一种水蒸气活化和分解喷枪

摘要

一种水蒸气活化和分解喷枪，涉及到一种等离子体喷枪，由后座、第一阴极、第一绝缘枪架、第一套管、第一阳极、第二阴极、第二绝缘枪架和第二阳极组件组成，其中，第二阳极组件包括第二套管和第二阳极，第一阴极安装在后座回转体中心的前端；第二阴极的后榫头嵌入到第一阳极前端的榫座中，第一阳极和第二阴极嵌入在第一套管中，第二阳极嵌入在第二套管中；后座携第一阴极安装在第一绝缘枪架的后端，第一套管携第一阳极和第二阴极安装在第一绝缘枪架的前端与第二绝缘枪架的后端之间，第二套管携第二阳极安装在第二绝缘枪架的前端；本发明在喷枪内建立双级电场和产生双级高温等离子体电弧，使水分子活化和分解的程度更高，以满足应用要求。

权利要求

1.一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是喷枪由后座（1）、第一阴极（4）、第一绝缘枪架（3）、第一套管（6）、第一阳极（5）、第二阴极（8）、第二绝缘枪架（7）和第二阳极组件组成，其中，后座（1）为回转体结构，在后座（1）的回转体结构中有冷却水回路；第一阴极（4）由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极（4）的空心圆杆内空间构成冷却腔（Ⅺ），第一阴极（4）安装在后座（1）回转体中心的前端，在后座（1）回转体结构的前部外侧上和第一阴极（4）的外壁上有隔热套（14），隔热套（14）选用聚四氟乙烯材料制作，当水蒸气进入到第一气室（Ⅻ）时和通过第一螺旋通道时，避免受到降温而冷凝为水；第一绝缘枪架（3）为回转体结构，第一绝缘枪架（3）的回转体结构中有第一气室（Ⅻ），第一气室（Ⅻ）有第一工作气进口（3-2）接入，在第一气室（Ⅻ）前端的壁体内侧有第一螺旋导流肋（3-3），第一螺旋导流肋（3-3）的螺距空间构成第一螺旋通道；第一套管（6）的壁体上有冷却剂进口（6-5）和冷却剂出口（6-1），第一套管（6）的前端有嵌口（6-3）；第一阳极（5）的后端为由后向前收窄的喇叭口结构，第一阳极（5）的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在圆锥管结构的前端有榫座（5-1），在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极（8）为锥管体结构，第二阴极（8）的前端有前榫头（8-2），第二阴极（8）的后端有后榫头（8-3），后榫头（8-3）嵌入到第一阳极（5）前端的榫座（5-1）中，第一阳极（5）和第二阴极（8）以嵌入方式安装在第一套管（6）中，第二阴极（8）的前榫头（8-2）通过缓冲嵌件（12）嵌入在第一套管（6）前端的嵌口（6-3）中，第一阳极（5）、第二阴极（8）与第一套管（6）壁体之间的空间构成第一冷却水套（Ⅹ）；第二绝缘枪架（7）为回转体结构，第二绝缘枪架（7）的前端有前连接槽口（7-2），第二绝缘枪架（7）的后端有后连接槽口（7-1），前连接槽口（7-2）与后连接槽口（7-1）之间有贯通的变径圆孔；第二阳极组件包括第二套管（9）和第二阳极（10），第二阳极（10）由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极（10）以嵌入方式安装在第二套管（9）中，第二阳极（10）与第二套管（9）壁体之间的空间构成第二冷却水套（Ⅶ），第二冷却水套（Ⅶ）有冷却水进口（9-2）接入和冷却水出口（9-1）接出；后座（1）携第一阴极（4）安装在第一绝缘枪架（3）的后端，第一套管（6）携第一阳极（5）和第二阴极（8）安装在第一绝缘枪架（3）的前端与第二绝缘枪架（7）的后端之间，第二套管（9）携第二阳极（10）安装在第二绝缘枪架（7）的前端；第一阴极（4）的头部伸入到第一阳极（5）后端的喇叭口空间中，第一阳极（5）后端的喇叭口空间构成第一放电区（Ⅰ），第一阳极（5）的喇叭口与圆锥管之间的贯通孔道构成第一压缩孔道（Ⅱ），第一阳极（5）前部的圆锥管内空间构成第一喷射腔（Ⅲ），第二阳极（10）的后喇叭形结构的内空间构成第二放电区（Ⅳ），第二阳极（10）中的贯通圆形孔道构成第二压缩孔道（Ⅴ），第二阳极（10）的前喇叭形结构的内空间构成第二喷射腔（Ⅵ）；第一气室（Ⅻ）通过第一螺旋导流肋（3-3）中的第一螺旋通道连通到第一放电区（Ⅰ），第一放电区（Ⅰ）、第一压缩孔道（Ⅱ）、第一喷射腔（Ⅲ）、第二放电区（Ⅳ）、第二压缩孔道（Ⅴ）和第二喷射腔（Ⅵ）之间依次连通。

