TW296423B - - Google Patents

Description

A7 296423 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於利用電極電弧熔化處理焚化爐中之焚化 殘渣，灰等被熔化物之電漿式熔化方法及電漿式熔化爐· 爲了減少從都市垃圾焚化爐等中排出之焚化殘渣， 例如焚化灰，將之在熔化爐電熔化處理。 這種熔化爐之一種係電漿式熔化爐。電漿式熔化爐依 照電極之配置可分爲轉換型及非轉換型等2種型式。轉換 型係在火炬內設置陽極或陰極，而在火爐外，例如熔化室 座部設置另一電極。非轉換型在1個火炬內設有陽極及陰 極。轉換型中之雙火炬方式在許多火爐中分別設置陽極或 陰極。各型式中，從電極之維持管理之立場而言，雙火炬 式較佳。 雙火炬式電漿式熔化爐中，例如在爐本體內之熔化室 上方配置石墨製陽極火炬及陰極火炬，而且在熔化室底部 配置導電體製熔化基部金靥。又在2個電極火炬與基部金 饜之間產生電漿電弧，將投入基部金靥上之焚化灰加熱熔 化。由陽極火炬及陰極火炬產生之電漿電弧係大致上同樣 的被利用。 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印«. 陽極火炬及陰極火炬之電漿產生現象之特性中，電子 撞入之陽極側電漿較放射電子之陰極側電漿更不安定。因 此，例如在爐起動時，亦即電漿起動時，昇溫時，被熔化 物（焚燒灰塵）投入初期之爐內條件之變化大時，不容易 維持陽極側之電漿電弧之發生，因此運轉變成斷績不定* 此外•電子撞入之陽極火炬之電極前端被加熱至較發 射電子之陰極火炬更髙之溫度。因此，利用石墨製電極時 本紙張尺度遑用中國國家梯率（CNS ) A4見格（210X 297公釐） / 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（2 ) ，陽極火炬前端之溫度昇高，電極消耗非常嚴重。 本發明之目的爲提供一種可解決上述問題之電漿式熔 化方法及電漿式熔化爐。 爲達成上述目的，本發明之電漿式熔化方法係具有石 墨製陽極火炬及陰極火炬，在熔化室底部配置導電體之電 漿式熔化爐所使用之熔化方法，其特徵爲在熔化室上方設 置陰極火炬，將陽極火炬之下端接觸於導電體。 本發明之特徵爲在爐起動時，昇溫時，及將被熔化物 投入爐內時之爐內條件之變化大時使用上述電漿式熔化方 法。 爲達成上述目的，本發明之電漿式熔化爐係在具有石 墨製陽極火炬及陰極火炬，而且在熔化室底部配置導電體 之電漿式熔化爐，其特徵爲在熔化爐上方設置陰極火炬， 將陽極火炬之下端部接觸於導電體。 本發明之電漿式熔化爐係具有石墨製陽極火炬及陰極 火炬，而且在熔化室底部配置導電體之電漿式熔化爐，其 特徵爲在爐起動時，昇溫時，將被熔化物投入爐內時等爐 內條件之變化大時，將陰極火炬設置於熔化室之上方，並 且將陽極火炬之下端接觸於導電體。 依照上述電漿式熔化方法及電漿式熔化爐，不利用電 子撞擊電極而產生之不安定之陽極火炬側之電漿火炬，而 係利用電子從電極發射而產生之安定之陰極火炬側之電漿 電弧，故可繼續運轉熔化爐。此外，不利用將電極加熱至 高溫之陽極側之電漿電弧，而利用不將電極加熱至高溫之 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 五、發明説明（3 ) 陰極火炬側之電漿電弧，故可大幅度的降低電極之消耗率 9 以下參照第1圖說明第1實施例。 第1實施例中，係說明熔化從都市垃圾焚化爐中產生 之焚化殘渣，例如焚化灰之電漿式熔化爐。 