KR100518979B1 - Plasma reaction apparatus - Google Patents

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KR100518979B1
KR100518979B1 KR1020050044522A KR20050044522A KR100518979B1 KR 100518979 B1 KR100518979 B1 KR 100518979B1 KR 1020050044522 A KR1020050044522 A KR 1020050044522A KR 20050044522 A KR20050044522 A KR 20050044522A KR 100518979 B1 KR100518979 B1 KR 100518979B1
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KR1020050044522A
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김관태
송영훈
이대훈
이재옥
차민석
신완호
김석준
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한국기계연구원
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Abstract

본 발명은 회전유동 플라즈마를 이용하여 연료의 개질 및 유해가스를 처리하는 플라즈마 반응장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 반응로와 상기 반응로 내측에 설치되는 전극과의 높은 전압차를 이용하여 플라즈마 반응을 유도하고 스월구조를 형성하여 반응원인 원료가 회전유동하도록 함으로써 수 초 내에 고온 상태의 반응을 개시할 수 있으며, 중심전극에 중심전극유로를 다양하게 형성시킴으로써 플라즈마 복합반응을 구현할 수 있는 플라즈마 반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma reactor for treating fuel reforming and harmful gases using a rotating flow plasma. More specifically, the present invention relates to a plasma reactor using a high voltage difference between a reactor and an electrode installed inside the reactor. By inducing and forming a swirl structure, the raw material, which is the reaction source, can be rotated to initiate a reaction in a high temperature state within a few seconds. It is about.

Description

플라즈마 반응장치{Plasma Reaction Apparatus}Plasma Reaction Apparatus

본 발명은 회전유동 플라즈마를 이용하여 연료의 개질 및 유해가스를 처리하는 플라즈마 반응장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 반응로와 상기 반응로 내측에 설치되는 전극과의 높은 전압차를 이용하여 플라즈마 반응을 유도하고 스월구조를 형성하여 반응원인 원료가 회전유동하도록 함으로써 수 초 내에 고온 상태의 반응을 개시할 수 있으며, 중심전극에 중심전극유로를 다양하게 형성시킴으로써 플라즈마 복합반응을 구현할 수 있는 플라즈마 반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma reactor for treating fuel reforming and harmful gases using a rotating flow plasma. More specifically, the present invention relates to a plasma reactor using a high voltage difference between a reactor and an electrode installed inside the reactor. By inducing and forming a swirl structure, the raw material, which is the reaction source, can be rotated to initiate a reaction in a high temperature state within a few seconds. It is about.

일반적으로 물질의 상태는 고체, 액체, 기체 등 세가지로 나뉘는데, 상기 고체에 에너지를 가하면 액체가 되고, 이러한 액체에 다시 에너지를 가하면 기체가 되며, 이러한 기체에 보다 높은 에너지를 가하면 전기적 극성을 갖는 전자 및 이온으로 구성된 제 4의 물질 상태인 플라즈마가 발생되는데 자연상태에서는 번개, 오로라, 대기 속의 이온층 등으로 관찰되며, 일상 생활에서 볼 수 있는 인공적인 플라즈마 상태로는 형광등, 수은등, 네온사인 등이 있다.Generally, the state of matter is divided into three states: solid, liquid, and gas. When energy is applied to the solid, the liquid becomes a liquid, and when energy is applied to the liquid again, the gas becomes a gas. And plasma, which is a fourth material state composed of ions, is observed in a natural state, such as lightning, aurora, and an ionic layer in the atmosphere. Examples of artificial plasma states in everyday life include fluorescent lamps, mercury lamps, and neon signs. .

이러한 플라즈마는 초고온에서 운동에너지가 큰 기체가 상호 충돌에 의해 원자나 분자로부터 음전하를 띈 전자로 분리된 것으로, 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말하며, 전하의 분리도가 상당히 높으면서도 전체적으로 음과 양의 전하수가 거의 같은 밀도로 분포되어 전기적으로도 거의 중성인 상태이다.Such plasma is a gas state in which a gas having a large kinetic energy is separated from an atom or a molecule by an electron collision at an extremely high temperature, and is a gas state that is separated into a negatively charged electron and a positively charged ion. High and overall, the negative and positive charges are distributed at about the same density, and are electrically neutral.

플라즈마는 아크와 같이 온도가 높은 고온 플라즈마와 전자의 에너지는 높지만 이온의 에너지가 낮아 실제로 느끼는 온도는 상온에 가까운 저온 플라즈마로 분류되는데, 직류, 초고주파, 전자빔 등 전기적 방법을 가해 생성한 다음 자기장 등을 이용해 이러한 상태를 유지 하도록 하여 사용한다.Plasma is a high temperature plasma such as arc and high energy of electrons but low energy of ions is classified into low temperature plasma which is close to room temperature. It is generated by applying electric methods such as direct current, ultra-high frequency and electron beam, and then Use it to maintain this state.

