RU212839U1

RU212839U1 - ELECTRIC ARC PLASMATORCH FOR SOLID WASTE BURNING

Info

Publication number: RU212839U1
Application number: RU2022106964U
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Мещеряков; Алексей Михайлович Евсеев; Владимир Владимирович Пикалов
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2022-08-11

Abstract

Полезная модель относится к области электротермической техники, а именно к устройствам, вырабатывающим плазму для сжигания твердых отходов в электродуговых камерах. Технический результат заключается в повышении качества переработки твердых отходов за счет дожигания отводимых газов и более глубокого разложения всех газообразных соединений. Электродуговой плазмотрон содержит расположенный вертикально трубчатый корпус, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, с двумя герметичными крышками, в трубчатом корпусе выполнены два наклоненных вниз отверстия с подвижными электродами, подключенными к регулируемому блоку питания постоянным по знаку напряжением. Соосно с корпусом установлен трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра корпуса, в полости трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью корпуса расположены два полюса с обмотками, подключенными к другому источнику регулируемого напряжения постоянного тока, причем верхний край полюсов расположен на уровне нижних концов электродов. В трубчатом корпусе выполнены наклонные отверстия для подачи плазмообразующего газа. В верхней крышке выполнено окно для подвода сжигаемого материала и отверстие для отвода газообразных продуктов горения, к которому подсоединен внешний трубчатый цилиндр, в котором выполнены два расположенных напротив друг друга отверстия, в них установлены соосно два других электрода, соединенных с третьим источником регулируемого напряжения. Соосно с цилиндром установлен второй трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше внешнего диаметра цилиндра, имеющий два полюса с обмотками, подключенными к четвертому источнику с регулируемого напряжения, а ось полюсов расположена перпендикулярно по отношению к электродам. Электроды соединены с блоками наращивания и регулирования расстояния между ними и величины тока в дуге. Дожигание газообразных продуктов горения после выхода из основной камеры с возможностью регулирования длины и положения дуги, а также силы тока в дуге и мощности потока плазмы, обеспечивает более глубокое разложение всех газообразных соединений. 1 ил.The utility model relates to the field of electrothermal technology, namely to devices that generate plasma for burning solid waste in electric arc chambers. The technical result consists in improving the quality of solid waste processing due to the afterburning of exhaust gases and a deeper decomposition of all gaseous compounds. The electric arc plasma torch contains a vertically located tubular body made of a non-conductive current refractory material, with two sealed covers, in the tubular body there are two holes inclined downwards with movable electrodes connected to an adjustable power supply unit with a constant voltage in sign. A tubular magnetic circuit is installed coaxially with the housing, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the housing, in the cavity of the tubular magnetic circuit between its inner surface and the outer surface of the housing there are two poles with windings connected to another source of regulated DC voltage, and the upper edge of the poles is located at the level of the lower ends of the electrodes. In the tubular body, inclined holes are made for supplying the plasma-forming gas. The top cover has a window for supplying combustible material and an opening for removing gaseous combustion products, to which an external tubular cylinder is connected, in which two holes located opposite each other are made, two other electrodes are installed coaxially in them, connected to a third source of regulated voltage. A second tubular magnetic core is installed coaxially with the cylinder, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the cylinder, having two poles with windings connected to the fourth source with adjustable voltage, and the axis of the poles is located perpendicular to the electrodes. The electrodes are connected to blocks for increasing and controlling the distance between them and the magnitude of the current in the arc. Post-combustion of gaseous products of combustion after leaving the main chamber with the ability to control the length and position of the arc, as well as the current strength in the arc and the power of the plasma flow, provides a deeper decomposition of all gaseous compounds. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротермической техники, а именно к устройствам, вырабатывающим плазму для сжигания твердых отходов в электродуговых камерах сжигания.The utility model relates to the field of electrothermal technology, namely to devices that generate plasma for burning solid waste in electric arc combustion chambers.

