DE19518208A1

DE19518208A1 - Assembly for disposal of toxic waste

Info

Publication number: DE19518208A1
Application number: DE19518208A
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Messerschmid; Bernd Dr Ing Glocker
Original assignee: STEINBEIS TRANSFERZENTRUM RAUM
Current assignee: STEINBEIS TRANSFERZENTRUM RAUM
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1995-05-18
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2015-05-19
Also published as: DE19518208C2

Abstract

The assembly for the incineration of esp. special waste material has a plasmatron (12) in a mobile assembly, constructed of separate modules selected according to the nature of material being processed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum thermischen Behandeln von Stoffen, insbesondere von Sondermüll, mit einem Plasmatron, in dem die Stoffe mit heißem Plasma vermischt werden und durch die hohen Tempera turen in ihre elementaren Bestandteile zerfallen.The invention relates to a thermal system Treatment of substances, especially hazardous waste, with a plasmatron in which the fabrics with hot Plasma are mixed and due to the high tempera doors break down into their elementary components.

Anlagen zum thermischen Behandeln von Stoffen, insbe sondere von Sondermüll, sind bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter Sondermüll insbe sondere Stoffe verstanden, die beispielsweise bei der Galvanik, im Hüttenwesen, bei der Hausmüllverbrennung und in der chemischen Industrie in den verschie densten Varianten und Formen anfallen. Dieses können sowohl feste, flüssige, pasteuse oder gasförmige Stoffe sein. Unter Sondermüll fallen beispielsweise auch chemische Kampfstoffe. Den Stoffen ist gemein sam, daß sie in mehr oder minder großen Anteilen toxische Substanzen, beispielsweise chlorierte und fluorierte Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel PCB, Dioxine, enthalten. Diese toxischen Substanzen sind nur schwer zu entsorgen und stellen ein erhebliches Umweltrisiko dar. Weitere Gefahren gehen von in dem Sondermüll enthaltenden Schwermetallen aus. Die bis her praktizierten Verfahren einer Deponierung der be lasteten Stoffe in Sondermülldeponien ist aus Gründen des Umweltschutzes nicht mehr zu verantworten.Plants for the thermal treatment of substances, esp special hazardous waste are known. As part of the The present invention is in particular hazardous waste understood special substances, for example in the Electroplating, metallurgy, incineration of household waste and in the chemical industry in various most variants and shapes arise. This can both solid, liquid, pasteuse or gaseous Be fabrics. Hazardous waste, for example also chemical warfare agents. The fabrics are common sam that they are in more or less large proportions toxic substances, such as chlorinated and fluorinated hydrocarbons, for example PCB, Dioxins. These are toxic substances difficult to dispose of and represent a significant Environmental risk. Further dangers arise from in the Heavy metals containing hazardous waste. The up ago practiced methods of depositing the be contaminated substances in hazardous waste landfills is for reasons no longer responsible for environmental protection.

Weiterhin ist bekannt, Sondermüll durch thermische Verfahren zu entsorgen, bei denen die in dem Son dermüll enthaltenen organischen Verbindungen durch thermische Zersetzung in kleinstmögliche molekulare Bausteine zerlegt werden. Hierzu sind stationäre Ver brennungsanlagen bekannt, bei denen jedoch nachteilig ist, daß zum Erreichen möglichst hoher Temperaturen umfangreiche technische Vorkehrungen getroffen werden müssen. Darüber hinaus kann nicht ausgeschlossen wer den, daß bei sogenannten Sondermüllverbrennungsanla gen in dem dort entstehenden Abgas Schadstoffemis sionswerte auftreten, die zu einer Belastung der Um welt führen. Darüber hinaus kann nicht sicher gewähr leistet sein, daß der zu zersetzende Sondermüll in der notwendigen Verweilzeit der entsprechend hohen Temperatur ausgesetzt ist.It is also known to dispose of hazardous waste through thermal Dispose of procedures in which the in the Son dermüll contained organic compounds thermal decomposition into the smallest possible molecular Building blocks are disassembled. For this, stationary ver incinerators known, but disadvantageous is that to achieve the highest possible temperatures extensive technical precautions are taken have to. In addition, who can not be excluded the fact that in so-called hazardous waste incineration plants conditions in the exhaust gas generated there Sions values occur that lead to a burden on the order lead the world. In addition, can not be guaranteed ensures that the hazardous waste to be decomposed in the necessary dwell time of the correspondingly high Exposed to temperature.

