CN111886323A - 用于废物熔化和气化的dc电弧炉 - Google Patents

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Abstract

一种用于废物的气化和玻璃化的设备包括设置有两个可移动石墨电极的等离子电弧炉。该炉包括空气冷却的底部电极，该空气冷却的底部电极适于转移电流通过渣熔体。该炉是完全密封的并且还设置有气密电极密封件，所述气密电极密封件适于控制炉内部的还原条件。还提供了一种电路，该电路适于从加热的转移模式切换至加热的非转移模式，从而使得在渣冻结的情况下能够重新启动炉。

Description

用于废物熔化和气化的DC电弧炉
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年10月13日提交的现在悬而未决的美国临时申请第62/572,412号的优先权，该美国临时申请通过引用并入本文。
技术领域
本主题涉及用于废物玻璃化和气化的直流(DC)电弧炉，并且更具体地涉及用于点燃并重新启动在金属氧化物的非导电混合物例如在废物中找到的那些金属氧化物的非导电混合物上的DC电弧并用于提供完全熔化的方法和设备。
背景技术
已经提出了用于将废物转化为能源材料和建筑材料的等离子电弧炉。更具体地，等离子炉已经用于使废物中的无机材料熔化并使有机化合物气化。等离子炉与常规的焚烧技术相比具有若干优势，例如处理材料的能力与材料固有热值无关、将废物的无机成分玻璃化为惰性渣的能力以及将废物的有机成分转化为主要由氢气和一氧化碳组成的被称作合成气的可燃气体从而使得从废物中能够产生清洁能源的能力。已经提出了与使用等离子炉用于将废物转化为熔渣和能量有关的若干设备和方法。
例如，题为“Municipal Solid Waste Disposal Process”并且以Carter等人的名义于1994年1月25日发布的美国专利第5,280,757号公开了使用非转移等离子炬将城市固体废物、煤、木材和泥煤气化为中等质量气体以及具有大幅降低的毒性元素的可浸出性的惰性整体渣的设备。
类似地，题为“Process and Apparatus for Treatment of Excavated LandfillMaterial in a Plasma Fired Cupola”并且以Dighe等人的名义于1991年3月12日发布的美国专利第4,998,486号公开了如下设备，该设备也使用非转移等离子炬在冲天炉中处理有害废物，从而使有害材料例如PCB在后燃器中挥发并消耗，而包含重金属的有害材料在冲天炉内熔化并转化为不可浸出的固体产物。
然而，使用非转移等离子炬来使废物和其他材料气化和玻璃化具有若干缺点。由于等离子气体的极端温度，因此需要对非转移等离子炬进行水冷却。在炬中使用水冷却降低了炬的热转换效率。在许多情况下，冷却水的能量损失可能达到输入至炬的电能的15％至35％之间。另外，由于炬通常需要穿过厚的耐火衬里壁伸出，因此从炬的水冷却体至这种耐火壁会发生额外的热损失。最终，在炬以非转移模式操作的情况下，大部分等离子气体逸出至炉废气中，而不是在炉中处理固体材料。因此，热的净效率通常小于50％。
水冷却式非转移炬的另一缺点是水泄漏的风险。在一些情况下，当从故障炬逸出的高压水击中炉内部的过热的熔渣时，炬水泄漏可能导致蒸汽爆炸(Beaudet等，2000)。
因此，已经提出了使用非水冷却式石墨电弧炉用于使废物气化和玻璃化的目的。与使用等离子炬的等离子炉相比，石墨电弧炉具有若干优势。与使用可能产生泄漏的炬的炉相比，由于不进行水冷却，石墨电极本质上是安全的。由于不进行水冷却，石墨电极也比水冷却式炬的效率高得多，在将能量从电弧转移至待处理的大量废物材料的过程中，石墨电极达到了接近100％的效率。石墨电弧炉可以是交流(AC)类型或直流(DC)类型。
