JPH1074581A - プラズマ式流動層炉 - Google Patents
プラズマ式流動層炉Info
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- JPH1074581A JPH1074581A JP8230470A JP23047096A JPH1074581A JP H1074581 A JPH1074581 A JP H1074581A JP 8230470 A JP8230470 A JP 8230470A JP 23047096 A JP23047096 A JP 23047096A JP H1074581 A JPH1074581 A JP H1074581A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/42—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed subjected to electric current or to radiations this sub-group includes the fluidised bed subjected to electric or magnetic fields
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
- B01J2208/00407—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements outside the reactor bed
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- Discharge Heating (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】酸化性あるいは還元性の雰囲気が容易に得ら
れ、排ガスが少なく、かつ反応効率、熱効率の高い流動
層炉を得る。 【解決手段】炉容器１の内部に整流板２を備え、その上
に粒状の被処理物２０を搭載し、下方より導入される流
動化ガスにより流動層として保持する流動層炉におい
て、高周波誘導コイル８を巻装した電気絶縁間６の内部
にプラズマ生成ガスを導入し、高周波誘導コイル８に高
周波電流を流してプラズマ生成ガスをプラズマ化して用
いる高周波誘導熱プラズマ生成装置３を、整流板２の流
動化ガスの蒸留側に備え、高周波誘導熱プラズマ生成装
置３で生成されたプラズマを流動化ガスとして用いて、
被処理物２０を処理する。
れ、排ガスが少なく、かつ反応効率、熱効率の高い流動
層炉を得る。 【解決手段】炉容器１の内部に整流板２を備え、その上
に粒状の被処理物２０を搭載し、下方より導入される流
動化ガスにより流動層として保持する流動層炉におい
て、高周波誘導コイル８を巻装した電気絶縁間６の内部
にプラズマ生成ガスを導入し、高周波誘導コイル８に高
周波電流を流してプラズマ生成ガスをプラズマ化して用
いる高周波誘導熱プラズマ生成装置３を、整流板２の流
動化ガスの蒸留側に備え、高周波誘導熱プラズマ生成装
置３で生成されたプラズマを流動化ガスとして用いて、
被処理物２０を処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波誘導コイル
により生じるプラズマを利用して流動層の被処理物質の
反応、例えば黒鉛廃棄物の燃焼処理、あるいは、合成樹
脂類の廃棄物の炭化、ガス化処理等を効果的に行うプラ
ズマ式流動層炉に関する。
により生じるプラズマを利用して流動層の被処理物質の
反応、例えば黒鉛廃棄物の燃焼処理、あるいは、合成樹
脂類の廃棄物の炭化、ガス化処理等を効果的に行うプラ
ズマ式流動層炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の流動層炉の基本構成を模
式的に示す断面図である。円筒状の炉容器６１は、中心
軸を鉛直方向として配されており、その下端には流動化
ガス導入口６３が、また上端には排気ガス排出口６５が
設けられている。炉容器６１の内部の下方には流動化ガ
ス導入口６３より導入された流動化ガスの流れを整流す
る整流板６２が組み込まれており、この整流板６２の上
に、炉容器６１の上部壁面に開口を設けて組み込まれた
被処理物供給器６４から供給される粒状の被処理物２０
が搭載される。なお「粒状」とは、図に模式的に示した
球状のみならず、楕円体の形状、黒鉛の破砕粒のごとき
形状、および概略直方体（六面体）もしくは三角錐（四
面体）の形状、ならびにいわゆる金平糖のごとく表面に
突出部を備えた形状をも含むものを言う。また、炉容器
６１には、整流板６２の下部に助燃用バーナー６６が、
また整流板６２の上部に補助バーナー６７が配されてい
る。
式的に示す断面図である。円筒状の炉容器６１は、中心
軸を鉛直方向として配されており、その下端には流動化
ガス導入口６３が、また上端には排気ガス排出口６５が
設けられている。炉容器６１の内部の下方には流動化ガ
ス導入口６３より導入された流動化ガスの流れを整流す
る整流板６２が組み込まれており、この整流板６２の上
に、炉容器６１の上部壁面に開口を設けて組み込まれた
被処理物供給器６４から供給される粒状の被処理物２０
が搭載される。なお「粒状」とは、図に模式的に示した
球状のみならず、楕円体の形状、黒鉛の破砕粒のごとき
形状、および概略直方体（六面体）もしくは三角錐（四
面体）の形状、ならびにいわゆる金平糖のごとく表面に
突出部を備えた形状をも含むものを言う。また、炉容器
６１には、整流板６２の下部に助燃用バーナー６６が、
