JPH10339584A - Plasma oven - Google Patents

Plasma oven

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JPH10339584A
JPH10339584A JP15126997A JP15126997A JPH10339584A JP H10339584 A JPH10339584 A JP H10339584A JP 15126997 A JP15126997 A JP 15126997A JP 15126997 A JP15126997 A JP 15126997A JP H10339584 A JPH10339584 A JP H10339584A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat efficiency by arranging a plurality of magnets by allowing identical electrodes to oppose an oven wall for constituting an oven body at the outer periphery of an oven body. SOLUTION: An oven wall 2 of a cylindrical oven body 1 where upper and lower parts are blocked is formed by high-temperature resistance refractory and a screw conveyor 3 for supplying a heated object is connected to the upper portion of the oven body 1. Then, a flame plasma burner 4 for discharging a high-temperature gas being turned into plasma into the oven body 1 is mounted to the upper portion of the oven body 1 around the connection part of the screw conveyor 3, and an exhaust port 5 for evacuating a melted slug is provided at the lower portion of the side wall of the oven body 1. Further, a group consisting of a plurality of electromagnets 6 is arranged at upper and lower stages so that identical electrodes oppose the oven wall 2 for constituting the oven body 1 at the outer periphery of the oven body 1, and a coil 8 of the electromagnets 6 is connected mutually in series and are excited from a DC power supply. Also, a cooling passage is formed in a magnetic body 7 and coolant is supplied from a coolant entrance 10a and is evacuated from a coolant exit 10b.

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、溶融炉,焼却炉,
金属炉,ガラス溶解炉,化学反応炉等として用いられる
プラズマ炉に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a melting furnace, an incinerator,
The present invention relates to a plasma furnace used as a metal furnace, a glass melting furnace, a chemical reaction furnace, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマバーナーからプラズマ化した高
温ガスを炉体内に噴出するプラズマ炉には、移行型プラ
ズマバーナーを用いるプラズマ炉と、非移行型プラズマ
バーナーを用いるプラズマ炉と、火炎プラズマバーナー
を用いるプラズマ炉とがある。
2. Description of the Related Art As plasma furnaces for injecting high-temperature gas into plasma from a plasma burner into a furnace, a plasma furnace using a transition type plasma burner, a plasma furnace using a non-transitional type plasma burner, and a flame plasma burner are used. There is a plasma furnace.

【0003】移行型プラズマバーナーを用いるプラズマ
炉では、炉体内に入ってくる加熱目的物をプラズマバー
ナーの内部電極と反対の電極として、これらの電極間に
高電圧をかけてプラズマバーナーと加熱目的物との間に
プラズマを発生させて、該加熱目的物を加熱するように
なっている。
In a plasma furnace using a transfer type plasma burner, a heating object entering a furnace body is used as an electrode opposite to an internal electrode of the plasma burner, and a high voltage is applied between these electrodes so that the plasma burner and the heating object are applied. Is generated between them to heat the object to be heated.

【0004】非移行型プラズマバーナーを用いるプラズ
マ炉では、該プラズマバーナーの内部に一方の極性の電
極とそれに反対の極性の電極とを設け、これら電極間に
高電圧をかけてこれら電極間を通る作動ガスをプラズマ
化して炉体内に噴出させ、そのプラズマガスで加熱目的
物を加熱するようになっている。
In a plasma furnace using a non-transfer type plasma burner, an electrode of one polarity and an electrode of the opposite polarity are provided inside the plasma burner, and a high voltage is applied between the electrodes to pass between the electrodes. The working gas is turned into plasma and ejected into the furnace body, and the object to be heated is heated by the plasma gas.

【0005】火炎プラズマバーナーを用いるプラズマ炉
では、燃料を燃焼させる空気をプラズマ化し、これを用
いて燃料を燃焼させて火炎プラズマを発生させ、これを
炉体内に噴出させ、その火炎プラズマで加熱目的物を加
熱するようになっている。
[0005] In a plasma furnace using a flame plasma burner, air for burning fuel is converted into plasma, and the fuel is burned using the plasma to generate flame plasma, which is ejected into the furnace, and heated by the flame plasma. It heats things.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のプラズマ炉では、プラズマガスを炉体内で収
斂させることができず、熱効率を上げることができない
問題点があった。
However, in such a conventional plasma furnace, there is a problem that the plasma gas cannot be converged in the furnace and the thermal efficiency cannot be increased.

【0007】本発明の目的は、熱効率を上げることがで
きるプラズマ炉を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a plasma furnace that can increase thermal efficiency.

