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Title:
WATER-PLASMA-FUELED INDUSTRIAL FURNACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/008753
Kind Code:
A1
Abstract:
A water-plasma-fueled industrial furnace, comprising a primary plasma generator (10), a stack-type plasma expansion generator (20) and a heating device (30). The primary plasma generator (10) is provided with a primary plasma area (15) formed of a solid plasma catalytic material (14), and with a first steam supply inlet (181) positioned at the middle of the bottom portion of said primary plasma area (15); the stack-type plasma expansion generator (20) is provided with a secondary plasma area (25) formed of a solid plasma catalytic material (14), and with a second steam supply inlet (281) positioned at the middle of the bottom portion of said secondary plasma area (25); the heating device (30) is arranged in proximity to the primary plasma generator (15), and is used to heat the solid plasma catalytic material (14) of the primary plasma area (15) to a preset temperature; the first steam supply inlet (181) is used for providing water vapor throughout the primary plasma area (15), causing the cracking of water molecules into hydrogen and oxygen and the combustion of same for heating the solid plasma catalytic material (14) of the secondary plasma area (25). The water-plasma-fueled industrial furnace of the present invention features structural simplicity, high combustion efficiency and low costs.

Inventors:
GUO ZHINAN (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/000815
Publication Date:
January 16, 2014
Filing Date:
July 03, 2013
Export Citation:
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Assignee:
GUO ZHINAN (CN)
International Classes:
C01B3/04; C01B13/02; F23L7/00
Domestic Patent References:
WO2010008237A22010-01-21
WO2010053387A12010-05-14
WO2010077350A22010-07-08
Foreign References:
CN1470454A2004-01-28
CN201014545Y2008-01-30
CN202973155U2013-06-05
CN102927584A2013-02-13
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Claims:
权利要求书

一种等离子水燃料工业炉, 其特征在于, 包括初级等离子发生器、 叠加式 等离子扩大发生器及加热装置, 所述初级等离子发生器设有由固体等离子催化物形 成的初级等离子区域及位于所述初级等离子区域及位于所述初级等离子区域底端中 部的第一水蒸汽供应口, 所述叠加式等离子扩大发生器设有由固体等离子催化物形 成的次级等离子区域及位于所述次级等离子区域底端中部的第二水蒸汽供^ ΐ口, 所 述加热装置靠近初级等离子区域设置, 用于将初级等离子区域的固体等离子催化物 加热至预定温度, 所述第一水蒸汽供应口用于提供水蒸气穿过初级等离子区域, 使 水分子裂解成氢与氧并进行燃烧以加热次级等离子区域的固体等离子催化物, 或说 是以加热水分子裂解产生氢和氧燃烧逐层加热裂解下级水分子燃烧的炉体结构。

2、 如权利要求 1所述的等离子水燃料工业炉, 其特征在于, 所述初级等离子发 生器包括初级水箱, 所述初级水箱具有轴向的第一通孔, 所述第一通孔底部设有第 一隔离网, 所述第一通孔内于第一隔离网上设有固体等离子催化物以形成所述初级 等离子区域, 所述初级水箱设有环绕所述第一通孔的第一储水空间、 及与所述第一 储水空间相连通的第一进水管及第一排气管, 所述第一水蒸汽供应口设于所述第一 排气管的末端并延伸到第一隔离网的底端中部, 所述叠加式等离子扩大发生器设于 初级等离子发生器的上方, 包括次级水箱, 所述次级水箱具有轴向的第二通孔, 所 述第二通孔内设有第二隔离网, 所述第二通孔内于第二隔离网上设有固体等离子催 化物以形成所述次级等离子区域, 所述次级水箱设有环绕所述第二通孔的第二储水 空间、 及与所述第二储水空间相连通的第二进水管及第二排气管, 所述第二水蒸汽 供应口设于所述第二排气管的末端并延伸到第二隔离网的底端中部。

