JPH1027687A - Plasma melting furnace - Google Patents
Plasma melting furnaceInfo
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- JPH1027687A JPH1027687A JP8179514A JP17951496A JPH1027687A JP H1027687 A JPH1027687 A JP H1027687A JP 8179514 A JP8179514 A JP 8179514A JP 17951496 A JP17951496 A JP 17951496A JP H1027687 A JPH1027687 A JP H1027687A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマトーチに
よりプラズマアークを発生させ、被処理物の溶融を行う
プラズマ溶融炉に係り、特に低融点金属を含む被処理物
の溶融を行う場合に、異常アークの発生を防止したプラ
ズマ溶融炉に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma melting furnace in which a plasma arc is generated by a plasma torch to melt an object to be processed. The present invention relates to a plasma melting furnace that prevents arcing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、地球環境保護の観点から、廃棄物
の資源リサイクルが注目されている。 これは特に、大
都市において、都市ごみ、産業廃棄物、自動車シュレッ
ダーダスト、上下水処理や地盤改良工事より発生する汚
泥などの廃棄物を埋め立て処理する場所が不足している
からである。一般には、これら廃棄物は焼却され減量さ
れて、焼却灰は埋め立て処分されているが、焼却灰の埋
め立て場所も益々不足する傾向にある。2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to recycling of waste resources from the viewpoint of protecting the global environment. This is because, in particular, there are not enough places in large cities for landfill disposal of waste such as municipal solid waste, industrial waste, automobile shredder dust, sludge generated from sewage treatment and ground improvement work. Generally, these wastes are incinerated and reduced in weight, and the incinerated ash is disposed of in landfills.
【０００３】このため、前記資源リサイクルの観点か
ら、焼却灰を捨てるのではなく、溶融スラグ化して、土
木建設資材への有効利用が進みつつある。この焼却灰の
溶融手段として、従来から、例えば、「プラズマトーチ
による都市ごみ焼却灰溶融」（第４回廃棄物学会研究発
表講、１９９３年）等で、プラズマトーチにより、焼却
灰の溶融を行うプラズマ溶融炉が提案されている。プラ
ズマ溶融炉は、１５００℃程度の高温が容易に得ら
れ、均質なスラグと金属の回収が可能で、電気ノイズ
やフリッカ現象がなく制御性が良く、排ガス量が少な
く排ガス処理装置などシステム全体のコンパクト化が可
能等の利点を有する。For this reason, from the viewpoint of resource recycling, incineration ash is not discarded, but is converted into molten slag, and its effective use as civil engineering construction materials is progressing. As a method of melting the incineration ash, for example, melting of the incineration ash with a plasma torch has been conventionally performed, for example, in "Municipal waste incineration ash melting with a plasma torch" (4th Annual Conference of the Society of Waste Management, 1993). Plasma melting furnaces have been proposed. The plasma melting furnace can easily obtain a high temperature of about 1500 ° C, can collect homogeneous slag and metal, has good controllability without electric noise and flicker phenomenon, has a small amount of exhaust gas, and has a small amount of exhaust gas. It has advantages such as compactness.
【０００４】このプラズマ溶融炉は、図４に示す通り、
溶融炉１の炉底に設けた電極２ｂと炉頂側より炉底に向
けて垂下したプラズマトーチ２の先端部の電極との間に
プラズマアークＡを発生させる基本構造となっている。
図５は、プラズマトーチが２本で、炉底電極が無く、一
方のトーチ２が＋の電極、他方のトーチ２が−の電極と
なっており、溶融浴７と各トーチとの間にプラズマアー
クＡを発生させる。そして、炉内に搬入した被処理物
を、このプラズマアークにより溶融させて溶融浴７とな
し、溶融スラグを随時炉外へ取り出す構成となってい
る。このような構成のプラズマ溶融炉において、運転上
重要な点は、プラズマアークが正常に発生することであ
り、後述するような異常アークが発生すると、運転効率
のみならず、炉の寿命等に係わる重大な問題を生じる。[0004] As shown in FIG.
The basic structure is such that a plasma arc A is generated between an electrode 2b provided at the furnace bottom of the melting furnace 1 and an electrode at the tip of a plasma torch 2 hanging down from the furnace top toward the furnace bottom.
FIG. 5 shows two plasma torches, no furnace bottom electrode, one torch 2 being a positive electrode, the other torch 2 being a negative electrode, and a plasma between the melting bath 7 and each torch. An arc A is generated. Then, the processing object carried into the furnace is melted by the plasma arc to form a melting bath 7, and the molten slag is taken out of the furnace at any time. In the plasma melting furnace having such a configuration, an important point in operation is that a plasma arc is normally generated. When an abnormal arc as described below is generated, not only the operation efficiency but also the life of the furnace is affected. Causes serious problems.
