JPH0821474B2 - プラズマガスとして水蒸気を用いるプラズマトロンおよびプラズマトロンの安定な操作方法 - Google Patents
プラズマガスとして水蒸気を用いるプラズマトロンおよびプラズマトロンの安定な操作方法Info
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- JPH0821474B2 JPH0821474B2 JP3504220A JP50422091A JPH0821474B2 JP H0821474 B2 JPH0821474 B2 JP H0821474B2 JP 3504220 A JP3504220 A JP 3504220A JP 50422091 A JP50422091 A JP 50422091A JP H0821474 B2 JPH0821474 B2 JP H0821474B2
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Classifications
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- A62D3/10—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by subjecting to electric or wave energy or particle or ionizing radiation
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- H—ELECTRICITY
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、プラズマガスとして水蒸気をもって操作さ
れるプラズマトロン、ならびにこの種プラズマトロンの
安定な操作方法に関する。
れるプラズマトロン、ならびにこの種プラズマトロンの
安定な操作方法に関する。
化学的転化に関して用いられるプラズマトロンは、専
らガスによって操作されるが、このガスはプラズマガス
としてプラズマトロン材料に対し、化学的に不活性なも
のである。プラズマ熱分解法は、たとえば水素をプラズ
マガスとして使用する。
らガスによって操作されるが、このガスはプラズマガス
としてプラズマトロン材料に対し、化学的に不活性なも
のである。プラズマ熱分解法は、たとえば水素をプラズ
マガスとして使用する。
その上、様々な化学的転化および様々な動作レベル、
たとえば石炭のガス化（東独特許第215,325号、ドイツ
国公開第3330750号、ドイツ国公開第3605715号）に関し
て、水蒸気をプラズマガスとして使用することは既に知
られている。
たとえば石炭のガス化（東独特許第215,325号、ドイツ
国公開第3330750号、ドイツ国公開第3605715号）に関し
て、水蒸気をプラズマガスとして使用することは既に知
られている。
更に、毒性廃棄生成物、特に、フッ素化炭化水素また
は塩素化炭化水素を含有する廃棄生成物は、水蒸気プラ
ズマジェットにおける化学反応によって無効にすべきこ
とが既に提案されて来た。
は塩素化炭化水素を含有する廃棄生成物は、水蒸気プラ
ズマジェットにおける化学反応によって無効にすべきこ
とが既に提案されて来た。
水素プラズマ雰囲気中の化学的転化の応用についての
特定分野における化学プロセスに関する試験に関連し
て、これらの化学プロセスは一方において水素イオンに
よって惹き起こされ、また他方において水蒸気プラズマ
の酸素イオンによって惹き起こされるものであることが
判明した。
特定分野における化学プロセスに関する試験に関連し
て、これらの化学プロセスは一方において水素イオンに
よって惹き起こされ、また他方において水蒸気プラズマ
の酸素イオンによって惹き起こされるものであることが
判明した。
水蒸気プラズマは、それらが比較的低温約3000゜Ｋに
おいて化学的に反応性であり、非常に励起された酸素お
よび水素種の高い濃度を有している限り有利であって、
これはそれらが一連の転化プロセスに関して、特に適切
であることを意味している。あらゆるプラズマトロンの
場合に、熱負荷が高いので熱および／または化学的浸蝕
に起因して、集中的な冷却を伴わない限り、有効寿命が
プラズマトロンの連続的な操作を妨げることになる。こ
れは先ず電極に関連しているが、それのみならずまた、
ガスチャンバー、プラズマトロンのハウジング、連結
片、そして個々の構造的設計によってはまた、その他の
構成部品も関係するものである。この種のプラズマトロ
ンに使用される冷却液は、通常温度約20℃を有する水で
ある。
おいて化学的に反応性であり、非常に励起された酸素お
よび水素種の高い濃度を有している限り有利であって、
これはそれらが一連の転化プロセスに関して、特に適切
であることを意味している。あらゆるプラズマトロンの
場合に、熱負荷が高いので熱および／または化学的浸蝕
に起因して、集中的な冷却を伴わない限り、有効寿命が
プラズマトロンの連続的な操作を妨げることになる。こ
れは先ず電極に関連しているが、それのみならずまた、
ガスチャンバー、プラズマトロンのハウジング、連結
片、そして個々の構造的設計によってはまた、その他の
構成部品も関係するものである。この種のプラズマトロ
ンに使用される冷却液は、通常温度約20℃を有する水で
ある。
プラズマガスとして水蒸気を使用することによって操
作されるプラズマトロンの場合、部品における浸蝕であ
って、アークに対し暴露されるもの、あるいはむしろア
ークと接触状態にあるものは、他のプラズマガス使用の
場合に比較すると、特に高い浸蝕を示す。従って、この
高い浸蝕負荷は、特にカソードおよびアノードに影響を
及ぼす。電極本体の比較的多量の減少は、プラズマガス
として水蒸気によって操作されるプラズマトロンの電極
の短い有効寿命を招来することになる結果、電極の頻繁
な交換を要することに起因して、連続的な操作は実用上
