DE60216731T2

DE60216731T2 - Vorrichtung zur verarbeitug von abfallstoffen mit einer verteilungs -mischkammer für den oxidierstrom sowie entsprechende methode

Info

Publication number: DE60216731T2
Application number: DE60216731T
Authority: DE
Inventors: Valeri G. Gnedenko; Alexandre L. Souris; David Pegaz
Original assignee: EER Environmental Energy Resources Israel Ltd
Current assignee: EER Environmental Energy Resources Israel Ltd
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: EP1365998A1; US7299756B2; ES2278012T3; IL141814A; KR100844382B1; KR20040052488A; WO2002070412A1; ATE348077T1; EP1365998B1; IL141814A0; JP2005500898A; AR032940A1; JP4252800B2; DE60216731D1; DK1365998T3; HK1058351A1; TW513532B; US20060086294A1

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abfallsumwandlungsvorrichtung, die die Bearbeitung, die Behandlung und die Beseitigung von Abfällen umfasst. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Anordnung zum Mischen, Verteilen und Vorwärmen von Gase oder andere Reagenzien umfassenden Oxidationsfluiden, die einem Ofen in einer Plasmabrenner-Abfallbearbeitungsanlage zugeführt werden.
Die Bearbeitung von aus gemeindlichen, giftigen und radioaktiven Abfällen bestehenden Abfallstoffen mittels Plasmabrenner-Abfallbearbeitungsanlagen ist für sich bekannt. Bezüglich 1, umfasst eine typische Plasmabrenner-Abfallbearbeitungsanlage (1) gemäss dem Stand der Technik eine Behandlungskammer (10), typisch in Form senkrechten Schachts, wobei am oberen Teil derselben typisch fester und auch gemischter (d.h., im Allgemeinen fester, aber auch halbflüssiger und flüssiger) Abfall (20) durch ein eine Ausgleichskammeranordnung (20) umfassendes Abfalleinlassmittel eingeführt wird. Ein oder mehrere Plasmabrenner (40) am unteren Teil der Ausgleichskammer (10) erwärmen die Abfallsäule (35) in der Ausgleichskammer (10), wodurch der Abfall zu Gasen, die durch Auslass (50) abgeführt werden, bzw. Flüssigstoffen (38) (typisch geschmolzenen Metallen und/oder Schlacken), die periodisch oder kontinuierlich am unteren Teil der Ausgleichskammer (10) über den Behälter (60) gesammelt werden, umgesetzt wird. Am unteren Teil der Ausgleichskammer (10) können Oxidationsgase oder -fluide, wie Luft, Sauerstoff oder Wasserdampf (70) geschickt werden, um verkohlte, Kohlenstoff enthaltende, beim Bearbeiten organischer Abfälle entstehende Reste in vorteilhafte Produktgase, wie etwa CO und H₂, umzuwandeln. Eine solche Anordnung zum Behandeln von Festabfallstoffen wird in US 5.143.000 beschrieben, auf dessen Inhalt hier bezug genommen wird.
Es stellen sich im Allgemeinen am mindestens zwei Probleme, die mit dem Zufuhr von Oxidationsfluiden der Kammer verbunden sind und einen glatten Betrieb solcher Bearbeitungsanlagen bzw. Öfen verhindern. Beim Vorrücken des bearbeiteten Abfallstoffs nach dem unteren, wärmeren Teil der Kammer kann anorganischer Abfall aus geschmolzenem oder halbgeschmolzenem Stoff (einschließ lich Metalle, Oxide, Salze usw.) sich auf die Kammerwänden ablagern, wobei die Oxidationsgas- oder -fluidauslässe, sowie die Plasmabrennerauslässe, u.U. gänzlich oder teilweise verstopft werden können. In diesem Zusammenhang kann das abgelagerte Material nur von Hand entfernt werden, und zwar indem man die Anlage außer Betrieb setzt und nach deren Abkühlung die Verstopfung mechanisch oder durch andere Mittel entfernt, oder die Kammertemperatur so weit erhöht, dass das abgelagerte Material (Metalle, Oxide, Salze, usw.) schmilzt und aus dem Oxidationsgasauslass wegfließt. Die erste Lösung führt zu Stillstandszeiten der Anlage mit entesprechendem Kostenaufwand. Die zweite Lösung kann nicht immer ausgeführt werden und erfordert höhere Leistung für die Kammer mit der Folge einer Reduktion der thermischen und köstlichen Effektivität der Anlage.
Das zweite Problem steht im Zuführen von Oxidationsfluiden oder -gasen zum Abfallstoff so schnell und in solchen Mengen, dass das verkohlte Material im Abfall vollkommen, wirkungsvoll und effektiv in vorteilhafte Gase umgewandelt werden kann. In vielen Bearbeitungsanlagen gemäss dem Stand der Technik werden Oxidationsgase gegen die Kammerachse gerichtet und trotz eines teilweisen Durchdringen in die Abfallsäule wird keine gleichmäßige Verteilung erreicht. In US 5.143.000 wird Wasserdampf in einen unteren Teil der Behandlungskammer, etwa auf halbem Weg zwischen der Längsachse der Kammer und deren Wand tangential eingeleitet. Bei solcher Gestaltung kann auch keine Verteilung des Oxidationsfluids wirkungsvoll erfolgen, weil die amorphe und dichte Zusammensetzung in diesem Teil der Kammer verhindert, dass das Oxidationsfluid effektiv alle Teile des Abfalls erreicht. SU 1715107 beschreibt eine Abfallbearbeitungsanlage mit einem unteren, doppelwandigen, wassergekühlten Metallmörser, wobei ein Induktor zum Wärmezufuhr für den Abfallstoff verwendet wird, und einem oberen Teil aus feuerfestem Material mit demselben Durchmesser, wie der untere Mörser. Das Oxidationsgas wird an einer Stelle zwischen dem oberen Teil und dem Mörser durch mehrere am Umfang desselben angeordnete Öffnungen vorgesehen, die mit einer äußerlichen ringförmigen Luftrohranordnung aus Metall in Verbindung stehen. Diese Anordnung wird spezifisch bezüglich einer auf Induktionswärme beruhenden Anlage beschrieben und würde nicht für eine auf Plasma beruhende Anlage geeignet sein, wobei die Betriebstemperaturen viel höher sind und feuerfeste Materiale für deren Mörserteil gewöhnlich benötigt sind, weil ansonsten der Metallrohr schmelzen würde. Obwohl sie mehrere Oxidationsfluideinlässe für die Kammer vorsieht, ist zwar diese Ausbildung mit ringförmigem Rohr zu Bearbeitungsanlagen nicht einfach anpassbar, in welchen der untere Teil der Behandlungskammer aus feuerfestem Material anstelle Metalls besteht, weil solches feuerfeste Material sich nicht einfach eignet, mehrere Öffnungen in sich durchbohrt zu haben, wodurch z.B. die mechanische Festigkeit des Ofens im Wesentlichen geschwächt wird. Außerdem ist dabei das Vorsehen einer Vielfältigkeit einzelner und getrennter Stellen entlang dem Unfang zum Injizieren der Oxidationsgase nicht so erfolgreich, um den Gasen das Eindringen in die Abfallsäule zu ermöglichen; besonders, wie oben erwähnt, weisen getrennte Einlässe beim Kammerbetrieb eine Neigung zum Blockiert werden auf und die dem Mörser geleistete Wasserabkühlung führt zu einer gewissen Verfestigung und Materialablagerung darauf, wodurch die Verstopfung der Einlässe verschlechtert wird.
Deshalb sieht keines der o.e. Patente, auf deren Inhalt hier bezug genommen wird, eine geeignete Verteilung der Oxidationsgase zur Abfallsäule vor, insbesondere in einer Anlage, wobei der untere, wärmere Teil der Behandlungskammer aus feuerfestem Material besteht. Weiterhin weder beschreibt noch schlägt keines dieser Patente vor, wie die von der Ablagerung geschmolzenen oder halbgeschmolzenen anorganischen Abfallstoffs dabei verursachte Verstopfung der Einlassöffnungen bzw. der Plasmabrenner vermieden werden kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Einlasssystem für Oxidationsgase bereitzustellen, das einen wirksamvollen und raschen Zufuhr der Oxidationsgase dem Abfall ermöglicht und die Beschränkungen des Stands der Technik überwindet.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein System bereitzustellen, welches das Mischen des relativ kalten Oxidationsgases, bzw. -fluids mit den heißen, durch die Plasmabrenner erzeugten Plasmagasen derart erlaubt, dass die gleichmäßige und rasche Reaktion vorgewärmter Oxidationsgase, bzw. -fluide mit Kohlenstoffresten im Vergasungsraum ermöglicht wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein System bereitzustellen, das in eine Behandlungsvorrichtung für Festabfall eingebaut werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein System zum wesentlichen Unterdrücken der Blockierung der Oxidationsgaseinlässe und/oder der Plasmabrenner in einer Plasmabrenner-Behandlungsvorrichtung bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Einrichtung bereitzustellen, die mechanisch relativ einfach ist und deshalb in eine Behandlungskammeranordnung kostengünstig eingebaut werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein System bereitzustellen, das als Integralteil in einer Plasmabrenner-Umwandlungsvorrichtung für gemischten Abfall eingebaut ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ebenso, ein System bereitzustellen, das an mindestens einige bestehende Plasmabrenner-Abfallumwandlungsvorrichtungen einfach angepasst werden kann.
Diese und andere Zwecke werden von der vorliegenden Erfindung durch die Bereitstellung der in Anspruch 1 gekennzeichneten Abfallbehandlungsvorrichtung erreicht. Insbesondere wird ein(e) in der Anordnung der Behandlungskammer eingebaute(r) Verteilungskanal, bzw. Verteilungskammer für das Oxidationsfluid vorgesehen, wobei der Kanal mindestens einen damit verbundenen Oxidationsfluideinlass zum Einführen von Oxidationsfluid aus einem geeigneten Vorrat hat. Der Kanal ist von der Abfallsäule derart entfernt angeordnet, dass die Oxidationsfluide zuerst von der Abfallsäule getrennt sind, wodurch es den Oxidationsfluiden ermöglicht wird, kreisumfangsmäßig oder mindestens umfangsmäßig um die Abfallsäule herum verteilt zu werden und infolgedessen in die Abfallsäule von allen Richtungen einzudringen. Durch Verwendung feuerfesten Stoffs kann solcher Kanal als Kammerintegralteil ausgebildet werden. Die Plasmabrenner können in gleicher Weise in eine im feuerfesten Stoff eingebaute Nische angeordnet werden, um die durch abgelagertes anorganisches Material entstehende Verstopfung möglichst zu verringern.
Obwohl gewisse Plasmabrenner-Bearbeitungsanlagen eine Nische oder einen Kanal zwischen einem Teil der Abfallsäule und einem Teil der Wand der Behandlungskammer aufweisen können, sind solche Nischen nicht funktionsfähig im Sinne der vorliegenden Erfindung. Anders gesagt, sie sind nicht dazu gedacht, um eine umfangsmäßige Verteilung des Oxidationsfluids einem Teil der Abfallsäule zu verleihen, wobei verkohltes Material in Produktgase umgewandelt wird, und ohnehin sind sie für diese Aufgabe nicht geeignet. Wie es allerdings in US 4.881.944 beispielweise beschrieben wird, wird gar kein Mittel zum Schicken Oxidierfluids zum Abfall und um so weniger dessen umfangsmäßige Verteilung bei solchen Anlagen gemäss dem Stand der Technik weder veröffentlicht, noch vorgeschlagen, die zwar zur Lösung der von der vorliegenden Erfindung begegneten Probleme nicht bestimmt sind und ebenfalls keine entsprechende Lösung verleihen. Beide japanischen Patente JP 10110917 und JP 10089645 beschreiben einen senkrechten Schmelzofen mit einem gewölbten Mittenquerschnitt, wobei mehrere Brenngaseinlässe zum Bilden einer ringförmigen Brennkammer angeordnet sind. Bei diesen Öfen werden keine Plasmabrenner verwendet. Dadurch werden Verbrennungsgase dem ringförmigen, im Mittelabschnitt angeordneten Verbrennungsraum zugeführt, um den Abfall im thermischen Zersetzungsraum zu verbrennen und damit Ansatzbildung zu beschränken bzw. vermeiden. Luft wird dem Ofen durch mehrere Lufteinlässe am unteren Teil des Ofens zugeführt, wobei der Ofenquerschnitt die früheren, ungewölbten Abmessungen wieder annimmt. Eine solche Anordnung ist für eine auf einem Plasmabrenner beruhende Anlage nicht unmittelbar geeignet. So würde z.B. eine gewisse Abkühlung am unteren Teil der Behandlungskammer wegen des Abkühlungseinflusses durch die dazu geschickte Luft erfolgen, die wiederum zur Blockierung der Fluideinlässe durch verfestigtes organisches Material führen könnte. Darüber hinaus wird trotz der Einführung von Verbrennungsgasen in den gewölbten Raum zur Verbrennung von Produktgasen kein Zufuhr von Oxidationsfluid demselben Raum vorgeschlagen, um ausschließlich organischen Abfall in Produktgase umzuwandeln. Im Gegenteil ist Aufgabe dieser Patente, die Ansatzbildung zu verringern, wobei die Zugabe von Verbrennungsgasen in den gewölbten Raum benötigt wird und wozu, wie oben beschrieben, Oxidationsluft zum Ofen und nicht zum gewölbten Raum durch die unteren Einlässe geschickt wird. Ein solches System ist also zum Vorwärmen von Oxidationsgasen und verkohltem Mate rial innerhalb der Verbrennungskammer nicht unmittelbar geeignet, ohne darin Brennstoff zu verbrennen.
