本發(fā)明涉及一種對碳氫化合物進行氣化而生成合成氣體的等離子體火炬，更詳細而言，涉及一種具備形成有用于瓦解形成在反應(yīng)空間內(nèi)的漩渦氣流的漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部的導(dǎo)波管的等離子體火炬。

背景技術(shù)：

一般，為了將從煤炭、生物燃料等產(chǎn)生的碳氫化合物燃料化或?qū)⑵溆糜诎l(fā)電，可以利用等離子體火炬。

所述等離子體火炬利用微波產(chǎn)生等離子體，向所述等離子體供應(yīng)碳氫化合物并使其氣化，而產(chǎn)生合成氣體。此時，需要將在此過程中產(chǎn)生的等離子體穩(wěn)定化，為此，向反應(yīng)器內(nèi)注入用于產(chǎn)生漩渦氣流的規(guī)定氣體。由所述被注入的氣體產(chǎn)生的漩渦氣流沿著反應(yīng)器的周圍流動，由此，所述等離子體在漩渦氣流內(nèi)被穩(wěn)定化。

但是，現(xiàn)有的等離子體火炬雖可以通過漩渦氣流穩(wěn)定等離子體，但是，會發(fā)生所注入的碳氫化合物因所述漩渦氣流而不能流入到等離子體內(nèi)的現(xiàn)象。

結(jié)果發(fā)生所注入的碳氫化合物不能準確地穿過等離子體內(nèi)而導(dǎo)致合成氣體的生產(chǎn)效率大幅度降低的問題。

因此，需要一種能解決上述的問題的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明是為解決所述現(xiàn)有技術(shù)問題而提出的，其目的在于，提供一種用于將碳氫化合物準確地供應(yīng)至在反應(yīng)器內(nèi)生成的等離子體中心部的等離子體火炬。

本發(fā)明的技術(shù)問題并不局限于以上所提及的技術(shù)問題，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可從以下的記載明確地理解未提及的其他技術(shù)問題。

技術(shù)手段

為達成所述目的，本發(fā)明的具備形成有旋渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部的導(dǎo)波管的等離子體火炬包括：微波照射部，在所述微波照射部的一側(cè)形成有開口部，所述微波照射部向所述開口部側(cè)照射微波以生成等離子體，所述等離子體用于使向形成于所述開口部的前方的漩渦氣流內(nèi)供應(yīng)的碳氫化合物氣化；以及漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部，所述漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部供應(yīng)用于瓦解形成在所述開口部的前方的漩渦氣流的一部分的漩渦氣流瓦解氣體。

而且，所述等離子體火炬還可以包括漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部形成在所述開口部的上部區(qū)域中的至少一部分上，用于引導(dǎo)所述漩渦氣流瓦解氣體的流動方向。

此外，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部朝所述開口部的前方突出形成并且可以包括用于引導(dǎo)所述漩渦氣流瓦解氣體的流動的傾斜面。

而且，所述傾斜面的高度可以形成為大于或等于所述傾斜面的突出長度。

此外，為達成所述目的，本發(fā)明的另一形式的具備形成有旋渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部的導(dǎo)波管的等離子體火炬包括：反應(yīng)器，在所述反應(yīng)器的內(nèi)部形成有反應(yīng)空間，并且所述反應(yīng)器包括原料注入部和漩渦氣流生成氣體供應(yīng)部，所述原料注入部用于向所述反應(yīng)空間注入碳氫化合物，所述漩渦氣流生成氣體供應(yīng)部向所述反應(yīng)空間供應(yīng)用于產(chǎn)生漩渦氣流的漩渦氣流生成氣體；以及導(dǎo)波管，所述導(dǎo)波管與所述反應(yīng)器連接并且包括微波照射部和漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部，所述微波照射部照射微波以在所述反應(yīng)空間的漩渦氣流內(nèi)產(chǎn)生使所述碳氫化合物氣化的等離子體，所述漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部供應(yīng)用于瓦解形成在所述反應(yīng)空間內(nèi)的漩渦氣流的一部分的漩渦氣流瓦解氣體。

