JP2007278562A - Burner and combustion treatment method for waste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料と空気との混合ガスをプラズマ化し、磁界を作用させてプラズマガス中の電子を吸引して残る陽イオンガスを集束させ、その集束した陽イオンガスに点火することにより高温燃焼を可能にするバーナーおよび該バーナーを用いて廃棄物を高温燃焼して処理する方法に関する。 The present invention converts a mixed gas of fuel and air into a plasma, applies a magnetic field to attract electrons in the plasma gas, focuses the remaining cation gas, and ignites the focused cation gas for high-temperature combustion. The present invention relates to a burner that enables the heat treatment and a method for treating waste by high-temperature combustion using the burner.
廃棄物を処理する場合、加熱効率を向上させ、ダイオキシンやアスベスト等の有害物を抑制するため、処理温度は2000℃以上の超高温とされている。電気プラズマは、処理温度を2000℃以上にすることを可能にするものの、運転費用が高価になるといった問題がある。一方、灯油等による燃焼は、バーナーを用いて実施することができ、電気プラズマに比べて安価であるものの、上記処理温度を達成するのが非常に困難である。 When processing waste, in order to improve heating efficiency and suppress harmful substances such as dioxin and asbestos, the processing temperature is set to an extremely high temperature of 2000 ° C. or higher. Although electric plasma makes it possible to set the processing temperature to 2000 ° C. or higher, there is a problem that the operating cost becomes expensive. On the other hand, combustion with kerosene or the like can be carried out using a burner and is cheaper than electric plasma, but it is very difficult to achieve the above processing temperature.
灯油等による燃焼は、燃焼に必要な空気の供給量を増加するほど高温を達成することができ、反対に、空気の供給量を減少させるほど温度が下がる。しかしながら、必要量以下になると不完全燃焼を引き起こし、一酸化炭素の発生量が増加し、大気汚染に係る環境基準を超えるといった問題がある。燃焼温度を高めるためには、供給する空気の予熱を行う方法がある。しかしながら、空気の予熱に必要な熱交換器の設置が必要となり、また、その設置スペースや費用がかかるといった問題がある。 Combustion with kerosene or the like can achieve a higher temperature as the supply amount of air necessary for combustion increases, and conversely, the temperature decreases as the supply amount of air decreases. However, when the amount is less than the required amount, incomplete combustion occurs, the amount of carbon monoxide generated increases, and there is a problem that it exceeds the environmental standards related to air pollution. In order to increase the combustion temperature, there is a method of preheating the supplied air. However, it is necessary to install a heat exchanger necessary for preheating air, and there is a problem that the installation space and cost are high.
こういった問題に鑑み、空気を予熱することなく、また、空気の供給量を増加することなく、簡単に燃焼火炎温度を高めることができるバーナーが提案されている(特許文献1参照)。このバーナーは、混合室の入口側で混合筒に、外筒と内筒とからなる二重構造の空気供給部を接続し、内筒にはプラズマ発生手段を設けて、内筒内を流れる空気流をプラズマ化させてプラズマ流を発生させ、外筒と内筒との間に螺旋状に旋回羽根を配置して、この旋回流でプラズマ流を包んで収斂させ、混合筒を貫通して燃料噴射ノズルを設け、混合室内のプラズマ流の周囲に燃料を噴射させて旋回流に混合させ、混合室の出口側で混合筒に管を接続し、この管内に燃焼室を形成し、管を貫通して点火プラグを設ける構成とされている。また、同極が燃焼室の周囲に存在するようにして燃焼筒の外周に配置された複数の磁石を備えている。 In view of these problems, there has been proposed a burner that can easily raise the combustion flame temperature without preheating the air and without increasing the air supply amount (see Patent Document 1). This burner is connected to the mixing cylinder on the inlet side of the mixing chamber with a double-structured air supply unit consisting of an outer cylinder and an inner cylinder, and the inner cylinder is provided with plasma generating means so that the air flowing in the inner cylinder The plasma flow is generated to generate a plasma flow, and swirl blades are arranged in a spiral shape between the outer cylinder and the inner cylinder, and the swirl flow wraps and converges the plasma flow. An injection nozzle is provided to inject fuel around the plasma flow in the mixing chamber and mix it into the swirling flow. Connect a tube to the mixing cylinder on the outlet side of the mixing chamber, form a combustion chamber in this tube, and penetrate the tube Thus, a spark plug is provided. Moreover, it has a plurality of magnets arranged on the outer periphery of the combustion cylinder so that the same pole exists around the combustion chamber.