3、 如权利要求 2所述的等离子水燃料工业炉, 其特征在于, 所述初级水箱及次 级水箱上分别设有水位显示计, 所述第一进水管及第二进水管上分别设有水量调节 阀。

4、 如权利要求 2所述的等离子水燃料工业炉, 其特征在于, 所述第二通孔其孔 径由下往上逐渐增大。

5、 如权利要求 2所述的等离子水燃料工业炉, 其特征在于, 所述第二通孔内设 . 有呈间隔设置的多个第二隔离网, 所述第二通孔内于所述多个第二隔离网上设有固 体等离子催化物以形成多个次级等离子区域, 所述第二排气管具有多个排气支路, 所述多个排气支路的末端分别形成所述第二水蒸汽供应口并延伸到与之对应的第二 隔离网的底端中间, 所述第二排气管还具有泄压支路, 所述泄压支路上设有泄压阀 门。 所述第二排气管的多个排气支路分别设有气压调节阀。

6、 如权利要求 7所述的等离子水燃料工业炉, 其特征在于, 所述固体等离子催 化物为石墨或软化温度在 1000'C以上的金属。

7、 如权利要求 1所述的等离子水燃料工业炉, 其特征在于, 所述加热装置为液 态或气态火焰喷枪, 或固体燃料、 电加热配合蒸汽组合火焰喷枪。 设于初级等离子 区域的底端中部。

Description:
等离子水燃料工业炉

技术领域

本发明涉及一种工业炉, 尤其涉及一种等离子水燃料工业炉。

背景技术

现有技术中, 以柴、 煤为主要燃料的炉灶, 多采用一次进风、 二次进风办法以 增加助燃, 也有先将煤、 柴浸水后再入炉燃烧以图蒸气助燃的。 更为先进的办法是 在炉内增加一个气化器用炉温将水加热成蒸汽 参加燃烧。 这些办法都不同程度的起 到助燃的作用, 也能够节省一些燃料。 但是, 现有的这些技术都存在结构复 , 助 燃效率不高等缺点。

发明内容

因此, 本发明的目的在于提供一种等离子水燃料工业 炉, 具有结构简单、 燃烧 . 效率高、 低成本等优点。

为实现上述目的, 本发明提供一种等离子水燃料工业炉, 包括初级等离子发生 器、 叠加式等离子扩大发生器及加热装置, 所述初级等离子发生器设有由固体等离 子催化物形成的初级等离子区域及位于所述初 级等离子区域底端中部的第一水蒸汽 供应口; 所述叠加式等离子扩大发生器设有由固体等离 子催化物形成的次级等离子 区域及位于所述次级等离子区域底端中部的第 二水蒸汽供应口, 所述加热装置靠近 初级等离子区域设置, 用于将初级等离子区域的固体等离子催化物加 热至预定温 度, 所述第一水蒸汽供应口用于提供水蒸汽穿过初 级等离子区域, 使水分子裂解成 氢与氧并进行燃烧以加热次级等离子区域的固 体等离子催化物, 或说是以加热水分 子裂解产生氢和氧燃烧逐层加热裂解下级水分 子燃烧的炉体结构。

所述初级等离子发生器包括初级水箱、 所述初级水箱具有轴向的第一通孔, 所 述第一通孔底部设有第一隔离网, 所述第一通孔内于第一隔离网上设有固体等离 子 催化物以形成所述初级等离子区域, 所述初级水箱设有环绕所述第一通孔的第一储 - 水空间、 及与所述第一储水空间相连通的第一进水管及 第一排气管, 所述第一水蒸 汽供应口设于所述第一排气管的末端并延伸到 第一隔离网的底端中部, 所述叠加式 等离子扩大发生器设于初级等离子发生器的上 方, 包括次级水箱, 所述次级水箱具 有轴向的第二通孔, 所述第二通孔的底端与第一通孔的顶端相正对 , 所述第二通孔 的顶端为炉灶口, 所述第二通孔内设有第二隔离网, 所述第二通孔内于第二隔离网 上设有固体等离子催化物以形成所述次级等离 子区域, 所述次级水箱设有环绕所述 第二通孔的第二储水空间、 及与所述第二储水空间相连通的第二进水管及 第二排气 管, 所述第二水蒸汽供应口设于所述第二排气管的 末端并延伸到第二隔离网的底端 中部。

所述初级水箱及次级水箱上分别设有水位显示 计, 所述第一进水管及第二进水 管上分别设有水量调节阀。 ' 所述第二通孔其孔径由下往上逐渐增大。 '