【0008】本発明の他の目的は、プラズマガスを炉体
内で収斂させる磁束を効率よく炉体内に透過させること
ができるプラズマ炉を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a plasma furnace capable of efficiently transmitting a magnetic flux for converging a plasma gas in a furnace inside the furnace.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ化し
た高温ガスを炉体内に噴出するプラズマバーナーを取り
付けたプラズマ炉を改良するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to improve a plasma furnace equipped with a plasma burner for injecting high temperature gas into plasma into a furnace body.

【0010】請求項1に記載のプラズマ炉は、前記炉体
の外周に、同極が該炉体を構成する炉壁に対向するよう
にして複数の磁石が配置されていることを特徴とする。
[0010] The plasma furnace according to the first aspect is characterized in that a plurality of magnets are arranged on the outer periphery of the furnace body such that the same pole faces a furnace wall constituting the furnace body. .

【0011】このようにすると、各磁石に対応した炉体
内の各箇所にローレンツ力によるイオン流の渦ができ、
炉心部ではこれらイオン流の渦の合成流としてプラズマ
の渦ができ、このプラズマの渦により、また非一様磁場
による磁気ミラーやドリフト効果等によりプラズマ炎を
炉心部で収斂させることができる。
In this way, a vortex of the ion current is generated at each location in the furnace corresponding to each magnet by Lorentz force,
In the reactor core, a plasma vortex is formed as a synthetic flow of the ion flow vortex, and the plasma vortex can be converged in the reactor core by the plasma vortex and by a magnetic mirror or a drift effect due to a non-uniform magnetic field.

【0012】請求項2に記載のプラズマ炉は、請求項1
において、前記磁石の群は前記炉体の軸心方向に複数段
に配置されていることを特徴とする。
[0012] The plasma furnace according to the second aspect is the first aspect.
Wherein the group of magnets is arranged in a plurality of stages in the axial direction of the furnace body.

【0013】このようにすると、各段の磁石の群により
プラズマ炎を炉心部でより一層効率よく収斂させること
ができる。
With this arrangement, the plasma flame can be more efficiently converged at the core by the group of magnets at each stage.

【0014】請求項3に記載のプラズマ炉は、前記磁石
の炉壁側端部に、磁性金属により形成された前記磁石の
端面より面積の大きい磁気拡張板が取り付けられている
ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the plasma furnace, a magnetic expansion plate formed of magnetic metal and having a larger area than an end surface of the magnet is attached to an end of the magnet on the furnace wall side. .

【0015】このようにすると、磁気による作用面積が
大きくなるため、各磁石に対応した炉体内の各箇所にロ
ーレンツ力によって発生するイオン流の渦は大きくな
り、炉心部でこれら大きいイオン流の渦の合成流として
できるプラズマの渦がプラズマ炎を炉心部でより一層効
率よく収斂させることができる。
In this case, since the area of action of the magnet becomes large, the vortex of the ion flow generated by the Lorentz force at each location in the furnace corresponding to each magnet increases, and the vortex of the large ion flow at the core portion increases. The vortex of the plasma formed as a combined flow of the gas can make the plasma flame converge more efficiently in the core portion.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1乃至図4は、本発明を焼却
灰,飛灰の溶融炉に適用した本発明に係るプラズマ炉に
おける実施の形態の一例を示したものである。
1 to 4 show an embodiment of a plasma furnace according to the present invention in which the present invention is applied to a furnace for melting incineration ash and fly ash.

【0017】このプラズマ炉においては、筒状をしてい
て上部と下部が閉塞された炉体1を備え、この炉体1の
炉壁2は耐高温性耐火物で形成している。炉体1の上部
には、その中心に原料灰からなる加熱目的物を供給する
スクリューコンベア3が接続されている。このスクリュ
ーコンベア3の接続箇所の周囲の炉体1の上部の部分に
は、プラズマ化した高温ガスを炉体1内に噴出する3本
のプラズマバーナーとして火炎プラズマバーナー4が1
20°間隔で取り付けられている。炉体1の側壁の下部
には、溶融スラグを排出する排滓口5が設けられてい
る。
The plasma furnace includes a furnace body 1 having a cylindrical shape and having upper and lower parts closed, and a furnace wall 2 of the furnace body 1 is formed of a high temperature resistant refractory. A screw conveyor 3 for supplying a heating target made of raw ash to the center of the furnace body 1 is connected to the upper part of the furnace body 1. In the upper part of the furnace body 1 around the connection point of the screw conveyor 3, a flame plasma burner 4 as one of three plasma burners for injecting high temperature gas into plasma into the furnace body 1 is provided.
Mounted at 20 ° intervals. At the lower part of the side wall of the furnace body 1, a discharge port 5 for discharging molten slag is provided.