상기 플라즈마는 어떠한 압력조건에서 발생시키느냐에 따라 발생기술 및 활용처가 크게 달라지는데, 압력이 낮은 진공조건에서는 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있기 때문에 반도체 공정, 신소재 합성 공정에서는 플라즈마를 발생시켜 화학반응, 증착, 부식에 이용하고, 대기압 상태의 플라즈마는 환경에 유해한 가스를 처리하거나 새로운 물질을 만드는데 이용된다.The generation technology and the application of the plasma vary greatly depending on what pressure conditions are generated. Since the plasma can be stably generated under vacuum conditions with low pressure, the semiconductor process and the new material synthesis process generate plasma to generate a chemical reaction, deposition, In addition to corrosion, atmospheric plasma is used to treat gases that are harmful to the environment or to create new materials.

최근에는 산업 공정에서 배출되는 악취, 휘발성 유기화합물, 염소 및 다이옥신 등은 인체에 매우 유해하고 전 세계적으로 그 배출규제를 강화하고 있는 추세이므로, 이에 따라 유해가스를 처리하기 위해 많은 기술들이 개발되고 있으며, 기존의 대기오염정화기술인 소각, 촉매, 흡착 또는 생물학적 처리 방법들이 있으나 강화되는 규제를 만족하기에는 충분하지 못한 점이 있다.In recent years, odors, volatile organic compounds, chlorine and dioxin emitted from industrial processes are very harmful to the human body and the emission regulations are being tightened around the world. Accordingly, many technologies have been developed to deal with harmful gases. However, there are existing air pollution purification techniques such as incineration, catalysts, adsorption or biological treatment, but they are not sufficient to meet the tightening regulations.

또한, 상기 소각 및 촉매 이용 방식은 고온의 열원이 요구되며, 상기 고온의 열원이 지속적으로 유지되어야 하므로 상당히 높은 비용이 소비된다.In addition, the method of incineration and catalyst use requires a high temperature heat source, and the high temperature heat source needs to be continuously maintained, which consumes a considerably high cost.

통상적으로, 연소 공정은 해리 반응과 산화 반응을 개시할 수 있는 O, OH, H와 같은 자유 라디칼이 형성되는 온도까지 대량의 가스를 가열함으로써 개시되어 유지되며, 순수한 탄화수소의 경우, 완전한 분자 전환에 의해 대기로 직접 방출될 수 있는 물과 이산화탄소가 형성되는데, 상기 분자 전환의 화학적 효율은 탄소 결합을 효율적으로 끊는 자유 라디칼의 생성과 전파에 의존하므로, 라디칼을 생성하고 연소를 촉진하기 위한 대안적이고 효율적인 방식이 요구된다.Typically, the combustion process is initiated and maintained by heating a large amount of gas to the temperature at which free radicals such as O, OH and H are formed, which can initiate dissociation and oxidation reactions, and, in the case of pure hydrocarbons, complete molecular conversion Thereby forming water and carbon dioxide that can be directly released into the atmosphere, and the chemical efficiency of the molecular conversion depends on the generation and propagation of free radicals that effectively break carbon bonds, thus providing an alternative and efficient way to generate radicals and promote combustion. The way is required.

새로운 물질을 만드는 합성가스 생성의 경우 기존의 방식은 고온 상태에서 촉매를 통해 탄화수소계 연료를 개질하는 방법을 사용하여 왔으나 이 방법은 반응기를 고온 상태로 유지하기 위해 버너를 사용하여 1시간 이상의 긴 시동시간과 큰 반응 시스템의 부피 등의 한계를 가지고 있다.In the case of syngas production to create new materials, the conventional method has been to reform hydrocarbon-based fuels through catalysts at high temperature, but this method uses a burner to keep the reactor at a high temperature for longer than one hour. Limitations include time and volume of large reaction systems.

또한, 플라즈마를 이용하여 개질 반응을 유도하는 최근의 다른 결과들에서는 플라즈마의 발생이 전극단에 고정되어 있어 반응의 효율이나 내구성에 있어 한계를 가지게 되며, 추가적인 복합 반응 시스템을 구현하기 위해 필요한 구성 요소들이 반응기와 별도의 장치로 존재하게 되어 시스템 구성상의 난점이 발생한다.In addition, other recent results of using plasma to induce a reforming reaction have fixed plasma generation at the electrode end, which limits the efficiency and durability of the reaction, and is necessary for implementing an additional complex reaction system. Are present as a separate device from the reactor, which causes difficulties in system configuration.