所述第二通孔内设有呈间隔设置的多个第二隔 离网, 所述第二通孔内于所述多 个第二隔离网上设有固体等离子催化物以形成 多个次级等离子区域, 所述第二排所 管具有多个排气支路, 所述多个排气支路的末端分别形成所述第二水 蒸汽供应口并 延伸到与之对应的第二隔离网的底端中部, 所述第二排气管还具有泄压支路, 所述 泄压支路上设有泄压阀门, 所述第二排气管的多个排气支路分别设有气压 调节阀。

所述固体等离子催化物为具优良导热性及高温 稳定性的固体物质。

所述固体等离子催化物为石墨或软化温度在 1000'C以上的金属。

所述加热装置为液态或气态火焰喷枪, 或固体燃料、 电加热配合蒸汽组合火焰 喷枪, 设于初级等离子区域的底端中部。

本发明的有效效果: 该等离子水燃料工业炉结构简单, 具备点火简单、 用料经 济, 来源丰富, 安全维修更换方便等优点。

为更进一步阐述本发明为实现预定目的所采取 的技术手段及功效, 请参阅以下 有关本实用新型的详细说明与附图, 相信本实用新型的目的、 特征与特点, 应当可 由此得到深入且具体的了解, 然而附图仅提供参考与说明用, 并非用来对本发明加 以限制。

附图说明

下面结合附图, 通过对本发明的具体实施方式详细描述, 将使本发明的技术方 案及其他有益效果显而易见。

附图中

图 1为本发明等离子水燃料工业炉一较佳实施例 剖面结构示意图。

图 2为图 1所示等离子水燃料工业炉中初级等离子发生 的俯视图。

图 3为图 1所示等离子水燃料工业炉中叠加式等离子扩 发生器的俯视图。

具体实施方式

如图 1与图 3所示, 为本发明等离子水燃料工业炉的一较佳实施例 。

该等离子水燃料工业炉, 包括初级等离子发生器 10、 叠加式等离子扩大发生器 0及加热装置 30, 所述初级等离子发生器 10设有由固体等离子催化物 14形成的初级 等离子区域 15及位于所述初级等离子区域 15底端中部的第一水蒸汽供应口 181。 所 述叠加式等离子扩大发生器 20设有由固体等离子催化物 24形成的次级等离子区域 25 及位于所述次级等离子区域 25底端中部的第二水蒸汽供应口 281。 所述加热装置 30 靠近初级等离子区域 15设置, 用于将初级等离子区域 15的固体等离子催化物 14加热 至预定温度, 所述第一水蒸汽供应口 181用于提供水蒸汽穿过初级等离子区域 15, 使水分子裂解成氢与氧并进行燃烧以加热次级 等离子区域 25的固体等离子催化物 24。 所述初级等离子区域 15的固体等离子催化物 14被加热后的温度应不低于 1000 V, 以使第一水蒸汽供应口 181提供的水蒸汽加速裂化分解出优质的氢原子 燃料与 最佳的助燃剂氧原子, 随即进行燃烧以加热次级等离子区域 25的固体等离子催化物 24, 实现多级燃烧。 根据实际使用需要, 所述等离子水燃料工业炉可包括多个相互 叠加的叠加式等离子扩大发生器, 后一些级叠加式等离子扩大发生器与前一级叠 加 式等离子扩大发生器结构相同, 但体积要大于前一级叠加式等离子扩大发生器 。

