[发明专利]等离子浸没加热系统以及管式等离子喷枪

说明书

技术领域

等离子加热系统以及等离子喷枪。

背景技术

物质有固态、液态、气态和等离子态。等离子体是气体与电弧接触而产生的一种具有高温、等离子化和传导性的气体状态。由于电离气体的导电性，是电弧能量迅速转移并变成气体的热量，形成一种高温气体射流（温度达5500℃以上）和高强度热源。等离子加热系统的先进和高效，也使得这一技术在工业窑炉的技术改造和发展绿色能源等方面大有用武之地，具有巨大的推广潜力。等离子加热技术被广泛用于金属切割、锅炉点火和金属喷涂等场合，以及用于金属熔融和冶炼。

但是，等离子加热物料，也有其难以克服的缺点，如：熔化物料时由于其热源和高温区集中且范围很小，而其电弧的长度和辐射面积也很小，主要靠产生的高温气体与物料接触来加热，其传热效率、熔化效率和热利用率很低，烟气和窑炉散热带走大量热量，造成能源的极大浪费。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种等离子浸没加热系统以及管式等离子喷枪，其特征是：用一种等离子喷枪，将高温等离子气体以射流或鼓泡形式直接喷入金属或无机非金属熔体中，通过高温气体和金属或无机非金属熔体之间的对流、传导和辐射作用，将大部分热量高效、快速地提供给金属或无机非金属熔体；金属或无机非金属原料层浮在其熔体上，并不断熔化进入其熔体；从熔体中逸出的高温气体，进入浮在其熔体上的金属或无机非金属原料层，在与金属或无机非金属原料层换热后排出。

上述等离子喷枪浸没于金属或无机非金属熔体中。

上述等离子喷枪为一种具有特殊 构造的管式等离子喷枪，其特征为：在一根空心管腔体内依次排列有一定数量的等离子喷头，其喷嘴与空心管壁上排列的喷气孔相匹配吻合,在空心管腔体内通有冷却流体，用于冷却保护空心管和等离子喷头；在空心管腔体内设有供气气管，为各个等离子喷头提供工作气体。

上述管式等离子喷枪的安装位置在熔池底部的池壁上，为了便于从熔窑内抽出维护保养，上述管式等离子喷枪的长度大于熔池的外形宽度，使其能够通过池壁砖穿过熔窑内部，将其两端露出熔池外。所述管式等离子喷枪间隔排列分布在熔池底部，从而大面积均匀高效地为金属或无机非金属熔体材料加热。

考虑到等离子喷枪喷嘴的使用寿命较短，需要经常更换，故将喷枪的结构设计为一条两套，即将一用一备的两套喷枪设置在同一条空心管内；通过往复推拉使其轮换进入熔窑内工作或拉出熔窑外维修。

上述金属或无机非金属熔体为玻璃熔液，将高温等离子气体以小射流或鼓泡形式喷入玻璃液内，使其以高效、低耗、低成本完成熔化、澄清和均化的整个熔化工艺过程。

上述金属或无机非金属熔体为锆刚玉熔体，用于生产熔融锆刚玉耐火材料。

上述金属或无机非金属熔体为各种预熔渣熔体。

上述金属或无机非金属熔体为石英熔体。

上述金属或无机非金属熔体为铁水，并采用CO作为等离子工作介质。

这种等离子浸没加热系统以及管式等离子喷枪的有益之处在与：1、可以极大提高能源的有效利用率，达到大规模节能的目的；2、由于没有燃烧反应，所以没有温室气体排出，达到大规模减排的目的；3、由于等离子焰温度极高，使制品熔化充分，所以熔化质量好，并可以熔化传统方法难以熔化的材料。

附图说明

图1是本发明实施例之一的结构原理图。

图2是本发明实施例之二的横剖面图。

图3是本发明实施例之二的纵剖面图。

图4是本发明实施例之二的俯视图。

图中1.空心管，2. 冷却流体，3.高温等离子气体，4.等离子喷嘴，5.电极，6.工作气体，7.供气管，8.熔窑池底耐火砖，9.池壁砖，10. 金属或无机非金属熔体，11. 金属或无机非金属熔池，12. 熔池内工作中的管式等离子喷枪，12a. 熔池外备用的管式等离子喷枪。

具体实施方式

图1中，所述等离子喷枪为一种具有特殊 构造的管式等离子喷枪，其特征为：在一根空心管1的腔体内依次排列有一定数量的等离子喷头，其等离子喷嘴4与空心管1管壁上排列的喷气孔相匹配吻合,在空心管1的腔体内通有冷却流体2，用于冷却保护空心管和等离子喷头；在空心管1的腔体内设有供7气管，为各个等离子喷头提供工作气体6。

图2、图3中，上述管式等离子喷枪的安装位置在熔池底部的池壁砖9上，为了便于从熔窑内抽出维护保养，上述管式等离子喷枪的长度大于熔池外形的宽度，使其能够通过池壁砖9穿过熔池内部，将其两端露出熔池外。