不可能となる。
作されるプラズマトロンの場合、部品における浸蝕であ
って、アークに対し暴露されるもの、あるいはむしろア
ークと接触状態にあるものは、他のプラズマガス使用の
場合に比較すると、特に高い浸蝕を示す。従って、この
高い浸蝕負荷は、特にカソードおよびアノードに影響を
及ぼす。電極本体の比較的多量の減少は、プラズマガス
として水蒸気によって操作されるプラズマトロンの電極
の短い有効寿命を招来することになる結果、電極の頻繁
な交換を要することに起因して、連続的な操作は実用上
不可能となる。
水蒸気プラズマトロンの工業的利用に関して、他の欠
点はこの種のプラズマトロンに特有の現象、すなわちそ
のプラズマトロンの操作態様における突然の操作トラブ
ルが、めまぐるしく連続して発生するということであ
る。これらのトラブルは、水蒸気流量の変動または停
止、アーク長における変化、激しく変動するアーク電圧
およびアーク電流の強さ、ならびにそれからもたらされ
る激しく変動するプラズマエンタルピーをはっきり示し
ている。これは、プラズマ反応装置における化学的転化
において、変動を生ずることになる。すなわち、それ
は、生成物の品質ならびにプラズマトロンの効率を損な
うことになる。これまでプラズマトロンの場合に通常取
られている手段、すなわち冷却を強化することによって
電極における浸蝕を減少させることは、一般に何らかの
効果を示すことに失敗するか、あるいはそれらはプラズ
マガスとして水蒸気により作動されるプラズマトロンの
場合に、充分な効果を示すことには少なくとも失敗して
来た。
点はこの種のプラズマトロンに特有の現象、すなわちそ
のプラズマトロンの操作態様における突然の操作トラブ
ルが、めまぐるしく連続して発生するということであ
る。これらのトラブルは、水蒸気流量の変動または停
止、アーク長における変化、激しく変動するアーク電圧
およびアーク電流の強さ、ならびにそれからもたらされ
る激しく変動するプラズマエンタルピーをはっきり示し
ている。これは、プラズマ反応装置における化学的転化
において、変動を生ずることになる。すなわち、それ
は、生成物の品質ならびにプラズマトロンの効率を損な
うことになる。これまでプラズマトロンの場合に通常取
られている手段、すなわち冷却を強化することによって
電極における浸蝕を減少させることは、一般に何らかの
効果を示すことに失敗するか、あるいはそれらはプラズ
マガスとして水蒸気により作動されるプラズマトロンの
場合に、充分な効果を示すことには少なくとも失敗して
来た。
従って、本発明は、プラズマガスとして水蒸気によっ
て操作されるプラズマトロンを、次のような方法で改良
する課題に基づくものである。その方法は、高い温度負
荷を受けるプラズマトロン構成部品の有効寿命を長くす
ること、および殆ど変動が無いか、あるいは全く変動の
無いプラズマトロンの安定な操作を、運転費用における
如何なる本質的な増加をも伴わずに達成し得るというも
のである。特に、遥かに高い電極浸蝕ならびに非常に不
都合な操作変動に関して、他のガスプラズマとの比較に
おける水蒸気プラズマによるプラズマトロンの場合に存
在する相違を、同一の温度プロセス条件および全ての部
品、特に高い温度負荷を受ける電極についての強化され
た冷却に基づいて除去するものである。
て操作されるプラズマトロンを、次のような方法で改良
する課題に基づくものである。その方法は、高い温度負
荷を受けるプラズマトロン構成部品の有効寿命を長くす
ること、および殆ど変動が無いか、あるいは全く変動の
無いプラズマトロンの安定な操作を、運転費用における
如何なる本質的な増加をも伴わずに達成し得るというも
のである。特に、遥かに高い電極浸蝕ならびに非常に不
都合な操作変動に関して、他のガスプラズマとの比較に
おける水蒸気プラズマによるプラズマトロンの場合に存
在する相違を、同一の温度プロセス条件および全ての部
品、特に高い温度負荷を受ける電極についての強化され
た冷却に基づいて除去するものである。
本発明は付加的に、プラズマガスとして水蒸気をもっ
て作動されるプラズマトロンの安定な操作を提供すると
いう課題に基づくものであり、これは、高い温度負荷を
受けるあらゆる部品、特にプラズマトロンの電極につい
ての強化された冷却および別の慣用の温度プロセス条件
に基づいて、高い温度負荷を受けるプラズマトロン部品
の有効寿命を増大させること、ならびにプラズマトロン
の操作パラメータの変動を減少または回避することによ
って、連続的な操作を達成するために利用し得るもので
ある。本発明は、それによって、他のガスプラズマを使
用するプラズマトロンとの比較におけるプラズマガスと
して水蒸気を使用するプラズマトロンの場合において、
本質的に一層顕著な電極浸蝕および操作パラメータにお
ける変動を生ずるであろう原因の排除を、他方で熱プロ
セス条件の如何なる不都合な変更をも、また冷却領域に
おける如何なる不利な変更をも伴うことなく、基本的に
目標とするものである。
て作動されるプラズマトロンの安定な操作を提供すると
いう課題に基づくものであり、これは、高い温度負荷を
受けるあらゆる部品、特にプラズマトロンの電極につい
ての強化された冷却および別の慣用の温度プロセス条件
に基づいて、高い温度負荷を受けるプラズマトロン部品
の有効寿命を増大させること、ならびにプラズマトロン
の操作パラメータの変動を減少または回避することによ
って、連続的な操作を達成するために利用し得るもので
ある。本発明は、それによって、他のガスプラズマを使
用するプラズマトロンとの比較におけるプラズマガスと
して水蒸気を使用するプラズマトロンの場合において、
本質的に一層顕著な電極浸蝕および操作パラメータにお
ける変動を生ずるであろう原因の排除を、他方で熱プロ
セス条件の如何なる不都合な変更をも、また冷却領域に
おける如何なる不利な変更をも伴うことなく、基本的に
目標とするものである。
本発明は、プラズマガスとして少なくとも本質的に水