常规的三相AC电弧炉可能通常不能用于废物气化和玻璃化的目的。典型地，AC炉是敞开的顶部设计，从而由于大量空气进入炉中而限制了控制产生的合成气的质量的能力。三相AC炉不能容易地将电流转移至非导电材料例如冷废玻璃或燃烧灰烬残渣。已经提出了用于减轻这种问题的若干方法，并且特别是一些DC炉提供了从非转移电弧操作模式切换至转移电弧操作模式的方法，例如，在题为“Plasma Gasification and Vitrificationof Ashes”并且以Tsantrizos等人的名义于1999年9月28日发布的美国专利第5,958,264号中提出的。其他炉可以在AC操作模式和DC操作模式两者下操作，其中，AC用于渣的焦耳加热并且DC电弧用于在熔融物上方产生电弧，例如，在题为“ARC Plasma-Melter ElectroConversion System for Waste Treatment and Resource Recovery”并且以Titus等人的名义于1997年9月16日发布的美国专利第5,666,891号中提出的。
在上述美国专利第5,666,891号中，描述了一种用于将各种废物流转化为有用气体和稳定的不可浸出的固体产物的目的的废物-能量转化系统和设备。在一个实施方式中，该炉将废物的熔融无机部分的AC焦耳加热与气相中的DC等离子电弧结合使用。在该系统中，等离子电弧炉和焦耳加热的熔化器形成为完全集成的单元，该完全集成的单元具有使该单元的电弧等离子体和焦耳加热的部分两者同时操作而不会彼此干扰的电路布置。然而，该设计是复杂的，需要多个电力供应和复杂的电路布置。还存在一个风险是，AC电极可能在渣中冻结，这使得重新启动炉变得非常困难。
例如，上述美国专利第5,958,264号公开了一种用于使灰烬例如在热燃料锅炉中产生的那些灰烬气化和玻璃化的设备。该设备是使用可以在水平位置或竖直位置操作的两个或三个可倾斜电极的竖炉。通过将电极的位置从水平改变至竖直，可以使电弧从非转移模式改变为转移模式。然而，该设计具有若干缺点。例如，电极通道没有完全密封并且可能导致炉内部的不受控制的气化。此外，在非转移模式下渣的加热效率很低并且渣可能冻结：如果渣水平太高，则等离子热量不能有效地转移至下层。此外，电弧电压非常不稳定，这取决于炉内部的合成气的变化的组成。此外，由于电极成一定角度，因此电极可能产生指向耐火材料的电弧射流，这可能导致耐火材料过度磨损。
因此，将期望提供一种确保渣基本上完全熔化、基本上避免渣冻结并且改善从等离子电弧至正被处理的废物的能量转移的用于废物的气化和玻璃化的设备。
发明内容
因此，将期望提供一种用于废物的气化和玻璃化的新型设备。
在一方面，本文所描述的实施方式提供了一种用于废物的气化和玻璃化的设备，该设备包括设置有两个可移动石墨电极的等离子电弧炉，该炉包括空气冷却的底部电极，该空气冷却的底部电极适于转移电流全部通过渣熔体，该炉在所述炉的线轴和坩埚的接合处被密封并且还设置有气密电极密封件，所述气密电极密封件适于控制炉内部的还原条件。
此外，在另一方面，本文所述的实施方式提供了一种等离子电弧炉，该等离子电弧炉包括：线轴和坩埚；一对可移动电极，所述一对可移动电极例如由石墨制成；空气冷却的底部电极，该空气冷却的底部电极适于转移电流全部通过渣熔体，该炉在所述炉的线轴和坩埚的接合处被密封并且还设置有气密电极密封件，所述气密电极密封件适于控制炉内部的还原条件。
此外，在另一方面，本文所描述的实施方式提供了一种DC电弧炉，包括：线轴和坩埚；一对可移动电极，所述一对可移动电极例如由石墨制成；空气冷却的底部电极，该空气冷却的底部电极适于转移电流全部通过渣熔体，该炉在所述炉的线轴和坩埚的接合处被密封并且还设置有气密电极密封件，所述气密电极密封件适于控制炉内部的还原条件。
具体地，还提供了一种电路，该电路适于从加热的转移模式切换至加热的非转移模式，从而使得在渣冻结的情况下能够重新启动炉。
附图说明
为了更好地理解本文所描述的实施方式并且更清楚地示出如何对实施方式进行实施，现在将仅通过示例的方式参照附图，附图示出了至少一个示例性实施方式，并且在附图中：
