DE4409263C2 - Ofen zum Verglasen von Rückständen aus der Industrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Verglasen von Rückständen aus der In­ dustrie, in dem die Rückstände bei Temperaturen oberhalb von 1000°C zu ei­ ner glasartigen Masse verschmolzen werden, mit einer Aufgabeöffnung für den Rückstand, einer Schmelzwanne, Heizeinrichtungen zum Aufschmelzen des Rückstandes und einem Auslaß für das Schmelzgut.

In der Industrie fallen im Rahmen der Arbeitsprozesse Unmengen von Reststof­ fen an, die nicht mehr weiterverwendet bzw. aufbereitet werden können und folglich als Abfall zu entsorgen sind. Derartige Reststoffe oder Rückstände können beispielsweise bei der Pyrolyse von Schlämmen oder Stoffen jeglicher Art in Form von Koks oder als Papierreste und Fasern bei der Aufbereitung von Altpapier und Kartonagen anfallen. Zwar sind bereits Verfahren zur Verarbei­ tung bzw. Entsorgung derartiger Rückstände bekannt, die auf einem Auf­ schmelzen und Verglasen der Rückstände bzw. der aufgeschmolzenen Be­ standteile oder Elemente basieren - man vergleiche hierzu beispielsweise die DE 32 06 984 A1 - das Verglasungsverfahren erfolgt hierbei in einer im we­ sentlichen ebenen Schmelzwanne, die einen mehr oder weniger kontinu­ ierlichen Fluß bei laminarer Strömung ermöglicht. Dies jedoch ermöglicht das Absetzen schwererer Bestandteile bzw. Elemente am Wannengrund, wie zum Beispiel Metalle, so daß diese nicht mitverglast werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Verglasen derartiger Industrierückstände so weiterzubilden, daß eine vollständige Verglasung bzw. Einbindung aller in der Schmelze vor­ liegenden Bestandteile bzw. Elemente in die glasartige Masse möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Schmelzwanne im Bereich zwischen der Aufgabeöffnung und dem Auslaß des­ zendierende Stufen unter Bildung stufeneigener Schmelzebenen mit wenig­ stens einem gegebenenfalls im Kantenbereich einer Stufe ausgebildeten Strö­ mungshindernis vorzugsweise in Form eines Vorsprunges aufweist, derart, daß die Schmelze lediglich bedingt durch die bauliche Gestaltung der Schmelzwan­ ne einem kontinuierlichen Fluß bei gleichzeitiger kontinuierlicher Umwälzung der Schmelze unterworfen ist.

Die Schmelze fließt somit bedingt durch die Stufenausbildung, die erfindungs­ gemäß auch ein leichtes Gefälle aufweisen können, von Schmelzebene zu Schmelzebene und bewirkt durch ihren quasi fallartigen Fluß eine ständige Umwälzung der Schmelze auf der jeweiligen Schmelzebene, was in einer tur­ bulenten Gesamtströmung der Schmelze von der Aufgabe zum Auslaß resul­ tiert und zur Folge hat, daß eine ständige Durchmischung der Schmelze unter Aufströmung und Verteilung sämtlicher Schmelzbestandteile erfolgt. Durch die im Kantenbereich einer Stufe bzw. Schmelzebene ausgebildeten Strömungs­ hindernisse, vorzugsweise in Form eines Vorsprunges, wird die turbulente Schmelzströmung in ihrer umwälzenden Eigenschaft noch effizienter gestaltet. Ferner kann erfindungsgemäß jede stufeneigene Schmelzebene wenigstens im Bereich zur jeweiligen Ofenwand ansteigend ausgebildet sein, wodurch eine Kanalisation der Schmelze unter gleichzeitiger Erzielung einer seitlichen, zum Kanalinneren gerichteten Strömung erzeugt wird.

Da, wie eingangs bereits beschrieben, die Rückstände unterschiedlichster Art und Zusammensetzung sein können, kann in Weiterbildung des Erfindungsge­ dankens vorgesehen sein, daß die bauliche Gestaltung und/oder die Anzahl und/oder die Reihenfolge gegebenenfalls der Stufen und/oder der Schmelz­ ebenen und/oder des Strömungshindernisses entsprechend dem jeweiligen zu verglasenden Rückstand und/oder zur Erzielung einer optimalen, eine voll­ ständige Verglasung des Rückstan­ des gewährleistenden Verweilzeit der Schmelze im Ofen und/oder gegebenenfalls auf der jeweiligen Schmelzebene ge­ wählt ist.

