CN210093635U - 一种分段式等离子体火炬阳极 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分段式等离子体火炬阳极，包括密封水套和设于密封夹套内的分段阳极，所述分段阳极从左至右依次包括第一阳极、第二阳极、绝缘段和第三阳极，所述第二阳极与绝缘段之间留有间隙，所述密封夹套内设有进气通道，所述进气通道通过进气孔与所述间隙连通。本实用新型通过将阳极分段设置，在第二阳极和第三阳极之间设有绝缘体，在气流的作用下，当第二阳极被烧蚀后可使电弧弧根从第二阳极跳跃至第三阳极上，扩大了阳极的烧蚀区域，且该阳极在使用过程中不需要整体更换，降低了阳极的使用成本，延长了阳极的使用寿命。

Description

一种分段式等离子体火炬阳极

技术领域

本实用新型涉及等离子体应用技术领域，特别涉及一种分段式等离子体火炬阳极。

背景技术

等离子体火炬是一种能够产生定向等离子体射流的放电装置。近年以来，大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统大多是采用等离子火炬点火的技术，能够大幅度减少或取代重油点火；在气化及裂解反应中，等离子体的高温特性成为反应中不可替代的条件；等离子火炬在固废、危废熔融中作为高温热源，最大程度降低有害物逸出；等离子火炬技术是一种高效节能的环保基础技术，在燃烧、气化、裂解、反应、熔融和冶炼等领域中得到广泛应用。

阳极是等离子体火炬的核心部件之一，阳极是等离子电弧的通道，运行时阳极受氧化性高温侵蚀，使阳极烧蚀和氧化严重，缩短了阳极的使用寿命。等离子体火炬是采用气流对电弧进行约束，运行时等离子电弧弧根会落在很小的一片区域，由于电流密度较大，同时电弧弧根会在阳极某处表面烧蚀形成氧化绝缘层，影响阳极弧根处的导电及散热，使等离子体工作稳定性差。目前阳极使用寿命在800h以下，这样就导致阳极在使用一段时间后就必须整体更换，增大了阳极的使用成本。

综上所述，亟需提供一种阳极使用寿命长且能够降低等离子体火炬使用成本的等离子体火炬阳极。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用寿命长且使用成本低的分段式等离子体火炬阳极。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分段式等离子体火炬阳极，包括密封水套和设于密封夹套内的分段阳极，所述分段阳极从左至右依次包括第一阳极、第二阳极、绝缘段和第三阳极，所述第二阳极与绝缘段之间留有间隙，所述密封夹套内设有进气通道，所述进气通道通过进气孔与所述间隙连通。

通过分段式阳极的设置，使该等离子体火炬在运行过程中，随着使用时间的延长，电弧弧根可跳跃至另外一个阳极上，延长该分段阳极的使用寿命，在使用后不需要整体更换阳极，降低了等离子体火炬阳极的使用成本。

进一步，所述第一阳极与密封夹套之间设有至少2个密封环，所述第二阳极与密封夹套之间设有至少2个密封环，所述第三阳极与密封夹套之间设有至少2个密封环。

进一步，所述密封夹套内设有冷却水循环系统，冷却水循环系统可降低第一阳极、第二阳极和第三阳极的温度，从而减少其被高温烧蚀氧化程度。

进一步，所述冷却水循环系统包括进水通道和回水通道。

进一步，所述进水通道与第一阳极、第二阳极和第三阳极的外壁相连，所述回水通道设于进水通道的外侧，且其末端与进水通道的末端连通。

进一步，所述分段阳极的壁厚为5-20mm，当壁厚小于5mm时，该阳极材料被完全烧蚀所需时间短，使用时寿命短；当壁厚大于20mm时，通过冷却水循环系统冷却第一阳极、第二阳极和第三阳极的冷却效果差、降温速度慢，降低了分段阳极的使用寿命。

进一步，所述第一阳极、第二阳极和第三阳极均采用高导电金属材料制成，所述绝缘段采用无机非金属耐高温绝缘材料制成。

高导电金属材料具有较好的热传导和导电性能，提高了阳极的熔点，减缓阳极材料的烧蚀。

进一步，所述高导电金属材料为铜、银、铜合金、银合金中的一种或多种。

进一步，所述无机非金属耐高温绝缘材料为氧化锆、氧化铝、氮化硼中的一种或多种。

本实用新型一种分段式等离子体火炬阳极的有益效果：本实用新型通过将阳极分段设置，在第二阳极和第三阳极之间设有绝缘体，在气流的作用下，当第二阳极被烧蚀后可使电弧弧根从第二阳极跳跃至第三阳极上，扩大了阳极的烧蚀区域，且该阳极在使用过程中不需要整体更换，降低了阳极的使用成本，延长了阳极的使用寿命。

附图说明

图1—为本实用新型一种分段式等离子火炬阳极的结构示意图；

图2—为本实用新型分段式等离子火炬阳极的另一结构示意图；

图3—为本实用新型分段式等离子火炬阳极的另一结构示意图。

上述附图标记：1-密封夹套，2-第一阳极，3-第二阳极，4-绝缘段，5-第三阳极，6-进气通道，7-进气孔，8-间隙，9-密封环，10-进水通道，11-回水通道，12-第四阳极，13-第五阳极。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本实用新型的保护范围。