따라서, 빠른 시간내에 반응을 시작할 수 있는 작동성과 높은 내구성 및 반응 효율성을 지니도록 시스템의 개선이 요구된다.Therefore, improvement of the system is required to have high operability, high durability and reaction efficiency that can start the reaction in a short time.

또한 상기 개선사항을 만족함과 동시에 다양한 플라즈마 복합반응을 구현할 수 있는 플라즈마 반응장치가 요구된다.In addition, there is a need for a plasma reactor capable of satisfying the above improvements and implementing various plasma complex reactions.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 반응로와 상기 반응로 내측에 설치되는 전극과의 높은 전압차를 이용하여 플라즈마 반응을 유도하고 스월구조를 형성하여 반응원인 원료가 회전유동하도록 함으로써 수 초 내에 고온 상태의 반응을 개시할 수 있으며, 중심전극에 중심전극유로를 다양하게 형성시킴으로써 플라즈마 복합반응을 구현할 수 있으며 원료유입로와 배출구를 상측에 형성시킴으로써 플라즈마 반응장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, using a high voltage difference between the reactor and the electrode installed inside the reactor to induce a plasma reaction and form a swirl structure so that the raw material as a reaction source to rotate flow It is possible to start the reaction in a high temperature state within a few seconds, to realize the plasma complex reaction by forming a variety of center electrode flow path in the center electrode, and to provide a plasma reactor by forming a raw material inlet and an outlet on the upper side There is this.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features to achieve the above object.

본 발명은 플라즈마 반응장치에 있어서, 중공의 반응로와; 상기 반응로 내부에 플라즈마 반응을 위한 방전압을 형성시키기 위해 상기 반응로의 내벽과 일정거리 이격된 형태로 상기 반응로의 저면으로 내입되는 원추형의 중심전극을 포함하여 구성되고, 상기 반응로의 내부에는 상기 중심전극과 상기 반응로의 내벽간의 간격이 협소된 지점을 중심으로 그 하부측에 플라즈마 반응구간이 형성되며, 상기 반응로에는 원료를 유입하기 위한 원료유입로와 반응물질을 배출시키기 위한 배출구가 각각 형성되되, 상기 원료유입로는 상기 플라즈마 반응구간에 연통된다.The present invention provides a plasma reactor comprising: a hollow reactor; And a conical center electrode inserted into the bottom of the reactor in a form spaced apart from the inner wall of the reactor to form a discharge voltage for the plasma reaction in the reactor, the interior of the reactor Plasma reaction section is formed at the lower side of the center of the narrow space between the center electrode and the inner wall of the reactor, the reactor inlet and the outlet for discharging the reactant material Are each formed, and the raw material inlet is communicated with the plasma reaction section.

또한 본 발명은 플라즈마 반응장치에 있어서, 중공의 반응로와; 상기 반응로 내부에 플라즈마 반응을 위한 방전압을 형성시키기 위해 상기 반응로의 내벽과 일정거리 이격된 형태로 상기 반응로의 천정면으로 내입되는 원추형의 중심전극을 포함하여 구성되고, 상기 반응로의 내부에는 상기 중심전극과 상기 반응로의 내벽간의 간격이 협소된 지점을 중심으로 그 상부측에 원료유입구간이 형성되며, 상기 반응로에는 원료를 유입하기 위한 원료유입로와 반응물질을 배출시키기 위한 배출구가 각각 형성되되, 상기 원료유입로와 배출구는 상기 원료유입구간에 연통가능하게 상기 반응로의 상부측에 형성된다.The present invention also provides a plasma reactor, comprising: a hollow reactor; And a conical center electrode inserted into the ceiling surface of the reactor in a form spaced apart from the inner wall of the reactor to form a discharge voltage for the plasma reaction inside the reactor. A raw material inlet section is formed at an upper side of the inner space of the center electrode between the center electrode and the inner wall of the reactor, and the reactor includes a raw material inlet and a reactant for discharging the raw material. Discharge ports are formed, respectively, wherein the raw material inlet passage and the outlet are formed on the upper side of the reaction furnace so as to communicate with the raw material inlet section.

