KR101369879B1 - Plasma torch device, incinerating facility therewith, and gasificating facility therewith - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 플라즈마 토치 장치 및 이를 이용한 소각 설비 및 이를 이용한 가스화 설비에 관한 것으로서, 내부에 중공이 형성되고, 일측은 화염분출구가 형성되며 타측은 방전가스 유입구가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되는 방전관과, 도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈과, 상기 방전가스 유입구로 방전가스를 공급하여, 상기 방전관에서 상기 전자파에 의하여 방전을 일으켜서 플라즈마를 생성하는 방전가스 공급 모듈, 및 상기 하우징 내에서 상기 방전관과 상기 화염분출구 사이로 연료를 공급하여, 상기 플라즈마로부터 플라즈마 화염을 생성하는 연료 공급 모듈을 포함하고, 상기 방전가스는 상기 방전관을 향하여 직선 유동을 형성하도록 분사되는 플라즈마 토치 장치 및 이를 이용한 소각 설비 및 이를 이용한 가스화 설비를 제공한다.The present invention relates to a plasma torch device, an incineration plant using the same, and a gasification plant using the same, wherein a hollow is formed in one side, a flame outlet is formed on one side, and a discharge gas inlet is formed on the other side, and in the housing. And a discharge tube communicating with the flame outlet, an electromagnetic wave supply module for supplying electromagnetic waves to the discharge tube through a waveguide, and supplying discharge gas to the discharge gas inlet, and generating discharge by the electromagnetic waves in the discharge tube. A discharge gas supply module for generating a fuel and a fuel supply module for supplying fuel between the discharge tube and the flame outlet in the housing to generate a plasma flame from the plasma, wherein the discharge gas flows linearly toward the discharge tube. Plasma toe sprayed to form It provides an apparatus and incineration plants and gasification plants using the same using the same.
Description
본 발명은 플라즈마 토치 장치, 이를 이용한 소각 설비 및 이를 이용한 가스화 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료의 연소 성능이 향상되는 플라즈마 토치 장치, 이를 이용한 소각 설비 및 이를 이용한 가스화 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma torch device, an incineration plant using the same, and a gasification plant using the same. More particularly, the present invention relates to a plasma torch apparatus, an incineration plant using the same, and a gasification plant using the same.
종래에는 도시 생활 쓰레기를 매립지에 투기하여 처리하는 것이 일반적이었는데, 매립 방법은 침출수 및 악취 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 쓰레기를 소각 설비에서 소각하여 감량화시켜서 처리하는 방법이 가장 널리 이용된다. 하지만, 쓰레기 소각으로 인하여, 다이옥신 등의 유해 가스가 생성되어, 쓰레기 소각장에 대하여 주변 민원문제가 끊이지 않게 발생하였다.In the past, municipal waste was dumped and disposed of in landfills, but the landfill method causes leachate and odor problems. In order to solve this problem, in recent years, a method of incineration and reduction of waste by incineration plants is most widely used. However, the waste incineration generated toxic gases such as dioxins, causing a continuous complaint about the waste incinerator.