蒸気を使用し、かつ冷却液の助けによって、部品、たと
えば電極であって熱負荷を受けるものを冷却するための
冷却手段を包含するプラズマトロンの場合に、プラズマ
ガスの凝縮温度は、冷却液によって冷却されるプラズマ
トロン部品の表面温度よりも少なくとも本質的に低く、
前記表面温度は冷却液の温度を制御することによって決
定されることにより、上述の課題を解決するものであ
る。
蒸気を使用し、かつ冷却液の助けによって、部品、たと
えば電極であって熱負荷を受けるものを冷却するための
冷却手段を包含するプラズマトロンの場合に、プラズマ
ガスの凝縮温度は、冷却液によって冷却されるプラズマ
トロン部品の表面温度よりも少なくとも本質的に低く、
前記表面温度は冷却液の温度を制御することによって決
定されることにより、上述の課題を解決するものであ
る。
本発明の好ましい実施態様によれば、プラズマトロン
であって、プラズマガスとして水蒸気プラズマによって
作動され、かつその場合部品、特に高い熱負荷を受ける
電極が、冷却液として少なくとも約80℃の温度の温水を
使用することによって冷却されるものを化学的転化のた
め、特に毒性廃棄生成物、ことに塩素化またはフッ素化
炭化水素を含有するは廃棄生成物の完全な無効化のため
に使用するものである。
であって、プラズマガスとして水蒸気プラズマによって
作動され、かつその場合部品、特に高い熱負荷を受ける
電極が、冷却液として少なくとも約80℃の温度の温水を
使用することによって冷却されるものを化学的転化のた
め、特に毒性廃棄生成物、ことに塩素化またはフッ素化
炭化水素を含有するは廃棄生成物の完全な無効化のため
に使用するものである。
本発明の別の実施態様によれば、プラズマトロンにお
ける汚染物質処理中の前記毒性汚染物質の突破は、次の
ようにすることによって、更に一層有効に阻止すること
が出来る。それは本発明による温水または高温における
水によって行われる冷却を、水蒸気プラズマの凝縮温度
を低下させることと組み合わせるというものである。こ
の目的のために、空気が好ましくは混合ガスとして用い
られ、これは水蒸気プラズマのプラズマ蒸気と混合され
る。
ける汚染物質処理中の前記毒性汚染物質の突破は、次の
ようにすることによって、更に一層有効に阻止すること
が出来る。それは本発明による温水または高温における
水によって行われる冷却を、水蒸気プラズマの凝縮温度
を低下させることと組み合わせるというものである。こ
の目的のために、空気が好ましくは混合ガスとして用い
られ、これは水蒸気プラズマのプラズマ蒸気と混合され
る。
上記の課題、すなわちプラズマガスとして水蒸気を用
いるプラズマトロン作業の安定した操作のための方法で
あって、電極の有効寿命を増加させると共に非常に有効
な所望の化学転化との組合わせにおいて基本的に変動し
ない操作を許容するものを提供するという課題を解決す
るために、本発明は、操作パラメータ、特に冷却液の温
度および／またはプラズマガスの組成が、少なくとも本
質的に水蒸気から成るプラズマガスの凝縮が、プラズマ
トロンの冷却部品上では回避されるようなやり方におい
て制御されるという種類の方法を提供する。その高い熱
容量および放熱容量に起因して、好ましくは温水が冷却
液として使用されるが、前記温水の冷却液温度は少なく
とも80℃であるのが好ましい。
いるプラズマトロン作業の安定した操作のための方法で
あって、電極の有効寿命を増加させると共に非常に有効
な所望の化学転化との組合わせにおいて基本的に変動し
ない操作を許容するものを提供するという課題を解決す
るために、本発明は、操作パラメータ、特に冷却液の温
度および／またはプラズマガスの組成が、少なくとも本
質的に水蒸気から成るプラズマガスの凝縮が、プラズマ
トロンの冷却部品上では回避されるようなやり方におい
て制御されるという種類の方法を提供する。その高い熱
容量および放熱容量に起因して、好ましくは温水が冷却
液として使用されるが、前記温水の冷却液温度は少なく
とも80℃であるのが好ましい。
本発明による、プラズマトロンの温水冷却部品、特に
アークによって熱的作用を受けるアノードおよびカソー
ドにおいて水蒸気プラズマに関する凝縮問題を減少させ
る方法の別の改良は、高い温度負荷を受けるプラズマト
ロン部品、特に電極を少なくとも80℃の温度を有する温
水によって冷却するということを、一層低い凝縮温度を
有するガスを混合することによって、プラズマガスの凝
縮温度を低下させるということと組み合わせるという特
徴に基づく、本発明による方法の付加的な好ましい実施
態様により達成するものである。好ましいのは、蒸発段
階の後、プラズマガス混合物の凝縮温度を低下させるよ
うにプラズマ水蒸気がそれと混合された空気を含んでい
ることであり、水蒸気プラズマガス粒子組成物の凝縮温
度は、たとえば80℃であるのに対し、本件の場合80℃を
超える電極温度が本発明による電極冷却により維持され
るが、これは温水によって達成されるものである。
アークによって熱的作用を受けるアノードおよびカソー
ドにおいて水蒸気プラズマに関する凝縮問題を減少させ
る方法の別の改良は、高い温度負荷を受けるプラズマト
ロン部品、特に電極を少なくとも80℃の温度を有する温
水によって冷却するということを、一層低い凝縮温度を
有するガスを混合することによって、プラズマガスの凝
縮温度を低下させるということと組み合わせるという特
徴に基づく、本発明による方法の付加的な好ましい実施
態様により達成するものである。好ましいのは、蒸発段
階の後、プラズマガス混合物の凝縮温度を低下させるよ
うにプラズマ水蒸気がそれと混合された空気を含んでい
ることであり、水蒸気プラズマガス粒子組成物の凝縮温
度は、たとえば80℃であるのに対し、本件の場合80℃を
超える電極温度が本発明による電極冷却により維持され
るが、これは温水によって達成されるものである。
大変驚いたことには、水蒸気プラズマには典型的であ
る非常に顕著な電極浸蝕、そしてその結果である、これ