Weiterhin sind Verfahren zum Behandeln von Sondermüll bekannt, bei denen thermische Lichtbogenbrenner, im weiteren Plasmatron genannt, eingesetzt werden. Die Plasmatrons erzeugen Plasma mit Temperaturen von mehr als ca. 10.000°C. Mittels des so erzeugten Hoch temperatur-Plasmas kann eine Hochtemperatur-Pyrolyse durchgeführt werden, bei der eine thermische und chemische Zersetzung von Sondermüll jeglicher Art gewährleistet ist. Bei den bekannten, ein Plasmatron aufweisenden Anlagen zum thermischen Behandeln von Sondermüll ist jedoch nachteilig, daß diese für unterschiedliche Arten von Sondermüll nicht variabel einsetzbar sind.There are also procedures for treating hazardous waste known in which thermal arc burners, in called another plasmatron. The Plasmatrons generate plasma with temperatures of more than approximately 10,000 ° C. By means of the high generated in this way temperature plasma can be a high temperature pyrolysis be carried out in which a thermal and chemical decomposition of all kinds of hazardous waste is guaranteed. In the known, a plasmatron having systems for the thermal treatment of Hazardous waste is disadvantageous, however, that this for different types of hazardous waste are not variable can be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum thermischen Behandeln von Stoffen, insbesondere von Sondermüll, der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die für unterschiedlichste Arten von Stoffen variabel einsetzbar und einfach aufgebaut ist.The invention has for its object a system for the thermal treatment of substances, in particular of hazardous waste, of the generic type to create which is variable for different types of fabrics can be used and is simply constructed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Anlage mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Dadurch, daß das Plasmatron aus einzelnen, auf die Art des zu behandelnden Stoffes abstimmbaren Modulen besteht und mobil ausgebildet ist, bietet sich der Vorteil, daß das Plasmatron einerseits durch seinen modularen Aufbau auf unterschiedliche zu behandelnde Stoffe in einfacher Weise umgerüstet werden kann, so daß abgestimmt auf jeden zu behandelnden Stoff eine optimale Gestaltung des Plasmatrons erreichbar ist. Andererseits kann durch die Mobilität des Plasmatrons dieses in einfacher Weise zu dem Anfallort der zu behandelnden Stoffe, insbesondere des zu entsorgenden Sondermülls transportiert werden. Hierdurch bietet sich eine große Flexibilität des Plasmatrons. Als Plasmatron wird im weiteren nicht nur das zu der gesamten Anlage gehörende eigentliche Plasmatron an sich betrachtet; diese Anlage setzt sich vielmehr aus dem Plasmaerzeuger, einer Zumischkammer, Anlagen teilen zur Reaktion des Plasma-Gasgemischs mit den zu behandelnden Stoffen, Anlagenteilen zur Kühlung und Anlagenteilen zum Abtrennen und Ausbringen der behan delten Stoffen zusammen. Der Einfachheit halber soll nachfolgend jedoch nur von einem Plasmatron als Be zeichnung für die gesamte Anlage gesprochen werden. Durch den mobilen und modularen Aufbau des Plasma trons kann - wie bereits erwähnt - die Anlage einer seits direkt zu dem Anfallort der zu entsorgenden Stoffe transportiert werden und es kann gegebe nenfalls eine Probebehandlung des vorhandenen zu ent sorgenden Stoffes durchgeführt werden, um durch eine Veränderung der Konfiguration des Plasmatrons auf die bestmöglichste Prozeßführung bei der Behandlung von Stoffen zu kommen. Durch die mit dem Plasmatron durchgeführte Pyrolyse der zu behandelnden Stoffe, insbesondere von toxischem Sondermüll, können sowohl feste, flüssige, pasteuse und gasförmige Stoffe in wiederverwendbare Substanzen umgesetzt werden. Mit dem Plasmatron sind Temperaturen während der Pyrolyse erzielbar, die lediglich eine relativ kurze Ver weilzeit der zu behandelnden Stoffe in dem Plasma- Gasgemisch benötigen, so daß trotz des kleinen und mobilen Aufbaus relativ große Durchsatzmengen er reichbar sind.According to the invention, this object is achieved by a system solved with the features specified