US 5.657.706 betrifft eine in drei getrennte senkrechte Abschnitte gegliederte Abfallbehandlungsvorrichtung. Abfall wird durch den die Vergasungskammer bildenden Mittelabschnitt eingeführt und Verbrennungsluft wird dazu durch laterale, am Niveau der Unterbausohle angeordnete Öffnungen (in der Abbildung nicht gezeigt) geschickt. Das ist jedoch offensichtlich keine Veröffentlichung oder Vorschlag einer Verteilungs- und Mischkammer zum Verteilen und Mischen eines Oxidationsfluids um eine Abfallsäule. Insbesondere wird keine Verteilungs- und Mischkammer weder beschrieben noch erwähnt, die eine umfangsmäßige Öffnung in kontinuierlicher, fließender, umfangsmäßiger Verbindung mit einer Abfallsäule besitzt oder eine umfangsmäßige Außenwand hat, die wie in der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
EP 850.885 betrifft eine Schmelzbehandlungsvorrichtung, die einen von der Hauptkammer lateral versetzten Durchgang, sowie einen Einlass für ein Gas wie Luft umfasst. Der Durchgang ist zum Entladen der Schmelze vorgesehen und dient nicht zum Verteilen von Oxidationsfluid um den Abfall – die Stelle des Gaseinlasses befindet sich im Wesentlichen stromab bezüglich des unteren Teils des Abfalls. Es wird keine Verteilungs- und Misch kammer beschrieben bzw. erwähnt, und um so weniger eine solche, die eine umfangsmäßige Öffnung in kontinuierlicher, fließender umfangsmäßiger Verbindung mit einer Abfallsäule hat oder eine umfangsmäßige Außenwand besitzt, die wie in der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
EP 837.041 betrifft eine Plasmabehandlung von Aschen, wobei mehrere kippbare Elektroden in einer Plasmavorrichtung vorgesehen sind. Während die Wand des unteren Teils der Vorrichtung lateral von deren obigen Teil versetzt ist, sind die zum Luft- und Dampfzufuhr verwendeten Strahlrohre im oberen Teil der Vorrichtung angeordnet und deshalb stehen nicht unmittelbar in Verbindung mit der versetzten Wand des unteren Teils. Weiterhin gibt es eine Unterbrechung in der fließenden Verbindung zwischen dem oberen Teil der diese Strahlrohre umfassenden Kammer und dem unteren, breiteren Teil der Kammer wegen eines blockierenden, beim Betrieb der Kammer vorliegenden Abfallstopfs im oberen Teil. Es wird keine Misch- und Verteilungskammer zum Verteilen von Oxidationsgasen aus den Strahlröhren um einen unteren Teil der Abfallsäule beschrieben bzw. erwähnt, und um so weniger wie in der vorliegenden Erfindung.
EP 625.869 betrifft eine für die Abfallbehandlung verwendbare Plasmabogenvorrichtung. Dabei ist ein Schmelzofenmantel vorgesehen, der einen kleineren Durch messer hat, als die äußere Schmelzofenhaube und der einen ringförmigen Zwischenraum zum Lufteinlass in den Plasmabogenofen bildet. So, wie in den Abbildungen erläutert, ist gar eine Innenwand des oberen Teils (einschließlich der Ofenhaube) in Bezug auf den unteren Teil der Vorrichtung (dem Schmelzofenmantel) nach außen versetzt, was das gerade Gegenteil der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung darstellt, wie es unten erklärt werden soll. Weiterhin besteht der einzige Oxidationsmitteleinlass zur Kammer aus dem oberen mittleren Einlass, der in der Mitte des oberen Teils der Abfallsäule liegt. In einer solchen Ausgestaltung gibt es also keine fließende Verbindung zwischen dem oberen Teil der diesen Einlass umfassenden Kammer und dem unteren breiteren Teil der Kammer wegen eines blockierenden, beim Betrieb der Kammer vorliegenden Abfallstopfs im oberen Teil. Es wird keine Misch- und Verteilungskammer zum Verteilen von Oxidationsgasen aus den Strahlröhren um einen unteren Teil der Abfallsäule beschrieben bzw. erwähnt, und um so weniger wie in der vorliegenden Erfindung.
Diese Bezüge sind nicht imstande, eine Verteilungs- und Mischkammer zu beschreiben, bzw. vorzuschlagen, umfassend:
eine umfangsmäßige Öffnung, die im Wesentlichen in kontinuierlicher fließender umfangsmäßiger Verbin dung mit einem unteren Teil der Abfallsäule steht, wenn diese Abfallsäule in den unteren Teil aufgenommen wird und in fließender Verbindung mit mindestens einem Oxidationsfluideinlass steht;
eine umfangsmäßige Außenwand derselben, die von einem lateralen Versatz nach außen einer Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer bezüglich einer Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer gebildet wird; und
wobei mindestens ein der Oxidationsfluideinlässe derart von mindestens einem Plasmabrennermittel getrennt und damit verbunden ist, dass beim Betrieb der Vorrichtung das aus mindestens einem Oxidationsfluideinlass in die Verteilungs- und Mischkammer strömende Oxidationsmittel einem Hochtemperaturraum zugeführt wird, der durch mindestens einen der Plasmabrennermittel geschafft wird, der mit mindestens einem der Oxidationsfluideinlässe in Verbindung steht.
Also sind nicht nur keine der o.e. Bezüge zum Vorsehen einer Misch- und Verteilungskammer wie in der vorliegenden Erfindung gedacht, sondern beschreiben auch Merkmale von Behandlungskammern, die sich aus dem Gesichtpunkt sowohl des Aufbaus, wie auch der Funktion von der erfindungsgemäßen Misch- und Verteilungskammer unterscheiden.
Im Allgemeinen sind Plasmabearbeitungsanlagen, die Oxidationsmittel ausschließlich durch Plasmabrenner vorsehen, auch dadurch beschränkt, dass im Fall eines größeren Bedarfs an Oxidationsfluid zur Bearbeitung verkohlten Materials eine entsprechende Abnahme der durch die Plasmabrenner erzeugten Temperatur stattfindet. Das hat wiederum als Folge eine größere Ablagerung anorganischen Materials, was wiederum zu den oben diskutierten Verstopfungsproblemen führt. Andererseits, falls eine Erhöhung der Temperatur der Plasmabrenner gewünscht ist, muss entweder das dazu geschickte Oxidationsmittel verringert werden, mit der Folge einer Verkohlung in der nicht vollständig zu Gasprodukten oxidierten Abfallsäule, oder alternativ die den Plasmabrennern zu verleihende Leistung erhöht werden, mit der Folge einer Verringerung der Effektivität des Prozesses. Durch Vorsehen eines von den Plasmabrennern unabhängigen Oxidationsfluideinlasses wird daher weitere Freiheit bei den Verwendungsmöglichkeiten der Bearbeitungsanlage erlaubt, insofern dies zulässt, die Temperatur der Plasmastrahle, sowie den Volumendurchfluss des Oxidationsfluids den Erfordernissen gemäss gleichzeitig zu erhöhen. Plasmabrenneröfen, die Oxidationsfluideinlässe unabhängig von den Plasmabrennern verwenden, sind jedoch nicht ohnehin problemlos. Solche Öfen benötigen so entworfen zu werden, dass die relativ kühle Oxidationsgase oder -fluide liefernden Oxidationsfluideinlässe ausreichend von den anorganischen Schmelzprodukten und insbesondere von deren Entladungsauslässen entfernt sind. Ansonsten könnte eine Verstopfung dieser Entladungsauslässe infolge der Abkühlung der Schmelze und deren Verfestigung durch den Einfluss der relativ kühlen Oxidationsfluide auf die Schmelze erfolgen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abfallbehandlungsvorrichtung, wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet wird, die folglich die o.e. Ziele erreicht. Weitere Ausführungen der Vorrichtung werden in den abhängigen Ansprüchen 2–34 gekennzeichnet.
Dabei ist typisch mindestens ein Teil einer Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer lateral nach außen bezüglich einer Innenwand der oberen Teil der Behandlungskammer so versetzt, dass mindestens eine Verteilungs- und Mischkammer zwischen der lateral versetzten Außenwand und einem Kreisumfang eines Teils der Abfallsäule, die in die genannte Behandlungskammer stromab bezüglich des oberen Teils aufgenommen werden kann, gebildet wird; wobei mindestens eine der Verteilungs- und Mischkammern zur Ausbildung einer fließenden Verbindung zwischen dem Umfang einer im unteren Teil aufgenommenen Abfallsäule und mindestens einem der Oxidationsfluideinlässe angepasst wird.
Die lateral versetzte Innenwand, sowie der nach innen gewandte Teil des unteren Teils der Behandlungskammer bestehen typisch aus geeignetem feuerfestem Material.
Die lateral versetzte Innenwand kann bezüglich der lateral versetzten Innenwand des oberen Teils um einen ersten Versatz versetzt sein, der entlang der Innenwand etwa konstant ist. Alternativ ist die lateral versetzte Innenwand bezüglich der Innenwand des oberen Teils um einen ersten Versatz versetzt, der an einer Stelle, wo mindestens ein Oxidationsfluideinlass umfasst wird, relativ größer als der mittlere, entlang der Innenwand genommene Versatz ist. Solcher erste Versatz um etwa 180° bezüglich mindestens eines der Oxidationsfluideinlässe kann relativ kleiner als ein mittlerer, entlang der Innenwand genommener Versatz sein.
Ein oberer Teil der Verteilungs- und Mischkammer kann durch einen zweiten Versatz mittels einer oberen, im Wesentlichen ringförmigen Wand, die sich lateral oder radial gegen deren Mitte von der lateral versetzten Innenwand erstreckt, verbunden sein. Typisch ist der zweite Versatz annähernd derselben Größe, wie der erste Versatz. Mindestens ein Oxidationsfluideinlass kann auf der lateral versetzten Innenwand und/oder auf der oberen ringförmigen Wand angeordnet sein.
Mindestens die Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer kann im Wesentlichen kegelstumpfförmig sein mit einem konischen Halbwinkel, der größer ist, als der Halbwinkel einer Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer, und der obere Teil kann im Wesentlichen zylindrisch, mit einem konischen Halbwinkel von etwa 0°, sein.
Alternativ ist mindestens die Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer im Wesentlichen zylindrischer Form, wobei sie einen größeren Innenradius aufweist, als die Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer, und der obere Teil im Wesentlichen zylindrisch ist.
Alternativ kann die Innenwand des unteren Teils der Verteilungs- und Mischkammer im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig sein, wobei sie im Wesentlichen polygonale Querschnitte an Ebenen hat, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Behandlungskammer sind. Die Innenwand des oberen Teils der Verteilungs- und Mischkammer kann im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig sein, wobei sie im Wesentlichen polygonale Querschnitte an Ebenen hat, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Behandlungskammer sind. Wahlweise sind die polygonalen Querschnitte des oberen Teils und des unteren Teils im Wesentlichen rechteckig.
Wahlweise steht ein unterer Teil der Verteilungs- und Mischkammer in offener Verbindung mit einem Bodenteil des unteren Teils der Behandlungskammer, der sich von dieser lateral versetzten Innenwand nach unten erstreckt.
Weiterhin ist wahlweise ein unterer Teil der Verteilungs- und Mischkammer von einer unteren ringförmigen Wand, die sich lateral oder radial von der lateral versetzten Innenwand gegen deren Mitte erstreckt, durch einen dritten Versatz begrenzt. Typisch ist der dritte Versatz kleinerer Größe, als der zweite Versatz. Der Oberflächenbereich der unteren ringförmigen Wand ist vorzüglich kleiner, als ein Oberflächenbereich der oberen ringförmigen Wand um einen Betrag S, der im Bereich von etwa 1% bis etwa 99% des Oberflächenbereichs der oberen ringförmigen Wand liegen kann.
Weiterhin umfasst wahlweise die Abfallbehandlungsvorrichtung eine zweite Oxidationsfluid-Verteilungs- und Mischkammer, die in Bezug auf die Verteilungs- und Mischkammer nach unten senkrecht versetzt ist. Vorzüglich ist der Oberflächenbereich der unteren ringförmigen Wand hiervon kleiner als der Oberflächenbereich der oberen ringförmigen Wand hiervon um einen Betrag S', der im Bereich von etwa 1% bis etwa 99% des Oberflächenbereichs der oberen ringförmigen Wand der zweiten Oxidationsfluid-Verteilungs- und Mischkammer liegen kann.