Известен электродуговой плазмотрон, содержащий расположенный вертикально трубчатый корпус, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, с двумя герметичными крышками, в трубчатом корпусе перпендикулярно оси щелевой камеры выполнены два расположенных напротив друг друга отверстия, в одном из которых установлен анодный электрод, а в другом - катодный электрод, которые подключены к блоку питания с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, а также к блоку зажигания дуги. Соосно с трубчатым корпусом установлен трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра трубчатого корпуса, в полости трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью корпуса расположены два полюса с обмотками, подключенными к другому источнику регулируемого напряжения постоянного тока, причем ось полюсов расположена перпендикулярно по отношению к оси положения электродов. В трубчатом корпус выполнены отверстия для подачи плазмообразующего газа. В верхней крышке выполнены каналы для подвода сжигаемого материала и отвода газообразных продуктов горения, в нижней крышке - канал для отвода несгоревших остатков [1].An electric arc plasma torch is known, containing a vertically located tubular body made of a non-conductive current refractory material, with two sealed covers, in the tubular body perpendicular to the axis of the slit chamber, two holes located opposite each other are made, in one of which the anode electrode is installed, and in the other - the cathode electrode, which are connected to a power supply unit with voltage regulated in terms of level and constant in sign, as well as to an arc ignition unit. A tubular magnetic circuit is installed coaxially with the tubular body, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the tubular body, in the cavity of the tubular magnetic circuit between its inner surface and the outer surface of the body there are two poles with windings connected to another source of regulated DC voltage, and the axis of the poles is located perpendicular to relative to the axis of the electrodes. Holes for supplying plasma-forming gas are made in the tubular body. In the top cover there are channels for the supply of combustible material and removal of gaseous combustion products, in the bottom cover there is a channel for removal of unburned residues [1].

Недостатком данного плазмотрона является низкая производительность, из-за большого интервала времени, требуемого на замену электродов, вследствие сгорания электродов в процессе горения дуги, и новый запуск установки. Для нового зажигания дуги требуется специальный блок.The disadvantage of this plasma torch is low productivity, due to the long time interval required to replace the electrodes, due to the burning of the electrodes during the arc, and a new start of the installation. A special block is required for a new arc start.

Известен также способ и система для обработки опасных отходов, использующий плазменную горелку. В плазменной горелке используется рабочий газ, который включает смесь углекислого газа и кислорода и исключает азот, чтобы избежать образования оксидов азота и других токсичных побочных продуктов. Плазменная горелка ионизирует рабочий газ, приводя к образованию моноксида углерода и реакционноспособного кислорода, который обеспечивает удаление сажи/копоти из отходящего газа. Кислород и пар распыляются и впрыскиваются в камеру (3), внутри которой находится система с плазменной горелкой. В системе управления процессом (6) с обратной связью регулируется содержание продуктового газа и контролируется работа форсунок и плазменной горелки [2].There is also known a method and system for the treatment of hazardous waste using a plasma torch. The plasma torch uses a working gas that includes a mixture of carbon dioxide and oxygen and excludes nitrogen to avoid the formation of nitrogen oxides and other toxic by-products. The plasma torch ionizes the working gas, resulting in the formation of carbon monoxide and reactive oxygen, which ensures the removal of soot/soot from the exhaust gas. Oxygen and steam are atomized and injected into a chamber (3) which contains a plasma torch system. In the process control system (6) with feedback, the content of the product gas is regulated and the operation of the nozzles and the plasma torch is controlled [2].

