EP1323980A1 - Kühlbare Gewölbedecke - Google Patents

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Publication number
EP1323980A1
EP1323980A1 EP02025451A EP02025451A EP1323980A1 EP 1323980 A1 EP1323980 A1 EP 1323980A1 EP 02025451 A EP02025451 A EP 02025451A EP 02025451 A EP02025451 A EP 02025451A EP 1323980 A1 EP1323980 A1 EP 1323980A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
vaulted ceiling
ceiling according
cooling fluid
vaulted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02025451A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Wachter
Klaus Zoss
Bruno Andreoli
Werner Seglias
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanadevia Inova AG
Original Assignee
Von Roll Umwelttechnik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Roll Umwelttechnik AG filed Critical Von Roll Umwelttechnik AG
Publication of EP1323980A1 publication Critical patent/EP1323980A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls

Definitions

  • the invention relates to a coolable vaulted ceiling for a high temperature melting furnace according to the generic term of Claim 1.
  • Vaulted ceilings for high-temperature melting furnaces usually consist of one layer, usually several layers of heat-resistant (refractory) stones. These exist, for example made of silicon carbide, chamotte, high alumina and / or Chromium corundum. Especially with a self-supporting Vaulted ceilings must also cover the refractory stones permanent heat exposure to be dimensionally stable so that the vault holds. There is an additional load on the stones for systems that are not in continuous operation, e.g. Reduktionsschmelzöfen in waste incineration plants, due to heat-related Contraction and expansion of the stones. To one To prevent shortening the life of the refractory bricks is therefore compliance with those specified by the manufacturer maximum averaged over the entire shift medium temperature essential.
  • the vault is an additional problem with furnaces, where the inside of the furnace is tight on the outside and the inside got to.
  • reduction furnaces for example, none Oxygen from outside penetrate into the furnace not affect the reducing atmosphere inside the oven and to prevent that already reduced Metals are oxidized again.
  • reducing gas does not escape to the outside as it is on cooler, in particular metallic components condensed and accelerates their corrosion.
  • the tightness of the refractory layer is caused by wear of the refractory Stones due to high heat loads and heat fluctuations, which can lead to deformation of the masonry reduced.
  • a vaulted ceiling is known from DE 27 58 755, which to increase the life of the refractory bricks Owns water cooling.
  • the vaulted ceiling includes one Vaulted ring, on which there is a frame made of conduit pipes supports for a coolant.
  • On the line pipes are the refractory stones are loosely placed. By cooling the refractory bricks in front of a too large thermal Load protected. The tightness of the vault is however not given.
  • the line pipes are also direct exposed to the furnace atmosphere.
  • the invention is therefore based on the object Specify vaulted ceiling that is both permanent as well the inside of the oven against the entry or exit of gas seals.
  • the coolable vaulted ceiling according to the invention also comprises at least one layer of refractory bricks on the at least one of them facing away from the inside of the furnace Sealing layer, an insulation layer with heat insulation Effect, and a cooling layer used to conduct a Cooling fluid is formed.
  • the sealing layer serves to seal the inside of the furnace against leakage or entry of gas.
  • she consists preferably from a metal foil. is particularly suitable a steel foil, preferably through a glass fiber fabric is reinforced.
  • Such a sealing layer is in the Temperatures from 100 to 450 ° C, which on the The inside of the stone facing away from the furnace does not prevail flammable and fusible and also keeps overpressure in the Inside the oven stood.
  • the sealing layer can also be inside the refractory Layer, e.g. with a layer structure Refractory bricks and lightweight fire bricks or lightweight fire tiles between the lower layers formed from it, which can then also act as an insulation layer.
  • the sealing layer from the cooling layer is through the insulation layer separated.
  • the insulation layer serves to establish a predetermined temperature difference between Outside and inside or between the refractories Stones and the surrounding area.
