一種雙級串聯電弧的等離子體噴槍的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及等離子體設備，特別是涉及到一種等離子體噴槍。
【背景技術】
[0002]當前，等離子技術已得到廣泛的應用，工業上應用于等離子點火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒廢物處理等。等離子體的處理方式和一般的方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現象下所形成的一種狀態，伴隨著放電現象將會生成了激發原子、激發分子、離解原子、游離原子團、原子或分子離子群的活性化學物以及它們與其它的化學物碰撞而引起的反應。在等離子體發生器中，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態，經相互碰撞而產生高溫，溫度可達幾萬度以上。
[0003]等離子熱解水制氫技術是最近幾年提出來的水制氫候選技術之一，因為水是一種相當穩定的物質，在常壓條件下，溫度在2000K時水分子幾乎不分解，2500K時有25%的水發生分解，3400?3500K時氫氣和氧氣的摩爾分數達到最大，分別為18%和6%，當溫度達到4200K以上時,水分子將全部分解為氫*氣、氫*、氧氣、氧和氣氧原子團，一般的加熱方式難以達到這么高的溫度，而使用等離子體噴槍則能做到；應用等離子體噴槍處理危險有害的廢棄物和生活垃圾，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣，使生活垃圾轉化的合成氣品質好，達到化工原料的要求，合成氣再通過后級設備生產甲醇或二甲醚產品，實現資源化和無污染處理生活垃圾；在煤氣化生產線上如利用等離子體噴槍把水蒸汽加熱分解后再噴入氣化爐內，與煤炭進行化學反應，所發生的反應是放熱反應，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣助燃，生產的合成氣中氫氣的分數比例高，廢氣的含量低，實現節能減排。
[0004]等離子體噴槍的陽極結構中需有冷卻水套，噴嘴式陽極的冷卻水套設置在一體化陽極的回轉體壁體中，這類陽極需采用熔模技術制造，制造工藝較復雜；噴管式陽極由陽極噴管與陽極外套組成，陽極噴管和陽極外套使用金屬材料，陽極噴管嵌入在陽極外套之中，冷卻水套由陽極噴管與陽極外套之間的空間構成，冷卻水套的兩端由嵌入口的緊密結合面進行密封，存在冷卻水泄漏情況。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是要克服現有等離子體噴槍的缺點，避免冷卻水泄漏，對等離子體噴槍的陰極和陽極進行有效保護，并且提高等離子體氣化噴槍的加熱效率，使等離子體噴槍達到更高的處理溫度，提高等離子體噴槍的加熱效率及分解能力，以滿足熱解水制氫、煤氣化、電站鍋爐點火、固體廢物處置、有害氣體處理、臭氣處理的應用要求。
[0006]本實用新型的一種雙級串聯電弧的等離子體噴槍，包括絕緣槍架、陰極后座、陰極、第一陽極和第二陽極，絕緣槍架呈回轉體結構，陰極后座中有冷卻水進口、導流管和冷卻水出口，陰極的體內有冷卻腔，第一陽極或第二陽極為文丘里噴管結構，第一陽極或第二陽極由后向前依次為喇叭形收窄段、喉口段和喇叭形擴散段，其特征是絕緣槍架2的回轉體結構內有第一內腔I1、第二內腔II1、第三內腔X和第四內腔XI，第一內腔I1、第二內腔II1、第三內腔X和第四內腔XI依次由后向前設置，在第一內腔II與第二內腔III之間有隔離體，隔離體的中心有圓孔，在第三內腔X與第四內腔XI之間有隔離凸環，第一內腔II的后端有安裝接口 2-6，第二內腔III的前端有承插口 