一種暖等離子體發(fā)生器的制造方法
【技術領域】
[0001]一種暖等離子體發(fā)生器屬于等離子體源制作技術領域。
【背景技術】
[0002]據(jù)中國電企聯(lián)合會指出，近年來，我國電力工業(yè)得到快速發(fā)展，其中電廠裝機容量年均增速超過9.2%、發(fā)電量增速也超過了 9.1%。到2012年底，全國年發(fā)電總量已經(jīng)高達4.99萬億千瓦時，發(fā)電裝機總量也達到了 11.47萬億千瓦。目前我國年發(fā)電量及電網(wǎng)規(guī)模已位于世界第一。2013年全年新增發(fā)電機組容量約為9000萬千瓦，其中，火力發(fā)電增加4000萬千瓦左右，可再生能源機組新增加4700萬千瓦，核電增量較少約為221萬千瓦。到2013年底，發(fā)電設備容量已經(jīng)高達12.3億千瓦，其中火電達到8.6億千瓦、可再生能源發(fā)電量達到3.6億千瓦、核電發(fā)電量1461萬千瓦。
[0003]2004年6麗以上的火力發(fā)電機組，點火和穩(wěn)燃過程中應用的燃油量約為1469.59萬噸，占據(jù)了 70%以上的燃油量，在當年全國原油總產(chǎn)量中占8.4%，由此可見應用于火電廠鍋爐點火與穩(wěn)燃過程中的燃油量消耗巨大。為節(jié)省點火成本，已經(jīng)發(fā)展的熱等離子體點火系統(tǒng)已經(jīng)逐步在應用鍋爐中，但其功率為幾十千瓦到幾百千瓦，耗電量巨大。因此，發(fā)展新的點火技術，為進一步節(jié)約能源消耗勢在必行。
[0004]隨著等離子體技術與科學的持續(xù)發(fā)展，其應用領域也在逐漸地擴大。熱等離子體在鍋爐點火中的應用，讓火電廠節(jié)約了一半以上的運營成本，因此其得到了快速發(fā)展，正在逐漸取代耗油量巨大的燃油點火。但隨著社會發(fā)展，能源問題的突出，鍋爐點火問題的進一步節(jié)能不容忽視。由于熱等離子體的溫度高達10000K，用它點燃煤粉會引起大量部分能源的浪費。所以，為了提高能源的利用率，本發(fā)明設計了一種暖等離子體點火裝置。
[0005]暖等離子體是近年來新發(fā)展的一種等離子體源。L Fulcheri等人提出了同軸型的等離子體發(fā)生器結構，氣體在內(nèi)外電極間放電后在發(fā)生器環(huán)形噴嘴的下游形成具有一定體積的暖等離子體，但文獻中未見其在本領域的應用，結構也不相同，采用的供電方式也不相同(Fulcheri L, Rollier J D, Gonzalez-Aguilar J.Design and electricalcharacterizat1n of a low current - high voltage compact arc plasma torch[J].Plasma Sources Sc1.Technol.，2007，16:183 - 192)。清華大學王志斌等人利用兩平行板電極放電結構，采用發(fā)射光譜法測量了暖等離子體的光譜強度，并由此得到暖等離子體的氣體溫度在 3000K 左右(Wang Z B, Chen G X，Wang Z, et al.Effect of a floatingelectrode on an atmospheric-pressure non-thermal arc discharge[J].J.Appl.Phys.2011, 110:033308)，高于煤粉的燃點300?500°C。且大氣壓暖等離子體發(fā)生器結構簡單，對放電外界環(huán)境要求不高，不需要真空系統(tǒng)，實驗設備的投入成本低，在大氣壓或高于/低于大氣壓的環(huán)境下均能產(chǎn)生，且產(chǎn)生暖等離子體所需的能量輸入適中。因此，采用暖等離子體進行煤粉的點火實驗，有望在降低等離子體發(fā)生器輸入功率的同時提高其點火過程的熱能利用效率，在等離子體點火領域具有廣闊的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種在降低等離子體發(fā)生器輸入功率的同時又能提高點火過程熱能利用率的暖等離子體發(fā)生器。