まで水蒸気プラズマトロンの連続的な操作とは対立して
来たプラズマ反応装置の操作態様における変動を、プラ
ズマトロン部品、特に高い熱負荷を受ける電極の冷却を
強化するのではなく、正に逆の路を取る、すなわち冷却
を制限するという点において排除し得るということにな
った。電極の浸蝕ならびに操作態様における突然の操作
トラブルであって、めまぐるしく連続して起こるもの、
たとえば水蒸気流量の変動または遮断、アーク長さにお
ける変化、顕著に変動するアーク電圧およびアーク電流
強度ならびにその結果である変動するプラズマエンタル
ピーに関して、これまで存在してきた問題は、アークの
影響下にある強化された冷却部品（電極）における水蒸
気凝縮物の爆発性蒸発によって惹き起こされるものであ
ることとなった。発明者および出願人によって行われた
試験は、凝縮によって生成された水滴のこの爆発性蒸発
が、材料の機械的引き裂きを伴い、また液体水相ならび
にアークの初期の影響下における電極壁の化学的−物理
的相互反応が電極表面にクレーター状の凹所をもたら
し、前記凹所は将来の浸蝕にとって好ましい攻撃点を形
成するものであることを示した。更に、凝縮液の急激な
蒸発に起因して連続的な水蒸気の流量は、短時間に亘っ
て顕著に妨害または遮断され、それによってプラズマト
ロンの上記変動および操作トラブルが生ずることにな
る。
る非常に顕著な電極浸蝕、そしてその結果である、これ
まで水蒸気プラズマトロンの連続的な操作とは対立して
来たプラズマ反応装置の操作態様における変動を、プラ
ズマトロン部品、特に高い熱負荷を受ける電極の冷却を
強化するのではなく、正に逆の路を取る、すなわち冷却
を制限するという点において排除し得るということにな
った。電極の浸蝕ならびに操作態様における突然の操作
トラブルであって、めまぐるしく連続して起こるもの、
たとえば水蒸気流量の変動または遮断、アーク長さにお
ける変化、顕著に変動するアーク電圧およびアーク電流
強度ならびにその結果である変動するプラズマエンタル
ピーに関して、これまで存在してきた問題は、アークの
影響下にある強化された冷却部品（電極）における水蒸
気凝縮物の爆発性蒸発によって惹き起こされるものであ
ることとなった。発明者および出願人によって行われた
試験は、凝縮によって生成された水滴のこの爆発性蒸発
が、材料の機械的引き裂きを伴い、また液体水相ならび
にアークの初期の影響下における電極壁の化学的−物理
的相互反応が電極表面にクレーター状の凹所をもたら
し、前記凹所は将来の浸蝕にとって好ましい攻撃点を形
成するものであることを示した。更に、凝縮液の急激な
蒸発に起因して連続的な水蒸気の流量は、短時間に亘っ
て顕著に妨害または遮断され、それによってプラズマト
ロンの上記変動および操作トラブルが生ずることにな
る。
本発明の根拠をなす課題の解決は、少なくとも基本的
にプラズマガスとして水蒸気を使用するプラズマトロン
および高い熱負荷を受けるプラズマトロン部品の冷却を
制限し、その結果それらの部品は、冷却液として少なく
とも約80℃の温度を有する温水の使用により冷却される
という手段を包含するプラズマトロンの安定な操作方法
において、理解されるべきである。この場合、冷却の制
限は電極表面、好ましくはアノードの内壁と冷却水との
間の熱的駆動ポテンシャルの減少のみによって達成され
る。
にプラズマガスとして水蒸気を使用するプラズマトロン
および高い熱負荷を受けるプラズマトロン部品の冷却を
制限し、その結果それらの部品は、冷却液として少なく
とも約80℃の温度を有する温水の使用により冷却される
という手段を包含するプラズマトロンの安定な操作方法
において、理解されるべきである。この場合、冷却の制
限は電極表面、好ましくはアノードの内壁と冷却水との
間の熱的駆動ポテンシャルの減少のみによって達成され
る。
本発明の有利な実施態様によれば、特に有効な解決
は、冷却液としての温水の使用と関連する冷却の制限
と、水蒸気の凝縮温度よりも低い凝縮温度を有するガス
を混合することによる水蒸気プラズマの凝縮温度の同時
低下との組合わせに基づいて達成されるが、冷却水入力
温度は、プラズマトロンのカソードおよびアノードの表
面温度が新しい水蒸気分圧に対応するプラズマガス混合
物の凝縮温度に少なくとも接近するように、制御される
ものとする。水蒸気プラズマの凝縮温度を低下させるガ
スとして水蒸気に混合される付加的なガスは、好ましく
は空気である。
は、冷却液としての温水の使用と関連する冷却の制限
と、水蒸気の凝縮温度よりも低い凝縮温度を有するガス
を混合することによる水蒸気プラズマの凝縮温度の同時
低下との組合わせに基づいて達成されるが、冷却水入力
温度は、プラズマトロンのカソードおよびアノードの表
面温度が新しい水蒸気分圧に対応するプラズマガス混合
物の凝縮温度に少なくとも接近するように、制御される
ものとする。水蒸気プラズマの凝縮温度を低下させるガ
スとして水蒸気に混合される付加的なガスは、好ましく
は空気である。
本発明によるプラズマトロンならびに前記プラズマト
ロンの操作方法の付加的な好ましい実施態様は、残りの
サブクレーム中に開示される。
ロンの操作方法の付加的な好ましい実施態様は、残りの
サブクレーム中に開示される。
以下に、本質的にプラズマガスとして水蒸気をもって
操作されるプラズマトロン中の処理による化学転化の助
けにより、毒性廃棄生成物を無効にするために利用され
る実施態様に基づいて、本発明を詳細に説明するものと
する。
操作されるプラズマトロン中の処理による化学転化の助
けにより、毒性廃棄生成物を無効にするために利用され
る実施態様に基づいて、本発明を詳細に説明するものと
する。
本発明の好ましい実施態様により、毒性廃棄生成物を
無効にするための、好ましくは塩素化またはフッ素化炭
化水素を含有する廃棄生成物の化学的転化のためのプラ
ズマプラントは、それぞれ30kwのパワーを有し、慣用の
方法において適切な反応装置および必要な付加的ユニッ