in claim 1. Because the plasmatron consists of individual, on the Modules of tunable modules to be treated exists and is mobile, the Advantage that the plasmatron on the one hand by its modular structure on different to be treated Fabrics can be converted easily, so that tailored to each substance to be treated optimal design of the plasma cartridge is achievable. On the other hand, due to the mobility of the plasmatron this in a simple way to the place of occurrence of the treating substances, especially those to be disposed of Hazardous waste can be transported. This provides great flexibility of the plasmatron. When Plasmatron does not just become that Plasmatron belonging to the entire plant considered oneself; this plant is rather exposed the plasma generator, a mixing chamber, plants share to the reaction of the plasma gas mixture with treating substances, plant parts for cooling and Plant parts for separating and spreading the behan mixed fabrics. For the sake of simplicity however, only subsequently from a plasmatron as Be drawing can be spoken for the entire system. Due to the mobile and modular structure of the plasma As already mentioned, trons can create a on the one hand directly to the place of collection of the waste to be disposed of Fabrics are transported and there may be if necessary, a trial treatment of the existing one be carried out by a care provider Change the configuration of the plasmatron to the best possible process management in the treatment of Fabrics to come. By the one with the plasmatron carried out pyrolysis of the substances to be treated, especially of toxic hazardous waste, can both solid, liquid, pasteuse and gaseous substances in reusable substances are implemented. With the plasmatron are temperatures during pyrolysis achievable, which is only a relatively short ver because of the substances to be treated in the plasma Need gas mixture so that despite the small and mobile construction relatively large throughputs are reachable.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, daß das Plasmatron jeweils als Modul ausgebil det eine Kathode, eine Anode und eine Mischkammer aufweist, die vorzugsweise miteinander lösbar ver bindbar sind. Die lösbaren Verbindungen können dabei beispielsweise durch Schraubverbindungen realisiert sein, wobei entsprechende Abdichtungen zwischen den einzelnen Modulen selbstverständlich sind. Durch die lösbar miteinander verbundenen Module ist deren schnelle Austauschbarkeit direkt vor Ort, das heißt, am Anfallort der zu behandelnden Stoffe möglich, so daß lange Umrüstzeiten der gesamten Anlage bzw. des Plasmatrons nicht erforderlich sind. Durch den mo dularen Aufbau kann das Plasmatron unterschiedlich konfiguriert werden, das heißt, bestimmte Module kön nen zusätzlich aus mehreren Segmenten bestehen, so daß neben dem Austausch ganzer Module auch innerhalb der Module eine Variation durch Anordnung verschiede ner Segmente, von denen beispielsweise einige wegge lassen werden können, eine ganz konkrete Abstimmung des Gesamtaufbaus des Plasmatrons auf den zu behan delnden Stoff möglich ist.In a preferred embodiment of the invention is provided see that the Plasmatron each trained as a module det a cathode, an anode and a mixing chamber has, which preferably releasably ver are binding. The detachable connections can realized for example by screw connections be, with appropriate seals between the individual modules are a matter of course. Through the modules releasably connected to one another quick interchangeability on site, that is, possible at the source of the substances to be treated, so that long changeover times of the entire system or Plasmatrons are not required. By the mo The plasmatron can have different structures configured, that is, certain modules can additionally consist of several segments, so that besides the exchange of entire modules also within the modules a variation by arranging different ones ner segments, some of which, for example, can be let, a very specific vote of the overall structure of the plasmatron to behan delenden substance is possible.