【0018】炉体1の外周には、同極(この例ではN
極)が該炉体1を構成する炉壁2に対向するようにして
複数(この例では4つ)の電磁石6よりなる群が上下2
段に配置されている。各電磁石6は、鉄の如き磁性体7
の外周にコイル8を巻装した構造にそれぞれなってい
る。各コイル8は、本例では図4に示すように炉壁2に
対向する磁性体7の端部がN極になるように該磁性体7
に巻装されていて、相互に直列接続されて直流電源9か
ら励磁されるようになっている。また、磁性体7内には
冷却通路10が形成されていて、この冷却通路10には
冷却水入口10aから冷却水が供給され、冷却水出口1
0bから排出されるようになっている。
The outer periphery of the furnace body 1 has the same polarity (N in this example).
(Electrodes) facing the furnace wall 2 constituting the furnace body 1 so that a group of a plurality of (four in this example) electromagnets 6
They are arranged in columns. Each electromagnet 6 is made of a magnetic material 7 such as iron.
Are wound around the outer periphery of the coil. In this example, each coil 8 is arranged such that the end of the magnetic body 7 facing the furnace wall 2 has an N pole as shown in FIG.
And are connected in series with each other to be excited by the DC power supply 9. A cooling passage 10 is formed in the magnetic body 7, and cooling water is supplied to the cooling passage 10 from a cooling water inlet 10 a and a cooling water outlet 1
0b.

【0019】このようなプラズマ炉では、火炎プラズマ
バーナー4からプラズマ化した火炎が炉体1の内部に噴
出されると、図5に示すようにそのイオンが各電磁石6
による磁場により炉壁2側がN極の場合には、プラズマ
炎が紙面の表から裏に向かって通過するとすると、各電
磁石6のN極が存在する付近ではローレンツ力により左
回りにイオンの渦Aができる。プラズマの内部では、イ
オンが運動量の主体であるから、現象的にはプラズマの
渦と見える。炉心部では、これら4つのイオン流の渦A
の合成流として右回りにプラズマの渦Bができる。この
プラズマの渦Bによりプラズマ炎を炉心部で収斂させる
ことができる。
In such a plasma furnace, when a flame which has been turned into plasma from the flame plasma burner 4 is ejected into the inside of the furnace body 1, its ions are converted into each electromagnet 6 as shown in FIG.
When the plasma flame passes from the front to the back of the drawing when the furnace wall 2 side is an N pole due to the magnetic field caused by the magnetic field, the vortex A of the ion counterclockwise due to Lorentz force near the N pole of each electromagnet 6 Can be. Inside the plasma, ions are the main components of the momentum, and therefore appear phenomenally as a vortex of the plasma. In the core, the vortex A of these four ion flows
A vortex B of plasma is generated clockwise as a combined flow of The plasma vortex B allows the plasma flame to converge at the core.

【0020】電磁石6の群を図示のように炉体1の軸心
方向に複数段に配置すると、各段の電磁石6の群により
プラズマ炎を炉心部でより一層効率よく収斂させること
ができる。
When the groups of electromagnets 6 are arranged in a plurality of stages in the axial direction of the furnace body 1 as shown in the drawing, the plasma flame can be more efficiently converged in the core by the groups of electromagnets 6 in each stage.

【0021】なお、図6に示すように、電磁石6で炉壁
2に対向する磁性体7の端部をS極とした場合には、プ
ラズマ炎が紙面の表から裏に向かって通過するとする
と、各電磁石6のS極が存在する付近ではローレンツ力
により右回りにイオンの渦Aができる。炉心部では、こ
れら4つのイオン流の渦Aの合成流として左回りにプラ
ズマの渦Bができる。このプラズマの渦Bによりプラズ
マ炎を炉心部で収斂させることができる。
As shown in FIG. 6, when the end of the magnetic body 7 facing the furnace wall 2 is set to the S pole by the electromagnet 6, it is assumed that the plasma flame passes from the front to the back of the drawing. In the vicinity where the S pole of each electromagnet 6 exists, an ion vortex A is formed clockwise due to Lorentz force. In the reactor core, a plasma vortex B is formed counterclockwise as a combined flow of the four ion flow vortices A. The plasma vortex B allows the plasma flame to converge at the core.

