CN204119635U - 自旋弧高温等离子体发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自旋弧高温等离子体发生器，在启动后，电流在螺旋状阳极中流过，会产生一个向上的磁场，磁场可分解为与等离子体炬电弧平行和垂直的两个方向，在与其垂直的磁场作用下，等离子体炬电弧会受到洛伦兹力的作用，进而使得等离子体炬电弧产生旋转，防止等离子体炬电弧固定在一点烧蚀，从而避免了起弧点烧蚀过快的问题，提高了阳极的使用寿命，减少了运行成本。另外，由于等离子体电弧的旋转，当固体废料从上落入电弧处理区时，有效增加了电弧与固体废料的接触，使得固体废料处理更加均匀；而且，由于采用的是自磁场产生设计，可避免了外加磁场所带来的耐高温线圈的制作、安装等问题，具有精简结构的特点。

Description

自旋弧高温等离子体发生器

技术领域

本实用新型涉及环境保护技术领域，具体地指一种进行污泥处理的自旋弧高温等离子体发生器。

背景技术

高温等离子体技术用于固体废物的处理技术，目前正在逐步走向实用化。高温等离子体技术具有处理温度高、固废处理彻底、能有效将固废中重金属固定在残渣中等优点，特别是在含高浓度高污染物和重金属固废处理中，具有明显的应用优势。高温等离子体走向实用化的障碍就是耗电量大，处理成本高。近些年，采用高温等离子体技术，实现废水污泥的气化，利用产生的可燃气，能有效降低高技术的处理成本，进而能达到及彻底处理了污泥，又能有效降低处理成本的目的。目前，该技术正在逐步走向实用化。

高温等离子体技术用于固废处理中，正是由于温度高，电极材料耗损大，使得维修周期短，成本相应增加，采用何种技术减小电极的烧蚀，对于高温等离子体技术走向实用化意义重大。

现有技术中，高温等离子体发生器通常采用带线圈的阳极或阴极，来使在阳极或阴极之间产生的电弧具有旋转功能，此种结构相对复杂，且成本增加，因此，可对现有技术进行改进，以设计出一种结构简单、成本降低的高温等离子体发生器。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种电极材料耗损小、降低处理成本的自旋弧高温等离子体发生器。

本实用新型的技术方案为：一种自旋弧高温等离子体发生器，包括发生器本体，所述发生器本体内间距设置有分别与电源正、负极相连接的阳极和阴极，其特征在于：所述阳极呈螺旋状结构，所述阴极设置在所述阳极的螺旋状结构轴心线上；所述阳极和阴极之间在通电状态下形成等离子体炬电弧、且电流在所述阳极中流过产生一个与螺旋状结构轴心线重合的磁场，所述磁场在垂直于等离子体炬电弧方向上的分磁场形成垂直洛伦兹力，从而迫使等离子体炬电弧产生沿所述阳极的螺旋状结构轴心线为中心的旋转。

上述方案中：

所述阳极呈从上到下螺旋半径逐渐减小的螺旋状结构，安装在形状对应、上下贯通的发生器本体中，从而使其内腔形成便于残渣排出的底倒锥体形；所述阴极设置在所述阳极的螺旋状结构轴心线上方。

