CN201302176Y - 用于电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源的等离子发生器 - Google Patents
用于电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源的等离子发生器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源技术，提出用于电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源的等离子发生器，发生器阳极体的阳极块为渐缩径后渐扩径结构，阳极体1的中心输弧腔为先收敛再扩散的喷管式结构；阴极体4为空腔结构的厚壁圆柱体，其中心输弧腔为由后缩径段、扩张段、前平直段构成的喷管式结构；分别设置有为阳极体、阴极体提供压缩空气或氮气的气道；阴极体冷却水道6为通过阴极体后端连接底座9连为一体的前后两段结构并通过连接底座9所具有的两个环形空腔将前后两段阴极体冷却水道联通。
Description
技术领域
本实用新型涉及电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源技术，主要涉及一种用于电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源的等离子发生器。
背景技术
传统的煤粉锅炉启动点火通常采用燃油点火设备，先将煤粉锅炉炉膛温度升高到设定值后，具备投粉燃烧条件，再启动制粉系统，煤粉从燃烧器喷口喷入炉膛内被持续点燃，向锅炉提供热源；传统炉窑热源，一般采用燃油或气体加热方式。
目前，各国科研机构都在研究等离子点火和炉窑洁净热源技术，并且在一些火力发电厂和相关行业炉窑得到推广应用；对于锅炉等离子点火技术和炉窑洁净等离子热源技术都存在不少缺陷，应用中问题主要表现在：输出功率小；等离子发生器阴极、阳极使用寿命短，有效连续正常工作时间短；功率调节性差，用于锅炉煤粉点火，对煤种适应范围窄；用于炉窑等离子热源，热效率低。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种用于电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源的等离子发生器，以解决上述等离子点火技术在应用中出现的问题。
本实用新型完成其发明任务所采取的技术方案是：一种用于电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源的等离子发生器，主要包括有阳极体、阳极体冷却水道和冷却水腔、气道和阴极体、阴极体冷却水道；其中，阳极体的阳极块为渐缩径后渐扩径结构，阳极体的的套管部分的导磁耐热合金材质的内管构成中心输弧腔且中心输弧腔为先收敛再扩散的喷管式结构；阴极体为空腔结构的厚壁圆柱体，其中心空腔构成的输弧腔为由后缩径段、扩张段、前平直段构成的喷管式结构；采用双路供气结构，即分别设置有为阳极体、阴极体提供压缩空气或氮气的气道；阴极体气道的出气孔与阴极体的螺旋进气环联通并将阴极体螺旋进气环设置在阴极体的后端使其上的螺旋喷气孔与阴极体的中心输弧腔相联通；在阴极体后端设置连接底座，连接底座与阴极体后端螺纹联接，连接底座具有或连接有阴极体螺旋进气环；阴极体冷却水道为通过连接底座连为一体的前后两段结构并通过连接底座所具有的两个环形空腔将前后两段阴极体冷却水道联通；其中，阴极体循环冷却水道的后段由三层管构成，其前段由两层管和阴极体的外壁构成；该结构设计使得可根据需要制作发生器的长度，即只要根据需要采用合适长度的连接底座后段金属管即可。
设置有用以控制阳极体和阴极体极面及阴极体中心输弧腔进气的比例控制阀，分配二者的进气比例，从而调节进入阴极体中心输弧腔及阳极体和阴极体极面的压缩空气压力线性变化，使等离子体电弧启弧控制点在阴极体中心输弧腔轴向游动，避免阴极体中心输弧腔壁面固定灼烧，大幅度延长阴极体使用寿命；
本实用新型提出的电站燃煤锅炉和炉窑洁净热源等离子发生器，输出功率大且调节范围宽，用于锅炉煤粉点火，适用于褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤；用于炉窑洁净热源，适用于处理有毒有害医疗垃圾、电子垃圾，采用氮气做等离子体介质，能产生避免燃烧的洁净高温环境，有利于裂解或消毒处理；等离子发生器阴极、阳极使用寿命达数百小时，更换方便；输出功率大，热效率高。
本实用新型的技术特点是：
1)、本实用新型采用双路压缩空气(或氮气)供气技术，取代现有的单路供气原理，扩大了发生器离子电离数量，增大了火焰的燃烧热值，增强了等离子体电弧温度，提高了等离子发生器的功率，功率可达数百千瓦，煤种适用范围更宽。
2)、从阳极块喷口喷出的等离子体电弧进入阳极体中心输弧腔起到稳定流量和压力作用，使输弧过程稳定、均匀，在中心输弧腔内边压缩边输送，等离子体电弧能量衰减速度慢，输弧动量大，输弧距离远。
3)、用先收敛再扩散喷管式结构，循环水冷却系统；运用比例控制阀控制调节进入阴极体中心输弧腔和阴极与阳极极面的压缩空气压力线性变化，等离子体电弧启弧控制点在阴极体中心输弧腔轴向游动，避免阴极体中心输弧腔壁面固定灼烧，增加了电弧在阴极中心输弧腔稳定工作范围，大幅度提高阴极使用寿命，改变了现有的单腔进气、固定极面启弧灼烧的原理，使阴极使用寿命短且运行一段时间因为阴极烧蚀而断弧的问题。