또한 본 발명은 플라즈마 반응장치에 있어서, 중공의 반응로와; 상기 반응로 내부에 플라즈마 반응을 위한 방전압을 형성시키기 위해 상기 반응로의 내벽과 일정거리 이격된 형태로 상기 반응로의 천정면으로 내입되는 원추형의 중심전극을 포함하여 구성되고, 상기 반응로의 내부에는 상기 중심전극과 상기 반응로의 내벽간의 간격이 협소된 지점을 중심으로 그 상부측에 원료유입구간이 형성되며, 상기 반응로에는 원료를 유입하기 위한 원료유입로와 반응물질을 배출시키기 위한 배출구가 각각 형성되되, 상기 원료유입로는 상기 원료유입구간에 연통가능하게 상기 반응로의 상부측에 형성되며, 상기 배출구는 상기 중심전극의 저면에서 상측으로 수직되는 형태로 상기 중심전극을 그 길이방향을 따라 관통하여 형성된다.The present invention also provides a plasma reactor, comprising: a hollow reactor; And a conical center electrode inserted into the ceiling surface of the reactor in a form spaced apart from the inner wall of the reactor to form a discharge voltage for the plasma reaction inside the reactor. A raw material inlet section is formed at an upper side of the inner space of the center electrode between the center electrode and the inner wall of the reactor, and the reactor includes a raw material inlet and a reactant for discharging the raw material. Discharge ports are formed, respectively, and the raw material inlet is formed at an upper side of the reactor so as to communicate with the raw material inlet section, and the outlet has a length vertically extending from the bottom of the center electrode to the upper side thereof. It penetrates along the direction.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(실시예 1)(Example 1)

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 플라즈마 반응장치를 나타내는 단면도이며, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따라 변형가능한 실시예를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention, Figures 2 to 4 are cross-sectional views showing an embodiment that can be modified according to the first embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명은 크게 반응로(10)와, 상기 반응로(10)와의 전압차를 형성하여 플라즈마 반응을 발생시키는 중심전극(20)과, 회전유동하며 플라즈마 반응을 일으키도록 원료가 유입되는 원료유입로(30)와, 플라즈마 반응 후 형성되는 반응 물질이 배출되도록 구비되는 배출구(40)로 이루어진다.Referring to the drawings, the present invention is largely the raw material to generate a plasma reaction by forming a voltage difference between the reactor 10 and the reactor 10, and to cause the plasma reaction to rotate and flow The raw material inlet passage 30 is introduced, and the discharge port 40 is provided to discharge the reaction material formed after the plasma reaction.

상기 반응로(10)는 일정 수용공간을 가지도록 중공형태의 원기둥 형상을 가지며, 상기 전극(20)과의 전압차를 형성하여 플라즈마 반응을 일으키도록 전기적으로 접지된다.The reactor 10 has a hollow cylindrical shape to have a predetermined receiving space, and is electrically grounded to form a voltage difference with the electrode 20 to cause a plasma reaction.

상기 전극(20)은 반응로(10)의 수용공간에 저면에서 관통 체결되며 반응로(10)의 내벽(11)면과 일정간격 이격되어 설치되며, 고전압상태가 형성되도록 전기적으로 연결된다.The electrode 20 is penetrated through a bottom surface of the reactor 10 and spaced apart from the inner wall 11 of the reactor 10 by a predetermined interval, and is electrically connected to form a high voltage state.

또한 상기 전극(20)은 상협하광의 원추 형태로 저면에는 원기둥이 연장 형성되고, 원추의 꼭지점과, 원추와 원기둥의 연결부분은 라운드 형성되되, 상기 원추와 원기둥의 연결지점은 길이 상향방향으로 점차 넓게 형성된다.In addition, the electrode 20 in the form of a cone of the upper and lower light is formed with a cylinder extending on the bottom, the vertex of the cone, the connecting portion of the cone and the cylinder is formed round, the connection point of the cone and the cylinder gradually increases in the longitudinal direction It is widely formed.

여기서 상기 연장형성되는 원기둥의 직경을 원추의 하부직경보다 상대적으로 작게 설치하여 반응로(10) 내로 유입되는 원료 간에 혼합을 위한 충분한 공간 확보가 가능해진다.In this case, the diameter of the extended cylinder may be relatively smaller than the lower diameter of the cone, thereby ensuring sufficient space for mixing between the raw materials introduced into the reactor 10.

또한 전극(20)의 상측이 라운드 형성됨에 따라 회전유동을 타고 상승한 플라즈마가 전극에서 떨어져 나가도록 유도되고 이는 전극 끝단에 고온의 반응영역이 형성하여 연료의 전환률을 현격히 상승시킨다.In addition, as the upper side of the electrode 20 is rounded, the plasma rises through the rotational flow is induced to fall away from the electrode, which forms a high temperature reaction region at the electrode end, thereby significantly increasing the conversion rate of the fuel.

아울러 상기 전극(20)은 플라즈마 반응하도록 목적하는 유체를 반응로(10)의 플라즈마 형성공간 내로 유입시키기 위해 중심전극유로(60)를 가지는데, 상기 중심전극유로(60)는 상기 전극(20)의 저면에 형성된 입구(61)와, 측면에 형성된 출구(62)를 가진다. In addition, the electrode 20 has a central electrode flow path 60 to introduce a desired fluid to the plasma reaction into the plasma forming space of the reactor 10, the center electrode flow path 60 is the electrode 20 It has an inlet 61 formed at the bottom of the and an outlet 62 formed at the side.

