[实用新型]电弧等离子体发生器的阳极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电弧等离子体发生器的阳极，使用该阳极的电弧等离子体发生器能提供更加优质的热源，该热源能用于火力发电、垃圾处理和冶金等行业。

技术背景

直流电弧等离子体发生器产生的电弧等离子体是研究与应用最广泛的一种等离子体，它具有高温、高烩、高能量密度以及气氛可控等特点，目前主要用于等离子体冶金、等离子体喷涂、等离子体焊接、等离子体刻蚀、火力电站等离子体煤粉锅炉点火和废物垃圾处理等领域。

工业应用不仅仅要求电弧等离子体发生器具有高稳定性、高效率和长寿命的特点，而且各个行业对等离子体射流电热特性的要求也不相同。而等离子体射流的特性与等离子体发生器阳极的结构密切相关。

同一个等离子体发生器利用不同的阳极结构时可以得到不同流速、不同温度场的等离子体射流。圆柱形通道的喷嘴易于产生温度较高的亚音速射流，而类似于拉瓦尔结构的收缩扩张形喷嘴可获得音速甚至超音速的射流，这在某些行业如喷涂、金属切割行业中应用。因此，不同结构的阳极应用于不同的场合。

如图1所示的等离子体阳极包括依次连接的入口段10、渐缩段11和直管段12，由其产生的等离子体射流刚性大，等离子体射流热量集中、核心温度高、温度场梯度大，一般用于金属切割行业。

如图2所示的等离子体阳极包括依次连接的入口段20、渐缩段21和渐扩段22，由其产生的等离子体射流速度较高，温度场均匀，一般用于材料表面喷涂。

如图3所示的等离子体阳极包括依次连接的入口段30、渐缩段31、渐扩段32和直管段33，由其产生的等离子体射流，径向温度梯度大，电弧稳定性好，电压相对较高，一般用于火力发电厂的等离子体燃烧系统和垃圾处理系统中。但是由于等离子体射流刚性较大，被处理物料很难进入等离子体射流中心与高温部分接触。这种结构的等离子体阳极对水分高的垃圾处理效果不好，对低挥发分、高水分煤粉点燃很困难。

所以，要更好地点燃劣质煤和处理好水分高的垃圾，就需提高等离子体射流的截面积，降低等离子体射流的刚性，使物料颗粒能进入等离子体射流内部，与高温部分充分接触。上述现有技术中的阳极结构均不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电弧等离子体发生器的阳极，使用该阳极的电弧等离子体发生器产生的电弧和电弧等离子体射流截面积大，刚性适中，待处理物料能进入到高温的电弧和电弧等离子体射流中心并与之充分接触，达到更好的处理效果。

该阳极包括一个电弧运动通道，该电弧运动通道包括沿着电弧在该电弧运动通道中的运动方向依次彼此连接的渐缩段、直管段和渐扩段。其中，渐缩段起电弧机械压缩的作用；直管段起压缩电弧、稳定电弧和控制电弧长度的作用，通道直径的大小对等离子体射流的特性和形貌产生较大的影；渐扩段能优化电弧等离子体射流的温度场，使电弧和电弧等离子体射流与被处理物料充分接触。

优选地，该电弧运动通道的直管段的直径为d≤36mm。通道直径较小的阳极，产生的射流刚性较好，速度更快，同时，较小的通道直径可以获得较高的弧压。

优选地，该电弧运动通道的直管段的长度l≤80mm。直管段的长度决定电弧电压的大小，在该长度范围内的阳极使得等离子体发生器起动容易，等离子体射流较小。

优选地，该电弧运动通道渐扩段的张角为15°≤a≤150°，阳极的弧根在扩张段处工作能够优化等离子体射流的温度场。

优选地，所述电弧运动通道还包括沿着电弧在所述电弧运动通道中的运动方向在渐缩段前面与渐缩段连接的入口段。

本实用新型的积极效果：

等离子体发生器所产生的高温电弧和电弧等离子体射流刚性小，温度场合理，能与被处理物料充分接触，使被处理物料瞬间进入高温环境、与等离子体活性物质反应，达到预期处理的目的。

附图说明

下面借助附图示出的实施例详细描述本实用新型。其中：

图1-3示中现有技术中的三种阳极的结构剖面图；

图4示出按本实用新型的一个实施例的阳极的结构剖面图；和

图5示出安装有按本实用新型的阳极的等离子体发生器的示意剖面图。

具体实施方式