[發(fā)明專(zhuān)利]一種微孔膜結(jié)構(gòu)的陰極及等離子體熱解水噴槍

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410630566.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104378903A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周開(kāi)根
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 周開(kāi)根
• 主分類(lèi)號(hào): H05H1/34
• 分類(lèi)號(hào): H05H1/34
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體設(shè)備，特別是涉及到一種等離子體噴槍。

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(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，伴隨著放電現(xiàn)象將會(huì)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(wàn)度以上。

等離子熱解水制氫技術(shù)是最近幾年提出來(lái)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(shí)水分子幾乎不分解，2500K時(shí)有25%的水發(fā)生分解，3400～3500K時(shí)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以上時(shí)，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。當(dāng)把水通過(guò)等離子體噴槍分解后輸入到生活垃圾或工業(yè)有機(jī)廢棄物的氣化爐中，與生活垃圾或工業(yè)有機(jī)廢棄物進(jìn)行造氣反應(yīng)，使生活垃圾或工業(yè)有機(jī)廢棄物轉(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(guò)后級(jí)設(shè)備生產(chǎn)甲醇或二甲醚產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)資源化和無(wú)污染處理生活垃圾和工業(yè)有機(jī)廢棄物；在煤氣化生產(chǎn)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(nèi)，與煤炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，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(chǎn)的合成氣中氫氣的分?jǐn)?shù)比例高，廢氣的含量低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

等離子體噴槍的陰極是發(fā)射電子的部件，由于承受電流的沖擊和數(shù)萬(wàn)度的高溫?zé)疲虼耍帢O的頭部很容易被燒蝕而致?lián)p壞，不僅影響生產(chǎn)，而且增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種微孔膜結(jié)構(gòu)的陰極及等離子體熱解水噴槍?zhuān)糜谏罾⒐I(yè)有機(jī)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(zhì)，并且使陰極不易被燒蝕，克服現(xiàn)有等離子體噴槍的陰極容易被燒蝕的缺點(diǎn)，以延長(zhǎng)等離子體噴槍的使用周期，提高生產(chǎn)效率及節(jié)約生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的一種微孔膜結(jié)構(gòu)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(jié)的微孔濾膜結(jié)構(gòu)，金屬粉末間的微孔構(gòu)成水分子的過(guò)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(gòu)成水源入口；陰極套（1-1）為空心圓棒體結(jié)構(gòu)，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(nèi)空間構(gòu)成水室（Ⅱ）。本發(fā)明中，微孔膜陰極頭（1-2）的后端外側(cè)有凸緣（1-3），凸緣（1-3）構(gòu)成微孔膜陰極頭（1-2）的軸向限位結(jié)構(gòu)；微孔膜陰極頭（1-2）的頭部為由后向前縮小的圓錐體結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(fā)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(jié)成鎢鎳假合金零件，燒制時(shí)，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(jié)構(gòu)，假合金組織中存在微小孔隙，具有過(guò)濾水分子功能和催化功能。