自旋弧高溫等離子體發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自旋弧高溫等離子體發(fā)生器，在啟動后，電流在螺旋狀陽極中流過，會產生一個向上的磁場，磁場可分解為與等離子體炬電弧平行和垂直的兩個方向，在與其垂直的磁場作用下，等離子體炬電弧會受到洛倫茲力的作用，進而使得等離子體炬電弧產生旋轉，防止等離子體炬電弧固定在一點燒蝕，從而避免了起弧點燒蝕過快的問題，提高了陽極的使用壽命，減少了運行成本。另外，由于等離子體電弧的旋轉，當固體廢料從上落入電弧處理區(qū)時，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產生設計，可避免了外加磁場所帶來的耐高溫線圈的制作、安裝等問題，具有精簡結構的特點。
【專利說明】自旋弧高溫等離子體發(fā)生器
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及環(huán)境保護【技術領域】，具體地指一種進行污泥處理的自旋弧高溫等 離子體發(fā)生器。
【背景技術】
[0002] 高溫等離子體技術用于固體廢物的處理技術，目前正在逐步走向實用化。高溫等 離子體技術具有處理溫度高、固廢處理徹底、能有效將固廢中重金屬固定在殘渣中等優(yōu)點， 特別是在含高濃度高污染物和重金屬固廢處理中，具有明顯的應用優(yōu)勢。高溫等離子體走 向實用化的障礙就是耗電量大，處理成本高。近些年，采用高溫等離子體技術，實現廢水污 泥的氣化，利用產生的可燃氣，能有效降低高技術的處理成本，進而能達到及徹底處理了污 泥，又能有效降低處理成本的目的。目前，該技術正在逐步走向實用化。
[0003] 高溫等離子體技術用于固廢處理中，正是由于溫度高，電極材料耗損大，使得維修 周期短，成本相應增加，采用何種技術減小電極的燒蝕，對于高溫等離子體技術走向實用化 意義重大。
[0004] 現有技術中，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 陰極之間產生的電弧具有旋轉功能，此種結構相對復雜，且成本增加，因此，可對現有技術 進行改進，以設計出一種結構簡單、成本降低的高溫等離子體發(fā)生器。
【發(fā)明內容】
[0005] 本實用新型的目的就是要解決上述【背景技術】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] 本實用新型的技術方案為：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)生器本體內間距設置有分別與電源正、負極相連接的陽極和陰極，其特征在于：所述陽 極呈螺旋狀結構，所述陰極設置在所述陽極的螺旋狀結構軸心線上；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生一個與螺旋狀結構軸心 線重合的磁場，所述磁場在垂直于等離子體炬電弧方向上的分磁場形成垂直洛倫茲力，從 而迫使等離子體炬電弧產生沿所述陽極的螺旋狀結構軸心線為中心的旋轉。
[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構，安裝在形狀對應、上下貫 通的發(fā)生器本體中，從而使其內腔形成便于殘渣排出的底倒錐體形；所述陰極設置在所述 陽極的螺旋狀結構軸心線上方。
[0009] 所述陽極與所述發(fā)生器本體之間設置有與其形狀對應的高溫絕熱絕緣襯墊。
[0010] 所述陽極的螺旋圈數不小于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。
[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構 軸心線的垂直截面之間的夾角小于45°。
[0012] 本實用新型在啟動后，電流在螺旋狀陽極中流過，會產生一個向上的磁場，磁場可 分解為與電弧平行和垂直的兩個方向，在與電弧垂直的磁場作用下，電弧會受到一個與電 弧相垂直力的作用（即洛倫茲力），進而使得通電狀態(tài)下形成的等離子體炬電弧產生旋轉， 防止等離子體炬電弧固定在一點燒蝕，從而避免了起弧點燒蝕過快的問題，提高了陽極的 使用壽命，減少了運行成本。另外，由于等離子體炬電弧的旋轉，當固體廢料從上落入電弧 處理區(qū)時，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 用的是自磁場產生設計，可避免了外加磁場所帶來的耐高溫線圈的制作、安裝等問題，具有 精簡結構的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0015] 本實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 間距設置有分別與電源正、負極相連接的陽極1和陰極2,陽極1呈螺旋狀結構，陰極2設置 在陽極1的螺旋狀結構軸心線上；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中流過產生一個與螺旋狀結構軸心線重合的磁場B，磁場B可分解為與等 離子體炬電弧3平行和垂直兩個方向的磁場Bp和B。，在與電弧垂直的磁場B。作用下，等離 子體炬電弧3會受到一個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 產生沿陽極1的螺旋狀結構軸心線為中心的旋轉，即可防止等離子體炬電弧3固定在一點 燒蝕，從而避免了起弧點燒蝕過快的問題，提高了陽極的使用壽命，減少了運行成本，另外， 由于等離子體炬電弧3的旋轉，當固體廢料從上落入等離子體炬電弧3處理區(qū)時，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 自磁場產生設計，可避免了外加磁場所帶來的耐高溫線圈的制作、安裝等問題，具有精簡結 構的特點。
[0016] 本實施例的陽極1呈從上到下螺旋半徑逐漸減小的螺旋狀結構，能夠有效提高電 極的機械強度及使用壽命，陽極1安裝在形狀對應、上下貫通的發(fā)生器本體4中，從而使其 內腔形成便于殘渣排出的底倒錐體形，以保證有效排渣，在陽極1與發(fā)生器本體4之間設置 有與其形狀對應的高溫絕熱絕緣襯墊5,由于陽極1呈螺旋狀設計，可更加方便支撐在高溫 絕熱絕緣層5上。
[0017] 本實施例的陽極1最大內經為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最大內經的關系為：
[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的最小內徑（即廢棄物出料口處）為D2,可依據固廢處理量和不可揮發(fā) 固體量進行確定，以不產生堵塞為限；陽極1的螺旋圈數不小于3圈，陽極1直徑方向的寬 度H2和每圈的厚度H1，依據所使用的材料而定，以保證足夠的機械強度和使用壽命；陽極1 的螺旋圈間填充有耐高溫絕緣材料，可進一步保證整個陽極1具有足夠機械強度；而陽極1 的螺距hi的取值范圍設定為：hl〈Hl+10mm。
[0020] 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的結構做任何 形式上的限制。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同 變化與修飾，均仍屬于本實用新型的技術方案的范圍內。
【權利要求】
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)內間距 設置有分別與電源正、負極相連接的陽極（1)和陰極（2)，其特征在于：所述陽極（1)呈螺 旋狀結構，所述陰極（2)設置在所述陽極（1)的螺旋狀結構軸心線上；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中流過產生一個與 螺旋狀結構軸心線重合的磁場（B)，所述磁場（B)在垂直于等離子體炬電?。?)方向上的分 磁場（Be)形成垂直洛倫茲力，從而迫使等離子體炬電?。?)產生沿所述陽極（1)的螺旋狀 結構軸心線為中心的旋轉。
2. 根據權利要求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構，安裝在形狀對應、上下貫通的發(fā)生器本體（4) 中，從而使其內腔形成便于殘渣排出的底倒錐體形；所述陰極（2)設置在所述陽極（1)的螺 旋狀結構軸心線上方。
3. 根據權利要求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)之間設置有與其形狀對應的高溫絕熱絕緣襯墊（5)。
4. 根據權利要求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。
5. 根據權利要求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)的螺旋狀結構軸 心線的垂直截面之間的夾角小于45°。
【文檔編號】H05H1/24GK204119635SQ201420618465
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權日: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 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司