該電漿式熔化爐包括：在形成於內部之熔化室1 a底 部配置導電體製基部金靥2之爐本體1;配置於爐本體1 之熔化室1 a上方之石墨製陽極火炬3及石墨製陰極火炬 4 ;在2個電極火炬3 ，4之間供給一定電流之電源5 : 在形成於各電極火炬3 ，4內部之孔3 a ，4 a內視需要 供給電漿動作氣體B之氣體供給裝置（未圖示）；使各電 極火炬3 ，4分別昇降之昇降裝置（未圖示）：檢測基底 金靥2之電位之碳'磚等導電體製電位檢測器6 ;設在陽極 火炬3及陰極火炬4與電位檢測器6之間而分別檢測2個 火炬3，4與熔化池（熔化基部金層2或熔化金靥小塊C )或固體基部金靥2之間之電位差之髦位差計7，8 · 經濟部中央揉準局負工消费合作社印«. 又在爐本體1之一方之側壁形成有做爲被熔化物之焚 化灰塵A之投入口 9。在另一方之側壁部形成有做爲溶化 物之熔化灰塵，亦即溶化金羼小塊C之排出口^! 〇。第1 圚中，1 1爲將焚化灰A供給於投入口 v9之焚化灰塵供給 裝置，12爲測定不容易受到灰A之投入量或金屬小塊C 之產生童等之變動之影響之熔化室1 a上部之周圍溫度之 溫度計，例如熱電偶式溫度計· 陰極火炬4係配置在熔化室1 a之中央部，陽極火炬 本纸ft尺度遑用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經济部中央橾準局貝工消费合作杜印». A7 B7 五、發明説明（4 ) 3係配置在投入口9附近· 以下說明電漿式熔化逋之運轉方法。 1 .起動電漿式熔化爐時 (A) 在熔化室1 a內供給電漿動作氣髖B，例如氮 氣而將氧澳度設定爲2%以下，並且將下降之2個電極火 炬3，4分別接觸基部金靥2 ·然後，從電源5供給熔化 用電力於電極火炬3，4 · (B) 陰極火炬4從基部金靥2上昇至大約5〜1 0 mm上方之準備電弧位置，在基部金靥2與陰極火炬4之 間產生電漿電弧。 在爐起動時，因爲基部金屬2之溫度爲常溫，而且係 由固定製成，並且在基部金靥2表面有銹或附著物等，故 不容易產生電漿電弧，尤其不容易使陽極電弧及陰極電弧 4同時產生電漿電弧•因此，在陽極火炬3接觸於基部金 屬之狀態下，於電子從電極發射之安定之陰極火炬4產生 電漿電弧· 當電漿電弧中斷時，陰極火炬4下降而接觸基部金羼 2後•陰極火炬4再度上昇而產生電漿火炬· (C )在確認陰極火炬4下方之基部金屬2開始被電 漿電弧熔化後，陰極火炬4從基部金靥2上昇至大約5 0 mm上方之加熱電弧位置而繼績產生電漿電弧，加熱基部 金屬2及熔化爐1 a內之氣體使其昇溫•此時，陽極火炬 3之電壓例如爲〇〜5V，陰極火炬4之電壓爲8. Ο V ，電流爲3 0 0 A · 本紙*尺度遢用中國國家搮準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） -------_^— (請先閲讀背面之注意事項冬械寫本頁) 訂 線 7 經濟部中央揉準局負工消費合作杜印«. A7 B7 五、發明説明（5 ) 2.將電漿式熔化爐之溫度昇高時 (D)將陽極火炬3接觸於基部金屬2，而且在加熱 電弧位置之陰極火炬4與基部金屬2間發生電漿電弧之狀 態下·放大基部金屬2之熔化（熔化池）。例如，此時之 陽極火炬3之電壓爲0〜5 V，陰極火炬4之電壓爲 100 〜150V，電流爲 1000A·