图1是示出根据示例性实施方式的炉的操作原理的总体示意图；
图2是根据示例性实施方式的更详细的炉的竖直截面图，该更详细的炉基于图1的炉；
图3是根据示例性实施方式的电极密封件的详细竖直截面图；
图4是示出根据示例性实施方式的底部阳极的具体细节的竖直截面图；以及
图5a和图5b是根据示例性实施方式的用于两种操作模式的炉的电路的示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，示出了一个实施方式，其中，DC电弧炉F包括两部分：线轴1和坩埚2，两者为耐火衬里以在高温下操作。坩埚2中使用的耐火材料应当与熔融硅酸盐类材料相容并且可以由高氧化铝或氧化铝铬材料制成。线轴1中使用的耐火材料应当与潜在腐蚀性的高温气体相容并且可以由高氧化铝或氧化铝-二氧化硅材料制成。注意，图2示出的部件是图1的炉F的一部分。
在正常操作中，通过位于线轴1顶部处的一个或多个进料口3连续地引入待气化和熔化的材料。正被处理的材料积聚在坩埚2中，在此处形成部分处理的废物4的顶层。炉坩埚2中的高温(通常高于1400℃)以及气化空气、氧气和/或蒸汽的注入将废物中的有机部分与无机部分分离。无机部分熔化为浮置在熔融金属层6顶部上的液态渣层5。有机部分转化为主要包含一氧化碳和氢气的合成气或者主要包含二氧化碳和水蒸气的燃烧气体。该气体通过排气口8离开炉。
坩埚2的外壳体可以装配有鳍片和强制空气冷却，以使耐火材料侵蚀最小化。强制空气冷却的目的是使渣冻结线在液态渣层5的层内部很好地移动并且远离耐火衬里。
在炉F内部保持一对电弧9a和9b。电弧9a和9b被部分地浸没在大量的经部分处理的废物4中并被转移至液态渣层5。电流通过熔融金属层6和底部阳极10。
两个电力供应部11a和11b用于提供电流以保持电弧9a和9b。注意，除了电力供应部11a和11b之外，图1示出的所有部件都是炉F的一部分。电力供应部11a和11b是直流(DC)单元，例如电流控制型的直流(DC)单元。将电流馈送至通常由石墨制成的一对电极12a和12b。当尺寸适合于石墨的载流能力(16A/cm2至32A/cm2)时，石墨不会过热并且不需要进行水冷却。石墨电极12a和12b的使用因此解决了等离子炉中水冷却的问题，并且避免了蒸汽爆炸的风险。由于对于水冷却而言没有能量损失，因此在炉F内部的石墨电极12a和12b以及自由燃烧电弧9a和9b的使用还确保了非常高的能量转移效率。所使用的石墨电极12a和12b可以在市场上找到，其直径从几英寸至更大的尺寸(例如，32英寸)。电极12a和12b通常在市场上找到，并且由诸如西格里碳素公司(SGL Carbon)和Graftech/UCAR的公司供应。
石墨电极12a和12b的使用简化了扩大工艺，因为可以容易地增加电极的尺寸。电极12a和12b的载流能力与电极的截面成正比或者与电极的直径的平方成比例。最大的电极具有140kA或更高的载流能力，这使得最大的电极适合于大规模的废物处理应用。例如，使用两个6英寸电极的炉可以用于处理每天10吨的城市固体废物，并且将需要400kW的功率并在2000安培下操作。在此基础上，两个32英寸电极将使得在一个炉中每天能够处理700吨的废物。相比之下，通过使用非转移电弧等离子炬，将需要使用多个炬来获得相同的能量。例如，为了实现相同量的能量转移，使用1MW总功率的炬、以75％的效率，将需要37个单独的等离子炬。
参照图2，分别使用一对电极夹13a和13b将电流馈送至两个电极12a和12b。商业上可获得的电极包括用于使用连接销将它们旋在一起的机构。连接销是使得能够将两段长度的电极连接在一起的螺纹连接器。在炉F的正常操作期间，石墨被电弧9a/9b逐渐侵蚀。电极12a和12b安装在各自的移动机构15a和15b上，各自的移动机构15a和15b随着电极12a和12b被侵蚀在炉F中缓慢向下移动电极12a和12b。移动机构15a和15b提供向上/向下的特征，该向上/向下的特征还使得能够调节电弧电压。电弧电压与电弧长度成正比，电弧长度和每个电极12a和12b的尖端与液态渣层5的顶部之间的距离成比例。一旦已经完全侵蚀了一段长度的电极12a/12b，就可以使用上述连接销从炉F外部旋入新的长度。
