[发明专利]一种磁旋弧等离子发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子发生器，尤其是一种适用于煤粉锅炉的磁旋弧阳极及磁旋弧等离子发生器。

背景技术

电弧等离子现在广泛应用于煤粉锅炉的电弧等离子点火、等离子切割加工、等离子喷涂等领域，目前等离子发生器系统普遍存在建造和运行成本高的缺点。降等离子发生器的运行电流不仅可以降低等离子发生器配套电气系统设备成本且可以极大提升等离子发生器电极寿命。

目前，100KW及以上等离子发生器运行电流大于200A有个别等离子发生器运行电流可以低至185A运行，例如：一种电弧通道直径异性的电弧等离子体炬(CN 103354695A)电弧电流为270A、一种非转移弧等离子体炬的阳极及等离子体炬(CN 101699928B)电弧电流为200A。随着等离子发生器运行稳定性的提升如何降低运行电流，进一步降低等离子发生器系统建造及运行成本成为等离子发生器系统不可避免的话题。

等离子发生器可以应用磁场线圈来压缩、旋转电弧，提升电弧电压及稳定性。一般线圈串联在阳极回路中体积较大，适用性较差。例如：中国专利：ZL200720145264.3公开的等离子发生器中将线圈串联在阳极回路中，线圈体积较大，并且为磁场导入电弧处而应用了起导磁板作用的阳极支架，这必然会导致等离子发生器的重量和体积变大，对等离子发生器的应用非常不利。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、可靠性高、热效率高、使用寿命长、建造及运行成本低的磁旋弧阳极及磁旋弧等离子发生器。

技术方案：本发明的磁旋弧等离子发生器，包括阴极、旋流环、磁旋弧阳极和阳极水道，所述的阴极与磁旋弧阳极同轴布置，磁旋弧阳极在阴极的前端，旋流环设在阴极的外侧，与磁旋弧阳极相连；所述的阴极包括阴极基座，阴极基座内设有阴极水道，阴极基座的前部设有发射体；所述的磁旋弧阳极由启弧阳极、过渡阳极和主阳极构成，或由启弧阳极和主阳极构成；旋流环通过切向叶片或切向孔或多头矩形螺纹使直流气流变为旋转气流；所述的磁旋弧阳极中串联有产生电磁场的电磁线圈，并含有能稳定电弧落点范围的绝缘段；所述阴极的前端面中心镶嵌有发出电子形成电弧的发射体，电弧在旋转气流与电磁场共同作用下变为高速旋转电弧，电弧最终落在磁旋弧阳极的主阳极上；旋转气流经过电弧加热、电离形成等离子流，从磁旋弧阳极的前端面吹出；所述启弧阳极和过渡阳极的冷却方式为间壁水冷。

所述的阴极呈陀螺状，前部为锥台，后部为圆柱体，前部锥台的夹角小于启弧阳极入口喇叭口夹角；发射体镶嵌在锥台前部的孔内。

所述的发射体为一个或多个，为多个发射体时，呈梅花桩式均匀布置在阴极基座的前端。

所述磁旋弧阳极由启弧阳极、过渡阳极和主阳极构成中的过渡阳极为一个或多个或不含。

所述的启弧阳极呈圆管状，启弧阳极入口一端呈喇叭口，中部开有通孔，出口一端设有旋流环或导流管，形成二次旋流进风；启弧阳极入口一端的喇叭口夹角为50-150°。

所述启弧阳极入口一端的喇叭口夹角优选50°、70°、90°、120°或150°。

所述的过渡阳极呈圆管状，由导电段和绝缘段组成，导电段和绝缘段各为一段或各为交替连接的多段；过渡阳极入口一端呈喇叭口，喇叭口端面设有用于产生二次或多次旋流气流的切向旋流叶片，中部开有通孔；所述过渡阳极绝缘段材质为陶瓷或其它耐高温绝缘材料，或在外部和两端面使用绝缘环、O形圈或喷涂绝缘陶瓷进行绝缘的金属材料，过渡阳极入口一端喇叭口的夹角为50-150°。

所述过渡阳极入口一端喇叭口的夹角优选50°、70°、90°、120°或150°。

所述的主阳极由主阳极本体与电磁线圈组成，主阳极本体的内孔为直管状或出口呈微喇叭口状，主阳极本体采用铜、银、铜合金、或银合金的高导热、高导电材质；电磁线圈套在主阳极本体外面，电路中主阳极本体与线圈为串联关系。

所述的启弧阳极和过渡阳极与阳极水道相互独立镶嵌装配为一体，装配方式为间隙配合或过盈配合，阳极水道独自密封，能有效防止漏水，简化电极的更换程序。