Wahlweise ist mindestens ein Plasmabrennermittel in einer geeigneten, im Bodenteil der Behandlungskammer gebildeten Nische enthalten, wobei das Ausgangsende zumindest eines der Plasmabrenner in Bezug auf eine in der Behandlungskammer aufgenommene Abfallsäule versetzt ist. Weiterhin ist wahlweise mindestens ein Plasmabrennermittel in einer geeigneten Hilfskammer enthalten, die lateral in Bezug auf die Behandlungskammer angeordnet ist und damit über einen geeigneten Anschluss so in Verbindung steht, dass das Ausgangsende mindestens eines der Plasmabrennermittel in Bezug auf eine in der Behandlungskammer aufgenommenen Abfallsäule versetzt ist. Alternativ kann die Abfallbehandlungskammer weiterhin mehrere Hilfskammern enthalten, wobei die zusätzlichen Hilfskammern jeweils lateral in Bezug auf die Behandlungskammer angeordnet sind und damit über einen geeigneten Anschluss so in Verbindung stehen, dass das Ausgangsende mindestens eines der Plasmabrennermittel in Bezug auf eine in der Behandlungskammer aufgenommenen Abfallsäule versetzt ist. Dabei weist mindestens eine der Hilfskammern ferner zumindest einen Oxidationsfluideinlass auf.
Wahlweise ist ein Übergangsteil im Innenprofil der Behandlungskammer zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil derselben gebildet. Insbesondere ist der transversale Querschnittbereich der Behandlungskammer, entlang Ebenen genommen, die senkrecht zur Längsachse zumindest zwischen der Längsstelle der Mitte eines oberen Oxidierfluideinlasses und der Längsstelle der Mitte des Ausgangsendes eines unteren Plasmabrennermittels sind, im Wesentlichen größer, als der transversale Querschnittbereich des oberen Teils unmittelbar über solchem Übergangsteil. Wahlweise kann zumindest ein Oxidierfluideinlass an einer Stelle in der Verteilungs- und Mischkammer derart vorgesehen sein, dass der Winkel Φ zwischen der Längsachse der Behandlungskammer und einer imaginären Linie, die die Mitte des Oxidationsfluideinlasses mit dem Übergangsteil verbindet, entlang einer Ebene genommen, welche Achse und Mitte umfasst, im Bereich zwischen etwa 0,5° und etwa 120° liegt. Weiterhin ist wahlweise mindestens ein der Oxidationsfluideinlässe an einer Stelle derart angeordnet, dass der Winkel β zwischen der die Längsachse der Behandlungskammer und die Mitte des Ausgangsendes des Plasmabrenners enthaltenden Ebene und der die Längsachse und die Mitte des Enden eines Plasmabrenners enthaltenden Ebene kleiner oder gleich etwa ±170°, und vorzüglich ±20° ist.
Wahlweise ist der Übergangsteil der Form einer zylindrischen Wand, die vom Übergangsteil herabhängt und lateral in Bezug auf die lateral versetzte Innenwand nach innen versetzt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein im Anspruch 35 gekennzeichnetes Verfahren, das die angesprochene Abfallbehandlungsvorrichtung verwendet.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Verteilen und Mischen von Oxidationsfluid entlang und in einen Umfang einer Abfallsäule, die in einer Abfallbehandlungsvorrichtung aufgenommen ist, welche eine zur Bearbeitung solcher Abfallsäule angepasste Abfallbehandlungskammer hat und mindestens ein Plasmabrennermittel umfasst, dessen Ausgangsende sich in einen unteren Teil der Behandlungskammer so weit erstreckt, dass dem unteren Teil ausreichende Wärme zumindest zum Umwandeln des darin aufgenommenen Abfalls in Brennstoffgase geliefert wird, wobei das Verfahren umfasst:

(a) das Vorsehen einer Verteilungs- und Mischkammer wie oben beschrieben; und
(b) während des Betriebs der Behandlungskammer das Veranlassen, dass Oxidationsfluid von dem mindes tens einen Oxidationsfluideinlass in die Verteilungs- und Mischkammer und um den Umfang der in der Behandlungskammer aufgenommenen Abfallsäule herumströmt, so dass das Oxidationsfluid einem von mindestens einem der Plasmabrennermittel geschaffenen Hochtemperaturraum zugeführt wird, welcher Plasmabrennermittel in Verbindung mit zumindest einem der Oxidationsfluideinlässe steht.

Beschreibung der Abbildungen
1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbauplan, sowie die Hauptbauelemente einer typischen Feststoff/Mischstoff-Abfallbehandlungsvorrichtung nach dem Stand der Technik.
2(a) zeigt schematisch die Hauptbauelemente einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf eine typische Plasmabearbeitungsvorrichtung. Die 2(b) und 2(c) zeigen alternative Anordnungen der Ausführung der 2(a).
3(a) und 3(b) zeigen alternative, entlang X-X genommene Querschnitte der Ausführung der 2(a).
4 zeigt schematisch die Hauptbauelemente einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt schematisch die Hauptbauelemente einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
6(a) zeigt schematisch die Hauptbauelemente einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
6(b) zeigt die Einzelheiten des Profils der aus herkömmlichen Feuerziegeln hergestellten Verteilungs- und Mischkammer.
7 zeigt schematisch die Hauptbauelemente einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung.
8(a) zeigt schematisch die Hauptbauelemente einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung und 8(b) zeigt die Einzelheiten des Profils der aus herkömmlichen Feuerziegeln hergestellten Verteilungs- und Mischkammer.
9(a) zeigt schematisch die Hauptbauelemente einer siebenten Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf eine typische Plasmabearbeitungsvorrichtung.
9(b), 9(c) und 9(d) zeigen entlang P-P, Q-Q und S-S jeweils genommene Querschnitte der Ausführung der 9(a).
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist durch die Ansprüche gekennzeichnet, deren Inhalt so zu lesen ist, wie er in der Beschreibung der Patentschrift erfasst ist, und soll nun durch Beispiele bezüglich der beigefügten Figuren beschrieben werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Vorsehen einer raschen und wirkungsvollen Verteilung vorgewärmter Oxidationsfluide, bzw. -gase einer Abfallsäule in einer Abfallumwandlungsvorrichtung. Hier umfasst der Begriff "Abfallumwandlungsvorrichtung" irgendeine Vorrichtung, die zum Behandeln, Bearbeiten oder Beseitigen jeglicher Abfallstoffe, einschließlich gemeindlicher Abfälle, Hausabfälle, Industrieabfälle, Krankenhausabfälle, radioaktiver Abfälle, sowie anderer Sorten Abfälle geeignet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Abfallumwandlungsvorrichtung, die über das o.e. System verfügt, sowie Verfahren zum Betrieb solcher Systeme und Vorrichtungen. Die Vorrichtung umfasst typisch eine zur Aufnahme einer Abfallsäule geeignete Abfallumwandlungskammer, zumindest ein Plasmabrennermittel zum Erzeugen eines heißen Gasstrahls an einem Ende desselben und zum Zuführen solchen Gasstrahls einem Bodenlängsteil der Kammer. Die Abfallumwandlungsvorrichtung kann weiter mindestens ein Gasauslassmittel an einem oberen Längsteil der Kammer und mindestens einen Flüssigkeitsauslass an einem unteren Längsteil der Kammer enthalten. Insbesondere umfasst weiterhin die Abfallumwandlungsvorrichtung mindestens einen von den Plasmabrennern getrennten Oxidationsfluideinlass, der auch im unteren, heißeren Teil der Abfallumwandlungs-, bzw. Abfallbehandlungskammer angeord net ist, um dazu Oxidationsfluid zuzuführen. "Oxidationsfluid" soll hier irgendein Gas oder Fluid umfassen, das imstande ist, das in den unteren, heißeren Teilen der Behandlungskammer der Abfallbehandlungsvorrichtung befindliche oder erzeugte verkohlte Material zumindest teilweise zu oxidieren, und umfasst z.B. Sauerstoff, Wasserdampf, Luft, CO₂ und irgendeine geeignete Mischung davon.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine Verteilungs- und Mischkammer vorgesehen, die am Oxidationsfluideinlass in Anschluss und damit in fließender Verbindung steht. Die Verteilungs- und Mischkammer ist so ausgebildet, dass sie den Umfang der Abfallsäule umschließt und dadurch fließende Verbindung zwischen dem Kreisumfang der Abfallsäule und dem Oxidationsfluideinlass ermöglicht. Vorteilhaft ist die Verteilungs- und Mischkammer an einem in der Behandlungskammer vorgesehenen Übergangsteil, wie einem Winkel, einer Knickstelle, oder irgendeiner Veränderung in der Neigung des Kammerprofils angeschlossen, der der Abfallsäule ermöglicht, dieselbe beim Hinuntergehen der Abfallsäule zu überholen und infolgedessen einen integralen Einbau der Verteilungs- und Mischkammer in der Behandlungskammer erlaubt.
Insbesondere ist die erfindungsgemäße Verteilungs- und Mischkammer dadurch gekennzeichnet, dass sie eine umfangsmäßige Öffnung aufweist, die in im Wesentlichen fließender, kontinuierlicher Verbindung mit der im unteren Teil aufgenommenen Abfallsäule und in fließender Verbindung mit mindestens einem der Oxidationsfluideinlässe steht. Als umfangsmäßige Öffnung wird eine Öffnung zur Verteilungs- und Mischkammer verstanden, die im Wesentlichen kontinuierlich entlang einem Umfang der Verteilungs- und Mischkammer ist. Anders gesagt, die umfangsmäßige Öffnung ermöglicht eine fließende Verbindung zwischen im Wesentlichen allen Teilen der Verteilungs- und Mischkammer und im Wesentlichen allen Teilen des Abfallsäuleumfangs im unteren Teil der Behandlungskammer während deren Betriebs.
Wie es unten ausführlicher beschrieben werden soll, ist die Verteilungs- und Mischkammer auch dadurch gekennzeichnet, dass sie eine umfangsmäßige Außenwand hat, die von einem lateralen Versatz nach außen einer Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer in Bezug auf einem Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer gebildet ist. Anders gesagt, eine Wand der Verteilungs- und Mischkammer, die während des Betriebs der Behandlungskammer die in einem unteren Teil der Verteilungs- und Mischkammer aufgenommenen Abfallsäule umfangsmäßig umschließt, ist in lateraler Richtung in Bezug auf den oberen Teil der Behandlungskammer nach außen versetzt.
Ferner steht zumindest ein der Oxidationsfluideinlässe derart mit einem Plasmabrennermittel in Verbindung, dass das während des Betriebs der Abfallbehandlungsvorrichtung aus den Oxidationsfluideinlässen in die Verteilungs- und Mischkammer einströmende Oxidationsfluid einem durch die Plasmabrennermittel geschafften Hochtemperaturraum zugeführt wird, um das Oxidationsfluid zu erwärmen und dadurch die Vergasung des verkohlten Materials zu Produktgasen zu unterstützen.
