CN205336640U - 一种伸缩式引弧的等离子体热解装置 - Google Patents

Abstract

一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，涉及到等离子体设备，包括第一电极、第一电极座、围护体、第二电极、第三电极、第二电极座和电磁驱动组件，第一电极安装在第一电极座的槽口上，第一电极座通过围护体连接到第三电极，第三电极通过绝缘连接件连接到第二电极座上，第二电极安装在第二电极座上，第二电极穿过第三电极的环内空间进入到围护体的内空间中，第二电极的棒体与第三电极的圆环壁体之间的空间构成电离通道，围护体的内空间构成等离子体发生室。本实用新型采取伸缩式引弧的措施来使二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量；利用电磁线圈及在驱动杆中设置磁珠措施来驱动引弧电极，其结构简单合理、工作可靠。

Description

一种伸缩式引弧的等离子体热解装置

技术领域

本实用新型涉及等离子体设备，特别是涉及到一种电弧等离子体装置。

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，被处理的化工有害气体受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。

在固体废物处置领域，把水蒸气通过等离子体装置分解为氢、氧活性化学物后再作为气化剂送入气化炉，与生活垃圾或医疗垃圾或工业有机废物或农林废弃物进行气化反应，所进行的反应是放热反应，不需输入氧气或空气助燃，因此可以把生活垃圾或医疗垃圾或工业有机废物或农林废弃物转化为符合化工原料应用要求的富氢合成气。

研发一种结构合理、适合其目标产物应用的等离子体装置是本领域研发人员的任务，提高等离子体装置的效率、减少电能消耗是本领域研发人员所追求的目标。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适合处理化工有害气体或热解用途的等离子体装置，并使装置结构简单合理和效率高，以减少电能消耗。

本实用新型的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，包括第一电极8、第一电极座6、围护体9、第二电极11、第三电极12、第二电极座15和电磁驱动组件，其特征是第一电极8的中心有通孔，第一电极8的右端有凹槽8-1，第一电极座6为右端开口的环形槽体结构，围护体9为圆筒体结构，第二电极11为圆棒体结构，第三电极12为圆环体结构，第二电极座15为中空回转体结构；第一电极8安装在第一电极座6的槽口上，第一电极座6的右端通过围护体9连接到第三电极12的左端，第三电极12的右端通过绝缘连接件14连接到第二电极座15上，第二电极11安装在第二电极座15的左端，第二电极11的圆棒体穿过第三电极12的环内空间进入到围护体9的内空间中，第二电极11的头端与第一电极8的右端相对，第二电极11的棒体与第三电极12的圆环壁体之间的空间构成电离通道Ⅹ，围护体9的内空间构成等离子体发生室Ⅺ，等离子体发生室Ⅺ有产物出口Ⅲ接出；电磁驱动组件安装在第一电极座6的左端，电磁驱动组件中有驱动杆1，应用时，把引弧电极安装在驱动杆1上，引弧电极穿过第一电极8的凹槽8-1伸入到围护体9的内空间中，使引弧电极在第一电极8与第二电极11之间进行引弧。

本实用新型中，第一电极座6的环形槽体结构中有中心柱6-1，中心柱6-1的轴向中心有贯通的孔道，中心柱6-1中心的孔道与第一电极8右端的凹槽8-1相贯连通，中心柱6-1中心的孔道构成引弧电极的伸缩滑道；第一电极座6的环形槽空间构成环形冷却室Ⅱ，环形冷却室Ⅱ有冷却剂进口Ⅻ接入和冷却剂出口Ⅰ接出；产物出口Ⅲ设置在围护体9的壁体上；绝缘连接件14为圆环体结构，绝缘连接件14的圆环内空间构成环形气室Ⅵ，在绝缘连接件14的壁体上有介质输入接口Ⅴ接入到环形气室Ⅵ，环形气室Ⅵ通过电离通道Ⅹ连通到围护体9内的等离子体发生室Ⅺ；在第二电极座15上有安装螺口15-3和连接螺口15-2，安装螺口15-3用于安装第二电极11，连接螺口15-2连接到绝缘连接件14上，在第二电极座15内有导流管15-1，在第二电极11的圆棒体结构内有冷却腔Ⅳ，导流管15-1伸入到冷却腔Ⅳ中，导流管15-1的外围空间构成冷却剂回流通道Ⅷ，导流管15-1有冷却液进口Ⅸ接入，冷却剂回流通道Ⅷ有冷却液出口Ⅶ接出；电磁驱动组件由线圈骨架3、电磁线圈2和驱动杆1组成，电磁线圈2置于线圈骨架3的线槽中，线圈骨架3的轴向中心为贯通的滑道，驱动杆1设置在线圈骨架3的滑道中；驱动杆1为空心结构，在驱动杆1中部和左部的空心杆体中有间隔设置的磁珠20和隔离珠21，驱动杆1右部的空心杆体用于安装引弧电极；在驱动杆1上有用于伸出限位和缩进限位的限位大头1-1；在第一电极座6上有电刷5；在第二电极座15的壁体上有第一电气接口16接入，第一电气接口16连通到第二电极11；在第三电极12的壁体上有第二电气接口17接入；在第一电极座6的壁体上有第三电气接口19接入，第三电气接口19连通到第一电极8。