(E )當溫度計1 2所測定之爐內溫度成爲9 0 0°C 〜1 0 0 0°C時，陽極火炬3正下方之基部金屬2開始熔 化。因此，陽極火炬3與基部金屬2間開始產生間隙而成 爲產生或不產生電漿電弧之不安定狀態。此時，陽極火炬 3上昇數mm，在基部金饜2與陽極火炬3之間產生電漿 電弧。900 °C爲焚化灰A被熔化之溫度/ l〇〇〇°C以 上爲爐壁耐火物變成容易被燒損之溫度· 此時，若繼績產生電漿電弧，則將陽極火炬3上昇至 基部金屬2之大約5〜10mm上方之準備火炬位置。若 電漿電弧中斷時，陽極火炬3下降而接觸基部金靥2後， 再度上昇而產生電漿電弧•電漿電弧繼績產生時，陽極火 炬3之電壓爲5 0〜1 0 0V，陰極火炬4之電壓爲 100 〜150V，電流爲 1000A· (F)在確認因該電漿電弧使陽極火炬3下方之基部 金屬2之熔化擴大後，將陽極火炬3上昇至基部金屬2之 上方5 0mm之加熱電弧位置而繼績產生電漿電弧，將基 部金屬2及熔化爐1 a內氣體加熱使其昇溫。此時，陽極 火炬3之電壓爲1 0 0〜1 5 0V ·陰極火炬4之電壓爲 本紙張尺度遑用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ----------1^------’訂------^ '' (請先閲讀背面之注意事項t寫本頁) '.t. A7 _B7____ 五、發明説明（6 ) 100〜150V，電流爲1000〜1300A，而埴 內溫度係保持大約1 0 0 0 °C。 3.在電漿式熔化爐內投入焚燒灰A時 (G) 在陽極火炬3之電壓爲1 〇 〇〜1 5 0V，陰 極火炬4之電壓爲1 00〜150V，電流爲1 000〜 1 300A，逋內溫度大約爲l〇〇〇°C之狀態下，全部 基部金靥2被熔化後，灰供給裝置1 1將焚化灰A從投入 口 9供給於熔化基部金雇2上·低溫之焚化灰A被投入熔 化之基部金靥2上後，基部金靥2之溫度暫時降低，而熔 化金屬小塊亦只產生於局部，故電漿電弧電壓上昇而電漿 電弧成爲不安全·. (H) 將爐內溫度保持爲1 〇 〇 〇°C，然後位於加熱 電弧位置之陽極火炬3及陰極火炬4上昇至基部金屬2之 上方大約1 0 0mm之熔化電弧位置》 (I )若電漿電弧繼績產生時，將埴內溫度保持於大 約1 0 00°C，繼績投入焚化灰A · M濟部中央揉準局負工消費合作杜印製 (J )電漿電弧中斷時，即停止投入焚化灰A。然後 ，陽極火炬3及陰極火炬4下降而接觸基部金靥2或熔化 金靥小塊C後，只有陰極火炬4從準火炬位置上昇至加熱 電弧位置而產生電漿電弧，將爐內溫度保持爲大約 1 0 0 0 °C。例如此時之陽極火炬3之電壓爲0〜1 0V ，陰極火炬4之電壓爲1 0 0V，電流爲3 0 0〜 1000A。然後，與（E) ， (F)時相同的將陽極火 炬3從準備火炬位置上昇至加熱火炬位置而產生電漿電弧 本紙張尺度遢用中国國家棣準（CNS ) A4规格（210X297公釐）_ 296423 a7 _B7_ 五、發明説明（7 ) 。然後，移轉至（G )。 在上述運轉當中，陰極火炬4側之電漿電弧之長度係 由陰極火炬4之電位差計8根據在其與熔化池（基部金屬 2或熔化金靥C)間檢測之電位差予以控制· 最後停止運轉時，將爐傾斜而排出熔化金屬小塊（熔 化灰）C及基部金靥2之一部份，切斷電源5，而且爲了 防止各電極火炬3，4與基部金屬2熔著，使其上昇至基 部金靥2之液面大約1 0 Omm以上即可· 依照本實施例，不利用因電子撞入電極而產生之不安 定之陽極火炬3側之電漿電弧，而利用因電子從電極射出 而產生之陰極火炬4側之安定之電漿電弧•故可繼績運轉 熔化爐。此外，不利用將電極前端加熱至高溫之陽極火炬 3側之電漿電弧，而利用不將電極前端加熱至太高溫之陰 極火炬4側之電漿電弧，故可降低電極之損耗率。 經濟部中央搮準局負工消费合作社印Λ 二 (請先S讀背面之注意事項t寫本瓦) 又因爲產生安定之電漿電弧之陰極火炬4係配置在熔 化室1 a ，亦即熔化池之中心部，故可有效的利用電漿電 弧。因爲陽極火炬3因溫度之分佈而設在低溫側之灰投入 口附近9 ，故可更降低電極之損耗量* 即使陽極火炬3之前端（下端）損耗而前端部位於熔 化金靥小塊C內時，因爲接觸於熔化狀態之金靥小塊層， 故不會發生通電不安全之問題。 