여기서 상기 중심전극유로(60)의 입구(61)는 외부에서 유입할 수 있도록 형성되며, 상기 중심전극유로(60)의 출구(62)는 입구(61)를 통하여 유입되는 유체를 보다 신속하면서 원활히 확산되도록 다수개를 형성할 수 있다.Here, the inlet 61 of the center electrode channel 60 is formed to be introduced from the outside, the outlet 62 of the center electrode channel 60 is a faster and smoother fluid flowing through the inlet 61. Multiple can be formed to diffuse.

또한 각기 다른 원료를 유입시키기 위해 도 4와 같이 분리되는 두개 이상의 중심전극유로(60)를 형성할 수 있으며, 플라즈마 반응시 시간차를 주어서 복합반응을 구현할 수 있도록 출구(62)를 상, 하로 위치차를 주어 형성할 수 있다.In addition, two or more central electrode flow paths 60 may be formed to be separated as shown in FIG. 4 to introduce different raw materials, and the outlet 62 may be positioned up and down so that a complex reaction may be realized by giving a time difference during the plasma reaction. Can be given.

또한 도 2 및 도 3과 같이 플라즈마가 최초 형성되어 플라즈마 반응이 시작되는 중심전극(20)과 내벽(11)간의 최근접점을 기준으로 하여 하부측에 중심전극유로(60)의 출구(62)를 형성하거나 상부측에 출구(62)를 형성할 수 있으며, 하나의 출구(62)는 하부측이 다른 하나는 상부측에 형성할 수도 있다.Also, as shown in FIGS. 2 and 3, the outlet 62 of the center electrode flow path 60 is formed on the lower side based on the closest contact between the center electrode 20 and the inner wall 11 where the plasma is first formed to start the plasma reaction. The outlet 62 may be formed at the upper side, or one outlet 62 may be formed at the lower side and the other at the upper side.

이에 따라 하부측에 형성되는 경우에는 플라즈마 반응이 시작되기 전 원료유입로(30)로부터 유입되는 원료와 중심전극유로(60)로 유입되는 각기 다른 원료가 혼합되어 반응을 시작하게 되며, 상부측에 형성되는 경우 원료유입로(30)로부터 유입되는 원료가 일부 플라즈마 반응을 일으킨 뒤 재차 중심전극유로(60)로부터 유입되는 다른 원료와 재차 반응을 일으키게 된다.Accordingly, when formed on the lower side, before the plasma reaction starts, the raw materials flowing from the raw material inlet passage 30 and the different raw materials flowing into the central electrode passage 60 are mixed to start the reaction. If formed, the raw material flowing from the raw material inlet passage 30 may cause some plasma reaction and then react again with other raw materials flowing from the central electrode channel 60 again.

따라서 목적하는 복합반응의 반응조건에 따라 여러가지 형태로 중심전극유로(60)의 출구(62)측을 배치 형성하면 된다.Therefore, the outlet 62 side of the center electrode flow path 60 may be arranged in various forms according to the reaction conditions of the desired complex reaction.

아울러 상기 출구(62)는 유입되는 원료가 회전유동하도록 전극(20)외면과 경사지도록 스월(swirl)구조로 형성된다.In addition, the outlet 62 is formed in a swirl structure so as to be inclined with the outer surface of the electrode 20 so that the incoming raw material rotates.

한편 상기 유입로(30)는 상기 반응로(10) 하부측에 일체로 결합되며, 외부에서 원료를 유입할 수 있도록 외부와 연결된다.On the other hand, the inflow path 30 is integrally coupled to the lower side of the reactor 10, it is connected to the outside so that the raw material can be introduced from the outside.

여기서 상기 유입로(30) 또한 유입되는 원료가 플라즈마 형성공간에 회전유동하도록 벽면과 경사지게 스월구조로 관통 형성된다.Here, the inflow path 30 is also formed through the swirl structure inclined with the wall surface so that the incoming raw material rotates in the plasma forming space.

한편 상기 배출구(40)는 반응로(10) 상부측에 외부로 배출될 수 있게 개방된 형태로 구비되며, 상기 배출구(40)는 반응로(10)와 같은 직경을 가지도록 하여 신속히 플라즈마 반응을 유도할 수 있으며, 보다 긴 플라즈마 반응시간을 목적하여 배출구의 직경을 작게 형성시키거나 다수개의 다공을 형성할 수 있음은 물론이다.On the other hand, the discharge port 40 is provided in an open form so as to be discharged to the outside on the upper side of the reactor 10, the discharge port 40 has a diameter the same as the reactor 10 to quickly react to the plasma Of course, it is possible to form a small diameter of the outlet or to form a plurality of pores for the purpose of longer plasma reaction time.

