等離子體燃料轉化裝置的製作方法

2023-05-16 10:02:46

專利名稱：等離子體燃料轉化裝置的製作方法
技術領域：
等離子體燃料轉化裝置技術領域[0001]本實用新型涉及氣化設備，特別是涉及到一種等離子體氣化設備。
背景技術：
[0002]當前，等離子技術已得到廣泛的應用，工業上應用於等離子點火、等離子噴塗、金屬冶煉、等離子加熱製造納米材料、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象下所形成的一種狀態，伴隨著放電現象將會生成了激發原子、激發分子、離解原子、游離原子團、原子或分子離子群的活性化學物以及它們與其它的化學物碰撞而引起的反應。在等離子體發生器中，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態，經相互碰撞而產生高溫，溫度可達幾萬度以上。[0003]當前，常規煤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，直接把水蒸汽+空氣或水蒸汽+氧氣送入氣化爐，使水蒸汽與炭發生造氣反應生成合成氣，其反應為吸熱反應，需要由空氣或氧氣與炭發生氧化反應為其提供熱量，這種氣化方式的氣化率僅為70%左右，這將增加煤炭資源消耗，同時，合成氣中產生大量的二氧化碳廢氣，不僅影響到合成氣的品質，而且使後級生產中排放大量的溫室氣體。如利用等離子體技術來進行煤氣化，氣化率高，並且不需輸入空氣或氧氣，生產的合成氣中氫氣的分數比例高，廢氣的含量低。[0004]當前，環境汙染已經成為我國發展中的一個重大問題，我國是煤炭生產大國，也是煤炭消耗大國，在我國的能源結構中，煤炭是第一能源，主要用作鍋爐燃料。煤炭是常規能源中較為廉價的一種能源，長期以來，其燃燒工藝以直接燃燒為主，普遍存在燃燒不充分、 熱效率低、煤炭資源浪費嚴重、嚴重汙染大氣環境的現象。如利用等離子體技術把煤炭轉化為清潔的氣體燃料送入鍋爐內燃燒，將可實現煤炭的增值燃燒和解決汙染問題，為節能減排做出貢獻。[0005]我國每天在汽修行業、工礦企業、飛機場等場所產生大量的廢機油，如利用等離子體技術把這些廢機油轉化成清潔氣體燃料或轉化成化工原料，將是廢機油最好的出路。實用新型內容[0006]本實用新型的目的是要克服把固體燃料和液體燃料直接燃燒所引起的資源浪費嚴重和汙染環境的缺點，設計製造一種能把固體燃料和液體燃料轉化為清潔的氣體燃料或適合作化工原料利用的合成氣，用於煤氣化生產或鍋爐燃燒裝置，實現降低煤炭資源消耗和減少汙染物排放。[0007]本實用新型的第一種等離子體燃料轉化裝置，主要由氣化器(2)、第一電極(3)和後座(I)組成，其中氣化器(2)的構造內有氣化腔(VDI)和冷卻水套a (VI)，氣化腔(VDI)在氣化器(2)的前部，氣化腔(珊)為氣化器(2)前部空心構造的內空間構成，氣化腔(珊)的兩端有入口(VD和產物出口(IX)，入口(νπ)和產物出口(IX)各為圓形通孔，入口(νπ)和氣化器(2)的入口端重合，冷卻水套a (VI)在氣化腔(VDI)的外圍；氣化器(2)安裝在後座(I)上，後座(I)的前端與氣化器(2)的入口端相接；在入口(YD)的壁體上或在入口(YD)與後座 (I)之間或在後座(I)的壁體上有燃料輸入接口(2-4)接入，在燃料輸入接口(2-4)接入的部位與後座(I)之間或在後座(I)的壁體上有工作氣輸入接口( 2-1)接入；第一電極(3)為圓棒體結構，第一電極(3)連接在後座(I)上，並且與氣化腔的入口(YD)同軸，第一電極(3) 