專利名稱：化學加工用炬裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及向等離子炬供給反應物的引導管。該等離子炬用于反應物的化學處理，并且它可以同時提供等離子態氣體和反應物。
從挪威專利NO.164，846中已知一種電絕緣的供給混合物的導管，它裝在等離子炬內電極中心，該等離子炬為浸沒在冶金熔融物中而設計的。
在美國專利US4，122，293中，描述了一種供給氣體、混合物、電流到空心電極的內部液體冷卻式供給管，它用于電弧熔煉爐中。
還有歐洲專利EPO，178，288中，描述了特別為加熱冶金熔爐設計的等離子炬噴咀。該噴咀具有一個連接到液體冷卻式電極座上的電極端頭，電極座同時作為等離子態氣體和電流的供給管。電極端頭具有為等離子態氣體的中心孔，孔的輸出段首先作為拉伐爾噴咀(Lavalmozzle)，其后作為擴散器，以使氣體噴射出電極。
在反應物的化學處理過程中，如高溫分解過程中，使氣體在到達等離子火焰時具有正確溫度是很重要的。如果該氣體溫度超過一定數值，氣體將過早反應。在氣體到達等離子火焰之前形成分解產物是不希望的，而這將到導致這種產物在引導裝置中及電極上的沉積。
已經發現，用于反應物化學處理的等離子炬中的供給氣體裝置的已知設計不能產生滿意的結果。
本發明的目的是提供一種引導裝置，它能達到向等離子炬提供具有要求溫度和正確速率的反應物的目的。
該目的是由權利要求所述技術特征的一種引入管實現的。
該等離子炬由彼此同軸套裝的管形電極構成。在其最簡單的形式中，等離子炬包括兩個電極，一個內電極和一個外電極。等離子炬也可以裝備更多的電極。
電極可以是空心的，裝備有傳輸冷卻液的冷卻通道。各種具有良好導電導熱性的固體材料都可以用于液體冷卻電極。
最好使用實心電極，實心電極一般由具有高熔點和良好傳導性的材料構成，如石墨。
反應物通過同軸安裝在內電極中的獨立引入管供給。
反應物指的是純凈氣體，或與液體顆粒或固體顆粒的混合氣體，它們將在等離子火焰中發生化學反應。
當引導管在等離子區被加熱時，有必要冷卻引導管。因此它設有傳輸冷卻液通道。冷卻通道、例如可由在管中設置內部分隔板而成，內部分隔板距引導管底部之上一段距離。冷卻液的流動方向由導管內部能獲得最低溫度來確定。
當反應物進入等離子區時，反應物具有適當的溫度是很重要的。例如甲烷的溫度希望為650℃到700℃的范圍。通過測量引導管噴咀出口處溫度，例如用安裝在管中的熱電偶的方式，可以經過調節冷卻液的溫度來達到使反應物離開噴咀時具有要求的溫度的目的。
引導管的外表面，特別是下部面向等離子火焰的表面設有隔熱層。
具有隔熱層的引導管的直徑比內電極的內徑要小。在引導管和內電極之間形成的環形通道中，供給等離子態氣體或反應物。等離子態氣體或反應物在被供給時，處在低的溫度下，因此將更有助于引導管的冷卻。
等離子態氣體，例如可以為惰性氣體，如氮、氬，它們一般不參與或影響等離子火焰中進行的化學反應。反應物也可以用作等離子態氣體。
引導管可以沿軸向移動，以便調整噴咀使達到相對于等離子火焰的一個適當的位置。由此獲得反應物到達等離子區時具有有利的溫度條件，并且在化學過程中達到最佳效率。
在等離子吹管中，自耗電極可以被使用，它們有一定程度的燒蝕，因此改變了電極的長度。由于這個原因，引導管為可以移動的也是有利的，以便引導管隨著電極的消耗而得以重新調節。
引導管的噴咀或引導管面向等離子火焰的下部有備份以便更換。導管的這部分受高溫作用，以致導管上易發生燒蝕和裂口。因此噴咀可以每隔一個規定的時間更換是有利的。
引導管噴咀可以由圓錐收縮形的文丘里或拉伐爾噴咀(Venturior Laval nozzle)構成。反應物由此將達到更高的流速，更迅速地向等離子火焰供給。氣體流動速度是為化學過程設計的等離子炬中達到最合理操作條件的一項參數。由于文丘里噴咀是可更換的，所以噴咀可以被選擇以提供最佳的使用中的反應物的氣體流速。
就根據本發明的導管來說，達到了這樣的發明目的，即可以提供具有要求的溫度和適當流速的反應物，以及具有相對等離子火焰的正確位置的輸出噴咀，由此防止反應物到達反應區之前發生反應。這樣也可以防止在導管噴咀中和電極上分離產物或反應物的沉積。