2-4，第四內腔XI的前端有承接口 2-11 ;第一陽極9安裝在絕緣槍架2的第二內腔III中，第一陽極9頭部的壁體嵌入到第二內腔III前端的承插口 2-4內構成密封面，第一陽極9的尾部由絕緣槍架2的隔離體中心圓孔穿出，第一陽極9的后端進入到第一內腔II中，使用鎖緊螺帽4把第一陽極9進行固定，第一陽極9的外壁與第二內腔III內壁之間的空間構成第一陽極的冷卻水套，第一陽極的冷卻水套有冷卻劑入口 2-5接入和冷卻劑出口 2-7接出，第一陽極9的頭端伸入到第三內腔X的左側；第二陽極10安裝在絕緣槍架2的第四內腔XI中，第二陽極10前部的壁體嵌入到第四內腔XI前端的承接口 2-11中構成密閉面，第二陽極10的后部由絕緣槍架2隔離凸環的環內空間穿出，第二陽極10的后端進入到第三內腔X的右側，使用鎖緊螺母12把第二陽極10進行固定，第二陽極10的外壁與第四內腔XI內壁之間的空間構成第二陽極的冷卻水套，第二陽極的冷卻水套有冷卻進水接口 2-13接入和冷卻回水接口 2-10接出；陰極7安裝在陰極后座I的前端上，陰極后座I攜陰極7安裝在絕緣槍架2的第一內腔II中，陰極7的頭端伸入到第一陽極9后端的喇叭形收窄段的內空間中，第一內腔II的余量空間構成原料氣室，原料氣室有原料氣輸入接口 2-1接入，第一陽極9后端的喇叭形收窄段內空間構成放電區VI，第一陽極9喉口段的內空間構成壓縮孔道V，第一陽極9喇叭形擴散段的內空間構成噴射腔IV，第三內腔X的余量空間構成工作氣室，工作氣室有工作氣輸入口 2-8接入，第一陽極9的前端與第二陽極10后端的喇叭形收窄段的內空間構成放電腔XIV，第二陽極10喉口段的內空間構成壓縮通道XIII，第二陽極10喇叭形擴散段的內空間構成噴射膛ΧΠ。本實用新型中，陰極后座I內有導流管1-2，導流管1-2的管內空間構成進水通道IX，導流管1-2的外圍空間構成回流通道I，進水通道IX通過陰極7內的冷卻腔連通到回流通道I，進水通道IX有冷卻水進口 1-4接入，回流通道I有冷卻水出口 1-1接出；為便于在陰極的外壁上安裝隔熱套，防止水蒸汽被冷卻，把陰極7的身段設計為變徑的圓柱體結構，在陰極7變徑的圓柱體外壁有隔熱套6，陰極7的頭端為圓弧形結構，在陰極7身段的后端有螺紋接口，陰極7以旋入方式安裝在陰極后座I的前端上；在隔熱套6的前端有切向氣道VL原料氣室通過切向氣道VII連通到放電區VI ;在第三內腔X中有旋流器13，旋流器13的前端有切向孔道X V，工作氣室通過切向孔道X V連通到放電腔XIV ;在第二陽極10前部的壁體中有環形凹槽III’，環形凹槽III’與第二陽極的冷卻水套連通；在第二內腔III前端的承插口 2-4中有密封件；在第四內腔XI前端的承接口 2-11中有密封環11。本實用新型適合熱解水制氫、煤氣化、生活垃圾處置、工業有害氣體處理、臭氣處理、電站鍋爐點火的應用要求。應用時，把冷卻水進口 1-4、冷卻劑入口 2-5和冷卻進水接口 2-13連接到冷卻系統的供水管路上，把冷卻水出口 1-1、冷卻劑出口 2-7和冷卻回水接口 2-10連接到冷卻系統的回水管路上，把水蒸汽的供汽管連接到原料氣輸入接口 2-1上，把工作氣的供氣管連接到工作氣輸入口 2-8上，所述工作氣為水蒸汽或氫氣或回爐合成氣，把等離子體工作電源的負極通過陰極后座I連接到陰極7上，把等離子體工作電源的正極連接到第二陽極10上。
[0007]上述的實用新型中，利用絕緣槍架的壁體作為第一陽極和第二陽極冷卻水套的外壁，可以實現減小噴槍的體積及節省金屬材料用量，并且便于在承插口 2-4中和在承接口2-11中使用密封材料避免冷卻水泄漏，克服現有等離子體噴槍冷卻水易泄漏的缺點；把等離子體噴槍設計具有二級陽極串聯的結構，使得在等離子體噴槍內產生二級串聯的高溫等離子體電弧，等離子體電弧的能量更大，使噴槍的加熱效率得到更大的提高，從