CA1232133A - Procede pour le rechauffage du gaz de soufflage d'un haut-fourneau par un generateur de plasma - Google Patents
Procede pour le rechauffage du gaz de soufflage d'un haut-fourneau par un generateur de plasmaInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
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Abstract
Procédé pour le réchauffage du gaz de soufflage d'un haut-fourneau au moyen d'un générateur de plasma, le gaz de soufflage circulant dans une conduite dans laquelle débouche la buse du générateur de plasma et qui aboutit à une tuyère d'injection dans le haut-four-neau, et l'axe longitudinal de la buse convergeant vers celui de la conduite. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que l'angle aigu A entre l'axe longitudinal de la buse et l'axe longitudinal de la conduite est au plus égal à 50.degree., en ce que la distance séparant le point d'intersection de l'axe de l'orifice de sortie de cette buse est au plus égale à <IMG> , D étant le diamètre intérieur de la conduite du gaz de soufflage et en ce que le rapport <IMG> , dans lequel d est le diamètre intérieur de l'orifice de sortie de la buse, est au moins égal à 1,5.
Description
---- iL23~:~L33 1 La présente invention a pour objet un procédé pour le réchauffage du gaz de soufflage d'un haut-fourne~u par un générateur de plasma.
On sait qu'il est souvent souhaitable d'accroltre autant que possible la température du gaz de soufflage d'un haut-four-neau, afin d'augmenter la production et de réduire la quantité de coke nécessaire au fonctionnement dudit haut-fourneau.
A cet effet, il est déjà connu d'équiper un haut-fourneau d'un générateur de plasma et de relier la sortie dudit générateur à la conduite amenant le gaz de soufflage à la tuyère l'injectant dans ledit haut fourneau.
Une telle technique est par exemple décrite dans les ~revets FR-A-2 223 449, FR-A~2 223 647, GB-A~1 488 976, US-A-4 363 656 et FR-A 2 515 326.
Toutefois, cette technique soulève des difficultés de mise en oeuvre. En effet, le plasma engendré par le générateur est à très haute température (plusieurs milliers de C), de sorte que, en pénétrant dans la conduite du gaz de soufflage et en entrant en contact avec les parois de celle-ci, il entraine une usure accélérée et la destruction desdites parois. Dans le brevet US-A-4 363 656, on constate déjà cet inconvénient à propos de la technique du brevet GB-A-1 488 975, et on propose, pour y remédier, d'incliner les axes du générateur de plasma et de la oonduite du gaz de soufflage par rapport à l'axe de la tuyère d'injection dans le haut-fourneau. Il en résulte un coude entre la conduite de soufflage et la tuyère qui peut engendrer des perturba-tions dans l'écoulement du gaz de soufflage. De plus, une telle solution n'est pas aisée à mettre en oeuvre pour perfectionner un haut-fourneau préexistant.
` -2~ 2~33 La présente invention a pour objet un procédé pour le réchuffage du gaz de soufflage d'un haut-fourneau par un générateur de plasma ne nécessitant pas de modifications importantes du haut-fourneau sur ].equel elle est appliquée;
elle ne change pas fondamentalement le principe de fonctionnement du haut-fourneau, et ne remet pas en cause l'alignement de la tuyère et de la portion adjacente de conduite de gax de soufflage, tout en évitant les risques d'usure excessive et de destruction des parois de ladite conduite par le plasma.
A cette fin, selon l'invention, le procédé pour le réchauffage du gas de souf1age d,un haut-fourneau au moyen d'un générateur de plasma, ledit gas de soufflage circulant dans une conduite dans laquelle débouche la buse dudit générateur de plasma et qui aboutit à une tuyère d'injection dans ledit haut-fourneau, et l'axe de ladite buse conver-geant vers celui de ladite conduite, est remarquable en ce que l'angle aigue A entre l'axe de la buse et l'axe de la conduite est au plus égal à 50, en ce que la distance 1 séparant le point d'intersection de l'axe de la conduite et de l'axe de la buse du centre de l'orifice de sortie de ladite buse est au plus égale à 2sinA ~ D étant le diamètre intérieur de ladite conduite du gas de soufflage et en ce que le rapport d ~ dans lequel d est le diamètre intérieur dudit orifice de sortie de la buse, est au moins égal à 1,5.