Erfindungsgemäß können im Bereich der Aufgabeöffnung vor­ zugsweise in der Ofendecke und/oder in der Seitenwand Öff­ nungen zur gezielten Einbringung von Sauerstoffträgern, insbesondere Sauerstoff oder Luft in den Aufschmelzbereich des eingebrachten Rückstandes ausgebildet sein, so daß der noch vorhandene Brennstoffgehalt, also beispielsweise der Restkohlenstoff des Rückstandes, durch gezielte Sauerstoff­ zufuhr verbrannt und somit noch genutzt werden kann. Um die Schmelzfläche des Rückstandes vergrößern zu können, was in einem schnelleren Aufschmelzen resultiert, kann im Rahmen der Erfindung ferner vorgesehen sein, daß die Aufgabeöff­ nung zur Bildung eines Rückstand-Schüttkegels auf der er­ sten Stufe und/oder Schmelzebene gegenüber dieser erhöht angeordnet ist. Die Beheizung des Ofens, bei der es sich um eine Sauerstoff-Brennstoff- oder eine Luft-Brennstoffbe­ feuerung handeln kann, kann erfindungsgemäß derart angeord­ net sein, daß die Heizeinrichtung entsprechend der Ausbil­ dung der Stufen gestaffelt angeordnet sind, um so möglichst nahe der Schmelzoberfläche die Bereiche höchster Temperatur zu erzielen. Um das Ofenvolumen und damit den zu erwärmen­ den Raum bei entsprechender Stufenfolge bzw. Heizeinrich­ tungsanordnung möglichst klein halten zu können, kann in weiterer Ausgestaltung erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Ofendecke entsprechend der abnehmenden Stufenfolge aus­ gebildet ist. Weiterhin kann erfindungsgemäß der Auslaß als im wesentlichen vertikal orientierte Bodenöffnung oder als im wesentlichen horizontal orientierter Auslauf ausgebildet sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Ofen aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Ofen aus Fig. 3.

Der in Fig. 1 gezeigte Ofen zeigt eine Aufgabeöffnung 1 zum Einbringen des Rückstandes 2 ins Innere des Ofens in den Bereich der Schmelzwanne 3, in welcher der Rückstand 2 mit­ tels der Heizeinrichtungen 4 aufgeschmolzen und verglast wird. Die Schmelzwanne 3 besteht aus einer Anzahl von Stu­ fen 5a, 5b, 5c, wobei sich die Anzahl der Stufen sowohl nach der Art des Rückstandes bzw. seiner Zusammensetzung als auch nach seinem Heizwert, d. h., seinem noch zum Auf­ schmelzen verwendbaren Energiegehalt richtet. Jede der Stu­ fen 5a-5c besitzt eine Schmelzebene 6a, 6b, 6c. An die letzte Stufe 5c schließt sich eine vierte Schmelzebene 6d an, die, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ein stärkeres Gefälle als die übrigen Schmelzebenen aufweist. Der Rückstand 2 wird auf die erste Schmelzebene 6a aufgegeben, auf welcher er zunächst aufgeschmolzen wird, wobei zur Nutzung seines aufgrund des mitunter noch hohen Kohlenstoffgehaltes vorhandenem Heizwertes in der Ofendecke 7 eine Öffnung 8 angebracht ist, durch welche Sauerstoffträger beispiels­ weise in Form von reinem Sauerstoff oder Luft in den Be­ reich des Schüttkegels 2 eingedüst werden, so daß der Rest­ kohlenstoff vollständig verbrennen kann, was zu einem Aus­ nutzen des Energieinhaltes führt. Die Schmelze fließt bzw. fällt nach Aufschmelzen über die Kante der Stufe 5a auf die Schmelzebene 6b, wobei die auf dieser Stufe befindliche Schmelze bedingt durch den Fallfluß der Schmelze von der Stufe 5a kommend eine turbulente Umwälzung bzw. Strömung erfährt, so daß die auf dieser Schmelzebene befindlichen Bestandteile umgewälzt werden. Von der Schmelzebene 6b fließt die Schmelze wiederum über die Stufenkante auf die Schmelzebene 6c, wo ihr Fallfluß den gleichen Effekt be­ wirkt. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen, sind im Kantenbereich der Stufe 5b mehrere Strömungshindernisse in Form von Vorsprüngen 9 angeordnet, welche die Schmelze in ihrem Zwischenbereich kanalisieren und so erneut für eine Änderung der Strömungsrichtung bzw. Umwälzung der Schmelze sorgen. Auch am Kantenbereich der Stufe 5c ist ein Strö­ mungshindernis 10 in Form einer durchgehenden Kante ange­ ordnet, die ebenfalls dem Durchmischen der Schmelze dient. Nach Passieren der Schmelzebene 6c fließt die Schmelze auf die Schmelzebene 6d, auf welcher sie bedingt durch deren leichtes Gefälle mit erhöhter Geschwindigkeit zu den Aus­ läufen, die als Bodenauslauf 11 oder als horizontaler Aus­ lauf 12 ausgebildet sein können, fließt und über welche sie abgezogen wird. Wie Fig. 1 ferner zu entnehmen ist, kann die Ofendecke der Form der Stufenbildung angepaßt verlau­ fen, was durch die strichpunktierte Linie 13 angedeutet ist, um so das Ofenvolumen und damit den zu erwärmenden Raum möglichst klein zu halten. Mit der entsprechenden Ab­ senkung der Ofendecke muß dann auch die Abgasöffnung 14 in einer entsprechend erniedrigten Lage angebracht werden. Auch die Heizeinrichtungen 4, die als Sauerstoff-Brennstoff oder als Luft-Brennstoffbefeuerungen ausgebildet sein kön­ nen, können entsprechend dem Stufenverlauf in ihrer Lage angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Ofen einer zweiten Ausfüh­ rungsform, die im wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht, jedoch Unterschiede in der spezifischen Stufen­ ausbildung zeigt. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, sind auch hier drei Stufen 5a, 5b und 5c vorhanden, wobei jedoch hier die Stufen 5b und 5c in ihrem ofenwandseitigen Bereich 15b, 15c schräg ansteigend ausgebildet sind, so daß sich zwi­ schen den an beiden Ofenwänden 16a, 16b ausgebildeten Be­ reichen 15b und 15c jeweils ein ebener Kanal ergibt. Diese Schrägenausbildung ist dahingehend von Vorteil, daß auch durch sie bei Auftreffen der von der nächsthöherliegenden Stufe kommenden Schmelze dieser eine entsprechende Strö­ mungsrichtung erteilen bzw. die Fallrichtung ändern, was der Schmelzumwälzung zuträglich ist. Auch bei dieser Aus­ führungsform sind an den Kanten der Stufen 5b und 5c wie­ derum Strömungshindernisse in Form von einzelnen Vor­ sprüngen 17 oder einer durchgehenden Kante 18 vorgesehen. Jedoch ist die spezifische Ausbildung der Strömungshinder­ nisse nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, da durch die jeweiligen Strömungshindernisse angestrebt wird, eine möglichst optimale Verweilzeit der Schmelze im Ofen zu erhalten, die von den Parametern des Rückstandes abhängig ist, weshalb auch andere Ausbildungsformen der Strömungshindernisse denkbar sind.