  • the Sealing layer is kept in a temperature range that does not fall below a predetermined minimum temperature, will also condense aggressive gases the sealing layer prevents. Due to the cooling fluid in the Cooling layer is a predetermined amount of heat over the Vaulted ceiling removed.
  • the thickness and the material of the layers are preferred and / or the heat dissipation of the cooling fluid is selected in this way are that the mean temperature in the refractory Stones does not exceed a specified temperature value. This is preferably between 1300 and 1600 ° C and is in particular about 1450 ° C.
  • the Sealing layer is in a predetermined temperature range kept above the dew point of the inside of the oven contained aggressive gases. The minimum temperature is preferably 150-250 ° C, particularly preferably 200 ° C.
  • the insulation layer can preferably have a temperature difference from 100 to 300 ° C, preferably 200 ° C. It is still predominant on its surface a temperature of 100 to 200 ° C. This surface will from the cooling layer, preferably all over Contacted surface area.
  • the cooling layer includes preferably a cover layer and thus directly or Pipes connected indirectly via contact elements. The cooling layer dissipates a predetermined amount of heat.
  • the invention is particularly for furnaces with a self-supporting Vault suitable, since compliance with a predetermined average temperature of the refractory bricks is particularly important for reasons of stability.
  • the invention is also suitable for ovens where the Gas atmosphere inside the furnace must be checked in particular must, e.g. for reduction melting furnaces, in particular for those for treating slag from waste incineration.
  • Fig. 1 shows the layer structure of an inventive Vaulted ceiling.
  • the supporting vault is formed by a layer 1 of refractory bricks made up of four Sub-layers 1a-d exist.
  • a first Lower layer 1a made of refractory bricks 8 is a second one Lower layer 1b made of lightweight fire bricks 9. It exclude two further sublayers 1c, 1d Light fire plate 10, which is already heat-insulating Act.
  • 1d Light fire plate 10 which is already heat-insulating Act.
  • the furnace interior 11th seals gastight. Is on the sealing layer 2 the insulation layer 3, which is heat-insulating and causes the sealing layer 2 not below one certain minimum temperature cools.
  • the insulation layer 3 is followed by the cooling layer 4.
  • This comprises a cover layer 5, which here consists of two Foil layers 5a, 5b is formed.
  • the cover layer 5 is thermally conductive.
  • Line pipes 7 for the cooling fluid are connected with plate-shaped contact elements 6, the Heat transfer between the cover layer 5 and the Ensure pipe 7 or the cooling fluid.
  • the Shape of the contact elements 6 is based on the shape of the vault adjusted so that there is a large-area contact.
  • the conduits 7, which like the contact elements 6 consist of a metal with high thermal conductivity preferably welded to the contact elements 6.
  • Contact element 6 and pipe 7 can also be in one piece be made. Water is preferably used as the cooling fluid used. The use of air is also possible however, has the disadvantage of lower heat capacity.
  • the first sub-layer 1a has a thickness of 200 to 400 mm, preferably about 300 mm.
  • the refractory bricks 8 consist, for example, of approximately 60% Al 2 O 3 , 3% SiO 2 , 0.3% Fe 2 O 3 and 30% Cr 2 O 3 .
  • the thermal conductivity is preferably between 1 and 5 W / mK and is, for example, approximately 3 W / mK (at 700 ° C) or 2.8 W / mK (at 1000 ° C).
  • the first lower layer has, for example, an average temperature of 1400 to 1500 ° C. at temperatures inside the furnace 11.
  • the second sub-layer 1b has, for example, a thickness of 40 to 90 mm, preferably 65 mm.
  • the light fire bricks 9 consist, for example, of approximately 68% Al 2 O 3 , 30% SiO 2 , 0.4% Fe 2 O 3 and 0.4% CaO.
  • the thermal conductivity is preferably between 0.2 and 1.0 W / mK. For example, it is about 0.32 W / mK (at 400 ° C) and 0.41 W / mK (at 1200 ° C).