的頭部從入口(YD)伸入到氣化腔(VDI)之內，第一電極(3)外壁與入口(YD)內壁之間的空隙為工作氣和待轉化燃料的通道，第一電極(3)的頭部與入口(YD)處壁體的金屬構件之間有放電空間，入口(νπ)處的金屬構件形成第二電極，第二電極上有環形放電面(j);工作時，由第一電極(4)的頭部和第二電極的環形放電面j (15)之間的放電生成等離子體電弧，使氣化腔(珊)內形成高溫環境和電場活化環境，提供給固體燃料或液體燃料轉化為合成氣所需的能量。[0008]本實用新型中，氣化腔(VDI)的空間呈入口至中部為圓柱體結構，前部至產物出口 (IX)為喇叭口收窄結構，收窄角度為45° 150° ;氣化器(2)的冷卻水套a (VI)有冷卻劑通道或冷卻劑接口接出；第一電極(3)為圓棒實體結構或圓棒空心結構，當第一電極(3) 為圓棒空心結構時，第一電極(3)內有冷卻劑通道d (IV);或者,第一電極(3)為圓棒空心結構，在第一電極(3)的圓棒空心結構內有導流管a (3-3),導流管a (3_3)內有冷卻劑通道d (IV)，導流管a (3-3)的外壁和第一電極(3)的圓棒體內壁之間的空間構成冷卻劑迴路a，導流管a (3-3)上有冷卻劑接口 f (3_6)接出；氣化腔(VDI)內有絕熱內襯(6);在冷卻水套a (VI)的外殼上有壓縮線圈(8)。[0009]本實用新型中，所述的工作氣包括水蒸汽、氫氣、氮氣和合成氣；所述的待轉化燃料包括煤粉、水煤漿、生物質粉料、重油和常規燃油，其中，煤粉、生物質粉料的粒徑為30 100 μ m ;水煤漿中水分的比例為30 40%，水煤漿中煤的粒徑小於50 μ m ;所述的重油包括廢機油；所述的合成氣為以氫氣和一氧化碳為主要成份的氣體。[0010]本實用新型的第二種等離子體燃料轉化裝置，是包含上述實用新型中的部件的一種裝置，其特徵是在入口 α/Π)與氣化腔(VDI)之間有壓縮噴口(XVIII)，第一電極(3)的頭部設置在入口(YD)的內空間，第一電極(3)的頭端與壓縮噴口(XVIII)之間有放電空間；冷卻水套a (VI)在入口(YD)的外圍；氣化腔(VDI)由氣化器內套(2-8)、絕緣連接件(7)和前端頭(4)構成，產物出口(IX)在前端頭(4)上；在氣化腔(珊)內有第三電極(5)，第三電極(5) 的後端連接在前端頭(4)的中心基座上，第三電極(5)的頭端接近壓縮噴口(XVIII)並且與第一電極(3)的頭端之間有放電空間，壓縮噴口(XVIII)處的金屬構件形成輔助電極；工作時，工作氣流攜待轉化燃料與電弧匯合通過壓縮噴口(XVIII)進入氣化腔(VDI)，在氣化腔 (珊)內形成等離子體電弧，使氣化腔(珊)內形成高溫環境和強電場活化環境，提供給固體燃料或液體燃料轉化為合成氣所需的能量。[0011]本實用新型中，前端頭(4)的結構內有冷卻水套b (XIX)，冷卻水套b (XIX)有冷卻劑接口 g (4-1)接出；前端頭(4)的中心基座為空心結構，前端頭(4)的中心基座內有導流管b (4-4)，導流管b (4-4)外壁與中心基座內壁之間的空間為冷卻劑迴路b (XXI)，導流管b (4-4)的內空為冷卻劑通道j (XX)，冷卻劑通道j (XX)有冷卻劑接口 h (4-5) 接出；在絕緣連接件(7)之內有絕熱內襯(6);在絕緣連接件(7)的外圍有壓縮線圈(8)。[0012]以上的實用新型中，所述的放電空間定義為能使兩電極之間通過引弧形成電弧的距離空間，考慮到工作氣的性質和氣流的幹涉影響，在應用水蒸汽為工作氣體時，等離子體噴槍內兩電極之間的距離按小於6kv/mm進行計算確定，具體實施時，在確定工作氣壓力的情況下，按引弧電源和工作電源的電壓來設計兩電極之間的距離，或者按確定的兩電極之間的距離來設計引弧電源和工作電源的電壓。