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Diese Erfindung bezieht sich auf einen Abfallschmelzofen, ganz
besonders bezieht sie sich auf einen Abfall schmel zofen von der rechteckigen
Art.
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Ein Abfallschmelzofen mit einer Wärmequelle, wie zum Beispiel mit
Bogenentladungselektroden, elektrischen Widerstandsheizelektroden oder
Plasmabrennern, wird benutzt zum Schmelzen von Aschen aus verbranntem Müll
oder industriellem Abfall, welche verbrennbare und unverbrennbare
Substanzen und Metalle enthalten. Es gibt zwei überwiegende Arten von
solchen Öfen, nämlich ein kreisförmiger Ofentyp und ein rechteckiger
Ofentyp. Um genauer zu sein, die eine Art hat einen kreisförmigen
horizontalen Querschnitt und die andere hat einen rechteckigen horizontalen
Querschnitt. In letzter Zeit sind rechteckige Öfen allgemeiner benutzt
worden als runde Öfen, weil es bei den erstgenannten leichter ist das
Volumen zu vergrößern und die Wartung durchzuführen, und sie ebenfalls
einen höheren Wirkungsgrad haben. Die vorliegende Erfindung bezieht sich
dementsprechend auf eine Verbesserung eines rechteckigen
Abfallschmelzofens.
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Ein herkömmlicher, rechteckiger Abfallschmelzofen wird in der
japanischen Patentveröffentlichung Tokkai 61-213510 veröffentlicht, wo ein
Schmelzofen einen rechteckigen kastenförmigen Körper umfaßt, eine auf dem
oberen Teil des Körpers befestigte Abdeckung und mehrere
Bogenentladungselektroden die sich senkrecht durch die Abdeckung hindurch
erstrecken. Bei dem herkömmlichen Ofen ist jedoch der Herd, der aus
feuerfesten Ziegelsteinen gebildet ist, von einer flachen Konstruktion.
Anders ausgedrückt, die feuerfesten Ziegelsteine die den Herd bilden sollen
sind so angeordnet, daß sie eine horizontale Ebene ausmachen. Folglich ist
der Herd dazu geeignet beschädigt zu werden. Auch ist ein großer Anteil von
dem geschmolzenen Metall in der Lage auf dem Herd zurückzubleiben. Hinzu
kommt, daß mit dem herkömmlichen Ofen sowohl geschmolzene Schlacke als auch
geschmolzenes Metall durch eine und dieselbe Auslauföffnung abfließen
gelassen werden, auch müssen die beiden deshalb magnetisch oder auf eine
sonstige Weise voneinander getrennt werden, um in der Lage zu sein die
entnommenen Substanzen als tatsächliche Materialien benutzen zu können.
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Mit dem flachen Herd dringt geschmolzenes Metall, das in dem Maße
erzeugt wird wie der Müll geschmolzen wird, in die kleinen Öffnungen
zwischen die den Herd bildenden feuerfesten Ziegelsteine ein und verfestigt
sich dann. Daraufhin hebt das verfestigte Metall diese feuerfesten
Ziegelsteine mehr oder weniger aus ihrer richtigen Stellung heraus, mit dem
Ergebnis, daß die Oberfläche des Herdes uneben wird. Auch kann aufgrund der
Unebenheit des Herdes, viel geschmolzenes Metall auf dem Herd
zurückbleiben. Die Reparatur eines solchen Herdes ist sehr schwierig, weil
sich das Metall auf demselben oder zwischen den feuerfesten Ziegelsteinen
im verfestigten Zustand befindet.
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Die Aufmerksamkeit wird ebenfalls auf die Offenbarungen in US-A-
4773630 und US-A-4697532 gezogen.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, einen Abfallschmelzofen
von der rechteckigen Art zu beschaffen, welcher die mit dem Stand der
Technik verknüpften Schwierigkeiten überwindet.