2.根据权利要求1所述的一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是在第一阴极（4）的实体头部后端有散热锥体（4-3），散热锥体（4-3）伸入到冷却腔（Ⅺ）中；在第一阴极（4）的空心圆杆后端有螺纹接头（4-2），在后座（1）的回转体结构前端中心有承装螺口（1-1），第一阴极（4）后端的螺纹接头（4-2）以旋合方式安装在后座（1）前端中心的承装螺口（1-1）中。

3.根据权利要求1所述的一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是第一阴极（4）的头端为圆弧形结构。

4.根据权利要求1所述的一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是在后座（1）的冷却水回路中有导流管（1-3），导流管（1-3）伸入到第一阴极（4）内的冷却腔（Ⅺ）中，导流管（1-3）的管内空间构成冷却供水通道（ⅩⅣ），导流管（1-3）的管外空间构成冷却回水通道（ⅩⅢ），冷却供水通道（ⅩⅣ）有冷却水输入接口（1-4）接入，冷却回水通道（ⅩⅢ）有冷却水输出接口（1-5）接出。

5.根据权利要求1所述的一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是在第一冷却水套（Ⅹ）中有导流套管（6-4），导流套管（6-4）包围在第一阳极（5）前部的外围和第二阴极（8）的外围，导流套管（6-4）的外壁与第一套管（6）前部内壁之间的空间构成环形回水室（Ⅸ），冷却剂出口（6-1）通过环形回水室（Ⅸ）连通到第一冷却水套（Ⅹ），第一冷却水套（Ⅹ）连通到冷却剂进口（6-5）。

6.根据权利要求1所述的一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是在第一套管（6）的外层有第二气室（Ⅷ）或在第二绝缘枪架（7）内有第二气室（Ⅷ），第二气室（Ⅷ）有第二工作气进口（6-2）接入；在第二绝缘枪架（7）的壁体内侧有第二螺旋导流肋（7-3），第二螺旋导流肋（7-3）的螺距空间构成第二螺旋通道，第二气室（Ⅷ）通过第二螺旋通道连通到第二放电区（Ⅳ）。

说明书

一种水蒸气活化和分解喷枪

技术领域

[0001] 本发明涉及等离子体设备，特别是涉及到一种等离子体喷枪。

背景技术

[0002] 当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上。

[0003] 等离子热解水制氢技术是最近几年提出来的水制氢候选技术之一，因为水是一种相当稳定的物质，在常压条件下，温度在2000K时水分子几乎不分解，2500K时有25%的水发生分解，3400～3500K时氢气和氧气的摩尔分数达到最大，分别为18%和6%，当温度达到4200K以上时，水分子将全部分解为氢气、氧气、活性氢原子、活性氧原子和活性氢氧原子团，一般的加热方式难以达到这么高的温度，而使用等离子体喷枪则能做到。

[0004] 把水蒸气通过等离子体喷枪进行活化和分解后再喷入气化炉，进行处理工业有机废弃物、医疗垃圾和生活垃圾，使其转化的合成气品质好，达到化工原料的要求，实现资源化、无污染处理工业废弃物、医疗垃圾和生活垃圾；在煤气化生产线上如利用等离子体喷枪把水蒸气活化和分解后再与煤炭进行化学反应，使煤炭更容易气化，提高煤炭的气化率，并且生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低，实现节能减排。

[0005] 现有的等离子体喷枪多为单级结构，如用于活化和分解水蒸气，存在加热效率不高及水分子分解率低的缺点。

发明内容

[0006] 本发明的目的是要等离子体喷枪达到更高的处理温度，以提高加热效率及使水分子分解率高，提供一种应用等离子体技术的水蒸气活化和分解喷枪，以满足热解水制氢、固体废物处置、煤气化生产及热电厂锅炉点火的应用要求。