  • the second sub-layer 1b thus already has a reduced thermal conductivity. Their average temperature is around 950 to 1050 ° C.
  • the third and fourth sub-layers 1c, 1d each have a thickness of 20 to 60 mm, preferably 40 mm, for example.
  • the light fire plates 10 consist, for example, of about 43% Al 2 O 3 , 51% SiO 2 , 1.3% Fe 2 O 3 and 0.3% CaO.
  • the thermal conductivity is between about 0.29 W / mK (at 400 ° C) and 0.37 W / mK (at 1000 ° C), ie this underlayer has a further reduced thermal conductivity. In general, the thermal conductivity is preferably between 0.2 and 1.0 W / mK.
  • the average temperature of the third sub-layer is approximately 600 to 700 ° C, that of the fourth sub-layer approximately 250 to 450 ° C.
  • the sealing layer 2 consists of a steel foil with a Thickness between 50 and 300 microns, preferably 250 microns.
  • the Steel foil is through a 0.5 to 1 mm thick Reinforced fiberglass.
  • At a temperature inside the oven of 1500 to 1700 ° C is the temperature at the top lower layer 1d or on the sealing layer 2 preferably 100 to 300 ° C.
  • the insulation layer 3 with a thickness of 50 to 200 mm, preferably about 100 mm, comprises an insulation material which a heat difference of approx. 200 ° C between the Maintain sealing layer and the cooling layer 4 is able.
  • the thermal conductivity of the insulation layer is preferably between 0.05 and 0.2 W / mK.
  • the Material is, for example, insulating fabric or felt the base of rock wool.
  • the covering layer 5 each 50 to 300 microns, preferably 50 microns thick Aluminum foil used, which is also glass fiber reinforced can be.
  • the temperature of the cover layer 5 is between 20 and 200 ° C.
  • the line pipes 7 are to be arranged and dimensioned, and the cooling fluid and its flow rate are to be selected such that a heat flow of approximately 3000 W / m 2 is dissipated.
  • FIG. 2 shows a section through an inventive Vaulted ceiling for a reduction melting furnace.
  • the difference 1 is next to layer 1 made of refractory Stones do not have a separate insulation layer.
  • the Insulation layer 3 is rather the top sub-layer 1d realized from light fire plate 10. This already have a heat insulation, as described above Function.
  • the sealing layer 2 is therefore between the third and the top sublayer 1c, 1d.
  • the cooling layer 4 is located directly on the Insulation layer 3 (top lower layer 1d).
  • the vaulted ceiling is self-supporting and is supported laterally on the side walls 14 of the vault.
  • An outer construction 15 is used to hold a melting electrode 12. This is from above through an opening 13 in the Vaulted ceiling led into the furnace interior 11 and stands with of the melt not shown here in contact.
  • the opening 13 is closed gas-tight in a manner not shown here. For example, a water cup comes into question, which also acts as a pressure relief valve.
  • Fig. 3 shows a top view of the vaulted ceiling or Cooling layer 4.
  • the cooling layer 4 comprises line pipes 7, which exist as a plurality of separate pipe loops 16. Each pipe loop 16 is connected to a coolant supply line as well as a coolant drain connected. This ensures effective heat dissipation reached, with the heating of the coolant within each pipe loop 16 is kept low.
  • the Line pipes are with contact elements 6 in the form of Plates connected on the insulation layer 3 rest.
  • the openings 13 for the electrodes 12 are spared.