특히, 쓰레기 중 병원 쓰레기 등은 고온에서 소각되어야 하기 때문에, 아크형 플라즈마 토치를 이용한 플라즈마 소각 설비가 다양하게 적용되고 있다. 하지만, 종래의 플라즈마 토치를 이용한 플라즈마 소각 설비에서는, 아크 토치가 소각물을 직접 연소하기 때문에, 에너지 유지비용이 매우 높을 뿐만 아니라, 유해물질의 발생을 줄이기가 어려워, 플라즈마 소각 설비의 설치가 확대되지 못하는 문제점이 있다.In particular, since hospital waste, etc., among wastes should be incinerated at a high temperature, various kinds of plasma incineration facilities using arc-type plasma torches have been applied. However, in the plasma incineration plant using the conventional plasma torch, since the arc torch burns the incinerator directly, the energy maintenance cost is very high and it is difficult to reduce the generation of harmful substances, so the installation of the plasma incineration plant is not expanded. There is a problem.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 마이크로웨이브 타입의 플라즈마 토치 장치가 개발되고 있다. 대한민국등록특허 10-0638109호에는 이러한 종류의 플라즈마 화염 장치가 개시되어 있다. 상기 플라즈마 화염 장치에서는 방전관 내에서의 플라즈마 생성의 안정성을 유지하기 위하여, 방전가스가 와류로서 유입된다. 하지만, 상기 와류는 상기 플라즈마의 생성 효율을 낮출 뿐만 아니라, 이후에 공급되는 산화제(공기)와 균일하게 혼합되지 못하여, 플라즈마로 분사되는 연료와 균일하게 혼합되지 못하는 문제점이 발생한다. 따라서, 분사된 일부 연료가 연소되지 못하고 남거나, 플라즈마 화염의 대칭성이 감소되는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a microwave type plasma torch device has been developed. Korean Patent No. 10-0638109 discloses a plasma flame device of this kind. In the plasma flame apparatus, in order to maintain the stability of plasma generation in a discharge tube, discharge gas flows in as a vortex. However, the vortex not only lowers the generation efficiency of the plasma, but also may not be uniformly mixed with the oxidant (air) supplied later, and thus may not be uniformly mixed with the fuel injected into the plasma. Accordingly, there is a problem that some of the injected fuel remains unburned or the symmetry of the plasma flame is reduced.
본 발명은 연료의 연소 성능이 향상되는 플라즈마 토치 장치, 이를 이용한 소각 설비 및 이를 이용한 가스화 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a plasma torch device which improves combustion performance of fuel, an incineration plant using the same, and a gasification plant using the same.
본 발명은, 내부에 중공이 형성되고, 일측은 화염분출구가 형성되며 타측은 방전가스 유입구가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되는 방전관과, 도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈과, 상기 방전가스 유입구로 방전가스를 공급하여, 상기 방전관에서 상기 전자파에 의하여 방전을 일으켜서 플라즈마를 생성하는 방전가스 공급 모듈, 및 상기 하우징 내에서 상기 방전관과 상기 화염분출구 사이로 연료를 공급하여, 상기 플라즈마로부터 플라즈마 화염을 생성하는 연료 공급 모듈을 포함하고, 상기 방전가스는 상기 방전관을 향하여 직선 유동을 형성하도록 분사되는 플라즈마 토치 장치를 제공한다.The present invention, the hollow is formed inside, one side is formed with a flame outlet, the other side is a discharge gas inlet is formed, the housing is disposed in the housing, the discharge tube is in communication with the flame outlet, the discharge tube through the waveguide An electromagnetic wave supply module for supplying electromagnetic waves to the discharge gas, a discharge gas supply module for supplying a discharge gas to the discharge gas inlet, and generating a plasma by discharging the electromagnetic waves in the discharge tube, and the discharge tube and the flame in the housing And a fuel supply module for supplying fuel between the ejection openings and generating a plasma flame from the plasma, wherein the discharge gas is injected to form a linear flow toward the discharge tube.
본 발명에 따른 플라즈마 토치 장치는 다음과 같은 효과가 있다.The plasma torch device according to the present invention has the following effects.
첫째, 방전가스는 방전관을 향하여 직선 유동을 형성하도록 분사되므로, 방전관에서 플라즈마의 생성 성능이 향상된다.First, since the discharge gas is injected to form a linear flow toward the discharge tube, the generation performance of plasma in the discharge tube is improved.
둘째, 직선 유동의 방전가스로 생성된 플라즈마에 연료 및 산화제를 스월로 분사함으로써, 연소 특성이 향상되어 연료가 미연소되는 것이 최소화된다.Second, by injecting fuel and oxidant into the swirl generated by the discharge gas of the linear flow, the combustion characteristics are improved and the fuel is unburned to be minimized.
셋째, 직선 유동의 방전가스와 와류의 산화제가 균일하게 혼합되어, 플라즈마 화염의 대칭성이 향상된다.Third, the discharge gas of the linear flow and the oxidant of the vortex are uniformly mixed, thereby improving the symmetry of the plasma flame.