4)、通过在阴极体后端设置连接底座，使得可根据需要方便地制作发生器的长度，即只要根据需要采用合适长度的多个金属管即可。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中，1、阳极体，2、阳极体螺旋进气环，3、阳极体冷却水道，4、阴极体，5、阴极体螺旋进气环，6、阴极体冷却水道，7、进水管，8、回水管，9、连接底座，10、阳极体进气管，11、阴极体进气管，12、防护罩，13、阳极体冷却水腔，14、阴极体气道，15、阳极体气道。
具体实施方式
结合附图给出的实施例对本实用新型加以说明：
如附图1所示，本实用新型等离子发生器主要包括有阳极体1、阳极体冷却水道3、阳极体冷却水腔13、阳极体气道15和阴极体4、阴极体冷却水道6、阴极体气道14；其中，阳极体1位于发生器的前端，阳极体由渐缩径后扩径的阳极块和阳极块前端的套管部分组成，套管部分的内管构成中心输弧腔且中心输弧腔为先收敛再扩散的喷管式结构，内管材质为合金；套管部分内、外管之间的空腔构成阳极体冷却水腔13并使阳极体冷却水腔13与阳极体冷却水道3联通，对阳极块和输弧腔进行冷却；阴极体4位于阳极体后端，其前端面与阳极体后端面之间的间隙构成极面；阴极体与阳极体之间的间距可调节，阳极体与阴极体之间用绝缘材料隔开。阴极体4为空腔结构的厚壁圆柱体，其中心空腔构成的输弧腔为由后缩径段、扩张段、前平直段构成的喷管式结构，阴极体材质为合金；采用双路压缩空气(或氮气)供气结构，即分别设置有为阳极体1、阴极体4提供压缩空气或氮气的气道；阳极体气道15为由套管式结构的内腔构成，其后端与进气管10连通，阳极体气道的出气孔位于气道前端的阳极体螺旋进气环2上并使其上的螺旋喷气孔与阳极体和阴极体之间间隙构成的极面、阳极体的进气口连通；使压缩空气或氮气由阳极螺旋进气环出气孔进入极面并由阳极体的中心输弧腔向外喷出，即压缩空气螺旋进入阳极和阴极极面，被电离后，从阳极体喷口喷出，形成等离子电弧；阴极体气道14为发生器的中心管，其前端由连接底座10与阴极螺旋进气环5联通，阴极螺旋进气环5与连接底座9螺纹联接，位于阴极体后端入口处，阴极螺旋进气环5上具有均匀的螺旋喷气孔，螺旋喷气孔与阴极体的中心输弧腔相连通，使压缩空气或氮气由螺旋喷气口旋转进入阴极体的中心输弧腔；阴极体后端与连接底座9螺纹联接，阴极体前端由阳极体螺旋进气环2支撑，阳极体螺旋进气环2采用绝缘材料，将阴极体和阳极体绝缘隔开；采用比例控制阀控制调节进入阴极体中心输弧腔和阴极体与阳极体极面的压缩空气或氮气压力线性变化，分配阳极体和阴极体的进气量及二者的进气比例，从而调节进入阴极体内腔和阴极体与阳极体极面的压缩空气或氮气压力线性变化，使阴极体中心输弧腔等离子体游动变化，等离子电弧启弧控制点在阴极体内腔轴向游动，避免阴极体中心输弧腔壁面固定灼烧，增大阴极体中心输弧腔灼烧面，大幅度延长阴极体使用寿命。所述阴极体循环冷却水道为通过连接底座连为一体的前后两段结构并通过连接底座所具有的两个环形空腔将前后两段阴极体冷却水道联通；阴极体循环冷却水道所具有的两个环状腔体，分别构成阴极体冷却水进水通道和阴极体冷却水回水通道；阴极体冷却水进水通道的前端和冷却水回水通道的前端联通；阴极体冷却水进水通道其后段为由内管和中层管之间的空腔构成，冷却水进水通道的前段由中层管与阴极体外壁之间的间隙构成；阴极体冷却水回水通道由中层管和外管之间的空腔构成；阳极体的气道由套管内的腔体构成，该套管的内管为阴极体冷却水回水道的外管；阳极体的水道位于等离子发生器的最外层，其同样由套管内的空腔构成，套管的空腔内所设置的隔板将空腔沿母线分隔为进水腔和回水腔并使进水腔和回水腔的前端与阳极体冷却水腔13联通。
Claims (2)
1、一种用于电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源的等离子发生器，主要包括有阳极体(1)、阳极体冷却水道(3)和阳极体冷却水腔(13)、阳极体气道(15)和阴极体(4)、阴极体冷却水道(6)；其特征在于：
1)、位于发生器前端的阳极体(1)其阳极块为渐缩径后渐扩径结构，阳极体(1)套管部分的导磁耐热合金材质的内管构成的中心输弧腔为先收敛再扩散的喷管式结构；
2)、所述阴极体(4)为空腔结构的厚壁圆柱体，其中心空腔构成的输弧为由后缩径段、扩张段、前平直段构成的喷管式结构；
3)、采用双路供气结构，即分别设置有为阳极体、阴极体提供压缩空气或氮气的气道；阴极体气道(14)的出气孔与阴极体螺旋进气环(5)联通并将阴极体螺旋进气环(5)设置在阴极体(4)的后端，阴极体螺旋进气环(5)上的螺旋喷气孔与阴极体的中心输弧腔相连通；
4)、在阴极体后端设置连接底座(9)并使连接底座(9)与阴极体后端螺纹联接，连接底座(9)具有或连接有阴极螺旋进气环(5)；阴极体冷却水道(6)为通过连接底座(9)连为一体的前后两段结构并通过连接底座(9)所具有的两个环形空腔将前后两段阴极体冷却水道联通；其中，阴极体冷却水道的后段由三层管构成，其前段由两层管和阴极体的外壁构成。
2、按照权利要求1所述的用于电站燃煤锅炉点火和炉窑洁净热源的等离子发生器，其特征在于：设置有用以控制阳极体和阴极体极面及阴极中心输弧腔进气压力、流量的比例控制阀。
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