具体地, 所述初级等离子发生器 10包括初级水箱 11, 所述初级水箱 11具有轴向 的第一通孔 12, 所述第一通孔 12底部设有第一隔离网 13, 所述第一通孔 12内于第一 隔离网 13上设有固体等离子催化物 14以形成所述初级等离子区域 15, 所述初级水箱 1 1设有环绕所述第一通孔 12的第一储水空间 16、 及与所述第一储水空间 16相连通的 第一进水管 17及第一排气管 18, 所述第一水蒸汽供应口 181设于所 ί&第一排气管 18 的末端并延伸到第一隔离网 13的底端中部, 所述叠加式等离子扩大发生器 20设于初 级等离子发生器 10的上方, 包括次级水箱 21, 所述次级水箱 21具有轴向的第二通孔 22, 所述第二通孔 22的底端与第一通孔 12的顶端相正对, 所述第二通孔 22的顶端为 炉灶灶口, 所述第二通孔 22内设有第二隔离网 23, 所述第二通孔 22内于第二隔离网 23上设有固体等离子催化物 24以形成所述次级等离子区域 25, 所述次级水箱 21设有 环绕所述第二通孔 22的第二储水空间 26、 及与所述第二储水空间 26相连通的第二进 水管 27及第二排气管 28, 所述第二水蒸汽供应口 281设于所述第二排气管 28的末端 并延伸到第二隔离网 23的底端中部。 使用时, 初级水箱 11中的水位不超过第一排气 管 18, 次级水箱 21中的水位不超过第二排气管 28。 所述初级水箱 11及次级水箱 21由 耐高温的材料如金属制成。 ·

工作时, 由加热装置 30加热初级等离子区域 15内的固体等离子催化物 14, 然后 执量经初级水箱内壁传导加热初级水箱 11内的水至沸腾产生水蒸汽, 所产生的水蒸 汽经第一排气管 18传至第一水蒸汽供应口 181, 在高低作用下喷射入初级等离子区 域 15内的固体等离子催化物 14, 当这些高度活跃的水蒸汽在穿越具高温的初级 等离 子区域 15时, 等离子体中的带电粒子产生的正、 负电场起到电解的作用, 加上这一 过程中分子与分子的高速运作猛烈撞击的共同 作用, 使原本极难断裂的水分子链发 生瞬 1 断裂, 从而由水蒸汽分解出优质的氢原子燃料与最佳 的助燃剂氧原子, 并在 该条件下完成燃烧, 喷涌出暗蓝色火焰, 释放出大量的热能, 以加热次级等离子区 域 25内的固体等离子催化物 24, 然后热量经次级水箱 21内壁传导加热次级水箱 21内 的水至沸腾产生水蒸汽, 所产生的水蒸汽经第二排气管 28传至第二水蒸汽供应口 281, 在高压作用下喷射入次级等离子区域 25内的固体等离子催化物 24, 如此反 复, 以此不断连续地扩展等离子区域。

所述初级水箱 11及次级水箱 21上分别设有水位显示计 111、 211, 所述第一进水 . 管 17及第二进水管 27上分别设有水量调节阀 171、 271。

所述第二通孔 22呈锥形, 其孔径由下到上逐渐增大。

所述第二通孔 22内可设置呈间隔设置的多个第二隔离网 23, 所述第二通孔 22内 于所述多个第二隔离网 23上分别设有固体等离子催化物 24以形成多个次级等离子区 域 25, 所述第二排气管 28具有多个排气支路 282, 所述多个排气支路 282的末端分别 形成所述第二水蒸汽供应口 281并延伸到与之对应的第二隔离网 23的底端中部。 本 实施例中, 所述第二通孔 22内设有两个第二隔离网 23及形成有两个次级等离子区域 25。 在其它实施例中, 也可以仅设一个隔离网 23及形成一个次级等离子区域 25, 或 者是形成更多个隔离网 23或更多个次级等离子区域 25, 具体根据应用需要设置。

所述第二排气管 28还具有泄压支路 283, 所述泄压支路 283上设有泄压阀门 284, 所述第二排气管 28的多个排气支路 282分别设有气压调节阀 285。

所述固体等离子催化物 14为具优良导热性及高温稳定性的固体物质, 如石墨、 软化温度在 1000Ό以上的金属等。 " - 所述加热装置 30为燃气加热装置、 固体燃料加热装置或电加热装置。 本实施例 中, 所述加热装置 30为燃气加热装置, 具体为液态或气态火焰喷枪, 固体燃料或电 加热组合成蒸汽火焰喷枪, 设于初级等离子区域 15的底端中部。

以上所述, 对于本领域的普通技术人员来说, 可以根据本发明的技术方案和技 术构思作出其他各种相应的改变和变形, 而所有这些改变和变形都应属于本发明后 附的权利要求的保护范围。