  • Insulation layer can be arranged on the cooling layer 4 his.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine kühlbare Gewölbedecke für einen Hochtemperaturschmelzofen mit einem Ofeninneren (11). Erfindungsgemäss sind wenigstens folgende Schichten an der dem Ofeninneren (11) abgewandten Seite einer Schicht (1) aus feuerfesten Steinen vorhanden: Eine Dichtschicht (2), die zur Abdichtung des Ofeninneren (11) gegen Austritt oder Eintritt von Gas dient; eine Isolationsschicht (3) mit wärmeisolierender Wirkung; und eine Kühlschicht (4), die zum Leiten eines Kühlfluidums ausgebildet ist. Durch die Schichtanordnung wird erhöhte Gasdichtigkeit erreicht und einer vorzeitigen Alterung der feuerfesten Steine vorgebeugt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine kühlbare Gewölbedecke für einen Hochtemperaturschmelzofen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Gewölbedecken für Hochtemperaturschmelzöfen, z.B. Glasschmelzöfen oder Elektroöfen, bestehen in der Regel aus einer Schicht, meist mehreren Schichten aus hitzebeständigen (feuerfesten) Steinen. Diese bestehen beispielsweise aus Siliziumkarbid, Schamotte, Hochtonerde und/oder Chromkorund. Insbesondere bei einer selbsttragenden Gewölbedecke müssen die feuerfesten Steine auch unter dauernder Hitzebelastung formstabil sein, damit das Gewölbe hält. Eine zusätzliche Belastung der Steine entsteht bei Anlagen, die nicht im Dauerbetrieb stehen, z.B. Reduktionsschmelzöfen bei Müllverbrennungsanlagen, durch hitzebedingte Kontraktion und Expansion der Steine. Um eine Verkürzung der Lebensdauer der feuerfesten Steine zu verhindern, ist daher die Einhaltung der vom Hersteller angegebenen maximalen, über die gesamte Schicht gemittelten mittleren Temperatur wesentlich.
Ein zusätzliches Problem stellt das Gewölbe bei Öfen dar, bei denen das Ofeninnere nach aussen und innen dicht sein muss. Bei Reduktionsschmelzöfen darf beispielsweise kein Sauerstoff von aussen in den Ofen eindringen, um die reduzierende Atmosphäre im Ofeninneren nicht zu beeinträchtigen und zu verhindern, dass bereits reduzierte Metalle wieder oxidiert werden. Des weiteren sollte reduzierendes Gas nicht nach aussen dringen, da es an kühleren insbesondere metallischen Bauteilen kondensiert und deren Korrosion beschleunigt. Die Dichtheit der feuerfesten Schicht wird durch Verschleiss der feuerfesten Steine durch grosse Hitzebelastung und Hitzeschwankungen, die zur Verformung des Mauerwerks führen können, weiter herabgesetzt.
Aus der DE 27 58 755 ist eine Gewölbedecke bekannt, die zur Erhöhung der Lebensdauer der feuerfesten Steine eine Wasserkühlung besitzt. Die Gewölbedecke umfasst einen Gewölbering, auf den sich ein Gerippe aus Leitungsrohren für ein Kühlmittel abstützt. Auf die Leitungsrohre sind die feuerfesten Steine lose aufgelegt. Durch die Kühlung werden die feuerfesten Steine vor einer zu grossen thermischen Belastung geschützt. Die Dichtheit des Gewölbes ist jedoch nicht gegeben. Die Leitungsrohre sind zudem direkt der Ofenatmosphäre ausgesetzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gewölbedecke anzugeben, die sowohl dauerhaft ist als auch das Ofeninnere gegen Eintritt oder Austritt von Gas abdichtet.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Gewölbedecke mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die erfindungsgemässe kühlbare Gewölbedecke umfasst neben wenigstens einer Schicht aus feuerfesten Steinen an der dem Ofeninneren abgewandten Seite davon wenigstens eine Dichtschicht, eine Isolationsschicht mit wärmeisolierender Wirkung, und eine Kühlschicht, die zum Leiten eines Kühlfluidums ausgebildet ist.
Die Dichtschicht dient zur Abdichtung des Ofeninneren gegen Austritt oder Eintritt von Gas. Sie besteht vorzugsweise aus einer Metallfolie. Besonders geeignet ist eine Stahlfolie, die bevorzugt durch ein Glasfasergewebe verstärkt ist. Eine solche Dichtschicht ist bei den Temperaturen von 100 bis 450 °C, die auf der dem Ofeninneren abgewandten Seite der Steine herrschen, nicht brennbar und schmelzbar und hält auch Überdruck im Ofeninneren stand.