燃焼温度は、空気圧が高まるにつれて高くなることが知られている。これは、空気圧が高くなるにつれて供給される酸素量が増加するためである。上記バーナーは、空気流を収斂させることによりイオン密度を高めており、空気圧を高める必要がなく、また、酸素を付加する必要もないといった利点を有する。また、複数の磁石によって火炎を収斂させることで、さらに燃焼温度を高めることができる。上記バーナーは、旋回流で包んでプラズマ流を収斂させるものであるが、旋回羽根から離間するにつれて収斂したプラズマ流は拡散するため、高められる燃焼温度には限界があった。そこで、燃焼火炎を複数の磁石によって収斂させ、火炎温度を高めることができるものの、高温において磁場を制御することは難しく、また、高温で使用できる磁石を用いる必要があった。また、旋回羽根を設けて旋回流を発生させ、内部のプラズマ流を旋回流で包む構成であるため、バーナーのサイズを小さくするのにも限界があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、安価な灯油等を使用して、2000℃以上の超高温を達成することができ、安価なバーナーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an inexpensive burner that can achieve an ultra-high temperature of 2000 ° C. or higher using inexpensive kerosene or the like.
本発明者等は、上記課題に鑑みて鋭意検討を加えてきたところ、剣山に高電圧を印加して空気をイオン化してプラズマ流を発生させ、プラズマ流の中から電子を吸引し、外部から磁界を作用させて電子が吸引されて残る陽イオンガスを中心軸に集束させ、その集束した陽イオンガスに点火することにより、2000℃以上の超高温を達成することができることを見出した。これは、上記プラズマ流を発生させる手段、磁界を作用させて陽イオンガスを集束させる手段、陽イオンガスに点火する手段を備える簡単な構成のバーナーによって達成することができる。このバーナーは、簡単な構成であるため、安価で提供することができる。したがって、上記課題は、このバーナーを提供することにより達成される。 The inventors of the present invention have made extensive studies in view of the above problems, and applied a high voltage to Kenzan to ionize air to generate a plasma flow, attract electrons from the plasma flow, and externally It has been found that an ultrahigh temperature of 2000 ° C. or higher can be achieved by focusing the cation gas remaining after the electrons are attracted by applying a magnetic field to the central axis and igniting the focused cation gas. This can be achieved by a burner having a simple structure including means for generating the plasma flow, means for focusing the cation gas by applying a magnetic field, and means for igniting the cation gas. Since this burner has a simple configuration, it can be provided at low cost. Therefore, the above object is achieved by providing this burner.
すなわち、本発明のバーナーは、燃料と空気とを混合した混合ガスに電圧を印加して該混合ガスをプラズマ化し、陽イオンと電子とが混在したプラズマガスを生成させ、該プラズマガス中の該電子を吸引するプラズマガス生成手段と、電子が吸引されて残る陽イオンガスが流れる流路に磁場(磁界)を発生させ、該陽イオンガスを該流路内の1つの軸に集束させる磁場発生装置と、集束した陽イオンガスに点火する点火手段とを備えるものである。 That is, the burner of the present invention applies a voltage to a mixed gas in which fuel and air are mixed to turn the mixed gas into plasma, thereby generating a plasma gas in which cations and electrons are mixed, and Plasma gas generation means for attracting electrons, and magnetic field generation for generating a magnetic field (magnetic field) in a flow path through which the cation gas remaining after the electrons are attracted, and focusing the cation gas on one axis in the flow path The apparatus includes an apparatus and ignition means for igniting the focused cation gas.
上記プラズマガス生成手段は、複数の先鋭な先端部を有する針部材と、複数の針部材を連結する連結台と、連結台に電流を供給するプラズマ生成用電流供給手段とを含む構成にすることができる。これは、複数の先鋭な先端部を有する針部材に正電圧を印加することにより、先端部に高電界を発生させ、原子および分子中の電子を効率的に放出(電離)させ、陽イオンと電子とが混在した、全体として電気的中性とされるプラズマガスを生成させる。このうち、電子は先端部に吸引され、残りは陽イオンを含む陽イオンガスを構成する。 The plasma gas generation means includes a needle member having a plurality of sharp tips, a connection base for connecting the plurality of needle members, and a plasma generation current supply means for supplying a current to the connection base. Can do. This is because a positive voltage is applied to a needle member having a plurality of sharp tip parts, a high electric field is generated at the tip part, electrons in atoms and molecules are efficiently emitted (ionization), and cations and A plasma gas that is mixed with electrons and made electrically neutral as a whole is generated. Among these, electrons are attracted to the tip, and the remainder constitutes a cation gas containing cations.