所述阳极与所述发生器本体之间设置有与其形状对应的高温绝热绝缘衬垫。

所述阳极的螺旋圈数不小于3圈，所述阳极的各螺旋圈之间填充有耐高温绝缘材料，所述阳极的螺距与阳极的厚度之差在10mm内。

所述阳极和阴极之间在通电状态下形成的等离子体炬电弧与阳极的螺旋状结构轴心线的垂直截面之间的夹角小于45°。

本实用新型在启动后，电流在螺旋状阳极中流过，会产生一个向上的磁场，磁场可分解为与电弧平行和垂直的两个方向，在与电弧垂直的磁场作用下，电弧会受到一个与电弧相垂直力的作用(即洛伦兹力)，进而使得通电状态下形成的等离子体炬电弧产生旋转，防止等离子体炬电弧固定在一点烧蚀，从而避免了起弧点烧蚀过快的问题，提高了阳极的使用寿命，减少了运行成本。另外，由于等离子体炬电弧的旋转，当固体废料从上落入电弧处理区时，有效增加了电弧与固体废料的接触，使得固体废料处理更加均匀；而且，由于采用的是自磁场产生设计，可避免了外加磁场所带来的耐高温线圈的制作、安装等问题，具有精简结构的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实施例的一种自旋弧高温等离子体发生器，包括发生器本体4，发生器本体4内间距设置有分别与电源正、负极相连接的阳极1和阴极2，阳极1呈螺旋状结构，阴极2设置在阳极1的螺旋状结构轴心线上；阳极1和阴极2之间在通电状态下形成等离子体炬电弧3、且电流在阳极1中流过产生一个与螺旋状结构轴心线重合的磁场B，磁场B可分解为与等离子体炬电弧3平行和垂直两个方向的磁场B_p和B_c，在与电弧垂直的磁场B_c作用下，等离子体炬电弧3会受到一个与其相垂直力的作用(即洛伦兹力)，从而迫使等离子体炬电弧3产生沿阳极1的螺旋状结构轴心线为中心的旋转，即可防止等离子体炬电弧3固定在一点烧蚀，从而避免了起弧点烧蚀过快的问题，提高了阳极的使用寿命，减少了运行成本，另外，由于等离子体炬电弧3的旋转，当固体废料从上落入等离子体炬电弧3处理区时，有效增加了等离子体炬电弧3与固体废料的接触，使得固体废料处理更加均匀；而且，由于采用的是自磁场产生设计，可避免了外加磁场所带来的耐高温线圈的制作、安装等问题，具有精简结构的特点。

本实施例的阳极1呈从上到下螺旋半径逐渐减小的螺旋状结构，能够有效提高电极的机械强度及使用寿命，阳极1安装在形状对应、上下贯通的发生器本体4中，从而使其内腔形成便于残渣排出的底倒锥体形，以保证有效排渣，在阳极1与发生器本体4之间设置有与其形状对应的高温绝热绝缘衬垫5，由于阳极1呈螺旋状设计，可更加方便支撑在高温绝热绝缘层5上。

本实施例的阳极1最大内经为D1，而入等离子体炬电弧3长度为L，则入等离子体炬电弧3的长度与阳极1最大内经的关系为：

即电弧3与阳极1直径方向的夹角小于45°。

而阳极1的最小内径(即废弃物出料口处)为D2，可依据固废处理量和不可挥发固体量进行确定，以不产生堵塞为限；阳极1的螺旋圈数不小于3圈，阳极1直径方向的宽度H2和每圈的厚度H1，依据所使用的材料而定，以保证足够的机械强度和使用寿命；阳极1的螺旋圈间填充有耐高温绝缘材料，可进一步保证整个阳极1具有足够机械强度；而阳极1的螺距h1的取值范围设定为：h1<H1+10mm。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种自旋弧高温等离子体发生器，包括发生器本体(4)，所述发生器本体(4)内间距设置有分别与电源正、负极相连接的阳极(1)和阴极(2)，其特征在于：所述阳极(1)呈螺旋状结构，所述阴极(2)设置在所述阳极(1)的螺旋状结构轴心线上；所述阳极(1)和阴极(2)之间在通电状态下形成等离子体炬电弧(3)、且电流在所述阳极(1)中流过产生一个与螺旋状结构轴心线重合的磁场(B)，所述磁场(B)在垂直于等离子体炬电弧(3)方向上的分磁场(Bc)形成垂直洛伦兹力，从而迫使等离子体炬电弧(3)产生沿所述阳极(1)的螺旋状结构轴心线为中心的旋转。

2.根据权利要求1所述的自旋弧高温等离子体发生器，其特征在于：所述阳极(1)呈从上到下螺旋半径逐渐减小的螺旋状结构，安装在形状对应、上下贯通的发生器本体(4)中，从而使其内腔形成便于残渣排出的底倒锥体形；所述阴极(2)设置在所述阳极(1)的螺旋状结构轴心线上方。

3.根据权利要求2所述的自旋弧高温等离子体发生器，其特征在于：所述阳极(1)与所述发生器本体(4)之间设置有与其形状对应的高温绝热绝缘衬垫(5)。

4.根据权利要求1或2或3所述的自旋弧高温等离子体发生器，其特征在于：所述阳极(1)的螺旋圈数不小于3圈，所述阳极(1)的各螺旋圈之间填充有耐高温绝缘材料，所述阳极(1)的螺距与阳极(1)的厚度之差在10mm内。

5.根据权利要求1或2或3所述的自旋弧高温等离子体发生器，其特征在于：所述阳极(1)和阴极(2)之间在通电状态下形成等离子体炬电弧(3)与阳极(1)的螺旋状结构轴心线的垂直截面之间的夹角小于45°。