一種自循環(huán)等離子體氣化爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)電設(shè)備，特別是涉及到一種氣化設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在常規(guī)氣化裝置中使用的氣化劑為水蒸汽+空氣或水蒸汽+氧氣，在氣化爐工作時(shí)，直接把水蒸汽+空氣或水蒸汽+氧氣送入氣化爐，使水蒸汽與煤炭發(fā)生造氣反應(yīng)生成合成氣，其反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，需要由空氣或氧氣與炭發(fā)生氧化反應(yīng)為其提供熱量，這種氣化方式的氣化率低，同時(shí)，合成氣中產(chǎn)生大量的二氧化碳廢氣，不僅影響到合成氣的品質(zhì)，而且使后級(jí)生產(chǎn)中排放大量的溫室氣體。生活垃圾由于熱值低，化學(xué)成分中的固定炭含量少，如用常規(guī)的氣化技術(shù)對生活垃圾進(jìn)行氣化，水蒸汽與生活垃圾所進(jìn)行的是吸熱反應(yīng)，將會(huì)消耗氣化爐的熱量，氣化爐需添加煤炭燃料并輸入空氣或氧氣助燃，使得合成氣中廢氣含量高，所得到的合成氣中有用成分相當(dāng)?shù)?，幾乎是廢氣，達(dá)不到化工原料的應(yīng)用要求。
[0003]當(dāng)前，等離子技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，工業(yè)上應(yīng)用于等離子點(diǎn)火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒廢物處理等。等離子體的處理方式和一般的方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，伴隨著放電現(xiàn)象將會(huì)生成了激發(fā)原子、激發(fā)分子、離解原子、游離原子團(tuán)、原子或分子離子群的活性化學(xué)物以及它們與其它的化學(xué)物碰撞而引起的反應(yīng)。在等離子體發(fā)生器中，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態(tài)，經(jīng)相互碰撞而產(chǎn)生高溫，溫度可達(dá)幾萬度以上，被處理的化工有害氣體受到高溫高壓的等離子體沖擊時(shí)，其分子、原子將會(huì)重新組合而生成新的物質(zhì)，從而使有害物質(zhì)變?yōu)闊o害物質(zhì)。
[0004]研發(fā)一種結(jié)構(gòu)合理、適合其目標(biāo)產(chǎn)物應(yīng)用的等離子體氣化裝置是本領(lǐng)域研發(fā)人員的任務(wù)，提高等離子體裝置的效率、減少電能消耗是本領(lǐng)域研發(fā)人員所追求的目標(biāo)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種等離子體氣化裝置，適合在生活垃圾或醫(yī)療垃圾或工業(yè)有機(jī)廢物或農(nóng)林廢棄物處置領(lǐng)域中應(yīng)用，并使裝置結(jié)構(gòu)簡單合理和效率高，以減少電能消耗。
[0006]本實(shí)用新型的一種自循環(huán)等離子體氣化爐，包括氣化爐和等離子體裝置，氣化爐由耐火爐墻和保溫墻構(gòu)成，保溫墻圍護(hù)在耐火爐墻的外壁上，氣化爐有進(jìn)料口接入和合成氣輸出口接出，進(jìn)料口在氣化爐的上部，合成氣輸出口在氣化爐的中部，在氣化爐的耐火爐墻內(nèi)的下部有氣化區(qū)，其特征是在氣化爐I的頂部有循環(huán)出氣口 1-10接出，在氣化爐I下部的氣化區(qū)1-4有循環(huán)回氣口 1-9接入，在循環(huán)出氣口 1-1 O與循環(huán)回氣口 1-9之間有循環(huán)回氣管16進(jìn)行連通，循環(huán)回氣管16上有降溫器13;在氣化爐I內(nèi)的氣化區(qū)1-4下方有等離子體電弧區(qū)1-7，等離子體電弧區(qū)1-7下方為口徑逐漸收縮的出渣口 1-8;等離子體裝置由第一放電組件5和第二放電組件7構(gòu)成，第一放電組件5和第二放電組件7安裝在氣化爐I的等離子體電弧區(qū)1-7耐火爐墻上，第一放電組件5中的放電元件和第二放電組件7中的放電元件朝向氣化爐I內(nèi)。
[0007]本實(shí)用新型中，降溫器13為兩端封閉的圓筒體結(jié)構(gòu)，降溫器13以圍套方式安裝在循環(huán)回氣管16的上部，降溫器13的內(nèi)側(cè)壁體與的循環(huán)回氣管16的外側(cè)壁體之間的空間構(gòu)成冷卻水套13-2，冷卻水套13-2有冷卻水進(jìn)口 13-1接入和冷卻水出口 13_3接出；氣化爐I內(nèi)的氣化區(qū)1-4與等離子體電弧區(qū)1-7之間有口徑收窄的熔渣口 1-5，在熔渣口 1-5與等離子體電弧區(qū)1-7之間的耐火爐墻上有一圈下凸的隔離環(huán)1-6;在氣化爐的底部有水封6和渣池，等離子體電弧區(qū)1-7下方的出渣口 