上記磁場発生装置は、流路を形成する管の周囲に、並列に配置される複数のコイルと、複数のコイルの一端を連結する第1リング部材と、複数のコイルの他端を連結する第2リング部材と、第1リング部材に電流を供給する磁場発生用電流供給手段とを含む構成とすることができる。この構成では、第1リング部材と複数のコイルと第2リング部材と磁場発生用電流供給手段とにより回路を形成し、これにより、陽イオンガスの流れに対し、流路の1つの軸である中心軸に向いた電磁力を発生させ、陽イオンガスを中心軸に集束させることができる。 The magnetic field generator includes a plurality of coils arranged in parallel around a tube forming a flow path, a first ring member that connects one end of the plurality of coils, and a first ring that connects the other ends of the plurality of coils. It can be set as the structure containing the current supply means for magnetic field generation which supplies a 2 ring member and an electric current to a 1st ring member. In this configuration, a circuit is formed by the first ring member, the plurality of coils, the second ring member, and the magnetic field generating current supply means, and this is one axis of the flow path for the flow of the cation gas. An electromagnetic force directed to the central axis can be generated to focus the cation gas on the central axis.
また、磁場発生装置は、流路を形成する管の周囲に、周方向に配列するように配置される複数の磁石と、隣り合う2つの磁石を磁気的に接続する複数の接続部材とを含む構成にすることもできる。 The magnetic field generator includes a plurality of magnets arranged so as to be arranged in the circumferential direction around a tube forming the flow path, and a plurality of connection members that magnetically connect two adjacent magnets. It can also be configured.
上記複数の磁石は、流路を形成する管の周囲に、その管の外壁に向いてN極とS極とが周方向に交互に配列するように配置され、磁場発生装置は、その管の外壁に向けてN極が配置される磁石とS極が配置される磁石とが接続部材により接続されるものとすることができる。 The plurality of magnets are arranged around a tube forming a flow path so that N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction toward the outer wall of the tube. The magnet in which the N pole is arranged toward the outer wall and the magnet in which the S pole is arranged can be connected by a connecting member.
また、接続部材により磁気的に接続された2つの磁石からなる磁石セットを、管を介して対向するように配置して1つの周回磁場発生手段を構成し、これを管の長手方向に複数配設して複数の周回磁場発生手段を構成し、磁場発生装置は、これら複数の周回磁場発生手段から構成されるものとすることもできる。 Further, a magnet set consisting of two magnets magnetically connected by a connecting member is arranged so as to face each other through a tube to constitute one circulating magnetic field generating means, and a plurality of these are arranged in the longitudinal direction of the tube. A plurality of orbiting magnetic field generating means may be provided, and the magnetic field generating device may be constituted by the plurality of orbiting magnetic field generating means.
本発明では、廃棄物を高温燃焼して処理する方法を提供することができ、本発明の方法は、燃料と空気とを混合した混合ガスに電圧を印加して該混合ガスをプラズマ化し、陽イオンと電子とが混在したプラズマガスを生成させる工程と、プラズマガス中の電子を吸引する工程と、電子が吸引されて残る陽イオンガスが流れる流路に磁場を発生させ、該陽イオンガスを該流路内の1つの軸に集束させる工程と、集束した陽イオンガスに点火し、廃棄物を燃焼させる工程とを含む。 The present invention can provide a method for treating waste by high-temperature combustion. The method of the present invention applies a voltage to a mixed gas in which fuel and air are mixed to make the mixed gas into a plasma, thereby positively treating the mixed gas. A step of generating a plasma gas in which ions and electrons are mixed, a step of sucking electrons in the plasma gas, a magnetic field is generated in a flow path through which the cation gas remaining after the electrons are sucked, and the cation gas is Focusing on one axis in the flow path and igniting the focused cation gas to burn the waste.