Mit Bezug auf die Abbildungen, erläutert 2(a) eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die mit Nummer (100) gekennzeichnete Plasmabrenner-Abfallbehandlungsvorrichtung umfasst eine Behandlungskammer (10), deren oberer Abschnitt (14) typisch als senkrechter zylindrischer oder kegelstumpfförmiger Schacht gebildet ist, jedoch jeder beliebiger Form sein kann. Typisch führt eine Speisevorrichtung für Fest- oder Mischabfall (20) typisch Fest- oder Mischabfallstoff am oberen Teil der Kammer (10) durch ein eine Ausgleichskammeranordnung (30) umfassendes Abfalleinlassmittel ein. Mischabfall kann ebenso der Kammer (10) zugeführt werden, aber im Allgemeinen wird aus der Vorrichtung (10) im Wesentlichen unbehandelter Gas- und Flüssigabfall entnommen. Die Spei sevorrichtung für Fest- oder Mischabfall (20) kann irgendein geeignetes Fördermittel und ähnliches und ebenso eine Brechvorrichtung zum Zerkleinern des Abfalls in kleinere Stücke umfassen. Die Ausgleichskammeranordnung (30) kann ein oberes Ventil (32) und ein unteres Ventil (34) umfassen, zwischen denen eine Ladekammer (36) bestimmt wird. Die Ventile (32), (34) sind vorzüglich elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigte Schieberventile, die imstande sind, unabhängig den Erfordernissen gemäss zu schließen, bzw. zu öffnen. Bei geöffnetem oberem Ventil (32) und geschlossenem unterem Ventil (34) lädt eine schließbare Einfülltrichteranordnung (39) typisch Fest- oder Mischabfall (20) aus der Speisevorrichtung (20) in die Ladekammer (36). Die Abfalleinführung in die Ladekammer (36) wird bis zur Erreichung eines festgelegten Abfallniveaus in der Ladekammer (36) unter deren Maximalkapazität fortgesetzt, um die Möglichkeiten einer Störung durch den Abfalls beim Schließen des oberen Ventils (32) möglichst zu vermindern. Das obere Ventil (32) wird dann in die geschlossene Stellung geschlossen, wobei die Ventile (32), (34) jeweils Luftdichtigkeit verleihen. Im Notfall wird später das untere Ventil (34) geöffnet, wodurch dem Abfall die Eintritt in die Behandlungskammer (10) im Wesentlichen ohne gleichzeitiges Lufteindringen gestattet wird. Das Öffnen, bzw. das Schließen der Ventile (32), (34), sowie die Abfalleinführung aus der Speisevorrichtung (20) können durch irgendeine geeignete Steuereinrichtung (500) gesteuert werden, die sowohl eine menschliche Steuerung, wie auch eine Computersteuerung umfassen kann, welche operativ damit und mit anderen Komponenten der Vorrichtung (100) in Verbindung stehen. Vorzüglich ist eine Abfallfließtasteranordnung (530) vorgesehen, die operativ mit der Stereinrichtung (500) in Verbindung steht. Die Abfallfließtasteranordnung (530) umfasst typisch einen oder mehrere Taster (33) an einem oberen Teil bzw. Niveau (F) der Kammer (10) zum Fühlen, wann das Abfallniveau dieses Niveau erreicht. In gleicher Weise umfasst typisch auch die Tasteranordnung (530) einen oder mehrere geeignete Taster (33ß) an einem Niveau (E), das senkrecht in Bezug auf das Niveau (F) der Kammer (10) nach unten versetzt ist, zum Fühlen, wann das Abfallniveau dieses Niveau erreicht. Das Niveau (F) kann vorteilhaft die maximale Sicherheitsgrenze für den Abfall in der Kammer (10) darstellen, während das Niveau (E) kann das Abfallniveau in der Kammer (10) darstellen, wobei es noch effektiv ist, weiteren Abfall zur Kammer (10) zu schicken. Deshalb kann der in der Kammer (10) zwischen Niveau (E) und Niveau (F) eingeschlossene Rauminhalt etwa gleich wie der in der Ladekammer (36) aufnehmbare Abfallinhalt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Stelle der Taster (33) und (34) bei den Niveaus (F), bzw. (E) so gewählt werden, dass sie geeignete Angaben zum Ermitteln des effektiven Abfalldurchsatzes durch die Kammer (10) abliefern, indem z.B. die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, wobei das Abfallniveau am Niveau (F) liegt, und dem Zeitpunkt, wobei es am Niveau (E) liegt, gemessen wird. Die Steuereinrichtung (500) kann auch operativ mit den Ventilen (32), (34) in Verbindung stehen, um das Laden aus der Speisevorrichtung (20) in die Lade kammer (36), sowie das Entladen des Abfalls aus der Ladekammer (36) in die Behandlungskammer (10) miteinender anzupassen.
Wahlweise kann die Einfülltrichteranordnung (39) ein Desinfektionsmittel-Sprühvorrichtung (31) zum periodischen oder kontinuierlichen Besprühen derselben den Erfordernissen gemäss mit einem Desinfektionsmittel umfassen, insbesondere bei der Bearbeitung von Krankenhausabfall mittels der Vorrichtung (100).
Die Behandlungskammer (10) hat einen Bodenteil, der einen Flüssigproduktsammelraum (41), typisch als Mörser mit zumindest einem mit einem oder mehreren Sammelbehälter(n) verbundenen Auslass (65), umfasst. Die Behandlungskammer (10) enthält weiterhin an oberem Teil derselben mindestens einen Gasauslass (50), besonders zum Sammeln bei der Abfallbearbeitung entstandener Produktga se. Der obere Teil der Behandlungskammer (10) umfasst die Ausgleichskammeranordnung (30) und die Behandlungskammer (10) wird typisch über die Ausgleichskammeranordnung (30) etwa bis zum Niveau des Hauptgaseinlasses (50) mit Abfallstoff gefüllt. Die Tasteranordnung (530) fühlt, wann das Abfallniveau (infolge der Bearbeitung in der Kammer (10)) ausreichend abnimmt und teilt der Steuerungseinrichtung (500) mit, die Beschickung einer weiteren Abfallcharge zur Behandlungskammer (10) über die Ladekammer (36) zu gestatten. Die Steuerungseinrichtung (500) schließt dann das untere Ventil (34) und öffnet das obere Ventil (32), um die Wiederbeschickung der Ladekammer (36) über die Speisevorrichtung (20) zu ermöglichen, und schließt dann das obere Ventil (32), zum nächsten Bearbeitungslauf bereit.
Ein oder mehrere Plasmabrenner (40) am unteren Teil der Behandlungskammer (10) sind operativ an geeigneten elektrischen Energie-, Gas- und Kühlwasserquellen (45) angeschlossen, wobei die Plasmabrenner des Transfer- bzw. des Nichttransfertyps sein können. Die Brenner (40) sind in der Kammer (10) mittels geeignet versiegelter Hülsen befestigt, wodurch das Wechseln und die Bedienung der Brenner (40) erleichtert werden. Die Brenner (40) erzeugen heiße Gase, die nach unten unter einem Winkel in den Bodenteil der Abfallsäule geleitet werden. Die Bren ner (40) sind am Bodenteil der Kammer (10) so verteilt, dass die von den Brennern (40) beim Betrieb erzeugten Flammen den Abfallsäuleboden möglichst gleichmäßig auf eine hohe Temperatur, typisch etwa 1600°C oder höher, erwärmen. Die Brenner (40) erzeugen an den unteren, nach unten gerichteten Ausgangsenden heiße Gas- oder Plasmastrahle mit einer mittleren Temperatur von etwa 2000°C bis etwa 7000°C. Die von den Brennern (40) ausgestrahlte Wärme verbreitet sich durch die Abfallsäule, wodurch ein Temperaturgefälle in der Behandlungskammer gebildet wird. Die heißen, durch Plasmabrenner (40) erzeugten Gase unterstützen die Temperaturhöhe in der Kammer (10). Die Temperaturhöhe ist zumindest im unteren Teil der Kammer (10) ausreichend für das kontinuierliche Umwandeln des Abfalls in Produktgase, die durch Auslass (50) abgeführt werden, sowie in Flüssigmaterial (38), das Metallschmelze und/oder Schlacke enthalten kann, welche periodisch oder kontinuierlich am unteren Teil der Kammer (10) über einen oder mehrere Behälter gesammelt werden können.
Die Vorrichtung (100) kann weiterhin eine operativ mit dem Auslass (50) verbundene Rieselwaschvorrichtung (nicht gezeigt) umfassen zum Entfernen von Partikelmaterial und/oder Flüssigtröpfchen (einschließlich Pechs), sowie ungewünschten Gasen (wie z.B. HCl, H₂S, HF), die im die Kammer (10) über den Auslass (50) verlas senden Produktgasstrom vorhanden sind. Das Partikelmaterial kann organische und anorganische Komponenten enthalten. Pech kann im den Auslass (50) verlassenden Gasstrom vorhanden sein. Rieselwäscher, die imstande sind, solche Aufgaben zu erledigen, sind im Stande der Technik gut bekannt und brauchen nicht hierin weiter entwickelt zu werden. Der Rieselwäscher steht typisch stromab mit einem geeigneten Gasbearbeitungsmittel (nicht gezeigt), wie etwa einer Gasturbine-Kraftanlage oder einer Verarbeitungsanlage in Verbindung, z.B. zur kostengünstigen Benutzung der gereinigten Produktgase, die bei dieser Bearbeitungsstufe typisch H₂, CO, CH₄, CO₂ und N₂ enthalten. Der Rieselwäscher kann ferner einen Behälter (nicht gezeigt) zum Sammeln von in den Produktgasen vorhandenen Partikelmaterial, Pech und Flüssigstoff umfassen, die mit Hilfe des Rieselwäschers entfernt worden sind. Solches Partikel- und Flüssigmaterial (einschließlich des Pechs) erfordern eine Weiterverarbeitung.
Wahlweise kann die Vorrichtung (100) ferner einen Nachbrenner umfassen, der zum Brennen organischer oder sonstiger Komponenten in den Produktgasen operativ mit dem Auslass (50) verbunden ist und an geeigneten Nachbrennungskraft benutzenden Systemen, sowie Gasreinigungssystemen (nicht gezeigt) angeschlossen ist. Solche Nachbrennungskraft benutzende Systeme können einen Dampf erzeuger und eine Dampfturbinenanordnung umfassen, die an einem elektrischen Generator angeschlossen sind. Gasreinigungssysteme können mit den Reagenzien zu festen Abfallstoffen, wie etwa Flugasche, und/oder flüssigen Lösungen führen, die eine Weiterverarbeitung erfordern.
Oxidationsfluid, wie Luft, Sauerstoff oder Wasserdampf, kann aus einer geeigneten Quelle (70) zum Umwandeln von bei der Pyrolyse organischen Abfalls entstandenem verkohltem Material in vorteilhafte Gase, wie etwa CO und H₂, geliefert werden. Das Oxidationsfluid wird in den unteren Teil der Kammer (10) über einen geeigneten Einlass oder mehrere geeignete Einlässe (75) eingeführt.
Die Behandlungskammer (10) umfasst einen unteren Teil (200) und einen oberen Teil (14) in offener Verbindung miteinander, wodurch es dem Abfall in der Abfallsäule gestattet wird, in deren unteren Teil hinabzugehen. Der obere Teil (14) der Kammer (10) hat typisch, jedoch nicht zwangsläufig, die Form eines zylindrischen Schachts mit einer im Wesentlichem senkrechten Längsachse (18) und umfasst den Gasproduktauslass (50). Der untere Teil (200) der Kammer (10) enthält den Mörser (41) und einen oder mehrere Plasmabrenner (40), sowie einen Oxidationsfluideinlass oder mehrere Oxidationsfluideinlässe (75), so dass er den Teil der Kammer (10) enthält, wobei Vergasung und Schmelzen des Abfalls stattfinden. Die Innenoberflächen der Behandlungskammer (10), zumindest des unteren Teils (200) derselben, bestehen typisch aus einem oder mehreren feuerfesten Materialien, wie z.B. Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Siliziumdioxid, Magnesit, Chrom-Magnesit, Chamotte oder Feuerziegeln. Zum Verbessern der mechanischen Unverletzlichkeit und zum Ermöglichen der Dichtigkeit in Bezug auf den Außenraum ist typisch die Behandlungskammer (10) und im Allgemeinen die Vorrichtung (100) insgesamt mit einer Metallschicht oder -hülle (nicht gezeigt) bedeckt.
Die vorliegende Erfindung ist durch das Vorsehen einer im unteren Teil (200) der Behandlungskammer hauptsächlich oder vollständig eingebauten Oxidationsfluidverteilungs- und Mischkammer (300) gekennzeichnet. Mit Bezug auf 3(a) bildet die Verteilungs- und Mischkammer (300) einen Raum zwischen der Innenoberfläche bzw. der Innenwand der Behandlungskammer (10) und der Abfallsäule (35) um den Umfang derselben, wodurch sie eine im Wesentlichen kontinuierliche umfangsmäßige Öffnung (142) in im Wesentlichen fließender Verbindung mit der Abfallsäule umfasst, so dass das der Verteilungs- und Mischkammer (300) durch einen oder mehrere Einlässe (75) zugeführte Oxidationsfluid imstande ist, im Wesentlichen alle Teile der Abfallsäule (35) entlang dem Kreisumfang, bzw. Umfang, zu erreichen. Die o.e. kontinuierliche umfangsmäßige Öffnung (142) wird damit vom Außenumfang (37) der Abfallsäule (35) begrenzt. Das Oxidationsfluid ist deshalb imstande, in die Abfallsäule (35) typisch etwa in lateraler oder radialer Richtung gegen die Abfallsäulemitte und etwa gleichmäßig von allen Seiten derselben einzudringen, wobei eine effektive Umwandlung verkohlten Materials, meistens als Kohle oder Koks, in die gewünschten Gasprodukte gesichert wird.