因爲在基部金屬2與陽極火炬3之間及基部金屬2與 陰極火炬4之間設置電位差計7，8，故可正確的測定各 火炬3 ，4與固體基部金屬2或熔化池（熔化基部金屬2 本紙法尺度遑用中國國家標率（〇阳）八4规格（210乂297公釐）_1() _ 經濟部中央標隼局負工消费合作社印«. A7 ___B7_ 五、發明説明（8 ) 或熔化金靥小塊C )之間之電位差•如此•可正確的控制 產生於陰極火炬4側之電漿電弧及抑制陽極火炬3側之電 漿之發生· 因爲在爐內條件之變化大之爐起動時及昇溫時，陽極 火炬3接觸基部金屬2而由陰極火炬4之電漿電弧加熱至 9 0 0°C〜1 0 Q 0°C，故可消除電漿電弧之斷績現象， 又可防止陽極火炬3之損耗•又在將焚化灰A投入溶化池 內時，只在停止產生電漿電弧時將電極火炬3，4接觸於 基部金靥2或熔化金靥小塊C後，只使陰極火炬4上昇而 利用陰極火炬4之電漿電弧保持爐內溫度，故可消除電漿 電弧之斷績現象，可安定的保持爐內溫度。 以下參照第2園說明本發明之第2實施例。’ 第1實施例中係說明設置1支陽火炬，1支陰極火炬 之實施例。第2實施例中，係設置1支陽極火炬，設置許 多支陰極火炬（例如2支）之實施例。 在熔化室1 a中央配置1支陰極火炬4A，而在排出 口 1 0附近追加1支補助陰極火炬4 B，在投入口 9附近 配置陽極火炬3。在陽極火炬3與各陰極火炬4A，4B 之間分別設置供給一定電流之電源5 A，5B。在陽極火 炬3及陰極火炬4A，4 B與基部金屬2之間分別設電位 差計 7，8 A，8 B » 此時，陽極火炬4之下端係設置在接觸熔化室1 a內 之底部之基部金屬2之高度’而各陰極火炬4係設置在可 產生所電漿電弧之高度· ----------—装-------,訂------0 (請先閲讀背面之注意事項P寫本頁)Γ- 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4规格（2丨0；<297公釐）_ 11 B7 五、發明説明（9 ) 爐之運轉方法與第1實施例相同，故其說明從略•但 因爲在排出口 1 0附近追加補助陰極火炬4 B ·故運轉初 期稍有不同。 亦即，首先在陽極火炬3與中央部陰極火炬4 A之間 產生電漿電弧，將其下方之基部金靥2充分的熔化。此時 ，排出口 1 0側之陰極火炬4 B接觸基部金屬2，然後， 該陰極火炬4 B上昇而產生電漿電弧》 若設有許多個陰極火炬4時，由設在基部金屬2與各 陰極火炬4間之各電位差計8分別檢測各電位差，根據各 檢測之電位差控制各陰極火炬4飲竃漿電弧· 第2實施例中係說明設置2支陰極火炬4之資施例。 但若設有3個以上陰極火炬4時，則如第3〜6圖所示， 以相距等間隔設置許多陰極火炬4，以便順利的進行爐之 熔化。 經濟部中央橾準局Λ工消费合作社印裝 第3圖及第4圖表示在同一圓周上相距等間隔配置各 陰極火炬4A〜4C時之例•第5，6圖爲在直線上相距 等間隔配置各陰極火炬4 A〜4 C之例》圖中所示之5 A 〜5 C爲施加於陽極火炬3與陰極火炬4 A〜4 C間之電 源。8A〜8C爲用來檢測陰極火炬4A〜4C與基部金 屬2間之電位差之電位差計· 如此設置許多個（例如3個）陰極火炬4，即可在第 1實施例1之效果之外，又可減少熔化池之溫度不均勻， 因此非常容易控制爐內之設定條件，並且可抑制爐內之耐 火物之局部損耗· 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS)A4规格（210X297公釐）_ _ 經濟部中央梂準局貝工消费合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（l〇 ) 因爲設置許多個陰極火炬4，故可由許多更安全之電 漿電弧進行熔化，可提高投入熔化爐之電力之熱交換率· 可降低運成本· 亦即可利用配置於熔化金屬小塊排出口側之陰極火炬 防止因排出口側之熔化金小塊冷卻而引起之流動性之降低 ，又可利用配置於中央部之許多個陰極火炬產生安定之電 漿電弧，進行熔化· 第2實施例中，係檢測與陽極火炬3接觸之基部金屬 2與各陰極火炬4 A間之電位差*以便控制其電漿電弧長 度。