JP2002340322A - Twin torch type plasma melting furnace and method for operation therefor - Google Patents

Twin torch type plasma melting furnace and method for operation therefor

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JP2002340322A
JP2002340322A JP2001145711A JP2001145711A JP2002340322A JP 2002340322 A JP2002340322 A JP 2002340322A JP 2001145711 A JP2001145711 A JP 2001145711A JP 2001145711 A JP2001145711 A JP 2001145711A JP 2002340322 A JP2002340322 A JP 2002340322A
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anode electrode
twin
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洋 白水
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英夫 佐藤
Toshiyuki Minamino
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Masakazu Saruwatari
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for starting operation of a twin torch type plasma melting furnace, which enables starting of operation on plasma melting in a stable condition. SOLUTION: An initial ignition operation is performed in a single mode in which an anode electrode 5 is permitted to contact a melt, and a plasma arc is generated between a cathode electrode 4 and the melt. At the same time, with the instructions from a polarity switch command part 15, positive voltage is impressed on the cathode electrode 4, which is disposed at a slag outlet, to permit the electrode to serve as an instant anode electrode for starting melting. When the instant anode electrode has descended during conversion to a twin mode, the polarity of voltage being impressed on both of the electrodes 4, 5, is switched to a proper one.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ツイントーチ式プ
ラズマ溶融炉およびその運転方法に関する。
The present invention relates to a twin-torch type plasma melting furnace and a method of operating the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ツイントーチ式プラズマ溶融炉におい
て、運転を開始する場合、まず電極を被溶融物に接触さ
せておき、通電した後、カソード電極をゆっくり引き上
げてプラズマアークを発生させることにより、シングル
モードにて溶融を開始し、その後、アノード電極を引き
上げて、ツインモードに移行していた。
2. Description of the Related Art In a twin torch type plasma melting furnace, when starting operation, first, an electrode is brought into contact with a material to be melted, and after energization, a cathode is slowly pulled up to generate a plasma arc, thereby causing a single arc. Melting was started in the mode, and thereafter, the anode electrode was pulled up to shift to the twin mode.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、シングルモ
ードからツインモードに運転を切り替える際に、アノー
ド電極側でのプラズマアークが不安定になり、運転稼動
に際して時間を要するという問題があった。
By the way, when the operation is switched from the single mode to the twin mode, there is a problem that the plasma arc on the anode electrode side becomes unstable and it takes time to operate.

【0004】そこで、本発明は、プラズマ溶融の運転開
始を安定した状態で行い得るツイントーチ式プラズマ溶
融炉およびその運転開始方法を提供することを目的とす
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a twin torch type plasma melting furnace capable of stably starting the operation of plasma melting and a method of starting the operation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のツイントーチ式プラズマ溶融炉は、炉本体
にカソード電極およびアノード電極が設けられたツイン
トーチ式プラズマ溶融炉であって、上記カソード電極お
よびアノード電極に印加する電圧極性を切り替えるため
の極性切替手段を具備したものであり、またより詳しく
は、カソード電極およびアノード電極がそれぞれ昇降装
置を介して昇降自在に設けられた炉本体と、上記両電極
に直流電圧を印加する電源装置と、上記電源装置および
昇降装置を制御する運転制御装置とを有するツイントー
チ式プラズマ溶融炉であって、上記カソード電極および
アノード電極に印加する電圧極性を切り替えるための極
性切替手段を具備し、且つ上記運転制御装置に、初期着
火運転か再着火運転かを判断する着火状態判断部および
上記極性切替手段による電圧極性の切替時期を判断する
極性切替時期判断部を具備するとともに、初期着火運転
時である場合、または再着火運転時で被溶融物の温度が
低い場合に、上記極性切替時期判断部からの切替指示に
より、上記極性切替手段にて通常運転時に印加される電
圧極性とは反対極性の電圧を印加するように構成したも
のである。
In order to solve the above problems, a twin torch type plasma melting furnace according to the present invention is a twin torch type plasma melting furnace having a furnace body provided with a cathode electrode and an anode electrode, A furnace body provided with polarity switching means for switching the voltage polarity applied to the cathode electrode and the anode electrode, and more specifically, a furnace body in which the cathode electrode and the anode electrode are respectively provided so as to be vertically movable via a lifting device. And a power supply device for applying a DC voltage to both electrodes, and a twin torch type plasma melting furnace having an operation control device for controlling the power supply device and the elevating device, wherein a voltage applied to the cathode electrode and the anode electrode A polarity switching means for switching polarity is provided, and the operation control device includes an initial ignition operation or a re-ignition operation. A polarity switching timing determination unit that determines the switching timing of the voltage polarity by the ignition status determination unit and the polarity switching unit that determines whether the initial ignition operation, or during re-ignition operation, When the temperature is low, the polarity switching means applies a voltage having a polarity opposite to the voltage polarity applied during normal operation by the switching instruction from the polarity switching timing determination unit.