(실시예 2)(Example 2)

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 플라즈마 반응장치를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a plasma reactor according to a second embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 제 2실시예는 크게 반응로(10)와, 상기 반응로(10)와의 전압차를 형성하여 플라즈마 반응을 발생시키는 중심전극(20)과, 회전유동하며 플라즈마 반응을 일으키도록 원료가 유입되는 원료유입로(30)와, 플라즈마 반응 후 형성되는 반응 물질이 배출되도록 구비되는 배출구(40)로 이루어진다.Referring to the drawings, the second embodiment of the present invention is largely the reaction electrode 10, the center electrode 20 for generating a plasma reaction by forming a voltage difference between the reactor 10, and the rotational flow plasma reaction It consists of a raw material inlet path 30 through which the raw material is introduced so as to cause the discharge, and a discharge port 40 provided to discharge the reaction material formed after the plasma reaction.

상기 중심전극(20)은 반응로(10)의 천정면에서 관통되어 내입된 형태로 설치되며, 상기 원료유입로(30)는 중심전극(20)과 반응로(10)와의 최근접점 상측에 위치하며 상기 배출구(40) 또한 상측에 위치하여 유입되는 원료가 회전유동하며 플라즈마 반응을 일으키는 반응 시간이 더욱 증대된다.The center electrode 20 is installed in a form penetrated through the ceiling surface of the reactor 10, the raw material inlet passage 30 is located above the closest contact between the center electrode 20 and the reactor (10). In addition, the outlet 40 is also located at the upper side, the incoming material is rotated and the reaction time causing the plasma reaction is further increased.

이는 상측에서 유입되는 원료가 플라즈마 반응을 일으키며 하부측으로 유동하다가 다시 상부측으로 재차 반응을 일으키며 배출되는 구조이기 때문이다.This is because the raw material introduced from the upper side causes a plasma reaction and flows to the lower side, and then discharges again to the upper side.

(실시예 3)(Example 3)

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 플라즈마 반응장치를 나타내는 단면도이다. 6 is a cross-sectional view showing a plasma reactor according to a third embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 제 3실시예는 크게 반응로(10)와, 상기 반응로(10)와의 전압차를 형성하여 플라즈마 반응을 발생시키는 중심전극(20)과, 회전유동하며 플라즈마 반응을 일으키도록 원료가 유입되는 원료유입로(30)와, 플라즈마 반응 후 형성되는 반응 물질이 배출되도록 구비되며 상기 중심전극(20)의 길이방향으로 관통 형성되는 배출구(40)로 이루어진다.Referring to the drawings, the third embodiment of the present invention is largely the reaction electrode 10, the center electrode 20 for generating a plasma reaction by forming a voltage difference between the reactor 10, and the rotational flow plasma reaction The raw material inlet path 30 through which the raw material is introduced, and the reaction material formed after the plasma reaction are discharged so that the raw material is introduced, and the discharge port 40 penetrates in the longitudinal direction of the center electrode 20.

상기 중심전극(20)은 반응로(10)의 천정면에서 관통되어 내입된 형태로 설치되며, 상기 원료유입로(30)는 중심전극(20)과 반응로(10)와의 최근접점 상측에 위치한다.The center electrode 20 is installed in a form penetrated through the ceiling surface of the reactor 10, the raw material inlet passage 30 is located above the closest contact between the center electrode 20 and the reactor (10). do.

또한 상기 배출구(40)는 중심전극(20)의 길이방향으로 중앙을 관통하여 형성되는데, 이에 따라 원료유입로(30)를 통하여 유입되는 원료는 플라즈마 반응을 일으키며 하부측으로 진행하다가 중심전극(20)을 중앙에 관통하여 형성되는 배출구(40)를 통하여 반응물질이 배출되게 된다.In addition, the discharge port 40 is formed through the center in the longitudinal direction of the center electrode 20, and thus the raw material flowing through the raw material inlet passage 30 proceeds to the lower side while causing a plasma reaction, the center electrode 20 The reactant is discharged through the outlet 40 formed through the center thereof.

상술된 바와 같이 본 발명은 반응로와 상기 반응로 내측에 설치되는 전극과의 높은 전압차를 이용하여 플라즈마 반응을 유도하고 스월구조를 형성하여 반응원인 원료가 회전유동하도록 함으로써 수 초 내에 고온 상태의 반응을 개시할 수 있다.As described above, the present invention induces a plasma reaction using a high voltage difference between the reactor and the electrode installed inside the reactor, forms a swirl structure, and allows the raw material, which is the reaction source, to rotate and flow within a few seconds. The reaction can be initiated.