[0007] 本发明的一种水蒸气活化和分解喷枪，其特征是喷枪由后座1、第一阴极4、第一绝缘枪架3、第一套管6、第一阳极5、第二阴极8、第二绝缘枪架7和第二阳极组件组成，其中，后座1为回转体结构，在后座1的回转体结构中有冷却水回路；第一阴极4由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极4的空心圆杆内空间构成冷却腔Ⅺ，第一阴极4安装在后座1回转体中心的前端；第一绝缘枪架3为回转体结构，第一绝缘枪架3的回转体结构中有第一气室Ⅻ，第一气室Ⅻ有第一工作气进口3-2接入，在第一气室Ⅻ前端的壁体内侧有第一螺旋导流肋3-3，第一螺旋导流肋3-3的螺距空间构成第一螺旋通道；第一套管6的壁体上有冷却剂进口6-5和冷却剂出口6-1，第一套管6的前端有嵌口6-3；第一阳极5的后端为由后向前收窄的喇叭口结构，第一阳极5的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在圆锥管结构的前端有榫座5-1，在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极8为锥管体结构，第二阴极8的前端有前榫头8-2，第二阴极8的后端有后榫头8-3，后榫头8-3嵌入到第一阳极5前端的榫座5-1中，第一阳极5和第二阴极8以嵌入方式安装在第一套管6中，第二阴极8的前榫头8-2通过缓冲嵌件12嵌入在第一套管6前端的嵌口6-3中，第一阳极5、第二阴极8与第一套管6壁体之间的空间构成第一冷却水套Ⅹ；第二绝缘枪架7为回转体结构，第二绝缘枪架7的前端有前连接槽口7-
2，第二绝缘枪架7的后端有后连接槽口7-1，前连接槽口7-2与后连接槽口7-1之间有贯通的变径圆孔；第二阳极组件包括第二套管9和第二阳极10，第二阳极10由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极10以嵌入方式安装在第二套管9中，第二阳极10与第二套管9壁体之间的空间构成第二冷却水套Ⅶ，第二冷却水套Ⅶ有冷却水进口
9-2接入和冷却水出口9-1接出；后座1携第一阴极4安装在第一绝缘枪架3的后端，第一套管
6携第一阳极5和第二阴极8安装在第一绝缘枪架3的前端与第二绝缘枪架7的后端之间，第二套管9携第二阳极10安装在第二绝缘枪架7的前端；第一阴极4的头部伸入到第一阳极5后端的喇叭口空间中，第一阳极5后端的喇叭口空间构成第一放电区Ⅰ，第一阳极5的喇叭口与圆锥管之间的贯通孔道构成第一压缩孔道Ⅱ，第一阳极5前部的圆锥管内空间构成第一喷射腔Ⅲ，第二阳极10的后喇叭形结构的内空间构成第二放电区Ⅳ，第二阳极10中的贯通圆形孔道构成第二压缩孔道Ⅴ，第二阳极10的前喇叭形结构的内空间构成第二喷射腔Ⅵ；第一气室Ⅻ通过第一螺旋导流肋3-3中的第一螺旋通道连通到第一放电区Ⅰ，第一放电区Ⅰ、第一压缩孔道Ⅱ、第一喷射腔Ⅲ、第二放电区Ⅳ、第二压缩孔道Ⅴ和第二喷射腔Ⅵ之间依次连通。

[0008] 本发明中，在第一阴极4的实体头部后端有散热锥体4-3，散热锥体4-3伸入到冷却腔Ⅺ中；在第一阴极4的空心圆杆后端有螺纹接头4-2，在后座1的回转体结构前端中心有承装螺口1-1，第一阴极4后端的螺纹接头4-2以旋合方式安装在后座1前端中心的承装螺口1-1中；第一阴极4的头端为圆弧形结构；在后座1回转体结构的前部外侧上和第一阴极4的外壁上有隔热套14；在后座1的冷却水回路中有导流管1-3，导流管1-3伸入到第一阴极4内的冷却腔Ⅺ中，导流管1-3的管内空间构成冷却供水通道ⅩⅣ，导流管1-3的管外空间构成冷却回水通道ⅩⅢ，冷却供水通道ⅩⅣ有冷却水输入接口1-4接入，冷却回水通道ⅩⅢ有冷却水输出接口1-5接出；在第一冷却水套Ⅹ中有导流套管6-4，导流套管6-4包围在第一阳极5前部的外围和第二阴极8的外围，导流套管6-4的外壁与第一套管6前部内壁之间的空间构成环形回水室Ⅸ，冷却剂出口6-1通过环形回水室Ⅸ连通到第一冷却水套Ⅹ，第一冷却水套Ⅹ连通到冷却剂进口6-5；在第一套管6的外层有第二气室Ⅷ或在第二绝缘枪架7内有第二气室Ⅷ，第二气室Ⅷ有第二工作气进口6-2接入；在第二绝缘枪架7的壁体内侧有第二螺旋导流肋7-3，第二螺旋导流肋7-3的螺距空间构成第二螺旋通道，第二气室Ⅷ通过第二螺旋通道连通到第二放电区Ⅳ。