La demanderesse a en effet constaté que si les conditions mentionnées ci-dessus étaient réunies, il se produirait une enveloppe de gax de soufflage autour du jet de plasma, de sorte que les parois de la conduite étaient isolées du contact dudit jet de plasma et donc protégées contre l'action destructril~e de celui-ci. On constate que, dans les conditions précitées, la pénétration du jet de plasma crée une turbulence qui assure le balayage de la paroi interne de 3 ~ 33 la conduite par le gaz de soufflage réalisant ainsi une sorte de gainage.
De préférence, l'angle A entre l'axe de la buse du générateur de plasma et l'axe de la conduite de gaz de soufElage est voisin de 40.
Si le rapport D tout en étant supérieur ~ 1.5 est infé-rieur à 4, il dst avantageux que la distance 1 soit au moins égale à D _ . Si le rapport D est supérieur à 4, la distance ~SpeAt tendre vers zérod Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La figure 1 est une coupe schématique et partille, ; illustrant le procédé selon l'invention;
la figure 2 est un diagramme donnant les variations de la température T~en degrés Kelvin (K))de la paroi de la con-duite du gaz de soufflage, en fonction d'une abscisse mesurée parallèlement à l'axe de ladite conduite.
Sur la figure 1, on a représen~é une portion de paroi 1 de haut-fourneau, dans laquelle est agencée une tuyère 2 d'injection de gaz de soufflage. ~a tuyère 2 est ali-mentée en gaz de soufflage par une conduite 3. La tuyère 2 et la conduite 3 sont alignées et ont le même axe X-X.
Le gaz de soufflage circulant dans la conduite 3 est par exemple à une température de 1300C, avec une pression de 1,5 bar relatif et son débit est par exemple de 500 N m3/h.
. ~ .~ .`
.., ~.~
~23213;~
1 En dérivation sur la conduite 3 est agencé un générateur de plasma 1~ dont la buse 5 émet un jet de plasma à travers son orifice de sortie 6. La buse 5 pénètre dans la conduite 3 et son axe Y-Y fait un angle aigu A égal à 40 par rapport à
l'axe X-X de la conduite 3. Les axes X-X et Y-Y se coupent en X et la distance 1 entre le point I et le centre C de l'orifice de sortie 6 de la buse est au plus égale à l = D (position 61) et au moins égale à l _ D
(positi~n ~2)~ si le rapport D des diamètres intéri6urn de la conduite 3 et de la buse 5 est supérieur à 1,5, mais inférieur à 4. Si ce rapport D était supérieur à 4, le point C pourrait être confondu avec le point I.
Le jet de plasma est par exemple à une température de 4300C, avec une pression de 2,5 bars relatifs et son débit est par exemple de 4500 Nm~th.
Si les conditions précédentes sont réalisées, on constate que le jet de plasma émis par le générateur 1~ est enveloppé
par le gaz de souf~lage et que les parois internes de la conduite 3 sont isolées dudit plasma.
Ce résultat est i~lustré par la figure 2, qui montre, d'une part, que la temperature de la paroi 3 qui est de 1573 K
(c'est-à-dire 1300C) en amont du point I, ne crolt pas immédiatement en aval de celui-ci et, d'autre part, que l'augmentation de température en aval du point I est modérée et progressive, en évoluant de manière ré~ulière, sans apparition de points chauds, vers la température de mélange qui est de l'ordre de 2000C (2273 K).
.. ~ .`1 ~ . .
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On sait qu'il est souvent souhaitable d'accroltre autant que possible la température du gaz de soufflage d'un haut-four-neau, afin d'augmenter la production et de réduire la quantité de coke nécessaire au fonctionnement dudit haut-fourneau.
A cet effet, il est déjà connu d'équiper un haut-fourneau d'un générateur de plasma et de relier la sortie dudit générateur à la conduite amenant le gaz de soufflage à la tuyère l'injectant dans ledit haut fourneau.