本発明のバーナーおよび燃焼処理方法を提供することにより、軽油等の燃料を使用して2000℃以上の超高温を達成することができ、これにより、ダイオキシンやアスベスト等の有害物を確実に処理することができる。本発明のバーナーを提供することにより、所定量の燃料および空気量で従来のバーナーに比較して高温を達成することができるため、加熱効率を向上させることができる。また、流路の中心軸といった1つの軸に集束させることができるため、小型化が可能であり、安価で提供することができる。 By providing the burner and combustion treatment method of the present invention, it is possible to achieve an ultra-high temperature of 2000 ° C. or higher using a fuel such as light oil, thereby reliably treating harmful substances such as dioxins and asbestos. be able to. By providing the burner of the present invention, it is possible to achieve a higher temperature than a conventional burner with a predetermined amount of fuel and air, so that the heating efficiency can be improved. Moreover, since it can focus on one axis | shaft, such as the center axis | shaft of a flow path, size reduction is possible and it can provide at low cost.
本発明のバーナーは、燃料と空気とを混合した混合ガスに電圧を印加して該混合ガスをプラズマ化し、陽イオンと電子とが混在したプラズマガスを生成させ、そのプラズマガス中の電子を吸引するプラズマガス生成手段と、電子が吸引されて残る陽イオンガスが流れる流路に磁場を発生させ、陽イオンガスを流路内の1つの軸に集束させる磁場発生装置と、集束した陽イオンガスに点火する点火手段とを備える構成とされる。以下、図面を参照して本発明のバーナーを詳細に説明するが、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 The burner of the present invention applies a voltage to a mixed gas in which fuel and air are mixed to turn the mixed gas into plasma, thereby generating a plasma gas in which cations and electrons are mixed, and sucks electrons in the plasma gas. Plasma gas generating means, a magnetic field generating device for generating a magnetic field in a flow path through which a cation gas remaining after electrons are attracted, and focusing the cation gas on one axis in the flow path, and a focused cation gas And igniting means for igniting. Hereinafter, although the burner of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings, it is not limited to embodiment described below.
図1は、本発明のバーナーを例示した図である。図1に示すプラズマガス生成手段10は、複数の先鋭な先端部11を有する針部材12と、複数の針部材12を連結する連結台13と、連結台13に電流を供給するプラズマ生成用電流供給手段14とを含む構成とされている。図1に示す実施形態では、対向して2つのプラズマガス生成手段10を備えており、プラズマ生成用電流供給手段14から電流を供給し、複数の先鋭な先端部11に接触する混合ガスに正電圧を印加している。なお、一般に管15は、鋼管等が使用され、導電性を有するため、絶縁体16を介して連結台13が配設される。ここで、正電圧の印加により、先鋭な先端部11のまわりでは、下記式に示す電離(イオン化)反応が起こる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a burner according to the present invention. The plasma gas generation means 10 shown in FIG. 1 includes a
Mは原子を示し、M+は陽イオンを示し、e−は電子を示す。図1に示すように、プラズマ生成用電流供給手段14が直流電流を流し、正電圧を印加することによって上記反応が起こり、ほとんどの電子e−が針部材12に吸引され、連結台13、電流供給手段14を通してアースへと流れる。陽イオンM+は針部材12に反発し、混合ガス中に浸透し、陽イオンガスを構成する。
M represents an atom, M + represents a cation, and e − represents an electron. As shown in FIG. 1, when the plasma generation current supply means 14 applies a direct current and applies a positive voltage, the above reaction occurs, and most of the electrons e− are attracted to the
プラズマガス生成手段10は、針部材12が金属針で、連結台13が金属基盤とされる剣山を用いることができる。なお、先端部11を先鋭にするのは、電界の集中を得て、強電界を実現するためである。銅や鉄等の金属針のほか、先端が直径数nm〜数十nmのカーボンナノチューブとすることもできる。電流供給手段14は、直流電流または交流電流のいずれであってもよいが、電子e−を常に吸引することができる直流電流を供給するものが好ましい。また、図1に示すように、対向して2つのプラズマガス生成手段10を設けることで、より多くの針部材12によって電子e−が吸引され、より多くの陽イオンを発生させることができる。
The plasma gas generation means 10 can use a sword mountain in which the