在本發明的范圍內，引導管可以用于許多不同類型的等離子炬，如本發明人的挪威專利申請NO914907中所描述的等離子炬。
根據本發明的等離子炬導管將結合附圖表示的實施例進一步描述。
圖1為裝有本發明導管的等離子炬的縱向剖視圖。
圖2為根據本發明的等離子炬導管的第二設計方案的縱向剖視圖。
在圖1中等離子炬由1表示，它裝有兩個電極，一個外電極2和一個內電極3。
電極2、3最好為圓管形，彼此同心套裝。它們可以是實心的，或者是具有傳輸冷卻液的冷卻通道的空心的。實心電極最好由高熔點和良好導電性的材料構成，象石墨或硅碳化物。所有類型的具有良好導電和導熱的固體材料，如銅，都能用于液體冷卻電極。
等離子炬裝有提供反應物的導管5。引導管最好由良導熱材料構成，如銅。導管具有內壁6和外壁7，并設有內部分隔板8，隔板末端距導管底部上方有一定距離，從而構成冷卻液通道。
冷卻液的供給確定為冷卻液沿管6的內表面流入、沿外表面7流出。由箭頭表示。在表示的流動方向情況下，在引導管的內表面獲得最低溫度的目的達到了。
外表面7、特別是管的下部9裝備的隔熱層10和11。
反應物通過引導管5供給等離子火焰。由箭頭標記12表示。反應物這里是指純凈氣體，或與液體顆粒或固體顆粒的混合氣體，它們在等離子火焰中發生化學反應。
在引導管與內電極之間，以及由內、外電極之間，形成了環形通道。經過這些通路等離子態氣體能夠被供給。由箭頭13和14所示。等離子態氣體可以例如是惰性氣體，象氮或氬，它們一般不參與或影響等離子火焰中發生的化學反應。
通過引導管和內電極之間的環形通路供給的等離子態氣體由箭頭13所示。該氣體可給予冷卻，并將更進一步有利于引導管的冷卻。
提供反應氣體的引導管5可以沿軸向移動。移動導管的設備在附圖中未表示。移動引導管的目的是可以調整噴咀以便其達到相對等離子火焰的適當位置。
噴咀或引導管的下部是可以更換的。引導管的內、外壁最好設有螺紋段使噴咀能擰開，并在管子的這部分損壞時更換。內管壁螺紋段由16表示，外管壁螺紋段由17表示。
在圖2中表示了一種引導管5，其中噴咀或面向等離子火焰的導管下部以文丘里噴咀15的形式設計為圓錐形，產生向導管出口的收縮。該引導管的設計和標號未改動部分參考圖1。
當反應物受壓而通過噴咀15時，它將達到更高的流速，并更迅速地向等離子火焰供給。
噴咀或導管下部是可更換的。導管的內壁和外壁最好設有螺紋段，使噴咀可以擰開，并在損壞和撕裂情況下更換。內管壁螺紋段由16表示，外管壁螺紋段由17表示。
權利要求
1.一種向等離子炬供給反應物的引導管，等離子炬管用于化學處理，如反應物的高溫分解、裂解，其中該等離子吹管包括，兩個或兩個以上管形或自耗電極，彼此同軸套裝在一起，且其中該流體冷卻式引導管的外表面和下部表面裝有隔熱層，并同軸安裝于內電極中。其特征在于該引導管可以沿軸向移動，以便調整該噴咀相對于該等離子吹管的位置，并且其下部設有文丘里噴咀形式的一個圓錐形收縮，且噴咀為可更換的，因此能選擇噴咀以提供所用反應物的最佳氣體速度。
2.根據權利要求1的一種供給反應物的引導管，其特征在于測量溫度的元件安裝在該出口噴咀處，以便調整冷卻液使所用的反應物獲得適當的溫度。
全文摘要
用于反應物的化學處理的等離子炬1包括兩個或兩個以上彼此同軸套裝的電極2、3，其中供應反應物的導管4同軸地安裝于內電極3中，它由裝有隔熱層10、11于外表面的液體冷卻管構成。引導管4能沿軸向移動，以確定噴嘴相對等離子火焰的位置。導管4的下部有備用以便更換。此外導管以文丘里噴嘴形式設有向出口收縮，以增加反應物排出速度。在引導管和內電極間形成環形通路，能引入等離子態氣體13。沿導管流動的等離子氣體13同時對管子冷卻。
文檔編號H05H1/34GK1077328SQ9211518
公開日1993年10月13日 申請日期1992年12月11日 優先權日1991年12月12日
發明者S·賴努, K·豪斯滕, K·霍斯, J·哈達爾, N·邁克里巴斯特 申請人:克瓦納爾工程有限公司