Eine Reihe von Abfällen weist ein erhebliches Gefährdungspoten- tial auf, das eine weitergehende Behandlung zwingend erforder- lich macht. Es sind verschiedene Ofentypen, wie z. B. Induk- tionsöfen, Lichtbogenöfen oder Plasmaöfen für die Behandlung to- xischer und/oder radioaktiver Abfälle bekannt. Besonders die inerte Atmosphäre im Plasmaofen sowie die hohen Lichtbogen- Temperaturen von 10000°C bis 15000°C führen zu einer vollständi- gen Zersetzung der zu behandelnden Materialien. Feste Rückstände dieser Materialien können wiederum in einer Glasmatrix fixiert und so gegenüber der Umwelt verkapselt werden.

In EP 0 636 839 B1 wird ein Drehherd-Ofen mit einer derartigen Plasmabrenner-Energiequelle beschrieben. Die zylinderförmige Ofenkammer des Plasmadrehherd-Ofens weist eine in der Rota- tionsachse gelegene, zentrale Abguss-Öffnung auf, durch die die verglasten Rückstände des zersetzten Abfalls abgegossen werden.

Mittels eines transferierenden Lichtbogen-Plasmabrenners, wel- cher mit dem Boden des Ofens bzw. Teilen davon in elektrischem Kontakt steht, wird die zur Zersetzung erforderliche Energie zu- geführt.

Üblicherweise werden im Ofenboden Grafitsteine oder elektrisch leitende, thermisch resistente Stampfmassen für die elektrische Kopplung des transferierenden Gleichstrom-Plasmabrenners einge- setzt. Allerdings weisen diese leitfähigen Materialien eine Rei- he von Nachteilen auf. In Abhängigkeit der chemischen Zusammen- setzung des zu behandelnden Schmelzgutes besitzen diese elekt- risch leitfähigen Materialien eine unzureichende Standzeit. Der Ofen bzw. die Ofenboden-Ausmauerung widersteht nur zeitlich ein- geschränkt den Belastungen des Betriebes. Häufige Erneuerungen der Ofenboden-Ausmauerung sind die Folge. Andererseits treten durch die gute Wärmeleitfähigkeit der Grafitsteine bzw. Stampf- massen thermische Belastungen bei der Ofen-Konstruktion in Nach- barschaft zur Ofenboden-Ausmauerung auf. Gegebenenfalls ist hier sogar eine aktive Kühlung notwendig. Bei einer Ofenboden- Ausmauerung aus elektrisch leitfähigen Materialien ist es nicht möglich, eine Sicherheitsisolationsschicht vorzusehen, die das Risiko eines Ofendurchbruchs in bzw. auf die darunter befindli- che Ofenkonstruktion verhindern könnte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Be- kannten zu vermeiden und insbesondere einen Ofen für die Plasma- verbrennungs-und Schmelztechnik mit verbesserter Stromführung im Ofenboden bereitzustellen und die Standzeiten zu vergrössern.

Die Aufgabe wird durch einen Ofen, gemäss den Merkmalen des un- abhängigen Anspruchs gelöst.

Der erfindungsgemässe Ofen für die Plasmaverbrennungs-und Schmelztechnik enthält eine Ofenwanne (Zentrifuge) mit Ofenboden und Ofenseitenwand, wobei die Ofen-Zentrifuge auf einer Innen- seite ein thermisch und chemisch resistentes Ausmauerungsmateri- al aufweist, und eine vorzugsweise in der Rotationsachse des Drehherd-Ofens angeordnete Abgussöffnung. Durch das resistente Ausmauerungsmaterial sind Elektroden in den Ofenraum durchge- führt.

Die Erfindung bietet durch die Trennung der bislang kombinierten Ausführung der elektrischen Zuleitung und der widerstandfähigen Abschirmung der Ofenstruktur gegenüber Verbrennungseinflüssen, eine Reihe von Vorteilen. Durch die Auskleidung der Ofenwanne mit einem geeigneteren, thermisch und chemisch widerstandsfähi- gerem Ausmauerungsmaterial wird die Nutzungsdauer des Drehherd- Ofens wesentlich verlängert, da das Ausmauerungsmaterial nicht für die Durchleitung des elektrischen Stroms herangezogen werden muss. Der Einsatz von Elektroden, welche dichtend vom Ausmaue- rungsmaterial umschlossen sind, bewirkt einerseits eine sichere Stromführung sowie verbesserte steuerungstechnische Aspekte.

