等離子加熱系統以及等離子噴槍。

背景技術：

物質有固態、液態、氣態和等離子態。等離子體是氣體與電弧接觸而產生的一種具有高溫、等離子化和傳導性的氣體狀態。由于電離氣體的導電性，是電弧能量迅速轉移并變成氣體的熱量，形成一種高溫氣體射流（溫度達5500℃以上）和高強度熱源。等離子加熱系統的先進和高效，也使得這一技術在工業窯爐的技術改造和發展綠色能源等方面大有用武之地，具有巨大的推廣潛力。等離子加熱技術被廣泛用于金屬切割、鍋爐點火和金屬噴涂等場合，以及用于金屬熔融和冶煉。

但是，等離子加熱物料，也有其難以克服的缺點，如：熔化物料時由于其熱源和高溫區集中且范圍很小，而其電弧的長度和輻射面積也很小，主要靠產生的高溫氣體與物料接觸來加熱，其傳熱效率、熔化效率和熱利用率很低，煙氣和窯爐散熱帶走大量熱量，造成能源的極大浪費。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種等離子浸沒加熱系統以及管式等離子噴槍，其特征是：用一種等離子噴槍，將高溫等離子氣體以射流或鼓泡形式直接噴入金屬或無機非金屬熔體中，通過高溫氣體和金屬或無機非金屬熔體之間的對流、傳導和輻射作用，將大部分熱量高效、快速地提供給金屬或無機非金屬熔體；金屬或無機非金屬原料層浮在其熔體上，并不斷熔化進入其熔體；從熔體中逸出的高溫氣體，進入浮在其熔體上的金屬或無機非金屬原料層，在與金屬或無機非金屬原料層換熱后排出。

上述等離子噴槍浸沒于金屬或無機非金屬熔體中。

上述等離子噴槍為一種具有特殊 構造的管式等離子噴槍，其特征為：在一根空心管腔體內依次排列有一定數量的等離子噴頭，其噴嘴與空心管壁上排列的噴氣孔相匹配吻合,在空心管腔體內通有冷卻流體，用于冷卻保護空心管和等離子噴頭；在空心管腔體內設有供氣氣管，為各個等離子噴頭提供工作氣體。

上述管式等離子噴槍的安裝位置在熔池底部的池壁上，為了便于從熔窯內抽出維護保養，上述管式等離子噴槍的長度大于熔池的外形寬度，使其能夠通過池壁磚穿過熔窯內部，將其兩端露出熔池外。所述管式等離子噴槍間隔排列分布在熔池底部，從而大面積均勻高效地為金屬或無機非金屬熔體材料加熱。

考慮到等離子噴槍噴嘴的使用壽命較短，需要經常更換，故將噴槍的結構設計為一條兩套，即將一用一備的兩套噴槍設置在同一條空心管內；通過往復推拉使其輪換進入熔窯內工作或拉出熔窯外維修。

上述金屬或無機非金屬熔體為玻璃熔液，將高溫等離子氣體以小射流或鼓泡形式噴入玻璃液內，使其以高效、低耗、低成本完成熔化、澄清和均化的整個熔化工藝過程。

上述金屬或無機非金屬熔體為鋯剛玉熔體，用于生產熔融鋯剛玉耐火材料。

上述金屬或無機非金屬熔體為各種預熔渣熔體。

上述金屬或無機非金屬熔體為石英熔體。

上述金屬或無機非金屬熔體為鐵水，并采用CO作為等離子工作介質。

這種等離子浸沒加熱系統以及管式等離子噴槍的有益之處在與：1、可以極大提高能源的有效利用率，達到大規模節能的目的；2、由于沒有燃燒反應，所以沒有溫室氣體排出，達到大規模減排的目的；3、由于等離子焰溫度極高，使制品熔化充分，所以熔化質量好，并可以熔化傳統方法難以熔化的材料。

附圖說明

圖1是本發明實施例之一的結構原理圖。

圖2是本發明實施例之二的橫剖面圖。

圖3是本發明實施例之二的縱剖面圖。

圖4是本發明實施例之二的俯視圖。

圖中1.空心管，2. 冷卻流體，3.高溫等離子氣體，4.等離子噴嘴，5.電極，6.工作氣體，7.供氣管，8.熔窯池底耐火磚，9.池壁磚，10. 金屬或無機非金屬熔體，11. 金屬或無機非金屬熔池，12. 熔池內工作中的管式等離子噴槍，12a. 熔池外備用的管式等離子噴槍。

具體實施方式

圖1中，所述等離子噴槍為一種具有特殊 構造的管式等離子噴槍，其特征為：在一根空心管1的腔體內依次排列有一定數量的等離子噴頭，其等離子噴嘴4與空心管1管壁上排列的噴氣孔相匹配吻合,在空心管1的腔體內通有冷卻流體2，用于冷卻保護空心管和等離子噴頭；在空心管1的腔體內設有供7氣管，為各個等離子噴頭提供工作氣體6。

圖2、圖3中，上述管式等離子噴槍的安裝位置在熔池底部的池壁磚9上，為了便于從熔窯內抽出維護保養，上述管式等離子噴槍的長度大于熔池外形的寬度，使其能夠通過池壁磚9穿過熔池內部，將其兩端露出熔池外。

高溫等離子氣體3以射流或鼓泡形式直接噴入金屬或無機非金屬熔體10中，通過高溫氣體和金屬或無機非金屬熔體10之間的對流、傳導和輻射作用，將大部分熱量高效、快速地提供給金屬或無機非金屬熔體10；金屬或無機非金屬原料層（圖中未畫出）浮在其金屬或無機非金屬熔體10上，并不斷熔化進入其金屬或無機非金屬熔體10內；從金屬或無機非金屬熔體10中逸出的高溫氣體，進入浮在其金屬或無機非金屬熔體10上的金屬或無機非金屬原料層，在與金屬或無機非金屬原料層換熱后排出。

所述管式等離子噴槍間隔排列分布在熔池底部，從而可大面積均勻高效地為金屬或無機非金屬熔體材料加熱。

圖4中，考慮到等離子噴槍噴嘴的使用壽命較短，需要經常更換，故將噴槍的結構設計為一條兩套，即將一用一備的兩套噴槍設置在同一條空心管內；通過往復推拉使其輪換進入熔窯內工作或拉出熔窯外維修。圖中，12為在熔池11內工作中的管式等離子噴槍，12a為熔池外備用的管式等離子噴槍，它們一用一備設置在同一條空心管內，通過往復推拉使其輪換進入熔窯內工作或拉出熔窯外維修。