【0022】上記説明した渦流は観察もされるが、その
他、電磁石6による非一様な磁場による磁気ミラー,ド
リフト効果等、観察できない作用も相俟ってプラズマイ
オンが収斂され、炉心では単に火炎プラズマバーナー4
から噴出される火炎温度以上の高温になり、溶融炉の場
合には電磁石6を取り付けない場合には溶融しなかった
原料でも、電磁石6を取り付けてプラズマ炎を収斂させ
ることにより溶融可能となる。一方、電磁石6によりプ
ラズマ炎を収斂させると、炉壁2では高温のプラズマ炎
が接触することがなくなって、電磁石6を設けてない場
合に比べて炉壁2の寿命を延ばすことができる。
Although the eddy current described above is observed, plasma ions are converged due to other unobservable effects such as a magnetic mirror due to a non-uniform magnetic field generated by the electromagnet 6, a drift effect, and the like. Plasma burner 4
In the case of a melting furnace, even a raw material that does not melt when the electromagnet 6 is not attached can be melted by attaching the electromagnet 6 and converging the plasma flame. On the other hand, when the plasma flame is converged by the electromagnet 6, the high-temperature plasma flame does not contact the furnace wall 2, and the life of the furnace wall 2 can be extended as compared with the case where the electromagnet 6 is not provided.

【0023】以上の説明は、プラズマ流の発生源が火炎
プラズマバーナー4である場合につてい説明したが、こ
の効果はプラズマ流の発生源が非移行型プラズマバーナ
ーから噴出される場合であっても同様に得ることができ
る。
The above description has been made in connection with the case where the source of the plasma flow is the flame plasma burner 4, but this effect is obtained when the source of the plasma flow is ejected from the non-transfer type plasma burner. Can be obtained similarly.

【0024】図7は、本発明に係るプラズマ炉における
実施の形態の他例を示したものであり、本例では、電磁
石6の磁性体7の炉壁2側端部に、磁性金属により形成
された前記磁性体7の端面より面積の大きい磁気拡張板
7aが取り付けられている。また、電磁石6には前記磁
気拡張板7aを冷却する冷却水を収容する冷却函10c
が設けられている。この冷却箱10c内に、前記磁性体
7内に形成された冷却通路10の一方が開口しており、
この冷却通路10の他方の開口部は冷却水入口10aと
なっている。冷却函10cには排水管10dが連設され
ており、排水管10dの開口部が冷却水出口10bとな
っている。
FIG. 7 shows another embodiment of the plasma furnace according to the present invention. In this embodiment, a magnetic metal is formed on the end of the magnetic body 7 of the electromagnet 6 on the furnace wall 2 side. A magnetic expansion plate 7a having a larger area than the end face of the magnetic body 7 is attached. The electromagnet 6 has a cooling box 10c for containing cooling water for cooling the magnetic expansion plate 7a.
Is provided. One of the cooling passages 10 formed in the magnetic body 7 is open in the cooling box 10c,
The other opening of the cooling passage 10 is a cooling water inlet 10a. A drain box 10d is connected to the cooling box 10c, and an opening of the drain pipe 10d serves as a cooling water outlet 10b.

【0025】このようなプラズマ炉では、磁気拡張板7
aによって磁気の作用面積が大きくなるため、各電磁石
6に対応した炉体1内の各箇所にローレンツ力によって
発生するイオン流の渦Aは大きくなり、炉心部でこれら
大きいイオン流の渦Aの合成流としてできるプラズマの
渦Bがプラズマ炎を炉心部でより一層効率よく収斂させ
ることができる(図8)。
In such a plasma furnace, the magnetic expansion plate 7
Since the magnetic action area is increased by a, the vortex A of the ion flow generated by the Lorentz force at each location in the furnace body 1 corresponding to each electromagnet 6 increases, and the vortex A of these large ion flows at the core portion increases. The plasma vortex B formed as a synthetic flow can make the plasma flame converge more efficiently in the core (FIG. 8).

【0026】図9は、前述した図1及び図2に示すプラ
ズマ炉で用いた火炎プラズマバーナー4の具体的構造の
一例を示したものである。
FIG. 9 shows an example of a specific structure of the flame plasma burner 4 used in the plasma furnace shown in FIGS. 1 and 2 described above.