Wichtig für die Anordnung der Elektroden in der Ausmauerungsmas- se ist, dass bei den vorgesehenen Betriebsbedingungen eine gleichmässige Stromführung gewährleistet ist. Dies bedeutet, dass trotz der punktuellen Zuführung der elektrischen Energie dennoch eine weitgehend homogene Lichtbogen-Plasmaerzeugung in der Ofenwanne bei der Rotation des Drehherd-Ofens erzielt wird.

Die Elektroden sollen also auf der Bodenfläche mit vorbestimmter Distanz zueinander angeordnet sein, damit eine Unterbrechung des Plasmabrenner-Lichtbogens ausgeschlossen werden kann. Diese ma- ximale Distanz ist abhängig von elektrischen Parametern wie Spannung, Strom, dem Abstand zur Plasmaelektrode sowie der Leit- fähigkeit von Materialien, insbesondere flüssigen, zähflüssigen oder eventuell weitgehend festen Materialien, welche sich wäh- rend des Betriebs innerhalb der Ofenwanne befinden können. Neben der Leitfähigkeit dieses Materials nimmt auch die Dicke einer solchen Beschickung der Ofenwanne Einfluss auf die Maximal- Distanz. Für den Fachmann ist diese Maximal-Distanz, aufgrund der Erfahrung sowie der vorgegebenen Arbeitsparameter einfach ermittelbar. Gleichmässige Plasmaerzeugung bedeutet also vor- zugsweise einen konstanten Energie-/Stromfluss gemäss den über die Regelung vorgegebenen Parametern.

Vorzugsweise sind mindestens 60 Elektroden pro m2 Fläche des Ofenbodens angeordnet. Diese Anzahl der Elektroden ist jeweils auch abhängig von der Ofengeometrie, den Dimensionen der Elekt- roden, der Plasmabrennerleistung sowie dem zu verarbeitenden Ab- fallspektrum. Beispielsweise müssen bei Elektroden mit geringem Querschnitt mehr Elektroden eingesetzt werden.

Bevorzugt werden in dem erfindungsgemässen Drehherd-Ofen Elekt- roden eingesetzt, welche aus Stahl oder Cu-Legierungen bestehen.

Derartige Elektroden weisen mehrere Vorteile auf. Einerseits be- sitzen die Materialien dieser Elektroden eine sehr gute elektri- sche Leitfähigkeit, so dass die Grösse der Elektroden kleiner gewählt werden kann und die angelegten elektrischen Parameter, vor allem die Spannung niedriger gehalten werden kann. Anderer- seits sind die Elektroden getrennt von der Ausmauerung der Ofen- wanne herstellbar und austauschbar, wodurch ein weiterer Kosten- vorteil bei Herstellung und Unterhalt erzielbar ist.

Bevorzugt weisen die Elektroden im Querschnitt eine Abmessung zwischen 5 und 60mm, bevorzugt zwischen 10 und 50 mm auf. Die Länge der Elektroden beträgt zwischen 250 und 800 mm vorzugswei- se zwischen 300 und 700 mm, oder wird in Abhängigkeit der erfor- derlichen Bodenausmauerungsdicke bestimmt. Bei der Wahl der Elektroden wird vorteilhaft eine einheitliche Grösse des Quer- schnitts gewählt, damit eine einfache Herstellung der Ausmaue- rung des Ofenbodens möglich ist. Aufgrund der notwendigen Nei- gung des Ofenbodens hin zu der im Zentrum, d. h. in der Rotati- onsachse angeordneten Abgussöffnung kann die erforderliche Länge der eingesetzten Elektroden in Abhängigkeit vom Abstand zur Ab- gussöffnung variieren.

Vorteilhaft ist das Ausmauerungsmaterial für die Ofenwanne aus den im Ofenbau üblicherweise eingesetzten, widerstandfähigen Ma- terialien ausgewählt. Beispielhafte Materialien sind Vergussmas- sen, Stampfmassen, gegossene oder gepresste Formsteine, insbe- sondere aus Korund, Chromkorund und/oder hochtonerdehaltige Mi- schungen. Vorstellbar sind auch Kombinationen aus diesen ver- schiedenen Materialien. Die Auswahl dieser Ausmauerungs-bzw.