【０００５】そして、このプラズマアークの発生に直接
係わり、プラズマ溶融炉の運転性能を決めるのがプラズ
マトーチの構造である。従来から使用されているプラズ
マトーチの代表的な構造を挙げると、例えば、特開昭５
９−１８１５００号に示される水冷式の中空銅電極や、
電極の中心軸にプラズマガス噴出孔を有した中空円筒状
のグラファィトや、中実の水冷タングステン電極が使用
されている。[0005] The structure of the plasma torch is directly related to the generation of the plasma arc and determines the operation performance of the plasma melting furnace. A typical structure of a plasma torch conventionally used is described in, for example,
No. 9-181500, water-cooled hollow copper electrode,
A hollow cylindrical graphite having a plasma gas ejection hole at the center axis of the electrode, or a solid water-cooled tungsten electrode is used.
【０００６】しかしながら、産業廃棄物の大型化や複雑
化に伴い、近年増大している廃棄物の中には、ナトリウ
ム、カリウム、鉛、銅、亜鉛などの低融点金属が多量に
含まれている。これらの低融点金属は、廃棄物の溶融や
炉内の高温化に伴い、廃棄物から炉内に揮散する。その
結果、プラズマトーチ間や、プラズマトーチと炉壁間、
プラズマトーチと廃棄物間、プラズマトーチ自身の先端
と側面間などの炉内雰囲気の電気伝導度を異常に上昇さ
せる。However, with the increase in size and complexity of industrial waste, the amount of low-melting metals such as sodium, potassium, lead, copper, and zinc are contained in large amounts in recent years. . These low-melting metals volatilize from the waste into the furnace with the melting of the waste and the high temperature inside the furnace. As a result, between the plasma torch, between the plasma torch and the furnace wall,
The electrical conductivity of the atmosphere in the furnace, such as between the plasma torch and the waste, between the tip and the side of the plasma torch itself, is abnormally increased.
【０００７】図４、図５に示す通り、本来正常な状態で
は、プラズマアークは、プラズマトーチ２先端の電極と
溶融炉の炉底に設けた電極２ｂとの間Ａ、もしくは、プ
ラズマトーチと溶融浴の間Ａで発生する。しかし、炉内
雰囲気中に低融点金属が揮散した場合には、雰囲気の電
気伝導度が異常に上昇し、プラズマトーチ２と炉壁間
Ｂ、プラズマトーチ２の側面と溶融浴７の間Ｃ、プラズ
マトーチ２の側面同士の間やトーチの先端と側面間の
Ｄ、などで、異常アークとして発生する。この異常アー
クは、プラズマトーチの消耗を早めてトーチ寿命を縮め
るのは勿論、トーチの焼損や折損、この焼損や折損に伴
うプラズマトーチからの冷却水もれを生じたりして爆発
事故の原因となるなど、プラズマ溶融炉に致命的なダメ
ージを与える。[0007] As shown in FIGS. 4 and 5, in a normally normal state, the plasma arc is generated between the electrode A at the tip of the plasma torch 2 and the electrode 2 b provided on the bottom of the melting furnace, or between the plasma torch and the melting point. Occurs at A during bath. However, when the low-melting-point metal volatilizes in the furnace atmosphere, the electric conductivity of the atmosphere abnormally rises, and the space B between the plasma torch 2 and the furnace wall, the space C between the side surface of the plasma torch 2 and the melting bath 7, An abnormal arc is generated between the side surfaces of the plasma torch 2 or D between the tip and the side surface of the torch. This abnormal arc not only accelerates the consumption of the plasma torch and shortens the life of the torch, but also causes burnout or breakage of the torch and leakage of cooling water from the plasma torch due to the burnout or breakage. It causes fatal damage to the plasma melting furnace.
【０００８】この問題の解決のためには、溶融処理され
る廃棄物から、予め低融点金属を除去することも考えら
れる。しかし、廃棄物自身が複雑多岐かつ多量で、しか
も廃棄物中に複雑に混在化した低融点金属を、それのみ
を除去することは、現実的には不可能である。したがっ
て、この問題は、プラズマ溶融炉の側で改善せざるを得
ない。In order to solve this problem, it is conceivable to previously remove the low melting point metal from the waste to be melted. However, it is practically impossible to remove only the low-melting-point metal which is complex and diversified and abundant in the waste itself, and which is complicatedly mixed in the waste. Therefore, this problem must be improved on the side of the plasma melting furnace.
