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Abfallveraschungs-Muffelofen Bei der Verwendung von Isotopen entsteht
die Notwendigkeit, für verbrauchte Stoffe, seien es Verbandsstoffe, Versuchstiere
oder Chemikalien, die abfallenden, strahlenden Bestandteile räumlich möglichst zu
verkleinern, damit die ungefährliche Beseitigung der strahlenden Restteile möglichst
vereinfacht wird.
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Man verwendet zu diesem Zweck Veraschungsöfen, in denen die isotopenhaltigen
Abfälle bis auf kleine Aschenreste völlig beseitigt werden. Aber diese Aschenreste
müssen wegen ihrer Gefährlichkeit für die Umgebung in einem strahlungsdichten Gefäß
aufgefangen und verschlossen gehalten werden, bis ihre Strahlungsintensität auf
einen ungefährlichen Wert abgeklungen ist.
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Derartige Abfallöfen müssen so beschaffen sein, daß auch der Ofen
selber keine strahlungsgefährlichen Gase oder Bestandteile austreten läßt.
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Aus der schweizerischen Patentschrift 319 500 ist ein Verbrennungsofen
zur hygienischen Beseitigung von Abfällen bekannt, bei -dem die Verbrennungsluft
elektrisch beheizt wird. Dabei sind besondere Heizkanäle vorgesehen, in denen die
Heizwiderstände liegen und die nicht von den bei der Verbrennung entstehenden Gasen
durchströmt werden. Ebenso wenig werden sie unmittelbar der im Verbrennungsraum
entstehenden Wärme ausgesetzt. Diese bekannte Ausführung hat den Zweck, die Heizwiderstände
für die Verbrennungsluft vor den korrodierenden Verbrennungsgasen zu schützen. Demgegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Abfallveraschungs-Muffelofen
mit Kanälen zwischen Ofenmauerwerk und äußerer Muffelwand zur Aufnahme von Elektroheizkörpern,
mittels welcher die Verbrennungsluft vor Eintritt in die Muffel erhitzt wird, die
Luft so zu führen, daß bei der Beschickung des Ofens mit Abfall der Luftstrom ein
Austreten von Verbrennungsgasen oder Rückständen aus der Muffel weitgehend verhindert.
Diese Aufgabe wird bei einem Ofen der genannten Art dadurch gelöst, daß gemäß :der
Erfindung die vorerhitzte Verbrennungsluft über den oberen Rand der Muffel geführt
und diese von oben nach unten durchströmt und daß in der Muffel ein kippbarer Verbrennungsrost
und unterhalb des Verbrennungsrostes ein Rauchgas-Abzugskanal angeordnet ist. Bei
dieser Ausgestaltung des Ofens kann sein Abschlußdeckel geöffnet werden, ohne daß
bei normalem Betrieb Verbrennungsrückstände austreten können, denn die obere Öffnung
der Muffel, -die zugleich als Beschickungsöffnung dient, wird durch einen Schleier
aus erhitzter Frischluft abgedeckt. Die Verbrennungsluft in der Muffel zieht von
oben nach unten, d. h. entgegengesetzt dem üblichen Rauchzug und durchströmt dabei
den Verbrennungsraum, in dem die Veraschung eintritt. Dem Verbrennungsraum, der
sich unterhalb eines oberen Rostes befindet, kann vorgewärmte Frischluft nach Bedarf
zugeführt werden. Die Zufuhr erhitzter Frischluft in den Raum unterhalb des Rostes
dient der Nachverbrennung der Rauchgase. Die der Verbrennungskammer zugeleitete
Frischluft ist ein Teil der elektrisch und außerhalb der Muffel erhitzten Verbrennungsluft,
welche außerhalb der Muffel nach oben steigt. Durch radiale Öffnungen im drehbaren
Abschlußdeckel des Ofens kann die Verteilung der von oben oder von unten dem Verbrennungsraum
zugeleiteten Verbrennungsluft gewählt werden, da sich diese Verteilung durch mehr
oder weniger weites Schließen der öffnungen im Deckel selbsttätig einstellt.