Die Dichtschicht kann auch innerhalb der feuerfesten Schicht angeordnet sein, z.B. bei einem Schichtaufbau aus Feuerfeststeinen und Feuerleichtsteinen bzw. Feuerleichtplättchen zwischen den daraus gebildeten Unterschichten, die dann auch als Isolationsschicht wirken können.
Um einen übermässigen Wärmeverlust aus dem Ofen zu verhindern, ist die Dichtschicht von der Kühlschicht durch die Isolationsschicht getrennt. Die Isolationsschicht dient dazu, eine vorbestimmte Temperaturdifferenz zwischen Aussen- und Innenraum bzw. zwischen den feuerfesten Steinen und der Umgebung aufrechtzuerhalten. Indem die Dichtschicht in einem Temperaturbereich gehalten wird, der eine vorbestimmte Mindesttemperatur nicht unterschreitet, wird zusätzlich die Kondensation von aggressiven Gasen an der Dichtschicht verhindert. Durch das Kühlfluidum in der Kühlschicht wird eine vorbestimmte Wärmemenge über die Gewölbedecke abgeführt.
Die genannten Schichten wirken somit bei der erfindungsgemässen Gewölbedecke in sehr vorteilhafter Weise zusammen, um die Haltbarkeit und Dichtheit des Gewölbes innerhalb der maximalen Lebensdauer des Ofens zu sichern. Bei der Erfindung wird insbesondere die mittlere Temperatur der feuerfesten Steine durch gezielte Wärmeabfuhr und Aufbau eines Wärmegradienten von Innen nach Aussen kontrolliert.
Bevorzugt sind die Dicke und das Material der Schichten und/oder die Wärmeabfuhr des Kühlfluidums derart gewählt sind, dass die mittlere Temperatur in den feuerfesten Steinen einen vorgegebenen Temperaturwert nicht überschreitet. Dieser liegt vorzugsweise zwischen 1300 und 1600°C und beträgt insbesondere ca. 1450°C. Auch die Dichtschicht wird in einem vorbestimmten Temperaturbereich gehalten, der oberhalb des Taupunktes der im Ofeninneren enthaltenen aggressiven Gase liegt. Die Mindesttemperatur beträgt vorzugsweise 150-250°C, besonders bevorzugt 200°C. Die Isolationsschicht kann bevorzugt eine Temperaturdifferenz von 100 bis 300°C, vorzugsweise 200°C, aufrechterhalten. An ihrer Oberfläche herrscht vorzugsweise noch eine Temperatur von 100 bis 200°C. Diese Oberfläche wird von der Kühlschicht vorzugsweise über den ganzen Oberflächenbereich kontaktiert. Dazu umfasst die Kühlschicht bevorzugt eine Abdeckschicht und damit direkt oder indirekt über Kontaktelemente verbundene Leitungsrohre. Die Kühlschicht führt eine vorbestimmte Wärmemenge ab.
Die Erfindung ist insbesondere für Öfen mit einem selbsttragenden Gewölbe geeignet, da hier die Einhaltung einer vorgegebenen mittleren Temperatur der feuerfesten Steine aus Stabilitätsgründen besonders wichtig ist. Die Erfindung ist des weiteren für Öfen geeignet, bei denen die Gasatmosphäre im Ofeninneren besonders kontrolliert werden muss, z.B. für Reduktionsschmelzöfen, insbesondere für solche zur Aufbereitung von Schlacke aus der Müllverbrennung.
Beispiele für die Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben. Dabei zeigen rein schematisch:
Fig. 1
den Schichtaufbau einer erfindungsgemässen Gewölbedecke;
Fig. 2
einen Schnitt durch eine Gewölbedecke;
Fig. 3
eine Aufsicht auf eine Kühlschicht.