【0006】また、本発明のツイントーチ式プラズマ溶
融炉の運転方法は、炉本体にカソード電極およびアノー
ド電極が設けられたツイントーチ式プラズマ溶融炉にお
ける運転方法であって、アノード電極を被溶融物上に接
触させるとともにカソード電極と被溶融物との間にプラ
ズマアークを発生させるシングルモードにて溶融を開始
した後、両電極にてプラズマアークを発生させるツイン
モードに移行する際に、電極に印加する電圧極性を切り
替える方法であり、また上記運転方法におけるシングル
モードによる初期着火運転時において、出滓口側に配置
されるカソード電極に正極の電圧を印加して仮アノード
電極として溶融を開始するとともに、ツインモードへの
移行時に、上記仮アノード電極が下降した場合またはア
ノード電圧の上昇を検出した場合に、両電極に印加する
電圧極性を切り替える方法であり、さらに上記運転方法
におけるシングルモードによる再着火運転時において、
出滓口側に配置されるカソード電極に正極の電圧を印加
して仮アノード電極として溶融を開始するとともに、ツ
インモードへの移行時に、上記仮カソード電極における
アークが安定した場合に、両電極に印加する電圧極性を
切り替える方法である。
The method of operating a twin torch type plasma melting furnace of the present invention is a method of operating a twin torch type plasma melting furnace having a furnace body provided with a cathode electrode and an anode electrode. After starting melting in a single mode in which a plasma arc is generated between the cathode electrode and the material to be melted while being in contact with the top, the voltage is applied to the electrodes when transitioning to the twin mode in which a plasma arc is generated in both electrodes In the initial ignition operation in the single mode in the above-described operation method, the positive electrode voltage is applied to the cathode electrode arranged on the slag outlet side to start melting as a temporary anode electrode. , When the temporary anode electrode falls or the anode voltage rises during the transition to the twin mode. When detecting, a method of switching the voltage polarity applied to the electrodes, further during re-ignition operation by the single mode in the above operation method,
While applying a positive voltage to the cathode electrode disposed on the slag port side to start melting as a temporary anode electrode, and at the time of transition to the twin mode, when the arc in the temporary cathode electrode becomes stable, This is a method of switching the voltage polarity to be applied.

【0007】上記各プラズマ溶融炉およびその運転方法
によると、カソード電極およびアノード電極に印加する
電圧極性を切り替えるようにしたので、例えば溶融炉の
初期着火運転時または再着火運転時で被溶融物の温度が
低い場合に、通常運転時に印加される電圧極性とは反対
の電圧を印加することにより、すなわち溶融がそれ程進
行しないアノード電極側を、溶融し易いカソード電極と
して運転を行うことにより、運転開始時にアノード電極
側で発生していた溶融不良状態、例えばプラズマアーク
暴れ、電極の被溶融物に対する固着状態の発生を防止し
得る。
According to each of the above-mentioned plasma melting furnaces and their operating methods, the voltage polarity applied to the cathode electrode and the anode electrode is switched, so that, for example, during the initial ignition operation or the re-ignition operation of the melting furnace, the material to be melted is changed. When the temperature is low, the operation is started by applying a voltage opposite to the voltage polarity applied during normal operation, that is, by operating the anode electrode side where melting does not proceed so much as a cathode electrode which is easy to melt. It is possible to prevent the occurrence of a poor melting state, for example, a plasma arc rampage, which has sometimes occurred on the anode electrode side, and a state in which the electrode is fixed to the melt.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
るツイントーチ式プラズマ溶融炉およびその運転方法
を、図1〜図3に基づき説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A twin torch type plasma melting furnace and an operation method thereof according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0009】まず、図1に基づき、ツイントーチ式プラ
ズマ溶融炉の概略構成について説明する。このプラズマ
溶融炉における溶融室1aを有する炉本体1の一方には
被溶融物、例えば灰を投入するための灰投入口2が設け
られるとともに、他方には溶融物である溶融スラグSを
取り出すための出滓口3が設けられている。また、炉本
体1の上壁部の出滓口3寄り位置には、例えば黒鉛によ
り形成された棒状のカソード電極4が、また上壁部の灰
投入口2寄り位置には、同じく黒鉛により形成された棒
状のアノード電極5が、それぞれの昇降装置6,7によ
り昇降自在に設けられ、またこれら両電極4,5間に電
力を供給するための直流電源装置8が具備されるととも
に、この電源装置8から両電極4,5に供給する電力
(電圧、電流)および各電極4,5の昇降動作の制御を
行う運転制御装置9が具備されている。
First, a schematic configuration of a twin torch type plasma melting furnace will be described with reference to FIG. In the plasma melting furnace, one of a furnace body 1 having a melting chamber 1a is provided with an ash inlet 2 for charging a material to be melted, for example, ash, and the other is for taking out a molten slag S as a melt. Is provided. Further, a rod-shaped cathode electrode 4 made of, for example, graphite is formed at a position of the upper wall of the furnace body 1 near the slag outlet 3, and a graphite electrode is formed of graphite at a position of the upper wall near the ash inlet 2. The rod-shaped anode electrode 5 is provided so as to be able to move up and down by respective lifting devices 6 and 7, and a DC power supply 8 for supplying electric power between the electrodes 4 and 5 is provided. An operation control device 9 for controlling the power (voltage and current) supplied to the electrodes 4 and 5 from the device 8 and the elevating operation of the electrodes 4 and 5 is provided.