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Die vorliegende Erfindung schafft einen Abfallschmelzofen von der
rechteckigen Art, mit einem Ofengestell von rechteckigem horizontalem
Querschnittsprofil welches zwei längere Seiten und zwei kürzere Seiten
umfaßt, mit einer Ofenabdeckung, die an dem oberen Ende des Ofengestelles
befestigt ist und mit den den Abfall erhitzenden Elementen (wie zum
Beispiel Bogenentladungselektroden, elektrische Widerstandsheizelektroden
oder Plasmabrenner) die senkrecht durch die Ofenabdeckung hindurchgehend
angeordnet sind, sowie mit einem Herd, der, von den kürzeren Seiten des
Ofengestelles her gesehen, einen abwärts gekrümmten transversalen
Querschnitt aufweist; worin die den Abfall erhitzenden Elemente in
festgelegten Abständen entlang einer längsverlaufenden Mittellinie der
Ofenabdeckung angeordnet sind und Abfalleingänge zwischen den den Abfall
erhitzenden Elementen durch die Ofenabdeckung hindurchführend angeordnet
sind; und worin eine der längeren Seiten des Ofengestelles mit
Auslauföffnungen für geschmolzene Schlacke ausgestattet ist und eine der
kürzeren Seiten des Ofengestelles mit einer Auslauföffnung für
geschmolzenes Metall versehen ist, welche in unmittelbarer Nähe zu dem
abwärts gekrümmten Herd angeordnet ist und im wesentlichen zentral in bezug
auf die Querrichtung des Ofengestelles liegt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auslauföffnung für geschmolzenes Metall abgegrenzt wird von einem
oberen Endabschnitt einer Strömungsschranke mit Obenauf und eine
Auslaufmündung für geschmolzenes Metall sich in der Strömungsschranke
befindet, und daß der obere Endabschnitt der Strömungsschranke in einer
tieferen Position gelegen ist als die Auslauföffnungen für geschmolzene
Schlacke und die Auslaufmündung an die tiefste Position des Herdes grenzt.
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Die den Abfall erhitzenden Elemente sind vorzugsweise Elektroden oder
Plasmabrenner, und vor allem können die erwähnten Elektroden
Bogenentladungselektroden
anstatt von elektrischen Widerstandsheizelektroden
sein.
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Gemäß der Erfindung werden geschmolzene Schlacke und geschmolzenes
Metall nicht durch ein und dieselbe Auslauföffnung abgelassen, aber es sind
Auslauföffnungen für die zwei verschiedenen geschmolzenen Substanzen
getrennt voneinander vorgesehen. Abfalleingänge und eine Entlüftungsöffnung
für Abgas werden durch die Ofenabdeckung hindurchgeführt.
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Die den Abfall erhitzenden Elemente sind in festgelegten Abständen
entlang einer längsverlaufenden Mittellinie der Ofenabdeckung gelegen. Die
Abfalleingänge sind zwischen den Heizelementen angeordnet, denn durch diese
Vorgehensweise kann der in den Ofen eingebrachte Abfall wirkungsvoll von
entgegengesetzten Seiten erhitzt werden. Was die Auslauföffnungen für
geschmolzene Schlacke anbetrifft, so sind mehr als eine derselben auf einer
der längeren Seiten des Ofengestelles in einem festgelegten Abstand
vorgesehen, so daß eine der Auslauföffnungen benutzt werden kann wenn die
andere repariert wird. Was die Auslauföffnung für geschmolzenes Metall
anbetrifft, so sollte dieselbe auf einer der kürzeren Seiten des
Ofengestelles in einer Position vorgesehen sein die tiefer liegt als die
Auslauföffnungen für geschmolzene Schlacke. Außerdem ist es erfordert, daß
die Auslauföffnung für geschmolzenes Metall sich in unmittelbarer Nähe zu
dem abwärts gekrümmten Herd befindet und im wesentlichen mittig in bezug
auf die Querrichtung des Ofengestelles vorgesehen ist, um das geschmolzene
Metall ruhig aus dem Ofen abfließen zu lassen.
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Die Erfindung wird nunmehr näher beschrieben, lediglich als bloßes
Beispiel, mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen:
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Abb. 1 eine Draufsicht auf einen Abfallschmelzofen ist, der die
Erfindung in einer ihrer bevorzugten Formen verkörpert;
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Abb. 2 ein senkrechter, transversaler Querschnitt des Ofens ist; und
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Abb. 3 ein senkrechter, längsgerichteter Querschnitt eines
Endabschnittes des Ofens ist.
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Ein Abfallschmelzofen 11, der die Erfindung in einer bevorzugten Form
verkörpert, wird jetzt ausführlich mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben
werden. Der Ofen 11 umfaßt ein Ofengestell 12 und eine Decke 13 die auf dem
oberen Teil des Ofengestelles 12 befestigt ist. Wie man aus der Abb. 1
heraussehen kann, hat das Ofengestell 12 einen rechteckigen horizontalen
Querschnitt. Wie in Abb. 1 gezeigt, ist eine gesamte Anzahl von sechs
Bogenentladungselektroden 21 in regelmäßigen Abständen entlang einer
längsverlaufenden Mittellinie der Decke 13 angeordnet. Man wird aber klar
einsehen, daß elektrische Widerstandsheizelektroden oder Plasmabrenner
anstatt der Bogenentladungselektroden benutzt werden können. Wie deutlich
in den Abb. 2 und 3 gezeigt wird, sind die Elektroden 21 senkrecht durch
die Decke 13 hindurchführend angeordnet. Zwischen den Elektroden 21
befinden sich Abfalleingänge 22, welche durch die Decke 13 (Abb. 1)
hindurch geführt werden. Zusätzlich durchdringt eine Entlüftungsöffnung für
das Abgas 23 die Decke 13 (Abb. 1).