넷째, 산화제의 와류 특성 조절에 의하여, 방전가스와의 혼합 가스의 유동 구조 조절이 용이한 바, 플라즈마 화염의 크기가 용이하게 조절된다.Fourth, by controlling the vortex characteristics of the oxidant, it is easy to control the flow structure of the mixed gas with the discharge gas, so that the size of the plasma flame can be easily adjusted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치의 내부 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 토치 장치의 작동 구조를 보여주는 구성도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 토치 장치의 사시도이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 토치 장치 내부에서 플라즈마가 발생된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4에서 발생된 플라즈마가 플라즈마 화염으로 발생된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치의 내부 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing an internal structure of a plasma torch device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an operation structure of the plasma torch device of FIG. 1.
3 is a perspective view of the plasma torch device of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view illustrating a state in which plasma is generated in the plasma torch device of FIG. 1.
5 is a cross-sectional view illustrating a state in which the plasma generated in FIG. 4 is generated as a plasma flame.
6 is a schematic cross-sectional view showing an internal structure of a plasma torch device according to another embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2에 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치(100)가 도시되어 있다. 상기 플라즈마 토치 장치(100)는, 하우징(110), 방전관(130), 전자파 공급 모듈(120), 방전가스 공급 모듈(150) 및 연료 공급 모듈(161)을 포함하고, 상기 하우징(110)의 내부로 산화제를 공급하는 산화제 공급 모듈(163)을 더 포함할 수 있다.1 and 2 illustrate a
상기 하우징(110)은 내부가 관통되는 중공이 형성된(111)이 형성된 원통형의 구조를 가진다. 상기 하우징(110)의 일 단부(110a)에는 플라즈마 화염이 토출되는 화염분출구(113)가 형성되어 있다. 상기 하우징(110)의 타 단부(110b)는 하우징 커버(114)에 의해 차폐되되, 상기 하우징 커버(114)에 상기 하우징(110)의 내부로 방전가스가 직선 유동하여 공급되도록 방전가스 유입구(114a)가 형성되어 있다. The
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 하우징(110)에는 점화 전극 모듈(미도시)이 설치될 수도 있다. 상기 점화 전극 모듈은 상기 하우징(110)이 내부로 인입되어 설치되며, 플라즈마 개시 방전이 발생하는 것을 도와준다. 상기 점화 전극 모듈의 설치 위치는 다양하게 결정될 수 있으며, 예를 들면 상기 하우징 커버(114)에 삽입 설치된다.Although not shown in the drawings, an ignition electrode module (not shown) may be installed in the