トを備えた10台のプラズマトロンを含んで構成される。
このプラントは、プラズマガスとして0.1mPaにおける温
度300℃で、25kg/hをもって供給される水蒸気により操
作される。
無効にするための、好ましくは塩素化またはフッ素化炭
化水素を含有する廃棄生成物の化学的転化のためのプラ
ズマプラントは、それぞれ30kwのパワーを有し、慣用の
方法において適切な反応装置および必要な付加的ユニッ
トを備えた10台のプラズマトロンを含んで構成される。
このプラントは、プラズマガスとして0.1mPaにおける温
度300℃で、25kg/hをもって供給される水蒸気により操
作される。
電極の強化された冷却にも拘らず、プラズマトロンに
おける操作および特性パラメータの実質的な変動が、こ
の種のプラントの場合に、そして激しい浸蝕に起因して
通常発生し、プラズマトロンアノードは、比較的短時間
の後に最早使用不能となる。
おける操作および特性パラメータの実質的な変動が、こ
の種のプラントの場合に、そして激しい浸蝕に起因して
通常発生し、プラズマトロンアノードは、比較的短時間
の後に最早使用不能となる。
本発明の第一実施態様によれば、プラズマトロンは冷
却手段を備えており、これは高い熱負荷を受けるプラズ
マトロン部品、特にアノードおよびカソードを冷却する
ための冷却液として、冷却水を使用するものである。
却手段を備えており、これは高い熱負荷を受けるプラズ
マトロン部品、特にアノードおよびカソードを冷却する
ための冷却液として、冷却水を使用するものである。
冷却された電極、特にアノードに対する水蒸気プラズ
マの凝縮現象を回避するために、アノードおよびカソー
ドにおける冷却水入力温度は、プラントの冷却液回路に
おける冷却効果を減少させることによって、好ましくは
80℃に上昇される結果、高い熱負荷を受けるプラズマト
ロン部品は、温水によって冷却される。冷却水速度50乃
至70m/sの場合、冷却水出力温度81乃至82℃が得られる
ことになる。一般に室温に維持された冷却水温度との比
較において、この種の冷却水温度は、電極の表面温度と
元の冷却水温度との温度差に基づいて、単に意味の無い
範囲で熱駆動ポテンシャルを減少させることになる。す
なわち、電極の充分な冷却もまた、温水によって成就し
得るのである。しかしながら、同時に本発明に従って、
より制限された範囲に冷却される電極における水蒸気プ
ラズマ雰囲気の水蒸気の凝縮は、小さな範囲に関して減
少することになり、これは数多くのプラズマ化学プロセ
スの場合に受け入れ可能である。この有利な効果は、如
何なる装置またはプロセステクノロジーについても、費
用の増加を伴わずに成就される。それとは反対に、プラ
ズマトロンに関して必要とされる冷却手段の量および冷
却装置は、減少される。同時に、殆ど変動を生じない課
程におけるその連続的な操作に起因すると共に必要とさ
れる冷却能力の減少に起因して、各プラズマトロンの効
率は増加することになる。同時に製品の品質は改良さ
れ、そしてそのプロセスの収率は、増加することにな
る。特別な効果は、電極浸蝕の猛烈な減少、というより
はむしろ電極浸蝕の排除によって惹起された電極の有効
寿命の延長において理解さるべきであり、それによって
電極材料は節約され、そしてプラントの処理可能性の度
合いは、実質的に増加する。
マの凝縮現象を回避するために、アノードおよびカソー
ドにおける冷却水入力温度は、プラントの冷却液回路に
おける冷却効果を減少させることによって、好ましくは
80℃に上昇される結果、高い熱負荷を受けるプラズマト
ロン部品は、温水によって冷却される。冷却水速度50乃
至70m/sの場合、冷却水出力温度81乃至82℃が得られる
ことになる。一般に室温に維持された冷却水温度との比
較において、この種の冷却水温度は、電極の表面温度と
元の冷却水温度との温度差に基づいて、単に意味の無い
範囲で熱駆動ポテンシャルを減少させることになる。す
なわち、電極の充分な冷却もまた、温水によって成就し
得るのである。しかしながら、同時に本発明に従って、
より制限された範囲に冷却される電極における水蒸気プ
ラズマ雰囲気の水蒸気の凝縮は、小さな範囲に関して減
少することになり、これは数多くのプラズマ化学プロセ
スの場合に受け入れ可能である。この有利な効果は、如
何なる装置またはプロセステクノロジーについても、費
用の増加を伴わずに成就される。それとは反対に、プラ
ズマトロンに関して必要とされる冷却手段の量および冷
却装置は、減少される。同時に、殆ど変動を生じない課
程におけるその連続的な操作に起因すると共に必要とさ
れる冷却能力の減少に起因して、各プラズマトロンの効
率は増加することになる。同時に製品の品質は改良さ
れ、そしてそのプロセスの収率は、増加することにな
る。特別な効果は、電極浸蝕の猛烈な減少、というより
はむしろ電極浸蝕の排除によって惹起された電極の有効
寿命の延長において理解さるべきであり、それによって
電極材料は節約され、そしてプラントの処理可能性の度
合いは、実質的に増加する。
プラズマトロン使用の形態における本発明の第二の好
ましい実施態様であって、化学転化によって毒性廃棄生
成物を無効とする目的のために、本発明に従い、好まし
くは少なくとも80℃の温度を有する温水によって冷却さ
れるというものによれば、温水冷却の利用に起因する電
極冷却の減少にも拘らず、依然として起こるかも知れな
いプラズマトロンの操作態様における変動は受け入れら
れない。それはたとえ微少な範囲であっても、それらが
毒性汚染物質の放出を依然として生ずる可能性があるか
らである。
ましい実施態様であって、化学転化によって毒性廃棄生
成物を無効とする目的のために、本発明に従い、好まし
くは少なくとも80℃の温度を有する温水によって冷却さ
れるというものによれば、温水冷却の利用に起因する電
極冷却の減少にも拘らず、依然として起こるかも知れな
いプラズマトロンの操作態様における変動は受け入れら
れない。それはたとえ微少な範囲であっても、それらが