針部材12に吸引しきれず、混合ガス中に浸透したごく一部の電子は、混合ガス中の原子および分子と反応し、陰イオンを発生させる。しかしながら、全体としては、混合ガスは陽イオン化される。陽イオン化された混合ガスは、陽イオンガスとして磁場発生装置20が設けられた流路21に供給される。
A small part of the electrons that cannot be sucked into the
磁場発生装置20は、陽イオンガスが流れる流路21を形成する管15の周囲に、並列に配置される複数のコイル22と、複数のコイル22の一端を連結する第1リング部材23と、複数のコイル22の他端を連結する第2リング部材24と、第1リング部材23に電流を供給する磁場発生用電流供給手段25とから構成されている。図1では、第1リング部材23と、複数のコイル22と、第2リング部材24と、磁場発生用電流供給手段25とにより回路を形成している。第1リング部材23は、陽イオンガス流の下流側に配置されていて、磁場発生用電流供給手段25から電流が供給される。第2リング部材24は、陽イオンガス流の上流側に配置されている。
The
ここで、図2(a)、(b)を参照して陽イオンガスに作用する力について説明する。図2(a)は正面図を、図2(b)は切断線A−Aで切断された断面図をそれぞれ示す。複数のコイル22は、コイルからの発生磁場を有効に活用するため、管15がアルミニウム等の非磁性材料である場合には外周囲に、鉄等の強磁性材料である場合には内周囲に隣接してほぼ等間隔で配置される。なお、図2に示す実施形態は、前者の非磁性材料である場合の例である。電流を、矢線Bに示すように、下流側の第1リング部材23、複数のコイル22、上流側の第2リング部材24の順に流すと、各コイルでは、コイルを中心として同心円状の磁界MFが発生する。この磁界MFは、矢線Cの方向に作用し、管15内では、矢線Dに示す時計回りに、流路21の中心軸の周りを周回する磁界が発生する。陽イオンガスは、流れの方向および磁界の方向から、流路21の中心軸に向いた、矢線Eに示す方向に電磁力が作用し、その中心軸に集束する。
Here, the force which acts on cation gas is demonstrated with reference to FIG. 2 (a), (b). FIG. 2A is a front view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the cutting line AA. In order to effectively use the magnetic field generated from the coils, the plurality of
各コイル22は、導線を直線状に配置したものであり、導線を通して電流が流れる。コイル22は、陽イオンガスを適切に集束させるために、必要な数設けることができ、また、適切な長さとすることができる。磁場発生用電流供給手段25は、陽イオンガスが流れる方向とは反対の方向に電流を流す必要があり、直流電流を供給することができる手段が必須とされる。
Each
再び図1を参照して、点火手段30は、集束した陽イオンガスに、火花を発生させる等して点火する。集束した陽イオンガスは、高密度化しており、燃料および酸素を多量に含むため、効果的に燃焼する。このため、2000℃以上といった超高温を達成できる。点火手段30としては、陽イオンガスに点火することができるものであればいかなるものでも良く、例えば、火花を発生させて点火する点火プラグを挙げることができる。なお、この点火手段30は、管15に接続される燃焼炉31に配設される。したがって、図1に示すバーナーは、管15の上流側にプラズマガス生成手段10が配設され、管15の下流側に磁場発生装置20が配設され、管15に接続された燃焼炉31に点火手段30が配設される。管15は、プラズマガス生成手段10が配設される位置より上流側に分岐を設け、一方から燃料ガスを、他方から空気をそれぞれ供給し、管15内で混合し、プラズマガス生成手段10に供給することができる。
Referring to FIG. 1 again, the ignition means 30 ignites the focused cation gas by generating a spark or the like. The focused cation gas is highly densified and contains a large amount of fuel and oxygen, so that it burns effectively. For this reason, ultra-high temperature of 2000 degreeC or more can be achieved. The ignition means 30 may be anything as long as it can ignite the cation gas, and examples thereof include an ignition plug that generates sparks and ignites them. The ignition means 30 is disposed in a
ここで、燃料としては、燃焼可能な物質であればいかなる物質でも良いが、例えば、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス、天然ガス、都市ガス、液体プロパン、液体ブタン、ガソリン、軽油、灯油、重油を挙げることができる。液体燃料を供給する場合には、熱交換器等によって揮発させ、ガス化したものを供給することができる。熱交換器では、液体燃料を、例えば、燃焼ガスを用いて揮発させることができる。また、別の熱交換器で、空気を加熱し、加熱空気をバーナーに供給することもできる。このように、加熱空気を用いることで、さらに加熱効率を向上させることができる。 Here, the fuel can be any combustible substance. For example, methane gas, ethane gas, propane gas, butane gas, natural gas, city gas, liquid propane, liquid butane, gasoline, light oil, kerosene, heavy oil Can be mentioned. When supplying liquid fuel, it can be vaporized and gasified by a heat exchanger or the like. In the heat exchanger, the liquid fuel can be volatilized using, for example, combustion gas. Further, the air can be heated by another heat exchanger and the heated air can be supplied to the burner. Thus, heating efficiency can be further improved by using heated air.
