危废回转窑焚烧灰、渣等离子熔融试验研究

危废回转窑焚烧灰、渣等离子焙融试验依托等离子炬提供的高密度、高温热源,实现熔渣玻璃体含量、酸溶失率及重金属浸出率全部达标。介绍了危废焚烧灰、渣等离子熔融装置工艺流程和试验方案,通过对等离子空气炬、氮气炬、蒸汽炬3种工况条件下危废灰、渣熔融的能耗、熔化速度、等离子炬烧蚀、烟气排放和熔渣检测结果进行分析对比,为下一步工业化提供大量的数据基础和运行经验。试验结果表明:蒸汽炬作为高温热源,无氧化气氛,烟气中无氮氧化物和二噁英、热效率高,可实现真正的“近零排放”。

提高锅炉等离子体火炬燃弧稳定性的参数调整方法研究

等离子体点火(也称等离子体火炬)已广泛应用于火力发电厂的锅炉点火,但由于系统复杂,工作环境恶劣,运行一段时间后容易出现起弧困难、频繁熄弧等问题。以某次点火过程中出现频繁熄弧问题为切入点,对等离子体火炬熄弧现象的数据进行了统计分析,研究提高燃弧稳定性的方法。结合简易电弧理论模型和试验数据,明确了电弧电压与轴向气压的强相关性,提出了定量评价燃弧质量的统计指标,并结合历史数据和正常设备数据对熄弧现象进行对比分析。研究发现,此次点火过程中火炬状态发生变化,在轴向气压未调整的情况下,出现电弧电压超过额定值的现象,导致了电源电压裕量不足,进而降低了燃弧稳定性。利用电弧电压与轴向气压的强相关性,通过拟合其线性关系可对电弧电压定量调整,调整后实现稳定燃弧。火炬的状态存在动态变化的现象,运行参数宜根据当前电弧特性动态调整,避免电压过高引发熄弧。研究结果可以为相关设备故障分析、提高点火装置运行管理水平和相关技术改造提供理论和方法参考。

大气压微波等离子体炬的仿真设计与实验

设计了一个低成本、高稳定性的基于BJ22矩形波导的微波等离子体炬源。整个系统由1～10 kW主频2.45 GHz的磁控管微波功率源、环形器、调谐器和微波反应腔体组成。通过特殊设计的调谐装置,在气体喷嘴处产生高幅值的电场强度,使工作气体电离形成大气压开放式微波等离子体炬。对影响电场强度的几个关键因素进行了仿真,得出各个参数对场强的影响规律;根据仿真参数设计了微波反应腔体,该系统可以在大气压下激发和维持开放的稳定氩气、氦气、氮气和空气等离子体炬。对等离子体炬的基本特性和基本参数进行了研究,验证了设计参数的正确性,讨论了其可扩展性及潜在的工业应用。

空气等离子体炬改性连续玻纤束的工艺研究

玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性,聚丙烯缺少极性官能团,导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯(GFRP)复合材料的界面结合性能,设计并搭建了空气等离子体炬处理装置,通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiO纳米颗粒,并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度;采用响应曲面法(RSM)分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响,并对这些工艺参数进行了优化。结果表明:当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时,与对照组相比,改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%,GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%;载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大,处理时间次之,处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为:喷嘴与纤维间的距离为18 mm,载气流量为1.7 L/min,处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维,实测的接触角(24.6°)与预测值(25.0°)之间的偏差仅为1.6%。

大气压条件下高焓空气等离子体流场特性及应用

评估和鉴定高超声速飞行器防热材料使用性能,需要在能够模拟飞行气动热环境的高焓设备中进行大量地面试验。详细介绍了一种能够运行在大气压条件下的电感耦合等离子体设备,该设备能够产生多种气体(空气、氮气、二氧化碳、氩气)的等离子体射流,运行功率范围为27~85.5kW,最大运行效率可达77.9%。通过对30mm的亚声速喷管出口8mm处空气等离子体流场参数高精度重构和发射光谱测试研究,获得了气体温度和光谱发射强度沿径向的分布,等离子体的焓值范围为8.54~22.2 MJ/kg,驻点热流最高可达721 W/cm2。选定2个试验状态对典型防热材料C/SiC进行烧蚀氧化考核试验,并通过与国内外同类设备比较,表明该大气压感应耦合等离子体设备达到国际先进水平,完全具备开展高超声速飞行器防热材料性能改进地面模拟试验的能力。

小功率空气冷却ICP-AES研究(III)——IIIA,IB和IIB族元素在空气冷却ICP中的行为

用商品仪器,在与全氩电感耦合等离子体(ICP)类似的条件下,测定了ⅢA,ⅠB和ⅡB族元素的77条谱线在小功率空气冷却ICP中的信背比和检测限,并测绘了其中的30条杰出谱线和9种常见共存元素的光谱重叠扫描图,估计了可能存在的光谱干扰。

直流电弧空气等离子体炬阴极材料的烧蚀研究

空气等离子发生器中阴极材料的烧蚀行为直接影响阴极寿命,阴极材料和工作环境不同是影响阴极烧蚀的重要因素。通过直流电弧空气等离子体炬切割实验,研究了两种切割电极用阴极材料(Hf和Ag)烧蚀行为,采用扫描电镜(SEM)深入分析了阴极烧蚀机制。发现在同等条件下,Hf阴极的烧蚀量和烧蚀率远低于Ag阴极,Hf阴极的抗烧蚀性能较好。随着工作时间间隔的延长,Hf阴极和Ag阴极的烧蚀率都会降低,并且在连续工作时间大于60 s后,两种阴极材料的阴极烧蚀率都逐渐趋于一定值。分析表明,阴极烧蚀量的大小主要取决于阴极液化区域的大小以及液体或气体溅射量的大小,在工作环境下,阴极的导热性和电子逸出功对阴极的烧蚀量都有着至关重要的影响。在影响阴极烧蚀性能诸因素中,阴极材料的电子逸出功占据主导地位,为主要因素;阴极材料的导热性和熔点占据次等地位,为次要因素。