CN206001505U - 等离子燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种等离子燃烧器，包括燃烧器本体，燃烧器本体内为贯穿燃烧器本体两端的通道，燃烧器本体设置有燃烧嘴，燃烧器本体的一端为向通道内通入氧气的氧气道，燃烧器本体的另一端为向通道内通入雾状水或碳氢化合物气体的输入通道；在通道内设置有与通入通道内的介质绝缘设置的阳极装置与阴极装置，阳极装置与阴极装置之间形成拉弧空间，所述拉弧空间与燃烧嘴形成连通，以及为阳极装置与阴极装置进行通电使阳极装置与阴极装置之间的拉弧空间形成电弧的高频电源，在电弧的作用下，通入通道内的介质产生电离化学反应并形成高温火焰从燃烧嘴喷出。本实用新型的等离子燃烧器投入成本少，输入的介质容易获得，且不会对空气造成污染。

Description

等离子燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧能源技术领域，具体涉及一种等离子燃烧器。

背景技术

电弧等离子体技术在国民经济各领域应用多年，其主要用途有等离子切割，等离子喷涂，等离子焊接，等离子体超细粉末等等技术，但目前电弧等离子体的设备和技术比较简单、设计不合理，影响等离子的使用，同时也不能合理的将等离子产生的热量进行利用。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种结构设计合理，使用方便的等离子燃烧器。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

等离子燃烧器，包括燃烧器本体，燃烧器本体内为贯穿燃烧器本体两端的通道，燃烧器本体的中部设置有与通道连通并朝向燃烧器本体外侧延伸的燃烧嘴，燃烧器本体的一端为向通道内通入氧气的氧气道，燃烧器本体的另一端为向通道内通入雾状水或碳氢化合物气体的输入通道，

在通道内设置有与通入通道内的介质绝缘设置的阳极装置与阴极装置，阳极装置与阴极装置之间形成拉弧空间，所述拉弧空间与燃烧嘴形成连通，以及为阳极装置与阴极装置进行通电使阳极装置与阴极装置之间的拉弧空间形成电弧的高频电源，在电弧的作用下，通入通道内的介质产生电离化学反应并形成高温火焰从燃烧嘴喷出。

采用了上述技术方案，通过氧气道输入氧气，输入通道内输入雾状水或碳氢化合物，通入的介质进入到阳极装置和阴极装置形成的拉弧空间中，在高频电源给阴极装置和阳极装置通电时，在拉弧空间中形成电弧，而由于通入的介质，在电弧的作用下产生电离化学反应并产生高温火焰从喷嘴出排出，提供火焰和热量；本实用新型的结构设计合理，能够产生高温火焰，操作方便，且送入通道内的介质容易获得，不用投入成本，燃烧所产生的火焰能够提供热量，不会对空气产生污染，总体来说，本实用新型的等离子燃烧器投入成本少，输入的介质容易获得，且不会对空气造成污染。

进一步地，为了通入的介质能够充分燃烧，所述燃烧器本体处于拉弧空间的一侧设置有向拉弧空间注入空气的补充口。

进一步地，从燃烧器本体一端向通道内通入氧气，另一端通入雾状水时，通过电弧产生的电离化学反应为:H₂O＝H⁺+O^-+H+ΔHe₁ (公式1-1)，

O₂+4H＝2H₂O+ΔHe₂ (公式1-2)。

进一步地，从燃烧器本体一端向通道内通入氧气，另一端通入碳氢化合物气体时，通过上述电弧产生的电离化学反应为：

C_XH_X+e→C_XH_X-1·+H·+e (公式2-1)，

C_XH_X+H·→C_XH_X-1·+H₂ (公式2-2)，

H₂+e→H⁺+H+ΔHe₁ (公式2-3)，

O₂+4H→2H₂O+ΔHe₂ (公式2-4)。

进一步地，为了使阳极装置与阴极装置之间产生有效的电弧，所述阳极装置包括与高频电源连接的拉弧金属棒，该金属棒的一端为圆柱体，另一端为30-45°的锥体，所述阴极装置与阳极装置结构相同，阳极装置中的锥体端部与阴极装置中的锥体端部之间具有10cm—50cm的距离。

进一步地，为了保证拉弧金属棒的导电性，所述拉弧金属棒为高速钢或3Cr₂W₈V钢或5CrNiMo钢或5CrMnMo钢制成。

进一步地，所述阳极装置与阴极装置通过支撑件设置于燃烧器本体通道内且处于燃烧器本体通道内的轴向中心位置。

一种锅炉，包括具有燃烧室的炉体，还包括上述所述的等离子燃烧器，所述等离子燃烧器设置于燃烧室中。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图,；

图2为装配有本实用新型的锅炉结构示意图；

附图中：100为等离子燃烧器；

1为燃烧器本体，2为燃烧嘴，3为氧气道，4为输入通道，5为阳极装置，6为阴极装置，7为拉弧空间，8为高频电源，9为拉弧金属棒，10为补充口，11为燃烧室，12为炉体，13为火焰，14为电弧。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，等离子燃烧器100，包括燃烧器本体1，燃烧器本体内为贯穿燃烧器本体两端的通道，通道的形状可以采用圆形或方形或三角形来实现，在采用圆形时，效果较佳；燃烧器本体的中部设置有与通道连通并朝向燃烧器本体外侧延伸的燃烧嘴2，燃烧嘴内为从燃烧器本体向外逐渐减小的锥形腔，达到对产生的火焰进行聚集的作用；燃烧器本体的一端为向通道内通入氧气的氧气道3，燃烧器本体的另一端为向通道内通入雾状水或碳氢化合物气体的输入通道4。