また整流板６２の上部に補助バーナー６７が配されてい
る。
【０００３】本構成の流動層炉においては、流動化ガス
導入口６３より導入され整流板６２で整流された流動化
ガスにより、整流板６２の上に搭載された粒状の被処理
物２０に抗力を加え、自身に加わる重力とのバランスに
より被処理物２０の流動層を形成し、助燃用バーナー６
６あるいは補助バーナー６７によって空気、あるいは反
応ガスを加熱して処理温度を所定の温度に維持し、被処
理物２０の反応、例えば廃棄物の焼却、あるいは、プラ
スチックの油化等を行っている。また、例えば黒鉛の燃
焼処理のごとき自燃性の処理の場合には、バーナーによ
り点火し、自燃状態に移行すると、加温した空気、ある
いは反応ガスを供給して反応を持続させる方法が採られ
ている。
導入口６３より導入され整流板６２で整流された流動化
ガスにより、整流板６２の上に搭載された粒状の被処理
物２０に抗力を加え、自身に加わる重力とのバランスに
より被処理物２０の流動層を形成し、助燃用バーナー６
６あるいは補助バーナー６７によって空気、あるいは反
応ガスを加熱して処理温度を所定の温度に維持し、被処
理物２０の反応、例えば廃棄物の焼却、あるいは、プラ
スチックの油化等を行っている。また、例えば黒鉛の燃
焼処理のごとき自燃性の処理の場合には、バーナーによ
り点火し、自燃状態に移行すると、加温した空気、ある
いは反応ガスを供給して反応を持続させる方法が採られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
流動層炉はバーナーを用いて加熱しており、この方法で
は燃焼を伴うので、例えば酸素による酸化性雰囲気、あ
るいは水素による還元性雰囲気を作るのは困難であり、
燃料と導入気体の量を適切にしても、燃焼による反応と
は無効な気体が必ず伴い、排ガス量が多くなるのは必至
である。
流動層炉はバーナーを用いて加熱しており、この方法で
は燃焼を伴うので、例えば酸素による酸化性雰囲気、あ
るいは水素による還元性雰囲気を作るのは困難であり、
燃料と導入気体の量を適切にしても、燃焼による反応と
は無効な気体が必ず伴い、排ガス量が多くなるのは必至
である。
【０００５】また、雰囲気を形成する方式として、炉の
外側に配した熱源を用いて炉壁を通じての熱伝達により
内部の雰囲気ガスを加熱する方式があるが、熱効率が著
しく低いという難点がある。本発明の目的は、酸化性あ
るいは還元性の雰囲気が容易に得られ、有効ガス濃度が
高いので排ガスを少なくでき、かつ反応効率、熱効率が
高く、広い用途に利用できる流動層炉を提供することに
ある。
外側に配した熱源を用いて炉壁を通じての熱伝達により
内部の雰囲気ガスを加熱する方式があるが、熱効率が著
しく低いという難点がある。本発明の目的は、酸化性あ
るいは還元性の雰囲気が容易に得られ、有効ガス濃度が
高いので排ガスを少なくでき、かつ反応効率、熱効率が
高く、広い用途に利用できる流動層炉を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、 （１）炉容器の内部に整流板を備えてその上部に粒状の
被処理物を搭載し、整流板の下方より導入される流動化
ガスによる抗力と重力とによって粒状の被処理物を流動
層として保持し、これを処理する流動層炉において、高
周波誘導コイルを巻装した円筒状の電気絶縁管の内部に
プラズマ生成ガスを導入し、高周波誘導コイルに高周波
電流を流して前記プラズマ生成ガスをプラズマ化して用
いる高周波誘導熱プラズマ生成装置を、整流板の下方の
流動化ガスの上流側に同軸状に備え、高周波誘導熱プラ
ズマ生成装置により生成されたプラズマを流動化ガスと
して用いて前記の粒状の被処理物を処理するプラズマ式
流動層炉を構成することとする。
めに、本発明においては、 （１）炉容器の内部に整流板を備えてその上部に粒状の
被処理物を搭載し、整流板の下方より導入される流動化
ガスによる抗力と重力とによって粒状の被処理物を流動
層として保持し、これを処理する流動層炉において、高
周波誘導コイルを巻装した円筒状の電気絶縁管の内部に
プラズマ生成ガスを導入し、高周波誘導コイルに高周波
電流を流して前記プラズマ生成ガスをプラズマ化して用
いる高周波誘導熱プラズマ生成装置を、整流板の下方の
流動化ガスの上流側に同軸状に備え、高周波誘導熱プラ
ズマ生成装置により生成されたプラズマを流動化ガスと
して用いて前記の粒状の被処理物を処理するプラズマ式
流動層炉を構成することとする。
【０００７】（２）さらに、（１）のプラズマ式流動層
炉において、高周波誘導熱プラズマ生成装置に、円筒状
の電気絶縁管の中心軸に対してプラズマ生成ガスが旋回
方向に導入する第１のガス供給口と径方向に導入する第
２のガス供給口を備え、かつ、上記の二つのガス供給口
より供給するプラズマ生成ガスの相対流量と高周波誘導
コイルに供給する高周波電流のうち、少なくともいずれ
か一方を制御することにより、生成されるプラズマの径
方向の分布を制御するよう構成することとする。
炉において、高周波誘導熱プラズマ生成装置に、円筒状
の電気絶縁管の中心軸に対してプラズマ生成ガスが旋回
方向に導入する第１のガス供給口と径方向に導入する第
２のガス供給口を備え、かつ、上記の二つのガス供給口
より供給するプラズマ生成ガスの相対流量と高周波誘導
コイルに供給する高周波電流のうち、少なくともいずれ
か一方を制御することにより、生成されるプラズマの径
方向の分布を制御するよう構成することとする。
【０００８】（３）また、（１）または（２）のプラズ
マ式流動層炉において、高周波誘導熱プラズマ生成装置
と整流板の間に、流動化ガスとして用いるガスを導入す