[0009] 上述的发明中，因为后座1中有冷却水回路，使后座1回转体结构外侧和第一阴极4的外壁具有水冷度，因此，本发明在后座1回转体结构的前部外侧上和第一阴极4的外壁上设置隔热套14，其作用是当水蒸气在进入到第一气室Ⅻ时和通过第一螺旋通道时，避免受到降温而冷凝为水。

[0010] 上述的发明应用时，第一路冷却水通过冷却水输入接口1-4进入到后座1内的冷却供水通道ⅩⅣ中，经导流管1-3前端的出水口对第一阴极4实体头部后端的散热锥体4-3进行冲刷冷却，冷却水吸收了第一阴极4头部的热量后，再经冷却腔Ⅺ进入到冷却回水通道ⅩⅢ，然后由冷却水输出接口1-5返回到冷却系统的回路中；第二路冷却水通过冷却剂进口6-5进入到第一冷却水套Ⅹ中，吸收了第一阳极5和第二阴极8的热量后，再进入到环形回水室Ⅸ中，然后由冷却剂出口6-1返回到冷却系统的回路中；第三路冷却水通过冷却水进口9-2进入到第二冷却水套Ⅶ中，吸收第二阳极10的热量后，再由冷却水出口9-1返回到冷却系统的回路中；把水蒸气作为活化和分解的原料气送入喷枪中，水蒸气同时作为等离子喷枪的工作气和保护气利用，水蒸气由第一工作气进口3-2进入到第一气室Ⅻ中，然后通过第一螺旋通道以螺旋方式进入到第一放电区Ⅰ，再通过第一压缩孔道Ⅱ和第一喷射腔Ⅲ从第二阴极8的出口喷出，再经第二放电区Ⅳ和第二压缩孔道Ⅴ进入到第二喷射腔Ⅵ；把氢气或氮气作为工作气或保护气由第二工作气进口6-2进入到第二气室Ⅷ中，然后通过第二螺旋通道以螺旋方式进入到第二放电区Ⅳ，再与从第二阴极8出口喷出的气体混合，通过第二压缩孔道Ⅴ进入到第二喷射腔Ⅵ，然后从喷枪中喷出；后座1作为第一阴极4的电气连接件，第二套管9作为第二阳极10的电气连接件，在第一阴极4与第二阳极10之间施加电能，使得在第一阴极4与第一阳极5之间建立第一电场、在第二阴极8与第二阳极10之间建立第二电场，第一阴极4的头端便发射电子，第一阴极4头端发射的电子受到工作气流约束，经第一压缩孔道Ⅱ进入第一喷射腔Ⅲ，被第一阳极5前部的圆锥管壁体吸收，使得第一阴极4的头端形成圆弧放电面4-1，第一阳极5前部的圆锥管内壁上形成第一圆锥放电面5-2，在圆弧放电面4-1与第一圆锥放电面5-2之间产生第一级高温等离子体电弧；在第二阴极8的内壁同时发射电子，第二阴极8内壁发射的电子受到工作气流约束，经第二压缩孔道Ⅴ进入到第二喷射腔Ⅵ，被第二阳极10的前喇叭形结构壁体吸收，使得在第二阴极8的内壁上形成圆环放电面8-
1、在第二阳极10的前喇叭形结构内壁上形成第二圆锥放电面10-1，在圆环放电面8-1与第二圆锥放电面10-1之间产生第二级高温等离子体电弧。上述过程中，水蒸气在喷枪内的电场作用和高温环境中被电离、分解为氢气、氧气、活性氢原子、活性氧原子和活性氢氧原子团的活性化学物，活性化学物与与等离子体电弧从第二阳极10的出口喷出，形成等离子体火炬。