但亦可如第7圖所示，在陽極火炬3與陰極火炬4A ，4B之間分別連接電源5A，5B，並且以電位差計6 A，6B檢測陽極火炬3與各陰極火炬4 A，4B間之電 位差而控制電漿電弧長度。 式· 第1圖爲本發明第1實施例之電漿式熔化爐之斷面圖 t 第2圖爲本發明第2實施例之電漿式熔化爐之斷面圖 第3圖爲第2實施例之變更例之電漿式熔化爐之斷面 圖： 中 第4圖爲第3圖之概略結構之平面圓： 第5圖爲第2資施例之變更例之電漿式熔化爐之斷面 圓； k張尺度適用中國國家標奉（CNS } A4洗格（210X297公釐） -Id - ----------::1裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項$,.¾本頁)r-L— A7 B7 五、發明説明（11 )第6圖爲第5圖之概略結構之平面圖：第7圓爲第2實施例之變更例之電漿式熔化爐之斷面 圖 —----------裝-- Μ (請先閲讀背面之注意事項ί寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 本紙張尺度逋角中國國家輮率（CNS ) Α4规格（210><297公釐）_

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1 .—種電漿式熔化爐之熔化方法，主要具有石墨製 陽極火炬及陰極火炬，並且在熔化室底部配置導電體，其 特徴爲：在熔化室上方設置陰極火炬，並且將陽極火炬下 端部接觸於導電體。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該方法係 在爐起動時，昇溫時，及將被熔化物投入口內時等逋內條 件之變化大時使用。 3 .如申請專利範園第1項之方法，其中，在逋起動 時，於陽極火炬及陰極火炬接觸導電體後，陰極火炬上昇 至準備火炬位置而在導電«與陰極火炬之間產生電漿電弧 ，在確認導電體熔化後，陰極火炬從準備電弧位置繼績上 昇至上方之加熱電弧位置而加熱爐內· 經濟部中央揉準局員工消費合作社印«. (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 4.如申請專利範園第1或3項之方法，其中，在爐 昇溫時，於陽極火炬下端部接觸導電體之狀態下，陰極火 炬位於導電體上方而產生電漿電弧，而爐內溫度上昇至 9 0 0〜1 0 0 0 °C，在確認陽極火炬正下方之導電體之 熔化後，使陽極火炬上昇至準備電弧位置而產生m漿電弧 ，而再確認陽極正下方之導電體之熔化擴大後，使陽極火 炬從準備電弧位置上昇至上方之加熱電弧位置而加熱》 5 .如申請專利範圍第1項之方法*其中*在爐內投 入焚化灰時*若陽極火炬及陰極火炬上昇時停止產生電漿 電弧，即停止投入焚化灰，使陽極火炬及陰極火炬下降而 接觸導電體或熔化金屬小塊後，使陰極火炬上昇而產生電 漿電弧，並將爐內溫度保持於900 °C〜1 000 eC，然 本紙張尺度逋用til國家梂準（CNS ) A4規名( 210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 296423 cl D8 六、申請專利範圍 後再使陽極火炬上昇而產生電漿電弧，再度開始焚化灰之 投入0 6 . —種電漿式熔化爐，主要具有石墨製陽極火炬及 陰極火炬，而且在熔化室底部配置導電體，其特徵爲：構 成將陰極火炬設在熔化室上方，並將陽極火炬下端接觸導 電體。 