本發(fā)明屬于等離子尾氣高溫處理，尤其涉及一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)廢氣、危廢處理需求的增加，等離子高溫處理技術(shù)因其高效降解有機物、無二次污染等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)等離子尾氣處理裝置通常采用單一等離子火炬直接噴射燃燒腔，尾氣與高溫火焰通過簡單混合實現(xiàn)熱解。等離子火焰集中于燃燒腔中心，尾氣與火焰接觸面積有限，導(dǎo)致熱量分布不均，高溫區(qū)域局部化，大量能量通過燃燒腔壁散失，而且火焰形態(tài)與尾氣流速難以協(xié)同調(diào)節(jié)，高流速尾氣可能沖散火焰，降低燃燒穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，通過分層等離子火焰與旋流尾氣的協(xié)同作用，實現(xiàn)尾氣高效處理。

2、技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，包括燃燒腔、等離子火炬和分氣分火器，相對燃燒腔外置的等離子火炬正對內(nèi)置的分氣分火器；

3、所述分氣分火器包括分火錐和分氣環(huán)，其中：

4、所述分火錐的中心開設(shè)有分火通道，且其錐面為分火面，噴向分火錐頂端的等離子火焰通過分火通道及分火面分火形成中心等離子火柱和外圍等離子火環(huán)；

5、所述分氣環(huán)導(dǎo)通其分氣環(huán)腔設(shè)置有呈圓周陣列分布在其內(nèi)圈側(cè)的內(nèi)層分氣孔和底部的外層分氣孔，對應(yīng)所述內(nèi)層分氣孔設(shè)置有內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔，對應(yīng)所述外層分氣孔設(shè)置有外層螺旋分氣環(huán)腔，尾氣在內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔內(nèi)螺旋向下導(dǎo)流形成內(nèi)層螺旋尾氣旋流，尾氣在外層螺旋分氣環(huán)腔內(nèi)螺旋向下導(dǎo)流形成外層螺旋尾氣旋流；

6、所述內(nèi)層螺旋尾氣旋流螺旋環(huán)繞所述中心等離子火柱，所述外圍等離子火環(huán)環(huán)繞包圍外層螺旋尾氣旋流，形成多層嵌套的燃燒結(jié)構(gòu)。

7、進一步地，所述內(nèi)層螺旋尾氣旋流與所述外層螺旋尾氣旋流的螺旋流向相同，使得所述內(nèi)層螺旋尾氣旋流與外層螺旋尾氣旋流之間產(chǎn)生誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)和能量傳遞作用，內(nèi)層螺旋尾氣旋流和外層螺旋尾氣旋流的旋轉(zhuǎn)速度通過相互的誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)和能量傳遞作用而逐漸趨于一致。

8、進一步地，所述等離子火炬、分火錐以及分氣環(huán)沿燃燒腔的豎向中軸線同軸設(shè)置；所述等離子火炬的火焰噴口正對所述分火通道，所述分火通道的徑向尺寸小于等離子火焰的外邊緣徑向尺寸，具備分火通道的所述分火錐在分火面的頂端形成火焰分割結(jié)構(gòu)端；所述等離子火炬噴出的等離子火焰經(jīng)分火錐頂端的火焰分割結(jié)構(gòu)端分割為兩個等離子火焰支路，其中一個支路的等離子火焰進入分火通道并噴出形成所述中心等離子火柱，另外一個支路的等離子火焰沿分火面傾斜向下延伸，至撞擊燃燒腔的內(nèi)壁而改向向下形成所述外圍等離子火環(huán)。

9、進一步地，所述分火錐安裝在分氣環(huán)的頂端，所述分氣環(huán)的外圈具有內(nèi)進氣管，所述燃燒腔的頂蓋上設(shè)置有外進氣管，所述內(nèi)進氣管連接頂蓋的內(nèi)側(cè)并與外進氣管一一對應(yīng)連通。

10、進一步地，所述內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔同軸對接安裝在分火錐的底部，使內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔的中心腔與分火通道銜接連通；所述分火錐的底部開設(shè)有環(huán)繞分火通道的氣引導(dǎo)槽，所述氣引導(dǎo)槽的槽底在截面上的結(jié)構(gòu)輪廓呈從進氣端至出氣端的圓弧狀，形成弧形氣引導(dǎo)槽底，所述內(nèi)層分氣孔傾斜朝向氣引導(dǎo)槽的進氣端，所述內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔伸入氣引導(dǎo)槽內(nèi)，使內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔的進氣端與氣引導(dǎo)槽的出氣端對應(yīng)；從內(nèi)層分氣孔噴向氣引導(dǎo)槽的尾氣在弧形氣引導(dǎo)槽底的引導(dǎo)導(dǎo)流作用下進入內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔內(nèi)。