るガス導入口を備えることとする。 （４）さらに、（３）のプラズマ式流動層炉において、
ガス導入口を軸方向に分割された複数のガス導入口より
構成し、かつ高周波誘導熱プラズマ生成装置に近接して
配されたガス導入口をガスを旋回方向に導入するガス導
入口とする。
マ式流動層炉において、高周波誘導熱プラズマ生成装置
と整流板の間に、流動化ガスとして用いるガスを導入す
るガス導入口を備えることとする。 （４）さらに、（３）のプラズマ式流動層炉において、
ガス導入口を軸方向に分割された複数のガス導入口より
構成し、かつ高周波誘導熱プラズマ生成装置に近接して
配されたガス導入口をガスを旋回方向に導入するガス導
入口とする。
【０００９】（５）さらに、（３）または（４）のプラ
ズマ式流動層炉において、ガス導入口より導入されるガ
スを、第１、第２のガス供給口より導入されるプラズマ
生成ガスと異なる組成のガスとする。 上記（１）のごとく、内部に粒状の被処理物を搭載する
整流板を備えた流動層炉において、高周波誘導熱プラズ
マ生成装置により生成されたプラズマを流動化ガスに用
いることとすれば、プラズマの温度は 5000 ℃を越え、
場合によっては10000℃を越え、かつ、電子とイオンと
中性粒子が略等しい温度になっているので、高温の、例
えば酸素による酸化性雰囲気、あるいは水素による還元
性雰囲気を容易に長時間安定して供給することができる
こととなり、また反応ガス濃度が高いので排ガスが少な
く効率の高い反応を行うことができる。
ズマ式流動層炉において、ガス導入口より導入されるガ
スを、第１、第２のガス供給口より導入されるプラズマ
生成ガスと異なる組成のガスとする。 上記（１）のごとく、内部に粒状の被処理物を搭載する
整流板を備えた流動層炉において、高周波誘導熱プラズ
マ生成装置により生成されたプラズマを流動化ガスに用
いることとすれば、プラズマの温度は 5000 ℃を越え、
場合によっては10000℃を越え、かつ、電子とイオンと
中性粒子が略等しい温度になっているので、高温の、例
えば酸素による酸化性雰囲気、あるいは水素による還元
性雰囲気を容易に長時間安定して供給することができる
こととなり、また反応ガス濃度が高いので排ガスが少な
く効率の高い反応を行うことができる。
【００１０】また、このプラズマ式流動層炉において、
高周波誘導熱プラズマ生成装置にプラズマ生成ガスを導
入する二つのガス供給口を設け、第１のガス供給口より
旋回方向に導入し、第２のガス供給口より径方向に導入
するよう構成すれば、第１のガス供給口より導入される
プラズマ生成ガスの流量を増加させた時、生成されるプ
ラズマは径方向に広がり、第２のガス供給口より導入さ
れるプラズマ生成ガスの流量を増加させた時、生成され
るプラズマは中心軸に向かって収束することとなる。ま
た、高周波誘導コイルに供給する高周波電流を増大させ
れば生成されるプラズマは径方向に広がり、高周波電流
を減少させれば中心軸に向かって収束することとなる。
すなわち、上記（２）のごとく構成して、二つのガス供
給口より供給するプラズマ生成ガスの相対流量と高周波
誘導コイルに供給する高周波電流のうち、少なくともい
ずれか一方を制御すれば、生成されるプラズマの径方向
の分布が制御され、所要の広がりを有する高温のプラズ
マを整流板へと送ることが可能となる。したがって、流
動層炉の炉体の開口部の口径が高周波誘導熱プラズマ生
成装置の口径よりも大きなものにあっても、流動化ガス
の径方向の温度分布を良好に調整し、処理効率を増大さ
せることができる。
高周波誘導熱プラズマ生成装置にプラズマ生成ガスを導
入する二つのガス供給口を設け、第１のガス供給口より
旋回方向に導入し、第２のガス供給口より径方向に導入
するよう構成すれば、第１のガス供給口より導入される
プラズマ生成ガスの流量を増加させた時、生成されるプ
ラズマは径方向に広がり、第２のガス供給口より導入さ
れるプラズマ生成ガスの流量を増加させた時、生成され
るプラズマは中心軸に向かって収束することとなる。ま
た、高周波誘導コイルに供給する高周波電流を増大させ
れば生成されるプラズマは径方向に広がり、高周波電流
を減少させれば中心軸に向かって収束することとなる。
すなわち、上記（２）のごとく構成して、二つのガス供
給口より供給するプラズマ生成ガスの相対流量と高周波
誘導コイルに供給する高周波電流のうち、少なくともい
ずれか一方を制御すれば、生成されるプラズマの径方向
の分布が制御され、所要の広がりを有する高温のプラズ
マを整流板へと送ることが可能となる。したがって、流
動層炉の炉体の開口部の口径が高周波誘導熱プラズマ生
成装置の口径よりも大きなものにあっても、流動化ガス
の径方向の温度分布を良好に調整し、処理効率を増大さ
せることができる。
【００１１】また、（３）のごとくとすれば、プラズマ
生成ガスに、高周波誘導熱プラズマ生成装置と整流板の
間に備えたガス導入口より導入されるガスを加えた流動
化ガスにより流動層が形成されることとなるので、過大
な流量のプラズマ生成ガスを導入する必要がなく、した
がってプラズマ生成に必要な消費電力を低く抑えること
ができる。
生成ガスに、高周波誘導熱プラズマ生成装置と整流板の
間に備えたガス導入口より導入されるガスを加えた流動
化ガスにより流動層が形成されることとなるので、過大
な流量のプラズマ生成ガスを導入する必要がなく、した
がってプラズマ生成に必要な消費電力を低く抑えること
ができる。
【００１２】さらに、（４）のごとく構成すれば、複数
のガス導入口より多量のガスを導入することができ、か
つ、ガスの導入量が多量の場合でも、高周波誘導熱プラ