为了调节等离子功率，通过调节电极12a和12b的高度来使电压保持恒定。向具有其本身的电流控制装置的电力供应部11a和11b给出电流设定点。功率是电压乘以电流的函数。液态渣层5的温度可以通过调节等离子功率来控制。等离子功率还可以用于补偿吸热反应例如热解反应的能量需求。
线轴1和坩埚2由两个不同的部分制成。可以从线轴1拆卸的坩埚2设置有轮19并且可以降低至轨道上，以被卷起来用于耐火材料维护。一旦维护完成，就将坩埚2放回原位，并且可以使用一系列拉杆18将坩埚2向上移动并保持在位置。每个拉杆18上的一系列螺母20用于将坩埚2提起并保持在原位。
设置有两个出料孔16和17，以分别从炉F的相应的液态渣层5和熔融金属层6提取过量的液态渣和液态金属。随着将更多的废物馈送至炉F，熔融的无机材料合并成现有的液态渣层5。随着时间的推移，并且随着将废物材料继续馈送至炉F中，液态渣层5的高度将增加。比氧化部分密度大的非氧化金属将积聚在渣层5下方在液态熔融金属层6中。上出料孔16因此用于从液态渣层5中提取氧化渣，而下出料孔17用于从熔融金属6中提取金属。
再次参照图1，炉F是完全封闭的，以防止任何不希望的空气进入炉F中。来自空气的氧气会导致炉中废物的过度燃烧并且会降低产生的合成气的质量。在线轴1与坩埚2之间设置有密封件14。该密封件14可以由石墨或高温耐火纸制成。设置有两个电极密封件14a和14b，所述两个电极密封件14a和14b防止空气从电极12a和12b周围进入。
在图3中提供了电极密封件14a和14b的详细图。每个电极12a/12b穿过金属管21。存在焊接至管21的底板22，底板22使得能够将管21经由螺母24和浇铸在耐火材料7中的螺纹杆23安装至线轴1的耐火材料7的顶部，螺母24和螺纹杆23用于使管21与其板22保持在原位。将电极密封管21附接至耐火材料7而不是附接至线轴1的钢壳体使得电极12a和12b彼此绝缘并与壳体绝缘。
如下文详述，顶部凸缘25焊接至管21并且用于将第二自由移动管21a与一组螺纹杆、螺母和垫圈附接。设置在耐火绳29顶部上的若干层石墨绳26用于密封外管21与电极12a/12b之间的间隙。当密封件由于电极12a/12b的移动受到侵蚀时，可以通过旋紧电极12a/12b周围的四个螺母27(本文示出了两个这种螺母27)来在电极12a/12b周围旋紧该密封件。一组斜垫圈28用于防止螺母27在操作期间松动。耐火绳29的使用避免了在密封件周围使用任何水冷却。
如图4所示出的，底部阳极10为用于向电弧9a和9b供电的电力提供电流返回路径。底部阳极10是空气冷却的，以避免在坩埚故障的情况下液态渣与水之间的任何接触风险，并且因此防止蒸汽爆炸。该设计免除使用冷却水。
底部阳极10设置有一个或更多个电极，所述一个或更多个电极是由金属或石墨制成的导电棒31，所述导电棒31被嵌入坩埚2的耐火衬里30中。电极的数目和截面的尺寸取决于电极载流能力需求。导电棒31可以与液态渣层5直接接触或者与导电板37接触。导电板37可以由石墨或者诸如铁或钢的金属制成。在金属板37的情况下，金属板通常在炉操作期间熔化。为了确保电极本身不熔化，使用冷却鳍片33对电极进行外部冷却。
导电棒31连接至铜棒32。铜棒32安装至导电棒31，并且在本文中以对准的关系安装。铜棒32具有机械加工的阳螺纹，而导电棒31具有机械加工的阴螺纹，以使得导电棒31和铜棒32能够螺纹地组装在一起。棒31和32上的肩部确保两个部件之间的良好电接触。铜用于棒32以提供高的导电性和导热性，而高熔点金属或石墨用于导电棒31，以使靠近液态渣层5的电极熔融影响最小化。