【０００９】従来より、異常アーク発生自体の防止手段
は種々提案されている。例えば、前記特開昭５９−１８
１５００号公報では、渦流発生器により、ガスの渦流を
発生させ、このガスの渦流でアークを拘束し安定化させ
て、異常アーク（この公報では、意図しない箇所を通っ
てアークが発生する意味）を防止することが提案されて
いる。また、グラファィトプラズマトーチでは、２本設
けられているプラズマトーチ間を一定間隔以上に保ち、
プラズマアークが中空円筒状のトーチ側面から発生せ
ず、トーチ先端のみから発生するようにしている。Hitherto, various means for preventing the occurrence of abnormal arc itself have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-18 / 1984
In Japanese Patent Publication No. 1500, a vortex generator generates a gas vortex, restrains and stabilizes the arc with the gas vortex, and generates an abnormal arc (in this publication, an arc is generated through an unintended part). It has been proposed to prevent this. In the case of the graphite plasma torch, the distance between the two plasma torches is kept at a certain distance or more.
The plasma arc is not generated from the side surface of the hollow cylindrical torch, but is generated only from the tip of the torch.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術では、前記廃棄物中の低融点金属の揮散という
新たな問題には対応できない。即ち、前記特開昭５９−
１８１５００号公報のように、ガスの渦流を発生させア
ークの安定化を行っても、操業上の都合で、溶融浴（炉
底電極）とプラズマトーチとの間隔を大きくした場合
は、安定化の効果が小さくなり、低融点金属の揮散によ
る異常アークが発生し易い。また、特開昭５９−１８１
５００号では、シュラウド自体が金属製で、導電性であ
るため、このシュラウドを介して、異常アークを起こす
可能性がある。However, these conventional techniques cannot cope with the new problem of volatilization of low melting point metals in the waste. That is, Japanese Unexamined Patent Publication No.
As disclosed in Japanese Patent No. 181500, even if a gas vortex is generated to stabilize the arc, if the distance between the melting bath (furnace bottom electrode) and the plasma torch is increased for operational reasons, the stabilization is not possible. The effect is reduced, and an abnormal arc is easily generated due to volatilization of the low melting point metal. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-181
In No. 500, since the shroud itself is made of metal and is conductive, an abnormal arc may occur through the shroud.
【００１１】また、前記グラファィトプラズマトーチの
ように、２本のプラズマトーチ間を一定間隔以上に保つ
場合、間隔が大きすぎるとトーチ間で正常なアークが流
れにくくなり、小さすぎると異常アークが発生しやすい
など、トーチ間隔の設定自体が難しく、このため溶融作
業自体が煩雑になるなどの問題がある。When the distance between the two plasma torches is maintained at a predetermined distance or more, as in the case of the graphite plasma torch, if the distance is too large, it becomes difficult for a normal arc to flow between the torches. It is difficult to set the torch interval itself, for example, because it is easy to occur, which causes a problem that the melting operation itself becomes complicated.
【００１２】本発明は、かかる事情に鑑み、処理される
廃棄物が、低融点金属を多量に含んでいても、運転中に
異常アークが発生しないプラズマ溶融炉を提供しようと
するものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plasma melting furnace in which an abnormal arc is not generated during operation even if the waste to be treated contains a large amount of low melting point metal.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】このための、本発明の第
１の手段は、プラズマ溶融炉ににより低融点金属を含む
被処理物の溶融を行う場合に、プラズマトーチの外周
に、耐熱性と電気絶縁性を有するカバーを設けることで
ある。A first means of the present invention for this purpose is to provide a heat-resistant material on the outer periphery of a plasma torch when an object containing a low melting point metal is melted by a plasma melting furnace. And providing a cover having electrical insulation.
【００１４】本発明の第２の手段は、前記耐熱性と電気
絶縁性を有するカバーを、その必要性に応じて、あるい
は必要なトーチ部位のみに設けられるよう、前記プラズ
マトーチの軸方向に移動可能とすることである。[0014] The second means of the present invention is to move the cover having heat resistance and electrical insulation in the axial direction of the plasma torch so as to be provided according to its necessity or only at a necessary torch part. Is to make it possible.
【００１５】本発明の第３の手段は、カバーをトーチ外
周に密着ないし被覆する以外に、カバーをトーチに対し
移動可能としたり、トーチとカバーの熱膨張の差による
干渉を避けるために、プラズマトーチの外周と前記カバ
ーとの間に一定の空間を設けることである。[0015] The third means of the present invention is to provide a cover which can be moved with respect to the torch in addition to closely attaching or covering the outer periphery of the torch, and in order to avoid interference due to a difference in thermal expansion between the torch and the cover. A constant space is provided between the outer periphery of the torch and the cover.