Une telle technique est par exemple décrite dans les ~revets FR-A-2 223 449, FR-A~2 223 647, GB-A~1 488 976, US-A-4 363 656 et FR-A 2 515 326.
Toutefois, cette technique soulève des difficultés de mise en oeuvre. En effet, le plasma engendré par le générateur est à très haute température (plusieurs milliers de C), de sorte que, en pénétrant dans la conduite du gaz de soufflage et en entrant en contact avec les parois de celle-ci, il entraine une usure accélérée et la destruction desdites parois. Dans le brevet US-A-4 363 656, on constate déjà cet inconvénient à propos de la technique du brevet GB-A-1 488 975, et on propose, pour y remédier, d'incliner les axes du générateur de plasma et de la oonduite du gaz de soufflage par rapport à l'axe de la tuyère d'injection dans le haut-fourneau. Il en résulte un coude entre la conduite de soufflage et la tuyère qui peut engendrer des perturba-tions dans l'écoulement du gaz de soufflage. De plus, une telle solution n'est pas aisée à mettre en oeuvre pour perfectionner un haut-fourneau préexistant.
` -2~ 2~33 La présente invention a pour objet un procédé pour le réchuffage du gaz de soufflage d'un haut-fourneau par un générateur de plasma ne nécessitant pas de modifications importantes du haut-fourneau sur ].equel elle est appliquée;
elle ne change pas fondamentalement le principe de fonctionnement du haut-fourneau, et ne remet pas en cause l'alignement de la tuyère et de la portion adjacente de conduite de gax de soufflage, tout en évitant les risques d'usure excessive et de destruction des parois de ladite conduite par le plasma.
A cette fin, selon l'invention, le procédé pour le réchauffage du gas de souf1age d,un haut-fourneau au moyen d'un générateur de plasma, ledit gas de soufflage circulant dans une conduite dans laquelle débouche la buse dudit générateur de plasma et qui aboutit à une tuyère d'injection dans ledit haut-fourneau, et l'axe de ladite buse conver-geant vers celui de ladite conduite, est remarquable en ce que l'angle aigue A entre l'axe de la buse et l'axe de la conduite est au plus égal à 50, en ce que la distance 1 séparant le point d'intersection de l'axe de la conduite et de l'axe de la buse du centre de l'orifice de sortie de ladite buse est au plus égale à 2sinA ~ D étant le diamètre intérieur de ladite conduite du gas de soufflage et en ce que le rapport d ~ dans lequel d est le diamètre intérieur dudit orifice de sortie de la buse, est au moins égal à 1,5.
La demanderesse a en effet constaté que si les conditions mentionnées ci-dessus étaient réunies, il se produirait une enveloppe de gax de soufflage autour du jet de plasma, de sorte que les parois de la conduite étaient isolées du contact dudit jet de plasma et donc protégées contre l'action destructril~e de celui-ci. On constate que, dans les conditions précitées, la pénétration du jet de plasma crée une turbulence qui assure le balayage de la paroi interne de 3 ~ 33 la conduite par le gaz de soufflage réalisant ainsi une sorte de gainage.
De préférence, l'angle A entre l'axe de la buse du générateur de plasma et l'axe de la conduite de gaz de soufElage est voisin de 40.
Si le rapport D tout en étant supérieur ~ 1.5 est infé-rieur à 4, il dst avantageux que la distance 1 soit au moins égale à D _ . Si le rapport D est supérieur à 4, la distance ~SpeAt tendre vers zérod Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La figure 1 est une coupe schématique et partille, ; illustrant le procédé selon l'invention;
la figure 2 est un diagramme donnant les variations de la température T~en degrés Kelvin (K))de la paroi de la con-duite du gaz de soufflage, en fonction d'une abscisse mesurée parallèlement à l'axe de ladite conduite.
Sur la figure 1, on a représen~é une portion de paroi 1 de haut-fourneau, dans laquelle est agencée une tuyère 2 d'injection de gaz de soufflage. ~a tuyère 2 est ali-mentée en gaz de soufflage par une conduite 3. La tuyère 2 et la conduite 3 sont alignées et ont le même axe X-X.