【0010】上記各昇降装置6,7については、図面
上、簡単にボックスとして描いているが、具体的には、
各電極4,5と平行にそれぞれ立設された支柱部材と、
これら各支柱部材に例えばモータ駆動によりそれぞれ昇
降自在に設けられた昇降体と、これら各昇降体から突設
されてそれぞれ対応する電極を把持する把持用アームと
から構成されており、昇降体が昇降することにより、把
持用アームを介して、各電極4,5が昇降される。
The lifting devices 6 and 7 are simply drawn as boxes in the drawing.
A column member standing in parallel with each of the electrodes 4 and 5;
For example, each of the support members is provided with an elevating body provided so as to be able to move up and down by a motor drive, and a gripping arm protruding from each of the elevating bodies and holding a corresponding electrode. By doing so, each of the electrodes 4 and 5 is moved up and down via the gripping arm.

【0011】なお、このプラズマ溶融炉においては、各
電極における電圧制御は、各電極の昇降量(正確には、
溶融スラグの表面からの高さ)を調節することにより行
われる。
In this plasma melting furnace, the voltage control at each electrode is controlled by the amount of elevation of each electrode (accurately,
The height of the molten slag from the surface is adjusted.

【0012】また、上記運転制御装置9には、図2に示
すように、少なくとも、各電極4,5の昇降装置6,7
を制御して各電極4,5の高さ位置を調節する電極高さ
調節部11と、各電極4,5に印加する電圧を調節する
とともにこの調節された電圧を上記電極高さ調節部11
に出力する電圧調節部12と、上記電源装置8から各電
極4,5に高電圧を供給する電気回路(電気配線)13
の途中に設けられて印加する電圧極性を切り替えるため
の極性切替スイッチ(極性切替手段)14と、この極性
切替スイッチ14に切替信号を出力するための極性切替
指示部15とが具備されている。
As shown in FIG. 2, the operation control device 9 includes at least lifting devices 6 and 7 for the electrodes 4 and 5.
Height adjusting unit 11 for controlling the height position of each electrode 4 and 5 by controlling the voltage, and adjusting the voltage applied to each electrode 4 and 5 and applying the adjusted voltage to the electrode height adjusting unit 11.
And a circuit (electrical wiring) 13 for supplying a high voltage from the power supply device 8 to each of the electrodes 4 and 5.
A polarity switching switch (polarity switching means) 14 for switching the polarity of the voltage to be applied and a polarity switching instruction unit 15 for outputting a switching signal to the polarity switching switch 14 are provided.

【0013】なお、電源装置8における各電極4,5に
対する印加電圧の電圧信号(カソード電圧,アノード電
圧)が、電圧調節部12に入力されているが、この電圧
信号を電圧調節部12に入力する電圧信号入力回路16
の途中にも、上記極性切替指示部15からの切替指示信
号により、その信号線を切り替えるための電圧信号切替
スイッチ(電圧信号切替手段)17が設けられている。
なお、図2中、18,19は、各電極4,5の昇降量す
なわち昇降高さ位置を検出するための高さ位置検出部で
あり、具体的には、各昇降装置6,7に設けられた昇降
体の昇降量を検出するエンコーダなどが用いられる。ま
た、図示しないが、カソード電極におけるアーク状態を
電圧を介して検出するカソード電圧判定部が設けられて
いる。
A voltage signal (cathode voltage, anode voltage) of a voltage applied to each of the electrodes 4 and 5 in the power supply device 8 is input to the voltage adjustment unit 12, and this voltage signal is input to the voltage adjustment unit 12. Voltage signal input circuit 16
A voltage signal changeover switch (voltage signal changeover means) 17 for switching the signal line in accordance with the changeover instruction signal from the polarity changeover instruction section 15 is provided in the middle of the operation.
In FIG. 2, reference numerals 18 and 19 denote height position detectors for detecting the amount of elevation of each of the electrodes 4 and 5, that is, the elevation position, and specifically, are provided in each of the elevating devices 6 and 7. An encoder or the like for detecting the amount of lifting of the lifted body is used. Although not shown, a cathode voltage determination unit that detects an arc state at the cathode electrode via a voltage is provided.