铜棒32与铜板34连接在一起。铜板34通过嵌入在坩埚2的耐火材料中的T形金属支撑件35保持至坩埚2。铜板34用螺栓固定至T形支撑件35。支撑件35嵌入耐火材料中而不与金属壳体接触的事实确保了整个底部阳极10保持电浮置并且与接地的坩埚壳体不处于同一电位。
铜棒32并联连接。铜板34通过凸耳38连接至DC电缆。由铜或铝制成的冷却鳍片33用于使至铜棒32的热转移表面最大化。
使用强制空气冷却来冷却鳍片33。设置有增压室36以迫使鳍片33周围的空气循环。使用低压鼓风机(未示出)以将冷却空气馈送至增压室36。增压室36通过旋入坩埚壳体的一组螺栓保持至坩埚2底部。增压室36可以设置有挡板(未示出)，以确保最佳地向冷却鳍片33分配空气。
如图5a和图5b所示出的，提供了用于在炉中的转移电弧操作模式与非转移电弧操作模式之间切换的电路和方法。
在图5a中示出了转移操作模式。在转移操作模式下，电流在每个阴极12a与12b之间转移至底部阳极10。用于左电路的电流由电力供应部PS1 11a提供。接触器CON3闭合而接触器CON1保持断开。用于右电路的电流由电力供应部PS2 11b提供。接触器CON2和CON4闭合。
在图5b中示出了非转移操作模式。在非转移操作模式下，电流在阴极12a与用作阴极的电极12b之间转移。一个单独的电力供应部PS1 11a用于驱动电弧。在这种情况下，接触器CON2、CON3和CON4断开，而接触器CON1闭合。
还提供了用于在过程异常(upset)的情况下重新启动炉F以及用于在非转移操作模式与转移操作模式之间切换的方法。在过程异常且液态渣层5被冻结的情况下，由于冻结的渣将不导电，因此至底部阳极10的转移模式不可能。在这种情况下，可以在电极12a与12b之间馈送诸如石墨粉或金属屑的导电材料。降低电极12a和12b以接触该导电材料。一旦已经启动了电路，就可以使用非转移操作模式使电极12a和12b缓慢向上移动并在电极12a与12b之间产生电弧。期望迅速切换至转移操作模式，这是因为该模式在将能量转移至大量待处理废物方面更有效。在这种情况下，参照图5b，接触器CON3闭合，并且使用电流表监测经过接触器CON3旁边的导线的电流。一旦电流开始经过该导线，CON1就断开，从而迫使所有电力通过底部电极10进行转移和通过。一旦已经稳定了转移电弧模式，电力供应部PS2 11b就通电并且接触器CON2和CON4闭合，从而返回至正常转移操作模式。
为了在转移电弧操作模式下稳定电弧，可以使用中空电极并且将形成气体的等离子注入电极中。该气体优选地为单原子气体(例如氩气或氦气)或者单原子气体的混合物。
虽然以上描述提供了实施方式的示例，但是应当理解，在不脱离所描述的实施方式的精神和操作原理的情况下，所描述的实施方式的一些特征和/或功能易于修改。因此，上面已经描述的内容旨在说明实施方式并且是非限制性的，并且本领域技术人员将理解，在不脱离如本发明所附权利要求中所限定的实施方式的范围的情况下，可以做出其他变型和修改。
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Claims (35)

1.一种用于废物的气化的炉，所述炉完全封闭并且密封以控制气化环境。
2.一种炉，所述炉是完全空气冷却的以避免由于水冷却回路故障而造成水泄漏和蒸汽爆炸的任何风险。
3.一种电路，所述电路使得炉能够在非转移电弧操作模式和转移电弧操作模式两者下操作，并且使得能够在非转移模式与转移模式之间切换。
4.一种在过程异常的情况下重新启动电弧的操作方法。
5.一种等离子电弧炉，所述等离子电弧炉包括：线轴和坩埚；一对可移动电极，所述一对可移动电极例如由石墨制成；空气冷却的底部电极，所述空气冷却的底部电极适于转移电流全部通过渣熔体，所述炉在所述炉的所述线轴和所述坩埚的接合处被密封并且还设置有气密电极密封件，所述气密电极密封件适于控制所述炉内部的还原条件。
6.根据权利要求5所述的等离子电弧炉，其中，提供了电路，所述电路适于从加热的转移模式切换至加热的非转移模式，从而使得在渣冻结的情况下能够重新启动所述炉。