在等离子体装置中，等离子体电弧在二个主电极之间产生，在二个主电极之间能维持等离子体电弧稳定运行的条件下，二个主电极之间的空间距离越大，等离子体电弧的行程越长，其电子相互碰撞的机会和次数就会更多，其能量就会越大，当用于处理工业有害气体时，有害气体受到高温高压等离子体冲击的强度会更大，其重新组合变为无害物质的效率会更高。本实用新型利用引弧电极进行引弧，先伸出引弧电极使二个主电极之间的引弧距离缩短，以降低引弧电压，然后缩回引弧电极，使二个主电极之间产生高温等离子体电弧。所述的二个主电极为第一电极8和第二电极11。本实用新型采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。

等离子体装置运行时，产生等离子体电弧的弧根在第一电极8的右端面上，为了避免引弧电极被烧结在第一电极8上而使引弧电极失去伸缩功能，本实用新型在第一电极8的右端设置凹槽8-1，使引弧作用完成后的引弧电极头部与第一电极8壁体之间具有一定的空间距离。

上述的实用新型中，在驱动杆1中部和左部的空心杆体中有间隔设置的磁珠20和隔离珠21，具体实施时，磁珠20选用永磁体材料，隔离珠21选用非磁性材料，各磁珠的极性进行同向串联设置，当需伸出引弧电极时，对电磁线圈进行正向通电，使电磁线圈中心产生的电磁力与驱动杆1内磁珠的磁力线进行正方向配合，把驱动杆1向右推移；当需缩回引弧电极时，对电磁线圈进行反向通电，使电磁线圈中心产生的电磁力与驱动杆1内磁珠的磁力线进行反方向配合，把驱动杆1向左移动。当在线圈骨架3的左端安装定位铁环22时，利用磁珠20的磁力，使驱动杆1定位，从而使引弧电极定位在伸出位置或缩回位置。本实用新型利用电磁线圈和驱动杆1来驱动引弧电极，没有机械动作机构，使得结构简单，并且工作可靠。具体实施时，在线圈骨架3的左端安装定位铁环22时，只在需使驱动杆1前行或后退的过程中对电磁线圈进行通电，在驱动杆1定位后，就可对电磁线圈断电，实现节省电能和延长电磁线圈的寿命。

本实用新型在处理工业有害气体领域中应用或在固体废物处置领域中应用，为了进一步提高等离子体装置的效率，本实用新型在结构中设置了第三电极12，第二电极11从第三电极12的圆环体内空间中穿过，使第三电极12内壁与第二电极11外壁之间的空间构成电离通道Ⅹ。应用时，引弧电极10以插入方式安装在驱动杆1右部的空心杆体中，等离子体工作电源连接到第一电气接口16，然后通过第二电极座15的金属材质连接到第二电极11，把高压电源连接到第二电气接口17，第三电气接口19为等离子体工作电源和高压电源的公共回路接口，第三电气接口19通过第一电极座6的金属材质连接到第一电极8以及通过电刷5连接到引弧电极10；所述的等离子体工作电源为180-600V电压的电源，其特点是低电压大电流，所述的高压电源为10000V以上的电源，其特点是高电压小电流。然后把工业有害气体或水蒸气或其他气源的工作气接入介质输入接口Ⅴ，由环形气室Ⅵ进入电离通道Ⅹ中，便在电离通道Ⅹ内形成气流隔离放电方式的电场，使工业有害气体或水蒸气或其他气源的工作气被电离而增加活性，被电离活化的工业有害气体再在高温等离子体电弧的作用下，更容易及更彻底被处理成中性的无害物质，或被电离活化的水蒸气更容易被分解而作为固体有机废物的气化剂应用。在具体工作时，引弧电极10的头端伸入到距第二电极11的头端5-30mm空间中，10000V以上的高压电源使第二电极11与第三电极12之间的电离通道Ⅹ中进行气流隔离方式的放电，同时使引弧电极10的头端与第二电极11之间进行放电，在引弧电极10的头端与第二电极11上形成初始电弧，然后通过控制装置对电磁线圈2进行反向通电，使电磁线圈2中心产生的电磁力与驱动杆1内磁珠的磁力线进行反方向配合，把驱动杆1向左移动，带动引弧电极10左行，当引弧电极10的头端缩回到第一电极8的凹槽8-1中时，便把电弧引到第一电极8上，使第一电极8与第二电极11的头端之间形成高温等离子体电弧。