【００１６】本発明の第４の手段は、前記カバーとトー
チ外周との空間自体が、異常アークの原因とならないよ
うに、前記プラズマトーチとカバーとの間の空間に不活
性ガスを注入することである。According to a fourth aspect of the present invention, an inert gas is injected into the space between the plasma torch and the cover so that the space itself between the cover and the outer periphery of the torch does not cause an abnormal arc. It is.
【００１７】本発明の第５の手段は、溶融対象の被処理
物を、特に低融点金属を多量に含む廃棄物とすることで
ある。A fifth means of the present invention is that the object to be melted is a waste containing particularly a large amount of low melting point metal.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】本発明においては、プラズマトー
チの外周に、耐熱性と電気絶縁性を有するカバーを設け
ることにより、プラズマアークをトーチ先端のみから正
常に発生させることができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a plasma arc can be normally generated only from the tip of the torch by providing a heat-resistant and electrically insulating cover on the outer periphery of the plasma torch.
【００１９】本発明において、まず、カバーの材料や材
質は、耐熱性と電気絶縁性を有するものであれば、セラ
ミックスや耐熱合金の表面にセラミックスを溶射した複
合材（パイプ含む）等公知の材料が適宜選択される。ま
た、カバーの形状、長さや厚みは、カバーすべきトーチ
の形状、長さに応じて適宜選択されるが、以下の通り、
トーチの種類によって、異常アークの発生部位が異なる
ことを考慮すべきである。In the present invention, first, a known material such as a composite material (including pipes) obtained by spraying ceramics on the surface of ceramics or a heat-resistant alloy is used as long as the material and the material of the cover have heat resistance and electrical insulation. Is appropriately selected. Further, the shape, length and thickness of the cover are appropriately selected according to the shape and length of the torch to be covered.
It should be taken into consideration that the location of the abnormal arc differs depending on the type of torch.
【００２０】まず、水冷式の中空銅電極や中実タングス
テン電極などのトーチの場合、異常アークは、トーチ先
端からトーチ直径の２倍程度の距離に集中して発生する
ことが経験的に分かっている。この現象は、水冷式トー
チの先端が、被処理物の溶融浴面から、トーチ直径の
１．５倍以上間隔が空いた場合に特に著しい。First, in the case of a torch such as a water-cooled hollow copper electrode or a solid tungsten electrode, it has been empirically found that the abnormal arc is concentrated at a distance of about twice the torch diameter from the tip of the torch. I have. This phenomenon is particularly remarkable when the tip of the water-cooled torch is spaced from the molten bath surface of the object by 1.5 times or more the diameter of the torch.
【００２１】また、グラファィトトーチの場合、理論上
は、トーチ側面全体が異常アーク発生の対象となるが、
経験的には、トーチ先端からトーチ長さの１／２倍程度
の部分に集中して発生する。これは、グラファィトトー
チの場合には水冷式ではないため、トーチ先端部分が、
被処理物の溶融浴からの輻射熱を受ける等、特に高温に
なりやすいゆえと推考される。したがって、カバーは、
少なくとも前記各トーチの異常アークが発生し易い部分
を炉内雰囲気から遮断するように設けることが好まし
い。In the case of a graphite torch, theoretically, the entire side surface of the torch is subject to abnormal arc generation.
Empirically, it occurs concentrated on a portion of about 1/2 times the torch length from the tip of the torch. This is because the torch tip is not water-cooled in the case of a graphite torch,
It is presumed that the temperature tends to be particularly high, such as receiving radiant heat from the molten bath of the object. Therefore, the cover
It is preferable to provide at least a portion of each of the torches where an abnormal arc is likely to occur from the furnace atmosphere.
【００２２】本発明のカバーは、恒常的に設けようとす
れば、トーチ外周に、トーチとカバーの熱膨張による干
渉を考慮して、機械的に嵌合・固着して良い。しかし、
特に異常アークが発生しやすい非定常運転時や、異常ア
ークが発生した際を除き、異常アークが発生しない定常
運転時にはトーチないし炉内から離しておいた方が、そ
のメンテナンス上、有利な場合がある。この場合には、
カバーを、前記プラズマトーチ軸方向に移動可能とする
ことが好ましい。カバーのトーチ軸方向の移動手段とし
ては、油圧や空気圧などの駆動シリンダー、スクリュー
方式、滑車とワイヤー方式、リニアモータ等の公知の手
段が適宜選択される。また、カバーをトーチに対し可動
可能とするためには、トーチ外周とカバーとの間に空間
が必要であり、また、トーチとカバーの熱膨張の差によ
る干渉を避けるためにも両者の間に空間がある方が好ま
しい。If the cover of the present invention is to be provided constantly, the cover may be mechanically fitted and fixed to the outer periphery of the torch in consideration of interference due to thermal expansion between the torch and the cover. But,
In particular, during unsteady operation, where abnormal arcs are likely to occur, or during normal operation, when abnormal arcs do not occur, it is sometimes advantageous for maintenance to be separated from the torch or furnace during normal operation when no abnormal arcs occur. is there. In this case,
Preferably, the cover is movable in the direction of the plasma torch axis. As means for moving the cover in the torch axis direction, known means such as a drive cylinder such as hydraulic pressure or pneumatic pressure, a screw type, a pulley and wire type, and a linear motor are appropriately selected. Further, in order to make the cover movable with respect to the torch, a space is required between the outer periphery of the torch and the cover, and between the two in order to avoid interference due to a difference in thermal expansion between the torch and the cover. It is preferable to have a space.