Недостатком данного плазмотрона является невозможность быстрого регулирования параметров электрической дуги и объема плазмы, осуществляющей дожигание и глубокое разложение газообразных соединений.The disadvantage of this plasma torch is the inability to quickly control the parameters of the electric arc and the volume of the plasma, which performs afterburning and deep decomposition of gaseous compounds.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является электродуговой плазмотрон для сжигания твердых отходов, содержащий вертикально установленный трубчатый корпус, герметично закрытый с торцов крышками, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, внутренняя полость которого образует продольную камеру, в верхней крышке трубчатого корпуса выполнены окно для подачи сжигаемых материалов, герметично закрытое заглушкой, а так же отверстие для отвода газообразных продуктов горения, в трубчатом корпусе выполнены два расположенных напротив друг друга отверстия, в которых установлены анодный и катодный электроды, подключенные к блоку питания с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, соосно с трубчатым корпусом установлен трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра трубчатого корпуса, в полости трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью трубчатого корпуса расположены два полюса с обмотками, подключенными к другому источнику регулируемого напряжения постоянного тока, ось полюсов расположена перпендикулярно по отношению к электродам, в трубчатом корпусе выше уровня расположения горящей дуги выполнены отверстия, наклоненные вниз в направлении расположения нижней точки горения дуги, которые соединены с узлом подачи рабочего плазмообразующего газа, отверстия в трубчатом корпусе для установки электродов выполнены с наклоном вниз в направлении к точке пересечения оси трубчатого корпуса с максимально допустимым уровнем сжигаемых твердых отходов, верхний край полюсов находится на одном уровне с нижними концами электродов, на внутренней поверхности нижней крышки трубчатого корпуса размещена спиралевидная обмотка из проводящего тугоплавкого неизолированного материала, концы которой выведены через отверстия, выполненные в нижней крышке, и подключены к еще одному регулируемому источнику электроэнергии, сверху обмотка закрыта пластиной из непроводящего тугоплавкого материала, прикрепленной к нижней крышке, нижняя крышка выполнена подвижной и соединена с реверсивным приводом ее открывания и закрывания, части электродов, находящиеся вне трубчатого корпуса, соединены с реверсивными толкателями и устройствами их наращивания [3].The closest technical solution to the proposed utility model is an electric arc plasma torch for burning solid waste, containing a vertically mounted tubular body, hermetically sealed at the ends with lids, made of a non-conductive refractory material, the inner cavity of which forms a longitudinal chamber, in the upper cover of the tubular body there is a window for supply of combustible materials, hermetically sealed with a plug, as well as an opening for the removal of gaseous combustion products, in the tubular body, two openings located opposite each other are made, in which anode and cathode electrodes are installed, connected to a power supply unit with a voltage regulated by level and constant by sign , a tubular magnetic circuit is installed coaxially with the tubular body, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the tubular body, in the cavity of the tubular magnetic circuit between its inner surface and the outer surface of the tubular body there are two poles with windings connected to another source of regulated DC voltage, the axis of the poles is located perpendicular to the electrodes, holes are made in the tubular body above the level of the burning arc, inclined downwards in the direction of the location of the lower point of the arc, which are connected to the supply unit of the working plasma-forming gas, the holes in the tubular body for installing the electrodes are made with a downward slope towards the point of intersection of the axis of the tubular body with the maximum allowable level of combustible solid waste, the upper edge of the poles is at the same level with the lower ends of the electrodes, on the inner surface of the lower cover of the tubular body is placed a spiral winding made of a conductive refractory non-insulated material, the ends of which are brought out through holes made in the bottom cover and connected to another regulated power source, the winding is closed from above by a plate of non-conductive refractory th material attached to the bottom cover, the bottom cover is movable and connected to a reversible drive for its opening and closing, parts of the electrodes outside the tubular body are connected to reversible pushers and devices for their extension [3].

Недостатком данного устройства является неоднородный химический состав отводимых газов из-за неполного разложения всех газообразных соединений, что требует их дополнительного дожигания.The disadvantage of this device is the heterogeneous chemical composition of exhaust gases due to incomplete decomposition of all gaseous compounds, which requires their additional afterburning.

Задачей полезной модели является повышение эффективности действия электродугового плазмотрона и повышении качества переработки твердых отходов за счет дожигания отводимых из рабочего корпуса газов и более глубокого разложения всех газообразных соединений.The objective of the utility model is to increase the efficiency of the electric arc plasma torch and improve the quality of solid waste processing due to the afterburning of gases removed from the working body and deeper decomposition of all gaseous compounds.

