[实用新型]一种微孔膜结构的阴极及等离子体热解水喷枪

说明书

技术领域

本实用新型涉及等离子体设备，特别是涉及到一种等离子体喷枪。

背景技术

当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上。

等离子热解水制氢技术是最近几年提出来的水制氢候选技术之一，因为水是一种相当稳定的物质，在常压条件下，温度在2000K时水分子几乎不分解，2500K时有25%的水发生分解，3400～3500K时氢气和氧气的摩尔分数达到最大，分别为18%和6%，当温度达到4200K以上时，水分子将全部分解为氢气、氢、氧气、氧和氢氧原子团，一般的加热方式难以达到这么高的温度，而使用等离子体喷枪则能做到。当把水通过等离子体喷枪分解后输入到生活垃圾或工业有机废弃物的气化炉中，与生活垃圾或工业有机废弃物进行造气反应，使生活垃圾或工业有机废弃物转化的合成气品质好，达到化工原料的要求，合成气再通过后级设备生产甲醇或二甲醚产品，实现资源化和无污染处理生活垃圾和工业有机废弃物；在煤气化生产线上如利用等离子体喷枪把水加热分解后再喷入气化炉内，与煤炭进行化学反应，所发生的反应是放热反应，使气化炉不需输入空气或氧气助燃，提高煤炭的气化率，并且生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低，实现节能减排。

等离子体喷枪的阴极是发射电子的部件，由于承受电流的冲击和数万度的高温烧灼，因此，阴极的头部很容易被烧蚀而致损坏，不仅影响生产，而且增加生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种微孔膜结构的阴极及等离子体热解水喷枪，用于生活垃圾、工业有机废弃物气化炉或煤气化装置的气化炉中，提高气化率及提高合成气的品质，并且使阴极不易被烧蚀，克服现有等离子体喷枪的阴极容易被烧蚀的缺点，以延长等离子体喷枪的使用周期，提高生产效率及节约生产成本。

本实用新型的一种微孔膜结构的阴极，其特征是阴极由微孔膜阴极头（1-2）和阴极套（1-1）组成，其中，微孔膜阴极头（1-2）为金属粉末烧结的微孔滤膜结构，金属粉末间的微孔构成水分子的过滤通道，微孔膜阴极头（1-2）的后端中心有圆锥形的凹槽（Ⅰ），凹槽（Ⅰ）构成水源入口；阴极套（1-1）为空心圆棒体结构，微孔膜阴极头（1-2）嵌入到阴极套（1-1）前部的壁体中，微孔膜阴极头（1-2）的头部从阴极套（1-1）的前端伸出，阴极套（1-1）的内空间构成水室（Ⅱ）。本实用新型中，微孔膜阴极头（1-2）的后端外侧有凸缘（1-3），凸缘（1-3）构成微孔膜阴极头（1-2）的轴向限位结构；微孔膜阴极头（1-2）的头部为由后向前缩小的圆锥体结构，其圆锥角度（a）为45°-120°；微孔膜阴极头（1-2）的头端为圆弧形结构，其圆弧半径（R）为3mm-6mm；在阴极套（1-1）后部的壁体上有外六角体（1-4），在阴极套（1-1）的后端有连接螺纹（1-5）。本实用新型中，微孔膜阴极头（1-2）的金属粉末选用钨（W）粉末和镍硫合金（Ni-S）粉末混合的材料，烧结成钨镍假合金零件，烧制时，钨（W）、镍硫合金（Ni-S）既不互相溶解，也不形成金属间化合物，所形成的假合金组织为钨颗粒、镍硫合金颗粒的二相结构，假合金组织中存在微小孔隙，具有过滤水分子功能和催化功能。