参见图1，一种分段式等离子体火炬阳极，包括密封水套和设于密封夹套1内的分段阳极，所述分段阳极从左至右依次包括第一阳极2、第二阳极3、绝缘段4和第三阳极5，所述第二阳极3与绝缘段4之间留有间隙8，在间隙8中通入气体可用于冷却第二阳极3，且为电弧跳跃提供条件，所述密封夹套1内设有进气通道6，所述进气通道6通过进气孔7与所述间隙8连通，所述分段阳极的壁厚为20mm，所述第一阳极2、第二阳极3和第三阳极5均铜合金制成，所述绝缘段4采用氧化锆制成。

在本实施例中，分段阳极可分为四个区域，分别为电弧区、弧根区、绝缘段4和扩散区。当启动该等离子火炬发生器后，在分段阳极和阴极之间形成电弧，该电弧弧根落于第二阳极3（弧根区）上，此时，第一阳极2为电弧区、第三阳极5为扩散区，其中电弧区和扩散区热负荷较低，通过水冷却，壁面处温度较低，第一阳极2和第三阳极5的电极材料消耗极低，但弧根区的温度最高，电极消耗集中在第二阳极3上；

在运行一段时间之后，第二阳极3作为弧根段被烧蚀消耗至极限时，在第二阳极3和绝缘段4的间隙8之间加大气流的通入，在气流向左流动下带动电弧弧根跳跃至第三阳极5，此时，第三阳极5转变为新的弧根区，第二阳极3转变为电弧区，由于前期第三阳极5为扩散区，其消耗较小，因此成为弧根区后还能运行很长时间，相比于整体式阳极，该分段式阳极可增加阳极的烧蚀区域，使烧蚀区域从阳极的某一个区域扩大为多个区域，从而延长阳极的使用寿命，第一阳极2和第三阳极5是电弧通过的区域，消耗较少几乎不用替换，降低了阳极整体更换的成本。

采用气体旋流方式将直接连通的多个阳极的弧根跳跃至其他阳极上，该方式弧根跳跃的距离会有极限值，本实用新型中通过设有绝缘段4，可提高弧根跳跃的距离，使弧根跳跃更稳定。

所述第一阳极2与密封夹套1之间设有2个密封环9，所述第二阳极3与密封夹套1之间设有2个密封环9，所述第三阳极5与密封夹套1之间设有2个密封环9，密封环9起到密封作用，防止空气中的水汽进入密封夹套1和分段阳极之间，造成分段阳极被腐蚀。

所述密封夹套1内设有冷却水循环系统，所述冷却水循环系统包括进水通道10和回水通道11，所述进水通道10与第一阳极2、第二阳极3和第三阳极5的外壁相连，所述回水通道11设于进水通道10的外侧，且其末端与进水通道10的末端连通，冷却水循环系统可降低第一阳极2、第二阳极3和第三阳极5的温度，从而减少其被高温烧蚀氧化程度。

本实用新型中的第一阳极2和第二阳极3也可合并做为一段阳极，该阳极为第四阳极12，如图2所示；且在本实用新型的基础上也可添加更多的阳极，添加的阳极可以是第一阳极2、第二阳极3、绝缘段4和第三阳极5的任意一种，如图3所示在第三阳极5的后面加一段第一阳极2，该阳极为第五阳极13。

需要另行说明的是，本文使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的 限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示 的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发 明技术方案内容，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技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种分段式等离子体火炬阳极，包括密封水套和设于密封夹套内的分段阳极，其特征在于：所述分段阳极从左至右依次包括第一阳极、第二阳极、绝缘段和第三阳极，所述第二阳极与绝缘段之间留有间隙，所述密封夹套内设有进气通道，所述进气通道通过进气孔与所述间隙连通。

2.如权利要求1所述一种分段式等离子体火炬阳极，其特征在于：所述第一阳极与密封夹套之间设有至少2个密封环，所述第二阳极与密封夹套之间设有至少2个密封环，所述第三阳极与密封夹套之间设有至少2个密封环。

3.如权利要求1所述一种分段式等离子体火炬阳极，其特征在于：所述密封夹套内设有冷却水循环系统。

4.如权利要求3所述一种分段式等离子体火炬阳极，其特征在于：所述冷却水循环系统包括进水通道和回水通道。

5.如权利要求4所述一种分段式等离子体火炬阳极，其特征在于：所述进水通道与第一阳极、第二阳极和第三阳极的外壁相连，所述回水通道设于进水通道的外侧，且其末端与进水通道的末端连通。

6.如权利要求1所述一种分段式等离子体火炬阳极，其特征在于：所述分段阳极的壁厚为5-20mm。

7.如权利要求1所述一种分段式等离子体火炬阳极，其特征在于：所述第一阳极、第二阳极和第三阳极均采用高导电金属材料制成，所述绝缘段采用无机非金属耐高温绝缘材料制成。

Images