[发明专利]一种基于氨气的高频等离子体燃烧喷头及应用

说明书

本发明涉及一种基于氨气的高频等离子体燃烧喷头及应用，该基于氨气的高频等离子体燃烧喷头，包括地电极，其内形成有主通道，其具有绝缘密封端和与主通道贯通的喷出端口；高压高频电极，其一端从地电极的密闭端穿入至主通道收口段；与主通道进行间壁换热的进气通道以用于预热氨反应气同时降低两个电极温度，进气通道与主通道贯通使预热后氨反应气在流经高压高频电极端部时，被击穿电离形成氨气等离子体束流和氨分解后的氢燃烧束流经喷出端口喷出。该高频等离子体燃烧喷头，解决了现有情况下电极频繁更换不能长时间连续使用的问题，同时将电能和氨能有效结合实现两者协同高效转化利用，解决了氨气不能直接在常温常压下点燃燃烧的难题。

技术领域

本发明涉及燃烧喷头领域，尤其涉及一种基于氨气的高频等离子体燃烧喷头及应用。

背景技术

直流电弧等离子体炬是一种将等离子体应用于垃圾处理中的成功案例，等离子体炬由阳极和阴极直流通电后放电产生电弧喷出火焰燃烧垃圾，因此，阳极和阴极会产生极高的高温，高温对阴极和阴极损害比较严重，必须要水冷，这也浪费了电能。

氨作为较好的储氢介质，燃烧后不会产生温室气体，但由于氨燃点较高、热传播速度较慢，往往不能进行稳定充分燃烧，导致氨能利用率低难以广泛应用。目前关于氨能结合等离子体应用是采用直流等离子体火炬把氨分解成氢气后，再把其引入到燃烧器中利用，这种情况电离氨的电能耗不能被直接用来加热，此外，直流电弧加热炬，两个电极都需要水冷，这本身也浪费了能量，而且现在的电极还必需定期更换，不能长时间连续使用，因此怎样充分利用电能与氨能量的结合实现氨能转化时的高效利用是需要解决的问题。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于氨气的高频等离子体燃烧喷头及应用，解决了现有情况下电极频繁更换不能长时间连续使用的问题，同时将电能和氨能有效结合实现两者高效转化利用，显著提高了能量利用效率，又有利于高频等离子体燃烧喷头的便利性应用，解决了氨气不能直接在常温常压下点燃燃烧的难题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于氨气的高频等离子体燃烧喷头，包括：

地电极，所述地电极内形成有主通道，，所述地电极具有绝缘密封端和与主通道贯通喷出端口，主通道靠近喷出端口的部分为缩口设置以形成缩口段；

能够与地电极形成回路的高压高频电极，所述高压高频电极的一端从地电极的绝缘密封端伸入至主通道的缩口段设置，所述高压高频电极与所述地电极的绝缘密封端之间设有绝缘密封件；

与主通道进行间壁换热的进气通道，以用于预热氨反应气同时降低地电极和高压高频电极的温度，所述进气通道与所述主通道贯通以将预热的氨反应气送入主通道中，预热后氨反应气在流经置于缩口段的高压高频电极的端部时，被击穿电离形成氨气等离子体束流和氨分解后的氢燃烧束流经喷出端口喷出。

在本示例中，采用高频高压电极，其在通电后与地电极之间会产生较强的电压，使得对氨电离化分解成氢气更容易，提高了离化氨效果，从而产生更多的氢气燃烧；另外高频放电相比较直流放电，高频放电的电离击穿电压是直流放电的5-10倍，因此在相同的功率下，电流就减少5倍以上，因此地电极和高压高频电极温度相对较低，不仅有利于降低两者的损耗以相对延长其寿命，且对两者的冷却需求也较低，而利用氨反应气通过间壁换热完全可以实现地电极和高压高频电极的冷却需求，以代替冷却效果更好的水冷进行冷却，且换热后的氨反应气被加热通入到主通道中后，更容易被电离分解燃烧，实现了氨能的高效转化，与此同时也完成了电能转换成等离子体的热能利用。