[发明专利]一种用于裂解和转化气体的微波装置

说明书

本发明公开了一种用于裂解和转化气体的微波装置，包括外壳、内透波管、高速喷射管和压缩波导，所述外壳内设有第一腔体，外壳上设有与第一腔体连通的若干个进气管，所述外壳套设在内透波管外侧，所述高速喷射管与所述内透波管的上端连通，所述内透波管的下端开口设置，所述内透波管靠近上端的侧壁上设有透气孔，所述压缩波导设置在外壳外侧且压缩波导的一端与外壳连接，所述压缩波导的另一端与微波源连接，压缩波导与外壳连接的位置设有透波隔板，所述压缩波导设置在靠近内透波管上端的位置。本发明提供了一种用于裂解和转化气体的微波装置，可以在有限的体积内，实现更高的气体通量，提高能量利用效率和气体的转化率。

技术领域

本发明涉及气体转换装置技术领域，尤其是涉及一种用于裂解和转化气体的微波装置。

背景技术

 二氧化碳是地球温室效应全球变暖的主要诱因，在中国随着重工业化的进程，化工、钢铁、燃煤电厂、燃油汽车每天都在排放巨量的二氧化碳。微波技术已经在我们的日常生活中非常普及。微波设备可以对一些物质的分子（包括二氧化碳缝制）进行加热，微波加热的特点是：加热速度快；加热效率高，省电节能；加热均匀；选择性加热；加热过程的即时控制性等。为了避免相互间的干扰，供工业、科学及医学使用的微波频段是不同的。目前，只有 915MHz 和 2450MHz在工业领域被广泛使用。现有技术已经可以通过微波设备将二氧化碳气体加热裂解，并重组转化成一氧化碳和氧气，但是，现有的微波装置存在反应腔体尺寸不能小于所使用的微波频率下波长的限制，微波源的频率与功率限制了装置本身的适用功率，微波装置的难点在于如何在有限的体积内，实现更高的介质通量，能量利用效率。

发明内容

本发明为了克服现有技术中微波装置在有限的体积内介质通量低，能量利用效率不高的问题，提供一种用于裂解和转化气体的微波装置，可以在有限的体积内，实现更高的气体通量，提高能量利用效率和气体的转化率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于裂解和转化气体的微波装置，包括外壳、内透波管、高速喷射管和压缩波导，所述外壳内设有第一腔体，外壳上设有与第一腔体连通的若干个进气管，所述外壳套设在内透波管外侧，所述高速喷射管与所述内透波管的上端连通，所述内透波管的下端开口设置，所述内透波管靠近上端的侧壁上设有透气孔，所述压缩波导设置在外壳外侧且压缩波导的一端与外壳连接，所述压缩波导的另一端与微波源连接，压缩波导与外壳连接的位置设有透波隔板，所述压缩波导设置在靠近内透波管上端的位置，所述高速喷射管产生的高速气流在透气孔位置产生负压将第一腔体的气体吸入内透波管。

上述技术方案中，一部分原料气体直接从高速喷射管进入内透波管，另一部分原料气体从进气管进入第一腔体，由于伯努利效应，所述高速喷射管喷出的高速气流可以在透气孔位置形成负压，使内透波管内的气压远小于第一腔体内的气压，气压差将第一腔体内的原料气体快速吸入内透波管，与高速喷射管进入内透波管的气体混合，压缩波导内的微波在内透波管内快速加热原料气体，使原料气体裂解重组形成产品气体或产品颗粒，高速气流可以使原料气体快速通过中心区域并排出内透波管，避免被加热的气体在此区域过长的停留时间，有效地防止逆反应发生。且可以通过负压从第一腔体吸入气体，增加微波能量最集中的区域的原料气体的流量，第一腔体内的原料气体可以对内透波管进行冷却，同时原料气体在经过压缩波导位置时，会被压缩波导进行预加热。所述压缩波导从微波源传递过来的微波的场强在外壳径向位置上并非均匀分布的，而是在外壳中心位置的场强最大，并向两侧依次减弱，且微波场的径向宽度等于微波的波长，所述内透波管设置在第一腔体内，可以使高速喷射管喷出的原料气体经过高场强区域而不经过低场强的外侧区域，使经过高场强区域的原料气体被快速加热、充分裂解，提高原料气体的转化率，所述第一腔体设置在内透波管外侧，可以与微波的低场强区域重合，充分利用低场强区域的能量对部分原料气体进行预加热，提高能量利用率，第一腔体内的原料气体还可以将产生的热量带走，对外壳和内透波管进行冷却，避免内透波管因为温度过高导致损坏。为了防止气体进入压缩波导及微波系统，所述压缩波导与外壳连接的位置设有透波隔板，透波隔板由透波材料制造，可以透过微波，使微波可以进入第一腔体。