Решение поставленной задачи достигается тем, что электродуговой плазмотрон для сжигания твердых отходов содержит вертикально установленный трубчатый корпус, герметично закрытый с торцов крышками, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, внутренняя полость которого образует продольную камеру, в верхней крышке трубчатого корпуса выполнены окно для подачи сжигаемых материалов, герметично закрытое заглушкой, а также отверстие для отвода газообразных продуктов горения, в трубчатом корпусе выполнены два расположенных напротив друг друга отверстия с наклоном вниз в направлении к точке пересечения оси трубчатого корпуса с максимально допустимым уровнем сжигаемых твердых отходов, в которых установлены анодный и катодный электроды, подключенные к первому блоку питания с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, соосно с трубчатым корпусом установлен первый трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра трубчатого корпуса, в полости трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью трубчатого корпуса расположены два полюса с обмотками, подключенными к второму блоку питания с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, ось полюсов расположена перпендикулярно по отношению к электродам, верхний край полюсов находится на одном уровне с нижними концами электродов, в трубчатом корпусе выше уровня расположения горящей дуги выполнены отверстия, наклоненные вниз в направлении расположения нижней точки горения дуги, которые соединены с узлом подачи рабочего плазмообразующего газа, нижняя крышка выполнена подвижной и соединена с реверсивным приводом ее открывания и закрывания, части электродов, находящиеся вне трубчатого корпуса, соединены с реверсивными толкателями и устройствами их наращивания, отверстие в верхней крышке для отвода газообразных продуктов горения герметично соединено с внешним трубчатым цилиндром из непроводящего ток тугоплавкого материала, в котором выполнены два расположенных напротив друг друга отверстия, в них установлены другие подвижные анодный и катодный электроды, расположенные на одной оси напротив друг друга, соединенные с устройствами наращивания и регулирования расстояния между ними, подключенные к третьему блоку питания с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, соосно с трубчатым корпусом установлен второй трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра внешнего трубчатого цилиндра, в полости второго трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью трубчатого цилиндра расположены два полюса с обмотками, подключенными к четвертому источнику с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, а ось полюсов расположена перпендикулярно по отношению к электродам.The solution of this problem is achieved by the fact that the electric arc plasma torch for burning solid waste contains a vertically mounted tubular body, hermetically sealed from the ends with covers, made of a non-conductive current refractory material, the internal cavity of which forms a longitudinal chamber, in the upper cover of the tubular body there is a window for supplying combustible materials , hermetically sealed with a plug, as well as an opening for the removal of gaseous combustion products, two holes located opposite each other are made in the tubular body with an inclination downward towards the point of intersection of the axis of the tubular body with the maximum allowable level of combustible solid waste, in which the anode and cathode electrodes are installed , connected to the first power supply unit with voltage regulated in terms of level and constant in sign, the first tubular magnetic circuit is installed coaxially with the tubular body, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the tubular body, in the cavity of the tubular magnetic circuit between its inner surface and the outer surface of the tubular body there are two poles with windings connected to the second power supply with voltage regulated in terms of level and constant in sign, the axis of the poles is located perpendicular to the electrodes, the upper edge of the poles is at the same level with the lower the ends of the electrodes, in the tubular body above the level of the burning arc, holes are made, inclined downwards in the direction of the location of the lower point of the arc, which are connected to the supply unit of the working plasma-forming gas, the bottom cover is movable and connected to a reversible drive for its opening and closing, part of the electrodes, located outside the tubular body, connected to reversible pushers and devices for their extension, the hole in the top cover for the removal of gaseous combustion products is hermetically connected to an external tubular cylinder made of a non-conductive refractory material, in which two openings located opposite each other, they contain other movable anode and cathode electrodes located on the same axis opposite each other, connected to devices for increasing and regulating the distance between them, connected to a third power supply unit with a voltage regulated in terms of level and constant in sign, a second tubular magnetic circuit is installed coaxially with the tubular body, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the outer tubular cylinder, in the cavity of the second tubular magnetic circuit between its inner surface and the outer surface of the tubular cylinder there are two poles with windings connected to a fourth source with a level-adjustable and constant voltage voltage sign, and the axis of the poles is perpendicular to the electrodes.

На чертеже приведены продольный и поперечный разрезы плазмотрона.The drawing shows the longitudinal and transverse sections of the plasma torch.