而且，在所述反應(yīng)器的內(nèi)部表面可以形成有用于引導(dǎo)所述漩渦氣流瓦解氣體的流動方向的漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部。

此外，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部可以形成在所述導(dǎo)波管與所述反應(yīng)器連接的部分的上部區(qū)域中的至少一部分上。

而且，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部向所述反應(yīng)器的內(nèi)側(cè)突出形成并且包括用于引導(dǎo)所述漩渦氣流瓦解氣體的流動的傾斜面。

此外，所述傾斜面的高度形成為大于或等于所述傾斜面的突出長度。

而且，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部可拆卸地形成在所述反應(yīng)器的內(nèi)部表面上。

有益效果

用于解決所述技術(shù)問題的本發(fā)明的具備形成有漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部的導(dǎo)波管的等離子體火炬具有如下效果。

第一，通過由導(dǎo)波管供應(yīng)的漩渦氣流瓦解氣體瓦解形成在反應(yīng)空間內(nèi)的漩渦氣流的一部分，由此，所供應(yīng)的碳氫化合物能準確地穿過等離子體的中心部，從而，能最大限度地增加反應(yīng)時間。

第二，由此增大合成氣體的制造效率。

第三，結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)建費用低廉。

第四，能容易適用于現(xiàn)有設(shè)備。

本發(fā)明的效果并不局限于以上所提及的效果，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可從權(quán)利要求范圍的記載明確地理解未提及的其他的效果而言。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的等離子體火炬的結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖2是示出在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的等離子體火炬中通過導(dǎo)波管注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)的截面圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的等離子體火炬的結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的等離子體火炬的結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖5是在利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬生產(chǎn)合成氣體的過程中，在未注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下流動至反應(yīng)空間內(nèi)的漩渦氣流的狀態(tài)的圖。

圖6是在利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬生產(chǎn)合成氣體的過程中，在注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下流動至反應(yīng)空間內(nèi)的漩渦氣流的狀態(tài)的圖。

圖7是在利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬生產(chǎn)合成氣體的過程中，在未注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下的實驗結(jié)果的圖表及表格。

圖8是在利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬生產(chǎn)合成氣體的過程中，在未注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下的實驗結(jié)果的圖表及表格。

[附圖標記的說明]

110：反應(yīng)器，112：反應(yīng)空間，114：原料注入部，116：捕集部，

120：導(dǎo)波管，122：微波照射部，124：漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部，

130：托架，134：漩渦氣流生成氣體供應(yīng)部，140：漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部，

142：水平面，144：傾斜面

具體實施方式

以下，參照附圖說明能具體實現(xiàn)本發(fā)明的目的的本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在說明本實施例，對相同的構(gòu)成要素標注相同的名稱及相同的附圖標記，并省略對此的附加說明。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的等離子體火炬的結(jié)構(gòu)的截面圖，圖2是示出在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的等離子體火炬中通過導(dǎo)波管120注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)的截面圖。

如圖1至圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的等離子體火炬包括反應(yīng)器110以及導(dǎo)波管120。

所述反應(yīng)器110，在內(nèi)部形成有反應(yīng)空間112，包括原料注入部114和漩渦氣流生成氣體供應(yīng)部134。本實施例中，所述反應(yīng)器110沿上下方向以長形形成，具有接合至托架130的形式。

此時，所述漩渦氣流生成氣體供應(yīng)部134在所述反應(yīng)器110的下部貫穿所述托架(130)和所述反應(yīng)器110而形成，由此，向反應(yīng)器110內(nèi)供應(yīng)漩渦氣流生成氣體而形成漩渦氣流。并且，所述原料注入部114形成于所述反應(yīng)器110的中間部的一側(cè)，具有向所述反應(yīng)空間112注入碳氫化合物的流動路徑。