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Wie deutlich in den Abb. 2 und 3 gezeigt wird, umfaßt das Ofengestell
12 einen Ofenmantel 31 der mit feuerfesten Ziegelsteinen 33 ausgelegt ist.
Feuerfestes Material 32 wird zwischen dem Ofenmantel 31 und den feuerfesten
Ziegelsteinen 33 vorgesehen. Die Referenzzahl 33a bezeichnet diejenigen der
feuerfesten Ziegelsteine 33 die einen Herd 12a bilden. Wie deutlich durch
die Abb. 2 illustriert wird, hat der Herd 12a, von der kürzeren Seite des
Ofengestelles 12 her gesehen, einen abwärts nach unten gekrümmten
transversal verlaufenden Querschnitt. Zwei Auslauföffnungen 41 für
geschmolzene Schlacke sind an eine der längeren Seiten des Ofengestelles
12 angeschlossen, und sind um einen vorherbestimmten Abstand die eine von
der anderen entfernt (Abb. 1 und 2). Andererseits wird eine der kürzeren
Seiten des Ofengestelles 12 mit einer Auslauföffnung 42 für geschmolzenes
Metall versehen (Abb. 1 und 3). Dieser Auslauf 42 ist in einer tieferen
Position angeordnet als die Auslauföffnung 41 für geschmolzene Schlacke.
Ebenfalls, wie in Abb. 3 gezeigt, befindet sich der Auslauf 42 in einer
Verlängerung zu dem niedrigsten Teil des Herdes 12a.
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Zusätzlich wird die Auslauföffnung 42 für geschmolzenes Metall
begrenzt durch eine Strömungsschranke 42a, die sich von dem Ende der
vorhergehenden Verlängerung nach oben erstreckt, sowie durch eine
Gegenbarriere 12b, die sich über eine gewisse Entfernung hinweg in quer
verlaufender Richtung und entlang einer der kürzeren Seiten des
Ofengestelles 12 erstreckt, um so geschmolzene Schlacke und geschmolzenes
Metall voneinander zu trennen. Auf diese Weise kommt das geschmolzene
Metall A aus dem Ofen 11 indem es aus der Auslauföffnung 42 überfließt.
Auch ist die Strömungsschranke 42a mit einer Auslaufmündung 42b
ausgestattet, aus welcher das geschmolzene Metall A, wenn dies notwendig
ist, vorsätzlich entladen werden kann.
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Wie oben beschrieben und wie deutlich in der Zeichnung illustriert,
hat der Herd 12a einen abwärts gekrümmten transversalen Querschnitt. Unter
den feuerfesten Ziegelsteinen 33a (die den Herd 12a bilden) wirken daher
die höher gelegenen (die feuerfesten Ziegelsteine, die in höheren
Positionen angeordnet sind) so daß sie gegen die tiefer gelegenen drücken,
mit dem Ergebnis, daß die Öffnungen zwischen den feuerfesten Ziegelsteinen
33a, wenn es überhaupt welche gibt, sehr klein sind, im Vergleich zu den
Öffnungen zwischen den feuerfesten Ziegelsteinen die den flachen Herden der
herkömmlichen rechteckigen Art von Schmelzöfen darstellen. Hinzu kommt, daß
wenn bei dem gekrümmten Herd 12a geschmolzenes Metall in die Öffnungen
zwischen den feuerfesten Ziegelsteinen 33a eindringen und sich verfestigen
sollte, es nur eine geringe Möglichkeit geben würde, daß die feuerfesten
Ziegelsteine 33a aus ihrer richtigen Stellung heraus gehoben werden
könnten. Aus diesem Grund besteht nur eine geringe Gefahr, daß die
Oberfläche des Herdes 12a uneben wird, und demzufolge auch nur eine geringe
Gefahr, daß diese Oberfläche beschädigt wird. Auch besteht aus dem gleichen
Grund nur eine geringe Möglichkeit daß viel geschmolzenes Metall auf dem
Herd 12a zurückbleiben könnte. Außerdem ist dank der Erfindung, da
geschmolzene Schlacke und geschmolzenes Metall aus verschiedenen Ausläufen
ausfließen gelassen werden, eine anschließende Trennung derselben nicht
erfordert um dieselben erneut als tatsächliche Materialien zu benutzen. Sie
können so benutzt werden wie sie sind.