11、進一步地，所述外層螺旋分氣環(huán)腔同軸對接安裝在分氣環(huán)的底部，使外層螺旋分氣環(huán)腔的進氣端覆蓋外層螺旋分氣環(huán)腔底部的所述外層分氣孔；從外層分氣孔噴出的尾氣進入外層螺旋分氣環(huán)腔內(nèi)。

12、進一步地，所述內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔包括第一環(huán)形腔和螺旋設(shè)置于第一環(huán)形腔內(nèi)的第一螺旋葉；所述外層螺旋分氣環(huán)腔包括第二環(huán)形腔和螺旋設(shè)置于第二環(huán)形腔內(nèi)的第二螺旋葉；所述第一螺旋葉與第二螺旋葉的螺旋方向相同。

13、進一步地，所述第一環(huán)形腔的外圈環(huán)形板的頂端的高度高于弧形氣引導(dǎo)槽底的末端的高度，以對經(jīng)弧形氣引導(dǎo)槽底引導(dǎo)導(dǎo)流的尾氣形成防止外流出槽的阻擋作用。

14、進一步地，所述分氣分火器與燃燒腔的頂蓋可拆卸安裝，且在所述分氣分火器中，所述分火錐、分氣環(huán)、內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔以及外層螺旋分氣環(huán)腔均可拆卸裝配。

15、進一步地，包括筒體，所述燃燒腔由若干筒體依次同軸對接構(gòu)成，以增加燃燒腔的軸向長度，燃燒腔、等離子火炬以及頂蓋安裝于頂層的所述筒體上。

16、有益效果：本發(fā)明的等離子火焰被分層分割為中心等離子火柱和外圍等離子火環(huán)，與內(nèi)層螺旋尾氣旋流、外層螺旋尾氣旋流形成多層嵌套的燃燒結(jié)構(gòu)，大幅增加尾氣與高溫等離子火焰的接觸面積和反應(yīng)時間，實現(xiàn)高效熱傳遞與混合；外圍等離子火環(huán)包圍外層螺旋尾氣旋流，中心等離子火柱貫穿內(nèi)層螺旋尾氣旋流，實現(xiàn)熱量由內(nèi)向外逐級傳遞，減少能量損失，提升能量利用率；導(dǎo)流尾氣形成穩(wěn)定的旋流，提高旋流穩(wěn)定性，避免尾氣直沖導(dǎo)致火焰擾動或局部溫度不均；最終實現(xiàn)通過分層火焰與旋流尾氣的協(xié)同作用來達到尾氣高效處理的目的。