【００２３】しかし、この空間が有ると、揮散した低融
点金属や微粉溶融スラグなどの異物がこの空間に進入し
導電媒体となって、新たな異常アークの発生原因になる
ことが考えられる。したがって、空間を設ける場合に
は、前記プラズマトーチとカバーとの間の空間にＮ2 な
どの不活性ガスが注入されることが好ましい。グラファ
ィトトーチなど、通常、トーチが２本以上設けられてい
る場合には、全てのトーチにカバーは設ける必要は無
く、異常アークが発生しやすいトーチのみにカバーを設
ければ良い。However, if this space is present, it is conceivable that foreign matter such as the low-melting-point metal or finely powdered molten slag that has volatilized enters this space and becomes a conductive medium, which may cause a new abnormal arc. Therefore, when a space is provided, it is preferable that an inert gas such as N 2 be injected into the space between the plasma torch and the cover. When two or more torches are usually provided, such as a graphite torch, it is not necessary to provide covers for all torches, and a cover may be provided only for a torch in which an abnormal arc is likely to occur.
【００２４】なお、プラズマによる切断や溶接を行うプ
ラズマ加工分野において、プラズマトーチのノズルの外
表面に、高熱伝導性で電気絶縁性を有するダイヤモンド
やＣＢＮ等の物質を被覆することは、特開昭５−８０４
７号で公知である。この被覆は、プラズマ加工中、ワー
クからの溶融ドロスがノズルの外表面に付着しても、被
覆自体の絶縁性によりダブルアークの発生を阻止し、被
覆の高熱伝導性により溶融ドロス熱を逃がし熱応力によ
る亀裂破壊などの損傷を防止しようとするものである。In the field of plasma processing in which plasma cutting and welding are performed, it is known to coat the outer surface of a nozzle of a plasma torch with a material having high thermal conductivity and electrical insulation, such as diamond or CBN. 5-804
No. 7 is known. This coating prevents the double arc from being generated due to the insulation of the coating itself even if the molten dross from the workpiece adheres to the outer surface of the nozzle during plasma processing, and the high thermal conductivity of the coating allows the molten dross heat to escape and heat. It is intended to prevent damage such as crack fracture due to stress.
【００２５】しかしながら、本公知技術は、一部手段と
しての類似性はあるものの、本発明とは技術思想的に全
く異なる。即ち、本公知技術は、プラズマ加工を対象と
し、ワークの被処理面のみが高温となるプラズマトーチ
の改良に係わる。そして、その手段も、溶融ドロスがノ
ズルの外表面に付着するのを、ノズルの被覆（薄膜）に
より、物理的に遮蔽しようとするものである。However, although the known technique has similarity as a part of the means, it is completely different in technical idea from the present invention. That is, the known technique is directed to an improvement in a plasma torch in which only a surface to be processed of a work is heated to a high temperature, which is intended for plasma processing. The means also attempts to physically shield the molten dross from adhering to the outer surface of the nozzle with the coating (thin film) of the nozzle.
【００２６】これに対し、本発明では、溶融炉内で高温
に晒されるプラズマトーチの改良に係わる。そして、そ
の手段は、揮散低融点金属による炉内雰囲気の高導電性
化に対し、セラミックス等のカバーを設け、プラズマト
ーチを炉内雰囲気より電気的に絶縁することにより、異
常アークを防止するものである。ダイヤモンドやＣＢＮ
等の物質をトーチに被覆する前記公知技術では、前記ト
ーチと被覆との熱膨張の差による干渉を避けられず、被
覆の破損を招き、本発明でカバーに期待する絶縁効果は
得られない。On the other hand, the present invention relates to improvement of a plasma torch exposed to a high temperature in a melting furnace. In order to increase the conductivity of the atmosphere inside the furnace due to the volatile low-melting metal, a means such as providing a cover made of ceramics and electrically insulating the plasma torch from the atmosphere inside the furnace prevents abnormal arcing. It is. Diamond and CBN
In the above-mentioned known technique of coating the torch with such a substance, interference due to a difference in thermal expansion between the torch and the coating cannot be avoided, resulting in damage to the coating, and the insulating effect expected of the cover in the present invention cannot be obtained.