管15は、内部を流れるガスの温度および圧力に応じて適切な材料から製作することができる。なお、管15は、磁界方向が一定方向となり、陽イオンガスを適切に集束させるために、発生磁場発生装置によって磁化されない材料が好ましい。例えば、非磁性のステンレス、銅、アルミニウムを挙げることができる。安価な鉄等の強磁性材料を用いる場合には、磁界を有効に活用するため、磁界のかけ方に工夫が必要である。また、ガス流量に応じて適切な径の管を用いることができる。燃焼炉31は、2000℃以上の超高温で燃焼するため、2000℃以上の超高温に耐えうる材料で製作することができる。例えば、耐火れんが等の耐火材を使用することができる。この燃焼炉31内には、塩化ビニル等の塩素を含むプラスチック材料や身体に有害なアスベスト等の廃棄物が収容され、2000℃以上の燃焼温度で燃焼処理される。このように、塩素を含む材料やアスベスト等を超高温燃焼することにより、ダイオキシン等の有害物の発生が抑制される。
The
図3は、バーナーに用いる磁場発生装置の別の実施形態(第2実施形態)を示した図である。磁場発生装置40は、流路41を形成する管42の内周囲または外周囲に、周方向に配列するように配置される複数の磁石43と、隣り合う2つの磁石43を磁気的に接続する複数の接続部材44とを含んで構成される。図3に示す実施形態では、管42の外壁に向いてN極が配置された磁石43aと、管42の外壁に向いてS極が配置された磁石43bとが1つの接続部材44で接続され、管42の裏面に、もう1つの接続部材によって同じく2つの磁石が接続されていて、これによって周回磁場発生手段が構成されている。接続部材44によって接続された2つの磁石43は、1つの磁石セットを構成し、1つの磁石セットと、もう1つの磁石セットとが、管42を介して対向するように配置されることにより、1つの周回磁場発生手段が構成される。
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment (second embodiment) of a magnetic field generator used for a burner. The magnetic
磁石43は、磁界を発生させ、陽イオンガスに効果的に電磁力を作用させるため、管42に隣接して磁石43を配置するほうが好ましい。接続部材44は、磁化されやすい鋼鉄から製作することができ、例えば、鋼鉄の帯状板とすることができる。これにより、2つの磁石を磁気的に接続し、2つの磁石間に磁力線を形成させ、磁界を発生させることができる。
The
図4を参照して、図3に示す磁場発生装置において磁力が陽イオンガス流に作用する力を詳細に説明する。管42内には紙面に向いた方向に陽イオンガスが流れており、管42の周囲に、複数の磁石43が、管42の外壁に向いてN極とS極とが周方向に交互に配列するように配置されている。そのN極の裏面はS極であり、そのS極の裏面はN極であり、それぞれの裏面のS極とN極とを接続部材44によって磁気的に接続し、1つの磁石セットを構成している。図4では、1つの磁石セットと、もう1つの磁石セットとが、管42を介して対向するように配置されており、N極からS極に向けて磁界MFが発生している。図4に示す磁石セットは、2つの磁石43と、中心軸45とによって形成される中心角が約120°とされている。一方の磁石セットにおける一方の磁石のN極から他方の磁石のS極に向けて発生する磁界は、陽イオンガス流に対して、中心軸45に向けて電磁力を発生させ、その一方の磁石セットにおけるその一方の磁石のN極から、他方の磁石セットにおける近隣する一方の磁石のS極に向けて発生する磁界は、陽イオンガス流に対して、中心軸45に向いた方向とは反対方向に電磁力を発生させる。
With reference to FIG. 4, the force which a magnetic force acts on a cation gas flow in the magnetic field generator shown in FIG. 3 is demonstrated in detail. A cation gas flows in the
中心角を上記のように約120°とすると、一方の磁石セットにおける一方の磁石のN極と、他方の磁石セットにおける近隣する一方の磁石のS極と、中心軸45とから形成される中心角は、約60°となり、この場合、中心角が約120°とされた2つの磁石によって発生する電磁力のほうが、中心角が約60°とされた2つの磁石によって発生する電磁力より大きくなる。このため、全体として中心軸45に向けて作用する電磁力が発生し、陽イオンガスを中心軸45に集束させることができる。
Assuming that the center angle is about 120 ° as described above, the center formed by the north pole of one magnet in one magnet set, the south pole of one adjacent magnet in the other magnet set, and the
なお、中心角が互いに90°である場合には、全体として中心軸45に向けて作用する電磁力が、それに反発する電磁力によって相殺される。したがって、効果的に集束させるためには、1つの磁石セットを構成する2つの磁石と、中心軸45とによって形成される中心角が90°より大きくするほうが好ましい。
When the central angles are 90 °, the electromagnetic force acting on the