7.一种DC电弧炉，所述DC电弧炉包括：线轴和坩埚；一对可移动电极，所述一对可移动电极例如由石墨制成；空气冷却的底部电极，所述空气冷却的底部电极适于转移电流全部通过渣熔体，所述炉在所述炉的所述线轴和所述坩埚的接合处被密封并且还设置有气密电极密封件，所述气密电极密封件适于控制所述炉内部的还原条件。
8.根据权利要求7所述的DC电弧炉，其中，所述线轴和所述坩埚两者为耐火衬里以在高温下操作；所述坩埚中使用的耐火材料例如与熔融硅酸盐类材料相容并且通常能够由高氧化铝或氧化铝铬材料制成；所述线轴中使用的耐火材料例如与潜在腐蚀性的高温气体相容并且通常能够由高氧化铝或氧化铝-二氧化硅材料制成。
9.根据权利要求7和8中任一项所述的DC电弧炉，其中，通过位于所述线轴顶部处的至少一个进料口通常连续地将待气化和熔化的材料引入所述炉中。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述正被处理的材料适于积聚在所述坩埚中，从而在此处形成经部分处理的废物的顶层。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的DC电弧炉，其中，通常高于1400℃的所述坩埚中的高温以及气化空气、氧气和/或蒸汽的注入将所述废物中的有机部分与无机部分分离，其中，无机部分熔化为浮置在熔融金属层顶部上的液态渣层；并且其中，有机部分转化为主要包含一氧化碳和氢气的合成气或者主要包含二氧化碳和水蒸气的燃烧气体，所述合成气适于通过排气口离开所述炉。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述坩埚的外壳体装配有鳍片和强制空气冷却，所述强制空气冷却适于使渣冻结线在所述液态渣层5的层内部很好地移动并且远离所述耐火衬里。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的DC电弧炉，其中，在所述炉内部保持有一对电弧，并且所述一对电弧被部分地浸没在大量的经部分处理的废物中并且被转移至所述液态渣层，电流通过所述熔融金属层和所述底部阳极。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的DC电弧炉，其中，一对电力供应部适于提供电流以保持所述电弧，所述电力供应部是直流(DC)单元，例如电流控制型的直流(DC)单元；其中，电流被馈送至通常由石墨制成的所述一对电极。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的DC电弧炉，其中，使用一对电极夹将电流馈送至所述两个电极。
16.根据权利要求7至15中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述电极包括连接销，通常为螺纹连接器，以使得能够将两段长度的电极连接在一起，从而一旦已经侵蚀了一段长度的电极，就可以使用上述连接销从所述炉外部旋入新的长度。
17.根据权利要求7至16中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述电极安装在各自的移动机构上，所述移动机构适于随着所述电极逐渐被所述电弧侵蚀在所述炉F中缓慢地向下移动所述电极。
18.根据权利要求17所述的DC电弧炉，其中，所述移动机构提供向上/向下的特征，所述向上/向下的特征还使得能够调节电弧电压。
19.根据权利要求7至18中任一项所述的DC电弧炉，其中，为了调节等离子功率，通过调节所述电极的高度来使电压保持恒定；其中，向设置有电流控制装置的所述电力供应部给出电流设定点；其中，所述液态渣层的温度适于通过调节等离子功率来控制；并且其中，等离子功率适于用于补偿吸热反应例如热解反应的能量需求。
