[發明專利]一種微孔膜結構的陰極及等離子體熱解水噴槍

在審

• 申請號: 201410630566.2
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104378903A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 周開根
• 申請（專利權）人: 周開根
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及等離子體設備，特別是涉及到一種等離子體噴槍。

背景技術

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。

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、氧和氫氧原子團，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。當把水通過等離子體噴槍分解后輸入到生活垃圾或工業有機廢棄物的氣化爐中，與生活垃圾或工業有機廢棄物進行造氣反應，使生活垃圾或工業有機廢棄物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和工業有機廢棄物；在煤氣化生產線上如利用等離子體噴槍把水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，提高煤炭的氣化率，并且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。

等離子體噴槍的陰極是發射電子的部件，由于承受電流的沖擊和數萬度的高溫燒灼，因此，陰極的頭部很容易被燒蝕而致損壞，不僅影響生產，而且增加生產成本。

發明內容

本發明的目的是要提供一種微孔膜結構的陰極及等離子體熱解水噴槍，用于生活垃圾、工業有機廢棄物氣化爐或煤氣化裝置的氣化爐中，提高氣化率及提高合成氣的品質，并且使陰極不易被燒蝕，克服現有等離子體噴槍的陰極容易被燒蝕的缺點，以延長等離子體噴槍的使用周期，提高生產效率及節約生產成本。

本發明的一種微孔膜結構的陰極，其特征是陰極由微孔膜陰極頭（1-2）和陰極套（1-1）組成，其中，微孔膜陰極頭（1-2）為金屬粉末燒結的微孔濾膜結構，金屬粉末間的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭（1-2）的后端中心有圓錐形的凹槽（Ⅰ），凹槽（Ⅰ）構成水源入口；陰極套（1-1）為空心圓棒體結構，微孔膜陰極頭（1-2）嵌入到陰極套（1-1）前部的壁體中，微孔膜陰極頭（1-2）的頭部從陰極套（1-1）的前端伸出，陰極套（1-1）的內空間構成水室（Ⅱ）。本發明中，微孔膜陰極頭（1-2）的后端外側有凸緣（1-3），凸緣（1-3）構成微孔膜陰極頭（1-2）的軸向限位結構；微孔膜陰極頭（1-2）的頭部為由后向前縮小的圓錐體結構，其圓錐角度（a）為45°-120°；微孔膜陰極頭（1-2）的頭端為圓弧形結構，其圓弧半徑（R）為3mm-6mm；在陰極套（1-1）后部的壁體上有外六角體（1-4），在陰極套（1-1）的后端有連接螺紋（1-5）。本發明中，微孔膜陰極頭（1-2）的金屬粉末選用鎢（W）粉末和鎳硫合金（Ni-S）粉末混合的材料，燒結成鎢鎳假合金零件，燒制時，鎢（W）、鎳硫合金（Ni-S）既不互相溶解，也不形成金屬間化合物，所形成的假合金組織為鎢顆粒、鎳硫合金顆粒的二相結構，假合金組織中存在微小孔隙，具有過濾水分子功能和催化功能。