Le gaz de soufflage circulant dans la conduite 3 est par exemple à une température de 1300C, avec une pression de 1,5 bar relatif et son débit est par exemple de 500 N m3/h.
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1 En dérivation sur la conduite 3 est agencé un générateur de plasma 1~ dont la buse 5 émet un jet de plasma à travers son orifice de sortie 6. La buse 5 pénètre dans la conduite 3 et son axe Y-Y fait un angle aigu A égal à 40 par rapport à
l'axe X-X de la conduite 3. Les axes X-X et Y-Y se coupent en X et la distance 1 entre le point I et le centre C de l'orifice de sortie 6 de la buse est au plus égale à l = D (position 61) et au moins égale à l _ D
(positi~n ~2)~ si le rapport D des diamètres intéri6urn de la conduite 3 et de la buse 5 est supérieur à 1,5, mais inférieur à 4. Si ce rapport D était supérieur à 4, le point C pourrait être confondu avec le point I.
Le jet de plasma est par exemple à une température de 4300C, avec une pression de 2,5 bars relatifs et son débit est par exemple de 4500 Nm~th.
Si les conditions précédentes sont réalisées, on constate que le jet de plasma émis par le générateur 1~ est enveloppé
par le gaz de souf~lage et que les parois internes de la conduite 3 sont isolées dudit plasma.
Ce résultat est i~lustré par la figure 2, qui montre, d'une part, que la temperature de la paroi 3 qui est de 1573 K
(c'est-à-dire 1300C) en amont du point I, ne crolt pas immédiatement en aval de celui-ci et, d'autre part, que l'augmentation de température en aval du point I est modérée et progressive, en évoluant de manière ré~ulière, sans apparition de points chauds, vers la température de mélange qui est de l'ordre de 2000C (2273 K).
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Claims (13)
UN DROIT EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST
REVENDIQUE, SONT DEFINIES COMME SUIT:
1. Procédé pour le réchauffage du gaz de soufflage d'un haut-fourneau au moyen d'un générateur de plasma comportant une buse, ledit gaz de soufflage circulant dans une conduite dans laquelle débouche la buse dudit générateur de plasma qui aboutit à une tuyère d'injection dans ledit haut-fourneau, et l'axe longitudinal central de ladite buse convergeant vers celui de ladite conduite, caractérisé en ce que l'angle aigu A entre l'axe longitudinal central de la buse et l'axe longitudinal central de la conduite est au plus égal à 50°, en ce que la distance 1 séparant le point d'intersection dudit axe de la conduite et dudit axe de la buse du centre de l'orifice de sortie de ladite buse est au plus égale à , D étant le diamètre intérieur de ladite conduite du gaz de soufflage et en ce que le rapport D, dans lequel d est le diamètre intérieur dudit orifice de sortie de la buse, est au moins égal à 1,5.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle A entre ledit axe de la buse du générateur de plasma et ledit axe de la conduite de gaz de soufflage est voisin de 40°.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le rapport D est inférieur à 4, caractérisé en ce que la distance 1 est au moins égale à .
4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le rapport D est supérieur à 4, caractérisé
en ce que la distance 1 peut être nulle.
en ce que la distance 1 peut être nulle.