【００２７】[0027]
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
１は、本発明のプラズマ溶融炉の断面説明図である。同
図において、プラズマ溶融炉は、炉体１、プラズマトー
チ２、トーチ先端の電極２ａ（＋）、炉底電極２ｂ
（−）、よりなる。プラズマトーチ２は、水冷式の中空
銅やタングステン、あるいはグラファィト電極であって
も良い。処理対象の廃棄物３は、供給フィーダ５によ
り、プラズマ溶融炉の供給口４を介して、炉内に供給さ
れる。プラズマトーチ２の先端の電極２ａ（＋）と、炉
底電極２ｂ（−）とに通電することにより、炉底電極２
ｂから通電されたスラグ溶融浴表面と、トーチ先端の電
極２ａとの間に、プラズマアークフレーム６が形成され
る。供給された廃棄物３は、この高温のプラズマアーク
フレーム６により、連続的に溶融され、溶融スラグ９
は、排気ダクト１１より排出される排ガスＡと分離さ
れ、炉の出滓口８より、冷却コンベア１０上へ落下して
冷却され、系外に搬出される。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory sectional view of a plasma melting furnace of the present invention. In the figure, a plasma melting furnace includes a furnace body 1, a plasma torch 2, an electrode 2a (+) at the tip of the torch, and a furnace bottom electrode 2b.
(-). The plasma torch 2 may be a water-cooled hollow copper, tungsten, or graphite electrode. The waste 3 to be treated is supplied into the furnace by a supply feeder 5 via a supply port 4 of the plasma melting furnace. By energizing the electrode 2a (+) at the tip of the plasma torch 2 and the hearth electrode 2b (-), the hearth electrode 2
A plasma arc frame 6 is formed between the surface of the slag melting bath energized from b and the electrode 2a at the tip of the torch. The supplied waste 3 is continuously melted by the high-temperature plasma arc frame 6 to form a molten slag 9.
Is separated from the exhaust gas A discharged from the exhaust duct 11, dropped on the cooling conveyor 10 from the slag port 8 of the furnace, cooled and carried out of the system.
【００２８】以上のプラズマ溶融炉において、プラズマ
トーチ２の外周を囲み、耐熱性と電気絶縁性を有するセ
ラミックス製の筒状カバー１２が設けられている。この
カバー１２には、炉頂上に設けられた駆動シリンダー１
３が連結されており、必要により、カバー１２をプラズ
マトーチ２の軸方向に移動させる。プラズマトーチ２の
外周に、耐熱性と電気絶縁性を有するカバー１２を設け
ることにより、プラズマアークをトーチ先端電極２ａ
（＋）のみから正常に発生させることができる。In the above-described plasma melting furnace, a ceramic cylindrical cover 12 having heat resistance and electrical insulation is provided around the outer periphery of the plasma torch 2. The drive cylinder 1 provided on the furnace top is provided on the cover 12.
The cover 12 is moved in the axial direction of the plasma torch 2 if necessary. By providing a cover 12 having heat resistance and electrical insulation on the outer periphery of the plasma torch 2, the plasma arc is applied to the torch tip electrode 2a.
It can be generated normally only from (+).
【００２９】この実施例では、廃棄物の溶融の際に揮散
した低融点金属や微粉溶融スラグが炉内雰囲気中に揮散
しても、カバー１２により、プラズマトーチ２の外周が
囲われているため、プラズマトーチ２の外周の雰囲気に
は、低融点金属や微粉溶融スラグが侵入することなく、
雰囲気の電気伝導度が上昇することは無い。したがっ
て、炉内雰囲気の電気伝導度が異常に上昇した場合に、
異常アークが発生し易いプラズマトーチと炉壁間、プラ
ズマトーチと廃棄物間、プラズマトーチ自身の先端と側
面間などでの異常アークが防止される。また、カバーに
より、高温でかつ酸素の存在で酸化性となっている雰囲
気からトーチが遮蔽さることにより、トーチ自身の消耗
を抑制し、トーチ寿命を延長することができる。In this embodiment, the outer periphery of the plasma torch 2 is surrounded by the cover 12 even if the low-melting-point metal and the fine-powder molten slag that have volatilized during the melting of the waste volatilize in the furnace atmosphere. The low melting point metal and the fine powder melting slag do not enter the atmosphere around the plasma torch 2,
The electric conductivity of the atmosphere does not increase. Therefore, when the electric conductivity of the furnace atmosphere rises abnormally,
An abnormal arc is prevented between the plasma torch and the furnace wall, between the plasma torch and the waste, between the tip and side surface of the plasma torch, etc. where an abnormal arc is easily generated. In addition, the cover shields the torch from an atmosphere that is oxidizing at high temperature and in the presence of oxygen, thereby suppressing consumption of the torch itself and extending the life of the torch.