[0013]上述的實用新型中，在冷卻水套a (VI)的外殼上或在絕緣連接件(7)的外側設置壓縮線圈(8)的作用是，使氣化腔(VDI)內的電弧向中心壓縮，以增加電弧中心的溫度及延長絕熱內襯(6)的使用壽命。[0014]上述的實用新型中，後座(I)、氣化器(2)、絕緣連接件(7)和前端頭(4)之間的連接採用螺紋連接方式或法蘭連接方式。[0015]上述的實用新型中後座(I)選用非金屬絕緣材料，所述的非金屬絕緣材料包括膠木、陶瓷、玻璃；氣化器(2)選用一般常用金屬材料或難熔金屬材料，所述的一般常用金屬材料包括碳鋼、球墨鑄鐵、錳鋼、不鏽鋼、黃銅、紫銅，所述的難熔金屬材料包括鎢、鉭、鑰、 鈮，當選用一般常用金屬材料時，氣化器(2)內的第二電極須使用鎢鈰或鎢鑭合金材料；絕緣連接件(7)選用耐高溫的氧化鋁陶瓷、石英玻璃材料；前端頭(11)選用不鏽鋼材料；第一電極(3)和第三電極(5)選用一般常用金屬材料或難熔金屬材料，當選用一般常用金屬材料時，電極的頭部應使用鎢鈰合金材料；絕熱內襯(6)選用氧化鋯纖維或氧化鋁纖維材料。 氣化器(2)和前端頭(11)零件，由於車床加工不能全部到位，採用溶模鑄造工藝製造毛坯， 然後通過精加工完成，或採用分解加工進行組合的方式製造。[0016]上述實用新型的電氣連接方式為電氣連接在第一電極(3)和氣化器(2)上，或電氣連接在第一電極(3)和前端頭(4)上，其中，第一電極(3)連接在直流供電電源的正極或負極其中的一極，氣化器(2)或前端頭(4)連接在直流供電電源的另一極；第一電極(3)、氣化器(2)、前端頭(4)以設置接線端子的方式或使用抱箍方式作電氣連接件。[0017]上述實用新型的各部件的冷卻迴路採用並聯方式或串聯方式連接到冷卻系統的管網上。[0018]上述的等離子體燃料轉化裝置安裝在服務設備上使用時，採用法蘭安裝方式或底座螺栓安裝方式或抱箍安裝方式，當採用法蘭安裝方式時，在氣化器(2)前部的外殼上或在前端頭(4)上設置法蘭盤及在服務設備上設置配對的法蘭盤；當採用底座螺栓安裝方式時，在氣化器(2)的外殼上設置底座。[0019]本實用新型優選水蒸汽為等離子體燃料轉化裝置的工作氣體，具體實施時，水蒸汽的供汽壓力為O. 5 IMPa，水蒸汽同時作氣化劑利用，工作時，水蒸汽攜待轉化燃料由入口(VD進入氣化腔(珊)內，在氣化腔(珊)內的高溫環境和強電場環境中，水蒸汽被快速活化和分解，生成氫、氧、氫氧原子團和活性水分子的活化物，同時，待轉化燃料快速逸出以氫氣為主要成分的揮發分而形成炭微粒，炭微粒又快速與水蒸汽分解的活化物進行化學反應， 生成一氧化碳和氫氣。水蒸汽和待轉化燃料在氣化腔(VDI)內以上述過程進行快速化學反應，轉化成以一氧化碳和氫氣為主要成分的合成氣，合成氣可直接作為氣體燃料利用，實現增值燃燒和清潔燃燒，克服浪費資源和汙染環境的缺點；或者把合成氣作為化工原料利用， 用來生產甲醇、二甲醚或合成氨。[0020]本實用新型的有益效果是以水蒸汽為氣化劑，應用等離子體技術把固體燃料或液體燃料轉化為氣體燃料，使水蒸汽成為燃料的組分，實現增值燃燒和清潔利用，保護生態環境；當把本實用新型應用於煤氣化生產時，氣化率高，產生的廢氣量少，與常規技術相比，本實用新型可以降低煤炭資源消耗、提高合成氣品質和減排溫室氣體。