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Damit der Ofen nicht im Laufe der Benutzung ein immer stärkerer Strahler
wird, weil sich auf der Innenwand der Muffel strahlender Staub ablagert, ist es
empfehlenswert, die Innenwand der Muffel zu glätten, d. h. die Innenwand der Muffel
säurebeständig auszukleiden, damit sich nicht in dort sich bildenden chemischen
Niederschlägen die strahlende Masse festsetzt. An den Ofen ist ferner ein Rauchabzugskanal
angeschlossen, der mit einem Staubabscheider versehen ist. Auch dieser Rauchabzugskanal
ist zweckmäßigerweise mit einer säurefesten Schicht bekleidet. An den Rauchabzugskanal
ist ein Staubabscheider angeschlossen, ,der verhindern soll, daß die austretenden
Verbrennungsgase radioaktiven Staub ins Freie tragen. Der Staubabscheider ist zweckmäßig
durch eine Filteranordnung abgeschlossen. Hierfür wählt man vorteilhafterweise einen
Filterstoff aus einem verbrennbaren Material, z. B. Kunststoff. Das Kunststoff-Filter
wird zweckmäßig vor zu hohen Erwärmungen bewahrt, indem den abziehenden Verbrennungsgasen
vor ihrem Eintritt in das Filter Kaltluft zugeführt wird, damit die
Temperatur
der Verbrennungsgase an dieser Stelle nicht so hoch ist.
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Die Einfüllöffnung des Ofens steht zwar normalerweise unter dem Schutz
der von oben nach unten eindringenden Verbrennungsluft. Diese wirkt dem Austritt
von Rauchgasen oder Staub bei den gelegentlichen öffnungen des Deckels entgegen.
Trotzdem empfiehlt es sich, die Einfüllöffnung in an sich bekannter Weise schleusenartig
auszubilden, damit der Bedienende beim Einfüllen von Verbrennungsgut nicht durch
austretenden radioaktiven Staub gefährdet wird. In normalem Betrieb wird zwar die
normale Strömung der Heißluft, die außerhalb der Muffel erhitzt worden ist und über
den oberen Rand der Muffel nach unten strömt zum Verbrennungsraum, den Austritt
von Staub und Rauchgasen verhindern, aber beim Einfüllen kann es vorkommen, daß
dieser normale Luftstrom durch das Einfüllgut kurzzeitig gedrosselt wird, so daß
wider die normale Erwartung, dennoch Staub aus der oberen Einfüllöffnung austreten
kann. Es können auch plötzliche stoßweise Verbrennungsvorgänge auftreten, z. B.
wenn irgendein explosiver oder leicht zündbarer Stoff mit der Verbrennungsmasse
eingefüllt wird. Beim Explodieren oder Verpuffen solcher Verbrennungsstoffe kann
der normalerweise vorhandene Luftzug überwunden werden und es können Teile aus der
Verbrennungsmasse emporgeschleudert werden. Dies kann man durch eine Schleusenanordnung
verhindern.
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Die Beschickungsschleuse besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen
Schacht, der mit zwei aufeinanderfolgenden Abschlußdeckeln versehen ist und auf
den Deckel des Ofens aufgesetzt wird. Die Abdichtung zwischen der Beschickungsschleuse
und dem Ofen kann durch eine Ölsanddichtung vorgenommen werden, die auch gestattet,
daß der Schacht der Schleuse gegenüber dem Ofen verdreht werden kann. Ein unterer
Teil der Beschickungsschleuse kann doppelwandig ausgeführt und durch Wasser gekühlt
sein. Es wird damit verhindert, daß Abfälle an den durch die Nähe des Ofens erhitzten
Wänden der Schleuse festbacken.
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Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der
Erfindung dar.
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F i g. 1 zeigt einen Verbrennungsofen mit einem Staubabscheider und
F i g. 2 eine um eine Einfüllschleuse erweiterte Ausführung.
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In F i g. 1 ist der Verbrennungsofen mit 1 bezeichnet. Im Innern des
Verbrennungsofens .ist eine zylindrische Muffel t angeordnet, die nach Möglichkeit
niet- und fugenlos gearbeitet ist. Im Innern dieser niet- und fugenlosen Muffel
2 befindet sich ein oberer Rost 3, auf den das Verbrennungsgut aufgefüllt wird.