Claims (8)

1. Ofen zum Verglasen von Rückständen aus der Industrie, in dem die Rückstände bei Temperaturen oberhalb von 1000°C zu einer glasartigen Masse verschmolzen werden, mit einer Aufgabeöffnung für den Rück­ stand, einer Schmelzwanne, Heizeinrichtungen zum Aufschmelzen des Rückstandes und einem Auslaß für das Schmelzgut, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schmelzwanne (3) im Bereich zwischen der Aufgabe­ öffnung (1) und dem Auslaß (11, 12) deszendierende Stufen (5a, 5b, 5c) unter Bildung stufeneigener Schmelzebenen (6a, 6b, 6c, 6d) mit wenig­ stens einem gegebenenfalls im Kantenbereich einer Stufe (5b, 5c) aus­ gebildeten Strömungshindernis (9, 10, 17, 18) vorzugsweise in Form ei­ nes Vorsprunges aufweist, derart, daß die Schmelze lediglich bedingt durch die bauliche Gestaltung der Schmelzwanne (3) einem kontinuierli­ chen Fluß bei gleichzeitiger kontinuierlicher Umwälzung der Schmelze unterworfen ist.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stufeneigenen Schmelzebenen ein Gefälle aufweisen.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stu­ feneigenen Schmelzebenen (6b, 6c) wenigstens im Bereich (15b, 15c) zur jeweiligen Ofenwand (16a, 16b) ansteigend ausgebildet sind.

4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche Gestaltung und/oder die Anzahl und/oder die Reihenfolge gegebenenfalls der Stufen (5a, 5b, 5c) und/oder der Schmelzebenen (6a, 6b, 6c, 6d) und/oder des Strömungshindernisses (9, 10, 17,18) entspre­ chend dem jeweiligen zu verglasenden Rückstand (2) und/oder zur Erzie­ lung einer optimalen, eine vollständige Verglasung des Rückstandes (2) gewährleistenden Verweilzeit der Schmelze im Ofen und/oder ge­ gebenenfalls auf der jeweiligen Schmelzebene (6a, 6c, 6c, 6d) gewählt ist.

5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Bereich der Aufgabeöffnung (1) vorzugsweise in der Ofendecke (7) Öffnungen (8) zur gezielten Einbringung von Sauerstoff­ trägern, insbesondere Sauerstoff oder Luft, in den Aufschmelzbereich des eingebrachten Rückstandes (2) ausgebildet sind.

6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabeöffnung (1) zur Bildung eines Rückstand-Schüttkegels (2) auf der ersten Stufe (5a) und/oder Schmelzebene (6a) gegenüber dieser er­ höht angeordnet ist.

7. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen (4) entsprechend der Ausbildung der Stufen (5a, 5b, 5c) und/oder der Schmelzebenen (6a, 6b, 6c, 6d) gestaffelt angeord­ net sind.

8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofendecke (13) entsprechend der abnehmenden Stufenfolge aus­ gebildet ist.