[實(shí)用新型]一種等離子炬裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821051962.X
• 申請(qǐng)日: 2018-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN208462124U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周春光;張慶麟;嚴(yán)圣軍;陳竹;李軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 加拿大艾浦萊斯有限公司;江蘇天楹環(huán)保能源成套設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): H05H1/34
• 分類號(hào): H05H1/34;H05H1/40
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本實(shí)用新型公開了一種等離子炬裝置，包括陰電極、陰電極電磁線圈、中間電極、中間插入段絕緣體、插入段絕緣體、陽電極、陽電極電磁線圈、陽電極永磁體。所述中間電極和陰電極之間有中間插入段絕緣體，中間電極與陽電極之間有插入段絕緣體。工作時(shí)，在電壓差的作用下，先在陰電極和中間電極之間形成電弧。起弧成功且穩(wěn)定之后，陰電極和陽電極之間充滿了離子化物質(zhì)，在上游氣流的作用下，陰電極和中間電極之間的弧被引向下游，從而在陰電極和陽電極之間擊穿并形成穩(wěn)定的電弧。在氣流和磁感應(yīng)線圈形成磁場(chǎng)力作用下，陰電極和陽電極之間形成的電弧可以旋轉(zhuǎn)且周期變動(dòng)位置，防止電極只在某一窄區(qū)域燒蝕，從而延長了電極的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子炬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子炬裝置。

背景技術(shù)

等離子體炬通過電弧來產(chǎn)生超高溫?zé)嵩匆约按罅扛叻磻?yīng)活性離子態(tài)的顆粒，可采用空氣、氮?dú)狻⑺魵狻鍤獾妊趸⑦€原或惰性的氣體作為載氣，在氣化、裂解、反應(yīng)、熔融和冶煉等各種功能的工業(yè)爐中有廣泛應(yīng)用前景。在工業(yè)應(yīng)用中，根據(jù)具體需求，可以設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)移弧式、非轉(zhuǎn)移弧式、以及兼?zhèn)滢D(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧的聯(lián)合式等離子體炬。

美國西屋公司和鳳凰公司具有三十多年的大功率等離子炬（100-600kW）開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品成系列且非常成熟，近年來國內(nèi)也有不少公司在致力于等離子炬的開發(fā)，但是與國外的等離子炬產(chǎn)品無論是在炬載氣的多樣性和產(chǎn)品的成熟和穩(wěn)定性方面都有較大差距。電極是等離子炬的最大耗件。一方面，電極的壽命過段將增加消耗量，從而增加運(yùn)行成本。另一方面，過于頻繁地更換電極，也增加人力成本，影響工藝生產(chǎn)，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和增加安全風(fēng)險(xiǎn)。目前，國內(nèi)主流的等離子炬生產(chǎn)和研發(fā)機(jī)構(gòu)電極壽命可以達(dá)到300小時(shí)，但是國外的一些同行電極壽命可以達(dá)到1000小時(shí)。尤其是對(duì)于超大功率（兆瓦以上）的等離子炬，因?yàn)樾枰妮斎腚娏鞲螅姌O壽命更短。國內(nèi)尚無兆瓦級(jí)別甚至更高功率的等離子炬開發(fā)報(bào)道和商業(yè)產(chǎn)品。超大功率的等離子炬在冶金冶煉和灰熔融處理方面都有廣泛應(yīng)用前景，其成功開發(fā)將極大地助力相關(guān)工藝水平的提升，尤其是關(guān)鍵的電極壽命的提升將極大地降低生產(chǎn)運(yùn)營成本，為安全運(yùn)行提供保障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)超大功率等離子炬電極消耗的問題，進(jìn)行優(yōu)化改善解決不足，提出超大功率等離子炬裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：一種等離子炬裝置，陰電極、陰電極電磁線圈、中間電極、中間插入段絕緣體、插入段絕緣體、陽電極、陽電極電磁線圈和陽電極永磁體；所述中間電極和陰電極之間有中間插入段絕緣體；中間電極與陽電極之間有插入段絕緣體；所述陰電極的外部有陰電極電磁線圈；所述陽電極的外部設(shè)置有陽電極電磁線圈和陽電極永磁體。

進(jìn)一步地，所述的陰電極為中空結(jié)構(gòu)，陰電極的尾部設(shè)置有布風(fēng)孔供氣，氣流沿陰電極軸線平行方向供入；陰電極電磁線圈位于陰電極的外部，陰電極中空區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以通過控制電磁線圈實(shí)現(xiàn)；陰電極采用水冷冷卻。

進(jìn)一步地，所述的中間電極為中空結(jié)構(gòu)，中間電極采用水冷冷卻；所述中間電極和中間插入絕緣體之間有供氣裝置。

進(jìn)一步地，所述中間插入段絕緣體和陰電極之間有供氣裝置。

進(jìn)一步地，所述的插入段絕緣體為多級(jí)絕緣件，絕緣件的級(jí)數(shù)由等離子炬的功率決定；絕緣件外部采用水冷冷卻，且絕緣件和相鄰絕緣件之間有供氣裝置。

進(jìn)一步地，插入段絕緣體和中間電極之間是設(shè)置供氣裝置。

進(jìn)一步地，所述的陽電極為銅電極，陽電極外設(shè)有陽電極電磁線圈和陽電極永磁體，在陽電極與陽電極電磁線圈和陽電極永磁體之間設(shè)置水冷裝置；所述陽電極和插入段絕緣體之間設(shè)有供氣裝置。

本電極采用中間電極起弧方式，實(shí)現(xiàn)等離子炬可以在小電流強(qiáng)度和高電壓的條件下成功起弧并穩(wěn)定運(yùn)行，避免了超大功率條件下高電流強(qiáng)度對(duì)電極的燒蝕。

本發(fā)明采用電流磁感應(yīng)線圈，實(shí)現(xiàn)陰電極區(qū)域電弧柱旋轉(zhuǎn)，弧柱起點(diǎn)沿著環(huán)形線軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)。