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mischkammer aus wenigstens einem Segment besteht, das einerseits eine Eintritts öffnung für das Plasma-Gasgemisch und andererseits wenigstens eine Eintrittsöffnung für den zu behan delnden Stoff aufweist. Die Eintrittsöffnungen für den zu behandelnden Stoff sind vorzugsweise symme trisch zu der Mischkammer angeordnet, so daß vorteil hafterweise eine möglichst turbulente Vermischung des zu behandelnden Stoffes mit dem Plasma-Gasgemisch über eine möglichst geringe Weglänge erfolgt.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the mixing chamber from at least a segment that is on the one hand an entry opening for the plasma gas mixture and on the other at least one entry opening for behan delenden fabric. The entry openings for the substance to be treated is preferably symme arranged trisch to the mixing chamber, so that advantage fortunately a turbulent mixing of the substance to be treated with the plasma gas mixture over the shortest possible path length.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Eintrittsöffnungen für den zu behandelnden Stoff austauschbare Einsätze besitzen. Hierdurch wird es sehr vorteilhaft möglich, ohne das gesamte Plasmatron in seiner Grundkonfiguration zu verändern, lediglich durch Austausch der Einsätze in den Eintrittsöffnungen für den zu behandelnden Stoff unterschiedliche Vermischungsbedingungen in der Mischkammer zu gewährleisten. Die Einsätze können da bei vorzugsweise unterschiedliche Innendurchmesser und/oder eine unterschiedliche Düsenaustrittsöffnung in Richtung der Mischkammer aufweisen. Eine Anpassung der Eintrittsöffnungen an die Mischkammer ist somit ebenfalls problemlos an unterschiedliche Zustände der zu behandelnden Stoffe, das heißt, ob diese gasför mig, flüssig, pasteus oder fest sind, möglich. Neben der Abstimmung auf den zu behandelnden Stoff ist durch den Austausch der Einsätze der Massendurchsatz der gesamten Anlage einstellbar. Der Massendurchsatz kann so auf die herrschenden Temperaturen in dem Plasma-Gasgemisch und den herrschenden Druck optimal abgestimmt werden, so daß jederzeit während der Pro zeßführung eine ausreichend hohe Temperatur zur Pyrolyse gewährleistet ist und somit sichergestellt wird, daß selbst geringste Anteile des zu behandeln den Gutes nicht thermisch zersetzt das Plasmatron verlassen können.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the inlet openings for the have interchangeable inserts. This makes it very advantageously possible without the entire Plasmatron in its basic configuration change, just by exchanging the inserts in the entry openings for the substance to be treated different mixing conditions in the Ensure mixing chamber. The stakes can be there with preferably different inner diameters and / or a different nozzle outlet opening have in the direction of the mixing chamber. An adjustment the inlet openings to the mixing chamber is thus also easily to different states of the substances to be treated, that is, whether they are gas mig, liquid, pasteus or solid are possible. Next the coordination to the substance to be treated by exchanging the inserts the mass throughput the entire system adjustable. The mass throughput can so on the prevailing temperatures in the Plasma gas mixture and the prevailing pressure optimal be coordinated so that at any time during the pro zeßführung a sufficiently high temperature Pyrolysis is guaranteed and thus ensured will treat that even the slightest fraction of the the plasmatron does not thermally decompose the good being able to leave.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further advantageous embodiments of the invention result from the rest of the subclaims mentioned features.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described in the following play closer with the accompanying drawings explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Plasma trons mit einer Pyrolysekammer; Figure 1 is a schematic view of a plasma tron with a pyrolysis chamber.