[0021]圖I是本實用新型的第一種等離子體燃料轉化裝置的結構圖；[0022]圖2是本實用新型第一種等離子體燃料轉化裝置的另一結構圖；[0023]圖3是圖2的B-B剖面圖；[0024]圖4是圖I的A-A剖面圖；[0025]圖5是本實用新型的第二種等離子體燃料轉化裝置的結構圖；[0026]圖6是本實用新型第二種等離子體燃料轉化裝置的另一結構圖；[0027]圖7是圖6的C-C剖面圖；[0028]圖8是圖5或圖6的D-D剖視圖；[0029]圖9是圖5或圖6的E-E剖面圖；[0030]圖10是圖6的電極頭(3-1 ;)的結構圖；[0031]圖11是圖10的F-F剖面圖。[0032]圖中1.後座；2.氣化器，2-1.工作氣輸入接口，2-2.冷卻劑接口 a，2_3.冷卻劑接口 b，2-4.燃料輸入接口，2-5.氣化器主件，2-6.氣化器外殼a，2-7.氣化器外殼b，2-8. 氣化器內套，2-9.第二電極，2-10.第二電極基座，2-11.冷卻劑接口 c，2-12.冷卻劑接口 d ;3.第一電極,3-1.第一電極頭,3-1 '.另一種電極頭,3-2.第一電極杆,3-3.導流管a,3-4.冷卻劑接口e，3-5.第一電極基座，3-6.冷卻劑接口 f，3_7.電源接口，3-8.第一電極基座外套，3-9.冷卻肋片，3-10.霧化噴嘴，3-11.冷卻腔；4.前端頭，4-1.冷卻劑接口 g，4-2.前端頭外套，4-3.前端頭主件，4-4.導流管b，4-5.冷卻劑接口h;5.第三電極；6.絕熱內襯；7.絕緣連接件；8.壓縮線圈；9.密封圈a ；10.密封圈b ；11.密封圈c ；j.環形放電面；I .冷卻劑通道a，II .冷卻劑通道b，III.冷卻劑通道c，IV .冷卻劑通道d，V .冷卻劑通道e，VI.冷卻水套a，VD.氣化腔入口，VDI.氣化腔，IX.產物出口，X .冷卻劑通道 f,XI .液體燃料噴口，ΧΠ·環形通道a，XIII.工作氣噴口，XIV.環形通道b，XV.氣室， XVI.冷卻劑通道g，XVII.冷卻劑通道h，XVIII.壓縮噴口，XIX.冷卻水套b，XX.冷卻劑通道j，XXI.冷卻劑迴路b，XXII.冷卻劑通道k。
具體實施方式
[0033]實施例I圖I所示的實施方式是本實用新型的第一種等離子體燃料轉化裝置，由氣化器(2)、第一電極(3)和後座(I)組成，其中氣化器(2)的構造內有氣化腔(VDI)和冷卻水套a (VI)，氣化腔(VDI)在氣化器(2)的前部，氣化腔(VDI)為氣化器(2)前部空心構造的內空間構成，氣化腔(VDI)的兩端有入口(νπ)和產物出口(IX)，入口(νπ)和產物出口(IX)各為圓形通孔，入口(YD)和氣化器(2)的入口端重合，冷卻水套a (VI)在氣化腔(VDI)的外圍，冷卻水套a (VI)有冷卻劑接口 a (2-2)和冷卻劑接口 b (2_3)接出；氣化器(2)安裝在後座(I)上，後座(I)的前端與氣化器(2)的入口端相接；在入口(YD)的壁體上有燃料輸入接口 (2-4)接入，燃料輸入接口(2-4)通過環形通道a (XD和噴口(XI)連通到氣化腔入口(VII); 在燃料輸入接口(2-4)接入的部位與後座(I)之間的氣化器(2)體內有氣室(XV)，氣室 (XV)的壁體上有工作氣輸入接口(2-1)接入，工作氣輸入接口(2-1)通過氣室(X V)和入口(νπ)連通到氣化腔(珊)；後座(I)選用氧化鋁陶瓷材料；第一電極(3)為圓棒實體結構， 第一電極(3)連接在後座(I)上，並且與氣化腔的入口(YD)同軸，第一電極(3)的頭部從入口(YD)伸入到氣化腔(VDI)之內，第一電極(3)外壁與入口(YD)內壁之間的空隙為工作氣和重油燃料的通道，第一電極(3)的頭部與入口(YD)處的金屬構件之間有放電空間，入口(YD) 處的金屬構件形成第二電極，第二電極上有環形放電面(j)。