【0027】この火炎プラズマバーナー4は、混合室1
1を形成する混合筒12を有する。この混合筒12は、
フランジ部12aを基端に有する筒部12bと、該筒部
12bの先端に連設されている拡径段部12cと、該拡
径段部12cの外周に連設されていて入口側から出口側
に向かうにつれて内径が徐々に小さくなるテーパ筒部1
2dと、該テーパ筒部12dの先端外周に設けられたフ
ランジ部12eとで形成されている。
The flame plasma burner 4 is provided in the mixing chamber 1
1 is provided. This mixing cylinder 12
A tubular portion 12b having a flange portion 12a at a base end, an enlarged-diameter stepped portion 12c continuously provided at a distal end of the cylindrical portion 12b, and an outlet from an inlet side connected to an outer periphery of the enlarged-diameter stepped portion 12c; Tapered tube part 1 whose inner diameter gradually decreases toward the side
2d and a flange portion 12e provided on the outer periphery of the distal end of the tapered tubular portion 12d.

【0028】混合室11の入口側で混合筒12には、外
筒13と内筒14とからなる二重構造の空気供給部15
が設けられている。この空気供給部15には、加圧され
た空気が外部から供給されるようになっている。外筒1
3は、両端にフランジ部13a,13bを有し、フラン
ジ部13bが混合筒12のフランジ部12aに重ねられ
て接続されている。
At the inlet side of the mixing chamber 11, an air supply unit 15 having a double structure comprising an outer cylinder 13 and an inner cylinder 14 is provided to the mixing cylinder 12.
Is provided. Pressurized air is supplied to the air supply unit 15 from the outside. Outer cylinder 1
Reference numeral 3 has flange portions 13a and 13b at both ends, and the flange portion 13b is overlapped and connected to the flange portion 12a of the mixing cylinder 12.

【0029】内筒14内には、この内筒14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るプラ
ズマ発生手段16が設けられている。プラズマ発生手段
16は、内筒14の内周に沿って環状の絶縁支持体17
が取り付けられ、該絶縁支持体17には複数本の棒状の
電極18が貫通支持され、これら電極18を陽極とし、
内筒14を陰極として、これら電極間に高電圧を印加す
ることにより、内筒14内を流れる空気流をプラズマ化
するようになっている。
In the inner cylinder 14, there is provided a plasma generating means 16 for converting an air flow flowing through the inner cylinder 14 into a plasma to generate a plasma flow. The plasma generating means 16 includes an annular insulating support 17 along the inner circumference of the inner cylinder 14.
A plurality of rod-shaped electrodes 18 are supported through the insulating support 17, and these electrodes 18 are used as anodes.
By using the inner cylinder 14 as a cathode and applying a high voltage between these electrodes, the airflow flowing through the inner cylinder 14 is turned into plasma.

【0030】外筒13と内筒14との間には、旋回羽根
19が螺旋状に配置されて、これら外筒13と内筒14
の間に流れる空気流を旋回流としてプラズマ流を包んで
収斂させるようになっている。内筒14は、この旋回羽
根19によって外筒13に支持されている。
Between the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14, swirling blades 19 are spirally arranged, and these outer cylinder 13 and the inner cylinder 14 are arranged.
The air flow flowing between them is swirled to enclose and converge the plasma flow. The inner cylinder 14 is supported by the outer cylinder 13 by the turning blade 19.

【0031】混合筒12の拡径段部12cには、混合室
11内のプラズマ流の周囲に燃料を噴出させて旋回流に
混合させる複数の燃料噴射ノズル20が貫通して設けら
れている。混合室11の出口側で混合筒12のフランジ
部12eには、フランジ部21aを介して燃焼筒21が
接続され、内部に筒状の燃焼室22が形成されている。
燃焼筒21の他端にはフランジ部21bが設けられてい
る。このような燃焼筒21には、これを貫通して複数本
の点火プラグ23が接続されている。燃焼筒21の外周
には、同極(本例では、N極)が燃焼室22の周囲に存
在するように4個の電磁石24が90°間隔で配設され
ている。これら電磁石24は、鉄心よりなる磁性体25
にコイル26が同一方向に巻装され、各コイル26は直
列接続されて、図示しない直流電源から励磁電流が供給
されるようになっている。
A plurality of fuel injection nozzles 20 for ejecting fuel around the plasma flow in the mixing chamber 11 and mixing the fuel into a swirling flow are provided through the enlarged diameter step 12 c of the mixing cylinder 12. At the outlet side of the mixing chamber 11, a combustion cylinder 21 is connected to a flange 12e of the mixing cylinder 12 via a flange 21a, and a cylindrical combustion chamber 22 is formed inside.
The other end of the combustion cylinder 21 is provided with a flange portion 21b. A plurality of ignition plugs 23 are connected to such a combustion cylinder 21 so as to pass therethrough. Four electromagnets 24 are arranged at 90 ° intervals on the outer periphery of the combustion cylinder 21 so that the same pole (N pole in this example) exists around the combustion chamber 22. These electromagnets 24 are magnetic bodies 25 made of iron core.
The coils 26 are wound in the same direction, and the respective coils 26 are connected in series so that an exciting current is supplied from a DC power supply (not shown).

