自旋弧高溫等離子體發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，在啟動(dòng)后，電流在螺旋狀陽極中流過，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)可分解為與等離子體炬電弧平行和垂直的兩個(gè)方向，在與其垂直的磁場(chǎng)作用下，等離子體炬電弧會(huì)受到洛倫茲力的作用，進(jìn)而使得等離子體炬電弧產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，防止等離子體炬電弧固定在一點(diǎn)燒蝕，從而避免了起弧點(diǎn)燒蝕過快的問題，提高了陽極的使用壽命，減少了運(yùn)行成本。另外，由于等離子體電弧的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)固體廢料從上落入電弧處理區(qū)時(shí)，有效增加了電弧與固體廢料的接觸，使得固體廢料處理更加均勻；而且，由于采用的是自磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)，可避免了外加磁場(chǎng)所帶來的耐高溫線圈的制作、安裝等問題，具有精簡結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
【專利說明】自旋弧高溫等離子體發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種進(jìn)行污泥處理的自旋弧高溫等 離子體發(fā)生器。

【背景技術(shù)】
[0002] 高溫等離子體技術(shù)用于固體廢物的處理技術(shù)，目前正在逐步走向?qū)嵱没?。高溫?離子體技術(shù)具有處理溫度高、固廢處理徹底、能有效將固廢中重金屬固定在殘?jiān)械葍?yōu)點(diǎn)， 特別是在含高濃度高污染物和重金屬固廢處理中，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。高溫等離子體走 向?qū)嵱没恼系K就是耗電量大，處理成本高。近些年，采用高溫等離子體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水污 泥的氣化，利用產(chǎn)生的可燃?xì)?，能有效降低高技術(shù)的處理成本，進(jìn)而能達(dá)到及徹底處理了污 泥，又能有效降低處理成本的目的。目前，該技術(shù)正在逐步走向?qū)嵱没?br> [0003] 高溫等離子體技術(shù)用于固廢處理中，正是由于溫度高，電極材料耗損大，使得維修 周期短，成本相應(yīng)增加，采用何種技術(shù)減小電極的燒蝕，對(duì)于高溫等離子體技術(shù)走向?qū)嵱没?意義重大。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，高溫等離子體發(fā)生器通常采用帶線圈的陽極或陰極，來使在陽極或 陰極之間產(chǎn)生的電弧具有旋轉(zhuǎn)功能，此種結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，且成本增加，因此，可對(duì)現(xiàn)有技術(shù) 進(jìn)行改進(jìn)，以設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡單、成本降低的高溫等離子體發(fā)生器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種電極材料耗損小、 降低處理成本的自旋弧高溫等離子體發(fā)生器。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，包括發(fā)生器本體，所 述發(fā)生器本體內(nèi)間距設(shè)置有分別與電源正、負(fù)極相連接的陽極和陰極，其特征在于：所述陽 極呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，所述陰極設(shè)置在所述陽極的螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心線上；所述陽極和陰極之間 在通電狀態(tài)下形成等離子體炬電弧、且電流在所述陽極中流過產(chǎn)生一個(gè)與螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心 線重合的磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)在垂直于等離子體炬電弧方向上的分磁場(chǎng)形成垂直洛倫茲力，從 而迫使等離子體炬電弧產(chǎn)生沿所述陽極的螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心線為中心的旋轉(zhuǎn)。
[0007] 上述方案中：
[0008] 所述陽極呈從上到下螺旋半徑逐漸減小的螺旋狀結(jié)構(gòu)，安裝在形狀對(duì)應(yīng)、上下貫 通的發(fā)生器本體中，從而使其內(nèi)腔形成便于殘?jiān)懦龅牡椎瑰F體形；所述陰極設(shè)置在所述 陽極的螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心線上方。
[0009] 所述陽極與所述發(fā)生器本體之間設(shè)置有與其形狀對(duì)應(yīng)的高溫絕熱絕緣襯墊。
[0010] 所述陽極的螺旋圈數(shù)不小于3圈，所述陽極的各螺旋圈之間填充有耐高溫絕緣材 料，所述陽極的螺距與陽極的厚度之差在1〇_內(nèi)。
[0011] 所述陽極和陰極之間在通電狀態(tài)下形成的等離子體炬電弧與陽極的螺旋狀結(jié)構(gòu) 軸心線的垂直截面之間的夾角小于45°。
[0012] 本實(shí)用新型在啟動(dòng)后，電流在螺旋狀陽極中流過，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)可 分解為與電弧平行和垂直的兩個(gè)方向，在與電弧垂直的磁場(chǎng)作用下，電弧會(huì)受到一個(gè)與電 弧相垂直力的作用（即洛倫茲力），進(jìn)而使得通電狀態(tài)下形成的等離子體炬電弧產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)， 防止等離子體炬電弧固定在一點(diǎn)燒蝕，從而避免了起弧點(diǎn)燒蝕過快的問題，提高了陽極的 使用壽命，減少了運(yùn)行成本。