상기 하우징(110)의 내부로 방전가스를 유입하기 위해 상기 하우징(110)의 측면에 방전가스를 유입하기 위한 홀을 형성할 경우, 상기 홀을 형성하는 작업으로 인해 상기 하우징을 제작하는 과정이 번거로워질 수 있다. 또한, 상기 하우징의 길이가 상기 홀의 형성을 위하여 길어져야 하는 문제점이 있다. 하지만, 본 실시예에서와 같이 상기 하우징(110)의 타 단부(110b)에 상기 방전가스 유입구(114a)가 형성된 상기 하우징 커버(114)가 설치되면, 상기 하우징(110)의 측면에 별도의 방전가스 유입구를 형성할 필요가 없기 때문에, 상기 하우징(110)의 길이를 줄일 수 있는 장점을 가질 수 있다. 또한, 상기 하우징(110)의 측면에 방전가스 유입구를 형성하는 것보다 상기 하우징 커버(114)에 상기 방전가스 유입구(114a)를 형성하는 것이 제조적인 측면에서도 유리하다.In the case of forming a hole for introducing the discharge gas into the side of the
상기 하우징(110)의 둘레면에는 상기 연료 공급 모듈(161)을 통해 공급되는 연료가 유동할 수 있도록 연료 공급 유로(116)와 상기 산화제 공급 모듈(163)을 통해 공급되는 산화제가 유동할 수 있도록 산화제 공급 유로(115)가 형성된다. 상기 연료 공급 유로(116) 및 상기 산화제 공급 유로(115)는 상기 방전관(130)과 상기 화염분출구(113) 사이에 형성된다. 상기 연료 공급 유로(116) 및 상기 산화제 공급 유로(115)는 상기 하우징(110)의 둘레면을 관통하며 형성되되, 상기 방전가스 유입구(114a)에서 상기 화염분출구(113)를 향하는 방향으로 상향 경사지게 형성된다. (도 1 및 도 3 참조) 전술한 바와 같은 상기 연료 공급 유로(116) 및 상기 산화제 공급 유로(115)의 형상에 의해서 상기 연료 공급 모듈(161) 및 상기 산화제 공급 모듈(163)에서 공급되는 연료 및 산화제는 상기 하우징(110)의 내부로 유입되면 스월로 분사된다. An oxidant supplied through the
상기 연료 공급 유로(116) 및 상기 산화제 공급 유로(115)를 통해 스월로 분사되는 상기 연료 및 상기 산화제는 상기 하우징(110)의 내부에서 잔존하는 시간이 오래 지속되기 때문에 후술될 상기 방전관(130)에서 생성된 플라즈마와 상기 연료 및 상기 산화제가 잘 혼합되고, 이에 따라 상기 연료 및 상기 산화제가 미연소되고 버려지는 것을 최소화할 수 있다. 더욱이, 상기 산화제(또는 상기 연료)가 스월로 분사되면, 상기 방전관(130)으로 향하는 상기 방전가스의 유동을 유인하여 플라즈마 방전이 원활하게 발생시킨다.Since the fuel and the oxidant injected into the swirl through the fuel
상기 하우징(110)은 플라즈마 화염에 의하여 손상 가능성을 감소시키기 위하여 스테인리스 스틸로 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 더욱이, 본 실시예에서, 상기 하우징(110)은 원 피스(one-piece) 구조를 가지지만, 다른 구성요소들과의 조립성 등을 고려하여 투 피스(two-piece) 이상의 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 하우징(110)의 길이 방향을 따라 복수 개가 플랜지 등을 이용하여 조립되는 구조가 될 수 있다.The
상기 하우징(110)의 중공(110d)에는 상기 방전관(130)이 설치되어 있다. 상기 방전관(130)은 플라즈마 방전이 발생하는 공간(112)을 한정한다. 상기 방전관(130)은 상기 화염분출구(113)와 연통된다. The
상기 전자파 공급 모듈(120)은 마그네트론(121) 및 도파관(122)을 포함한다. 상기 마그네트론(121)은 전자파(마이크로웨이브)를 생성하며, 상기 생성된 마이크로웨이브는 상기 도파관(122)을 통하여 이동한다. 상기 도파관(122)은 일반적인 직사각형 도파관으로써, 상기 방전관(130)으로 갈수록 단면적이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어, 상기 방전관(130)으로 갈수록 에너지 밀도가 증가한다.The electromagnetic
상기 방전관(130)은 상기 도파관(122)을 수직하게 관통하도록 설치된다. 상기 방전관(130)은 마이크로 웨이브의 용이한 투과를 위해 석영, 알루미나 또는 세라믹으로 형성된다.The
상기 방전가스 공급 모듈(150)은 상기 방전관(130)으로 방전가스를 공급한다. 상기 방전가스로는 다양한 가스가 이용될 수 있으며, 본 실시예에서는 공기가 이용된다. 상기 방전가스 공급 모듈(150)은 전술한 바와 같이, 상기 하우징(110)의 타 단부(110b)에 형성된 방전가스 유입구(114a)를 통해 상기 하우징(110)의 내부로 상기 방전가스를 토출한다. 상기 방전가스는 상기 방전관(130)을 향해 직선 유동을 형성하도록 분사된다. 상기 방전가스는 상기 방전관(130) 내에서 플라즈마 방전에 이용된다.The discharge