Устройство содержит вертикально расположенный трубчатый корпус 1, выполненный из непроводящего электрический ток тугоплавкого материала, имеющего в стенке два сквозных отверстия, расположенных напротив друг друга и выполненных с наклоном вниз к оси трубчатого корпуса, в которых находятся наклоненные вниз анодный электрод 2 и катодный электрод 3, наружные концы которых подключены к выходам блока питания 4 с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением. Между электродами 2 и 3 имеется промежуток, через который в рабочем состоянии проходит электрическая дуга. Оба торцевых конца трубчатого корпуса герметично закрыты крышками из непроводящего электрический ток тугоплавкого материала верхней 5 и подвижной нижней 6. Корпус 1 и крышки 5 и 6 образуют рабочую камеру. Соосно с трубчатым корпусом установлен трубчатый магнитопровод 7, внутренние размеры полости которого больше наружных размеров трубчатого корпуса 1. В полости трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью корпуса соосно расположены два полюса 8 и 9 с обмотками 10, выводы которых подключены к источнику регулируемого напряжения постоянного тока 11, причем ось полюсов 8 и 9 расположена перпендикулярно по отношению к электродам 2 и 3, а верхний край полюсов 8 и 9 находится на одном уровне с нижними концами электродов 2 и 3. Анодный электрод 2 и катодный электрод 3 первоначально сближаются с помощью реверсивных толкателей 12 и 13 до момента контакта и загорания дуги, а затем разводятся реверсивными толкателями 12 и 13 на заданное расстояние, обеспечивающее устойчивое горение дуги. В верхней крышке 5 выполнено герметично зарываемое заглушкой 14 окно для подачи сжигаемого материала и отверстие 15 для удаления газов, образующихся в результате сгорания загруженного материала. В трубчатом корпусе 1 выше уровня расположения горящей дуги выполнены, наклоненные вниз в направлении расположения нижней точки горения дуги, отверстия 16 для подачи под давлением плазмообразующего газа от узла подачи 17.The device contains a vertically located tubular body 1 made of a non-conductive electric current refractory material, having two through holes in the wall, located opposite each other and made with an inclination downwards to the axis of the tubular body, in which the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 are inclined downward, the outer ends of which are connected to the outputs of the power supply unit 4 with a level-adjustable and constant-sign voltage. Between the electrodes 2 and 3 there is a gap through which the electric arc passes in the working state. Both end ends of the tubular body are hermetically sealed with top 5 and movable bottom lids made of non-conductive refractory material. The body 1 and covers 5 and 6 form a working chamber. A tubular magnetic core 7 is installed coaxially with the tubular body, the internal dimensions of the cavity of which are larger than the outer dimensions of the tubular body 1. In the cavity of the tubular magnetic circuit between its inner surface and the outer surface of the body, two poles 8 and 9 with windings 10 are coaxially located, the outputs of which are connected to an adjustable voltage source direct current 11, and the axis of the poles 8 and 9 is located perpendicular to the electrodes 2 and 3, and the upper edge of the poles 8 and 9 is at the same level with the lower ends of the electrodes 2 and 3. The anode electrode 2 and the cathode electrode 3 are initially approached by means of reversible pushers 12 and 13 until the moment of contact and ignition of the arc, and then bred by reversible pushers 12 and 13 to a predetermined distance, ensuring stable burning of the arc. In the top cover 5 there is a window sealed with a plug 14 for supplying the combustible material and an opening 15 for removing gases resulting from the combustion of the loaded material. In the tubular body 1, above the level of the burning arc, holes 16 are made inclined downwards in the direction of the location of the lower point of the arc, for supplying pressurized plasma gas from the supply unit 17.

Части электродов 2 и 3, находящиеся вне трубчатого корпуса, соединены с реверсивными толкателями 12 и 13 и устройствам их наращивания 18 и 19. Нижняя крышка 6 является подвижной, она соединена с реверсивным приводом 20, служащим для ее открывания при удалении отходов горения сжигаемого материала и последующего закрывания.The parts of the electrodes 2 and 3 outside the tubular body are connected to the reversible pushers 12 and 13 and the devices for their extension 18 and 19. The bottom cover 6 is movable, it is connected to the reversible drive 20, which serves to open it when removing the combustion waste of the combusted material and subsequent closure.

Отверстие 15 для отвода газообразных продуктов горения герметично соединено с внешним трубчатым цилиндром 21 из непроводящего ток тугоплавкого материала, в котором выполнены два расположенных напротив друг друга отверстия 22 и 23, в них установлены другие анодный и катодный электроды 24, 25, подключенные к третьему блоку питания с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением 26, соосно с трубчатым корпусом установлен второй трубчатый магнитопровод 27, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра внешнего трубчатого цилиндра 21, в полости второго трубчатого магнитопровода 27 между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью трубчатого цилиндра 21 расположены два полюса 28 и 29 с обмотками 30, подключенными к четвертому блоку питания 31 с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, а ось полюсов 28, 29 расположена перпендикулярно по отношению к электродам 24, 25. Анодный и катодный электроды 24, 25 соединены с устройствами 32, 33 для их наращивания и регулирования расстояния между ними.The hole 15 for the removal of gaseous products of combustion is hermetically connected to an external tubular cylinder 21 made of a non-conductive current refractory material, in which two holes 22 and 23 located opposite each other are made, other anode and cathode electrodes 24, 25 are installed in them, connected to the third power supply unit with a level-controlled and constant-sign voltage 26, coaxially with the tubular body, a second tubular magnetic circuit 27 is installed, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the outer tubular cylinder 21, in the cavity of the second tubular magnetic circuit 27 between its inner surface and the outer surface of the tubular cylinder 21 there are two poles 28 and 29 with windings 30 connected to the fourth power supply 31 with voltage regulated in terms of level and constant in sign, and the axis of the poles 28, 29 is located perpendicular to the electrodes 24, 25. The anode and cathode electrodes 24, 25 are connected to the devices 32, 33 for their extensions and regulation of the distance between them.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В полость трубчатого корпуса 1 при открытой заглушке 14 через окно в верхней крышке 5 подается сжигаемый материал, падающий под действием силы тяжести на нижнюю крышку 6. Сжигаемый материал заполняет корпус до уровня горения дуги.In the cavity of the tubular body 1, with the plug 14 open, combustible material is supplied through the window in the top cover 5, which falls under the action of gravity onto the bottom cover 6. The combustible material fills the body to the level of the arc.