本實施例中，第一電極(3)選用為鎢鈰合金材料，第一電極(3 )處在氣室(XV)內，氣室(XV)內的蒸汽溫度 1000°C，二者的溫差使第一電極(3)得到冷卻；氣化器(2)選用鈦合金材料，入口(YD)的進氣處為90°的喇叭口收窄結構，入口(YD)在氣化腔(VDI)的擴散角為180°，氣化腔(VDI)至產物出口(IX)逐漸收窄的壓縮角為90°，產物出口(IX)的直徑為 5mm，孔道比為1.6。本實施例中，後座(I)和氣化器(2)之間採用螺紋連接；本實施例使用普通水為冷卻劑，冷卻劑接口 a (2-2)和冷卻劑接口 b (2-3)接入冷卻系統的管網；第一電極(3)與直流供電電源的正極進行電氣連接，氣化器(2)的外殼與直流供電電源的負極進行電氣連接。本實施例以水蒸汽為工作氣體和氣化劑、以廢機油為待轉化的燃料，工作時， 水蒸汽攜廢機油由入口(YD)噴入氣化腔(VDI)內，第一電極(4)的頭部和第二電極的環形放電面j (15)之間的放電生成等離子體電弧，使氣化腔(VDI)內形成高溫環境和電場活化環境，提供給廢機油轉化為合成氣所需的能量，廢機油轉化的合成氣由產物出口(IX)噴出；產物出口(IX)噴出的合成氣直接作清潔燃氣利用或作化工原料利用，當把合成氣直接作清潔燃氣利用時，使合成氣直接噴入鍋爐的爐膛，再向爐膛內配入助燃空氣進行燃燒；當把合成氣作為化工原料利用時，使合成氣通過降溫後，再進行除塵淨化處理，送入後續生產線，用來生產甲醇或二甲醚或合成氨。[0034]實施例2圖2所示的實施方式是在第I實施例的基礎上，在氣化腔(珊)內增加絕熱內襯(6)，在氣化器(2)的外殼上增加壓縮線圈(8)。氣化器(2)採用分體零件組合的方案，氣化器(2)由氣化器主件(2-5)、氣化器外殼a (2-6)、氣化器內套(2-8)和第二電極基座(2-10)組合而成，氣化器外殼a (2-6)和氣化器內套(2-8)之間的空間構成冷卻水套 a (VI)，冷卻水套a (VI)有冷卻劑通道e (V)和冷卻劑通道f (X)接出；第二電極(2_9) 安裝在基座(2-10)上，基座(2-10)連接在氣化器主件(2-5)上，基座(2-10)和第二電極 (2-9)的中心孔同軸貫通構成氣化腔入口(VD，氣化器主件(2-5)有燃料輸入接口(2-4)接入，燃料輸入接口(2-4)直接連通到氣化腔入口(YD);第一電極(3)為空心圓棒體結構，選用不鏽鋼材料，第一電極(3)採用分體零件組合的方案，第一電極(3)由電極頭(3-1)、電極杆 (3-2)、導流管a (3-3)和基座(3-5)組合而成，電極頭(3_1)為鈰鎢合金材料，電極頭(3-1) 安裝在電極杆(3-2)的前端，電極杆(3-2)連接在基座(3-5)上，導流管a (3-3)伸入到電極杆(3-2)內，導流管a (3-3)的後端有冷卻劑接口 f (3-6)，導流管a (3-3)的後端連接到基座(3-5)上，導流管a (3-3)的內空構成冷卻劑通道d (IV)，冷卻劑通道d (IV)與冷卻劑接口 f (3-6)相通，導流管a (3-3)外壁與電極杆(3-2)內壁之間的空隙構成冷卻劑迴路a ;基座(3-5)上有冷卻劑通道a ( I )，基座(3_5)的外圍有外套(3_8)，基座(3_5)和外套(3-8)之間分別有互相隔離的冷卻劑通道b (II)和冷卻劑通道h (XVII)，冷卻劑通道b(II)與冷卻劑通道a (I)連通，冷卻劑通道h (XVII)有冷卻劑接口 e (3_4)接出，在基座 (3-5 )上有電源接口( 3-7 );第一電極(3 )連接在後座(I)上，後座(I)選用膠木材料，本實施例的氣室(XV)設置在後座(I)的體中，在後座(I)的壁體上有工作氣輸入接口( 2-1)接入到氣室(XV)，在後座(I)的壁體上還有冷卻劑通道C (III)和冷卻劑通道g (XVI)。