【0014】そして、さらに運転制御装置9には、上記
両電極4,5を制御してプラズマアークによる灰溶融を
自動的に行うための自動運転制御部(例えば、自動運転
プログラム)が具備されている。
The operation control device 9 further includes an automatic operation control unit (for example, an automatic operation program) for controlling the two electrodes 4 and 5 to automatically perform ash melting by the plasma arc. I have.

【0015】ところで、本発明の要旨が運転開始を行う
箇所にあるため、この自動運転制御部の内、運転開始方
法を、図3に示すフローチャートに基づき、運転制御装
置の構成と併せて説明する。
By the way, since the gist of the present invention lies in the place where the operation is started, the operation start method in the automatic operation control unit will be described based on the flowchart shown in FIG. 3 together with the configuration of the operation control device. .

【0016】この自動運転制御部における運転開始部分
には、大きく分けて、運転を最初から立ち上げる初期着
火運転(コールドスタートともいう)と、溶融運転中
に、何らかの原因により一旦停止した後、運転を再開す
る再着火運転(ホットスタートともいう)とがある。
The operation start portion of the automatic operation control section is roughly divided into an initial ignition operation (also referred to as a cold start) in which the operation is started from the beginning and an operation after the operation is temporarily stopped for some reason during the melting operation. Restart operation (also called hot start).

【0017】まず、ステップ1に示すように、運転開始
状態判断部21にて、運転開始の状態が初期着火運転か
再着火運転かが判断される。具体的には、運転開始から
現時点までの経過時間が、予め設定された初期着火判定
時間を超えているか否かが判断される。この初期着火判
定時間は、炉(電極)への電源投入時間であり、初期着
火運転か再着火運転かを判断し得る時間であればよく、
例えば比較的短い時間に設定されている。
First, as shown in step 1, the operation start state judging section 21 judges whether the operation start state is the initial ignition operation or the re-ignition operation. Specifically, it is determined whether or not the elapsed time from the start of operation to the present time exceeds a preset initial ignition determination time. The initial ignition determination time is a power-on time to the furnace (electrode), and may be any time as long as it is possible to determine whether the operation is the initial ignition operation or the re-ignition operation.
For example, it is set to a relatively short time.

【0018】一方、運転開始からの経過時間が初期着火
判定時間内である場合、すなわち運転開始時、または運
転開始から殆ど時間が経っていないと判断されると、ス
テップ2に示すように、電極極性判断部22にて、出滓
口3側の電極がカソード電極であるか否かが判断され
る。
On the other hand, if the elapsed time from the start of the operation is within the initial ignition determination time, that is, if it is determined that the operation has been started, or if almost no time has passed since the start of the operation, as shown in step 2, the electrode The polarity determination unit 22 determines whether the electrode on the side of the slag outlet 3 is a cathode electrode.

【0019】この電極極性判断部22にて、出滓口3側
の電極がカソード電極であると判断された場合には、ス
テップ3に進み、極性切替指示部15からの指示によ
り、極性切替スイッチ14が作動されて極性の切替え
(極性の反転)が行われる。すなわち、本来のカソード
電極(以下、実カソード電極ともいう)が仮のアノード
電極(以下、仮アノード電極ともいう)にされるととも
に、本来のアノード電極(以下、実アノード電極ともい
う)が仮のカソード電極(以下、仮カソード電極ともい
う)にされるとともに、これら仮電極の極性が記憶部に
記憶される。なお、現時点での電極の極性は、例えば操
作盤(または制御盤)などに表示されており、オペーレ
ータが確認できるようにされている。
When the electrode polarity judging section 22 judges that the electrode on the side of the slag outlet 3 is the cathode electrode, the process proceeds to step 3, and in accordance with an instruction from the polarity switching instructing section 15, a polarity switching switch. 14 is operated to switch the polarity (reverse the polarity). That is, the original cathode electrode (hereinafter, also referred to as a real cathode electrode) is used as a temporary anode electrode (hereinafter, also referred to as a temporary anode electrode), and the original anode electrode (hereinafter, also referred to as a real anode electrode) is used as a temporary anode electrode. The electrodes are used as cathode electrodes (hereinafter also referred to as temporary cathode electrodes), and the polarities of these temporary electrodes are stored in the storage unit. The current polarity of the electrode is displayed on, for example, an operation panel (or a control panel) or the like so that the operator can confirm the polarity.

【0020】そして、ステップ4に進み着火が行われ
る。すなわち、電源装置8により、直流高電圧が両電極
4,5に印加される。なお、ステップ2で、出滓口3側
の電極がカソード電極ではなく、アノード電極(仮アノ
ード電極)であると判断された場合には、そのまま、ス
テップ4の着火に進む。
Then, the routine proceeds to step 4, where ignition is performed. That is, a high DC voltage is applied to both electrodes 4 and 5 by the power supply device 8. If it is determined in step 2 that the electrode on the side of the slag outlet 3 is not the cathode electrode but the anode electrode (temporary anode electrode), the process proceeds to ignition in step 4 as it is.