ズマ生成装置の生成プラズマの出口側に近接して配した
ガス導入口より導入される旋回方向に流れるガスによっ
てプラズマの形状を整えることができるため、プラズマ
を安定に維持することができる。
のガス導入口より多量のガスを導入することができ、か
つ、ガスの導入量が多量の場合でも、高周波誘導熱プラ
ズマ生成装置の生成プラズマの出口側に近接して配した
ガス導入口より導入される旋回方向に流れるガスによっ
てプラズマの形状を整えることができるため、プラズマ
を安定に維持することができる。
【００１３】さらに、（５）のごとく構成すれば、プラ
ズマ安定範囲の広いガスを第１、第２のガス供給口より
導入されるプラズマ生成ガスとして用いてプラズマを生
成し、流動層での処理に用いる反応ガスをガス導入口よ
り導入し、生成したプラズマで加熱して利用することが
できるので、流動層での処理速度の調整範囲が広く、反
応ガスが任意に選定でき、動作安定域の広い運転を行う
ことができる。
ズマ安定範囲の広いガスを第１、第２のガス供給口より
導入されるプラズマ生成ガスとして用いてプラズマを生
成し、流動層での処理に用いる反応ガスをガス導入口よ
り導入し、生成したプラズマで加熱して利用することが
できるので、流動層での処理速度の調整範囲が広く、反
応ガスが任意に選定でき、動作安定域の広い運転を行う
ことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明によるプラズマ式
流動層炉の第１の実施例の基本構成を模式的に示す断面
図である。図において、鉛直方向に中心軸を配した炉容
器１は、図示されない水冷機構を備えた金属円筒に耐火
レンガを内包してなり、炉容器１の内部には、流動化ガ
スの流れを整流するアルミナフォームからなる整流板２
が備えられ、上方には被処理物を整流板２の上へと供給
する被処理物供給器４、ならびに排気ガス排出用のガス
排気口５が設置されている。容器の下方には、電気絶縁
管６、電気絶縁管６に巻装された高周波誘導コイル８、
および電気絶縁管６にプラズマ生成ガスを導入するガス
供給口７を備えた高周波誘導熱プラズマ生成装置３が設
置されており、拡散室１０を介して炉容器１へ連結され
ている。
流動層炉の第１の実施例の基本構成を模式的に示す断面
図である。図において、鉛直方向に中心軸を配した炉容
器１は、図示されない水冷機構を備えた金属円筒に耐火
レンガを内包してなり、炉容器１の内部には、流動化ガ
スの流れを整流するアルミナフォームからなる整流板２
が備えられ、上方には被処理物を整流板２の上へと供給
する被処理物供給器４、ならびに排気ガス排出用のガス
排気口５が設置されている。容器の下方には、電気絶縁
管６、電気絶縁管６に巻装された高周波誘導コイル８、
および電気絶縁管６にプラズマ生成ガスを導入するガス
供給口７を備えた高周波誘導熱プラズマ生成装置３が設
置されており、拡散室１０を介して炉容器１へ連結され
ている。
【００１５】本構成において、ガス供給口７よりプラズ
マ生成ガスを導入し、高周波誘導コイル８に高周波電流
を通電すると、電気絶縁管６の内部に高周波磁界が生
じ、電磁誘導の作用によりプラズマ３０が生成されて維
持される。プラズマ３０は電離や衝突の過程を経てプラ
ズマ温度への上昇を果して体積膨張し、プラズマ出口９
から拡散室１０へと吹き出して、高温の流動化ガスとし
て炉容器１の整流板２へと送られ、整流されて上部へ流
入する。この状態において、整流板２の上に供給された
被処理物２０は流動化ガスによる抗力と自重とにより流
動層を形成して保持されるとともに、同時に高温のガス
によって加熱されることとなる。したがって、本構成に
おいては、被処理物２０の処理に用いる反応ガスをプラ
ズマ生成ガスとして導入することによって、プラズマ化
して高温となった反応ガスにより被処理物２０が直接加
熱されることとなるので、加熱過程での変成や消費が無
く、また高温化することができる。したがって、例え
ば、酸素を用いた黒鉛廃棄物の被処理物の燃焼処理や、
Ａｒガスを用いたイオン交換樹脂の被処理物の炭化処理
等に非常に効果的である。この時、上記の高周波誘導熱
プラズマ生成装置３は、電極を用いない無電極放電であ
り、これらの反応ガスに対する消耗部材が無いため長期
間安定した動作を得ることができる。
マ生成ガスを導入し、高周波誘導コイル８に高周波電流
を通電すると、電気絶縁管６の内部に高周波磁界が生
じ、電磁誘導の作用によりプラズマ３０が生成されて維
持される。プラズマ３０は電離や衝突の過程を経てプラ
ズマ温度への上昇を果して体積膨張し、プラズマ出口９
から拡散室１０へと吹き出して、高温の流動化ガスとし
て炉容器１の整流板２へと送られ、整流されて上部へ流
入する。この状態において、整流板２の上に供給された
被処理物２０は流動化ガスによる抗力と自重とにより流
動層を形成して保持されるとともに、同時に高温のガス
によって加熱されることとなる。したがって、本構成に
おいては、被処理物２０の処理に用いる反応ガスをプラ
ズマ生成ガスとして導入することによって、プラズマ化
して高温となった反応ガスにより被処理物２０が直接加
熱されることとなるので、加熱過程での変成や消費が無
く、また高温化することができる。したがって、例え
ば、酸素を用いた黒鉛廃棄物の被処理物の燃焼処理や、
Ａｒガスを用いたイオン交換樹脂の被処理物の炭化処理
等に非常に効果的である。この時、上記の高周波誘導熱
プラズマ生成装置３は、電極を用いない無電極放電であ
り、これらの反応ガスに対する消耗部材が無いため長期
間安定した動作を得ることができる。
【００１６】また、プラズマガスの流量や高周波電力を
調節する事で反応速度の調整が可能となり、例えば被処