本實施例的等離子體燃料轉化裝置裝配好之後，將形成冷卻劑由接口 f (3-6)進入導流管a (3-3)內的冷卻劑通道d (IV)，導流管a (3-3)把冷卻劑引導至電極頭的內空間，然後通過冷卻劑迴路a、冷卻劑通道a ( I )、冷卻劑通道b (II )、冷卻劑通道c (III)和冷卻劑通道e (V)進入到冷卻水套a (VI)內，冷卻水套a (VI)內的冷卻劑通過冷卻劑通道f (X)、冷卻劑通道g (XVI)和冷卻劑通道h (XVII)到達冷卻劑接口 e (3-4);本實施例採用去離子水作為冷卻劑，冷卻劑接口 f (3-6)和冷卻劑接口 e (3-4)接入冷卻系統的管網。本實施例以水蒸汽為工作氣體和氣化劑、以煤粉為待轉化的燃料。本實施例的電氣連接和應用如第 I實施例所述。[0035]實施例3圖5所示的實施方式是一種包含上述實施例部件的等離子體燃料轉化裝置，不同之處在於在入口(νπ)與氣化腔(VDI)之間有壓縮噴口(XVIII)，第一電極(3)的頭部設置在入口(VD)的內空間，第一電極(3)的頭端與壓縮噴口(XVIII)之間有放電空間；冷卻水套a (VI)在入口(VD)的外圍；氣化腔(VDI)由氣化器內套(2-8)、絕緣連接件(7)和前端頭(4)構成，氣化腔(珊)的產物出口(IX)在前端頭(4)上；在氣化腔(珊)內有第三電極(5)，第三電極(5)的後端連接在前端頭(4)的中心基座上，第三電極(5)的頭端接近壓縮噴口(XVIII)並且與第一電極(3)的頭端之間有放電空間，壓縮噴口(XVIII)處的金屬構件形成輔助電極；前端頭(4)的結構內有冷卻水套b (XIX)，冷卻水套b (XIX)有冷卻劑接口 g (4-1)接出；前端頭(4)的中心基座為空心結構，前端頭(4)的中心基座內有導流管b (4-4)，導流管b (4-4)外壁與中心基座內壁之間的空間為冷卻劑迴路b (XXI),冷卻劑迴路b (XXI)通過冷卻劑通道k (XXII)連通到冷卻水套b (XIX)，導流管b (4-4)的內空為冷卻劑通道j (XX)，冷卻劑通道j (XX)有冷卻劑接口 h (4-5)接出；在絕緣連接件(7) 內有絕熱內襯(6);在絕緣連接件(7)的外側有壓縮線圈(8)。本實施例中，在氣化器(2)入口端的壁體上有環形通道b (XIV)，工作氣輸入接口(2-1)接入環形通道b (XIV)，環形通道 b (XIV)上有切向進入氣室(XV)的工作氣噴口(XIII)。本實施例中，第三電極(5)選用鎢鈰合金材料，前端頭(4)選用不鏽鋼材料，前端頭(4)採用分體零件組合的方案，前端頭(4)由外套(4-2)、主件(4-3)組合而成，外套(4-2)在主件(4-3)的前部外圍，冷卻劑接口 g (4-1)設置在外套(4-2)上。本實施例中，壓縮噴口(XVIII)的壓縮角為90°，通孔直徑為 3. 5mm，孔道比為I. 2，壓縮噴口(XVIII)在氣化腔(VDI)的擴散角為180°，產物出口(IX)的兩端呈喇叭口收窄或擴散結構。本實施例採用去離子水作為冷卻劑，冷卻劑接口 e (3-4)、 冷卻劑接口 f (3-6)、冷卻劑接口 g (4-1)和冷卻劑接口 h (4-5)連接到冷卻系統的管網。 