[0011] 本发明在喷枪内建立双级电场和产生双级高温等离子体电弧，等离子体电弧的能量更大，使喷枪的加热效率和活化分解能力得到更大的提高。水蒸气在喷枪内受到双级电场的电离和受到双级高温等离子体电弧的加热，从而使水分子活化和分解的程度更高。

[0012] 上述的发明中，把工作气或被加热的气体分别以螺旋方式进入到第一放电区Ⅰ、第二放电区Ⅳ，以形成对第一阴极4和第二阴极8的保护气流，气流中心不会产生真空或负压，使保护气流能全面覆盖第一阴极4和第二阴极8的头端，实现对第一阴极4和第二阴极8进行有效的气体保护，结合冷却保护措施，使第一阴极4和第二阴极8不易被烧蚀。本发明克服了现有的等离子体喷枪中保护气体以切线方式进入等离子体喷枪中，所产生旋转气流具有离心力，在气流中心会产生真空或负压，使保护气流不能覆盖阴极头端的缺点。

[0013] 本发明的有益效果是：提供一种应用等离子体技术的水蒸气活化和分解喷枪，在喷枪内建立双级电场和产生双级高温等离子体电弧，使水分子活化和分解的程度更高，以满足热解水制氢、固体废物处置、煤气化生产及热电厂锅炉点火的应用要求。

附图说明

[0014] 图1是本发明的一种水蒸气活化和分解喷枪的结构图。

[0015] 图2是图1的A-A剖面图。

[0016] 图3是图1的B-B剖面图。

[0017] 图中：1.后座，1-1.承装螺口，1-2.后座的安装法兰，1-3.导流管，1-4.冷却水输入接口，1-5.冷却水输出接口，2.紧固螺栓，3.第一绝缘枪架，3-1.螺孔，3-2.第一工作气进口，3-3.第一螺旋导流肋，3-4.第一绝缘枪架前端的安装槽，4.第一阴极，4-1.圆弧放电面，4-2.螺纹接头，4-3.散热锥体，5.第一阳极，5-1.榫座，5-2.第一圆锥放电面，6.第一套管，
6-1.冷却剂出口，6-2.第二工作气进口，6-3.嵌口，6-4.导流套管，6-5.冷却剂进口，7.第二绝缘枪架，7-1.第二绝缘枪架的后连接槽口，7-2.第二绝缘枪架的前连接槽口，7-3.第二螺旋导流肋，8.第二阴极，8-1.圆环放电面，8-2.第二阴极的前榫头，8-3.第二阴极的后榫头，
9.第二套管，9-1.冷却水出口，9-2.冷却水进口，10.第二阳极，10-1.第二圆锥放电面，11.密封圈，12.缓冲嵌件，13.密封环，14.隔热套，15.密封垫；Ⅰ.第一放电区，Ⅱ.第一压缩孔道，Ⅲ.第一喷射腔，Ⅳ.第二放电区，Ⅴ.第二压缩孔道，Ⅵ.第二喷射腔，Ⅶ.第二冷却水套，Ⅷ.第二气室，Ⅸ.环形回水室，Ⅹ.第一冷却水套，Ⅺ.冷却腔，Ⅻ.第一气室，ⅩⅢ.冷却回水通道，ⅩⅣ.冷却供水通道。