毒性汚染物質の放出を依然として生ずる可能性があるか
らである。
これらの場合の使用に関しては、特に本発明による冷
却を用いることが好ましく、それは水蒸気プラズマガス
の凝縮温度の低下と組み合わせたプラズマトロン部品、
殊に、特別に高い熱負荷を受ける電極を冷却するために
温水を使用させる結果となる。凝縮温度は水蒸気に対
し、水蒸気のそれよりも低い凝縮温度を有する異質のガ
スを混合することによって低下させることが出来る。従
って、本件においては蒸発段階の後たとえば、62.5m3/h
の空気をプラズマ水蒸気と混合するのが好ましい。水蒸
気プラズマの部分的成分の凝縮温度は、今や80℃であ
る。本発明による電極冷却によって得られる電極温度
は、この場合において少なくとも僅かに80℃よりも高い
ことが好ましいという事実に鑑みて、水蒸気の凝縮はこ
の方法により完全に阻止することが出来、その結果プラ
ズマトロンの操作態様における変動の原因は完全に排除
され、またその結果転化プロセスが連続的に起こること
が保証される。この方法において、毒性物質の突破は、
水蒸気プラズマトロンによって完全に回避することが出
来る。
却を用いることが好ましく、それは水蒸気プラズマガス
の凝縮温度の低下と組み合わせたプラズマトロン部品、
殊に、特別に高い熱負荷を受ける電極を冷却するために
温水を使用させる結果となる。凝縮温度は水蒸気に対
し、水蒸気のそれよりも低い凝縮温度を有する異質のガ
スを混合することによって低下させることが出来る。従
って、本件においては蒸発段階の後たとえば、62.5m3/h
の空気をプラズマ水蒸気と混合するのが好ましい。水蒸
気プラズマの部分的成分の凝縮温度は、今や80℃であ
る。本発明による電極冷却によって得られる電極温度
は、この場合において少なくとも僅かに80℃よりも高い
ことが好ましいという事実に鑑みて、水蒸気の凝縮はこ
の方法により完全に阻止することが出来、その結果プラ
ズマトロンの操作態様における変動の原因は完全に排除
され、またその結果転化プロセスが連続的に起こること
が保証される。この方法において、毒性物質の突破は、
水蒸気プラズマトロンによって完全に回避することが出
来る。
本発明は、プラズマトロンならびにプラズマガスとし
て水蒸気を用いるプラズマトロンの安定な操作方法を提
供するものであり、その場合には水蒸気プラズマにとっ
ては典型的である、すなわち操作条件の急激な変動なら
びに増大する電極の浸蝕は回避される。これは、温水を
冷却液として使用することに基づいて高い熱負荷を受け
るプラズマトロン部品、特に電極の冷却を制限すること
によって達成され、前記温水は好ましくは少なくとも80
℃の温度において使用される。これは、プラズマトロン
の強化された冷却点における水蒸気の凝縮−であってア
ークの影響下で、そして凝縮物の爆発性蒸発に起因して
プラズマジェットの主要な妨害または遮断を生ずること
になり、またこれが電極表面の物質の引き裂きによって
電極浸蝕をもたらすことになるもの、を回避するという
効果を有することになる。本発明は、単に安定な操作お
よび長い電極の有効寿命を提供するだけではなく、また
プラズマトロンの効率ならびにプラズマ−化学プロセス
の収率を改良するものである。特定のプラズマ−化学プ
ロセス、特に毒性廃棄生成物の処理に関してプラズマト
ロン電極の温水冷却の効果は、水蒸気の凝縮温度より低
い凝縮温度を有するガスを水蒸気と混合させることによ
り、水蒸気プラズマ雰囲気の凝縮点を降下させることに
よって付加的に増大させることが出来、その結果そのと
き存在する水蒸気分圧に相当するプラズマガス混合物の
凝縮温度は、プラズマトロン、すなわち電極の最も強化
された冷却点においてすら表面温度として維持される温
度よりも低くなり、かくてそれによって起こる凝縮現象
および凝縮蒸発現象は、そのプラズマトロンのアーク領
域内で実際に回避される。
て水蒸気を用いるプラズマトロンの安定な操作方法を提
供するものであり、その場合には水蒸気プラズマにとっ
ては典型的である、すなわち操作条件の急激な変動なら
びに増大する電極の浸蝕は回避される。これは、温水を
冷却液として使用することに基づいて高い熱負荷を受け
るプラズマトロン部品、特に電極の冷却を制限すること
によって達成され、前記温水は好ましくは少なくとも80
℃の温度において使用される。これは、プラズマトロン
の強化された冷却点における水蒸気の凝縮−であってア
ークの影響下で、そして凝縮物の爆発性蒸発に起因して
プラズマジェットの主要な妨害または遮断を生ずること
になり、またこれが電極表面の物質の引き裂きによって
電極浸蝕をもたらすことになるもの、を回避するという
効果を有することになる。本発明は、単に安定な操作お
よび長い電極の有効寿命を提供するだけではなく、また
プラズマトロンの効率ならびにプラズマ−化学プロセス
の収率を改良するものである。特定のプラズマ−化学プ
ロセス、特に毒性廃棄生成物の処理に関してプラズマト
ロン電極の温水冷却の効果は、水蒸気の凝縮温度より低
い凝縮温度を有するガスを水蒸気と混合させることによ
り、水蒸気プラズマ雰囲気の凝縮点を降下させることに
よって付加的に増大させることが出来、その結果そのと
き存在する水蒸気分圧に相当するプラズマガス混合物の
凝縮温度は、プラズマトロン、すなわち電極の最も強化
された冷却点においてすら表面温度として維持される温
度よりも低くなり、かくてそれによって起こる凝縮現象
および凝縮蒸発現象は、そのプラズマトロンのアーク領
域内で実際に回避される。
本発明の根拠をなす問題の特に有利な解決は、冷却の
目的に関して少なくとも80℃の温度において用いられる
冷却液としての冷却水の助けによって得られたけれど
も、そしてまた凝縮問題の特に完全な解決は、水蒸気プ
ラズマガスの凝縮温度を降下させるように、水蒸気に対
して付加的に空気を混合させてプラズマガス雰囲気を生
成することによって達成し得るけれども、本発明はこれ
らの解決に限定されるものではない。それとは反対に、