在通道内设置有与通入通道内的介质绝缘设置的阳极装置5与阴极装置6，阳极装置与阴极装置之间形成拉弧空间7，拉弧空间7与燃烧嘴2形成连通，以及为阳极装置与阴极装置进行通电使阳极装置与阴极装置之间的拉弧空间形成电弧的高频电源8，在电弧14的作用下，通入通道内的介质产生电离化学反应并形成高温火焰13从燃烧嘴喷出。其中，阳极装置包括与高频电源连接的拉弧金属棒9，该金属棒的一端为圆柱体，另一端为30°或40°或45°的锥体；当输入金属棒中的电流达到金属棒锥体端部时，击穿空气，与另一根金属棒形成电流回路，并在拉弧空间中拉出高温电弧，拉弧空间内的气体，在电弧的作用下，被电离为具有极高能量的高温等离子体。阴极装置与阳极装置结构相同，阳极装置中的锥体端部与阴极装置中的锥体端部之间具有10cm或20cm或30cm或40cm或50cm的距离。拉弧金属棒为高速钢或3Cr₂W₈V钢或5CrNiMo钢或5CrMnMo钢制成。

为了使阴极装置与阳极装置之间高效的电弧，阳极装置与阴极装置通过支撑件设置于燃烧器本体通道内且处于燃烧器本体通道内的轴向中心位置。

燃烧器本体处于拉弧空间的一侧设置有向拉弧空间注入空气的补充口10，以补充燃烧过程中需要的空气。

当从燃烧器本体一端向通道内通入氧气，另一端通入雾状水时，通过电弧产生的电离化学反应为:H₂O＝H⁺+O^-+H+ΔHe₁ (公式1-1)，

O₂+4H＝2H₂O+ΔHe₂ (公式1-2)。

公式1-1为水电离化学反应式，在等离子体环境中，液态水分子发生电离与激发，在很短时间内生成离子，激发分子与次级电子，再生成反应能力极强的物质，并发生反应，生成游离氧、自由基，放出大量能量；公式1-2为通入的氧气与公式1-1反应生成物氢的反应，4个氢原子和氧气在等离子体环境中电离生成水，放出热量。

当从燃烧器本体一端向通道内通入氧气，另一端通入碳氢化合物气体时，通过上述电弧产生的电离化学反应为：

C_XH_X+e→C_XH_X-1·+H·+e (公式2-1)，

C_XH_X+H·→C_XH_X-1·+H₂ (公式2-2)，

H₂+e→H⁺+H+ΔHe₁ (公式2-3)，

O₂+4H→2H₂O+ΔHe₂ (公式2-4)。

参见图1、图2，一种锅炉，包括具有燃烧室11的炉体12，还包括上述所述的等离子燃烧器100，等离子燃烧器设置于燃烧室中。实施中，等离子燃烧器的数量可以设置若干个，具体根据需要来设定，等离子燃烧器产生的火焰13进入炉体内的燃烧室中进行燃烧产生热量，供炉体获取热量。

Claims (8)

1.等离子燃烧器，其特征在于，包括燃烧器本体，燃烧器本体内为贯穿燃烧器本体两端的通道，燃烧器本体的中部设置有与通道连通并朝向燃烧器本体外侧延伸的燃烧嘴，燃烧器本体的一端为向通道内通入氧气的氧气道，燃烧器本体的另一端为向通道内通入雾状水或碳氢化合物气体的输入通道；

在通道内设置有与通入通道内的介质绝缘设置的阳极装置与阴极装置，阳极装置与阴极装置之间形成拉弧空间，所述拉弧空间与燃烧嘴形成连通，以及为阳极装置与阴极装置进行通电使阳极装置与阴极装置之间的拉弧空间形成电弧的高频电源，在电弧的作用下，通入通道内的介质产生电离化学反应并形成高温火焰从燃烧嘴喷出。

2.根据权利要求1所述的等离子燃烧器，其特征在于，所述燃烧器本体处于拉弧空间的一侧设置有向拉弧空间注入空气的补充口。

3.根据权利要求1所述的等离子燃烧器，其特征在于，从燃烧器本体一端向通道内通入氧气，另一端通入雾状水时，通过电弧产生的电离化学反应为:H₂O＝H⁺+O^-+H+ΔHe₁ (公式1-1)，

O₂+4H＝2H₂O+ΔHe₂ (公式1-2)。

4.根据权利要求1所述的等离子燃烧器，其特征在于，从燃烧器本体一端向通道内通入氧气，另一端通入碳氢化合物气体时，通过上述电弧产生的电离化学反应为：C_XH_X+e→C_XH_X-1·+H·+e (公式2-1)，

C_XH_X+H·→C_XH_X-1·+H₂ (公式2-2)，

H₂+e→H⁺+H+ΔHe₁ (公式2-3)，

O₂+4H→2H₂O+ΔHe₂ (公式2-4)。

5.根据权利要求1所述的等离子燃烧器，其特征在于，所述阳极装置包括与高频电源连接的拉弧金属棒，该金属棒的一端为圆柱体，另一端为30-45°的锥体，所述阴极装置与阳极装置结构相同，阳极装置中的锥体端部与阴极装置中的锥体端部之间具有10cm—50cm的距离。

6.根据权利要求5所述的等离子燃烧器，其特征在于，所述拉弧金属棒为高速钢或3Cr₂W₈V钢或5CrNiMo钢或5CrMnMo钢制成。

7.根据权利要求1所述的等离子燃烧器，其特征在于，所述阳极装置与阴极装置通过支撑件设置于燃烧器本体通道内且处于燃烧器本体通道内的轴向中心位置。

8.一种锅炉，包括具有燃烧室的炉体，其特征在于，还包括上述权利要求1—7中任一项所述的等离子燃烧器，所述等离子燃烧器设置于燃烧室中。