技術(shù)特征：

1.一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，包括燃燒腔(1)、等離子火炬(2)和分氣分火器(3)，相對燃燒腔(1)外置的等離子火炬(2)正對內(nèi)置的分氣分火器(3)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：所述內(nèi)層螺旋尾氣旋流(c)與所述外層螺旋尾氣旋流(d)的螺旋流向相同，使得所述內(nèi)層螺旋尾氣旋流(c)與外層螺旋尾氣旋流(d)之間產(chǎn)生誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)和能量傳遞作用，內(nèi)層螺旋尾氣旋流(c)和外層螺旋尾氣旋流(d)的旋轉(zhuǎn)速度通過相互的誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)和能量傳遞作用而逐漸趨于一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：所述等離子火炬(2)、分火錐(4)以及分氣環(huán)(5)沿燃燒腔(1)的豎向中軸線同軸設(shè)置；所述等離子火炬(2)的火焰噴口正對所述分火通道(40)，所述分火通道(40)的徑向尺寸小于等離子火焰的外邊緣徑向尺寸，具備分火通道(40)的所述分火錐(4)在分火面(41)的頂端形成火焰分割結(jié)構(gòu)端(42)；所述等離子火炬(2)噴出的等離子火焰經(jīng)分火錐(4)頂端的火焰分割結(jié)構(gòu)端(42)分割為兩個等離子火焰支路，其中一個支路的等離子火焰進入分火通道(40)并噴出形成所述中心等離子火柱(a)，另外一個支路的等離子火焰沿分火面(41)傾斜向下延伸，至撞擊燃燒腔(1)的內(nèi)壁而改向向下形成所述外圍等離子火環(huán)(b)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：所述分火錐(4)安裝在分氣環(huán)(5)的頂端，所述分氣環(huán)(5)的外圈具有內(nèi)進氣管(52)，所述燃燒腔(1)的頂蓋(10)上設(shè)置有外進氣管(11)，所述內(nèi)進氣管(52)連接頂蓋(10)的內(nèi)側(cè)并與外進氣管(11)一一對應(yīng)連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：所述內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔(6)同軸對接安裝在分火錐(4)的底部，使內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔(6)的中心腔與分火通道(40)銜接連通；所述分火錐(4)的底部開設(shè)有環(huán)繞分火通道(40)的氣引導(dǎo)槽(43)，所述氣引導(dǎo)槽(43)的槽底在截面上的結(jié)構(gòu)輪廓呈從進氣端至出氣端的圓弧狀，形成弧形氣引導(dǎo)槽底(43a)，所述內(nèi)層分氣孔(50)傾斜朝向氣引導(dǎo)槽(43)的進氣端，所述內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔(6)伸入氣引導(dǎo)槽(43)內(nèi)，使內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔(6)的進氣端與氣引導(dǎo)槽(43)的出氣端對應(yīng)；從內(nèi)層分氣孔(50)噴向氣引導(dǎo)槽(43)的尾氣在弧形氣引導(dǎo)槽底(43a)的引導(dǎo)導(dǎo)流作用下進入內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔(6)內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：所述外層螺旋分氣環(huán)腔(7)同軸對接安裝在分氣環(huán)(5)的底部，使外層螺旋分氣環(huán)腔(7)的進氣端覆蓋外層螺旋分氣環(huán)腔(7)底部的所述外層分氣孔(51)；從外層分氣孔(51)噴出的尾氣進入外層螺旋分氣環(huán)腔(7)內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：所述內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔(6)包括第一環(huán)形腔(61)和螺旋設(shè)置于第一環(huán)形腔(61)內(nèi)的第一螺旋葉(62)；所述外層螺旋分氣環(huán)腔(7)包括第二環(huán)形腔(71)和螺旋設(shè)置于第二環(huán)形腔(71)內(nèi)的第二螺旋葉(72)；所述第一螺旋葉(62)與第二螺旋葉(72)的螺旋方向相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：所述第一環(huán)形腔(61)的外圈環(huán)形板的頂端的高度高于弧形氣引導(dǎo)槽底(43a)的末端的高度，以對經(jīng)弧形氣引導(dǎo)槽底(43a)引導(dǎo)導(dǎo)流的尾氣形成防止外流出槽的阻擋作用。

9.根據(jù)權(quán)利要求4～8任一項所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：所述分氣分火器(3)與燃燒腔(1)的頂蓋(10)可拆卸安裝，且在所述分氣分火器(3)中，所述分火錐(4)、分氣環(huán)(5)、內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔(6)以及外層螺旋分氣環(huán)腔(7)均可拆卸裝配。

10.根據(jù)權(quán)利要求1～8任一項所述的一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，其特征在于：包括筒體(9)，所述燃燒腔(1)由若干筒體(9)依次同軸對接構(gòu)成，以增加燃燒腔(1)的軸向長度，燃燒腔(1)、等離子火炬(2)以及頂蓋(10)安裝于頂層的所述筒體(9)上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種分火分氣等離子尾氣高溫處理裝置，包括燃燒腔、等離子火炬和分氣分火器，相對燃燒腔外置的等離子火炬正對內(nèi)置的分氣分火器；分氣分火器包括分火錐和分氣環(huán)，分火錐的中心開設(shè)有分火通道，其錐面為分火面，噴向分火錐頂端的等離子火焰通過分火通道及分火面分火形成中心等離子火柱和外圍等離子火環(huán)；分氣環(huán)導(dǎo)通其分氣環(huán)腔設(shè)置有內(nèi)層分氣孔和外層分氣孔，對應(yīng)內(nèi)層分氣孔設(shè)置有內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔，對應(yīng)外層分氣孔設(shè)置有外層螺旋分氣環(huán)腔，尾氣在內(nèi)層螺旋分氣環(huán)腔內(nèi)螺旋向下導(dǎo)流形成內(nèi)層螺旋尾氣旋流，尾氣在外層螺旋分氣環(huán)腔內(nèi)螺旋向下導(dǎo)流形成外層螺旋尾氣旋流。本發(fā)明通過分層等離子火焰與旋流尾氣的協(xié)同作用，實現(xiàn)尾氣高效處理。

技術(shù)研發(fā)人員：褚倩倩,程海濤
受保護的技術(shù)使用者：無錫索奧環(huán)保裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8