図5は、バーナーに用いる磁場発生装置のさらに別の実施形態(第3実施形態)を示した図である。図5(a)は正面図を、図5(b)は平面図をそれぞれ示す。図5(a)、(b)に示す磁場発生装置は、図3に示す接続部材44により接続された2つの磁石43からなる磁石セット50が管51を介して対向して配置されることにより構成される周回磁場発生手段を、管51の長手方向に複数配設することによって構成されている。図5(a)、(b)には、2組の磁石セット50によって1つの周回磁場発生手段を構成していて、この周回磁場発生手段が、長手方向に互いに離間して3つ配設されている。なお、図5(a)、(b)では、各磁石52a、52b、52c、52d、53a、53b、53c、53d、54a、54b、54c、54dが配置される位置を明確にするべく、図3に示す接続部材44が省略されていて、各磁石52a、52b、52c、52d、53a、53b、53c、53d、54a、54b、54c、54dが、斜線で表されるN極と斜線のないS極とで示されている。
FIG. 5 is a view showing still another embodiment (third embodiment) of the magnetic field generator used for the burner. FIG. 5A shows a front view, and FIG. 5B shows a plan view. The magnetic field generator shown in FIGS. 5A and 5B has a magnet set 50 composed of two
図5(a)、(b)には、第1周回磁場発生手段の1つの磁石セットを構成する磁石52a、52bと、もう1つの磁石セットを構成する磁石52c、52dが、第2周回磁場発生手段の1つの磁石セットを構成する磁石53a、53bと、もう1つの磁石セットを構成する53c、53dが、第3周回磁場発生手段の1つの磁石セットを構成する磁石54a、54bと、もう1つの磁石セットを構成する磁石54c、54dがそれぞれ示されている。図5(b)に示すように、第2周回磁場発生手段の各磁石53a、53b、53c、53dは、第1周回磁場発生手段の各磁石を周方向に90°回転させた位置にそれぞれ配置されていて、第3周回磁場発生手段の各磁石54a、54b、54c、54dは、第2周回磁場発生手段の各磁石を周方向に90°回転させた位置にそれぞれ配置されている。このように配置することで、第1周回磁場発生手段によって反発する電磁力が作用し、管51の内壁に向けて流れる陽イオンガスを、第2周回磁場発生手段によって中心軸に向かう電磁力を作用させて中心軸へと集束させることができる。このように、複数の周回磁場発生手段の各磁石を周方向に90°ずつ回転させた位置に配置することで、陽イオンガスを中心軸に集束させることができる。
5 (a) and 5 (b), the
本発明では、廃棄物を高温燃焼して処理する方法も提供する。図1を参照して、本発明の方法を詳細に説明する。廃棄物を、燃焼炉31に収容する。プラズマ生成用電流供給手段14によって連結台13を通して針部材12に電圧を印加する。磁場発生用電流供給手段25によって第1リング部材23に電流を供給し、複数のコイル22、第2リング部材24を通して電流を流す。
The present invention also provides a method for treating waste by high-temperature combustion. The method of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Waste is stored in the
次に、管15に、燃料および空気を供給する。空気は、燃料の理論燃焼で必要とされる酸素量から理論空気量を算出し、例えば、5〜20%過剰になるように空気を供給することができる。燃料は、液体であればポンプによって、気体であれば圧縮機またはブロワ(送風機)によって供給することができる。ボンベ(圧縮ビン)やカードル(複数の中形容器を枠組みし、固定した供給装置)であってもよい。また、空気は、空気圧縮機またはブロワで供給することができ、これも同様に、ボンベやカードルから供給することもできる。
Next, fuel and air are supplied to the
燃料と空気は管15内で混合され、プラズマガス生成手段によって電圧が印加されて混合ガスをプラズマ化し、陽イオンと電子とが混在したプラズマガスが生成される。電圧が正の場合、プラズマガスはほとんど電子が正電極に吸引され、陽イオンガスを構成する。また、管15内には周回する磁界が発生しており、陽イオンガスはこの磁界によって流路の中心軸に向かう電磁力が作用して中心軸に集束する。集束した陽イオンガスは、集束したまま燃焼炉31内に入り、点火手段30によって発生させた電気火花等によって点火され、燃焼炉31内に収容された廃棄物が燃焼される。
Fuel and air are mixed in the