7 . —種電漿式熔化爐，主要具有石墨製陽極火炬及 陰極火炬，並且在熔化室底部配置導電體，其特徵爲：爐 起動時，昇溫時，及被熔化物投入爐內時等逋內條件之變 化大時，使陰極火炬位於熔化室上方，而使陽極火炬下端 接觸導電體。 8 .如申請專利範圍第6或7項之熔化爐，其中，將 陰極火炬配置在熔化室之略中央部之位置。 9 .如申請專利範園第6或7項之熔心爐，其中，將 陽極火炬配置在被熔化物投入口附近之位置。 1 0.如申請專利範圍第6或7項之熔化爐，其中， 陰極火炬配置於熔化室之略中央部之位置，而陽極火炬配 置於被熔物投入口附近之位置。 11. 如申請專利範圍第6或7項之熔化瀘，其中， 具備1個陽極火炬，及許多個陰極火炬。 12. 如申請專利範圍第6或7項之熔化爐，其中， 具備1個陽極火炬，及許多個陰極火炬，陽極火炬配置於 被熔化物投入口附近之位置，而至少一個陰極火炬配置於 熔化室之略中央部之位置。 本紙張尺度逍用t國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）.ig . — —^1 11 In HI i m HI In ^^1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ABCD 經濟部中央揉準局負工消费合作社印«. 六、申請專利範圍 1 3 ·如申請專利範圍第6或7項之熔化爐，其中， 構成根據施加於經由陽極火炬導通之導電體與陰極火炬間 之電位差以控制產生於熔化池與陰極火炬間之電漿電弧長 度。 1 4 .如申請專利範圍第6或7項之熔化逋，其中， 構成具備1個陽極火炬，及許多個陰極火炬，並根據施加 於經由陽極火炬導通之導電體與陰極火炬間之電位差以控 制產生於熔化池與陰極火炬間之電漿電弧長度。 1 5 ·如申請專利範園第6或7項之熔化爐，其中， 構成具備1個陽極火炬*及許多個陰極火炬，陽極火炬配 置於被熔化物投入口附近之位置，而至少一個陰極火炬配-置於熔化室之略中央部之位置，並根據施加經由陽極火炬 導通之導電體與陰極火炬間之電位差以控制產生於熔化池 與陰極火炬間之m漿電弧長度。 1 6 .如申請專利範圍第6或7項之熔化逋，其中， 根據施加於陽極火炬與陰極火炬間之電位差以控制產生於 熔化池與陰極火炬間之電漿電弧長度· 17.如申請專利範圍第6或7項之熔化爐，其中， 構成具備1個陽極火炬，及許多個陰極火炬，並根據施加 於陽極火炬與陰極火炬之間之電位差以控制產生於熔化池 與陰極火炬間之電漿電弧長度· 1 8 .如申請專利範圍第6或7項之熔化爐*其中， 構成具備1個陽極火炬，及許多個陰極火炬，陽極火炬配 置於被熔化物投入口附近之位置，而至少一個陰極火炬配 本纸張尺度逋用中國·家操準（CNS > A4規爲（210X297公釐） 3^1-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍置於熔化室之略中央部之位置，並根據施加於陽極火·炬與 陰極火炬之間之電位差以控制產生於熔化池與陰極火炬間 之電漿電弧長度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) " 裝 訂 良 經濟部中央梂準局属工消費合作社印袈 良紙張尺度逍用中國國家櫺率（CNS ) A4规格（210X297公釐） -18 -