另外，由于等離子體炬電弧的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)固體廢料從上落入電弧 處理區(qū)時(shí)，有效增加了電弧與固體廢料的接觸，使得固體廢料處理更加均勻；而且，由于采 用的是自磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)，可避免了外加磁場(chǎng)所帶來的耐高溫線圈的制作、安裝等問題，具有 精簡結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0015] 本實(shí)施例的一種自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，包括發(fā)生器本體4,發(fā)生器本體4內(nèi) 間距設(shè)置有分別與電源正、負(fù)極相連接的陽極1和陰極2,陽極1呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，陰極2設(shè)置 在陽極1的螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心線上；陽極1和陰極2之間在通電狀態(tài)下形成等離子體炬電弧 3、且電流在陽極1中流過產(chǎn)生一個(gè)與螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心線重合的磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)B可分解為與等 離子體炬電弧3平行和垂直兩個(gè)方向的磁場(chǎng)Bp和B。，在與電弧垂直的磁場(chǎng)B。作用下，等離 子體炬電弧3會(huì)受到一個(gè)與其相垂直力的作用（即洛倫茲力），從而迫使等離子體炬電弧3 產(chǎn)生沿陽極1的螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心線為中心的旋轉(zhuǎn)，即可防止等離子體炬電弧3固定在一點(diǎn) 燒蝕，從而避免了起弧點(diǎn)燒蝕過快的問題，提高了陽極的使用壽命，減少了運(yùn)行成本，另外， 由于等離子體炬電弧3的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)固體廢料從上落入等離子體炬電弧3處理區(qū)時(shí)，有效增加 了等離子體炬電弧3與固體廢料的接觸，使得固體廢料處理更加均勻；而且，由于采用的是 自磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)，可避免了外加磁場(chǎng)所帶來的耐高溫線圈的制作、安裝等問題，具有精簡結(jié) 構(gòu)的特點(diǎn)。
[0016] 本實(shí)施例的陽極1呈從上到下螺旋半徑逐漸減小的螺旋狀結(jié)構(gòu)，能夠有效提高電 極的機(jī)械強(qiáng)度及使用壽命，陽極1安裝在形狀對(duì)應(yīng)、上下貫通的發(fā)生器本體4中，從而使其 內(nèi)腔形成便于殘?jiān)懦龅牡椎瑰F體形，以保證有效排渣，在陽極1與發(fā)生器本體4之間設(shè)置 有與其形狀對(duì)應(yīng)的高溫絕熱絕緣襯墊5,由于陽極1呈螺旋狀設(shè)計(jì)，可更加方便支撐在高溫 絕熱絕緣層5上。
[0017] 本實(shí)施例的陽極1最大內(nèi)經(jīng)為D1，而入等離子體炬電弧3長度為L，則入等離子體 炬電弧3的長度與陽極1最大內(nèi)經(jīng)的關(guān)系為：
[0018] €^0.707,即電弧3與陽極1直徑方向的夾角小于45°。
[0019] 而陽極1的最小內(nèi)徑（即廢棄物出料口處）為D2,可依據(jù)固廢處理量和不可揮發(fā) 固體量進(jìn)行確定，以不產(chǎn)生堵塞為限；陽極1的螺旋圈數(shù)不小于3圈，陽極1直徑方向的寬 度H2和每圈的厚度H1，依據(jù)所使用的材料而定，以保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命；陽極1 的螺旋圈間填充有耐高溫絕緣材料，可進(jìn)一步保證整個(gè)陽極1具有足夠機(jī)械強(qiáng)度；而陽極1 的螺距hi的取值范圍設(shè)定為：hl〈Hl+10mm。
[0020] 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)做任何 形式上的限制。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同 變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，包括發(fā)生器本體（4)，所述發(fā)生器本體（4)內(nèi)間距 設(shè)置有分別與電源正、負(fù)極相連接的陽極（1)和陰極（2)，其特征在于：所述陽極（1)呈螺 旋狀結(jié)構(gòu)，所述陰極（2)設(shè)置在所述陽極（1)的螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心線上；所述陽極（1)和陰極 ⑵之間在通電狀態(tài)下形成等離子體炬電?。?)、且電流在所述陽極⑴中流過產(chǎn)生一個(gè)與 螺旋狀結(jié)構(gòu)軸心線重合的磁場(chǎng)（B)，所述磁場(chǎng)（B)在垂直于等離子體炬電弧（3)方向上的分 磁場(chǎng)（Be)形成垂直洛倫茲力，從而迫使等離子體炬電?。?)產(chǎn)生沿所述陽極（1)的螺旋狀 結(jié)構(gòu)軸心線為中心的旋轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，其特征在于：所述陽極（1)呈 從上到下螺旋半徑逐漸減小的螺旋狀結(jié)構(gòu)，安裝在形狀對(duì)應(yīng)、上下貫通的發(fā)生器本體（4) 中，從而使其內(nèi)腔形成便于殘?jiān)懦龅牡椎瑰F體形；所述陰極（2)設(shè)置在所述陽極（1)的螺 旋狀結(jié)構(gòu)軸心線上方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，其特征在于：所述陽極（1)與 所述發(fā)生器本體（4)之間設(shè)置有與其形狀對(duì)應(yīng)的高溫絕熱絕緣襯墊（5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，其特征在于：所述陽 極（1)的螺旋圈數(shù)不小于3圈，所述陽極（1)的各螺旋圈之間填充有耐高溫絕緣材料，所述 陽極⑴的螺距與陽極⑴的厚度之差在l〇mm內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，其特征在于：所述陽 極（1)和陰極（2)之間在通電狀態(tài)下形成等離子體炬電?。?)與陽極（1)的螺旋狀結(jié)構(gòu)軸 心線的垂直截面之間的夾角小于45°。
【文檔編號(hào)】H05H1/24GK204119635SQ201420618465
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】吳啟兵, 杜健敏, 劉漢杰, 張大華, 楊文枝, 李勝利 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司