具体实施方式

[0018] 实施例1 图1所示的实施方式中，一种水蒸气活化和分解喷枪由后座1、第一阴极4、第一绝缘枪架3、第一套管6、第一阳极5、第二阴极8、第二绝缘枪架7和第二阳极组件组成，其中，后座1为回转体结构，在后座1的回转体结构前端中心有承装螺口1-1，在后座1的回转体结构中有冷却水回路，冷却水回路中有导流管1-3，导流管1-3伸入到第一阴极4内的冷却腔Ⅺ中，导流管1-3的管内空间构成冷却供水通道ⅩⅣ，导流管1-3的管外空间构成冷却回水通道ⅩⅢ，冷却供水通道ⅩⅣ有冷却水输入接口1-4接入，冷却回水通道ⅩⅢ有冷却水输出接口1-5接出；第一阴极4由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极4的空心圆杆内空间构成冷却腔Ⅺ，第一阴极4的头端为圆弧形结构，在第一阴极4的实体头部后端有散热锥体
4-3，散热锥体4-3伸入到冷却腔Ⅺ中，在第一阴极4的空心圆杆后端有螺纹接头4-2，第一阴极4安装在后座1回转体中心的前端，第一阴极4后端的螺纹接头4-2以旋合方式安装在后座
1的承装螺口1-1中；在后座1回转体结构的前部外侧上和第一阴极4的外壁上有隔热套14；
第一绝缘枪架3为回转体结构，第一绝缘枪架3的回转体结构中有第一气室Ⅻ，第一气室Ⅻ有第一工作气进口3-2接入，在第一气室Ⅻ前端的壁体内侧有第一螺旋导流肋3-3，第一螺旋导流肋3-3的螺距空间构成第一螺旋通道；第一套管6的壁体上有冷却剂进口6-5和冷却剂出口6-1，第一套管6的前端有嵌口6-3；第一阳极5的后端为由后向前收窄的喇叭口结构，第一阳极5的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在圆锥管结构的前端有榫座5-1，在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极8为锥管体结构，第二阴极8的前端有前榫头8-2，第二阴极8的后端有后榫头8-3，后榫头8-3嵌入到第一阳极5前端的榫座5-1中，第一阳极5和第二阴极8以嵌入方式安装在第一套管6中，第二阴极8的前榫头8-2通过缓冲嵌件12嵌入在第一套管6前端的嵌口6-3中，第一阳极5、第二阴极8与第一套管6壁体之间的空间构成第一冷却水套Ⅹ，在第一冷却水套Ⅹ中有导流套管6-4，导流套管6-4包围在第一阳极5前部的外围和第二阴极8的外围，导流套管6-4的外壁与第一套管6前部内壁之间的空间构成环形回水室Ⅸ，冷却剂出口6-1通过环形回水室Ⅸ连通到第一冷却水套Ⅹ，第一冷却水套Ⅹ连通到冷却剂进口6-5；在第一套管6的外层有第二气室Ⅷ，第二气室Ⅷ有第二工作气进口6-2接入；第二绝缘枪架7为回转体结构，第二绝缘枪架7的前端有前连接槽口7-2，第二绝缘枪架7的后端有后连接槽口7-1，前连接槽口7-2与后连接槽口7-1之间有贯通的变径圆孔，在第二绝缘枪架7的壁体内侧有第二螺旋导流肋7-3，第二螺旋导流肋7-3的螺距空间构成第二螺旋通道；第二阳极组件包括第二套管9和第二阳极10，第二阳极10由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极10以嵌入方式安装在第二套管9中，第二阳极10与第二套管9壁体之间的空间构成第二冷却水套Ⅶ，第二冷却水套Ⅶ有冷却水进口9-2接入和冷却水出口9-1接出；后座1携第一阴极4安装在第一绝缘枪架3的后端，第一套管6携第一阳极5和第二阴极8安装在第一绝缘枪架3的前端与第二绝缘枪架7的后端之间，第二套管9携第二阳极10安装在第二绝缘枪架7的前端；第一阴极4的头部伸入到第一阳极5后端的喇叭口空间中，第一阳极5后端的喇叭口空间构成第一放电区Ⅰ，第一阳极5的喇叭口与圆锥管之间的贯通孔道构成第一压缩孔道Ⅱ，第一阳极5前部的圆锥管内空间构成第一喷射腔Ⅲ，第二阳极10的后喇叭形结构的内空间构成第二放电区Ⅳ，第二阳极10中的贯通圆形孔道构成第二压缩孔道Ⅴ，第二阳极10的前喇叭形结构的内空间构成第二喷射腔Ⅵ；第一气室Ⅻ通过第一螺旋导流肋3-3中的第一螺旋通道连通到第一放电区Ⅰ，第二气室Ⅷ通过第二螺旋通道连通到第二放电区Ⅳ，第一放电区Ⅰ、第一压缩孔道Ⅱ、第一喷射腔Ⅲ、第二放电区Ⅳ、第二压缩孔道Ⅴ和第二喷射腔Ⅵ之间依次连通。本实施例中，后座1、第一套管6和第二套管9选用不锈钢材料制作，第一阳极5、第二阳极10和缓冲嵌件12选用紫铜材料制作，第一阴极4和第二阴极8选用难熔金属材料制作，所述的难熔金属材料包括钨、钽、钼、铌的合金材料，优选钨镧锆合金材料；第一绝缘枪架3和第二绝缘枪架7选用压塑胶木材料或选用聚四氟乙烯材料制作，隔热套14选用聚四氟乙烯材料制作，密封圈11、密封环13和密封垫15选用紫铜材料或聚四氟乙烯材料制作。