【0021】着火が行われた後は、ステップ5に示すよ
うに、極性切替時期判断部23にて、仮極性にされた両
電極4,5を元の実極性に戻してもよいか否かの切替タ
イミングの判断が行われる。すなわち、シングルモード
からツインモードへの切替時期の判断が行われる。
After the ignition has been performed, as shown in step 5, the polarity switching timing determination unit 23 determines whether or not the two electrodes 4 and 5, which have been provisionally polarized, may be returned to the original actual polarity. Is determined. That is, the timing of switching from the single mode to the twin mode is determined.

【0022】具体的には、高さ位置検出部18を介し
て、仮アノード電極4の下降量が検出され、この下降量
に基づき判断される。このように、切替タイミングすな
わち仮アノード電極での被溶融物の溶融状態を、仮アノ
ード電極の昇降量で判断するのは下記の理由による。
More specifically, the amount by which the temporary anode electrode 4 is lowered is detected via the height position detector 18, and a determination is made based on this amount of lowering. The reason for determining the switching timing, that is, the melting state of the material to be melted at the temporary anode electrode, based on the amount of elevation of the temporary anode electrode is as follows.

【0023】すなわち、アノード電極部にて、被溶融物
であるメタルが溶融すると、殆どの場合、その表面が下
がる(メタルが固体状態で且つ積み重ねられている場合
には、メタル間に隙間が生じており、溶融すると隙間に
入り込むため、その表面が下がる)とともに、常に、ア
ノード電極がメタルに接触するように、すなわちアノー
ド電圧がゼロとなるようにゼロボルト制御されているた
め、アノード電極が下がるからである。したがって、こ
のアノード電極の下降が検出されると、アノード電極部
での溶融がある程度進んでいることが分かる。
That is, when the metal to be melted is melted at the anode electrode portion, its surface is almost always lowered (when the metal is in a solid state and stacked, a gap is formed between the metals. Since the surface of the anode electrode goes down when it melts, the anode electrode is always controlled to zero volt so that the anode electrode is in contact with the metal, that is, the anode voltage becomes zero. It is. Therefore, when the lowering of the anode electrode is detected, it can be understood that the melting in the anode electrode portion has advanced to some extent.

【0024】この極性切替時期判断部23にて、仮アノ
ード電極4の下降が検出されて当該仮アノード電極部で
のメタルの溶融が進んだと判断されると、ステップ6に
進み、極性切替指示部15からの指示により極性切替ス
イッチ14が作動されて、極性が元の実極性に切り替え
られる。そして、この後、通常の運転に入ることにな
る。なお、ステップ5で、切替タイミングでないと判断
された場合には、切替タイミングの条件が検出されるま
でその状態が維持される。
If the polarity switching timing judging section 23 detects that the temporary anode electrode 4 has fallen and determines that the melting of the metal in the temporary anode electrode section has advanced, the process proceeds to step 6 where a polarity switching instruction is issued. The polarity switch 14 is operated by an instruction from the unit 15, and the polarity is switched to the original actual polarity. After that, the normal operation is started. If it is determined in step 5 that the timing is not the switching timing, the state is maintained until the switching timing condition is detected.

【0025】一方、運転開始状態判断部21(ステップ
1)にて、運転開始からの経過時間が初期着火判定時間
を超えていると判断された場合、すなわち炉の運転が行
われていたと考えられて今回の運転が再着火であると判
断されると、ステップ7に示すように、再着火判断部2
4にて、電力が遮断された時から現時点までの経過時間
が再着火判定時間を超えているか否か、すなわち電力遮
断時からの経過時間により被溶融物の冷え程度(溶融状
態)が判断される。なお、この再着火判定時間について
も、初期着火判定時間と同様に、炉本体の大きさ等に基
づき経験により決定される。
On the other hand, when the operation start state judging section 21 (step 1) judges that the elapsed time from the start of operation exceeds the initial ignition judgment time, that is, it is considered that the furnace has been operated. If it is determined that the current operation is re-ignition, as shown in step 7, the re-ignition determination unit 2
At 4, it is determined whether or not the elapsed time from when the power is cut off to the present time exceeds the re-ignition determination time, that is, the degree of cooling (melting state) of the material to be melted is determined based on the elapsed time since the power was cut off. You. The re-ignition determination time is also determined by experience based on the size of the furnace body and the like, similarly to the initial ignition determination time.

【0026】そして、再着火判定時間を超えており、被
溶融物の温度が低下していると判断された場合には、ス
テップ8に示すように、電極極性判断部25(ステップ
2で説明した電極極性判断部22と同一の判断部であっ
てもよい)で、ステップ2と同様に、出滓口3側の電極
がカソード電極であるか否かが判断される。
If it is determined that the re-ignition determination time has elapsed and the temperature of the material to be melted has decreased, as shown in step 8, the electrode polarity determination unit 25 (described in step 2) The determination unit may be the same as the electrode polarity determination unit 22), and similarly to step 2, it is determined whether the electrode on the side of the slag outlet 3 is a cathode electrode.