5. Une méthode permettant le réchauffage du gaz de soufflage d'un haut-fourneau au moyen d'un générateur de plasma comportant une buse avec un orifice de sortie, comprenant: l'injection dudit gaz de soufflage au travers une conduite d'entrée ayant une paroi comportant une chemise intérieure et une tuyère terminale d'injection dans ledit haut-fourneau, l'axe de ladite tuyère termi-nale et l'axe d'au moins une portion de ladite conduite d'entrée proche de ladite tuyère terminale étant alignés;
l'injection du jet de plasma généré par ledit générateur de plasma dans ladite conduite d'entrée au travers ledit orifice de sortie de ladite buse au voisinage de ladite tuyère terminale, de façon à maintenir ledit jet de plasma éloigné de la paroi de ladite con-duite d'entrée et ainsi causant peu ou pas de dommages à la chemise intérieure de la conduite d'entrée; et l'axe de ladite buse convergeant vers un point d'inter-section dudit axe de ladite portion de ladite conduite d'entrée, et formant un angle aigu A, entre l'axe de la buse et l'axe de ladite portion de ladite conduite, qui est plus grand que zéro et au plus égal à 50°, la distance ? séparant ledit point d'intersection du centre dudit orifice de sortie de la buse étant au plus égale à D/2 sin A, D étant le diamètre intérieur de la conduite d'entrée du gaz de soufflage, et le rapport D/d, dans lequel d est le diamètre intérieur dudit orifice de sortie de la buse, qui est au moins égal à 1,5.
l'injection du jet de plasma généré par ledit générateur de plasma dans ladite conduite d'entrée au travers ledit orifice de sortie de ladite buse au voisinage de ladite tuyère terminale, de façon à maintenir ledit jet de plasma éloigné de la paroi de ladite con-duite d'entrée et ainsi causant peu ou pas de dommages à la chemise intérieure de la conduite d'entrée; et l'axe de ladite buse convergeant vers un point d'inter-section dudit axe de ladite portion de ladite conduite d'entrée, et formant un angle aigu A, entre l'axe de la buse et l'axe de ladite portion de ladite conduite, qui est plus grand que zéro et au plus égal à 50°, la distance ? séparant ledit point d'intersection du centre dudit orifice de sortie de la buse étant au plus égale à D/2 sin A, D étant le diamètre intérieur de la conduite d'entrée du gaz de soufflage, et le rapport D/d, dans lequel d est le diamètre intérieur dudit orifice de sortie de la buse, qui est au moins égal à 1,5.
6. Une méthode telle que revendiquée à la revendication 5, caractérisée en ce que l'angle entre l'axe de la buse du générateur de plasma et l'axe de la conduite d'entrée du gaz de soufflage, est à peu près de 40°.
7. Une méthode telle que revendiquée à la revendi-cation 5, où le rapport D/d est moins que 4 et où la distance ? est au moins égale à D/6 sin A.
8. Une méthode telle que revendiquée à la revendication 5, où la distance ? est de zéro ou près de zéro.
9. Une méthode telle que revendiquée à la revendi-cation 5, où le jet de plasma est injecté à partir d'une distance d'au moins D/6 sin A jusqu'à un point sur l'axe de rotation de la conduite d'entrée.
10. Une méthode d'injection dudit jet de plasma selon la revendication 5, comportant au surplus l'in-jection dudit jet de plasma à une température d'à peu près 4,300°C dans ladite conduite d'entrée, de sorte que ledit gaz de soufflage a une température d'environ 1,300°C, et créant un écoulement turbulent dudit gaz de soufflage en aval de ladite buse pour le ramonage de ladite chemise intérieure de ladite conduite d'en-trée grâge au gaz de soufflage, de telle sorte que la température de ladite chemise intérieure s'accroît progressivement en aval de ladite buse.
11. Un appareil pour l'injection de gaz chauds dans un haut-fourneau, comprenant:
(a) une tuyère terminale pour l'injection des gaz chands dans un haut-fourneau;
(b) une conduite d'entrée alignée avec ladite tuyère et communiquant avec celle-ci, afin d'alimenter ladite tuyère en gaz, ladite conduite d'entrée ayant des parois intérieures avec un diamètre interne D, ladite conduite d'entrée ayant une entrée de gaz à une extrémité
arrière et une sortie de gaz reliée à ladite tuyère à une extrémité avant;
(c) un générateur de plasma ayant une buse de sortie à une extrémité avant, ladite buse de sortie ayant un orifice de sortie avec un diamètre interne d, ledit orifice de sortie communiquant avec ladite con-duite d'entrée, ladite buse de sortie étant reliée à ladite conduite d'entrée, de telle sorte que le géné-rateur de plasma a des portions arrières faisant saillie à l'arrière de la connection de la buse de sortie et de la conduite d'entrée et qu'ainsi un angle formé par l'axe de ladite buse et l'axe de ladite conduite d'entrée est plus grand que 0° et au plus égal à 50° et que la dis-tance ? entre le centre dudit orifice de sortie de ladite buse et le point d'intersection desdits axes de ladite conduite d'entrée et de ladite buse peut varier de zéro à D/2 sin A, et que le rapport D/d est au moins égal à 1,5.