Deshalb kann die Verteilungs- und Mischkammer (300) so ausgestaltet werden, dass sie einen umfangsmäßigen Spalt, bzw. eine umfangsmäßige Nische zwischen der Innenwand (222), die ein Teil der Behandlungskammerwand (250) ist, und der Abfallsäule bildet. Der Spalt, bzw. Nische hat eine vorbestimmte Länge (t) um die Abfallsäule (35), d.h. um deren Umfang (37), der die Stelle des Oxidationsfluideinlasses (75) einschließt. Anders gesagt, die Innenwand (222) ist lateral oder radial nach außen um einen ersten Versatz (D1) in Bezug auf die Innenwand des oberen Teils (14) (2(a)) versetzt. Dieser erste Versatz (D1) ist im Allgemeinen gleich wie (t) in Abhängigkeit vom Abzug der Abfallsäule (35) in unterem Teil (200). Die Breite (t) der Verteilungs- und Mischkammer (300) kann etwa gleichmäßig sein, wie in der 3(a) erläutert, in Abhängigkeit von der physikalischen Zusam mensetzung und Gleichmäßigkeit des Abfalls in der Säule (35), besonders am Umfang (37) derselben. Alternativ kann die Verteilungs- und Mischkammer (300) derart ausgestaltet werden, dass unterschiedliche Breiten an unterschiedlichen Umfangsstellen vorhanden sind. Wie es z.B. in 3(b) erläutert wird, kann die Breite der Verteilungs- und Mischkammer (300) an Stellen in der Nähe von den Oxidationsfluideinlässen (75) t_max größer sein, als an um 180° davon versetzten Stellen t_min, um die Abnahme der Durchflussoberfläche des Oxidationsfluids auszugleichen, welche dem kontinuierlichen Eindringen desselben in die Abfallsäule (35) nach Verlassen der Einlässe (75) zurückzuführen ist. Die unterschiedlichen Breiten t_max und t_min werden dadurch erreicht, dass die Wand (222) um entsprechend unterschiedliche erste Versätze (D1) um den die Kammer (10) umschließenden Umfang derselben herum versetzt wird.
In vielen Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird die Verteilungs- und Mischkammer (300) durch Vorsehen eines "Übergangsteils" (400) im Querschnittprofil der Behandlungskammer (10) in Längsrichtung gebildet, der die Innenwand (222) des unteren Teils (200) der Behandlungskammer (10) lateral, und in vielen Ausgestaltungen radial nach außen, typisch am Oxidationsfluideinlass (75), in Bezug auf eine Innenwand eines oberen Teils der Behandlungskammer (10), unmittelbar über diesem Einlass, effektiv versetzt. Der Begriff "Übergangsteil" wird hier auf irgendeine Winkel, Knickstelle, scharfe Veränderung, Längsvorsprung oder irgendeine Veränderung in der Neigung des Profils der Behandlungskammer entlang der Längsrichtung, d.h. parallel zur Achse (18), bezogen. Insofern der Abfall das Flussverhalten eines vollkommenen Fluids nicht ausweist und aus gleichmäßigen Partikeln oder einem langsam sich bewegenden Fluid nicht besteht, so überholt der Abfall den Übergangsteil beim Heruntergehen durch die Behandlungskammer (10) und schafft dadurch einen lateralen oder radialen Raum zwischen der Abfallsäule (35) und der Wand (222). In weiteren Ausführungen kann der Übergangsteil als glatter oder gekrümmter Übergang zum unteren Teil (200) gebildet sein, vorausgesetzt dass der Übergangsteil so ausgestaltet wird, dass der Abfall denselben überholt und den radialen, bzw. mindestens lateralen Zwischenraum zwischen der lateral versetzten Innenwand (222) und der Abfallsäule (35) vorsieht. In noch weiteren Ausführungen hat der Übergangsteil die Form einer umfangsmäßigen (typisch zylindrischen) Wand, die nach unten vom oberen Teil herabhängt und nach innen lateral mit Bezug auf die lateral versetzte Innenwand (222) versetzt ist.
Für die Plasmabrenner (40) kann jeweils eine zweite, entfernte Kammer vorgesehen werden, so dass die Spitze derselben radial nach unten bezüglich des Umfangs (37) der Abfallsäule (35) versetzt ist, wobei die Ablagerung von Schmelzprodukten darauf möglichst klein gehalten wird und die Möglichkeit einer Verstopfung derselben vermindert wird.
Deshalb ist mit Bezug auf 2(a) in der ersten Ausführung der vorhandenen Erfindung ein umfangsmäßiger Abschnitt, der eine Innenwand (222) umfasst, welche zumindest Teil der Innenwand (250) des unteren Teils (200) ist, lateral nach außen mit Bezug auf den oberen Teil (14) um den ersten Versatz (D1) versetzt. So wird der Übergansteil (400) durch eine Zunahme des Querschnitts, bzw. des Radius der Behandlungskammer (10) unmittelbar über der Stelle des Oxidationfluideinlasses (75) in gestaffelter Veränderung gebildet. Dabei ist die Verteilungs- und Mischkammer (300) zwischen der Wand (222) und dem Kreisumfang (37) eines Abschnitts der Abfallsäule (35) vorgesehen, die in die Behandlungskammer (10) in einer longitudinalen, der Wand (222) entsprechenden Station aufgenommen ist, wobei dieser Umfang zumindest einen Teil der umfangsmäßigen Öffnung (142) der Verteilungs- und Mischkammer (300) bestimmt. In dieser Ausführung ist mindestens ein der Oxidationsfluideinlässe (75) in der Wand (222) gebildet. Ferner umfasst die Verteilungs- und Mischkammer (300) eine obere, ringförmige Wand (224), die sich nach innen von der Wand (222) in Richtung der Achse (18) mittels eines zweiten Versatzes erstreckt, um die Innenwand (222) unmittelbar oder mittelbar mit dem Übergangsteil (400) zu verbinden. Dabei ist typisch der zweite Versatz (D2) in Größe gleich, wie der erste Versatz (D1). In sonstigen Ausführungen, wie z.B. die Ausführung nach 7, ist überhaupt der zweite Versatz (D2) kleiner, als der erste Versatz (D1). Die umfangsmäßige Wand (222) kann zylindrisch, wie gezeigt, oder auch kegelstumpfförmig oder anderer geeigneter Form sein.
Mit Bezug auf 2(a) ist dabei die transversale Querschnittoberfläche der Behandlungskammer (10), entlang zur Längsachse (18) senkrechten Ebenen zumindest zwischen der Längsstelle (A2) eines obersten Oxidationsfluideinlasses (75) und der Längsstelle (A3) eines untersten Plasmabrenners (40) genommen, im Wesentlichen größer, als die transversale Querschnittoberfläche des oberen Teils (14) unmittelbar über dem Übergangsteil (400) in (A1).
Im Allgemeinen können die Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils an einer Stelle in der Verteilungs- und Mischkammer (300) derart vorgesehen werden, dass ein Winkel Φ bestimmt wird zwischen der Längsachse (18) der Behandlungskammer (10) und einer imaginären Linie, die die Mitte des Oxidationsfluideinlass (75) mit dem Übergangsteil (400), entlang einer die Achse und die Mitte des Oxidationsfluideinlasses enthaltenden Ebene genommen, verbindet, wobei Φ typisch in einem Bereich zwischen etwa 0,5° und etwa 120° liegt. So ist gegebenenfalls, wie z.B. in der fünften, in 7 veranschaulichten und unten beschriebenen Ausführung, Φ größer als 90° und kann z.B. u.U. 120° erreichen.
Zusätzlich oder alternativ, und wie in 2(b) veranschaulicht, können ein Oxidationseinlass oder mehrere Oxidationseinlässe in der ringförmigen Wand (224) eingebaut sein. Solche senkrechte Einlässe können durch Bohren eines waagerechten Schachts oder Lochs in einem Feuerziegel, um einen senkrechten, wiederum darin gebohrten Schacht zu überschneiden und dadurch einen L-förmigen Durchgang zu bilden, der sich von einem unteren Teil des Ziegels zu einem waagerechten Ende des Ziegels erstreckt. Die vom Durchgang im unteren Teil des Ziegels gebildete Öffnung dient als Oxidationsfluideinlass (75), während die am dessen waagerechten Ende vorhandene Öffnung an einer geeigneten Oxidationsfluidquelle entsprechend angeschlossen ist.
Alternativ, und wie in 2(c) veranschaulicht, umfasst die Verteilungs- und Mischkammer (300) darüber hinaus eine obere kegelstumpfförmige Wand (223), die sich nach innen von der Wand (222) in Richtung der Achse (18) mittels eines zweiten lateralen Versatzes (D2) erstreckt, um unmittelbar oder mittelbar die Innenwand (222) mit dem Übergangsteil (400) zu verbinden. Dabei ist typisch der zweite laterale Versatz (D2) wiederum in Größe gleich, wie der erste laterale Versatz (D1) für diese Ausführung. Ein geeigneter Oxidationsfluideinlass (75) kann auf der kegelstumpfförmigen Innenwand (222) durch Bohren eines Schachts unter einem geeigneten Winkel in einem Feuerziegel vorgesehen werden, um einen waagerechten, wiederum darin gebohrten Schacht zu überschneiden und dabei einen knieförmigen Durchgang zu bilden, der sich von einem unteren, geneigten Teil des Ziegels zu einem waagerechten Ende des Ziegels erstreckt. Die vom Durchgang im geneigten Teil des Ziegels gebildete Öffnung dient als Oxidationsfluideinlass (75), während die am dessen waagerechten Ende vorhandene Öffnung an einer geeigneten Oxidationsfluidquelle vorteilhaft angeschlossen ist.
In der in 2(a), 2(b) und 2(c) veranschaulichten Ausführung ist der untere Teil des Verteilungs- und Mischkammer (300) offen und bietet auch um fangsmäßig fließende Verbindung mit der Abfallsäule, wobei der Querschnitt, bzw. der Radius des unteren Teils (200) der Behandlungskammer nochmals unmittelbar über der Stelle der Plasmabrenner (40) überhaupt größer wird, um die zweite Kammer (600) zu bilden. Dabei steht ebenso die Verteilungs- und Mischkammer (300) in fließender Verbindung mit der zweiten Kammer (600). Deshalb sind ein Oxidationsfluideinlass oder mehrere Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils an zumindest einem Plasmabrenner (40) angeschlossen, so dass beim Betrieb der Abfallbehandlungsvorrichtung (100) das aus den Oxidationsfluideinlässen (75) in die Verteilungs- und Mischkammer (300) einströmende Oxidationsfluid einem vom Plasmabrenner (40) geschaffenen Hochtemperaturraum zugeführt wird, um das Oxidationsfluid zu erwärmen und dadurch die Vergasung verkohlten Materials unter Bildung entsprechender Produktgase zu fördern. Vorzüglich und wie in 3(a) und 3(b) veranschaulicht ist z.B. der Winkel β zwischen der die Längsachse (18) und die Mitte eines Oxidationsfluideinlasses (75) enthaltenden Ebene und der die Längsachse (18) und die Mitte des Endes eines Plasmabrenners enthaltenden Ebene kleiner als, oder gleich wie etwa ±170° und vorzüglich etwa ±90° und vorzüglicher etwa ±20°.
Eine zweite, in 4 gezeigte Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst dieselben Bauelemente, wie die erste Ausführung, mit Ausnahme des unteren Teils (200), des Übergangsteils (400) und der Verteilungs- und Mischkammer (300), wie oben beschrieben, mutatis mutandis. In der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Übergangsteil (402) zwischen dem oberen Teil (14) der Behandlungskammer (10) und deren unterem Teil (202) durch eine Zunahme des Querschnitts, bzw. des Radius der Behandlungskammer (10) an oder unmittelbar über der Stelle des Oxidationsfluideinlasses (75) gebildet, obwohl nicht so abrupt wie in der ersten Ausführung. Dabei kann die Innenwand des unteren Teils (202) der Behandlungskammer (10) kegelstumpfförmig sein, indem sie einen halbkonischen Winkel, etwa α, hat, während der obere Teil (14) z.B. zylindrisch oder wiederum kegelstumpfförmig sein kann, doch mit einem Kegelwinkel, der etwas kleiner als α ist. In dieser Ausführung fällt der Winkel α mit dem Winkel Φ zusammen, welchem er auch gleich ist. Der Winkel α kann irgendeinen geeigneten Wert im Bereich zwischen etwa 0,5° und etwa 90° haben. So ist in der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung mindestens ein Abschnitt einer Innwand (252) des unteren Teils (202) in Bezug auf einen oberen Abschnitt des unteren Teils (200), bzw. sogar des oberen Teils (14) teilweise lateral nach außen versetzt, wobei der laterale, bzw. radiale Versatz entlang der Längsachse (18) gestaffelt nach unten zuwächst. Anders gesagt, der erste Versatz (D1) und der zweite Versatz (D2) haben denselben Sollwert in irgendeiner, unter Rechtwinkeln bezüglich der Achse (18) genommener Ebene, und D1, sowie D2, wachsen entlang der Achse (18), obwohl mit unterschiedlichen Zuwachsraten.