本实用新型先使高压电源作用在第二电极11与第三电极12之间的电离通道Ⅹ中，对工业有害气体或水蒸气或其他气源的工作气进行电离和活化，然后使高压电源作用在第一电极8与第二电极11之间，通过伸缩引弧电极进行第一电极8与第二电极11之间的引弧，使之产生高温等离子体电弧，把工业有害气体或水蒸气或其他气源的工作气进行目标处理，更容易得到目标产物，提高了效率和节省电能。其中，产生高温等离子体电弧的电能由等离子体工作电源提供。

本实用新型的有益效果是：适合在处理工业有害气体领域中应用或在固体废物处置领域中应用，先使处理介质进行电离活化，再把处理介质在高温等离子体电弧的作用下进行处理，更容易得到目标产物。采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。本实用新型利用电磁线圈及在驱动杆1中间隔设置磁珠措施来驱动引弧电极进行伸出或缩回，其结构简单合理、工作可靠。

附图说明

图1是本实用新型的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置结构图。

图中：1.驱动杆，1-1.限位大头，2.电磁线圈，3.线圈骨架，3-1.限位阶，4.连接套，5.电刷，6.第一电极座，6-1.中心柱，6-2.连接螺头，7.密封环，8.第一电极，8-1.凹槽，8-2.密封环槽，9.围护体，9-1.卡口，10.引弧电极，11.第二电极，11-1.安装螺头，12.第三电极，13.密封圈，14.绝缘连接件，15.第二电极座，15-1.导流管，15-2.连接螺口，15-3.安装螺口，16.第一电气接口，17.第二电气接口，18.密封垫，19.第三电气接口，20.磁珠，21.隔离珠，22.定位铁环，Ⅰ.冷却剂出口，Ⅱ.环形冷却室，Ⅲ.产物出口，Ⅳ.冷却腔，Ⅴ.介质输入接口，Ⅵ.环形气室，Ⅶ.冷却液出口，Ⅷ.冷却剂回流通道，Ⅸ.冷却液进口，Ⅹ.电离通道，Ⅺ.等离子体发生室，Ⅻ.冷却剂进口。