Fig. 1 zeigt den Schichtaufbau einer erfindungsgemässen Gewölbedecke. Das tragende Gewölbe wird gebildet durch eine Schicht 1 aus feuerfesten Steinen, die aus vier Unterschichten 1a-d besteht. Über einer ersten Unterschicht 1a aus Feuerfeststeinen 8 ist eine zweite Unterschicht 1b aus Feuerleichtsteinen 9 angeordnet. Es schliessen sich zwei weitere Unterschichten 1c, 1d aus Feuerleichtplättchen 10 an, die bereits wärmeisolierend wirken. Auf der obersten Unterschicht 1d ist die Dichtschicht 2 angeordnet, die den Ofeninnenraum 11 gasdicht abdichtet. Auf der Dichtschicht 2 befindet sich die Isolationsschicht 3, die wärmeisolierend ist und bewirkt, dass die Dichtschicht 2 nicht unterhalb eine bestimmten Mindesttemperatur abkühlt. An die Isolationsschicht 3 schliesst sich die Kühlschicht 4 an. Diese umfasst eine Abdeckschicht 5, die hier aus zwei Folienlagen 5a, 5b gebildet ist. Die Abdeckschicht 5 ist wärmeleitfähig. Leitungsrohre 7 für das Kühlfluidum sind mit plattenförmigen Kontaktelementen 6 verbunden, die den Wärmetransfer zwischen der Abdeckschicht 5 und dem Leitungsrohr 7 bzw. dem Kühlfluidum gewährleisten. Die Form der Kontaktelemente 6 ist an die Form des Gewölbes angepasst, so dass ein grossflächiger Kontakt entsteht.
Die Leitungsrohre 7, die wie die Kontaktelemente 6 aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen, sind vorzugsweise mit den Kontaktelementen 6 verschweisst. Kontaktelement 6 und Leitungsrohr 7 können auch einstückig gefertigt sein. Als Kühlfluidum wird vorzugsweise Wasser eingesetzt. Die Verwendung von Luft ist ebenfalls möglich, hat jedoch den Nachteil geringerer Wärmekapazität.
Die erste Unterschicht 1a hat beispielsweise eine Dicke von 200 bis 400 mm, bevorzugt etwa 300 mm. Die Feuerfeststeine 8 bestehen beispielsweise aus ca. 60% Al2O3, 3% SiO2, 0.3% Fe2O3 und 30% Cr2O3. Die Wärmeleitfähigkeit liegt vorzugsweise zwischen 1 und 5 W/mK und beträgt beispielsweise ca. 3 W/mK (bei 700°C) bzw. 2.8 W/mK (bei 1000°C). Die erste Unterschicht hat bei Temperaturen im Ofeninneren 11 beispielsweise eine mittlere Temperatur von 1400 bis 1500°C.
Die zweite Unterschicht 1b hat beispielsweise eine Dicke von 40 bis 90 mm, vorzugsweise 65 mm. Die Feuerleichtsteine 9 bestehen beispielsweise aus ca. 68% Al2O3, 30% SiO2, 0.4% Fe2O3 und 0.4% CaO. Die Wärmeleitfähigkeit liegt vorzugsweise zwischen 0.2 und 1.0 W/mK. Sie beträgt beispielsweise etwa 0.32 W/mK (bei 400°C) und 0.41 W/mK (bei 1200°C). Die zweite Unterschicht 1b hat damit bereits eine reduzierte Wärmeleitfähigkeit. Ihre mittlere Temperatur beträgt etwa 950 bis 1050 °C.