Wie in der ersten Ausführung, hat die Verteilungs- und Mischkammer (302) eine umfangsmäßige Öffnung (242) in im Wesentlichen kontinuierlicher fließender Verbindung mit der Abfallsäule (35), die vom Umfang der beim Betrieb der Behandlungskammer darin aufgenommenen Abfallsäule (35) begrenzt ist. Ferner ist der untere Teil der Verteilungs- und Mischkammer (302) offen, und in der zweiten Ausführung wächst überhaupt der Querschnitt, bzw. der Radius des unteren Teils (202) der Behandlungskammer (10) in der Nähe der Stelle der Plasmabrenner (40) zu, obwohl dies in kontinuierlicher Weise abgehend vom Übergangsteil (402) erfolgt, wodurch auch die Verteilungs- und Mischkammer (302) in fließender Verbindung mit den Brennern (40) steht. In gleicher Weise sind zumindest ein oder vorzüglich alle der Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils an mindestens einem Plasmabrenner angeschlossen, so dass das beim Betrieb der Abfallbehandlungsvorrichtung (100) aus den Oxidationsfluideinlässen in die Verteilungs- und Mischkammer (302) einströmende Oxidationsfluid einem vom Plasmabrenner (40) geschaffenen Hochtemperatur raum zugeführt wird, um das Oxidationsfluid zu erwärmen und dadurch die Vergasung verkohlten Materials unter Bildung entsprechender Produktgase zu fördern. Wie bei der ersten Ausführung, sind vorzüglich die Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils in einer solchen Stelle angeordnet, dass der Winkel β zwischen der die Längsachse (18) und die Mitte eines Oxidationsfluideinlasses (75) enthaltenden Ebene und der die Längsachse (18) und die Mitte des Endes eines Plasmabrenners enthaltenden Ebene kleiner als, oder gleich wie etwa ±170° und vorzüglich etwa ±20° ist.
Eine dritte, in 5 gezeigte Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst dieselben Bauelemente wie die erste Ausführung, mit Ausnahme des unteren Teils (200), des Übergangsteils (400) und der Verteilungs- und Mischkammer (300), wie oben beschrieben, mutatis mutandis. In der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Übergangsteil (403) zwischen dem oberen Teil (14) der Behandlungskammer (10) und deren unterem Teil (203) durch eine Zunahme des Querschnitts, bzw. des Radius der Behandlungskammer (10) an oder unmittelbar über der Stelle des Oxidationsfluideinlasses (75) in gestaffelter Veränderung gebildet, in gleicher Weise wie in der ersten Ausführung. In dieser Ausführung ist jedoch die Verteilungs- und Mischkammer (303) durch die obere, ring förmige Wand (224), die den Übergangsteil (403) mit der Innenwand (253) verbindet, und zusätzlich durch eine untere ringförmige, in der Wand (253) gebildete Wand (260) verbunden. Dabei erstreckt sich die untere ringförmige Wand (260) nach innen in Richtung der Achse (18) mittels eines dritten Versatzes (D3), der für diese Ausführung im Allgemeinen kleiner ist, als der zweite Versatz (D2). Dabei hat die Verteilungs- und Mischkammer (303) die Form einer ringförmigen, innerhalb der Innenwand (253) gebildeten Nische, die zylindrischer Form, wie in 5 veranschaulicht, oder wiederum kegelstumpfförmig, oder beliebiger anderer Form sein kann und umfasst eine umfangsmäßige, in im Wesentlichen kontinuierlicher fließender Verbindung mit der Abfallsäule (35) stehende Öffnung (342), die durch den Umfang (37) der beim Betrieb der Behandlungskammer darin aufgenommenen Abfallsäule (35) bestimmt wird. Die Oxidationsfluideinlässe (75) können in einem beliebigen geeigneten Teil der Kammer (303), z.B. auf der Außenwand (222) oder auf den ringförmigen Wänden (224), (260) der Nische (313) vorliegen. Der Oberflächenbereich der unteren ringförmigen Wand (260) ist kleiner, als der Oberflächenbereich der oberen ringförmigen Wand (224) um einen Betrag S, der im Bereich von 1% bis etwa 99% des Oberflächenbereichs der oberen ringförmigen Wand (224) liegen kann. Der Unterschied in den Oberflächenbe reichen ist ausreichend, um den heißen, durch die Plasmabrenner (40) erzeugten Gasen das Eindringen in die Verteilungs- und Mischkammer (303) zu ermöglichen. In dieser Ausführung wächst der Querschnitt, bzw. der Radius des unteren Teils (203) der Behandlungskammer (10) zweitenmal unmittelbar über der Stelle der Plasmabrenner (40) zu, und die Verteilungs- und Mischkammer (303) steht auch in fließender Verbindung damit über die Abfallsäule (35).
Eine vierte, in 6(a) gezeigte Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst dieselben Bauelemente wie die erste Ausführung, wie oben beschrieben, mutatis mutandis. In der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine zweite Verteilungs- und Mischkammer (304) stromab in Bezug auf die erste Verteilungs- und Mischkammer (303) vorgesehen, die einen zweiten Übergangsteil (404) hat, welcher im unteren Teil (202) der Behandlungskammer (10) durch Zunahme deren Querschnitts, bzw. Radius, an öder unmittelbar über der Stelle der zusätzlichen Oxidationsfluideinlässe (75) mit gestaffelter Veränderung in gleicher Weise, wie die obere Verteilungs- und Mischkammer (303) gebildet wird. Die zweite Verteilungs- und Mischkammer (304) ist auch durch eine untere ringförmige Wand (262), sowie durch eine obere ringförmige, innerhalb der Wand (253) gebildete Wand (264) verbunden. Dabei hat die zweite Verteilungs- und Mischkammer (304) die Form einer ringförmigen, in der Wand (253) gebildeten Nische (314), die zylindrischer Form, wie in 8(a) veranschaulicht, oder wiederum kegelstumpfförmig, oder beliebiger geeigneter anderer Form sein kann. Wie die erste Verteilungs- und Mischkammer (303) steht die zweite Verteilungs- und Mischkammer (304) in im Wesentlichen kontinuierlicher fließender umfangsmäßiger Verbindung mit der Abfallsäule (35), die durch den Umfang (37) der beim Betrieb der Behandlungskammer darin aufgenommenen Abfallsäule (35) bestimmt wird. Die zusätzlichen einzigen oder mehreren Oxidationsfluideinlässe (75) können in irgendeinem Teil der zweiten Verteilungs- und Mischkammer (304) vorhanden sein, z.B. in den zylindrischen oder ringförmigen Abschnitten der Nische (314). Der Oberflächenbereich der unteren ringförmigen Wand (262) ist kleiner, als der Oberflächenbereich der oberen ringförmigen Wand (264) um einen Betrag, der im Bereich von etwa 1% bis etwa 99% des Oberflächenbereichs der oberen ringförmigen Wand (264) liegen kann. Der Unterschied in den Oberflächenbereichen S' ist ausreichend, um den heißen, durch die Plasmabrenner (40) erzeugten Gasen das Eindringen in die Verteilungs- und Mischkammer (304) zu ermöglichen. Die obere ringförmige Wand (264) der zweiten Kammer (304) ist weniger lateral versetzt, als die untere ringförmige Wand (260) der ersten Kammer (303) zumindest um einen Betrag, der ausreichend ist, um den heißen, durch die Plasmabrenner (40) erzeugten Gasen das Einströmen aus der unteren Verteilungs- und Mischkammer (304) und/oder unmittelbar aus den Plasmabrennern (40) in die obere Verteilungs- und Mischkammer (303) zu ermöglichen. In dieser Ausführung wächst der Querschnitt, bzw. der Radius oder der laterale Versatz des unteren Teils (204) der Behandlungskammer (10) drittenmal unmittelbar über der Stelle der Plasmabrenner (40) zu, und die erste Verteilungs- und Mischkammer (303), sowie die zweite Verteilungs- und Mischkammer stehen daher wiederum in fließender Verbindung damit über die Abfallsäule (35).
Eine fünfte, in 7 gezeigte Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst dieselben Bauelemente wie die erste Ausführung, mit der Ausnahme des unteren Teils (200), des Übergangsteils (400) und der Verteilungs- und Mischkammer (300), wie oben beschrieben, mutatis mutandis. In der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Übergangsteil (405) als zylindrischer Grat oder Wand (405') vorgesehen, die sich vom oberen Teil (14) der Behandlungskammer (10) in deren unteren Teil (205) erstreckt. In dieser Ausführung umfasst die Verteilungs- und Mischkammer (305) mindestens eine ringförmige Nische (315), die sich nach oben in die Wand (255) des unteren Teils (205) erstreckt, welche einen vergrößerten Querschnitt, bzw. Radius mit Bezug auf den oberen Teil (14) der Verteilungs- und Mischkammer (305) hat, wobei die Verteilungs- und Mischkammer (305) sich wahlweise auch nach unten in den unteren Teil erstreckt. Anders gesagt, es wird eine zylindrische Wand (405') vorgesehen, die sich nach unten, vom oberen Teil (14) hinabhängend erstreckt und in Bezug auf die lateral versetzte Innenwand (255) nach innen lateral versetzt ist. Alternativ kann die Wand (405) als Abschnitt des oberen Teils (14) betrachtet werden, wobei zumindest ein oberer Teil der Verteilungs- und Mischkammer (305) als ein in einem oberen Teil der Vorrichtung (100) eingebauter Teil gedacht werden kann, der einen unteren Abschnitt des oberen Teils longitudinal überlappt. Dabei stellt in der Verteilungs- und Mischkammer (305) die nach unten gerichtete ringförmige Öffnung (410) der Nische (315) mindestens einen Teil der umfangsmäßigen Öffnung (542) in im Wesentlichen kontinuierlicher fließender umfangsmäßiger Verbindung mit der Abfallsäule (35) dar. Weiterhin, falls die Verteilungs- und Mischkammer (305) sich nach unten über das Niveau des Übergangsteil (405) erstreckt, wie es in 7 gezeigt wird, wird die kontinuierliche umfangsmäßige Öffnung (542) der Verteilungs- und Mischkammer (305) durch den Umfang (37) der beim Betrieb der Behandlungskammer darin aufgenommenen Abfallsäule weiter bestimmt.
Die Oxidationsfluideinlässe (75) sind vorteilhaft innerhalb der Nische (315) angeordnet, die diese vor der Ablagerung geschmolzener Produkte beschützt und die umfangsmäßige Verteilung des Oxidationsfluids erleichtert. Die fünfte Ausführung ist auch besonders zur Verwendung mit hochfließfähigem Abfall geeignet, der sich ansonsten radial ausdehnen und dadurch Verteilungs- und Mischkammern nach anderer Ausführungen überfüllen oder verstopfen würde. Der untere Teil der Nische (315) steht in offener Verbindung mit der Abfallsäule (35), wodurch es den Oxidationsgasen freies Einströmen in dieselbe von allen Seiten gestattet wird. In dieser Ausführung wächst der Querschnitt, bzw. der Radius des unteren Teils (205) der Behandlungskammer (10) zweitenmal unmittelbar über der Stelle der Plasmabrenner (40) zu, wodurch die Verteilungs- und Mischkammer (303) auch in fließender Verbindung damit steht. Die Oxidationsfluideinlässe (75) können in einem beliebigen geeigneten Teil der Kammer (305), z.B. in den zylindrischen, bzw. oberen ringförmigen Abschnitten der Nische (315) angeordnet werden. Darüber hinaus sind zumindest ein und vorzüglich alle der Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils an mindestens einem Plasmabrenner angeschlossen, so dass das beim Betrieb der Abfallbehandlungsvorrichtung (100) aus den Oxidationsfluideinlässen (75) in die Verteilungs- und Mischkammer (305) einströmende Oxidationsfluid einem von den Plasmabrenner (40) geschaffenen Hochtemperaturraum zugeführt wird, um das Oxidationsfluid zu erwärmen und dadurch die Vergasung verkohlten Materials unter Bildung entsprechender Produktgase zu fördern. Wie in der ersten Ausführung, sind vorzüglich die Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils an einer solchen Stelle angeordnet, dass der Winkel β zwischen der die Längsachse (18) und die Mitte eines Oxidationsfluideinlasses (75) enthaltenden Ebene und der die Längsachse (18) und die Mitte des Endes eines Plasmabrenners (40) enthaltenden Ebene kleiner als, oder gleich wie etwa ±170° und vorzüglich etwa ±20° ist.