【0032】各電磁石24の磁性体25内には、冷却水
を流す冷却通路27が形成されている。燃焼筒21の外
周には、冷却ジャケット28が同心配置で設けられてい
る。この冷却ジャケット28の両端は燃焼筒21のフラ
ンジ部21a,21bに接続され、燃焼筒21と冷却ジ
ャケット外壁28との間に冷却室29が形成されてい
る。この冷却室29には、磁性体25の冷却通路27の
開口部27aから冷却水が供給されるようになってい
る。冷却室29内の冷却水は、冷却ジャケット外壁28
の排水口28aから排水されるようになっている。点火
プラグ23の箇所では、冷却水から隔離するように隔離
筒30が設けられている。
A cooling passage 27 through which cooling water flows is formed in the magnetic body 25 of each electromagnet 24. A cooling jacket 28 is provided on the outer periphery of the combustion cylinder 21 in a concentric arrangement. Both ends of the cooling jacket 28 are connected to the flange portions 21 a and 21 b of the combustion tube 21, and a cooling chamber 29 is formed between the combustion tube 21 and the cooling jacket outer wall 28. Cooling water is supplied to the cooling chamber 29 from the opening 27 a of the cooling passage 27 of the magnetic body 25. The cooling water in the cooling chamber 29 is cooled by the cooling jacket outer wall 28.
Is drained from the drain port 28a of the air conditioner. At the location of the spark plug 23, an isolation cylinder 30 is provided so as to isolate it from the cooling water.

【0033】このような火炎プラズマバーナー4の先端
部は、炉体1の上部に設けられたバーナーポート31の
箇所で該炉体1の上部に取り付けられている。
The tip of such a flame plasma burner 4 is attached to the upper part of the furnace body 1 at a burner port 31 provided on the upper part of the furnace body 1.

【0034】このような構造の火炎プラズマバーナー4
によれば、燃焼筒21の外周に電磁石24をその同極が
存在するように配置しているので、前述したと同様の理
由によりプラズマ火炎を収斂させることができる。かか
る火炎プラズマバーナー4と本発明の炉体1をセットに
することによって、プラズマ炎の収斂をより一層顕著に
することができる。
The flame plasma burner 4 having such a structure
According to this, since the electromagnet 24 is arranged on the outer periphery of the combustion cylinder 21 so that the same polarity exists, the plasma flame can be converged for the same reason as described above. By setting such a flame plasma burner 4 and the furnace body 1 of the present invention as a set, the convergence of the plasma flame can be made more remarkable.

【0035】図10は、前述した非移行型プラズマバー
ナーの具体的構造の一例を示したものである。
FIG. 10 shows an example of a specific structure of the non-transition type plasma burner described above.

【0036】この非移行型プラズマバーナー4´は、金
属製で筒状のバーナーボデイ32a,32bが絶縁板3
3で電気的に絶縁されて接続されている。上部のバーナ
ーボデイ32aの上部からは絶縁スリーブ34を介して
タングステン製の陰電極35が該バーナーボデイ32a
内に挿入されている。該陰電極35は、陰極高圧ケーブ
ル36により図示しない直流電源の陰極に接続されてい
る。下部のバーナーボデイ32bは直流電源の陽極に陽
極高圧ケーブル37によって接続され、このバーナーボ
デイ32bが陰電極35に対し対極となる陽極として作
用するようになっている。上部のバーナーボデイ32a
には作動ガス導入管38が接続され、この作動ガス導入
管38から作動ガスが該バーナーボデイ32a内のボル
テックスチャンバー39に供給されるようになってい
る。バーナーボデイ32a,32b内には冷却通路40
a,40bが設けられ、冷却水供給口41a,41bか
ら供給される冷却水により各バーナーボデイ32a,3
2bの冷却が行われるようになっている。
The non-transition type plasma burner 4 'is made of a metal and cylindrical burner bodies 32a, 32b.
3 are electrically insulated and connected. From the upper part of the upper burner body 32a, a tungsten negative electrode 35 is formed via an insulating sleeve 34.
Is inserted inside. The negative electrode 35 is connected to a cathode of a DC power supply (not shown) by a cathode high-voltage cable 36. The lower burner body 32b is connected to an anode of a DC power supply by an anode high-voltage cable 37, and the burner body 32b functions as an anode serving as a counter electrode to the negative electrode 35. Upper burner body 32a
Is connected to a working gas introduction pipe 38, from which working gas is supplied to a vortex chamber 39 in the burner body 32a. The cooling passage 40 is provided in the burner bodies 32a and 32b.
a, 40b are provided, and each burner body 32a, 3b is provided by cooling water supplied from cooling water supply ports 41a, 41b.
2b is cooled.