理物２０の処理が発熱反応の場合には、炉内の反応が十
分に発達した段階において、プラズマの生成を中止し、
ガスのみを供給することによって反応を制御することも
可能である。なお、本構成では、反応によって発生した
排気ガスは、図示しない排気手段によって上端のガス排
出口５より外部へ排出するよう構成されている。
調節する事で反応速度の調整が可能となり、例えば被処
理物２０の処理が発熱反応の場合には、炉内の反応が十
分に発達した段階において、プラズマの生成を中止し、
ガスのみを供給することによって反応を制御することも
可能である。なお、本構成では、反応によって発生した
排気ガスは、図示しない排気手段によって上端のガス排
出口５より外部へ排出するよう構成されている。
【００１７】図２は、本発明によるプラズマ式流動層炉
の第２の実施例の基本構成を模式的に示す断面図であ
る。本実施例の第１の実施例との差異は、高周波誘導熱
プラズマ生成装置３Ａにプラズマ生成ガスを導入する二
つのガス供給口、すなわち、プラズマ生成ガスを旋回方
向に導入する第１のガス供給口７Ａと、径方向に導入す
る第２のガス供給口７Ｂを設け、二つのガス供給口より
導入するプラズマ生成ガスの流量を制御することによ
り、生成されるプラズマの吹き出し形態を制御するよう
構成した点にある。プラズマの吹き出し形態は、高周波
誘導コイル８に供給する高周波電流に対する旋回方向に
導入するプラズマ生成ガスと径方向に導入するプラズマ
生成ガスの割合で制御でき、径方向に導入するプラズマ
生成ガスの割合を多くするとローソク炎状に収束し、旋
回方向に導入するプラズマ生成ガスの割合を多くすると
径方向に広がった発散型になる。すなわち、旋回方向に
導入するプラズマ生成ガスの割合を多くすると、図示し
たごとく発散型のプラズマ３０Ａが得られ、高温のガス
が拡散室１０の内部に拡散し、平面の温度分布が均一化
するので、本実施例に図示したごとく、高周波熱プラズ
マ発生装置３のプラズマ出口９の口径よりも大きな口径
を持つ炉容器にあっても、流動化ガスの径方向の温度分
布が良好に保持されるので、流動層での処理効率が改善
され、炉全体として反応効率が向上することとなる。ま
た、整流板への熱流入分布が均一化されるので、局所的
な高温化が回避され、整流板を寿命化することができ
る。
の第２の実施例の基本構成を模式的に示す断面図であ
る。本実施例の第１の実施例との差異は、高周波誘導熱
プラズマ生成装置３Ａにプラズマ生成ガスを導入する二
つのガス供給口、すなわち、プラズマ生成ガスを旋回方
向に導入する第１のガス供給口７Ａと、径方向に導入す
る第２のガス供給口７Ｂを設け、二つのガス供給口より
導入するプラズマ生成ガスの流量を制御することによ
り、生成されるプラズマの吹き出し形態を制御するよう
構成した点にある。プラズマの吹き出し形態は、高周波
誘導コイル８に供給する高周波電流に対する旋回方向に
導入するプラズマ生成ガスと径方向に導入するプラズマ
生成ガスの割合で制御でき、径方向に導入するプラズマ
生成ガスの割合を多くするとローソク炎状に収束し、旋
回方向に導入するプラズマ生成ガスの割合を多くすると
径方向に広がった発散型になる。すなわち、旋回方向に
導入するプラズマ生成ガスの割合を多くすると、図示し
たごとく発散型のプラズマ３０Ａが得られ、高温のガス
が拡散室１０の内部に拡散し、平面の温度分布が均一化
するので、本実施例に図示したごとく、高周波熱プラズ
マ発生装置３のプラズマ出口９の口径よりも大きな口径
を持つ炉容器にあっても、流動化ガスの径方向の温度分
布が良好に保持されるので、流動層での処理効率が改善
され、炉全体として反応効率が向上することとなる。ま
た、整流板への熱流入分布が均一化されるので、局所的
な高温化が回避され、整流板を寿命化することができ
る。
【００１８】図３は、本発明によるプラズマ式流動層炉
の第３の実施例の基本構成を模式的に示す断面図であ
る。本実施例の特徴は、拡散室１０Ａに、流動化ガスと
して用いるガスを導入するガス導入口１１を備え、生成
したプラズマと混合して整流板２へと送るよう構成した
点にある。プラズマを生成し維持するためにはプラズマ
生成ガスの量に見合った最低しきい電力を加える必要が
あり、流動層を形成するために必要な流動化ガスを、生
成したプラズマのみにより供給するためには多くの高周
波電力が必要となる。また、高周波誘導により生成され
るプラズマの温度は、 5000 ℃、場合によっては 10000
℃を越え、電子、イオン、中性粒子が略等しい温度にな
っているのに対して、流動層炉における被処理物２０の
処理温度は、例えば黒鉛の焼却処理においても約 1000
℃程度である。したがって、本実施例のごとく、拡散室
１０Ａに設けたガス導入口１１より導入するガスをプラ
ズマと混合して流動化ガスとして用いれば、必要となる
プラズマ生成ガスの量が低減され、プラズマ生成に必要
な電力が省力化されるとともに、高温のプラズマを希釈
することによって、被処理物２０の処理温度に見合った
温度に抑えて供給することができる。すなわち、運転に
必要な高温プラズマの生成にかかわる消費電力を少量に
抑え、かつ整流板への過大な熱流入が無くなるのでより
寿命化が可能となる。
の第３の実施例の基本構成を模式的に示す断面図であ
る。本実施例の特徴は、拡散室１０Ａに、流動化ガスと
して用いるガスを導入するガス導入口１１を備え、生成
したプラズマと混合して整流板２へと送るよう構成した
点にある。プラズマを生成し維持するためにはプラズマ
生成ガスの量に見合った最低しきい電力を加える必要が
あり、流動層を形成するために必要な流動化ガスを、生
成したプラズマのみにより供給するためには多くの高周