これまで、図面を参照して本発明のバーナーを説明してきたが、コイル、磁石のほか、磁場を発生させることができるものであればいかなるものであってもよく、例えば、電磁石とすることができる。また、プラズマガス生成手段は、例えば、プラズマ発生手段を用いることができ、このプラズマ発生手段としては、これまで知られたいかなるプラズマ発生手段でも用いることができる。さらに、点火手段は、電気火花を発生させる等して、燃料ガスに点火することができるものであればいかなるものであってもよい。本発明のバーナーは、プラズマガスを中心軸に集束させ、密度を高めることができるため、管の径を小さくすることができ、これにより、高温燃焼を可能にしつつ、バーナーを小型化することが可能である。 So far, the burner of the present invention has been described with reference to the drawings, but any other material can be used as long as it can generate a magnetic field in addition to a coil and a magnet, for example, an electromagnet. it can. The plasma gas generating means can be, for example, a plasma generating means, and any known plasma generating means can be used as the plasma generating means. Furthermore, the ignition means may be anything as long as it can ignite the fuel gas by generating an electric spark or the like. Since the burner of the present invention can focus the plasma gas on the central axis and increase the density, the diameter of the tube can be reduced, thereby enabling high-temperature combustion and reducing the size of the burner. Is possible.
10…プラズマガス生成手段、11…先端部、12…針部材、13…連結台、14…プラズマ生成用電流供給手段、15…管、16…絶縁体、20…磁場発生装置、21…流路、22…コイル、23…第1リング部材、24…第2リング部材、25…磁場発生用電流供給手段、30…点火手段、31…燃焼炉、40…磁場発生装置、41…流路、42…管、43、43a、43b…磁石、44…接続部材、45…中心軸、50…磁石セット、51…管、52a、52b、52c、52d、53a、53b、53c、53d、54a、54b、54c、54d…磁石
DESCRIPTION OF
Claims (7)
燃料と空気とを混合した混合ガスに電圧を印加して該混合ガスをプラズマ化し、陽イオンと電子とが混在したプラズマガスを生成させる工程と、
前記プラズマガス中の前記電子を吸引する工程と、
前記電子が吸引されて残る陽イオンガスが流れる流路に磁場を発生させ、該陽イオンガスを該流路内の1つの軸に集束させる工程と、
集束した前記陽イオンガスに点火し、前記廃棄物を燃焼させる工程とを含む、方法。
A method for treating waste by high-temperature combustion,
Applying a voltage to a mixed gas in which fuel and air are mixed to turn the mixed gas into a plasma, and generating a plasma gas in which cations and electrons are mixed; and
Sucking the electrons in the plasma gas;
Generating a magnetic field in a flow path through which the cation gas remaining after the electrons are attracted, and focusing the cation gas on one axis in the flow path;
Igniting the focused cation gas and combusting the waste.
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---|---|---|---|---|
KR101261855B1 (en) | 2010-08-17 | 2013-05-07 | 삼성중공업 주식회사 | Apparatus for stabilizing flare |
JP2013517453A (en) * | 2010-01-13 | 2013-05-16 | クリアサイン コンバスチョン コーポレイション | Method and apparatus for electrical control of heat transfer |
WO2015052772A1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-16 | 株式会社岩本 | Incinerator and incinerator equipment |
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2006
- 2006-04-04 JP JP2006103172A patent/JP2007278562A/en active Pending
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