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch ein Plasma tron und Fig. 2 is a sectional view through a plasma tron and

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil eines Plasmatrons nach einer weiteren Ausführungsvariante. Fig. 3 is a schematic sectional view through part of a plasma cartridge according to a further embodiment.

In der Fig. 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Anlage zum thermischen Behandeln von Stoffen, insbe sondere von toxischem Sondermüll, dargestellt. Die Anlage 10 ist lediglich schematisch dargestellt und soll im Überblick den Gesamtaufbau verdeutlichen. Die Anlage 10 besitzt ein Plasmatron 12, das als mit Gleichstrom betreibbarer, thermischer Lichtbogenbren ner ausgebildet ist. Das Plasmatron 12 besitzt als Module eine Kathode 14 und eine Anode 16 (Konstriktorteil). Sowohl die Kathode 14 (nicht dargestellt) als auch die Anode 16 sind mit Kanälen 18 versehen, durch die ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, geleitet werden kann. An die Anode 16 schließt sich ein weiteres Modul 20 an, das eine Mischkammer 22 aufweist. Das Modul 20 ist ebenfalls mit Kanälen 18 für ein Kühlmittel versehen. Das Modul 20 weist weiterhin wenigstens eine kanalartige Eintrittsöffnung 24 auf, die in der Mischkammer 22 endet. Im gezeigten Beispiel sind diametral gegen überliegend zwei Eintrittsöffnungen 24 angeordnet, die dem Einbringen von toxischem Sondermüll in die Mischkammer 22 dienen. Die Mischkammer 22 wird dabei von einer axialen Durchgangsöffnung 26 des Moduls 20 gebildet. Die Anode 16 besitzt ebenfalls eine axiale Durchgangsöffnung 28, die einerseits mit der Kathode 14 und andererseits mit der Mischkammer 22 in Verbindung steht. Die Durchgangsöffnung 28 bildet dabei eine Brennkammer 30 des Plasmatrons 12 aus. Auf den Aufbau der Kathode 14, der Anode 16 und des Moduls 20 wird anhand der Fig. 2 noch detaillierter eingegangen.In Fig. 1, a generally designated 10 system for the thermal treatment of substances, in particular special toxic waste, is shown. The system 10 is only shown schematically and is intended to provide an overview of the overall structure. The system 10 has a plasmatron 12 , which is constructed as a thermal arc burner operable with direct current. The plasmatron 12 has a cathode 14 and an anode 16 (constrictor part) as modules. Both the cathode 14 (not shown) and the anode 16 are provided with channels 18 through which a coolant, for example water, can be passed. A further module 20 , which has a mixing chamber 22 , connects to the anode 16 . The module 20 is also provided with channels 18 for a coolant. The module 20 also has at least one channel-like inlet opening 24 , which ends in the mixing chamber 22 . In the example shown, two inlet openings 24 are arranged diametrically opposite one another, which serve to introduce toxic hazardous waste into the mixing chamber 22 . The mixing chamber 22 is formed by an axial through opening 26 of the module 20 . The anode 16 also has an axial through opening 28 which is connected on the one hand to the cathode 14 and on the other hand to the mixing chamber 22 . The passage opening 28 forms a combustion chamber 30 of the plasma cartridge 12 . The structure of the cathode 14 , the anode 16 and the module 20 will be discussed in more detail with reference to FIG. 2.

Das Plasmatron 12 ist an einem Gehäuse 32 befestigt, beispielsweise angeflanscht, das eine Pyrolysekammer 34 ausbildet. Die Pyrolysekammer 34 wird durch eine im wesentlichen axial verlaufende Öffnung 36 in dem Gehäuse 32 gebildet. Das Gehäuse 32 weist ebenfalls Kanäle 18 auf, die von einem Kühlmittel durchflossen werden können. An der dem Plasmatron 12 abgewandten Seite der Pyrolysekammer 34 ist diese durch einen Stopfen 38 verschlossen, der einen Kühler, im gezeig ten Beispiel einen Fingerkühler 40, bildet. Dieser weist dazu mehrere im wesentlichen axial in die Pyrolysekammer 34 hineinragende Kanäle 42 auf. Die Kanäle 42 können von einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchflossen sein. Das Gehäuse 32 weist wei terhin wenigstens einen Kanal 44 auf, der mit der Pyrolysekammer 34 in Verbindung steht und als Abgas kanal ausgebildet ist. Auf die Darstellung der An schlüsse für das Kühlmittel an die Kanäle 18, für ein Schutzgas für die Kathode 14, des Trägergases, für das Zuführen des toxischen Sondermülls über den Kanal 24 sowie eine Abgasbehandlungsanlage an den Abgas kanal 44 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit ver zichtet.The plasmatron 12 is fastened, for example flanged, to a housing 32 , which forms a pyrolysis chamber 34 . The pyrolysis chamber 34 is formed by an essentially axially extending opening 36 in the housing 32 . The housing 32 also has channels 18 through which a coolant can flow. On the side facing away from the plasmatron 12, the pyrolysis chamber 34 is closed by a plug 38 which forms a cooler, in the example shown a finger cooler 40 . For this purpose, this has a plurality of channels 42 projecting essentially axially into the pyrolysis chamber 34 . A coolant, for example water, can flow through the channels 42 . The housing 32 further has at least one channel 44 which is connected to the pyrolysis chamber 34 and is designed as an exhaust gas channel. On the representation of the connections to the coolant to the channels 18 , for a protective gas for the cathode 14 , the carrier gas, for supplying the toxic hazardous waste via the channel 24 and an exhaust gas treatment system to the exhaust gas channel 44 was omitted for reasons of clarity .