本實施例中，第一電極(3)與直流供電電源的負極進行電氣連接,前端頭(4)的外殼與直流供電電源的正極進行電氣連接。本實施例以合成氣為工作氣體，以水煤漿為待轉化的燃料， 水煤漿中的水為氣化劑，工作時，工作氣攜水煤漿經入口(VD)和壓縮噴口(XVIII)噴入氣化腔(珊)內，第一電極(4)的頭端和第三電極(5)的頭端之間生成等離子體電弧，使氣化腔 (VDI)內形成高溫環境和強電場活化環境，提供給水煤漿轉化為合成氣所需的能量，水煤漿轉化的合成氣由產物出口(IX)噴出；產物出口(IX)噴出的合成氣直接作清潔燃氣利用或作化工原料利用，當把合成氣直接作清潔燃氣利用時，使合成氣直接噴入鍋爐的爐膛，配入助燃空氣進行燃燒；當把合成氣作為化工原料利用時，使合成氣通過降溫後，再進行除塵淨化處理，送入後續生產線，用來生產甲醇或二甲醚或合成氨。[0036]實施例4圖6所不的實施方式是在第3實施例的基礎上改變了第一電極(3)的電極頭，用另一種電極頭(3-^ )來替換原電極頭(3-1)，電極頭(3-^ )安裝在電極杆(3-2) 的前端，電極頭(3-1')的結構如圖10所示，電極頭(3-1 ')內有冷卻肋片(3-9)和冷卻腔(3-11)，電極頭(3-1 』 )的前部有霧化噴嘴(3-10)，冷卻腔(3-11)分別連通到霧化噴嘴 (3-10)和電極杆(3-2)內的冷卻劑通道d (IV)。本實施例以合成氣為工作氣，以煤粉作待轉化燃料，以去離子水先作為冷卻劑後作氣化劑利用，去離子水由冷卻劑接口 e (3-4)進入等離子體燃料轉化裝置，經冷卻劑通道h (XVII)、冷卻劑通道g (XVI)和冷卻劑通道f (X) 進入冷卻水套a (VI)，再由冷卻水套a (VI)經冷卻劑通道e (V)、冷卻劑通道c (III)、冷卻劑通道b (II)、冷卻劑通道a (I)和冷卻劑通道d (IV)到達電極頭(3-1 』 )內的冷卻腔 (3-11)，再通過冷卻肋片(3-9)的空隙從霧化噴嘴(3-10)噴入氣化腔(VDI)作氣化劑利用。 本實施例的電氣連接和應用如第3實施例所示。
權利要求1.一種等離子體燃料轉化裝置，其特徵是裝置主要由氣化器(2)、第一電極(3)和後座(I)組成，其中氣化器(2)的構造內有氣化腔(VDI)和冷卻水套a (VI)，氣化腔(VDI)在氣化器(2)的前部，氣化腔(珊)為氣化器(2)前部空心構造的內空間構成，氣化腔(珊)的兩端有入口(vn)和產物出口(ix)，入口(vn)和產物出口 ax)各為圓形通孔，入口(vn)和氣化器(2)的入口端重合，冷卻水套a (VI)在氣化腔(VDI)的外圍；氣化器(2)安裝在後座(I)上，後座(I)的前端與氣化器(2)的入口端相接；在入口(vn)的壁體上或在入口(vn)與後座(I)之間或在後座(I)的壁體上有燃料輸入接口(2-4)接入，在燃料輸入接口(2-4)接入的部位與後座(I)之間或在後座(I)的壁體上有工作氣輸入接口( 2-1)接入；第一電極(3)為圓棒體結構，第一電極(3)連接在後座(I)上，並且與氣化腔的入口(VD同軸，第一電極(3)的頭部從入口(vn)伸入到氣化腔(WI)之內，第一電極(3)外壁與入口(vn)內壁之間的空隙為工作氣和待轉化燃料的通道，第一電極(3)的頭部與入口(vn)處壁體的金屬構件之間有放電空間，入口(vn)處的金屬構件形成第二電極，第二電極上有環形放電面(j);工作時，由第一電極(4)的頭部和第二電極的環形放電面j (15)之間的放電生成等離子體電弧，提供給固體燃料或液體燃料轉化為合成氣所需的能量。