【0037】このような非移行型プラズマバーナー4´
では、作動ガス導入管38から供給された作動ガスがボ
ルテックスチャンバー39で旋回流となり、陰電極35
とバーナーボデイ32bからなる陽極との間の高電圧に
よりプラズマ化され、スロート42を通り、炉体1の上
部のバーナーポート31から炉体1内にプラズマ流が噴
出される。
Such a non-transfer type plasma burner 4 '
Then, the working gas supplied from the working gas introduction pipe 38 becomes a swirling flow in the vortex chamber 39 and the negative electrode 35
Plasma is generated by a high voltage between the anode and the anode composed of the burner body 32b, and a plasma flow is blown into the furnace body 1 from the burner port 31 on the furnace body 1 through the throat 42.

【0038】上記例では、本発明を溶融炉に適用した場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、焼却炉,金属炉,ガラス溶解炉,化学反応炉
等のプラズマ炉にも同様に適用できるものである。
In the above example, the case where the present invention is applied to a melting furnace has been described. However, the present invention is not limited to this, and plasma furnaces such as incinerators, metal furnaces, glass melting furnaces, chemical reaction furnaces, and the like. The same can be applied to.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明のプラズマ炉では、炉体の外周
に、同極が該炉体を構成する炉壁に対向するようにして
複数の磁石を配置したので、各磁石に対応した炉体内の
各箇所にローレンツ力によるイオン流の渦ができ、炉心
部ではこれらイオン流の渦の合成流としてプラズマの渦
ができ、このプラズマの渦により、また非一様磁場によ
る磁気ミラーやドリフト効果等によりプラズマ炎を炉心
部で収斂させることができる。このためプラズマ炎熱を
更に高温化することができ、従来のプラズマ炉よりも高
温で加熱目的物を加熱することができる。
According to the plasma furnace of the present invention, a plurality of magnets are arranged on the outer periphery of the furnace body so that the same pole faces the furnace wall constituting the furnace body. Vortex of the ion flow due to Lorentz force is generated at each part of the plasma, and plasma vortex is generated as a composite flow of the vortex of the ion flow at the core, and the magnetic vortex due to the non-uniform magnetic field, drift effect, etc. This allows the plasma flame to converge at the core. Therefore, the plasma flame heat can be further increased, and the object to be heated can be heated at a higher temperature than in a conventional plasma furnace.

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

【図1】本発明を溶融炉に適用した本発明に係るプラズ
マ炉における実施の形態の一例を示した縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an embodiment of a plasma furnace according to the present invention in which the present invention is applied to a melting furnace.

【図2】図1に示すプラズマ炉の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the plasma furnace shown in FIG.

【図3】図1に示すプラズマ炉に設けられている電磁石
の縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an electromagnet provided in the plasma furnace shown in FIG.

【図4】本例のプラズマ炉に設けられている各電磁石の
コイルの接続状態を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a connection state of coils of each electromagnet provided in the plasma furnace of the present example.

【図5】各電磁石のN極を炉体に対向させた際の炉体内
のプラズマの渦の流れを示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a flow of a plasma vortex in the furnace when the N pole of each electromagnet is opposed to the furnace.

【図6】各電磁石のS極を炉体に対向させた際の炉体内
のプラズマの渦の流れを示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flow of a vortex of plasma in a furnace when an S pole of each electromagnet is opposed to the furnace;

【図7】本発明に係るプラズマ炉における実施の形態の
他例を示した一部切欠き要部拡大斜視図である。
FIG. 7 is a partially cut-away enlarged perspective view showing another example of the embodiment of the plasma furnace according to the present invention.