К аноду 2 и катоду 3 от блока питания 4 подводится напряжение, инициируется электродуговой разряд и зажигается дуга. Включают источник регулируемого напряжения постоянного тока 11, ток возбуждения протекает по обмотке 10, установленной на полюсах 8 и 9, и создает электромагнитное поле, под действием которого возникает электромагнитная сила, растягивающая дугу вниз к загруженному материалу. Отклонение дуги вниз от оси положения электродов увеличивают путем повышения тока в обмотке 10. Через отверстия 16, наклоненные вниз в направлении нижней точки горения дуги, от узла подачи 17 в рабочую камеру подается плазмообразующий газ под давлением, который проходит через дугу, и образуется плазма, сжигающая загруженный материал. Давление и объем подаваемого рабочего плазмообразующего газа регулируется узлом подачи 17. Газы, образующиеся в результате сгорания загруженного материала, поднимаются вверх, далее проходят через отверстие 15, попадают во внешний трубчатый цилиндр 21, дожигаются в нем за счет горения другой дуги между электродами 24, 25, и затем газообразные продукты горения удаляются.Voltage is applied to anode 2 and cathode 3 from power supply 4, an arc discharge is initiated, and an arc is ignited. The source of regulated DC voltage 11 is turned on, the excitation current flows through the winding 10 installed on poles 8 and 9 and creates an electromagnetic field, under the influence of which an electromagnetic force arises, stretching the arc down to the loaded material. The downward deviation of the arc from the axis of the position of the electrodes is increased by increasing the current in the winding 10. Through the holes 16, inclined downwards in the direction of the lower point of the arc, from the supply unit 17, a plasma-forming gas under pressure is supplied to the working chamber, which passes through the arc, and plasma is formed, burning loaded material. The pressure and volume of the supplied working plasma-forming gas is regulated by the supply unit 17. The gases resulting from the combustion of the loaded material rise up, then pass through the hole 15, enter the outer tubular cylinder 21, are burned in it due to the burning of another arc between the electrodes 24, 25 , and then the combustion gases are removed.

При необходимости увеличения мощности, выделяемой в дуге электродами, находящимися в рабочем корпусе, увеличивают напряжение, подводимое от блока питания 4 к выводам анодного 2 и катодного 3 электродов, при этом возрастает ток, протекающий через дугу, возрастает температура и результирующая мощность выработанной плазмы. Стабильное положение дуги в рабочем корпусе обеспечивают путем регулирования тока в обмотках 10, расположенных на полюсах 8 и 9.If it is necessary to increase the power released in the arc by the electrodes located in the working housing, the voltage supplied from the power supply 4 to the terminals of the anode 2 and cathode 3 electrodes is increased, while the current flowing through the arc increases, the temperature and the resulting power of the generated plasma increase. The stable position of the arc in the working body is ensured by regulating the current in the windings 10 located at poles 8 and 9.

При необходимости увеличения мощности, выделяемой в дуге электродами, находящимися во внешнем трубчатом цилиндре, увеличивают напряжение, подводимое от блока питания 26 к выводам анодного 24 и катодного 25 электродов, при этом возрастает ток, протекающий через дугу, возрастает температура и результирующая мощность выработанной плазмы. Стабильное положение дуги во внешнем трубчатом цилиндре обеспечивают путем регулирования тока в обмотках 30, расположенных на полюсах 28 и 29.If it is necessary to increase the power released in the arc by the electrodes located in the outer tubular cylinder, the voltage supplied from the power supply 26 to the terminals of the anode 24 and cathode 25 electrodes is increased, while the current flowing through the arc increases, the temperature and the resulting power of the generated plasma increase. The stable position of the arc in the outer tubular cylinder is ensured by regulating the current in the windings 30 located at poles 28 and 29.