Refrakturmaterialien kann weitgehend auf Erfordernisse im Hin- blick auf Standzeiten ausgerichtet werden, ohne durch Anforde- rungen für die Stromführung wesentlich eingeschränkt zu werden.

Ebenfalls vorteilhaft ist die Abgussssöffnung als zentrale Öff- nung in einem einstückigen Block (Abgussstein) eines Ausmaue- rungsmaterials ausgeführt. Es wird dadurch sichergestellt, dass durch das ausfliessende Schmelzgut keine Beschädigung der Ofen- struktur im Bereich der Abgusssöffnung eintreten kann. Die bau- liche Trennung des Abgussteins vom restlichen Ofenboden erleich- tert die Herstellung bzw. Wartung der Ofenwanne. Eine Erweite- rung der Abgussöffnung durch Materialerrosion kann durch die Wahl eines entsprechenden Auskleidungsmaterials reduziert oder sogar vermieden werden.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Elektroden auf der Unterseite der Ofenboden-Ausmauerung elektrisch leitend mit der Ofenboden-Tragstruktur vorzugsweise aus Stahl verbunden. Die Ofenboden-Ausmauerung weist dabei vorzugsweise eine Schicht- struktur auf. Diese enthält eine Schicht des Ausmauerungsmateri- als auf der Innenseite, d. h. der einem Reaktionsraum zugewandten Seite, und mindestens eine Stabilierungs-bzw. Isolations- schicht. Die Stabilierungs-bzw. Isolationsschicht ruht auf der Ofenboden-Tragstruktur. Diese Ofenboden-Tragstruktur ist elekt- risch leitend ausgebildet und ist mittels mehreren Stromabneh- merbürsten an den elektrischen Stromkreis angeschlossen. Beson- ders gute Stabilitätseigenschaften ergeben sich wenn die Elekt- roden unmittelbar mit dieser Ofenboden-Tragstruktur formschlüs- sig verbunden sind.

Die Elektroden sind mit ihrer Längsachse vorzugsweise etwas ge- neigt gegenüber der Oberfläche der Ofenboden-Tragstruktur ange- ordnet. Diese Anordnung vermeidet strukturelle Schwachstellen im Übergangsbereich zwischen der Elektrode und dem umgebenden Aus- mauerungsmaterial.

Aufgrund der Neigung des Ofenbodens und der vorzugsweisen hori- zontalen Ofenboden-Tragstruktur weist die Kontaktfläche der Elektrode an der Grenzfläche zur Tragstruktur einen ovalen Quer- schnitt auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher ausge- führt. Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt des Drehherd-Ofens, und Figur 2 eine Aufsicht auf den Ofenboden.

Eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemässen Ofens 1 gibt Figur 1 wieder. Der Ofen 1 umfasst die Ofenwanne 2 sowie eine Ofenboden-Tragstruktur 9 für die Ofenwanne 2. Die Ofenwanne enthält eine Stützstruktur 8 für die Ofenwand-Ausmauerung 4, Stabilisierungs-bzw. Isolationsstrukturen 10,11, 12 sowie ei- nen Abgussstein 13 mit der zentral angeordneten, d. h. mit der Rotationsachse R zusammenfallenden Abgussöffnung 6. Die Ofen- wand-4 und die Ofenboden-Ausmauerung 3 werden von den Stabili- sierungs-bzw. Isolationsschichten 10,11, 12 getragen. In der Ofenboden-Ausmauerung 3 sind auf vier konzentrisch um die Ab- gussöffnung 6 angeordneten Kreisen die Elektroden 7 zur Strom- führung für die Plasmalichtbogen-Erzeugung angeordnet. Die Elektroden treten neben der Ausmauerung 3 auch durch die Stabi- lisierungs-bzw. Isolationsschicht 10,11, 12 hindurch und ste- hen mit der Ofenboden-Tragstruktur 9 in elektrischem Kontakt.

Die Stromabnehmerbürsten 14 sind in Figur 1 angedeutet.