【0027】この電極極性判断部25にて、カソード電
極4であると判断された場合には、ステップ9に進み、
極性切替指示部15からの指示により極性切替スイッチ
4が作動されて、仮アノード電極への極性の切り替えが
行われるとともに、この仮極性の状態が記憶部に記憶さ
れる。その後、ステップ10に進み、電源装置8により
両仮電極への電圧の印加が、すなわち着火が行われる。
If the electrode polarity determining section 25 determines that the electrode is the cathode electrode 4, the process proceeds to step 9, and
The polarity switching switch 4 is operated by an instruction from the polarity switching instruction unit 15 to switch the polarity to the temporary anode electrode, and the state of the temporary polarity is stored in the storage unit. Thereafter, the process proceeds to step 10, where the power supply device 8 applies a voltage to both temporary electrodes, that is, ignition is performed.

【0028】着火が行われると、ステップ11に示すよ
うに、カソード電圧判定部26に進み、仮カソード電極
の電圧が安定しているか否かが判断され、安定している
と判断された場合には、上記初期着火運転にて説明した
ステップ6に進み、両仮電極の極性が切り替えられて元
の実極性に戻された後、通常の運転に入る。
When the ignition is performed, the process proceeds to the cathode voltage determination section 26 as shown in step 11, where it is determined whether or not the voltage of the temporary cathode electrode is stable. Proceeds to step 6 described in the above initial ignition operation, and after the polarities of both temporary electrodes are switched back to the original actual polarities, the normal operation is started.

【0029】ところで、このカソード電圧判定部26で
は、電圧の時間変動である電位傾度が算出されて、この
電位傾度が所定範囲にあるか否かにより判断されるが、
例えばアーク暴れでは、電位傾度がゼロに近づくため、
このゼロに近づいた後、所定の電位傾度が検出された場
合に、カソード電圧が安定していると判断される。
By the way, the cathode voltage determination section 26 calculates a potential gradient, which is a time variation of the voltage, and determines whether the potential gradient is within a predetermined range.
For example, in an arc rampage, the potential gradient approaches zero,
When a predetermined potential gradient is detected after approaching zero, it is determined that the cathode voltage is stable.

【0030】なお、ステップ11で、カソード電圧が安
定していないと判断された場合には、安定するまでその
ままの状態が維持される。また、ステップ8の電極極性
判断部25にて、出滓口3側の電極がカソード電極(実
電極)ではなく、アノード電極(仮電極)であると判断
された場合には、ステップ10の着火に進む。
If it is determined in step 11 that the cathode voltage is not stable, the state is maintained until it is stabilized. If it is determined in step 8 that the electrode on the side of the slag outlet 3 is not the cathode electrode (actual electrode) but the anode electrode (temporary electrode), the ignition in step 10 is performed. Proceed to.

【0031】さらに、ステップ7の再着火判断部24に
て、再着火判定時間を超えていないと判断された場合、
すなわち被溶融物が冷えておらず暖かい状態であると判
断された場合には、ステップ12に示すように、電極極
性判断部27(ステップ2で説明した電極極性判断部2
2と同一の判断部であってもよい)に進み、出滓口3側
の電極がカソード電極(実電極)であるか否かが判断さ
れる。
Further, when the re-ignition judging section 24 judges in step 7 that the re-ignition judgment time has not been exceeded,
That is, when it is determined that the material to be melted is not cooled but warm, as shown in step 12, the electrode polarity determination unit 27 (the electrode polarity determination unit 2 described in step 2).
2 and may determine whether the electrode on the side of the slag outlet 3 is a cathode electrode (actual electrode).

【0032】このステップ12にて、カソード電極であ
ると判断された場合には、ステップ13に進み、着火
(再着火)が行われた後、通常の運転に入る。なお、カ
ソード電極でないと判断された場合には、ステップ14
にて、電圧極性が切り替えられた後、着火されて通常の
運転に入る。
If it is determined in step 12 that the electrode is the cathode electrode, the process proceeds to step 13, where ignition (reignition) is performed, and then normal operation is started. If it is determined that the electrode is not the cathode electrode, step 14
After the voltage polarity is switched, the ignition is performed and the normal operation starts.

