FI75969B - Foerfarande och anlaeggning foer plasmafoergasning av flytande aemnen. - Google Patents
Foerfarande och anlaeggning foer plasmafoergasning av flytande aemnen. Download PDFInfo
- Publication number
- FI75969B FI75969B FI862836A FI862836A FI75969B FI 75969 B FI75969 B FI 75969B FI 862836 A FI862836 A FI 862836A FI 862836 A FI862836 A FI 862836A FI 75969 B FI75969 B FI 75969B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- plasma
- electrode
- substance
- plasmafoergasning
- aemnen
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000009272 plasma gasification Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000007884 disintegrant Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 zirconium or hafnium Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder or liquid
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/28—Cooling arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Description
75969
Menetelmä ja laitteisto juoksevien aineiden plasmakaasutusta varten Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä juoksevien aineiden plasmakaasutusta varten .
Keksinnön kohteena on myös menetelmän toteutukseen käytettävä laitteisto.
Tunnetuissa ratkaisuissa juoksevien aineiden plasmakaasutus ^ suoritetaan syöttämällä hajoitettava aine plasmalieskaan joko lieskan sivulta tai tykin ulomman elektrodin - yleensä anodin - läheltä, jolloin aine höyrystyy ja hajoaa lieskan voimakkaassa lämpö- ja uv-säteilykentässä. Plasmalieska muodostetaan ja ylläpidetään jonkin sopivan kaasun, esimerkiksi argonin tai typen, avulla. Nykyisten plasmatykkien katodit ovat yleensä kuparista valmistetut, ja katodin kärki on tavallisesti volfrämiä. Katodi vaatii jäähdytystä, mikä tapahtuu joko katodin ulkoisella tai sisäisellä vedenkierrolla.
Tunnetun tekniikan epäkohtana on se, että hajoitettavan aineen joutuminen lieskan vaikutuspiiriin riittävän pitkäksi aikaa on epävarmaa, osittain myös siksi, että plasmalieska pyrkii hylkimään hajoitettavaa ainetta. Myöskään lieskan koko kapasiteettia ei voida hyödyntää, koska energian siirtyminen lieskasta hajoitusprosessiin on epätäydellistä, sillä esimerkiksi lieskan ytimen korkea lämpötila (n. 10 000 °C) jää hyödyntämättä. Hajoitukseen liittyvät epävarmuustekijät pakottavat prosessikomponenttien ylimitoittamiseen, heikentävät plasmaprosessin energia- ja käyttötaloutta sekä lisäävät käyttöhäiriöitä ja turvallisuusriskejä. Erillinen jäähdytysjärjestelmä monimutkaistaa rakennetta.
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatussa tekniikassa esiintyvät haitat ja saada aikaan aivan uudentyyppinen menetelmä ja laitteisto juoksevien aineiden plas-makaasutukseen.
2 75969
Keksiatö. perustuu siihen, että juokseva kaasutettava aine syötetään syöttökanavana toimivan, metallipuikoista koostuvan elektrodirakenteen läpi, jolloin hajoitettava aine höyrystyy plasmatykin jätelämmössä ja syntynyttä höyryä käytetään plasmakaasuna.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 • tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 2 tunnus- { merkkiosassa.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.
Keksinnön mukaisella menetelmällä hajoitettava aine ei voi välttää plasmaolosuhteita, koska aine itse muuttuu plasmaksi. Myös koko plasmateho voidaan hyödyntää. Hajoaminen on nopeaa ja täydellistä, jolloin reaktiokammio voidaan mitoittaa pelkästään kaasureaktioiden vaatimusten perusteella.
Koska kaasureaktioiden vaatimat reaktioajat ovat muutamien millisekuntien luokkaa, tulee reaktiokammiosta pieni, mikä myös osaltaan tehostaa kaasureaktioita. Tehokkaan hajoamisen ansiosta myös prosessin käyttöturvallisuus tehostuu merkittävästi. Keksinnön mukainen menetelmä ei vaadi tunnettuihin ratkaisuihin välttämättä mitään lisälaitteita. Itse asiassa plasmatykki yksinkertaistuu, koska syöttöjärjestelmä toimii samalla jäähdyttimenä.
Keksinnön mukainen elektrodirakenne toimii samalla sekä elektrodina että materiaalinsyöttöyhteenä. Rakenne ei vaadi erillistä jäähdytysvesijärjestelmää, koska hukkalämpö käytetään hyödyksi hajoitettavan materiaalin höyrystämiseen, jolloin myös energiatalous paranee. Inerttien kaasujen määrä prosessissa vähenee ja prosessin käyttökustannukset pienenevät, koska erillistä plasmakaasujärjestelmää tarvitaan vain hajoitusprosessin ylös- ja alasajoissa, jolloin kaasujärjes-telmä voi olla pieni ja yksinkertainen.
3 75969
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisen piirustuksen mukaisen sovellutusesimerkin avulla.
Kuvio 1 esittää halkileikattuna sivukuvantona yhtä keksinnön mukaista elektrodia.
Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen elektrodin poikkileikkausta .