逸脱および変更は冷却媒質の放熱容量、プラズマ反応装
置における圧力条件ならびにそれぞれの相転移点に正に
関連して行うことが可能であり、前記逸脱および変更は
プラズマガスとして基本的に水蒸気を含有するプラズマ
トロンの場合に発生し、そしてそれはプラズマトロンの
冷却部品における水蒸気の凝縮をもたらす問題を回避す
る目的をもってなされるものであり、前記問題はプラズ
マトロンの冷却領域、特に電極においてプラズマガスま
たは混合物あるいはその部分の凝縮が信頼性をもって阻
止されるように、冷却および／または凝縮条件を選択す
ることによって回避されるものである。
目的に関して少なくとも80℃の温度において用いられる
冷却液としての冷却水の助けによって得られたけれど
も、そしてまた凝縮問題の特に完全な解決は、水蒸気プ
ラズマガスの凝縮温度を降下させるように、水蒸気に対
して付加的に空気を混合させてプラズマガス雰囲気を生
成することによって達成し得るけれども、本発明はこれ
らの解決に限定されるものではない。それとは反対に、
逸脱および変更は冷却媒質の放熱容量、プラズマ反応装
置における圧力条件ならびにそれぞれの相転移点に正に
関連して行うことが可能であり、前記逸脱および変更は
プラズマガスとして基本的に水蒸気を含有するプラズマ
トロンの場合に発生し、そしてそれはプラズマトロンの
冷却部品における水蒸気の凝縮をもたらす問題を回避す
る目的をもってなされるものであり、前記問題はプラズ
マトロンの冷却領域、特に電極においてプラズマガスま
たは混合物あるいはその部分の凝縮が信頼性をもって阻
止されるように、冷却および／または凝縮条件を選択す
ることによって回避されるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘベッカー、ディートリッヒ ドイツ連邦共和国、オー―7240 グリマ、 バーンホフシュトラーセ ３―５、ケミエ アンラゲンバウ ジー・エム・ビー・エッ チ ライプチヒーグリマ内 (72)発明者 フォン レンゲルケン、ディルク ドイツ連邦共和国、オー―7240 グリマ、 バーンホフシュトラーセ ３―５、ケミエ アンラゲンバウ ジー・エム・ビー・エッ チ ライプチヒーグリマ内 (72)発明者 ウィンター、カルステン ドイツ連邦共和国、オー―7240 グリマ、 バーンホフシュトラーセ ３―５、ケミエ アンラゲンバウ ジー・エム・ビー・エッ チ ライプチヒ―グリマ内 (56)参考文献 特開 平２−107387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−133159（ＪＰ，Ａ)
Claims (11)
- 【請求項１】プラズマガスとしてその成分のほとんどが
水蒸気であるガスを使用し、冷却液の助けによって特に
高い熱負荷を受ける部品、たとえば電極等を冷却する工
程を含むプラズマトロンの安定な操作方法において、冷
却液の温度および／またはプラズマガスの組成は、プラ
ズマガスの凝縮温度が、少なくとも本質的に冷却された
プラズマトロン部品であって、冷却液がこれを経由して
流れるものの表面温度よりも低くなるように制御され、
前記表面温度は冷却液温度によって決定されることを特
徴とする方法。 - 【請求項２】プラズマトロンの冷却部についての冷却が
制限されること、および／またはプラズマガスの凝縮温
度が降下されることを特徴とする請求項１による方法。 - 【請求項３】使用される冷却液が、少なくとも約80℃の
温度を有する温水であることを特徴とする請求項１また
は２による方法。 - 【請求項４】水蒸気プラズマの凝縮温度が、より低い凝
縮温度を有する少なくとも１種類のガスを混合すること
によって降下されることを特徴とする前記請求項１乃至
３の少なくともいずれかによる方法。 - 【請求項５】水蒸気蒸発段階の後、空気がプラズマ水蒸
気に対し混合されることを特徴とする請求項４による方
法。 - 【請求項６】化学的転化を行うために、特に毒性廃棄生
成物、殊に塩素化またはフッ素化炭化水素を含有するも
のを完全に無効とするために使用される請求項１による
プラズマトロンの安定な操作方法において、使用される
プラズマガスが、その成分のほとんどが水蒸気であるガ
スであること、および使用される冷却液が、少なくとも
約80℃の温度を有する温水であることを特徴とする方
法。 - 【請求項７】使用されるプラズマガスはその成分のほと
んどが水蒸気であるガスであって、これに対し凝縮温度
を降下させるガス、特に空気を混合したこと、および使
用される冷却液は、少なくとも80℃の温度を有する温水
であることを特徴とする請求項６による方法。 - 【請求項８】プラズマガスとしてその成分のほとんどが
水蒸気であるガスを使用し、かつ冷却液の助けによって
熱負荷を受ける部品、たとえば電極を冷却するための冷
却手段を包含するプラズマトロンにおいて、冷却手段
が、少なくとも80℃の冷却液入力温度を有する温水冷却
手段であることを特徴とするプラズマトロン。 - 【請求項９】プラズマガスが、その成分のほとんどが純
水蒸気であるガスであることを特徴とする請求項８によ
るプラズマトロン。 - 【請求項１０】プラズマガスはその成分のほとんどが水
蒸気から構成されるガス混合物であり、そしてその少な
くとも１種類のガスが水蒸気のそれよりも低い凝縮温度
を有するものであることを特徴とする請求項８によるプ
ラズマトロン。 - 【請求項１１】プラズマガスが、水蒸気／空気混合物で
あることを特徴とする請求項10によるプラズマトロン。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD90338145A DD299613A7 (de) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Verfahren zum stabilen betrieb von plasmatrons mit wasserdampf als plasmagas |