具体实施方式

实施例1图1所示的实施方式中，伸缩式引弧的等离子体热解装置主要由第一电极8、第一电极座6、围护体9、第二电极11、第三电极12、绝缘连接件14、第二电极座15和电磁驱动组件组成，其中，第一电极8为圆盘体结构，第一电极8的圆盘体中心有通孔，第一电极8的圆盘体左端有密封环槽8-2，第一电极8的圆盘体右端有凹槽8-1，第一电极座6为右端开口的环形槽体结构，在第一电极座6上有电刷5，第一电极座6的环形槽体结构中有中心柱6-1，中心柱6-1的轴向中心有贯通的孔道，中心柱6-1中心的孔道构成引弧电极的伸缩滑道；围护体9为圆筒体结构；第二电极11为圆棒体结构，在第二电极11的圆棒体结构内有冷却腔Ⅳ，第二电极11的右端有安装螺头11-1；第三电极12为圆环体结构；绝缘连接件14为圆环体结构，绝缘连接件14的圆环内空间构成环形气室Ⅵ，在绝缘连接件14的壁体上有介质输入接口Ⅴ接入到环形气室Ⅵ；第二电极座15为中空回转体结构，在第二电极座15上有安装螺口15-3和连接螺口15-2，安装螺口15-3用于安装第二电极11，连接螺口15-2连接到绝缘连接件14上，在第二电极座15内有导流管15-1；电磁驱动组件由线圈骨架3、电磁线圈2和驱动杆1组成，电磁线圈2置于线圈骨架3的线槽中，在线圈骨架3的左端有定位铁环22，线圈骨架3的轴向中心为贯通的滑道，驱动杆1设置在线圈骨架3的滑道中，驱动杆1为空心结构，在驱动杆1中部和左部的空心杆体中有间隔设置的磁珠20和隔离珠21，驱动杆1右部的空心杆体用于安装引弧电极，在驱动杆1上有用于伸出限位和缩进限位的限位大头1-1；第一电极8安装在第一电极座6的槽口上，在第一电极8圆盘体左端的密封环槽8-2与第一电极座6的中心柱6-1壁体之间有密封环7，在第一电极8与第一电极座6的槽口外环壁体之间有密封垫18，第一电极8右端的凹槽8-1与第一电极座6的中心柱6-1中心的孔道相贯连通，第一电极座6的环形槽空间构成环形冷却室Ⅱ，环形冷却室Ⅱ有冷却剂进口Ⅻ接入和冷却剂出口Ⅰ接出；第一电极座6的右端通过围护体9连接到第三电极12的左端，第三电极12的右端通过绝缘连接件14连接到第二电极座15上，环形气室Ⅵ通过电离通道Ⅹ连通到围护体9内的等离子体发生室Ⅺ；第二电极11安装在第二电极座15的左端的安装螺口15-3上，在第二电极座15的安装螺口15-3前端与第二电极11之间有紫铜材质的密封圈13，第二电极座15内的导流管15-1伸入到第二电极11的冷却腔Ⅳ中，导流管15-1的外围空间构成冷却剂回流通道Ⅷ，导流管15-1有冷却液进口Ⅸ接入，冷却剂回流通道Ⅷ有冷却液出口Ⅶ接出；第二电极11的圆棒体穿过第三电极12的环内空间进入到围护体9的内空间中，第二电极11的头端与第一电极8的右端相对，第二电极11的棒体与第三电极12的圆环壁体之间的空间构成电离通道Ⅹ，围护体9的内空间构成等离子体发生室Ⅺ，等离子体发生室Ⅺ有产物出口Ⅲ接出，产物出口Ⅲ设置在围护体9的壁体上；电磁驱动组件安装在第一电极座6的左端，引弧电极10安装在驱动杆1右部的杆体上，引弧电极穿过第一电极座6的中心柱6-1孔道和第一电极8的凹槽8-1，伸入到围护体9的内空间中，在第一电极8与第二电极11之间进行引弧。本实施例中，在第二电极座15的壁体上有第一电气接口16接入，第一电气接口16连通到第二电极11；在第三电极12的壁体上有第二电气接口17接入；在第一电极座6的壁体上有第三电气接口19接入，第三电气接口19连通到第一电极8；引弧电极10、第一电极8和第二电极11选用钨合金材料制作；第一电极座6、第三电极12和第二电极座15选用普通金属材料制作；围护体9选用耐高温非金属材料制作；绝缘连接件14选用胶木材料或聚四氟乙烯材料制作；密封环7和密封垫18选用具有导电性能的石墨石棉混合材料制作；磁珠20选用永磁体材料。

本实施例在处理工业有害气体领域中应用或在固体废物处置领域中应用，应用时，引弧电极10以插入方式安装在驱动杆1右部的空心杆体中，使引弧电极10的头端伸入到距第二电极11的头端5-30mm空间中；把等离子体工作电源连接到第一电气接口16，第一电气接口16通过第二电极座15的金属材质连接到第二电极11，把高压电源连接到第二电气接口17，第三电气接口19为等离子体工作电源和高压电源的公共回路接口，第三电气接口19通过第一电极座6的金属材质连接到第一电极8以及通过电刷5连接到引弧电极10。然后把工业有害气体或水蒸气或其他气源的工作气接入介质输入接口Ⅴ，由环形气室Ⅵ进入电离通道Ⅹ中；工作时，10000V以上的高压电源使第二电极11与第三电极12之间的电离通道Ⅹ中进行气流隔离方式的放电，使工业有害气体或水蒸气或其他气源的工作气被电离而增加活性，同时使引弧电极10的头端与第二电极11之间进行放电，在引弧电极10的头端与第二电极11上形成初始电弧，然后通过控制装置对电磁线圈2进行反向通电，使电磁线圈2中心产生的电磁力与驱动杆1内磁珠的磁力线进行反方向配合，把驱动杆1向左移动，带动引弧电极10左行，当引弧电极10的头端缩回到第一电极8的凹槽8-1中时，便把电弧引到第一电极8上，使第一电极8与第二电极11的头端之间形成高温等离子体电弧，被电离活化的工业有害气体再在高温等离子体电弧的作用下，被处理成中性的无害物质，或水蒸气被电离活化后再在高温等离子体电弧的作用下被分解，作为固体有机废物的气化剂应用。