Kuvio 3 esittää halkileikattuna sivukuvantona plasmapoltto-yksikköä, jossa on kuvioiden 1 ja 2 mukainen elektrodi.
Kuvio 4 esittää poikkileikkauksena toista keksinnön mukaista elektrodia.
Kuvio 5 esittää halkileikattuna sivukuvantona kuvion 4 mukaista elektrodia.
Kuvioon 2 viitaten selostetaan yhtä keksinnön mukaista elektrodirakennetta. Sähkönjohtimina toimivat kuparinen runkoputki 1 ja volframi-puikot 2. Syötettävä materiaali kulkee oleellisen pyöreän runkoputken 1 sisällä olevien puikkojen 2 väleissä 3 ja jäähdyttää samalla puikkoja 2 ja runkoputkea 1. Syötetty aine höyrystyy viimein lähellä elektrodin päätä. Höyrystymiseen vaadittava lämpö saadaan plasmalieskan elektrodiin kohdistamasta lämpökuormasta, joka normaalisti jäähdytetään pois erillisellä vesijäähdytyslaitteistolla.
Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukainen elektrodi 4 osana plasmapolttoyksikköä. Elektrodi 4 on tässä kytketty anodiksi. Katodi-elektrodi 5 on esimerkkitapauksessa rengasmainen. Aluksi sytytetään elektrodien 4 ja 5 välille valokaari 7. Valokaareen 7 johdetaan plasmakaasua anodin 4 läpi tämän päähän kiinnitetyn materiaalinsyöttöputken 6 kautta. Prosessin käynnistysvaiheessa voidaan plasmakaasu johtaa materaa-linsyöttöputkeen 6 erillisestä plasmakaasusäiliöstä, etenkin jos hajoitettava aine on vaarallista. Prosessin kannalta on mahdollista tehdä myös niin, että valokaarta 7 poltetaan riittävän pitkään, kunnes anodi 4 lämpenee, jolloin materi- 4 75969 aalin syöttö voidaan aloittaa suoraan. Tällöin materiaali höyrystyy anodin 4 sisällä tämän hukkalämmön vaikutuksesta ja joutuu suoraan plasmalieskaan 8.
Kuviossa 4 ja 5 on esitetty keksinnön yksi variaatio, jossa johtavaan, pitkänomaiseen ja massiiviseen elektrodiin 10 on työstetty materiaalinsyöttökanavat 11. Kuvion ratkaisussa kanavia 11 on viisi kappaletta, mutta kanavien 11 Lukumäärä voi vaihdella aina syötettävän materiaalin ja elektrodin 10 jäähdytystarpeen mukaan.
Keksinnön kannalta elektrodin 4 tai 10 napaisuudella ei ole ^ juurikaan merkitystä, vaan elektrodi voi toimia joko anodina tai katodina. Laitteistoa voidaan tietyin edellytyksin syöttää myös vaihtosähköllä, jolloin anodia ja katodia ei voida määritellä kuin hetkellisesti.
Elektrodin 4 tai 10 rakenne ei ole rajoittunut kuvioiden 2 ja 4 mukaisiin ratkaisuihin. Keksinnön pääidea on hajoitet-tavan materiaalin johtaminen elektrodin läpi tämän jäähdyttämiseksi ja materiaalin höyrystämiseksi, joten keksinnön piiriin kuuluvat kaikki pitkänomaiset, läpimenokanavilla varustetut elektrodirakenteet. Variaationa esitetyistä versioista voidaan ajatella volframi-sauvojen 2 tilalla volframi-putkia, jolloin saavutetaan suurempi virtauspinta-ala putkien reikien ansiosta. Puikkojen 4, ja samoin runkoputkenkin 1, poikkileikkaus voi poiketa ympyrämuodosta. Voidaan myös valmistaa sisäkkäisistä putkista koostuva elektrodirakenne, jolloin tarvitaan tukirakennelma putkien tukemiseksi toisiinsa .
Elektrodimateriaalilta vaaditaan hyvää sähkönjohtavuutta ja korkeiden lämpötilojen sietokykyä. Materiaaliksi voidaan tällöin vapaasti valita useita metalleja tai metalliseoksia kuten esimerkiksi zirkonium tai hafnium.
Claims (4)
1. Menetelmä juoksevien aineiden plasmakaasutusta varten, jossa menetelmässä - muodostetaan valokaari (7) elektrodien (4, 5) välille, ja - johdetaan valokaareen (7) kaasumaista ainetta plasmalieskan (8) synnyttämiseksi, tunnettu siitä, että 1 - kaasutettava aine johdetaan plasmalieskaan (8) elektrodin (4) läpi tämän jäähdyttämiseksi ja aineen höyrystämiseksi.
2. Laitteisto juoksevien aineiden plasmakaasutusta varten, joka laitteisto käsittää - kaksi elektrodia (4 ja 5), joiden välille valo-kaari (7) on muodostettavissa, - reaktiokammion (9), jossa aine on kaasutettavissa plasmaksi, ja - materiaalinsyöttöyhteen (6), jonka kautta kaasutettava aine on syötettävissä plasmalieskaan (8), tunnettu siitä, että - toinen elektrodi (4) käsittää vähintään yhden kanavan (3), jonka läpi materiaalinsyöttöyhteestä (6) tuleva kaasutettava aine on syötettävissä plasmalieskaan (8) kyseisen elektrodin (4) jäähdyttämiseksi ja kaasutettavan aineen höyrystämiseksi .