[0019] 本实施在应用时，第一路冷却水通过冷却水输入接口1-4进入到后座1内的冷却供水通道ⅩⅣ中，经导流管1-3前端的出水口对第一阴极4实体头部后端的散热锥体4-3进行冲刷冷却，冷却水吸收了第一阴极4头部的热量后，再经冷却腔Ⅺ进入到冷却回水通道ⅩⅢ，然后由冷却水输出接口1-5返回到冷却系统的回路中；第二路冷却水通过冷却剂进口6-5进入到第一冷却水套Ⅹ中，吸收了第一阳极5和第二阴极8的热量后，再进入到环形回水室Ⅸ中，然后由冷却剂出口6-1返回到冷却系统的回路中；第三路冷却水通过冷却水进口9-2进入到第二冷却水套Ⅶ中，吸收第二阳极10的热量后，再由冷却水出口9-1返回到冷却系统的回路中；把水蒸气作为活化和分解的原料气送入喷枪中，水蒸气同时作为等离子喷枪的工作气和保护气利用，水蒸气由第一工作气进口3-2进入到第一气室Ⅻ中，然后通过第一螺旋通道以螺旋方式进入到第一放电区Ⅰ，再通过第一压缩孔道Ⅱ和第一喷射腔Ⅲ从第二阴极8的出口喷出，再经第二放电区Ⅳ和第二压缩孔道Ⅴ进入到第二喷射腔Ⅵ；把氢气或氮气作为工作气或保护气由第二工作气进口6-2进入到第二气室Ⅷ中，然后通过第二螺旋通道以螺旋方式进入到第二放电区Ⅳ，再与从第二阴极8出口喷出的气体混合，通过第二压缩孔道Ⅴ进入到第二喷射腔Ⅵ，然后从喷枪中喷出；后座1作为第一阴极4的电气连接件，第二套管9作为第二阳极10的电气连接件，在第一阴极4与第二阳极10之间施加电能，使得在第一阴极4与第一阳极5之间建立第一电场、在第二阴极8与第二阳极10之间建立第二电场，第一阴极4的头端便发射电子，第一阴极4头端发射的电子受到工作气流约束，经第一压缩孔道Ⅱ进入第一喷射腔Ⅲ，被第一阳极5前部的圆锥管壁体吸收，使得第一阴极4的头端形成圆弧放电面4-1，第一阳极5前部的圆锥管内壁上形成第一圆锥放电面5-2，在圆弧放电面4-1与第一圆锥放电面5-2之间产生第一级高温等离子体电弧；在第二阴极8的内壁同时发射电子，第二阴极8内壁发射的电子受到工作气流约束，经第二压缩孔道Ⅴ进入到第二喷射腔Ⅵ，被第二阳极10的前喇叭形结构壁体吸收，使得在第二阴极8的内壁上形成圆环放电面8-
1、在第二阳极10的前喇叭形结构内壁上形成第二圆锥放电面10-1，在圆环放电面8-1与第二圆锥放电面10-1之间产生第二级高温等离子体电弧。上述过程中，水蒸气在喷枪内的电场作用和高温环境中被电离、分解为氢气、氧气、活性氢原子、活性氧原子和活性氢氧原子团的活性化学物，活性化学物与与等离子体电弧从第二阳极10的出口喷出，形成等离子体火炬。本实施例工作时，把水蒸气、工作气或保护气体分别以螺旋方式进入到第一放电区Ⅰ、第二放电区Ⅳ，以形成对第一阴极4和第二阴极8的保护气流，气流中心不会产生真空或负压，使保护气流能全面覆盖第一阴极4和第二阴极8的头端，实现对第一阴极4和第二阴极8进行有效的气体保护，结合冷却保护措施，使第一阴极4和第二阴极8不易被烧蚀。本实施例在喷枪内建立双级电场和产生双级高温等离子体电弧，等离子体电弧的能量更大，使喷枪的加热效率和活化分解能力得到更大的提高。水蒸气在喷枪内受到双级电场的电离和受到双级高温等离子体电弧的加热，从而使水分子活化和分解的程度更高。