[發明專利]一種氣體加熱方法和加熱裝置

在審

• 申請號: 202110976246.2
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113865084A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 白玉龍;劉飚;陳國新;孫德勝;江軍;孫毅;翟雙慶;張苓;郭慶東
• 申請（專利權）人: 陜西翼飛航智能科技有限公司
• 主分類號: F24H3/04
• 分類號: F24H3/04;F24H9/18
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 張倩

本發明屬于加熱裝置的技術領域，涉及一種氣體加熱方法和加熱裝置，方法包括：1)向反應裝置中通入氣體；同時，向置于反應裝置中的電極施加電壓，在電壓的作用下，電極產生等離子電弧；2)利用產生的等離子電弧對通入的氣體進行加熱，生成熱風氣體送出反應裝置。本發明利用等離子電弧原理對氣體進行加熱，具有節能環保、加熱溫度范圍寬、連續運行、功率大、成本低的特點，能作為熱風爐和燃燒器使用，應用范圍廣；同時本發明提供的加熱裝置，結構簡單、操作方便。

技術領域

本發明屬于加熱裝置的技術領域，涉及一種氣體加熱方法和加熱裝置。

背景技術

在冶金、建材、有色、煤化工、油化工等工業生產中以及需要加熱的場合，常規加熱方式使用了化石能源作為燃料，將空氣作為配風進行燃燒產生高溫熱風或者作為燃燒器使用為工業生產進行加熱，由于化石燃料燃燒后會產生CO₂，空氣中氮氣也進入工業生產過程中，產生一部分N_xO，這樣的常規的加熱方式必然產生CO₂和N_xO，而工業生產產生CO₂和N_xO是產生溫室效應的主要氣體。

在全球溫室效應已經對人類的生活產生影響的情況下，中國要在2030年實現碳達峰，在2060年實現碳中和，就是要將工業生產中的CO₂和N_xO溫室氣體逐漸減少，并捕集、埋藏、利用以及實施“負碳”減排，實現碳中和。因此，我國也出臺相應的碳中和路線圖，明確提出了能源生產將以排放因子約20～80mg/KWH的非化石能源的能源生產戰略，也提出了終端能源消費從現有的化石能源加熱變革為高效綠電加熱的消費結構，實現工業生產過程加熱的CO₂和N_xO零排放，所以，非常規加熱方式，即非化石能源燃燒的加熱方式，如等離子加熱、微波加熱、超聲波加熱、電磁感應加熱，即將成為工業生產的主要加熱方式。

但是等離子加熱、微波加熱、超聲波加熱等非常規的加熱方式，存在以下問題：這些裝置連續運行的時間短，約2000h～3000h，不能滿足工業生產的長期連續運行；加熱溫度范圍較窄，不能滿足實際生產中對高溫的需求；加熱裝置裝機最大功率約2000KW，且投資大，約1000元/KW～15000元/KW；電磁感應加熱要求被加熱物料導磁，又有局限性。

發明內容

針對上述背景技術中存在的技術問題，本發明提供一種氣體加熱方法和加熱裝置，具有節能環保、加熱溫度范圍寬、連續運行、功率大、成本低的特點，能作為熱風爐和燃燒器使用，應用范圍廣。同時本發明還提供實現該氣體加熱方法的加熱裝置，結構簡單、操作方便。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種氣體加熱方法包括以下步驟：

1)向反應裝置中通入氣體；同時，向置于反應裝置中的電極施加電壓，在電壓的作用下，電極產生的電流將氣體電離，產生等離子電弧；

2)產生的等離子電弧對經過電極的氣體進行加熱，生成熱風氣體并送出反應裝置。

進一步的，所述步驟1)中，氣體通過電極或者反應裝置側壁通入；氣體的進風量為100Nm³～8000MNm³；氣體溫度為20～1000℃；所述電壓為220V～10000KV。

進一步的，所述步驟2)中氣體在加熱時，向反應裝置內通入調溫氣體調節氣體的加熱溫度；熱風氣體的溫度為100～15000℃，熱風氣體的送出量為100Nm³～8000MNm³。

進一步的，所述步驟1)中，在初始施加電壓時，通過調節電極與置于反應裝置內的石墨碳磚之間的高度距離以及調節電壓的大小，直至電極直接產生等離子熱風。