所述碳氫化合物可為煤炭、渣油、焦炭、生物燃料等各種材料。這些對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是明確的，因此，將省略詳細的說明。

所述導(dǎo)波管120，在一側(cè)形成有開口部，具有與所述反應(yīng)器110連接的形態(tài)，本實施例中，連接于所述反應(yīng)器110的中間部。并且，所述導(dǎo)波管120具備微波照射部122及漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部124。

所述微波照射部122照射微波以在所述反應(yīng)空間112內(nèi)生成使所述碳氫化合物氣化的等離子體p，本實施例中，等離子體p通過上述的漩渦氣流生成氣體在漩渦氣流內(nèi)被穩(wěn)定。雖未圖示，所述微波照射部122的另一側(cè)可以與產(chǎn)生微波的微波發(fā)生裝置連接。

而且，所述碳氫化合物通過上述等離子體p被氣化而生成合成氣體，該合成氣體被設(shè)置于所述反應(yīng)器110的上側(cè)的捕集部116捕集。如此被捕集的合成氣體經(jīng)過后續(xù)的精制及加工過程被用作燃料或用于發(fā)電等。

如上所述，漩渦氣流在所述反應(yīng)空間112內(nèi)可以使等離子體p穩(wěn)定，但是，會發(fā)生通過所述原料注入部114供應(yīng)的碳氫化合物因所述漩渦氣流而無法流入至等離子體內(nèi)的現(xiàn)象。因此，本發(fā)明中，為解決所述問題，在所述導(dǎo)波管120形成漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部124。

所述漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部124形成在所述導(dǎo)波管120中，供應(yīng)用于瓦解形成在所述反應(yīng)空間112內(nèi)的漩渦氣流的一部分的漩渦氣流瓦解氣體。由此，如圖2所示，利用導(dǎo)波管120照射微波而在反應(yīng)空間112內(nèi)產(chǎn)生等離子體p的同時，從導(dǎo)波管120排出從所述漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部124供應(yīng)的漩渦氣流瓦解氣體，并瓦解形成在所述反應(yīng)空間112的漩渦氣流。

即，所述漩渦氣流瓦解氣體被排放至所述反應(yīng)空間112的同時與漩渦氣流碰撞而瓦解漩渦氣流的一部分，由此，所供應(yīng)的碳氫化合物流入至等離子體p的內(nèi)側(cè)，并能準確地穿過中心部，從而可以增大合成氣體的生產(chǎn)效率。

以下，說明本發(fā)明的其他實施例。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的等離子體火炬的結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖5所示的本發(fā)明的第二實施例與上述的第一實施例同樣，導(dǎo)波管120與反應(yīng)器110互相連接，所述導(dǎo)波管120包括微波照射部122及漩渦氣流瓦解氣體供應(yīng)部(省略圖示)。

但是，本實施例中，在所述反應(yīng)器110的內(nèi)部表面進一步形成有用于引導(dǎo)所述漩渦氣流瓦解氣體的流動方向的漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140。即，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140形成于所述導(dǎo)波管120的排出口側(cè)，使被排放的漩渦氣流瓦解氣體朝預(yù)設(shè)方向流動而瓦解漩渦氣流，并且能更加穩(wěn)定地氣化氣化燃料。

而且，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140可形成在所述導(dǎo)波管120與所述反應(yīng)器110連接的部分的上部區(qū)域中的至少一部分上。即可沿著所述反應(yīng)器110的整個內(nèi)周面連續(xù)形成，但是還可以形成在周圍的一部分中。

本實施例中，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140形成于所述反應(yīng)器110的整個內(nèi)周面上，尤其，向所述反應(yīng)器110的內(nèi)側(cè)突出形成。

