[发明专利]一种降低空气等离子体炬火焰中NOx含量的装置与方法

说明书

本发明公开了一种降低空气等离子体炬火焰中NOx含量的装置与方法，该装置包括金属筒体及腔体，金属筒体可与空气等离子体炬的出口端对接，接口密封，腔体与等离子体炬火焰出口连通；金属筒体表面设有可控制流量的天然气进口，金属筒体内设有连通腔体与天然气进口的天然气通道，可向筒体内通入天然气；金属筒体内表面为水冷壁。工作时，将装置与看空气等离子体炬出口端密封连接，通过向装置腔体内通入天然气，利用高温下天然气与氧的高反应活性，控制等离子体火焰中氧原子及其它结构氧自由基的浓度，从而抑制等离子体火焰中NOx的生成。本发明的装置也可整合到空气等离子体炬本体中，其结构简单，减低NOx效果明显。

技术领域

本发明涉及热等离子体技术领域，涉及一种降低空气等离子体炬火焰中NOx含量的装置与方法。

背景技术

近年来，随着等离子体技术的不断发展，其在废弃物处置、新材料制造、材料表面处理、电子信息技术、医疗美容等领域有了日益广泛的应用。热等离子体炬是常见的等离子体发生装置，可通过电极间的放电，将通入炬体的介质气体（空气、二氧化碳、氢气、惰性气体等）等离子化，生成高温的等离子体，并以等离子体火焰的形式喷出炬体。

空气是最常见的等离子体介质气体之一。当空气被用作等离子体介质气体时，等离子体火焰中含有大量活性的氮、氧原子自由基，当火焰混度降低后，氧原子自由基极易与氮原子自由基，或其他分子、基团发生反应，生成各类NOx类物质。NOx的生成不但在等离子体火焰内部发生，而且会随着活性氧自由基的扩散，传播到火焰周围的环境中。根据实验测量，因为空气等离子体炬火焰影响而生成的NOx，可达到空气等离子炬总空气用量的10%。NOx是主要的气体污染源之一。除了具有很强的生物毒性之外，也是造成酸雨、光化学烟雾和臭氧层破坏等环境问题的元凶。NOx类物质化学结构稳定，一旦生成，则需要经过复杂化学过程脱除。因此在空气等离子体炬的应用中，有必要从空气等离子体炬火焰中NOx的生成机理考虑，抑制NOx生成。但是在现有的等离子体技术中，尚未见从源头控制空气等离子体炬火焰中NOx生成的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低空气等离子体炬火焰中NOx含量的装置，解决空气等离子体火焰中NOx含量过高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种降低空气等离子体炬火焰中NOx含量的装置，包括金属筒体；所述的金属筒体内的设置有腔体；所述金属筒体与空气等离子体炬出口端对接；所述腔体与等离子体炬火焰出口连通；所述金属筒体外表面设有天然气进口；金属筒体内设有连通腔体与天然气进口的天然气通道，用于向腔体内喷入天然气。

进一步地，所述金属筒体与空气等离子体炬出口端采用固定连接，连接面为密封的；金属筒体连接空气等离子体炬端的腔体直径等于空气等离子体炬的火焰出口直径。

进一步地，所述金属筒体内壁采用水冷壁。

进一步地，所述的天然气通道分为1-8股，各股通道出口均开在金属筒体内表面。

进一步地，该装置通过调节装置控制天然气的开关及流量。

进一步地，天然气可用液化石油气或其它烃类气体代替，亦可用高速喷入的碳粉取代。

进一步地，装置可整合到空气等离子体炬本体中，空气等离子体炬替代金属筒体；通过在空气等离子体炬靠进出口端的炬体上添加天然气通道，向空气等离子体火焰中添加天然气。

本发明还提供一种降低空气等离子体炬火焰中NOx含量的方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1 将权利要求1-6中任何一项所述的降低空气等离子体炬火焰中NOx含量的装置固定到空气等离子体炬的出口端，打开装置的水冷系统；

S2 打开空气等离子体炬，使其正常运行，等离子体火焰通过腔体从所述装置中喷出；