【００３０】図２は、本発明の他の実施例を示す、プラ
ズマ溶融炉の断面説明図である。前記実施例（図１）と
の相違点は、グラファイトトーチが２本で、炉底電極が
無く、一方のトーチ２が＋の電極、他方のトーチ２が−
の電極となっている点のみで、他の構造は基本的に図１
の場合と同じである。このグラファイト棒の中心軸には
数ミリ径程度の細い孔１１が貫通しており、この細孔１
１を通じて、炉外よりプラズマガスＧが供給される。プ
ラズマガスとしては、一般にＮ2 ガスが使用される。Ｎ
2 やＡｒガス等の不活性ガスであれば、電極の消耗が防
止できる。FIG. 2 is a sectional view of a plasma melting furnace showing another embodiment of the present invention. The difference from the above embodiment (FIG. 1) is that there are two graphite torches, there is no furnace bottom electrode, one torch 2 is a positive electrode, and the other torch 2 is a negative electrode.
The other structure is basically that of FIG.
Is the same as A fine hole 11 having a diameter of several millimeters penetrates through the central axis of the graphite rod.
1, a plasma gas G is supplied from outside the furnace. Generally, N 2 gas is used as the plasma gas. N
The use of an inert gas such as 2 or Ar gas can prevent the electrodes from being consumed.
【００３１】図２のプラズマ溶融炉を用いて、廃棄物を
溶融する場合を説明する。溶融炉の起動時、図示する通
り、トーチ同士が一定距離を置いている場合、廃棄物ス
ラグが冷たく電気伝導度が低い場合には、スラグの電気
伝導度を高めるために、スラグ上に鉄板などの良電導材
料を載置する。しかし、この方法によらずとも、図３に
示すように、トーチ同士を内側に傾けて、トーチ先端を
近接させて通電してやれば、アークプラズマフレーム６
が形成されやすい。着火後はスラグ浴が昇温し、溶融浴
となれば電気伝導度が高くなり通電されるので、トーチ
同士を互いに間隔を設けた元の図１の直立状態に戻す。The case where the waste is melted by using the plasma melting furnace shown in FIG. 2 will be described. When starting the melting furnace, as shown, if the torches are at a certain distance from each other, or if the waste slag is cold and the electrical conductivity is low, an iron plate or the like is placed on the slag to increase the electrical conductivity of the slag. A good conductive material is placed. However, even if this method is not used, as shown in FIG. 3, if the torches are tilted inward and the tip of the torch is brought close to energize, the arc plasma
Are easily formed. After the ignition, the temperature of the slag bath rises, and when the slag bath becomes a molten bath, the electric conductivity is increased and electricity is supplied, so that the torches are returned to the original upright state of FIG.
【００３２】以上のプラズマ溶融炉において、プラズマ
トーチ２の外周を囲み、耐熱性と電気絶縁性を有するセ
ラミックス製の筒状カバー１２が設けられている。この
カバー１２の移動手段は図１と同一である。なお、図２
の例では、カバー１２は、定常運転で不要のため、炉頂
側に引き上げられた状態を示している。In the above-described plasma melting furnace, a ceramic cylindrical cover 12 having heat resistance and electric insulation is provided around the outer periphery of the plasma torch 2. The means for moving the cover 12 is the same as in FIG. Note that FIG.
In the example, the cover 12 is pulled up to the furnace top side because the cover 12 is unnecessary in the steady operation.