20.根据权利要求7至19中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述线轴和所述坩埚由两个不同的部分制成，其中，所述坩埚适于从所述线轴拆卸。
21.根据权利要求20所述的DC电弧炉，其中，所述坩埚设置有轮并且适于使用例如一系列拉杆降低至轨道上并且适于升高返回位置；所述坩埚在每个拉杆18上设置有一系列螺母，其通常用于将所述坩埚提起并保持在原位。
22.根据权利要求7至21中任一项所述的DC电弧炉，其中，设置有一对上出料孔和下出料孔，以分别从所述炉的相应的液态渣层和熔融金属层提取过量的氧化渣和液态金属。
23.根据权利要求7至22中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述炉基本上被完全封闭，以防止任何不希望的空气进入所述炉中；其中，在所述线轴与所述坩埚之间设置有密封件，所述密封件例如由石墨或高温耐火纸制成。
24.根据权利要求7至23中任一项所述的DC电弧炉，其中，在所述两个电极中的每一个周围以及所述线轴外部设置有电极密封件。
25.根据权利要求24所述的DC电弧炉，其中，每个电极延伸穿过外管，所述外管例如经由螺母和浇铸在所述耐火材料中的螺纹杆固定至所述线轴的耐火材料，所述螺母和所述螺纹杆用于将所述管保持在原位。
26.根据权利要求25所述的DC电弧炉，其中，设置在耐火绳顶部上的石墨绳层用于密封所述外管与所述电极之间的间隙。
27.根据权利要求25至26中任一项所述的DC电弧炉，其中，在所述石墨绳层顶部上设置有移动管，并且所述移动管适于使用例如一组螺纹杆、螺母和垫圈来降低在所述石墨绳层上，从而当所述密封件由于所述电极的移动受到侵蚀时，能够通过相对于所述石墨绳层降低所述移动管来在所述电极周围旋紧所述密封件。
28.根据权利要求7至27中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述底部阳极为用于向所述电弧供电的电力提供电流返回路径；其中，所述底部阳极是空气冷却的，以避免在坩埚故障的情况下所述液态渣与水之间的任何接触风险，并且从而防止蒸汽爆炸。
29.根据权利要求7至28中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述底部阳极设置有一个或更多个电极，所述一个或更多个电极是通常由金属或石墨制成的导电棒，所述导电棒被嵌入所述坩埚的所述耐火衬里中；其中，所述导电棒例如与所述液态渣层直接接触或者与导电板接触，所述导电板由例如石墨或者诸如铁或钢的金属制成。
30.根据权利要求29所述的DC电弧炉，其中，由于所述金属板通常在炉操作期间熔化，因此使用例如冷却鳍片对所述底部阳极的所述电极进行外部冷却，以避免所述电极的熔化。
31.根据权利要求29至30中任一项所述的DC电弧炉，其中，将所述导电棒以对准的关系通常螺纹地连接至铜棒；其中，通常在所述导电棒上限定肩部，以确保所述导电棒之间的良好电接触。
32.根据权利要求31所述的DC电弧炉，其中，将所述铜棒与铜板34连接在一起，所述铜板34通过嵌入在所述坩埚的所述耐火材料中的T形金属支撑件保持至所述坩埚。
33.根据权利要求31至32中任一项所述的DC电弧炉，其中，所述铜棒并联连接，并且所述铜板通过凸耳连接至DC电缆；并且其中，所述冷却鳍片由铜或铝制成，以使至所述铜棒的热转移表面最大化。
34.根据权利要求30至33中任一项所述的DC电弧炉，其中，使用强制空气冷却来冷却所述冷却鳍片，设置有增压室以迫使所述冷却鳍片周围的空气循环。
35.根据权利要求34所述的DC电弧炉，其中，设置有低压鼓风机以将所述冷却空气馈送至所述增压室；其中，所述增压室通常通过旋入所述坩埚壳体的一组螺栓保持至所述坩埚底部；并且其中，所述增压室例如设置有挡板，以更好地向所述冷却鳍片分配空气。
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