【図8】図7のプラズマ炉における各電磁石のN極を炉
体に対向させた際の炉体内のプラズマの渦の流れを示す
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a flow of a vortex of plasma in the furnace when the N pole of each electromagnet is opposed to the furnace in the plasma furnace of FIG. 7;

【図9】本発明のプラズマ炉で用いる火炎プラズマバー
ナーの具体的構造の一例を示した縦断面図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an example of a specific structure of a flame plasma burner used in the plasma furnace of the present invention.

【図10】本発明のプラズマ炉で用いる非移行型プラズ
マバーナーの具体的構造の一例を示した縦断面図であ
る。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an example of a specific structure of a non-transfer type plasma burner used in the plasma furnace of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炉体 2 炉壁 3 スクリューコンベア 4 火炎プラズマバーナー 4´ 非移行型プラズマバーナー 5 排滓口 6 電磁石 7 磁性体 7a 磁気拡張板 8 コイル 9 直流電源 10 冷却通路 10a 冷却水入口 10b 冷却水出口 10c 冷却函 10d 排水管 11 混合室 12 混合筒 13 外筒 14 内筒 15 空気供給部 16 プラズマ発生手段 17 絶縁支持体 18 電極 19 旋回羽根 20 燃料噴射ノズル 21 燃焼筒 22 燃焼室 23 点火プラグ 24 電磁石 25 磁性体 26 コイル 27 冷却通路 28 冷却ジャケット 29 冷却室 30 隔離筒 31 バーナーポート 32a,32b バーナーボデイ 33 絶縁板 34 絶縁スリーブ 35 陰電極 36 陰極高圧ケーブル 37 陽極高圧ケーブル 38 作動ガス導入管 39 ボルテックスチャンバー 40a,40b 冷却通路 41a,41b 冷却水供給口 42 スロート A イオン流の渦 B プラズマの渦 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace body 2 Furnace wall 3 Screw conveyor 4 Flame plasma burner 4 'Non-transition type plasma burner 5 Discharge port 6 Electromagnet 7 Magnetic body 7a Magnetic expansion plate 8 Coil 9 DC power supply 10 Cooling passage 10a Cooling water inlet 10b Cooling water outlet 10c Cooling box 10d Drain pipe 11 Mixing chamber 12 Mixing cylinder 13 Outer cylinder 14 Inner cylinder 15 Air supply unit 16 Plasma generating means 17 Insulating support 18 Electrode 19 Swirling vane 20 Fuel injection nozzle 21 Combustion cylinder 22 Combustion chamber 23 Spark plug 24 Electromagnet 25 Magnetic body 26 Coil 27 Cooling passage 28 Cooling jacket 29 Cooling chamber 30 Isolation tube 31 Burner port 32a, 32b Burner body 33 Insulating plate 34 Insulating sleeve 35 Negative electrode 36 Cathode high-voltage cable 37 Anode high-voltage cable 38 Working gas inlet tube 39 Vortex chamber 40a, 40b Cooling passage 41a, 41b Cooling water supply port 42 Throat A Vortex of ion flow B Vortex of plasma

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ化した高温ガスを炉体内に噴出
するプラズマバーナーを取り付けたプラズマ炉におい
て、前記炉体の外周に、同極が該炉体を構成する炉壁に
対向するようにして複数の磁石が配置されていることを
特徴とするプラズマ炉。
1. A plasma furnace equipped with a plasma burner for injecting high temperature gas into plasma into a furnace body, wherein a plurality of electrodes are provided on the outer periphery of the furnace body such that the same pole faces a furnace wall constituting the furnace body. A plasma furnace, wherein a magnet is disposed.
【請求項2】 前記磁石の群は前記炉体の軸心方向に複
数段に配置されていることを特徴とする請求項1に記載
のプラズマ炉。
2. The plasma furnace according to claim 1, wherein the group of magnets is arranged in a plurality of stages in an axial direction of the furnace body.
【請求項3】 前記磁石の炉壁側端部に、磁性金属によ
り形成された前記磁石の端面より面積の大きい磁気拡張
板が取り付けられていることを特徴とする請求項1また
は2に記載のプラズマ炉。
3. The magnetic expansion plate according to claim 1, wherein a magnetic expansion plate made of magnetic metal and having a larger area than an end surface of the magnet is attached to an end of the magnet on the furnace wall side. Plasma furnace.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108901115A (en) * 2018-09-19 2018-11-27 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 A kind of plasma generator
JP2020034179A (en) * 2018-08-27 2020-03-05 国立大学法人埼玉大学 Combustion furnace of harmful exhaust gas processing device using generation of magnetic fields

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