상기 연료 공급 모듈(161) 및 상기 산화제 공급 모듈(163)은 상기 하우징(110)의 내부에서 개시된 플라즈마가 플라즈마 화염으로 변하여 상기 화염분출구(113)를 통해 분출될 수 있도록 상기 플라즈마에 공급되는 연료 및 산화제를 각각 공급하기 위해 구비되는 것이다. 상기 연료 공급 모듈(161) 및 상기 산화제 공급 모듈(163)은 상기 하우징(110)의 외측에 설치되어 각각 상기 연료 공급 유로(116) 및 상기 산화제 공급 유로(115)와 연통되게 연결된다. The
특히 본 실시예에서는 상기 산화제 공급 모듈(163)이 상기 산화제 공급 유로(115)와 연결되어 상기 산화제가 먼저 상기 하우징(110)의 내부로 공급되고, 다음으로 상기 연료 공급 모듈(161)이 상기 연료 공급 유로(116)와 연결되어 상기 연료가 상기 하우징(110)의 내부로 공급될 수 있도록 설치된다. 그러나 이와 같이 상기 산화제와 상기 연료가 각각 공급되는 것은, 본 발명에서의 실시예에 해당하는 것일 뿐이다. 그러므로 상기 산화제와 상기 연료는 미리 혼합되어 상기 하우징(100)의 내부로 공급될 수도 있다. 또는 상기 산화제 공급 모듈(163)를 설치하지 않고, 상기 연료 공급 모듈(161)에서 연료만 공급할 수도 있는데, 이러한 경우에는 상기 방전가스 공급 모듈(150)에 공급되는 상기 방전가스가 상기 플라즈마가 생성된 후 화염으로 변할 수 있을 정도로 충분이 공급될 수 있다.In particular, in the present embodiment, the
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 플라즈마 토치 장치(100)의 작동에 대하여 상세하게 살펴본다.Hereinafter, the operation of the
도 4를 참조하면, 상기 마그네트론(121)이 작동하여 상기 방전관(130)으로 전자파를 공급하고, 상기 방전가스 공급 모듈(150)이 작동하여 상기 방전관(130)으로 직선 유동을 형성하도록 방전가스를 공급한다. 상기 방전관(130)으로 초기 전자가 공급되고, 이로부터 상기 방전관(130)에서 플라즈마 방전이 개시된다.Referring to FIG. 4, the
도 5를 참조하면, 상기 플라즈마 개시 방전이 발생하면, 상기 마이크로웨이브 및 상기 방전가스에 의하여 플라즈마가의 활발하게 생성량이 크게 증가한다.Referring to FIG. 5, when the plasma start discharge occurs, the amount of active generation of plasma is greatly increased by the microwaves and the discharge gas.
상기 플라즈마의 생성 시, 상기 연료 공급 모듈(161)과 상기 산화제 공급 모듈(163)로부터 연료와 산화제가 상기 플라즈마에 분사된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 연료와 상기 산화제의 주입에 의하여, 플라즈마의 부피와 온도가 크게 증가하여 플라즈마 화염이 발생한다. 상기 연료 공급 모듈(161)과 상기 산화제 공급 모듈(163)로부터 공급되는 상기 연료와 상기 산화제는 상기 하우징(110)의 내부에 스월로 분사되어 상기 하우징(110)의 내부에서 잔존하는 시간이 길기 때문에 스월로 분사되지 않을 때보다 더 많은 양의 연료와 산화제가 상기 플라즈마와 혼합되어 연료와 산화제가 미연소되는 양이 현저히 줄어든다. 이와 같이 생성된 상기 플라즈마 화염은 상기 화염 분출구(113)를 통하여 외부로 분사되어 이용된다. 상기 연료로는 다양한 탄화 계열의 연료뿐만 아니라 수소 등의 다양한 연료가 이용될 수 있으며, 액상 또는 기상 연료가 모두 가능하다.During generation of the plasma, fuel and oxidant are injected into the plasma from the
상기 플라즈마 토치 장치(100)는 다양한 용도로 이용될 수 있다. 먼저, 소각 설비의 소각로에서 소각물을 연소시키거나 용융시키는데 이용될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 토치 장치(100)는 소각 설비의 2차 소각로에서 1차 연소된 합성 가스를 열분해하기 위하여 이용될 수도 있다.The
또한, 상기 플라즈마 토치 장치(100)는 가스화 설비에서 이용될 수 있다. 먼저, 가스화를 위해서 공급되는 대상물을 가열하거나, 1차 연소된 합성 가스를 가열하여 고분자 연소기체를 산소, 수소 등으로 분해하는데 이용될 수도 있다.