【００３３】この実施例でも、廃棄物の溶融の際に揮散
した低融点金属や微粉溶融スラグが炉内雰囲気中に揮散
しても、カバー１２により、プラズマトーチ２の外周が
囲われているため、プラズマトーチ２の外周の雰囲気に
は、低融点金属や微粉溶融スラグが侵入することなく、
雰囲気の電気伝導度が上昇することは無い。したがっ
て、プラズマアークをトーチ先端電極のみから正常に発
生させることができる。また、本実施例でも、カバーに
より、炉内雰囲気からトーチが遮蔽され、トーチ自身の
消耗を抑制し、トーチ寿命を延長することができる。Also in this embodiment, even if the low melting point metal or the fine powder slag volatilized during the melting of the waste is volatilized in the furnace atmosphere, the outer circumference of the plasma torch 2 is surrounded by the cover 12. The low melting point metal and the fine powder melting slag do not enter the atmosphere around the plasma torch 2,
The electric conductivity of the atmosphere does not increase. Therefore, a plasma arc can be normally generated only from the torch tip electrode. Also in this embodiment, the torch is shielded from the atmosphere in the furnace by the cover, so that the consumption of the torch itself can be suppressed and the life of the torch can be extended.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明プラズマ溶融
炉によれば、処理される廃棄物が、低融点金属を多量に
含んでいても、運転中に異常アークが発生しないし、ト
ーチの寿命を延ばすことができる。したがって、近年益
々増大する都市や産業の廃棄物を安定して処理すること
が可能になるなど、この分野での工業的価値は大きい。As described above, according to the plasma melting furnace of the present invention, even if the waste to be treated contains a large amount of low melting point metal, no abnormal arc is generated during operation and the life of the torch is reduced. Can be extended. Therefore, industrial value in this field is great, for example, it is possible to stably treat wastes from cities and industries that are increasing more and more in recent years.
【図１】本発明の実施例を示す、プラズマ溶融炉の断面
説明図である。FIG. 1 is an explanatory sectional view of a plasma melting furnace, showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例で、トーチカバーの不使用
時状態を示す、プラズマ溶融炉の断面説明図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of a plasma melting furnace, showing a non-use state of a torch cover in another embodiment of the present invention.
【図３】本発明の他の実施例で、炉の起動時状態を示
す、プラズマ溶融炉の断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a plasma melting furnace, showing a furnace startup state in another embodiment of the present invention.
【図４】従来のプラズマ溶融炉の断面説明図である。FIG. 4 is an explanatory sectional view of a conventional plasma melting furnace.
【図５】従来のプラズマ溶融炉の断面説明図である。FIG. 5 is an explanatory sectional view of a conventional plasma melting furnace.
１ ：溶融炉体、 ２ ：プラズマトーチ、２ａ：トーチ電極、２ｂ：炉底
電極、 ３ ：廃棄物、 ４ ：廃棄物供給口、 ５ ：供給フィーダ、 ６ ：プラズマフレーム、 ７ ：スラグ溶融浴、 ８ ：出滓口、 ９ ：溶融スラグ、 １０：冷却コンベア、 １１：排気ダクト、 １２：耐熱性と電気絶縁性を有する筒状カバー、 １３：駆動シリンダー、 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：アーク経路 Ｇ ：プラズマガス、1: melting furnace, 2: plasma torch, 2a: torch electrode, 2b: furnace bottom electrode, 3: waste, 4: waste supply port, 5: supply feeder, 6: plasma flame, 7: slag melting bath, 8: Slag outlet, 9: Molten slag, 10: Cooling conveyor, 11: Exhaust duct, 12: Heat-resistant and electrically insulating tubular cover, 13: Driving cylinder, A, B, C, D: Arc path G: plasma gas,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久野 貴洋 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 清水 由章 神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式 会社神戸製鋼所神戸本社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takahiro Kuno 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City Inside Kobe Research Institute, Kobe Steel Co., Ltd. 1-3-18 Kobe Steel Ltd. Kobe Head Office
Claims (5)
行うプラズマ溶融炉において、プラズマトーチの外周
に、耐熱性と電気絶縁性を有するカバーを設けたことを
特徴とするプラズマ溶融炉。1. A plasma melting furnace for melting an object to be processed by a plasma arc, wherein a heat-resistant and electrically insulating cover is provided on the outer periphery of the plasma torch.
方向に移動可能とした請求項１に記載のプラズマ溶融
炉。2. The plasma melting furnace according to claim 1, wherein the cover is movable in an axial direction of the plasma torch.
との間に空間を設けた請求項１又は２に記載のプラズマ
溶融炉。3. The plasma melting furnace according to claim 1, wherein a space is provided between an outer periphery of the plasma torch and the cover.
間に不活性ガスが注入される請求項１乃至３のいずれか
１項に記載のプラズマ溶融炉。4. The plasma melting furnace according to claim 1, wherein an inert gas is injected into a space between the plasma torch and the cover.
る請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ溶融
炉。5. The plasma melting furnace according to claim 1, wherein the object to be treated is a waste containing a low melting point metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8179514A JPH1027687A (en) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | Plasma melting furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8179514A JPH1027687A (en) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | Plasma melting furnace |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1027687A true JPH1027687A (en) | 1998-01-27 |
Family
ID=16067131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8179514A Withdrawn JPH1027687A (en) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | Plasma melting furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1027687A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-07-09 JP JP8179514A patent/JPH1027687A/en not_active Withdrawn
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