МИКРОВОЛНОВЫЙ ПЛАЗМАТРОН

Полезная модель относится к устройствам для генерации микроволновых плазменных факелов с целью углекислотной и паровой и комбинированной конверсии углеводородных газов в синтез-газ.
Известен микроволновый плазматрон, содержащий источник микроволнового излучения, систему передачи излучения, коаксиальный тракт транспортировки излучения с внешним и внутренним электродами (RU 83682 U1, 10.02.2009).
Недостатком известного решения являются большие габариты и высокая стоимость устройства. Кроме того в этом устройстве невозможно осуществление углекислотной и паровой и комбинированной конверсии метана в синтез-газ.
Техническим результатом предложения является расширение функциональной возможности. Кроме того техническим результатом предложенного решения является возможность получения водородсодержащего газа из смеси углеводородных газов с углекислым газом и водяным аэрозолем с помощью простого в изготовлении и не включающего дорогостоящих механических и электронных устройств.
Технический результат достигается тем, что микроволновый плазматрон содержит источник микроволнового излучения, систему передачи излучения, коаксиальный тракт транспортировки излучения, внешний и внутренний электроды, резонаторы, узел подачи газа и узел подачи воды, при этом один резонатор выполнен прямоугольным и размещен между магнетроном и системой передачи излучения, второй резонатор выполнен коаксиальным и составляет часть коаксиального тракта, другую часть которого составляет внешний электрод, причем внутренний электрод выведен в коаксиальный тракт, выполняя функцию газоподводящей трубки, при этом длина внешнего электрода превышает длину внутреннего электрода, а система подачи воды установлена на входе внутреннего электрода.
Система подачи воды может быть расположена непосредственно на входе внутреннего электрода и выполнена в виде небулайзера, что позволяет подавать воду в виде аэрозоля непосредственно во внутренний электрод.
На чертеже представлен микроволновой плазматрон.
Устройство содержит прямоугольный резонатор 1, коаксиальный резонатор внешний электрод 2, продолжение внешнего электрода коаксиального волновода сетку 3, рабочую камеру 4, смотровые окна 5, плазму микроволнового разряда 6, магнетрон 7, устройство подачи воды 8 (небулайзер ультразвукового или компрессорного типа).
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Рабочий газ подается через центральный электрод. На входе центрального электрода находится система подачи воды, которая в виде водного аэрозоля поступает в центральный электрод. При включении системы питания магнетрона 7 на выходе сопла получают плазменный факел 6.
После запуска магнетрона 7 микроволновое излучение начинает накапливаться в системе прямоугольный резонатор - коаксиальный тракт.По мере работы магнетрона и накопления микроволновой энергии напряженность поля на конце сопла возрастает и, в некоторый момент времени, достигает пробойной величины. При этом на конце сопла в струе рабочего газа образуется пробой и формируется область газоразрядной плазмы. Эта плазма, в силу своей высокой проводимости, фактически становится продолжением внутреннего электрода коаксиальной линии, и электромагнитная волна теперь может распространяться дальше по коаксиалу, до конца области, занятой плазмой, где вновь обеспечиваются пробойные условия для прилегающей области. Таким образом, в струе рабочего газа формируется плазменный факел, длина которого может достигать десятков сантиметров. Поскольку даже при не очень мощных магнетронах напряженность электрического поля на конце сопла за счет накопления микроволновой энергии в коаксиальном резонаторе может достигать значительной величины, возможна работа устройства в широком спектре газов и их смесей.
Предлагаемая полезная модель позволяет получать водородсодержащий газ из смеси углеводородных газов с углекислым газом и водяным аэрозолем с помощью простого в изготовлении и не включающего дорогостоящих механических и электронных устройств. Данный способ подачи воды в плазменный факел позволяет отказаться от прогрева внутреннего электрода микроволнового факела.