波電力が必要となる。また、高周波誘導により生成され
るプラズマの温度は、 5000 ℃、場合によっては 10000
℃を越え、電子、イオン、中性粒子が略等しい温度にな
っているのに対して、流動層炉における被処理物２０の
処理温度は、例えば黒鉛の焼却処理においても約 1000
℃程度である。したがって、本実施例のごとく、拡散室
１０Ａに設けたガス導入口１１より導入するガスをプラ
ズマと混合して流動化ガスとして用いれば、必要となる
プラズマ生成ガスの量が低減され、プラズマ生成に必要
な電力が省力化されるとともに、高温のプラズマを希釈
することによって、被処理物２０の処理温度に見合った
温度に抑えて供給することができる。すなわち、運転に
必要な高温プラズマの生成にかかわる消費電力を少量に
抑え、かつ整流板への過大な熱流入が無くなるのでより
寿命化が可能となる。
【００１９】なお、ガス導入口１１より導入するガス
を、例えば排ガスとの熱交換によって予備加熱した後に
供給することとすれば、さらに効率的に運転できること
は言うまでもない。図４は、本発明によるプラズマ式流
動層炉の第４の実施例の基本構成を模式的に示す断面図
である。
を、例えば排ガスとの熱交換によって予備加熱した後に
供給することとすれば、さらに効率的に運転できること
は言うまでもない。図４は、本発明によるプラズマ式流
動層炉の第４の実施例の基本構成を模式的に示す断面図
である。
【００２０】本実施例の特徴は、拡散室１０Ｂに、流動
化ガスとして用いるガスを導入するガス導入口１１Ａと
ガス導入口１１Ｂを配し、高周波熱プラズマ発生装置３
Ａに近接して配したガス導入口１１Ｂより導入されるガ
スを旋回方向に導入するよう構成した点にある。一般
に、ガス導入口からガスを導入する拡散室においては、
ガス導入口からの導入量が多くなると流れに乱れが生
じ、プラズマの吹き出しがランダムに妨げられプラズマ
生成が不安定となる。これに対して、本構成のごとく、
高周波熱プラズマ発生装置３Ａのプラズマ出口９に近接
するガス導入口１１Ｂより旋回方向にガスを導入すれ
ば、プラズマ出口９の近傍は旋回方向の整った流れが形
成され、プラズマ生成も安定化するので、第３の実施例
に示した効果に加えて、特に高速の流動化ガス供給が必
要な場合でも、安定した運転が行えることとなる。
化ガスとして用いるガスを導入するガス導入口１１Ａと
ガス導入口１１Ｂを配し、高周波熱プラズマ発生装置３
Ａに近接して配したガス導入口１１Ｂより導入されるガ
スを旋回方向に導入するよう構成した点にある。一般
に、ガス導入口からガスを導入する拡散室においては、
ガス導入口からの導入量が多くなると流れに乱れが生
じ、プラズマの吹き出しがランダムに妨げられプラズマ
生成が不安定となる。これに対して、本構成のごとく、
高周波熱プラズマ発生装置３Ａのプラズマ出口９に近接
するガス導入口１１Ｂより旋回方向にガスを導入すれ
ば、プラズマ出口９の近傍は旋回方向の整った流れが形
成され、プラズマ生成も安定化するので、第３の実施例
に示した効果に加えて、特に高速の流動化ガス供給が必
要な場合でも、安定した運転が行えることとなる。
【００２１】なお、本実施例では拡散室１０Ｂにガス導
入口を２段設けることとしているが、ガス導入口を複数
段設けることとし、プラズマ出口９に近接するガス導入
口より導入されるガスを旋回方向に導入するよう構成し
ても、同様の効果が得られることは明らかである。図５
は、本発明によるプラズマ式流動層炉の第５の実施例の
基本構成を模式的に示す断面図である。
入口を２段設けることとしているが、ガス導入口を複数
段設けることとし、プラズマ出口９に近接するガス導入
口より導入されるガスを旋回方向に導入するよう構成し
ても、同様の効果が得られることは明らかである。図５
は、本発明によるプラズマ式流動層炉の第５の実施例の
基本構成を模式的に示す断面図である。
【００２２】本実施例の特徴は、拡散室１０Ｂに設けた
ガス導入口より導入するガスを、高周波熱プラズマ発生
装置３Ａのガス供給口より導入するプラズマ生成ガスと
異なる組成のガスとした点にある。すなわち、本構成
は、黒鉛の燃焼処理に用いられる装置の例を示したもの
で、高周波熱プラズマ発生装置３Ａのガス供給口７Ｃと
ガス供給口７Ｄより導入するプラズマ生成ガスとして、
プラズマ安定範囲の広いＡｒを用い、拡散室１０Ｂに設
けたガス導入口１１Ｃとガス導入口１１Ｄより導入する
ガスとして反応ガスとなる酸素を用いている。Ａｒプラ
ズマは、Ａｒの流量や高周波電力供給量が広範囲に渡っ
て変動しても安定なプラズマを生成、維持できるので、
反応ガスの流量や高周波電力量を調整して処理する際の
処理速度の調整幅が広く、また多種の反応ガスについて
も安定な運転を行うことができる。また、本構成では、
ガス導入口１１Ｃとガス導入口１１Ｄより導入されるガ
スは直接電離分解されないため、プラズマ化すると分解
変成するガスを反応ガスとして用いる必要のある処理の
場合に特に適している。
ガス導入口より導入するガスを、高周波熱プラズマ発生
装置３Ａのガス供給口より導入するプラズマ生成ガスと
異なる組成のガスとした点にある。すなわち、本構成
は、黒鉛の燃焼処理に用いられる装置の例を示したもの
で、高周波熱プラズマ発生装置３Ａのガス供給口７Ｃと
ガス供給口７Ｄより導入するプラズマ生成ガスとして、
プラズマ安定範囲の広いＡｒを用い、拡散室１０Ｂに設
けたガス導入口１１Ｃとガス導入口１１Ｄより導入する
ガスとして反応ガスとなる酸素を用いている。Ａｒプラ
ズマは、Ａｒの流量や高周波電力供給量が広範囲に渡っ
て変動しても安定なプラズマを生成、維持できるので、
