[發(fā)明專利]一種加熱分解用途的內(nèi)電弧等離子體噴槍

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410485115.4
• 申請日: 2012-08-19
• 公開（公告）號: CN104202900A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周開根
• 申請（專利權(quán)）人: 周開根
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34;H05H1/28
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電加熱設(shè)備，特別是涉及到一種等離子體加熱設(shè)備。

背景技術(shù)

當(dāng)前，等離子技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，工業(yè)上應(yīng)用于等離子點(diǎn)火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒和廢物處理等。近幾年來，利用等離子體處理危險(xiǎn)有害的廢棄物和生活垃圾的技術(shù)發(fā)展很快，等離子體的處理方式和一般的焚燒方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，伴隨著放電現(xiàn)象將會生成了激發(fā)原子、激發(fā)分子、離解原子、游離原子團(tuán)、原子或分子離子群的活性化學(xué)物以及它們與其它的化學(xué)物碰撞而引起的反應(yīng)。在等離子體發(fā)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(tài)，經(jīng)相互碰撞而產(chǎn)生高溫，溫度可達(dá)幾萬度以上。

當(dāng)前，常規(guī)煤氣化裝置中使用的氣化劑為水蒸汽+空氣或水蒸汽+氧氣，在氣化爐工作時，直接把水蒸汽+空氣或水蒸汽+氧氣送入氣化爐，使水蒸汽與炭發(fā)生造氣反應(yīng)生成合成氣，其反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，需要由空氣或氧氣與炭發(fā)生氧化反應(yīng)為其提供熱量，這種氣化方式的氣化率僅為70%左右，這將增加煤炭資源消耗，同時，合成氣中產(chǎn)生大量的二氧化碳廢氣，不僅影響到合成氣的品質(zhì)，而且使后級生產(chǎn)中排放大量的溫室氣體。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(nèi)與焦炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可以為氣化爐提供原料烘干和熱解所需的熱量，從而使氣化爐不需輸入空氣或氧氣，生產(chǎn)的合成氣中氫氣的分?jǐn)?shù)比例高，廢氣的含量低。

生活垃圾由于熱值低，化學(xué)成分中的固定炭含量少，如用常規(guī)的水蒸汽、空氣或氧氣作氣化劑來氣化生活垃圾，水蒸汽與炭反應(yīng)生成合成氣所進(jìn)行的是吸熱反應(yīng)，將會消耗氣化爐的熱量，氣化爐需要輸入空氣或氧氣，并且消耗燃料，使得合成氣中廢氣含量高，所得到的合成氣中有用成分相當(dāng)?shù)停瑤缀跏菑U氣。利用等離子體噴槍把氣化劑水蒸汽加熱，使水分子分解為氫、氧的活性化學(xué)物噴入氣化爐，與垃圾炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所進(jìn)行的是放熱反應(yīng)，可以為氣化爐提供原料烘干和熱解所需的熱量，從而使氣化爐不需輸入空氣或氧氣，使生活垃圾轉(zhuǎn)化的合成氣品質(zhì)好，達(dá)到化工原料的要求，合成氣再通過后級設(shè)備生產(chǎn)甲醇或二甲醚產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)無污染處理生活垃圾，同時把垃圾廢物轉(zhuǎn)化為人類需要的化工原料。因此，如要將生活垃圾氣化的合成氣成為有用之材，應(yīng)優(yōu)選等離子體加熱分解水蒸汽作為氣化劑的氣化技術(shù)。

等離子熱解水制氫技術(shù)是最近幾年提出來的水制氫候選技術(shù)之一，因?yàn)樗且环N相當(dāng)穩(wěn)定的物質(zhì)，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(fā)生分解，3400～3500K時氫氣和氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到最大，分別為18%和6%，當(dāng)溫度達(dá)到4200K時，水分子將全部分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)，一般的加熱方式難以達(dá)到這么高的溫度，而使用等離子體噴槍則能做到。

雖然等離子體技術(shù)在生活垃圾處置領(lǐng)域、煤氣化領(lǐng)域和制氫領(lǐng)域的應(yīng)用前景美好，但目前的等離子體噴槍的電弧火炬是在噴嘴之外，火炬的作用區(qū)域是在槍體外，如用來加熱分解水分子，存在加熱效率不高、水分子分解率低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有等離子體噴槍存在的效率不高和水分子分解率低的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)制造一種能提高水分子的加熱效率及提高水分子分解率的內(nèi)電弧等離子體噴槍，用于煤氣化裝置、垃圾生物質(zhì)氣化裝置或熱解水制氫裝置，普及應(yīng)用后，能克服直接使用水蒸汽作為氣化劑所存在的氣化率低、煤炭資源消耗量大、排放的溫室氣體多及生產(chǎn)的合成氣品質(zhì)不高的缺點(diǎn)，以降低煤炭資源消耗和減排溫室氣體。