Eine sechste, in 8(a) gezeigte Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst dieselben Bauelemente wie die zweite Ausführung, mit der Ausnahme des Übergangsteils (402), wie oben beschrieben, mutatis mutandis. In der sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Übergangsteil (406) als zylindrischer Grat oder Wand (406') vorgesehen, die sich vom oberen Teil (14) der Behandlungskammer (10) in deren unteren Teil (202) erstreckt. Anders gesagt, es wird eine zylindrische Wand (406') vorgesehen, die nach unten in Abhängigkeit vom oberen Teil (14) herabhängt und in Bezug auf die lateral versetzte Innenwand (252) nach innen lateral versetzt ist. Alternativ kann die Wand (406') als Abschnitt des oberen Teils (14) betrachtet werden, wobei zumindest ein oberer Teil der Verteilungs- und Mischkammer (302) als ein in einem oberen Teil der Vorrichtung (100) eingebauter Teil gedacht werden kann, der einen unteren Abschnitt des oberen Teils (14) in Längsrichtung überlappt. Dabei stellt in der Verteilungs- und Mischkammer (302) die nach unten gerichtete ringförmige Öffnung (411) der Nische (315) mindestens einen Teil der umfangsmäßigen Öffnung (642) in im Wesentlichen kontinuierlicher fließender umfangsmäßiger Verbindung mit der Abfallsäule (35) dar. Weiterhin, insofern die Verteilungs- und Mischkammer (305) sich nach unten über das Niveau des Übergangsteil (406) erstreckt, wie es in 8(a) gezeigt wird, wird die kontinuierliche umfangsmäßige Öffnung (642) der Verteilungs- und Mischkammer (305) durch den Umfang (37) der beim Betrieb Behandlungskammer darin aufgenommenen Abfallsäule weiter bestimmt. In gleicher Weise wie in der zweiten Ausführung sind die einzigen oder mehreren Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils an mindestens einem Plasmabrenner (40) angeschlossen, so dass das beim Betrieb der Abfallbehandlungsvorrichtung (100) das aus den Oxidationsfluideinlässen (75) in die Verteilungs- und Mischkammer (302) einströmende Oxidationsfluid einem von den Plasmabrenner (40) geschaffenen Hochtemperaturraum zugeführt wird, um das Oxidationsfluid zu erwärmen und da durch die Vergasung verkohlten Materials unter Bildung entsprechender Produktgase zu fördern. So ist in der sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung zumindest ein Teil einer Innenwand (252) des unteren Teils (202) lateral nach außen mit Bezug auf den oberen Teil (14) versetzt, wobei der laterale, bzw. radiale Versatz entlang der Längsachse (18) gestaffelt nach unten zuwächst. In dieser Ausführung ist der erste Versatz (D1) größer, als der zweite Versatz (D2) um einen Betrag, der gleich wie die Längsbreite der Wand (406') in irgendeiner, unter rechten Winkeln zur Achse (18) genommenen Ebene ist, wobei (D1), sowie (D2) entlang der Achse (18) nach unten zuwachsen. Wie bei der ersten Ausführung, sind vorzüglich die Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils an einer solchen Stelle angeordnet, dass der Winkel β zwischen der die Längsachse (18) und die Mitte eines Oxidationsfluideinlasses (75) enthaltenden Ebene und der die Längsachse (18) und die Mitte des Endes eines Plasmabrenners (40) enthaltenden Ebene kleiner als, oder gleich wie etwa ±170° und vorzüglich etwa ±20° ist.
Daher dient in allen Ausführungen das Vorsehen eines umfangsmäßigen Abschnitts als Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer (10), der lateral oder radial in Bezug auf eine Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer (10) versetzt ist, zum Bilden einer Vertei lungs- und Mischkammer, die eine umfangsmäßige Öffnung zum Vorsehen einer im Wesentlichen kontinuierlichen fließenden Verbindung zwischen der Verteilungs- und Mischkammer und dem Umfang der beim Betrieb der Behandlungskammer im unteren Teil derselben aufgenommenen Abfallsäule umfasst. Falls sie mit einem oder mehreren Oxidationsfluideinlässen gekoppelt ist, ermöglicht solche Verteilungs- und Mischkammer die Vorwärmung des Oxidationsfluids, meistens durch Mischen mit den aus den Plasmabrennern (40) ausströmenden heißen Plasmagasen, sowie deren umfangsmäßige oder kreisumfangsmäßige Verteilung in Bezug auf einen entsprechenden Umfang (37) der Abfallsäule (35). Weiterhin sinkt mittels des radialen bzw. longitudinalen Versatzes der Oxidationsfluideinlässe in Bezug auf die Abfallsäule die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung dieser Einlässe durch Abfallschmelze. In gleicher Weise wird mittels des Vorsehens der Nischen (600) der radiale Versatz der Ausgangsenden der Plasmabrenner (40) in Bezug auf die Abfallsäule (35) ermöglicht, wodurch ähnliche Vorteile mutatis mutandis entstehen.
Daher werden in allen Ausführungen die entsprechende Verteilungs- und Mischkammer und vorzüglich der entsprechende Übergangsteil vorteilhaft ins Profil der Behandlungskammer (10) eingebaut, wodurch diese ein aus feuerfestem Material hergestellter Integralteil der selben darstellen, wie auch teilweise oder vollständig im unteren Teil der Behandlungskammer (10). In den oben beschriebenen Ausführungen können die entsprechenden Verteilungs- und Mischkammern aus in geeigneter Größe geformtem feuerfestem Material oder geformten Platten hergestellt werden. Alternativ kann das feuerfeste Material als gleichmäßige Ziegel standardisierter Größe und Form geformt und die Ziegel in geeigneter Weise zum Schaffen des erforderten Profils verlegt werden. Z.B. kann freilich das Neigungsprofil des unteren Teils nach der zweiten und der sechsten Ausführung eine gestaffelte Ziegelanordnung umfassen, wobei z.B. die aufeinenderfolgenden Ziegelschichten jeweils lateral etwas mehr in Richtung der Achse (18) versetzt sind, wie es in 8(b) gezeigt wird. In gleicher Weise kann das ringförmige Profil der Verteilungs- und Mischkammer nach der ersten, dritten, vierten und fünften Ausführung angenähert werden und dadurch eine unterschiedlich gestaffelte Ziegelanordnung umfassen, wobei zuerst die aufeinenderfolgenden Ziegelschichten jeweils lateral etwas mehr von der Richtung der Achse (18) bis zu einem maximalen Versatz versetzt sind, und danach die aufeinenderfolgenden Ziegelschichten jeweils lateral etwas mehr in der Richtung der Achse (18) versetzt sind, wie es in 6(b) gezeigt wird, z.B. um eine idealisierte "ringförmige" Verteilungs- und Misch kammer zu erzeugen. Besonders bei der Verwendung standardisierter Feuerziegel kann das longitudinale Querschnittprofil der Behandlungskammer (10) im Wesentlichen vorzüglicher rechteckig oder polygonal anstatt kreisförmig sein.
Eine siebente, in 9(a) bis 9(d) gezeigte Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst dieselben Bauelemente, wie die erste Ausführung, wie oben beschrieben, mutatis mutandis, mit der Ausnahme folgender Einzelheiten. In der siebenten Ausführung der vorliegenden Erfindung, die zur Abfallbearbeitung in kleinem Maßstab besonders geeignet ist, umfasst die Behandlungskammer (107) einen unteren Teil derselben, der im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig ist, indem er im Wesentlichen polygonale Querschnitte in zur Längsachse der Behandlungskammer im Wesentlichen senkrechten Ebenen hat. Der Begriff "pyramidenstumpfförmig" soll sich hier auf eine pyramidale Strukturart beziehen, die drei oder mehrere dreieckige, von einer polygonalen Base her (die entsprechend drei oder mehrere Kanten besitzt) in Richtung eines Gipfels sich erhebende Flächen hat, und wobei der Gipfel der pyramidalen Struktur abgeschnitten ist. Vorzüglich ist auch der obere Teil im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig, indem er im Wesentlichen polygonale Querschnitte in zur Längsachse der Behandlungskammer im Wesentlichen senkrechten Ebenen hat. Die polygonalen Querschnitte des oberen Teils und des unteren Teils sind typisch ähnlich und in dieser Ausführung rechteckigen Querschnitts, wie es in 9(d) gezeigt wird, obwohl sie in anderen Ausführungen jede beliebige Anzahl Flächen enthalten können. Der obere Abschnitt (147) besteht typisch aus geneigten Wänden mit einem kleinen Winkel δ zur Längsachse (18) im Bereich von etwa 0,1° bis etwa 0,4°, jedoch ohne dazu geschränkt werden zu müssen. Der untere Abschnitt (207) besteht wiederum aus geneigten Wänden, aber mit einem Winkel θ zur Längsachse (18) im Bereich etwa 0,5° bis etwa 30°, jedoch ohne dazu geschränkt werden zu müssen, wobei θ > δ ist. Die Winkel θ und δ bedeuten hier konische Halbwinkel. Dadurch wird ein Übergangsteil (407) zwischen dem oberen Teil (147) und dem unteren Teil (207) gebildet. Die Behandlungskammer (107) besteht typisch aus standardisierten rechteckigen Ziegeln in örtlich gestaffeltem Profil, wobei der Übergangsteil (407) als Neigungsveränderung der entsprechenden imaginären Linie, die eine die Ziegel umfassende Hüllkurve darstellt, bestimmt werden darf. Es wird eine äußerliche Metallschicht zum Sichern der mechanischen Unverletzlichkeit der als Ganzes erfassten Vorrichtung, sowie zum Erhalten deren Luftdichtigkeit in Bezug auf die Umwelt vorgesehen. In dieser Ausführung sind ein oder mehrere der Plasmabrenner (40) in einer lateralen Hilfskammer (750) enthalten, die mit der Behandlungskammer (10) in einem unteren Teil derselben und insbesondere in Bezug auf die Verteilungs- und Mischkammer (307) über einen geeigneten gewölbten Eingang (755) in offener Verbindung steht. Wahlweise können zusätzliche laterale Hilfskammern um den unteren Teil (207) der Behandlungskammer (10) angeordnet werden, um die Anzahl der Plasmabrenner (40) weiter zu erhöhen und dadurch deren Verteilung zu verbessern. Die zusätzlichen lateralen Hilfskammern stehen auch in offener Verbindung mit der Behandlungskammer (107) in einem unteren Teil derselben, z.B. über einen geeigneten gewölbten Eingang (755). In dieser Ausführung ist die Verteilungs- und Mischkammer (307) im Wesentlichen rechteckiger Form und die umfangsmäßige Öffnung derselben umschließt umfangsmäßig die Abfallsäule (35), um die umfangsmäßige Verteilung des Oxidationsfluids dazu durch einen oder mehrere der Oxidationsfluideinlässe (75) zu ermöglichen, die dabei erfasst werden können, wie es in 9(d) veranschaulicht wird. Die heißen, aus den Plasmabrennern (40) ausströmenden Gase bilden einen Hochtemperaturraum, der sich von der Hilfskammer (750) zur Verteilungs- und Mischkammer (307) über den Eingang (755) erstreckt. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere der Oxidationsfluideinlässe (75) in der Hilfskammer (750) angeordnet werden, so dass das Oxidationsfluid sich zuerst in engerer Nähe der Plasmabrenner (40) befindet, wobei das Oxidationsfluid anschließend durch den Eingang 755) zur Verteilungs- und Mischkammer (307) strömt.
Dabei sind zumindest ein oder mehrere der Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils an mindestens einem Plasmabrenner angeschlossen, so dass das beim Betrieb der Abfallbehandlungsvorrichtung (100) aus den Oxidationsfluideinlässen (75) in die Verteilungs- und Mischkammer (305) einströmende Oxidationsfluid einem von den Plasmabrenner (40) geschaffenen Hochtemperaturraum zugeführt wird, um das Oxidationsfluid zu erwärmen und dadurch die Vergasung verkohlten Materials unter Bildung entsprechender Produktgase zu fördern. Wie in der ersten Ausführung, sind die Oxidationsfluideinlässe (75) jeweils vorzüglich an einer solchen Stelle angeordnet, dass der Winkel β zwischen der die Längsachse (18) und die Mitte eines Oxidationsfluideinlasses (75) enthaltenden Ebene und der die Längsachse (18) und die Mitte des Endes eines Plasmabrenners (40) enthaltenden Ebene kleiner als, oder gleich wie etwa ±170° und vorzüglich etwa ±20° ist.
Dabei ist der erste Versatz (D1) der Abstand, um welchen die Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer lateral nach außen bezüglich der Innenwand des oberen Teils (14) versetzt ist. Bei ringförmigen Ver teilungs- und Mischkammern, wie sie in den Ausführungen der 2(a), 2(b), 2(c), 3(a), 3(b), 5, 6(a) und 7 beispielweise beschrieben werden, ist (D1) in beliebiger gegebener lateraler Richtung nahezu konstant. Bei konischen Verteilungs- und Mischkammern, wie sie in den Ausführungen der 4, 8, sowie in der Ausführung nach 9 beispielweise beschrieben werden, wächst der Abstand, bzw. Versatz (D1) entlang der Achse (18) nach unten zu. Der zweite Versatz (D2) bezieht sich auf die laterale Ausdehnung der oberen Wand, die die Innenwand der Verteilungs- und Mischkammer mit dem Übergangsteil verbindet. In den in den 2(a), 2(b), 2(c), 3(a), 3(b), 5, 6(a) und 7 beispielweise beschriebenen Ausführungen sind die Sollwerte von (D1) und (D2) gleich. In den in den 7 und 8(a) beispielweise beschriebenen Ausführungen erstreckt sich jedoch die obere Wand der Verteilungs- und Mischkammer lateral zum Übergangsteil nicht vollständig, wodurch (D2) kleiner als (D1) um einen Betrag ist, dessen Sollwert wie die Breite der herabhängenden Wand am Übergangsteil gleich ist. Wie oben beschrieben, nimmt der Übergangsteil in diesen Ausführungen die Form einer Wand oder Ausdehnung an, die longitudinal vom unteren Abschnitt des oberen Teils in Richtung des entsprechenden unteren Teils vorragt. Der dritte Versatz (D3) bezieht sich auf den lateralen Abschnitt der unteren Wand der Verteilungs- und Mischkammer, wobei eine solche untere Wand in den in den 5 und 6(a) beispielweise beschriebenen Ausführungen mit (D3) typisch kleiner als (D2) umfasst wird. In den anderen in den Figuren gezeigten Ausführungen umfasst jedoch die Verteilungs- und Mischkammer eine solche untere Wand nicht.