【0033】このように、溶融炉の初期着火運転時また
は再着火運転時で被溶融物の温度が低い場合に、極性切
替時期判断部からの切替指示により、極性切替手段を介
して通常運転時に印加される電圧極性とは反対極性の電
圧を印加するようにしたので、すなわち溶融がそれ程進
行しないアノード電極側を、溶融し易いカソード電極と
して運転を行うようにしたので、従来、アノード電極側
で発生していた溶融不良状態、すなわちプラズマアーク
暴れ、電極の被溶融物に対する固着状態の発生が防止さ
れ、したがってプラズマアークが安定した状態で且つ迅
速に溶融運転を立ち上げることができるので、信頼性が
高いプラズマ溶融炉を提供することができる。
As described above, when the temperature of the material to be melted is low during the initial ignition operation or the re-ignition operation of the melting furnace, the switching instruction from the polarity switching timing judging unit makes it possible to perform the normal operation via the polarity switching means. Since a voltage having a polarity opposite to the voltage polarity to be applied is applied, that is, the anode electrode side where melting does not proceed so much is operated as a cathode electrode which is easy to melt, conventionally, the anode electrode side is conventionally used. Since the occurrence of a poor melting state, that is, a plasma arc runaway and a state in which the electrode is fixed to the object to be melted, is prevented, and the melting operation can be started quickly in a stable state of the plasma arc, the reliability is improved. And a plasma melting furnace having a high melting point can be provided.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように本発明のプラズマ溶融炉お
よびその運転方法によると、カソード電極およびアノー
ド電極に印加する電圧極性を切り替えるようにしたの
で、例えば溶融炉の初期着火運転時または再着火運転時
で被溶融物の温度が低い場合に、通常運転時に印加され
る電圧極性とは反対の電圧を印加することにより、すな
わち溶融がそれ程進行しないアノード電極側を、溶融し
易いカソード電極として運転を行うことにより、従来、
運転開始時にアノード電極側で発生していた溶融不良状
態、例えばプラズマアーク暴れ、電極の被溶融物に対す
る固着状態の発生が防止され、したがってプラズマアー
クが安定した状態で且つ迅速に溶融運転を立ち上げるこ
とができる。
As described above, according to the plasma melting furnace and the method of operating the same according to the present invention, the polarity of the voltage applied to the cathode electrode and the anode electrode is switched, for example, during the initial ignition operation or re-ignition of the melting furnace. When the temperature of the material to be melted during operation is low, by applying a voltage opposite to the voltage polarity applied during normal operation, that is, the anode electrode side where melting does not proceed so much is operated as a cathode electrode that is easy to melt. By doing, conventionally,
Insufficient melting state, such as plasma arc runaway, which has occurred on the anode electrode side at the start of operation, and the occurrence of a state of sticking of the electrode to the melted object are prevented. Therefore, the melting operation is started quickly and in a stable plasma arc state. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るツイントーチ式プラ
ズマ溶融炉の概略全体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic overall configuration of a twin torch type plasma melting furnace according to an embodiment of the present invention.

【図2】同プラズマ溶融炉における運転制御装置の概略
構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an operation control device in the plasma melting furnace.

【図3】同プラズマ溶融炉における運転制御方法を示す
フローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation control method in the plasma melting furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炉本体 2 灰投入口 3 出滓口 4 カソード電極 5 アノード電極 6,7 昇降装置 8 電源装置 9 運転制御装置 11 電極高さ調節部 12 電圧調節部 14 極性切替スイッチ 15 極性切替指示部 21 運転開始状態判断部 22 電極極性判断部 23 極性切替時期判断部 24 再着火判断部 25 電極極性判断部 26 カソード状態判断部 27 電極極性判断部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace main body 2 Ash inlet 3 Slag outlet 4 Cathode electrode 5 Anode electrode 6, 7 Elevating device 8 Power supply device 9 Operation control device 11 Electrode height adjustment part 12 Voltage adjustment part 14 Polarity change switch 15 Polarity change instruction part 21 Operation Start state determination unit 22 Electrode polarity determination unit 23 Polarity switching timing determination unit 24 Re-ignition determination unit 25 Electrode polarity determination unit 26 Cathode state determination unit 27 Electrode polarity determination unit

フロントページの続き (72)発明者 南野 利幸 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 猿渡 雅数 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 3K061 NB02 NB30 3K062 BA02 DB14 4K045 AA04 RB02 4K063 AA04 CA03 CA06 FA56 FA72Continuing from the front page (72) Inventor Toshiyuki Minano 1-7-89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Hitachi Zosen Corporation (72) Inventor Masakazu Saruwatari 1-7-7 Minami-Kohoku, Suminoe-ku, Osaka-shi, Osaka No. 89 F-term in Hitachi Zosen Corporation (reference) 3K061 NB02 NB30 3K062 BA02 DB14 4K045 AA04 RB02 4K063 AA04 CA03 CA06 FA56 FA72