Для удаления остаточных продуктов после сжигания твердых отходов прекращают подачу плазмообразующего газа и отключают источники электропитания электродов 2 и 3, а также 24 и 25, обмотки 10 и 30, открывают крышку 6 с помощью реверсивного привода 20. После удаления остаточных продуктов закрывают крышку 6 с помощью реверсивного привода 20.To remove residual products after burning solid waste, the plasma-forming gas supply is stopped and the power supplies for electrodes 2 and 3, as well as 24 and 25, windings 10 and 30 are turned off, cover 6 is opened using reverse drive 20. After removing residual products, cover 6 is closed using reverse drive 20.

Электроды 2 и 3 в процессе горения дуги подгорают и укорачиваются. Электроды могут быть выполнены, например из графита. Для поддержания постоянного расстояния между концами электродов 2 и 3, устройства 12 и 13 осуществляет их продвижение в полость трубчатого корпуса по мере из подгорания. В устройствах 18 и 19 осуществляется также удлинение электродов 2 и 3 путем механического наращивания постепенно подгорающего и укорачивающегося электрода, например, с помощью токопроводящих зажимов, а также подсоединение наращенных концов электродов к блоку питания 4.Electrodes 2 and 3 in the process of burning the arc burn and shorten. The electrodes can be made, for example, of graphite. To maintain a constant distance between the ends of the electrodes 2 and 3, devices 12 and 13 advance them into the cavity of the tubular body as they burn. In devices 18 and 19, electrodes 2 and 3 are also lengthened by mechanically growing a gradually burning and shortening electrode, for example, using conductive clamps, as well as connecting the extended ends of the electrodes to power supply 4.

Электроды 24 и 25 в процессе горения дуги подгорают и укорачиваются. Для поддержания постоянного расстояния между концами электродов, устройства 31 и 32 осуществляет их продвижение в полость трубчатого корпуса по мере из подгорания и удлинение электродов путем механического наращивания.Electrodes 24 and 25 in the process of burning the arc burn and shorten. To maintain a constant distance between the ends of the electrodes, devices 31 and 32 advance them into the cavity of the tubular body as they burn and elongate the electrodes by mechanical extension.

Регулирование расстояния между электродами 24,25, при регулировании тока в дуге с помощью регулируемого блока питания 26, и тока в обмотках электромагнита 30, расположенных на полюсах 28 и 29, с помощью регулируемого блока питания 31, позволяет регулировать параметры электрической дуги: длину дуги, положение дуги в трубчатом цилиндре 21, силу тока и электрическую мощность, выделяемую в дуге, и соответственно мощность потока выработанной плазмы, разлагающей газы в трубчатом цилиндре 21. Это позволяет дожигать и разлагать в трубчатом цилиндре 21 различные по своему составу газы, образующиеся при разном составе исходного сжигаемого в корпусе 1 материала, и поступающие из корпуса 1 через выходное отверстие 15 в трубчатый цилиндр 21.Regulation of the distance between the electrodes 24,25, when regulating the current in the arc using an adjustable power supply 26, and the current in the windings of the electromagnet 30, located on poles 28 and 29, using an adjustable power supply 31, allows you to adjust the parameters of the electric arc: arc length, the position of the arc in the tubular cylinder 21, the strength of the current and the electric power released in the arc, and, accordingly, the power of the generated plasma flow, which decomposes the gases in the tubular cylinder 21. of the initial material burned in the body 1, and coming from the body 1 through the outlet 15 into the tubular cylinder 21.

Все процессы регулирования параметров электрической дуги характеризуются высоким быстродействием. Требование к высокому быстродействию процесса регулирования электрической дуги и выработки плазмы в трубчатом цилиндре 21 определяется быстрым движением дожигаемого газа.All processes of regulating the parameters of the electric arc are characterized by high speed. The requirement for high speed control of the electric arc and plasma production in the tubular cylinder 21 is determined by the rapid movement of the afterburning gas.