Deshalb betrifft der vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Verteilen und Mischen von Oxidationsfluid entlang und an einem Umfang einer Abfallsäule, die in eine Abfallbehandlungsvorrichtung aufgenommen ist, die eine zur Bearbeitung solcher Abfallsäule geeignete Behandlungskammer hat und mindestens ein Plasmabrennermittel enthält, das ein Aulassende desselben hat, das sich in den unteren Teil der Behandlungskammer erstreckt, um ausreichende Wärme diesem unteren Teil zu liefern, zumindest um die Umwandlung des darin aufgenommenen organischen Abfalls in Brennstoffgase zu ermöglichen, wobei das Verfahren umfasst:

(a) das Vorsehen einer Verteilungs- und Mischkammer wie hiermit geschrieben;
(b) während des Betriebs der Behandlungskammer das Veranlassen, dass Oxidationsfluid aus mindestens einem der Oxidationsfluideinlässe in die Verteilungs- und Mischkammer und um den Umfang der in der Behandlungskammer aufgenommenen Abfallsäule herumströmt, so dass das Oxidationsfluid in Verbindung mit einem von dem mindestens einen Plasmabrennermittel geschaffenen Hochtemperaturraum steht.

Während die erfindungsgemäße Verteilungs- und Mischkammer am bestens als Integralteil einer Plasma-Abfallumwandlungs- oder Bearbeitungsvorrichtung eingebaut wird, ist die erfindungsgemäße Verteilungs- und Mischkammer auch auf viele bestehenden Plasma-Abfallbehandlungsvorrichtungen in Abhängigkeit von den einzelnen Umständen, mutatis mutandis, anpassungsfähig.

Claims

Abfallbehandlungsvorrichtung mit einer im wesentlichen länglichen Abfallbehandlungskammer (10), die eine Abfallsäule (35) aufnehmen kann, wobei die Behandlungskammer einen oberen Kammerteil (14) umfasst, der mit einem unteren Kammerteil (200) über ein dazwischen befindliches Übergangsteil verbunden ist, wobei der obere Teil Abfalleinlassmittel (20) und mindestens ein Gasauslassmittel umfasst, und der untere Teil mindestens ein Plasmabrennermittel (40) umfasst, von dem sich ein Ausgangsende in den unteren Teil erstreckt, um genügend Wärme zu liefern, damit zumindest darin aufgenommener organischer Abfall in Brennstoffgase umgewandelt werden kann, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Übergangsteil eine Änderung in der Neigung des Innenprofils der Behandlungskammer zwischen dem oberen Teil (14) und dem unteren Teil entlang einer Längsrichtung aufweist, und zwar derart, dass mindestens ein Teil der Innenwand des unteren Teils quer nach außen von dem Übergangsteil entlang dessen Umfang in Bezug auf die Innenwand des oberen Teils versetzt ist, wodurch zusätzlicher Umfangsraum in dem unteren Teil in Bezug auf den oberen Teil der Kammer geschaffen wird, wobei der Umfangsraum als mindestens eine Oxidationsfluid-Verteilungs- und Mischkammer (300) dient, wobei die Fluidverteilungs- und Mischkammer mindestens einen Oxidationsfluideinlass (75) zum Liefern eines Oxidationsfluids in diese aus einer geeigneten Quelle umfasst, wobei der mindestens eine Oxidationsfluideinlass an einer Position angeordnet ist, an der der transversale Innenquerschnitt des unteren Teils an der Stelle im wesentlichen größer ist als der transversale Innenquerschnitt des oberen Teils, zumindest unmittelbar über dem Übergangsteil.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das Ausgangsende des zumindest einen Plasmabrennermittels unter der Position des mindestens einen Oxidatonsfluideinlasses befindet.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer und/oder die Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer aus einem geeigneten feuerfesten Material hergestellt ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Innenwand der Verteilungs- und Mischkammer lateral von der Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer in einer im wesentlichen gleichmäßigen Weise durch einen ersten Versatz, der entlang dem Umfang der Innenwand der Verteilungs- und Mischkammer in etwa konstant ist, ver setzt. ist, wobei der erste Versatz entlang irgendeiner geeigneten Ebene festgelegt ist, die im wesentlichen senkrecht zu einer Longitudinalachse der Behandlungskammer ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verteilungs- und Mischkammer einen Oxidationsfluideinlass umfasst, und wobei der laterale Versatz der Innenwand der Verteilungs- und Mischkammer in Bezug auf die Innenwand des oberen Teils an der Stelle des Oxidationsfluideinlasses größer ist als an irgendeiner anderen Stelle entlang dem Umfang der Innenwand der Verteilungs- und Mischkammer in einer zu einer Längsachse der Kammer im wesentlichen senkrechten Ebene.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der laterale Versatz der Innenwand der Verteilungs- und Mischkammer in Bezug auf die Innenwand des oberen Teils an 35 der Stelle des Oxidationsfluideinlasses maximal ist und an einer lateral dem Oxidationsfluideinlass gegenüberliegenden Stelle minimal ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verteilungs- und Mischkammer die Form einer umfangsmäßigen Nische hat, die eine obere, im wesentlichen ringförmige Wand aufweist, die sich radial von dem Übergangsteil erstreckt.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verteilungs- und Mischkammer eine im wesentlichen zylindrische Innenwand umfasst, die im wesentlichen koaxial zu einer Längsachse der Behandlungskammer ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Oxidationsfluideinlass an der zylindrischen Innenwand vorhanden ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der mindestens eine Oxidationsfluideinlass an der oberen ringförmigen Wand vorhanden ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verteilungs- und Mischkammer ein oberer Abschnitt des unteren Teils der Behandlungskammer ist und die Form einer kegelstumpfförmigen Umfangswand aufweist, die sich von dem Übergangsteil mit einem konischen Halbwinkel erstreckt, der größer ist als der der Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der obere Teil der Behandlungskammer im wesentlichen zylindrisch ist. und einen konischen Halbwinkel von etwa 0° aufweist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens die Innenwand der Verteilungs- und Mischkammer im wesentlichen von zylindrischer Form ist und einen größeren Innenradius aufweist als die Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer, zumindest unmittelbar über dem Übergangsteil.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der obere Teil der Behandlungskammer im wesentlichen zylindrisch ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Innenwand der Verteilungs- und Mischkammer im wesentlichen die Form eines Pyramidenstumpfs aufweist und im wesentlichen polygonale Querschnitte an Ebenen hat, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Behandlungskammer sind.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei eine Innenwand des oberen Teils der Behandlungskammer im wesentlichen die Form eines Pyramidenstumpfs aufweist, mit im wesentlichen polygonalen Querschnitten an Ebenen, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Behandlungskammer sind.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die polygonalen Querschnitte des oberen Teils und des unteren Teils im wesentlichen rechteckig sind.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein unterer Teil der Verteilungs- und Mischkammer in offener Verbindung mit einem Bodenteil des unteren Teils der Behandlungskammer steht, die unter der Verteilungs- und Mischkammer angeordnet ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein unterer Teil der Verteilungs- und Mischkammer von einer unteren ringförmigen Wand begrenzt ist, die sich radial zu einer Längsachse der Behandlungskammer erstreckt.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei ein nach innen gewandter Rand der unteren ringförmigen Wand von der Längsachse weiter entfernt ist als das Übergangsteil in einer lateralen Richtung.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei ein Oberflächenbereich der unteren ringförmigen Wand kleiner ist als ein Oberflächenbereich der oberen ringförmigen Wand, und zwar um einen Betrag S, der von etwa 1% bis etwa 99% des Oberflächenbereichs der oberen ringförmigen Wand reichen kann.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 21, ferner mit einer zweiten Oxidationsfluid-Verteilungs- und Mischkammer, die in Bezug auf die Verteilungs- und Mischkammer vertikal nach unten versetzt ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei für die zweite Oxidationsfluid-Verteilungs- und Mischkammer ein Oberflächenbereich der unteren ringförmigen Wand hiervon kleiner ist als ein Oberflächenbereich der oberen ringförmigen Wand hiervon, und zwar um einen Betrag S', der von etwa 1% bis 99% des Oberflächenbereichs der oberen ringförmigen Wand der zweiten Oxidationsfluid-Verteilungs- und Mischkammer reichen kann.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der untere Teil der Behandlungskammer eine geeignete Nische zum Aufnehmen des mindestens einen Plasmabrenners darin hat, wobei die Nische niedriger ist als die Verteilungs- und Mischkammer und die Nische so konfiguriert ist, dass sie den mindestens einen Plasmabrenner so aufnimmt, dass das Ausgangsende des mindestens einen Plasmabrenners von einer Längsachse der Behandlungskammer weiter entfernt ist als das Übergangsteil.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Plasmabrennermittel in einer geeigneten Hilfskammer enthalten ist, die lateral in Bezug auf die Behandlungskammer angeordnet ist und mit dieser über einen geeigneten Anschluss so in Verbindung steht, dass das Ausgangsende des mindestens einen Plasmabrennermittels von einer Längsachse der Behandlungskammer weiter entfernt ist als das Übergangsteil.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 25, ferner mit mehreren der Hilfskammern, wobei jede der zusätzlichen Hilfskammern lateral in Bezug auf die Behandlungskammer angeordnet ist und mit dieser über einen geeigneten Anschluss in Verbindung steht, so dass das Ausgangsende des mindestens einen Plasmabrennermittels, das darin enthalten ist, von einer Längsachse der Behandlungskammer weiter als das Übergangsteil entfernt ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei die mindestens eine Hilfskammer ferner mindestens einen Oxidationsfluideinlass aufweist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Übergangsteil die Form einer Ecke, einer Knickstelle, einer abrupten Änderung, eines Längsvorsprungs, eines sanften Übergangs oder eines gekrümmten Übergangs entlang einer vertikalen Querschnittsebene betrachtet, welche eine Längsachse der Behandlungskammer umfasst, aufweist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Plasmabrenner in dem unteren Teil der Kammer positioniert ist, so dass der transversale Querschnitt des unteren Teils an der Position des Zentrums des Ausgangsendes des mindestens einen Plasmabrenners im wesentlichen größer ist als der transversale Querschnitt des oberen Teils der Behandlungskammer, zumindest unmittelbar über dem Übergangsteil.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Oxidationsfluideinlass an einer Stelle in der Verteilungs- und Mischkammer so vorgesehen sein kann, dass der Winkel Φ zwischen der Längsachse der Behandlungskammer und einer imaginären Linie, die die Mitte des Oxidationsfluideinlasses mit dem Übergangsteil verbindet, wobei die imaginäre Linie auf einex1 imaginären Ebene liegt, welche sowohl die Achse als auch die Mitte des O xidationsfluideinlasses umfasst, im Bereich zwischen etwa 0,5° und etwa 120° liegt.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei mindestens ein Oxidationsfluideinlass an einer Stelle derart angeordnet ist, dass der Winkel β zwischen der die Längsachse der Behandlungskammer und die Mitte des Oxidationsfluideinlasses umfassenden Ebene und der die Längsachse und die Mitte des Ausgangsendes des Piasmabrenners enthaltenen Ebene kleiner oder gleich etwa ±170°C ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 31, wobei der Winkel β etwa ±20°C beträgt.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer zylindrischen Wand, die von dem Übergangsteil herabhängt und lateral zu einer Längsachse der Behandlungskammer in Bezug auf die lateral versetzte Innenwand des unteren Teils der Behandlungskammer versetzt ist.
Abfallbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die mindestens eine Verteilungs- und Mischkammer in einem oberen Abschnitt des unteren Teils der Behandlungskammer befindet.
Verfahren zum Verteilen und Mischen von Oxidationsfluid entlang und in einem Umfang einer Abfallsäule, die in eine Abfallbehandlungsvorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 30 oder 33 bis 34 aufgenommen ist, wobei das Verfahren umfasst: (a) Vorsehen einer Saule aus Abfall in der Kammer über den Abfalleinlass, (b) während des Betriebs der Behandlungskammer, Veranlassen, dass Oxidationsfluid von dem mindestens einen Oxidationsfluideinlass in die Verteilungs- und Mischkammer (300) und um den Umfang der in der Behandlungskammer aufgenommenen Abfallsäule herum strömt, so dass das Oxidationsfluid in Verbindung mit einer von dem mindestens einem Plasmabrennermittel geschaffenen Hochtemperaturzone ist.