In addition, the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치(200)가 도시된 것이다. 도 6을 참조하면, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치(100)와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여하였으며, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 도 6을 참조하면, 상기 플라즈마 토치 장치(200)는 상기 하우징(110)에 형성된 연료 공급 유로(216)가 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치(100)와 다르게 형성되어 있다. 본 실시예에서는 상기 연료 공급 유로(216)가 상기 하우징(110)의 측면을 수직으로 관통하게 형성된다. 이로써, 본 실시예에서는 산화제만 스월로 분사되고, 연료는 상기 연료 공급 유로(216)의 형태에 의해 스월로 분사되지 않는다. 6 illustrates a
산화제는 스월로 분사되면 연료와 산화제의 혼합이 용이해져, 플라즈마가 안정화될 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이 본 실시예에서는 연료를 수직으로 분사하도록 상기 하우징(110)의 측면에 상기 연료 공급 유로(216)를 수직으로 관통하게 형성함으로써, 연료 분사 노즐의 구조를 간단하게 하는 장점을 가질 수 있다.
When the oxidant is injected into the swirl, the fuel and the oxidant may be easily mixed, and the plasma may be stabilized. Meanwhile, as described above, in this embodiment, the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100, 200: 플라즈마 토치 장치 110: 하우징
120: 전자파 공급 모듈 130: 방전관
150: 방전가스 공급 모듈
160: 연료 공급 모듈100, 200: plasma torch device 110: housing
120: electromagnetic wave supply module 130: discharge tube
150: discharge gas supply module
160: fuel supply module
Claims (7)
상기 하우징의 타측에 설치되며, 방전가스 유입구가 형성된 하우징 커버;
상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되는 방전관;
도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈;
상기 방전가스 유입구로 방전가스를 공급하여, 상기 방전관에서 상기 전자파에 의하여 방전을 일으켜서 플라즈마를 생성하는 방전가스 공급 모듈; 및
상기 하우징 내에서 상기 방전관과 상기 화염분출구 사이로 연료를 공급하여, 상기 플라즈마로부터 플라즈마 화염을 생성하는 연료 공급 모듈을 포함하고,
상기 방전가스는 상기 하우징 커버로부터 상기 방전관을 향하여 직선 유동을 형성하도록 분사되는 플라즈마 토치 장치.A hollow is formed inside, and one side of the housing is formed with a flame outlet;
A housing cover installed at the other side of the housing and having a discharge gas inlet formed therein;
A discharge tube disposed in the housing and in communication with the flame outlet;
An electromagnetic wave supply module for supplying electromagnetic waves to the discharge tube through a waveguide;
A discharge gas supply module for supplying a discharge gas to the discharge gas inlet port and generating a plasma by generating a discharge by the electromagnetic waves in the discharge tube; And
A fuel supply module for supplying fuel between the discharge tube and the flame outlet in the housing to generate a plasma flame from the plasma;
And the discharge gas is injected to form a linear flow from the housing cover toward the discharge tube.
상기 하우징 내에서 상기 방전관과 상기 화염분출구 사이로 산화제를 공급하는 산화제 공급 모듈을 더 포함하는 플라즈마 토치 장치.The method according to claim 1,
And an oxidant supply module for supplying an oxidant between the discharge tube and the flame outlet in the housing.
상기 산화제 공급 모듈은 상기 산화제를 상기 하우징의 내부에 스월로 분사하는 플라즈마 토치 장치.The method according to claim 2,
The oxidant supply module is a plasma torch device for spraying the oxidant to the inside of the housing.
상기 연료 공급 모듈은 상기 연료를 상기 하우징의 내부에 스월로 분사하는 플라즈마 토치 장치.The method according to claim 1,
The fuel supply module is a plasma torch device for injecting the fuel in a swirl inside the housing.
상기 방전가스 유입구는 상기 하우징 커버의 중앙에 하나 또는 복수 개 형성되는 플라즈마 토치 장치.The method according to claim 1,
One or more discharge gas inlets are formed in the center of the housing cover.
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| KR100893735B1 (en) | 2007-09-13 | 2009-04-17 | 홍용철 | Plasma reactor for diesel particulate filter trap and apparatus for soot reduction using the same |
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