[发明专利]基于等离子弧的加热方法、加热装置及应用

说明书

技术领域

本发明涉及加热设备技术领域，尤其涉及基于等离子弧的加热方法、加热装置及应用。

背景技术

等离子体是目前工业化应用中的新型热源，主要应用于冶炼、喷涂、焊接、垃圾处理以及工业加热、民用加热等领域。等离子体分为低温等离子体和高温等离子体。低温等离子体主要用于等离子电视、表面防水涂层以及电脑芯片等产品的应用。高温等离子体主要利用等离子弧的高温、能量集中以及电热转换效率高等特性而应用于垃圾处理以及作为工业加热、民用加热等的热源。

根据等离子体的特性研制出用于实现各种应用的等离子发生器。等离子发生器能够同时产生正离子和负离子，所产生的正离子和负离子在空气中进行正负电荷中和的瞬间易产生巨大的能量。巨大能量在释放过程中能够使周围的细菌结构发生改变或发生能量转换，进而导致细菌死亡，实现杀菌、灭菌的作用。

目前，等离子发生器主要通过氩气、氮气以及混合气体等作为电弧的压缩介质。采用氩气、氮气以及混合气体等作为压缩介质的等离子发生器在加热或垃圾焚烧时不可避免地会出现较大的烟尘以及氧化物。烟尘以及氧化物的产生容易污染环境，影响人类生活。氩气、氮气以及混合气体等成本较高，造成资源及能源的浪费。等离子发生器的阴极电极为金属钨。金属钨容易在使用过程中发生烧损，缩短金属钨的使用寿命，因而金属钨仅能使用十几至二十几个小时。由于现有等离子发生器为固定式电极，因而当金属钨烧损至不能使用时，必须更换阴极电极。阴极电极的频繁更换导致工作效率低。

发明内容

本发明提供一种基于等离子弧的加热方法、加热装置及应用，以解决现有等离子发生器使用时污染环境的问题。

本发明提供一种基于等离子弧的加热方法，所述方法包括：

高频电流击穿腔体内的雾化水分子，以使所述雾化水分子电离，阴极与阳极之间形成初始引导电弧喷射；

所述初始引导电弧喷射促使所述阴极与所述阳极之间形成功率电弧；

所述功率电弧加速所述雾化水分子电离；

所述雾化水分子电离出的氢气和氧气对所述功率电弧压缩，形成高温等离子弧喷射；

断开所述高频电流，所述高温等离子弧喷射形成等离子火焰，使所述等离子火焰加热。

优选地，所述阳极包括第一阳极和第二阳极；

所述高频电流击穿腔体内的所述雾化水分子，以使所述阴极与所述第一阳极之间形成所述初始引导电弧喷射；

所述初始引导电弧喷射促使所述阴极与所述第二阳极之间形成功率电弧；

所述功率电弧加速所述雾化水分子电离；

所述雾化水分子电离出的氢气和氧气对所述功率电弧压缩，形成高温等离子弧喷射；

断开所述高频电流，所述高温等离子弧喷射形成等离子火焰，使所述等离子火焰加热。

优选地，所述雾化水分子电离出的氢气和氧气对所述功率电弧压缩，形成高温等离子弧喷射包括：

所述雾化水分子电离出的氢气和氧气对所述功率电弧压缩，形成高温等离子弧；

所述高温等离子弧使所述雾化水分子雪崩式电离；

所述雾化水分子雪崩式电离出的氢气和氧气对所述功率电弧再次压缩，形成高温等离子弧喷射。

优选地，所述雾化水分子为所述腔体的冷却用水经雾化装置雾化形成。

本发明提供一种基于等离子弧的加热装置，所述加热装置包括腔体、第一阳极电极座和雾化装置；

所述第一阳极电极座位于所述腔体正下方，所述第一阳极电极座与所述腔体之间设置有阳极绝缘体，且所述腔体与所述第一阳极电极座之间相连通；

所述雾化装置的第一排气管贯穿所述第一阳极电极座，且所述第一排气管的端部位于所述腔体与所述第一阳极电极座之间；

所述腔体内部设置有安装座、电极夹头和阴极电极棒，所述安装座、所述电极夹头和所述电极夹头的中心线重合；所述安装座位于所述电极夹头的上方，且所述阴极电极棒贯穿所述安装座和所述电极夹头；

所述安装座上设置有阴极进水管和阴极出水管，所述阴极进水管的一端和阴极出水管的一端在所述电极夹头处相连通，且所述阴极出水管贯穿所述第一阳极电极座。

优选地，所述加热装置还包括第二阳极电极座，所述第二阳极电极座位于所述第一阳极电极座的下方，所述第二阳极电极座与所述第一阳极电极座之间设置有中空的绝缘垫，且所述第二阳极电极座与所述第一阳极电极座之间相连通。