또한 중심전극에 중심전극유로를 다양하게 형성시킴으로써 플라즈마 복합반응을 구현할 수 있으며, 중심전극을 반응로 천정부에 설치되어 하측으로 내입되게 형성시키고, 원료유입로 및 배출구를 상측에 관통시킴으로써 플라즈마 반응시간을 늘려 반응효율을 증대시킨다.In addition, it is possible to implement a plasma complex reaction by variously forming the center electrode flow path in the center electrode, and the center electrode is installed in the ceiling of the reactor to be introduced into the lower side, and the plasma reaction time is increased by penetrating the raw material inflow path and the outlet through the upper side. Increase the reaction efficiency.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 플라즈마 반응장치를 나타내는 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따라 변형가능한 실시예를 나타내는 단면도.2 to 4 are cross-sectional views showing embodiments that can be modified according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 플라즈마 반응장치를 나타내는 단면도.5 is a cross-sectional view showing a plasma reactor according to a second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 플라즈마 반응장치를 나타내는 단면도.6 is a cross-sectional view showing a plasma reactor according to a third embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 반응로 11 : 내벽10: reactor 11: inner wall

20 : 중심전극 30 : 원료유입로20: center electrode 30: raw material inlet

40 : 배출구 50 : 원료유입구간40: outlet 50: raw material inlet section

60 : 중심전극유로 61 : 입구60: center electrode flow path 61: inlet

62 : 출구62: exit

Claims (12)