Die dritte und vierte Unterschicht 1c, 1d hat beispielsweise jeweils eine Dicke von 20 bis 60 mm, vorzugsweise 40 mm. Die Feuerleichtplättchen 10 bestehen beispielsweise aus ca. 43% Al2O3, 51% SiO2, 1.3% Fe2O3 und 0.3% CaO. Die Wärmeleitfähigkeit liegt zwischen etwa 0.29 W/mK (bei 400°C) und 0.37 W/mK (bei 1000°C), d.h. diese Unterschicht hat eine weiter reduzierte Wärmeleitfähigkeit. Allgemein liegt die Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise zwischen 0.2 und 1.0 W/mK. Die mittlere Temperatur der dritten Unterschicht beträgt etwa 600 bis 700 °C, die der vierten Unterschicht etwa 250 bis 450 °C.
Die Dichtschicht 2 besteht aus einer Stahlfolie mit einer Dicke zwischen 50 und 300 µm, bevorzugt 250 µm. Die Stahlfolie ist durch ein 0.5 bis 1 mm dickes Glasfasergewebe verstärkt.
Bei einer Temperatur im Ofeninneren von 1500 bis 1700 °C beträgt die Temperatur an der obersten Unterschicht 1d bzw. an der Dichtschicht 2 vorzugsweise 100 bis 300 °C.
Die Isolationsschicht 3 mit einer Dicke von 50 bis 200 mm, bevorzugt etwa 100 mm, umfasst ein Isolationsmaterial, das eine Wärmedifferenz von ca. 200°C zwischen der Dichtschicht und der Kühlschicht 4 aufrechtzuerhalten imstande ist. Die Wärmeleitfähigkeit der Isolationsschicht liegt vorzugsweise zwischen 0.05 und 0.2 W/mK. Das Material ist beispielsweise Isoliergewebe oder Filz auf der Basis von Steinwolle.
Als Abdeckschicht 5 werden beispielsweise zwei Lagen einer jeweils 50 bis 300 µm, bevorzugt 50 µm, dicken Aluminiumfolie verwendet, die ebenfalls glasfaserverstärkt sein kann. Die Temperatur der Abdeckschicht 5 liegt zwischen 20 und 200 °C.
Die Leitungsrohre 7 sind so anzuordnen und zu dimensionieren und das Kühlfluidum und dessen Strömungsgeschwindigkeit so zu wählen, dass ein Wärmestrom von etwa 3000 W/m2 abgeführt wird.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Gewölbedecke für einen Reduktionsschmelzofen. Im Unterschied zu Fig. 1 ist neben der Schicht 1 aus feuerfesten Steinen keine gesonderte Isolationsschicht vorhanden. Die Isolationsschicht 3 wird vielmehr durch die oberste Unterschicht 1d aus Feuerleichtplättchen 10 realisiert. Diese haben, wie oben beschrieben, bereits eine wärmeisolierende Funktion. Die Dichtschicht 2 ist demnach zwischen der dritten und der obersten Unterschicht 1c, 1d angeordnet. Die Kühlschicht 4 befindet sich direkt auf der Isolationsschicht 3 (oberste Unterschicht 1d). Die Gewölbedecke ist selbsttragend und stützt sich seitlich auf die Seitenwandungen 14 des Gewölbes ab. Eine Aussenkonstruktion 15 dient zur Halterung einer Schmelzelektrode 12. Diese ist von oben durch eine Öffnung 13 in der Gewölbedecke in das Ofeninnere 11 geführt und steht mit der hier nicht gezeigten Schmelze in Kontakt. Die Öffnung 13 ist auf hier nicht gezeigte Weise gasdicht verschlossen. In Frage kommt beispielsweise eine Wassertasse, die gleichzeitig als Überdruckventil fungiert.
Zur Erhöhung der Gasdichtheit des Gewölbes steht die Dichtschicht 2 bzw. die dafür verwendete Folie seitlich gegenüber der feuerfesten Schicht 1 und der Isolationsschicht 3 vor und ist mit dem vorstehenden Randbereich 2a aussen am Gewölbe verankert.