(a) une tuyère terminale pour l'injection des gaz chands dans un haut-fourneau;
(b) une conduite d'entrée alignée avec ladite tuyère et communiquant avec celle-ci, afin d'alimenter ladite tuyère en gaz, ladite conduite d'entrée ayant des parois intérieures avec un diamètre interne D, ladite conduite d'entrée ayant une entrée de gaz à une extrémité
arrière et une sortie de gaz reliée à ladite tuyère à une extrémité avant;
(c) un générateur de plasma ayant une buse de sortie à une extrémité avant, ladite buse de sortie ayant un orifice de sortie avec un diamètre interne d, ledit orifice de sortie communiquant avec ladite con-duite d'entrée, ladite buse de sortie étant reliée à ladite conduite d'entrée, de telle sorte que le géné-rateur de plasma a des portions arrières faisant saillie à l'arrière de la connection de la buse de sortie et de la conduite d'entrée et qu'ainsi un angle formé par l'axe de ladite buse et l'axe de ladite conduite d'entrée est plus grand que 0° et au plus égal à 50° et que la dis-tance ? entre le centre dudit orifice de sortie de ladite buse et le point d'intersection desdits axes de ladite conduite d'entrée et de ladite buse peut varier de zéro à D/2 sin A, et que le rapport D/d est au moins égal à 1,5.
12. Un appareil tel que revendiqué à la revendication 11, caractérisé en ce que l'angle entre l'axe de la buse et l'axe de la conduite d'entrée peut varier entre 35° et 45°.
13. Un appareil tel que revendiqué à la revendica-tion 11, caractérisé en ce que le rapport D/d est moins de 4, et que la distance ? est au moins égale à D/6 sin A.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8410467A FR2566802B1 (fr) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | Procede pour le rechauffage du gaz de soufflage d'un haut fourneau par un generateur de plasma |
FR8410467 | 1984-07-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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CA1232133A true CA1232133A (fr) | 1988-02-02 |
Family
ID=9305698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CA000486078A Expired CA1232133A (fr) | 1984-07-02 | 1985-06-28 | Procede pour le rechauffage du gaz de soufflage d'un haut-fourneau par un generateur de plasma |
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EP (1) | EP0170566B1 (fr) |
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BR (1) | BR8503232A (fr) |
CA (1) | CA1232133A (fr) |
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Families Citing this family (10)
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JPH06220129A (ja) | 1993-01-20 | 1994-08-09 | Nippon Oil Co Ltd | 高強度・高弾性率ポリエチレン材料の製造方法 |
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US8981250B2 (en) | 2001-07-16 | 2015-03-17 | Foret Plasma Labs, Llc | Apparatus for treating a substance with wave energy from plasma and an electrical Arc |
US7857972B2 (en) | 2003-09-05 | 2010-12-28 | Foret Plasma Labs, Llc | Apparatus for treating liquids with wave energy from an electrical arc |
US8764978B2 (en) | 2001-07-16 | 2014-07-01 | Foret Plasma Labs, Llc | System for treating a substance with wave energy from an electrical arc and a second source |
CA2683165C (fr) | 2006-04-05 | 2013-06-11 | Foret Plasma Labs, Llc | Systeme, procede et appareil de traitement des liquides avec les vagues d'energie du plasma |
EP2931849B1 (fr) | 2012-12-11 | 2018-01-31 | Foret Plasma Labs, Llc | Système de réacteur à contre-courant tourbillonnaire et à haute température, dispositif et procédé associés |
WO2014165255A1 (fr) | 2013-03-12 | 2014-10-09 | Foret Plasma Labs, Llc | Appareil et procédé de frittage d'agents de soutènement |
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