更具體而言，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140包括引導(dǎo)所述漩渦氣流瓦解氣體的流動的傾斜面144，由此，所述漩渦氣流瓦解氣體沿著所述傾斜面144流動至反應(yīng)空間112的內(nèi)側(cè)。由此，通過漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140能夠容易調(diào)整所述漩渦氣流瓦解氣體和漩渦氣流的碰撞角度。

另外，所述傾斜面144的高度可形成為大于或等于所述傾斜面144的突出長度。并且，本實施例中，所述傾斜面144高度d2與使所述傾斜面144突出的水平面142的長度d1相同。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的等離子體火炬的結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖4所示的本發(fā)明的第三實施例與上述的第二實施例相同，在所述反應(yīng)器110的內(nèi)部表面進一步形成用于引導(dǎo)所述漩渦氣流瓦解氣體的流動方向的漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部240。

但是，本實施例中，形成在所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部240的所述傾斜面244高度d3大于使所述傾斜面244突出的水平面142的長度d1。尤其，本實施例中，所述傾斜面244的高度d3和水平面142的長度d1的比為2:1，由此，所述漩渦氣流瓦解氣體與漩渦氣流碰撞時，可以使漩渦氣流最少化。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過供應(yīng)所述漩渦氣流瓦解氣體來瓦解漩渦氣流的一部分，碳氫化合物能準確地穿過等離子體p的中心部，并且，根據(jù)情況，形成漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140、240，能自然地形成碰撞角。

此外，在上述的第二實施例和第三實施例中，漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140、240是將形成所述反應(yīng)器110的框架進行變形而形成的，但是，與此不同，所述漩渦氣流瓦解氣體引導(dǎo)部140、240可以與所述反應(yīng)器110單獨形成并可拆卸地形成于所述反應(yīng)器110的內(nèi)部表面。此時，具有可以適用于現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)點。

下面，說明利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬進行的實驗結(jié)果。本實驗中，所述碳氫化合物使用了煤炭粉末。

圖5是在利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬生產(chǎn)合成氣體的過程中，在未注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下流動至反應(yīng)空間內(nèi)的漩渦氣流的狀態(tài)的圖，圖6是在利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬生產(chǎn)合成氣體的過程中，在注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下流動至反應(yīng)空間內(nèi)的漩渦氣流的狀態(tài)的圖。

如圖5所示，在未注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下，可以確認漩渦氣流形成在反應(yīng)器的整個長度上，在此狀態(tài)下，如圖6所示供應(yīng)漩渦氣流瓦解氣體時，在導(dǎo)波管的周圍區(qū)域可以確認漩渦氣流被瓦解。

如此，在漩渦氣流被臨時瓦解后再次生成的漩渦氣流內(nèi)，所注入的碳氫化合物和等離子體之間的反應(yīng)變得活躍。

圖7是在利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬生產(chǎn)合成氣體的過程中，在未注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下的實驗結(jié)果的圖表及表格，圖8是在利用根據(jù)本發(fā)明的等離子體火炬生產(chǎn)合成氣體的過程中，在未注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下的實驗結(jié)果的圖表及表格。

如圖7及圖8所示，在未注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下，顯示冷煤氣效率(cge)為71％，碳轉(zhuǎn)化率(ccr)為84％，在注入漩渦氣流瓦解氣體的狀態(tài)下，顯示冷煤氣效率(cge)為78.5％，碳轉(zhuǎn)化率(ccr)為89.3％。

由此可以證明注入漩渦氣流瓦解氣體臨時瓦解漩渦氣流的一部分的狀態(tài)下的工藝相較于現(xiàn)有的工藝其效率得以提高。

以上說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說除上述說明的實施例以外在不脫離本發(fā)明的宗旨或范疇內(nèi)可以具體化為其他的特定形態(tài)是明確的。因此，上述的實施例是舉例說明而已并不限定本發(fā)明，本發(fā)明不局限于以上所述說明，在權(quán)利要求范圍及與其同等范圍內(nèi)可進行變更。