Die Anlage 10 besteht insgesamt aus von der Kathode 14, der Anode 16, dem Modul 20 sowie dem Gehäuse 22 und dem Kühler 40 gebildeten einzelnen Modulen, die miteinander lösbar verbindbar sind. Auf die Darstel lung von Verbindungsstellen, beispielsweise von Schraubverbindungen, wurde ebenfalls verzichtet. Die Anlage 10 insgesamt weist beispielsweise eine maxima le Länge von einem Meter auf und ist somit auf rela tiv kleinem Einbauraum, beispielsweise in einem transportablen Container und/oder auf einem Fahrzeug bzw. Fahrzeuganhänger anordenbar und somit mobil aus gebildet.The system 10 consists overall of individual modules formed by the cathode 14 , the anode 16 , the module 20 and the housing 22 and the cooler 40 , which can be detachably connected to one another. The presentation of connection points, for example screw connections, has also been dispensed with. The system 10 as a whole, for example, has a maximum length of one meter and can thus be arranged in a relatively small installation space, for example in a transportable container and / or on a vehicle or vehicle trailer, and is thus made to be mobile.

Anhand der schematischen Darstellung in der Fig. 1 soll der prinzipielle Ablauf einer Sondermüll- Pyrolyse verdeutlicht werden, wobei auf eine detail liertere Darstellung des Plasmatrons 12 anhand der Fig. 2 noch eingegangen wird.The basic sequence of a hazardous waste pyrolysis is to be clarified on the basis of the schematic representation in FIG. 1, with a more detailed representation of the plasmatron 12 being discussed with reference to FIG. 2.

Mit der Anlage 10 soll Sondermüll, beispielsweise chlorierte Kohlenwasserstoffe, thermisch zersetzt und in ihre atomaren Bestandteile zerlegt werden. Der Sondermüll kann weiterhin beispielsweise auch Sauer stoff und kleine Mengen von Schwermetallen enthalten. Bei dem Plasmatron 12 handelt es sich beispielsweise um einen 30 kW Lichtbogenbrenner, der mit einer entsprechenden Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die Kathode wird dabei von einem Trägergas, bei spielsweise Argon, umspült. Das Trägergas wird in der Brennkammer 30 gezündet und bildet durch die an die Kathode 14 und Anode 16 angelegte Spannung einen stationären Lichtbogen aus. Durch diesen Lichtbogen wird das Trägergas ionisiert und es bildet sich eine Plasmaströmung aus. In dieses Plasma werden die toxischen Substanzen in der Mischkammer eingespritzt. Dieses Gasgemisch wird durch die Mischkammer 22 in die Pyrolysekammer 34 hinein geleitet und trifft dort auf den Fingerkühler 40. Das Lichtbogenplasma weist dabei vor der Zumischstelle eine bestimmte Tem peratur, die über 10.000°C erreichen kann, auf. Der Druck im Strömungskanal stellt sich entsprechend der elektrischen Leistung und den Massendurchsätzen ein, ist variabel und kann entsprechend dem zu be handelnden toxischen Sondermüll angepaßt werden. Ent scheidend hierbei ist eine ausreichend große Ver weilzeit des toxischen Sondermülls in dem Lichtbogen plasma, damit eine vollständige Zersetzung erreicht werden kann. Das Lichtbogenplasma ist dabei so ein gestellt, daß von der Erzeugung in der Brennkammer 30 bis zum Auftreffen auf den Fingerkühler 40 eine Zeit spanne von beispielsweise ca. 20 ms vergeht.With plant 10 , special waste, for example chlorinated hydrocarbons, is to be thermally decomposed and broken down into its atomic components. The hazardous waste can also contain oxygen and small amounts of heavy metals, for example. The Plasmatron 12 is, for example, a 30 kW arc burner which is connected to a corresponding DC voltage source. A carrier gas, for example argon, flows around the cathode. The carrier gas is ignited in the combustion chamber 30 and forms a stationary arc due to the voltage applied to the cathode 14 and anode 16 . The carrier gas is ionized by this arc and a plasma flow is formed. The toxic substances in the mixing chamber are injected into this plasma. This gas mixture is passed through the mixing chamber 22 into the pyrolysis chamber 34 and hits the finger cooler 40 there . The arc plasma has a certain temperature in front of the mixing point, which can reach over 10,000 ° C. The pressure in the flow channel adjusts itself according to the electrical power and the mass flow rates, is variable and can be adapted according to the toxic hazardous waste to be handled. The decisive factor here is a sufficiently long dwell time of the toxic hazardous waste in the arc plasma so that complete decomposition can be achieved. The arc plasma is set so that a time span of, for example, about 20 ms passes from the generation in the combustion chamber 30 until it hits the finger cooler 40 .