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että toinen elektrodi (4) käsittää pitkänomaisen 6 75969 runkoputken (1), jonka sisään on sijoitettu useita pitkänomaisia, halkaisijaltaan olennaisen pyöreitä puikkoja (2) siten, että runkoputken sisälle puikkojen (1) väliin muodostuu pitkänomaisia kanavia (3) kaasutettavaa ainetta varten.
4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että toisen elektrodin (10) massiiviseen rakenteeseen on työstetty vähintään yksi kanava (11) materiaalin syöttöä varten. 7 75969
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI862836A FI75969C (fi) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | Foerfarande och anlaeggning foer plasmafoergasning av flytande aemnen. |
| PCT/FI1987/000089 WO1988000427A1 (en) | 1986-07-04 | 1987-06-30 | Method and apparatus for plasma gasification of liquid materials |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI862836 | 1986-07-04 | ||
| FI862836A FI75969C (fi) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | Foerfarande och anlaeggning foer plasmafoergasning av flytande aemnen. |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI862836A0 FI862836A0 (fi) | 1986-07-04 |
| FI862836L FI862836L (fi) | 1988-01-05 |
| FI75969B true FI75969B (fi) | 1988-04-29 |
| FI75969C FI75969C (fi) | 1988-08-08 |
Family
ID=8522886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI862836A FI75969C (fi) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | Foerfarande och anlaeggning foer plasmafoergasning av flytande aemnen. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI75969C (fi) |
| WO (1) | WO1988000427A1 (fi) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2149523C1 (ru) * | 1999-04-28 | 2000-05-20 | Камский политехнический институт | Электродный узел |
| RU2334170C1 (ru) * | 2007-02-27 | 2008-09-20 | Евгений Иванович Титаренко | Электродуговая плазменная горелка |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1322260A (fr) * | 1962-02-14 | 1963-03-29 | Saint Gobain | Chalumeau à flamme de plasma |
| US4393298A (en) * | 1978-12-07 | 1983-07-12 | Caterpillar Tractor Co. | Liquid cooling for a welding torch |
-
1986
- 1986-07-04 FI FI862836A patent/FI75969C/fi not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-06-30 WO PCT/FI1987/000089 patent/WO1988000427A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI75969C (fi) | 1988-08-08 |
| FI862836A0 (fi) | 1986-07-04 |
| FI862836L (fi) | 1988-01-05 |
| WO1988000427A1 (en) | 1988-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2663168A2 (en) | Plasma torch of non-transferred and hollow type | |
| RU2456780C2 (ru) | Плазменная горелка с дугой прямого действия | |
| US11116069B2 (en) | High power DC non transferred steam plasma torch system | |
| US4144444A (en) | Method of heating gas and electric arc plasmochemical reactor realizing same | |
| US5801489A (en) | Three-phase alternating current plasma generator | |
| US5688417A (en) | DC arc plasma torch, for obtaining a chemical substance by decomposition of a plasma-generating gas | |
| KR100791562B1 (ko) | 플라즈마 토치 카트리지 및 상기 플라즈마 토치 카트리지에 끼워진 플라즈마 토치 | |
| RU2071190C1 (ru) | Электродуговая плазменная горелка | |
| US20160216002A1 (en) | Heating system having plasma heat exchanger | |
| FI75969B (fi) | Foerfarande och anlaeggning foer plasmafoergasning av flytande aemnen. | |
| RU2103129C1 (ru) | Способ плазменно-дуговой сварки металлов | |
| KR100631820B1 (ko) | 소재공정 용도에 따른 구조 변경이 가능하도록 모듈화된막대-노즐형 비이송식 열플라즈마 토치 | |
| RU2169443C1 (ru) | Способ получения электролитного электрического разряда и устройство для его осуществления | |
| RU2072640C1 (ru) | Электродуговая плазменная горелка | |
| US20240165448A1 (en) | Plasma/ionic reactor for processing fluorocarbon materials | |
| RU2167958C2 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
| KR100456788B1 (ko) | 장수명 플라즈마 토치 | |
| KR950012485B1 (ko) | 플라즈마 아크 용해용 토치 | |
| JP3465029B2 (ja) | 高周波誘導熱プラズマ装置を用いた有機ハロゲン化合物の分解装置 | |
| CN221724361U (zh) | 一种水基燃料等离子复合燃烧炬 | |
| US20230166227A1 (en) | Plasma/ionic reactor | |
| KR100253723B1 (ko) | 진공 분위기를 형성하여 전극의 내구성을 높인 고온 직류 플라즈마 토취 | |
| US20070108165A1 (en) | Configurations and methods for improved plasma torch | |
| LT7065B (lt) | Plazmos generatorius | |
| KR100204354B1 (ko) | 역극성 고온 플라즈마 토치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: IMATRAN VOIMA OY |