Claims (10)

1.一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，包括第一电极（8）、第一电极座（6）、围护体（9）、第二电极（11）、第三电极（12）、第二电极座（15）和电磁驱动组件，其特征是第一电极（8）的中心有通孔，第一电极（8）的右端有凹槽（8-1），第一电极座（6）为右端开口的环形槽体结构，围护体（9）为圆筒体结构，第二电极（11）为圆棒体结构，第三电极（12）为圆环体结构，第二电极座（15）为中空回转体结构；第一电极（8）安装在第一电极座（6）的槽口上，第一电极座（6）的右端通过围护体（9）连接到第三电极（12）的左端，第三电极（12）的右端通过绝缘连接件（14）连接到第二电极座（15）上，第二电极（11）安装在第二电极座（15）的左端，第二电极（11）的圆棒体穿过第三电极（12）的环内空间进入到围护体（9）的内空间中，第二电极（11）的头端与第一电极（8）的右端相对，第二电极（11）的棒体与第三电极（12）的圆环壁体之间的空间构成电离通道（Ⅹ），围护体（9）的内空间构成等离子体发生室（Ⅺ），等离子体发生室（Ⅺ）有产物出口（Ⅲ）接出；电磁驱动组件安装在第一电极座（6）的左端，电磁驱动组件中有驱动杆（1），应用时，把引弧电极安装在驱动杆（1）上，引弧电极穿过第一电极（8）的凹槽（8-1）伸入到围护体（9）的内空间中，使引弧电极在第一电极（8）与第二电极（11）之间进行引弧。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是第一电极座（6）的环形槽体结构中有中心柱（6-1），中心柱（6-1）的轴向中心有贯通的孔道，中心柱（6-1）中心的孔道与第一电极（8）右端的凹槽（8-1）相贯连通，中心柱（6-1）中心的孔道构成引弧电极的伸缩滑道。

3.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是第一电极座（6）的环形槽空间构成环形冷却室（Ⅱ），环形冷却室（Ⅱ）有冷却剂进口（Ⅻ）接入和冷却剂出口（Ⅰ）接出。

4.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是产物出口（Ⅲ）设置在围护体（9）的壁体上。

5.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是绝缘连接件（14）为圆环体结构，绝缘连接件（14）的圆环内空间构成环形气室（Ⅵ），在绝缘连接件（14）的壁体上有介质输入接口（Ⅴ）接入到环形气室（Ⅵ），环形气室（Ⅵ）通过电离通道（Ⅹ）连通到围护体（9）内的等离子体发生室（Ⅺ）。

6.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是在第二电极座（15）上有安装螺口（15-3）和连接螺口（15-2），安装螺口（15-3）用于安装第二电极（11），连接螺口（15-2）连接到绝缘连接件（14）上，在第二电极座（15）内有导流管（15-1），在第二电极（11）的圆棒体结构内有冷却腔（Ⅳ），导流管（15-1）伸入到冷却腔（Ⅳ）中，导流管（15-1）的外围空间构成冷却剂回流通道（Ⅷ），导流管（15-1）有冷却液进口（Ⅸ）接入，冷却剂回流通道（Ⅷ）有冷却液出口（Ⅶ）接出。

7.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是电磁驱动组件由线圈骨架（3）、电磁线圈（2）和驱动杆（1）组成，电磁线圈（2）置于线圈骨架（3）的线槽中，线圈骨架（3）的轴向中心为贯通的滑道，驱动杆（1）设置在线圈骨架（3）的滑道中；驱动杆（1）为空心结构，在驱动杆（1）中部和左部的空心杆体中有间隔设置的磁珠（20）和隔离珠（21），驱动杆（1）右部的空心杆体用于安装引弧电极。

8.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是在驱动杆（1）上有用于伸出限位和缩进限位的限位大头（1-1）。

9.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是在第一电极座（6）上有电刷（5）。

10.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的等离子体热解装置，其特征是在第二电极座（15）的壁体上有第一电气接口（16）接入，第一电气接口（16）连通到第二电极（11）；在第三电极（12）的壁体上有第二电气接口（17）接入；在第一电极座（6）的壁体上有第三电气接口（19）接入，第三电气接口（19）连通到第一电极（8）。