플라즈마 반응장치에 있어서,In the plasma reactor, 중공의 반응로(10)와; 상기 반응로(10) 내부에 플라즈마 반응을 위한 방전압을 형성시키기 위해 상기 반응로(10)의 내벽(11)과 일정거리 이격된 형태로 상기 반응로(10)의 저면으로 내입되는 원추형의 중심전극(20)을 포함하여 구성되고, 상기 반응로(10)의 내부에는 상기 중심전극(20)과 상기 반응로(10)의 내벽(11)간의 간격이 협소된 지점을 중심으로 그 하부측에 원료유입구간(50)이 형성되며, 상기 반응로(10)에는 원료를 유입하기 위한 원료유입로(30)와 반응물질을 배출시키기 위한 배출구(40)가 각각 형성되되, 상기 원료유입로(30)는 상기 원료유입구간(50)에 연통되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.A hollow reactor 10; The center of the conical shape is introduced into the bottom surface of the reactor 10 in a shape spaced apart from the inner wall 11 of the reactor 10 to form a discharge voltage for the plasma reaction in the reactor 10 It is configured to include an electrode 20, the inside of the reactor 10 is located on the lower side of the center of the narrow gap between the center electrode 20 and the inner wall 11 of the reactor (10) A raw material inlet section 50 is formed, and the reactor 10 is provided with a raw material inlet path 30 for introducing the raw material and an outlet 40 for discharging the reactant, respectively, and the raw material inlet path 30 ) Is in communication with the raw material inlet section (50). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중심전극(20)에는 상기 반응로(10) 내부로의 원료공급이 가능하게 중심전극유로(60)가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.Plasma reaction apparatus, characterized in that the center electrode 20 is formed in the center electrode 20 to enable the supply of raw materials into the reactor (10). 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 중심전극유로(60)는 상기 중심전극(20)의 저면과 상측에 입구(61)와 출구(62)가 각각 형성되며 상기 입구(61)로부터 상기 출구(62)까지 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.The center electrode flow path 60 has an inlet 61 and an outlet 62 formed on the bottom and top of the center electrode 20, respectively, and is formed vertically from the inlet 61 to the outlet 62. Plasma reactor. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 중심전극유로(60)는 상기 중심전극(20)의 저면과 측부에 입구와 출구가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.The center electrode flow path (60) is characterized in that the inlet and the outlet is formed on the bottom and side of the center electrode 20, respectively. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 중심전극유로(60)에는 다수개의 출구가 형성되어 상기 중심전극유로는 상기 중심전극 내부에서 다수 갈래로 분지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.A plurality of outlets are formed in the center electrode flow path (60), so that the center electrode flow path is branched into a plurality of branches within the center electrode. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 출구들은 상호 높이차를 두고 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.The outlets are plasma reactor characterized in that formed with a difference in height. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 출구들 중 상측의 출구들은 상기 반응로 내부의 원료유입구간 보다 상측에 위치하도록 형성되며, 상기 출구들 중 하측의 출구들은 상기 반응로 내부의 원료유입구간 상에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.The upper outlets of the outlets are formed to be located above the raw material inlet section of the reactor, the lower outlets of the outlets are formed to be located on the raw material inlet section of the reactor Reactor. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 출구들은 모두 상기 반응로 내부의 원료유입구간 보다 상측에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.And the outlets are all formed above the raw material inlet section of the reactor. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 출구들은 모두 상기 반응로 내부의 원료유입구간 상에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.And the outlets are all formed on the raw material inlet section of the reactor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극(20)은 상협하광의 원추 형태로 저면에는 원기둥이 연장 형성되고, 원추의 꼭지점과, 원추와 원기둥의 연결부분은 라운드 형성되되, 상기 원추와 원기둥의 연결지점은 길이 상향방향으로 점차 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.The electrode 20 is a cone of upper and lower light, and a cylinder is formed on the bottom thereof, and a vertex of the cone and a connection portion between the cone and the cylinder are rounded, and the connection point between the cone and the cylinder is gradually widened in the lengthwise upward direction. Plasma reaction apparatus, characterized in that formed. 플라즈마 반응장치에 있어서,In the plasma reactor, 중공의 반응로(10)와; 상기 반응로(10) 내부에 플라즈마 반응을 위한 방전압을 형성시키기 위해 상기 반응로(10)의 내벽(11)과 일정거리 이격된 형태로 상기 반응로(10)의 천정면으로 내입되는 원추형의 중심전극(20)을 포함하여 구성되고, 상기 반응로(10)의 내부에는 상기 중심전극(20)과 상기 반응로(10)의 내벽(11)간의 간격이 협소된 지점을 중심으로 그 상부측에 원료유입구간(50)이 형성되며, 상기 반응로(10)에는 원료를 유입하기 위한 원료유입로(30)와 반응물질을 배출시키기 위한 배출구(40)가 각각 형성되되, 상기 원료유입로(30)와 배출구(40)는 상기 원료유입구간(50)에 연통가능하게 상기 반응로(10)의 상부측에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.A hollow reactor 10; In order to form a discharge voltage for the plasma reaction in the reactor (10) of the conical shape to be introduced into the ceiling surface of the reactor (10) in a form spaced apart from the inner wall 11 of the reactor (10) It comprises a center electrode 20, the inside of the reactor 10, the upper side around the center of the narrow gap between the center electrode 20 and the inner wall 11 of the reactor (10) In the raw material inlet section 50 is formed, the reactor 10 is formed in the raw material inlet path 30 for introducing the raw material and the discharge port 40 for discharging the reactant, respectively, the raw material inlet ( 30) and the discharge port (40) is a plasma reactor, characterized in that formed on the upper side of the reactor (10) in communication with the raw material inlet section (50). 플라즈마 반응장치에 있어서,In the plasma reactor, 중공의 반응로(10)와; 상기 반응로(10) 내부에 플라즈마 반응을 위한 방전압을 형성시키기 위해 상기 반응로(10)의 내벽(11)과 일정거리 이격된 형태로 상기 반응로(10)의 천정면으로 내입되는 원추형의 중심전극(20)을 포함하여 구성되고, 상기 반응로(10)의 내부에는 상기 중심전극(20)과 상기 반응로(10)의 내벽(11)간의 간격이 협소된 지점을 중심으로 그 상부측에 원료유입구간(50)이 형성되며, 상기 반응로(10)에는 원료를 유입하기 위한 원료유입로(30)와 반응물질을 배출시키기 위한 배출구(40)가 각각 형성되되, 상기 원료유입로(30)는 상기 원료유입구간(50)에 연통가능하게 상기 반응로(10)의 상부측에 형성되며, 상기 배출구(40)는 상기 중심전극(20)의 저면에서 상측으로 수직되는 형태로 상기 중심전극(20)을 그 길이방향을 따라 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응장치.A hollow reactor 10; In order to form a discharge voltage for the plasma reaction in the reactor (10) of the conical shape to be introduced into the ceiling surface of the reactor (10) in a form spaced apart from the inner wall 11 of the reactor (10) It comprises a center electrode 20, the inside of the reactor 10, the upper side around the center of the narrow gap between the center electrode 20 and the inner wall 11 of the reactor (10) In the raw material inlet section 50 is formed, the reactor 10 is formed in the raw material inlet path 30 for introducing the raw material and the discharge port 40 for discharging the reactant, respectively, the raw material inlet ( 30 is formed on the upper side of the reactor 10 so as to communicate with the raw material inlet section 50, the outlet 40 is the center in the form perpendicular to the upper side from the bottom of the center electrode 20 Plasma reaction, characterized in that formed through the electrode 20 along the longitudinal direction Value.
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