Zweckmäßig ist dieser Rost um eine horizontale Achse kippbar, damit die Rostauflage
völlig entfernt werden kann. Die Verbrennungsluft wird außerhalb der Muffel t elektrisch
beheizt, beispielsweise .durch Heizstäbe oder Heizwiderstände 4. Die Verbrennungsluft
tritt durch eine Gebläseöffnung 5 ein, steigt außerhalb der Muffel hoch und an der
Heizvorrichtung 4 entlang und fließt über den oberen Rand 6 der Muffel 2 innerhalb
der Muffel von oben nach unten. Ein Verbrennungsraum 3 a bildet sich dabei unterhalb
des kippbaren Rostes 3. Es ist möglich, diesem Raum zusätzlich Frischluft zuzuführen,
z. B. durch Öffnungen in der Wand 7 der Muffel: Die Menge der dem Verbrennungsraum
zugeführten Frischluft wird dadurch geregelt, daß die gesamte Luft, welche durch
die ö$nung 5 einströmt, sich aufteilt in die Luftmenge, welche über den oberen Einfüllrand
6 der Muffel 2 abwärts fließt und den anderen Teil, der durch die Wandung 7 dem
Verbrennungsraum zugeleitet wird. Nach der Verbrennung fällt die Asche in einen
strahlungsdichten Behälter 8 am unteren Ende der Muffel. Die Verbrennungsgase gehen
durch einen Abzug 9 in ein Staubfilter 10 und auch der hier abgeschiedene Staub
wird in einer ähnlichen verschlossenen Kapsel aufgefangen.
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Der kippbare Verbrennungsrost 3 befindet sich im Innern der niet-
und fugenlosen Muffel t. Die durch den Heizkörper 4 erhitzte Luft steigt, wie durch
Pfeil angedeutet, außerhalb der Muffel hoch, fließt über den oberen Einfüllrand
der Muffel 2 und gelangt zum Rost 3 bzw. zum Verbrennungsraum 3 a unterhalb des
Rostes 3. Der ganze Ofen ist dickwandig ummauert (11) und außerdem mit einem ebenfalls
dickwandigen Deckel 12 versehen. über der Muffel t befindet sich im Deckel ein strahlungsundurchlässiges
Schauglas. Der Durchtritt für die an den Heizkörpern 4 erhitzte Luft läßt sich durch
Verdrehung des Deckels 12 mehr oder weniger stark schließen, wodurch ein umso größerer
Anteil dieser Luft durch die Wandung 7 in den Verbrennungsraum unterhalb des Rostes
3 gedrückt wird.
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Der Deckel 12 kann ferner so ausgebildet sein, daß er eine Schleusenanordnung
für das Einfüllen neuen Brenngutes bildet. Dadurch wird erreicht, daß der Ofen niemals
völlig geöffnet zu werden braucht, wenn man weiteres Verbrennungsmaterial in den
Ofen einfüllen will. So kann z. B. der Deckel 12 unterhalb des Schauglases 13 nochmals
einen Abschluß besitzen, so daß zwischen Schauglas 13 und dem unteren Abschluß des
Deckels 12 eine Schleusenanordnung entsteht.
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In F i g. 2 ist der Veraschungsofen mit einer Beschickungsschleuse
14 versehen. Die Beschickungsschleuse 14 ist im wesentlichen ein senkrechtes Fallrohr,
welches an seiner obersten Kante auf der Beschickungsbühne mit einem handbedienten
Abschlußdeckel15 versehen ist. Das nach Öffnung des Deckels 15 eingefüllte Verbrennungsgut
sammelt sich im oberen Raum der Schleuse 14, welcher durch einen Deckel
16 unten abgeschlossen ist. Nach öffnen des Deckels 16 fällt eine ausreichende
Menge des Verbrennungsgutes in den unteren Schleusenteil 14 a und gelangt in die
obere Verbrennungskammer des Ofens. Der drehbare Deckel 12 ist mit einer Einsichtöffnung
17 versehen, welche einen Einblick schräg von oben in den Verbrennungsraum 2 zuläßt.
Der untere Teil 14 a der Einfüllschleuse ist mit einem Mantel 18 umgeben,
durch den Kühlwasser geleitet werden kann, damit der Schacht nicht zu heiß wird
und sich im Innern der Schleuse nicht in der Erwärmung weichwerdendesVerbrennungsgut
an denWänden der Schleuse ansetzen und dort festbacken kann.
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Der untere Schleusenteil 14 a ist auswechselbar. Nach Lösen der Kühlwasserverschraubung
läßt er sich herausnehmen. Am unteren Ende dieses Schleusenteils befindet sich eine
ölsanddichtung, welche es erlaubt, daß der Deckel 12 gedreht wird, wie es zur Regelung
der von oben einströmenden Verbrennungsluft notwendig ist. Es ist zweckmäßig, den
Ofen so zu gestalten, daß er zu Reinigungszwecken von oben bis unten frei zugängig
ist, um beispielsweise
versehentlich in den Ofen gelangte Instrumente
od. ä. wieder herausholen zu können. Dabei ist es dann vorteilhaft, daß sich die
Roste kippen lassen, so daß man bei senkrechter Stellung der Roste einen glatten
Durchfall des Verbrennungsgutes von oben nach unten durch die gesamte Verbrennungsmuffel
erhält.