Регулирование количества вырабатываемой плазмы осуществляется путем одновременного регулирования следующих блоков установки: блока питания дуги 4, источника регулируемого напряжения постоянного тока 11 для обмотки первого электромагнита, узла подачи плазмообразующего газа 17, блока питания дуги 26 во внешнем трубчатом цилиндре, блока 31 питания обмотки второго электромагнита.The amount of generated plasma is controlled by simultaneously regulating the following units of the installation: arc power supply 4, regulated DC voltage source 11 for the winding of the first electromagnet, plasma gas supply unit 17, arc power supply 26 in the outer tubular cylinder, power supply unit 31 for the winding of the second electromagnet.

Электродуговой плазматрон для сжигания твердых отходов характеризуется простотой конструкции, обеспечивает регулирование параметров электрической дуги и мощности потока плазмы. Дожигание газообразных продуктов горения после выхода из основной камеры, осуществляемого в трубчатом цилиндре с помощью регулируемого потока плазмы, обеспечивает более глубокое разложение всех газообразных соединений.The electric arc plasma torch for burning solid waste is characterized by a simple design, it provides regulation of the parameters of the electric arc and the power of the plasma flow. Post-combustion of gaseous combustion products after leaving the main chamber, carried out in a tubular cylinder using a controlled plasma flow, provides a deeper decomposition of all gaseous compounds.

Список литературыBibliography

1. Патент на полезную модель №188618. Электродуговой плазмотрон / Мещеряков В.Н., Евсеев A.M., Пикапов В.В., Чупров В.Б., Конев В.А. Опубл. 18.04.2019. Бюл. №11.1. Patent for utility model No. 188618. Electric arc plasmatorch / Meshcheryakov V.N., Evseev A.M., Pikapov V.V., Chuprov V.B., Konev V.A. Published 04/18/2019. Bull. No. 11.

2. Патент РФ №2286837. Способ и система для обработки опасных отходов / ЧАН Бенжамин Чун Понг. Опубл. 10.11.2006. Бюл. №31.2. RF patent No. 2286837. Method and system for the treatment of hazardous waste / CHAN Benjamin Chun Pong. Published 11/10/2006. Bull. No. 31.

3. Патент РФ №2713736. Электродуговой плазмотрон / Мещеряков В.Н., Евсеев А.М., Пикапов В.В., Данилова О.В., Ласточкин Д.В. Опубл. 07.02.2020. Бюл. №4.3. RF patent No. 2713736. Electric arc plasmatorch / Meshcheryakov V.N., Evseev A.M., Pikapov V.V., Danilova O.V., Lastochkin D.V. Published 02/07/2020. Bull. No. 4.

Claims

An electric arc plasma torch for burning solid wastes, containing a vertically mounted tubular body, hermetically sealed from the ends with covers, made of a non-conductive current refractory material, the internal cavity of which forms a longitudinal chamber, in the upper cover of the tubular body there is a window for supplying combustible materials, hermetically closed with a plug, and also an opening for the removal of gaseous products of combustion, in the tubular body there are two holes located opposite each other with an inclination downward towards the point of intersection of the axis of the tubular body with the maximum allowable level of incinerated solid waste, in which the anode and cathode electrodes are installed, connected to the first power supply unit with voltage regulated in terms of level and constant in sign, the first tubular magnetic circuit is installed coaxially with the tubular body, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the tubular body, in the cavity of the tubular magnetic circuit between its inner surface and outer surface of the tubular housing there are two poles with windings connected to the second power supply with voltage regulated in terms of level and constant in sign, the axis of the poles is perpendicular to the electrodes, the upper edge of the poles is at the same level with the lower ends of the electrodes, in the tubular the body above the level of the burning arc, there are holes inclined downward in the direction of the location of the lower point of the arc, which are connected to the supply unit of the working plasma-forming gas, the bottom cover is movable and connected to a reversible drive for opening and closing it, parts of the electrodes located outside the tubular body, are connected to reversible pushers and devices for their extension, characterized in that the hole in the top cover for the removal of gaseous combustion products is hermetically connected to an external tubular cylinder made of a non-conductive refractory material, in which two openings opposite each other, other movable anode and cathode electrodes are installed in them, located on the same axis opposite each other, connected to devices for increasing and regulating the distance between them, connected to a third power supply unit with level-controlled and constant-sign voltage, coaxial with a second tubular magnetic core is installed in the tubular body, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the outer tubular cylinder, in the cavity of the second tubular magnetic core between its inner surface and the outer surface of the tubular cylinder there are two poles with windings connected to the fourth source with a level-controlled and constant-sign voltage , and the axis of the poles is perpendicular to the electrodes.