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炉本体にカソード電極およびアノード電極
が設けられたツイントーチ式プラズマ溶融炉であって、 上記カソード電極およびアノード電極に印加する電圧極
性を切り替えるための極性切替手段を具備したことを特
徴とするツイントーチ式プラズマ溶融炉。
1. A twin torch type plasma melting furnace having a furnace body provided with a cathode electrode and an anode electrode, comprising a polarity switching means for switching a voltage polarity applied to the cathode electrode and the anode electrode. Characteristic twin torch type plasma melting furnace.
【請求項2】カソード電極およびアノード電極がそれぞ
れ昇降装置を介して昇降自在に設けられた炉本体と、上
記両電極に直流電圧を印加する電源装置と、上記電源装
置および昇降装置を制御する運転制御装置とを有するツ
イントーチ式プラズマ溶融炉であって、 上記カソード電極およびアノード電極に印加する電圧極
性を切り替えるための極性切替手段を具備し、 且つ上記運転制御装置に、初期着火運転か再着火運転か
を判断する運転状態判断部および上記極性切替手段によ
る電圧極性の切替時期を判断する極性切替時期判断部を
具備するとともに、 初期着火運転時である場合、または再着火運転時で被溶
融物の温度が低い場合に、上記極性切替時期判断部から
の切替指示により、上記極性切替手段にて通常運転時に
印加される電圧極性とは反対極性の電圧を印加するよう
に構成したことを特徴とするツイントーチ式プラズマ溶
融炉。
2. A furnace body in which a cathode electrode and an anode electrode are respectively provided so as to be movable up and down via a lifting device, a power supply device for applying a DC voltage to both electrodes, and an operation for controlling the power supply device and the lifting device. A twin torch type plasma melting furnace having a control device, comprising: a polarity switching means for switching a voltage polarity applied to the cathode electrode and the anode electrode; and the operation control device includes an initial ignition operation or a re-ignition. An operation state determination unit for determining whether the operation is performed and a polarity switching timing determination unit for determining a switching timing of the voltage polarity by the polarity switching unit are provided.When the initial ignition operation is performed or the re-ignition operation is performed, When the temperature is low, the polarity switching means determines the voltage polarity applied during normal operation by the switching instruction from the polarity switching timing determination unit. Twin Torch type plasma melting furnace, characterized by being configured to apply a voltage of opposite polarity.
【請求項3】炉本体にカソード電極およびアノード電極
が設けられたツイントーチ式プラズマ溶融炉における運
転方法であって、 アノード電極を被溶融物上に接触させるとともにカソー
ド電極と被溶融物との間にプラズマアークを発生させる
シングルモードにて溶融を開始した後、両電極にてプラ
ズマアークを発生させるツインモードに移行する際に、
電極に印加する電圧極性を切り替えることを特徴とする
ツイントーチ式プラズマ溶融炉の運転方法。
3. A method for operating a twin torch type plasma melting furnace in which a furnace body is provided with a cathode electrode and an anode electrode, wherein the anode electrode is brought into contact with the material to be melted, After starting melting in a single mode that generates a plasma arc, when transitioning to twin mode in which a plasma arc is generated on both electrodes,
A method for operating a twin torch type plasma melting furnace, comprising switching a voltage polarity applied to an electrode.
【請求項4】シングルモードによる初期着火運転時にお
いて、出滓口側に配置されるカソード電極に正極の電圧
を印加して仮アノード電極として溶融を開始するととも
に、ツインモードへの移行時に、上記仮アノード電極が
下降した場合またはアノード電圧を検出した場合に、両
電極に印加する電圧極性を切り替えることを特徴とする
請求項3に記載のツイントーチ式プラズマ溶融炉の運転
方法。
4. During an initial ignition operation in a single mode, a positive electrode voltage is applied to a cathode electrode arranged on a slag port side to start melting as a temporary anode electrode, and at the time of shifting to a twin mode, The method of operating a twin torch type plasma melting furnace according to claim 3, wherein the polarity of the voltage applied to both electrodes is switched when the temporary anode electrode falls or when the anode voltage is detected.
【請求項5】シングルモードによる再着火運転時におい
て、出滓口側に配置されるカソード電極に正極の電圧を
印加して仮アノード電極として溶融を開始するととも
に、ツインモードへの移行時に、上記仮カソード電極に
おけるアークが安定した場合に、両電極に印加する電圧
極性を切り替えることを特徴とする請求項3に記載のツ
イントーチ式プラズマ溶融炉の運転方法。
5. A re-ignition operation in a single mode, a positive electrode voltage is applied to a cathode electrode disposed on a slag port side to start melting as a temporary anode electrode, and at the time of shifting to a twin mode, 4. The operating method of the twin torch type plasma melting furnace according to claim 3, wherein the polarity of the voltage applied to both electrodes is switched when the arc at the temporary cathode electrode is stabilized.
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JP2006292333A (en) * 2005-04-14 2006-10-26 Babcock Hitachi Kk Operation method of plasma type melting furnace and plasma type melting furnace
JP2015024429A (en) * 2013-07-26 2015-02-05 特殊電極株式会社 Electrode in ladle preheater
JP7469613B2 (en) 2020-03-02 2024-04-17 日本製鉄株式会社 Plasma heating device and plasma heating method

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