| DE05H/338145/426 | 1990-02-26 | ||
| PCT/EP1991/000348 WO1991013532A1 (de) | 1990-02-26 | 1991-02-26 | Plasmatron mit wasserdampf als plasmagas und verfahren zum stabilen betrieb des plasmatrons |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05506536A JPH05506536A (ja) | 1993-09-22 |
| JPH0821474B2 true JPH0821474B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=5616667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3504220A Expired - Lifetime JPH0821474B2 (ja) | 1990-02-26 | 1991-02-26 | プラズマガスとして水蒸気を用いるプラズマトロンおよびプラズマトロンの安定な操作方法 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5498826A (ja) |
| EP (1) | EP0517735B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0821474B2 (ja) |
| AT (1) | ATE132316T1 (ja) |
| DD (1) | DD299613A7 (ja) |
| DE (1) | DE59107163D1 (ja) |
| DK (1) | DK0517735T3 (ja) |
| ES (1) | ES2084155T3 (ja) |
| FI (1) | FI923813A0 (ja) |
| GR (1) | GR3019093T3 (ja) |
| RU (1) | RU2067790C1 (ja) |
| WO (1) | WO1991013532A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2724806A1 (fr) * | 1994-09-16 | 1996-03-22 | Pompes Maupu Entreprise | Procede et dispositif d'assistance par plasma au vapo-craquage non-catalytique de composes hydrocarbones et halogeno-organiques |
| JP2985762B2 (ja) | 1996-03-18 | 1999-12-06 | 日本電気株式会社 | 排気ガスの処理方法及び処理装置 |
| RU2135629C1 (ru) * | 1997-11-12 | 1999-08-27 | Государственное предприятие ВНИИавтогенмаш | Способ повышения долговечности электродных и сопловых устройств и технологический плазматрон для его осуществления |
| WO2004048851A1 (en) * | 2002-11-25 | 2004-06-10 | David Systems Technology, S.L. | Integrated plasma-frequency induction process for waste treatment, resource recovery and apparatus for realizing same |
| RU2268558C2 (ru) * | 2004-02-02 | 2006-01-20 | Станислав Петрович Пенкин | Пароводяной плазмотрон |
| RU2263564C1 (ru) * | 2004-03-22 | 2005-11-10 | Пенкин Станислав Петрович | Пароводяной плазмортон |
| CA2901485A1 (en) | 2013-02-15 | 2014-08-21 | Pyrogenesis Canada Inc. | High power dc non transferred steam plasma torch system |
| RU2721931C1 (ru) * | 2020-01-13 | 2020-05-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Плазариум" | Прямоточный парогенератор для плазменной системы, плазменная система с таким парогенератором и способ генерации перегретого пара |
| CN111246649A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-05 | 江苏河海新能源股份有限公司 | 水蒸汽等离子发生装置 |
| CN111586954B (zh) * | 2020-06-08 | 2022-09-09 | 江苏帕斯玛环境科技有限公司 | 水蒸气等离子体产生的方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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