2.根據權利要求I所述的一種等離子體燃料轉化裝置，其特徵是氣化腔(珊)的空間呈入口至中部為圓柱體結構，前部至產物出口 ax)為喇叭口收窄結構，收窄角度為45° 150°，氣化器(2)的冷卻水套a (VI)有冷卻劑通道或冷卻劑接口接出。
3.根據權利要求I所述的一種等離子體燃料轉化裝置，其特徵是第一電極(3)為圓棒實體結構或圓棒空心結構，當第一電極(3)為圓棒空心結構時,第一電極(3)內有冷卻劑通道d (IV);或者，第一電極(3)為圓棒空心結構，在第一電極(3)的圓棒空心結構內有導流管a (3-3)，導流管a (3_3)內有冷卻劑通道d (IV)，導流管a (3_3)的外壁和第一電極(3)的圓棒體內壁之間的空間構成冷卻劑迴路a，導流管a (3-3)上有冷卻劑接口 f (3_6)接出。
4.根據權利要求I所述的一種等離子體燃料轉化裝置，其特徵是氣化腔(珊)內有絕熱內襯(6);在冷卻水套a (VI)的外殼上有壓縮線圈(8)。
5.根據權利要求I所述的一種等離子體燃料轉化裝置，其特徵是在入口(vn)與氣化腔(VDI)之間有壓縮噴口(X珊)，第一電極(3)的頭部設置在入口(vn)的內空間，第一電極(3)的頭端與壓縮噴口(XVDI)之間有放電空間；冷卻水套a(VI)在入口(VD的外圍；氣化腔(VDI)由氣化器內套(2-8)、絕緣連接件(7)和前端頭(4)構成，產物出口(IX)在前端頭(4)上；在氣化腔(VDI)內有第三電極(5)，第三電極(5)的後端連接在前端頭(4)的中心基座上，第三電極(5)的頭端接近壓縮噴口(XVDI)並且與第一電極(3)的頭端之間有放電空間，壓縮噴口(XVDI)處的金屬構件形成輔助電極；工作時，工作氣流攜待轉化燃料與電弧匯合通過壓縮噴口( X珊)進入氣化腔(珊)，在氣化腔(珊)內形成等離子體電弧，提供給固體燃料或液體燃料轉化為合成氣所需的能量。
6.根據權利要求5所述的一種等離子體燃料轉化裝置，其特徵是前端頭(4)的結構內有冷卻水套b (XIX),冷卻水套b (XIX)有冷卻劑接口 g (4-1)接出；前端頭(4)的中心基座為空心結構，前端頭(4)的中心基座內有導流管b (4-4)，導流管b (4-4)外壁與中心基座內壁之間的空間為冷卻劑迴路b (XXI),導流管b (4-4)的內空為冷卻劑通道j(XX)，冷卻劑通道j (XX)有冷卻劑接口 h (4-5)接出。
7.根據權利要求5所述的一種等離子體燃料轉化裝置，其特徵是在絕緣連接件(7)之內有絕熱內襯(6);在絕緣連接件(7)的外圍有壓縮線圈(8)。。
專利摘要公開一種等離子體燃料轉化裝置，涉及到一種氣化設備。裝置主要由氣化器、第一電極和後座組成，其中氣化器的構造內有氣化腔和冷卻水套，在氣化腔入口的壁體上有燃料輸入接口，在燃料輸入接口與後座之間的壁體上有工作氣輸入接口；第一電極為圓棒體結構，第一電極連接在後座上，並且與氣化腔的入口同軸，第一電極的頭部伸入到氣化腔之內，第一電極的頭部與氣化腔入口壁體的金屬構件之間有放電空間，入口處的金屬構件形成第二電極，第二電極上有環形放電面。本裝置把固體燃料或液體燃料轉化為清潔的氣體燃料或適合作化工原料利用的合成氣，用於煤氣化生產或鍋爐燃燒裝置，實現降低煤炭資源消耗和減少汙染物排放。
文檔編號C10J3/18GK202808722SQ201220442340
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月1日 優先權日2012年9月1日
發明者周開根 申請人:周開根