[0007]I, —種暖等離子體發(fā)生器,其特征在于,是一種在內(nèi)、外電極間接1kHz?40kHz、1kV?40kV高頻高壓、產(chǎn)生的等離子體溫度在2000K?4000K之間的、能在降低等離子體發(fā)生器輸入功率的同時又能提高點火過程熱能利用率的采用同軸型電極結構的暖等離子體發(fā)生器，其中:
[0008]等離子體發(fā)生器主體，包括:一對同軸型電極、水冷系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)以及所述同軸型電極的鎖緊定位組件，其中:
[0009]一對同軸型電極1，由中心線相互重合的外電極11和內(nèi)電極12構成，其中:
[0010]外電極11，用紫銅制成，入口處呈喇叭形，噴口處呈直筒形，兩者相應貫通，
[0011]內(nèi)電極12，用鎢制成，呈圓錐形；
[0012]同軸型電極鎖緊定位組件2，包括:電極外壁21、第一鎖緊螺母251、第二鎖緊螺母252、固定法蘭22、固定套23、密封環(huán)24、密封螺母26以及都由螺釘、螺母、墊片組成的接地用組件52和接高壓用組件51，其中:
[0013]電極外壁21，用黃銅制成，呈圓筒形，底部開口且?guī)惯?，端面通過中心孔內(nèi)壁與所述外電極11噴口處的圓柱形外周同軸連接，在所述電極外壁21徑向連接一個所述的接地用組件52固定，
[0014]固定法蘭22，用黃銅制成，同軸地嵌入所述電極外壁21的底部內(nèi)側，通過所述固定法蘭22徑向中部位置的凸臺的側面與所述電極外壁21底部裙邊的外端面相接觸并被定位，
[0015]固定套23，用聚四氟材料制成，同軸地套接在水冷系統(tǒng)中的水冷管323的外周柱面上，左端部在徑向通過一個凸臺的斜面與所述固定法蘭22后端部徑向內(nèi)側呈斜面方式定位，
[0016]密封環(huán)24，用聚四氟材料制成，呈圓錐臺狀，同軸地套接在所述水冷管323的外圓柱面上，圓錐臺的錐面嵌入所述固定套23底面內(nèi)側面進行定位，底面用一個用內(nèi)螺紋連接在固定套23外周面上，用密封螺母26定位，
[0017]第一鎖緊螺母251，用黃銅制成，與所述水冷管323同軸，同時與位于所述電極外壁21的裙邊外側的所述固定法蘭22的凸臺的外周面用內(nèi)螺紋連接并定位，
[0018]第二鎖緊螺母252，用黃銅制成，在底部開口處，與位于所述固定法蘭22徑向的端部凸臺外周面用內(nèi)螺紋連接，頂部通過一個與所述水冷管323同軸的中心孔套在所述水冷管323外壁上，并通過所述密封螺母26頂部上端面的內(nèi)側對所述密封環(huán)24底部進行定位；
[0019]水冷系統(tǒng)3,包括:第一水冷子系統(tǒng)31與第二水冷子系統(tǒng)32,其中:
[0020]第一水冷子系統(tǒng)31，用于冷卻所述外電極11，其中包括:第一進水口 311，第一出水口 312，第一水冷密封圈3131和第二水冷密封圈3132以及水冷壓緊環(huán)314，其中:
[0021 ] 第一進水口 311，沿著垂直于所述外電極11直筒部分的方向開在所述電極外壁21上，
[0022]第一出水口 312，沿著垂直于所述外電極11喇叭形開口的方向開在所述電極外壁21相對于所述第一進氣口 311右端的位置上，
[0023]第一水冷密封圈3131，沿所述外電極11徑向布置，夾在所述電極外壁21頂部端面的內(nèi)側和位于所述外電極11噴口處外側面凸臺的外電極11上端面之間，
[0024]水冷壓緊環(huán)314，用聚四氟材料制成，與所述內(nèi)電極12同軸，外周面與所述電極外壁21的內(nèi)周面緊密接觸，
[0025]第二水冷密封圈3132，與所述內(nèi)電極12同軸，軸向的兩個側面分別夾持在所述外電極11底部的外端面與所述水冷壓緊環(huán)314徑向左側面之間，
[0026]第二水冷子系統(tǒng)32，用于冷卻所述內(nèi)電極12，其中包括:第二進水口 321、第二出水口 322、所述水冷管323和密封墊片3