1-8通過水封6連通到渣池;第一放電組件5由電極架5-11、第一電極5-5、絕緣架5-7、第二電極5-1和電極安裝座5-2組成，第一電極5-5為圓棒體結(jié)構(gòu)，第一電極5-5的圓棒體中有冷卻腔5-18，第一電極5-5安裝在電極架5-11的前端，電極架5-11內(nèi)有冷卻導(dǎo)流管5-14，冷卻導(dǎo)流管5-14伸入到第一電極5-5的冷卻腔5-18中；電極安裝座5-2為中空圓盤體結(jié)構(gòu)，第二電極5-1為變徑的圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，第二電極5-1以嵌入方式安裝在電極安裝座5-2中；絕緣架5-7為中空回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，絕緣架5-7的前端連接到電極安裝座5-2上，電極架5-11攜第一電極5-5從后端安裝在絕緣架5-7中，第一電極5-5的頭端伸入到第二電極5-1的后端空間中，第一電極5-5的頭端與第二電極5-1的后端之間的空間構(gòu)成放電區(qū)，第二電極5-1的前端從電極安裝座5-2中伸出，第二電極5-1構(gòu)成第一放電組件5在氣化爐中的放電元件;在絕緣架5-7的中空回轉(zhuǎn)體內(nèi)有環(huán)形氣室5-9，環(huán)形氣室5-9有氣化劑輸入接口 5-8接入;在絕緣架5-7前部的內(nèi)側(cè)壁體上有旋流螺紋5-20，環(huán)形氣室5-9通過旋流螺紋5-20的螺距的空間連通到放電區(qū)；第二電極5-1外壁與電極安裝座5-2內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成環(huán)形冷卻室5-24，環(huán)形冷卻室5-24有冷卻劑輸入通道5-23接入和冷卻劑輸出通道5-3接出，冷卻劑輸入通道5-23中有冷卻劑輸入接口 5-19，冷卻劑輸出通道5-3中有冷卻劑輸出接口 5-6;第二放電組件7由第三電極7-1、電極安裝架7-7、夾持件7-23、穿心牽緊桿7-12和電磁驅(qū)動(dòng)組件組成，其中，第三電極7-1為圓柱體結(jié)構(gòu)，在第三電極7-1的軸向中心有螺孔；電極安裝架7-7為中空回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)；夾持件7-23的后端呈圓盤體結(jié)構(gòu)，夾持件7-23的圓盤體中心有過孔，在夾持件7-23的圓盤體前端有導(dǎo)流套7-24;穿心牽緊桿7-12為空心螺栓結(jié)構(gòu);夾持件7-23連接在電極安裝架7-7的后端，夾持件7-23前端的導(dǎo)流套7-24伸入到電極安裝架7-7的內(nèi)空間中，第三電極7-1安裝在電極安裝架7-7的前端，穿心牽緊桿7-12的桿體從夾持件7-23中穿過，穿心牽緊桿7-12前端的螺頭旋合在第三電極7-1的中心螺孔中，使第三電極7-1與電極安裝架7-7進(jìn)行緊密連接;電磁驅(qū)動(dòng)組件安裝在夾持件7-23的后端，電磁驅(qū)動(dòng)組件由線圈骨架7-14、電磁線圈7-18和驅(qū)動(dòng)桿7-19構(gòu)成，線圈骨架7-14的軸向中心有驅(qū)動(dòng)桿7-19的伸縮滑道，驅(qū)動(dòng)桿7-19的前部桿體用于安裝引弧電極;穿心牽緊桿7-12的內(nèi)空間構(gòu)成引弧電極的伸縮滑道;第三電極7-1構(gòu)成第二放電組件7在氣化爐中的放電元件;在第三電極7-1軸向中心的螺孔前端有擴(kuò)口的隔離孔道7-3，隔離孔道7-3與穿心牽緊桿7-12的內(nèi)空間相貫連通;在第三電極7-1的后端有冷卻環(huán)槽7-4，夾持件7-23前端的導(dǎo)流套7-24伸入到第三電極7-1的冷卻環(huán)槽7-4中，導(dǎo)流套7-24的內(nèi)空間構(gòu)成冷卻劑室7-10，導(dǎo)流套7-24的外空間構(gòu)成冷卻劑回流通道7-6，冷卻劑室7-10有冷卻劑進(jìn)口 7-9接入，冷卻劑回流通道7-6有冷卻劑出口 7-25接出；驅(qū)動(dòng)桿7-19為空心結(jié)構(gòu)，在驅(qū)動(dòng)桿7-19中部和后部的空心桿體中有間隔設(shè)置的磁珠7-15和隔離珠7-17;在線圈骨架7-14的后端有定位鐵環(huán)7-16;在夾持件7-23中有用于連通引弧電極的電刷7-20。本實(shí)用新型中，氣化爐I的進(jìn)料口結(jié)構(gòu)按現(xiàn)有技術(shù)制造。
[0008]在等離子體裝置中，等離子體電弧在二個(gè)主電極之間產(chǎn)生，在二個(gè)主電極之間能維持等離子體電弧穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，二個(gè)主電極之間的空間距離越大，等離子體電弧的行程越長，其電子相互碰撞的機(jī)會(huì)和次數(shù)就會(huì)更多，其能量就會(huì)越大，當(dāng)用于熱解水蒸汽時(shí)，其分解率和效率會(huì)更高。本實(shí)用新型利用引弧電極進(jìn)行引弧，先伸出引弧電極使二個(gè)主電極之間的引弧距離縮短，以降低引弧電壓，然后縮回引弧電極，使二個(gè)主電極之間的高溫等離子體電弧得到延長，加大高溫等離子體電弧的能量，提高了效率和節(jié)省電能。本實(shí)用新型在氣化爐內(nèi)等離子體電弧區(qū)1-7的二個(gè)主電極為第二電極5-1和第三電極7-1。
[0009]本實(shí)用新型在具體實(shí)施時(shí):磁珠7-15選用永磁體材料，隔離珠7-17選用非磁性材料，各磁珠的極性進(jìn)行同向串聯(lián)設(shè)置，當(dāng)需伸出引弧電極時(shí)，對電磁線圈7-18進(jìn)行正向通電，使電磁線圈7-18中心產(chǎn)生的電磁力與驅(qū)動(dòng)桿7-19內(nèi)磁珠的磁力