Die Ofenboden-Tragstruktur 9 weist ein nach oben offenes, U- förmiges Querschnittprofil auf, so dass die Stützstruktur 8 um- fasst wird. Auf der Umfangseite der Ofenboden-Tragstruktur 9 wird durch die Stromabnehmerbürsten 14, deren Halterungen 15 und die Kabel 16 die elektrische Verbindung zum Schliessen des Stromkreises für die Plasmaerzeugung hergestellt. Mittels An- triebseinheiten 20 wird der Drehherd-Ofen in Rotation versetzt.

Die Antriebseinheiten 20 wirken auf einen Zahnkranz 19, welcher an einer Lagerhalterung 18 mit der Ofenboden-Tragstruktur 9 der Ofenwanne 2 befestigt ist. Die Lagerhalterung 18 stützt sich wiederum auf einem ortsfesten Lager 17 ab. Durch die Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit des Ofens 1 wird während des Be- triebs des Drehherd-Ofens eine in die Ofenwanne 2 eingebrachte Glasmasse, aufgrund der Zentrifugalkraft gegen die Ofenseiten- wand 4 gedrückt. Für die Entleerung des Ofens wird die Rotati- onsgeschwindigkeit derart reduziert, dass die Ausflussmenge un- ter Berücksichtigung der vorhandenen Neigung des Ofenbodens 3 hin zur Abgusssöffnung 6 fliesst.

In Figur 2 ist eine spezifische Anordnung für die Elektroden 7 wiedergegeben. Jeweils je 30 Elektroden 7 sind auf vier, unter- schiedlich grossen Kreisen konzentrisch um die Abgussöffnung 6 angeordnet. Die Elektroden 7 aus Stahl St 37-2 besitzen einen Durchmesser von 15 mm und weisen eine Länge zwischen 411 und 436 mm auf. Die Längenunterschiede resultieren aufgrund der Nei- gung des Ofenbodens 3 und der waagrecht angeordneten Ofenboden- Tragstruktur 9, die jeweils längeren Elektroden 7 sind dabei auf den Kreisen mit dem jeweils grösseren Umfang angeordnet. Gemäss dem Ausführungsbeispiel betragen die Unterschiede der Durchmes- ser jeweils 200 mm, wobei der kleinste Kreisdurchmesser 1085 mm beträgt. Der innere Durchmesser der Ofenseitenwand 4 beträgt 2041 mm. Die Abgussöffnung 6 besitzt einen Durchmesser von 80 mm, der Abgussstein 13 einen äusseren Durchmesser am Ofenbo- den 3 von 460 mm oder 640 mm.

Die Abfolge der einzelnen Bestandteile des Drehherd-Ofens 1 ges- taltet sich, bei einer Vorgehensweise von aussen nach innen wie folgt : Die elektrische Verbindung durch das Kabel 16, die Halte- rung 15 und die Stromabnehmerbürsten 14 liegen in der Draufsicht oberhalb der Lagerstruktur 18. Die Stromabnehmerbürsten 14, wel- che beispielsweise aus einer Cu-Legierung bestehen, liegen am Aussenumfang der Ofenboden-Tragstruktur 9 an. In Richtung Ofen- zentrum folgt die Stützstruktur 8 sowie Auskleidung 5 der Ofen- wanne 2. Die Auskleidung 5 besteht aus Vergussmassen, Stampfmas- sen, gegossene oder gepresste Formsteine, insbesondere aus Ko- rund, Chromkorund und/oder hochtonerdehaltige Mischungen. Deut- lich erkennbar in der Draufsicht ist die radial versetzte Anord- nung der Elektroden 7 in Bezug auf die Elektroden in den benach- barten Anordnungskreisen. Innerhalb eines solchen Kreis sind die Elektroden 7 jeweils durch einen Winkel AI von 12° getrennt an- geordnet. Der minimale Winkel A2 zwischen zwei, auf radial nach aussen aufeinanderfolgenden Anordnungskreisen befindlichen Elek- troden 7 beträgt 6°. Die Anordnung der Elektroden 7 sowie deren Dimensionierung sind für eine Stromstärke eines Plasmabrenners mit einer maximalen Leistung von 1,2 MW, resp. einem maximalen Betriebsstrom von 2000 A ausgelegt.

Für geänderte Betriebsbedingungen ist die Dimensionierung sowie die Anordnung der Elektroden entsprechend anzupassen.