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