成冷却剂回路a，导流管a（3-3）上有冷却剂接口f（3-6）接出。

4.根据权利要求1所述的一种等离子体燃料转化装置，其特征是气化腔（Ⅷ）内有绝热内衬（6）；在冷却水套a（Ⅵ）的外壳上有压缩线圈（8）。

5.根据权利要求1所述的一种等离子体燃料转化装置，其特征是在入口（Ⅶ）与气化腔（Ⅷ）之间有压缩喷口（ⅩⅧ），第一电极（3）的头部设置在入口（Ⅶ）的内空间，第一电极（3）的头端与压缩喷口（ⅩⅧ）之间有放电空间；冷却水套a（Ⅵ）在入口（Ⅶ）的外围；气化腔（Ⅷ）由气化器内套（2-8）、绝缘连接件（7）和前端头（4）构成，产物出口（Ⅸ）在前端头（4）上；在气化腔（Ⅷ）内有第三电极（5），第三电极（5）的后端连接在前端头（4）的中心基座上，第三电极（5）的头端接近压缩喷口（ⅩⅧ）并且与第一电极（3）的头端之间有放电空间，压缩喷口（ⅩⅧ）处的金属构件形成辅助电极；工作时，工作气流携待转化燃料与电弧汇合通过压缩喷口（ⅩⅧ）进入气化腔（Ⅷ），在气化腔（Ⅷ）内形成等离子体电弧，提供给固体燃料或液体燃料转化为合成气所需的能量。

6.根据权利要求5所述的一种等离子体燃料转化装置,其特征是前端头（4）的结构内有冷却水套b（ⅩⅨ）,冷却水套b（ⅩⅨ）有冷却剂接口g（4-1）接出;前端头（4）的中心基座为空心结构,前端头（4）的中心基座内有导流管b（4-4）,导流管b（4-4）外壁与中心基座内壁之间的空间为冷却剂回路b（ⅩⅪ）,导流管b（4-4）的内空为冷却剂通道j（ⅩⅩ）,冷却剂通道j（ⅩⅩ）有冷却剂接口h（4-5）接出。

7.根据权利要求5所述的一种等离子体燃料转化装置，其特征是在绝缘连接件（7）之内有绝热内衬（6）；在绝缘连接件（7）的外围有压缩线圈（8）。