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Gewölbedecke bzw. die Kühlschicht 4. Die Kühlschicht 4 umfasst Leitungsrohre 7, die als Vielzahl von separaten Rohrschleifen 16 vorliegen. Jede Rohrschleife 16 ist sowohl an eine Kühlmittelzuleitung als auch an eine Kühlmittelableitung angeschlossen. Dadurch wird eine effektive Wärmeabfuhr erreicht, wobei die Erwärmung des Kühlmittels innerhalb jeder Rohrschleife 16 gering gehalten wird. Die Leitungsrohre sind mit Kontaktelementen 6 in Form von Platten verbunden, die auf der Isolationsschicht 3 aufliegen. Die Öffnungen 13 für die Elektroden 12 sind ausgespart. Eine weitere hier nicht dargestellte Isolationsschicht kann auf der Kühlschicht 4 angeordnet sein.

Claims (15)

  1. Kühlbare Gewölbedecke für einen Hochtemperaturschmelzofen mit einem Ofeninneren (11), wobei die Gewölbedecke wenigstens eine Schicht (1) aus feuerfesten Steinen umfasst, gekennzeichnet durch die Anordnung wenigstens folgender Schichten an der dem Ofeninneren abgewandten Seite der wenigstens einen Schicht (1) aus feuerfesten Steinen:
    eine Dichtschicht (2), die zur Abdichtung des Ofeninneren (11) gegen Austritt oder Eintritt von Gas dient;
    eine Isolationsschicht (3) mit wärmeisolierender Wirkung;
    eine Kühlschicht (4), die zum Leiten eines Kühlfluidums ausgebildet ist.
  2. Gewölbedecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke und das Material der Schichten und/oder die Wärmeabfuhr des Kühlfluidums derart gewählt sind, dass die mittlere Temperatur in den feuerfesten Steinen einen vorgegebenen Temperaturwert nicht überschreitet.
  3. Gewölbedecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Temperaturwert der feuerfesten Steine zwischen 1300 und 1600°C liegt, vorzugsweise ca. 1450° C beträgt.
  4. Gewölbedecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke und das Material der Schichten und/oder die Wärmeabfuhr des Kühlfluidums derart gewählt sind, dass die Temperatur der Dichtschicht (2) eine vorgegebene Mindesttemperatur nicht unterschreitet.
  5. Gewölbedecke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindesttemperatur der Dichtschicht (2) zwischen 100 und 300° C liegt, vorzugsweise 200° C beträgt.
  6. Gewölbedecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtschicht (2) eine Metallfolie umfasst, die vorzugsweise eine Stahlfolie mit einer Dicke von 50 bis 300 µm, besonders bevorzugt 250 µm ist.
  7. Gewölbedecke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtschicht (2) ein Glasfasergewebe umfasst, das mit der Metallfolie verbunden ist.
  8. Gewölbedecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (3) eine Dicke im Bereich von 50 bis 200 mm und eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0.05 bis 0.2 aufweist.
  9. Gewölbedecke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (3) aus Isoliergewebe oder Filz auf der Basis von Steinwolle besteht.
  10. Gewölbedecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschicht (4) wenigstens eine auf der Isolationsschicht (3) aufliegende Abdeckschicht (5) aus einem wärmeleitfähigen Material und damit über Wärmebrücken verbundene Leitungsrohre (7) für das Kühlfluidum umfasst.
  11. Gewölbedecke nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsrohre (7) mit wärmeleitfähigen Kontaktelementen (6) verbunden sind, die parallel zur Abdeckschicht (5) verlaufen und mit dieser grossflächig in Kontakt stehen.
  12. Gewölbedecke nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (5) eine Metallfolie umfasst, die vorzugsweise durch ein Glasfasergewebe verstärkt ist.
  13. Gewölbedecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluidum Wasser ist.
  14. Gewölbedecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabfuhr des Kühlfluidums zwischen 1000 und 5000 W/m2, vorzugsweise 3000 W/m2 beträgt.
  15. Schmelzofen, insbesondere Reduktionsschmelzofen zur Aufbereitung von Abfallschlacke aus der Müllverbrennung, mit einer Gewölbedecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
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