反応ガスの流量や高周波電力量を調整して処理する際の
処理速度の調整幅が広く、また多種の反応ガスについて
も安定な運転を行うことができる。また、本構成では、
ガス導入口１１Ｃとガス導入口１１Ｄより導入されるガ
スは直接電離分解されないため、プラズマ化すると分解
変成するガスを反応ガスとして用いる必要のある処理の
場合に特に適している。
【００２３】
【発明の効果】上述のごとく、本発明によれば、 （１）プラズマ式流動層炉を請求項１に記載のごとく構
成することとしたので、高温の例えば酸素による酸化性
雰囲気あるいは水素による還元性雰囲気を容易に長時
間、安定して供給することができ反応ガス濃度が高く、
よって排ガスが少なく、反応効率、熱効率が高い流動層
炉が得られることとなった。
成することとしたので、高温の例えば酸素による酸化性
雰囲気あるいは水素による還元性雰囲気を容易に長時
間、安定して供給することができ反応ガス濃度が高く、
よって排ガスが少なく、反応効率、熱効率が高い流動層
炉が得られることとなった。
【００２４】（２）また、請求項２に記載のごとく構成
すれば、プラズマ出口の口径よりも大きな径をもつ炉体
の流動層炉においても、径方向の処理効率が均一化さ
れ、また、整流板も長寿命化されるので、排ガスが少な
く、反応効率、熱効率が高い流動層炉として好適であ
る。 （３）また、請求項３に記載のごとく構成すれば、流動
化ガスの温度を処理に必要かつ十分な温度に調整して用
いることができ、また高温生成に必要な消費電力が低減
され、さらには、整流板がより長寿命化されるので、排
ガスが少なく、反応効率、熱効率が高い流動層炉として
より好適である。
すれば、プラズマ出口の口径よりも大きな径をもつ炉体
の流動層炉においても、径方向の処理効率が均一化さ
れ、また、整流板も長寿命化されるので、排ガスが少な
く、反応効率、熱効率が高い流動層炉として好適であ
る。 （３）また、請求項３に記載のごとく構成すれば、流動
化ガスの温度を処理に必要かつ十分な温度に調整して用
いることができ、また高温生成に必要な消費電力が低減
され、さらには、整流板がより長寿命化されるので、排
ガスが少なく、反応効率、熱効率が高い流動層炉として
より好適である。
【００２５】（４）また、請求項４に記載のごとく構成
すれば、旋回気流によってプラズマ出出口側の気流を整
えることができるため、（３）の効果に加えて、多量の
ガス供給時でもプラズを安定に維持することができるこ
ととなる。 （５）また、請求項５に記載のごとく構成すれば、
（３）（４）の効果に加えて、動作安定性を確保しつつ
幅広い反応速度の調整を行うことが出きることとなる。
すれば、旋回気流によってプラズマ出出口側の気流を整
えることができるため、（３）の効果に加えて、多量の
ガス供給時でもプラズを安定に維持することができるこ
ととなる。 （５）また、請求項５に記載のごとく構成すれば、
（３）（４）の効果に加えて、動作安定性を確保しつつ
幅広い反応速度の調整を行うことが出きることとなる。
【図１】本発明によるプラズマ式流動層炉の第１の実施
例の基本構成を模式的に示す断面図
例の基本構成を模式的に示す断面図
【図２】本発明によるプラズマ式流動層炉の第２の実施
例の基本構成を模式的に示す断面図
例の基本構成を模式的に示す断面図
【図３】本発明によるプラズマ式流動層炉の第３の実施
例の基本構成を模式的に示す断面図
例の基本構成を模式的に示す断面図
【図４】本発明によるプラズマ式流動層炉の第４の実施
例の基本構成を模式的に示す断面図
例の基本構成を模式的に示す断面図
【図５】本発明によるプラズマ式流動層炉の第５の実施
例の基本構成を模式的に示す断面図
例の基本構成を模式的に示す断面図
【図６】従来の流動層炉の基本構成を模式的に示す断面
図
図
１ 炉容器 ２ 整流板 ３ 高周波誘導熱プラズマ生成装置 ３Ａ 高周波誘導熱プラズマ生成装置 ４ 被処理物供給器 ５ ガス排気口 ６ 電気絶縁管 ７ ガス供給口 ７Ａ ガス供給口（旋回方向） ７Ｂ ガス供給口（径方向） ７Ｃ ガス供給口（旋回方向，Ａｒ導入） ７Ｄ ガス供給口（径方向，Ａｒ導入） ８ 高周波誘導コイル ９ プラズマ出口 １０ 拡散室 １０Ａ 拡散室 １０Ｂ 拡散室 １１ ガス導入口 １１Ａ ガス導入口 １１Ｂ ガス導入口（旋回方向） １１Ｃ ガス導入口（Ｏ2 導入） １１Ｄ ガス導入口（旋回方向，Ｏ2 導入） ２０ 被処理物 ３０ プラズマ ３０Ａ プラズマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沼 禎浩 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】炉容器の内部に整流板を備えてその上部に
粒状の被処理物を搭載し、整流板の下方より導入される
流動化ガスによる抗力と重力とによって粒状の被処理物
を流動層として保持し、これを処理する流動層炉におい
て、高周波誘導コイルを巻装した円筒状の電気絶縁管の
内部にプラズマ生成ガスを導入し、高周波誘導コイルに
高周波電流を流して前記プラズマ生成ガスをプラズマ化
して用いる高周波誘導熱プラズマ生成装置を、整流板の
下方の流動化ガスの上流側に同軸状に備え、高周波誘導
熱プラズマ生成装置により生成されたプラズマを流動化
ガスとして用いて前記の粒状の被処理物を処理すること
を特徴とするプラズマ式流動層炉。 - 【請求項２】請求項１に記載のプラズマ式流動層炉にお
いて、前記高周波誘導熱プラズマ生成装置が、円筒状の
電気絶縁管の中心軸に対してプラズマ生成ガスが旋回方
向に導入する第１のガス供給口と径方向に導入する第２
のガス供給口を備え、かつ、上記の二つのガス供給口よ
り供給するプラズマ生成ガスの相対流量と、高周波誘導
コイルに供給する高周波電流のうち少なくともいずれか
一方を制御することにより、生成されるプラズマの径方
向の分布を制御するよう構成されていることを特徴とす
るプラズマ式流動層炉。 - 【請求項３】請求項１または２に記載のプラズマ式流動
層炉において、高周波誘導熱プラズマ生成装置と整流板
の間に、流動化ガスとして用いるガスを導入するガス導
入口を備えたことを特徴とするプラズマ式流動層炉。 - 【請求項４】請求項３に記載のプラズマ式流動層炉にお
いて、ガス導入口が軸方向に分割された複数のガス導入
口よりなり、かつ高周波誘導熱プラズマ生成装置に近接
して配されたガス導入口がガスを旋回方向に導入するガ
ス導入口であることを特徴とするプラズマ式流動層炉。 - 【請求項５】請求項３または４に記載のプラズマ式流動
層炉において、ガス導入口より導入されるガスが、第
１、第２のガス供給口より導入されるプラズマ生成ガス
と異なる組成のガスに選定されてなることを特徴とする
プラズマ式流動層炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8230470A JPH1074581A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | プラズマ式流動層炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8230470A JPH1074581A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | プラズマ式流動層炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1074581A true JPH1074581A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=16908334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8230470A Pending JPH1074581A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | プラズマ式流動層炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1074581A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003071840A1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-08-28 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Fluidized bed activated by excimer plasma and materials produced therefrom |
| CN105135434A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-12-09 | 上海交通大学 | 生活垃圾的低二噁英等离子气化-燃烧一体化转化装置 |
| KR101699236B1 (ko) * | 2015-12-23 | 2017-01-24 | 주식회사 포스코 | 용철 제조 장치 및 이를 이용한 용철 제조 방법 |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP8230470A patent/JPH1074581A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003071840A1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-08-28 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Fluidized bed activated by excimer plasma and materials produced therefrom |
| CN105135434A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-12-09 | 上海交通大学 | 生活垃圾的低二噁英等离子气化-燃烧一体化转化装置 |
| KR101699236B1 (ko) * | 2015-12-23 | 2017-01-24 | 주식회사 포스코 | 용철 제조 장치 및 이를 이용한 용철 제조 방법 |
| WO2017111490A1 (ko) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | 주식회사 포스코 | 용철 제조 장치 및 이를 이용한 용철 제조 방법 |
| CN108541273A (zh) * | 2015-12-23 | 2018-09-14 | 株式会社Posco | 铁水制备装置及利用它的铁水制备方法 |
| CN108541273B (zh) * | 2015-12-23 | 2020-06-05 | 株式会社Posco | 铁水制备装置及利用它的铁水制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050104 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050927 |