In das Lichtbogenplasma wird über die Eintritts öffnungen 24 der toxische Sondermüll eingebracht. Der Sondermüll kann dabei gasförmig, flüssig, pasteus oder im festen Zustand vorliegen. Bei einem im festen Zustand vorliegenden Sondermüll empfiehlt sich dessen vorherige Pulverisierung. Gegebenenfalls kann fester oder pulverförmiger Sondermüll mit einer Flüssigkeit versetzt werden und mit dieser gemeinsam in das Plasma eingebracht werden. Der über die Eintritts öffnung 24 eingebrachte Sondermüll wird von dem Lichtbogenplasma erfaßt und in Richtung der Pyrolyse kammer 34 mitgerissen. Durch eine noch zu erläuternde Ausgestaltung der Brennkammer 22 wird erreicht, daß das Lichtbogenplasma eine sehr große Axialge schwindigkeit in Richtung der Pyrolysekammer 34 be sitzt und so die über die Eintrittsöffnung 24 einge brachten Stoffe sofort mitgerissen werden, ohne daß diese die Kathode 14 oder die Anode 16 berühren können. Hierdurch wird vermieden, daß die Stoffe, die in der Regel eine aggressive Zusammensetzung aufwei sen, zu einer starken Erosion der Kathode 14 führen. In der Mischkammer 22 erfolgt ein Vermischen der ein gebrachten Stoffe mit dem Lichtbogenplasma, wobei die axiale Länge der Mischkammer 22 so gewählt ist, daß vor Eintritt in die Pyrolysekammer 34 eine möglichst homogene Durchmischung des Lichtbogenplasmas mit den eingebrachten Stoffen erfolgt. Hierdurch wird ge währleistet, daß die eingebrachten Stoffe auch tat sächlich eine genügend lange Zeitdauer in einer ent sprechend hohen Temperaturzone des Lichtbogenplasmas verbleiben, so daß deren vollständige thermische Zer setzung garantiert ist.The toxic hazardous waste is introduced into the arc plasma via the inlet openings 24 . The hazardous waste can be gaseous, liquid, pasteus or in a solid state. In the case of hazardous waste that is in its solid state, it is advisable to pulverize it beforehand. If necessary, solid or powdery special waste can be mixed with a liquid and introduced into the plasma together with this. The special waste introduced through the inlet opening 24 is detected by the arc plasma and entrained in the direction of the pyrolysis chamber 34 . By a design of the combustion chamber 22 yet to be explained, it is achieved that the arc plasma has a very high axial speed in the direction of the pyrolysis chamber 34 and the substances introduced via the inlet opening 24 are immediately entrained without the cathode 14 or the anode 16 can touch. This avoids that the substances, which generally have an aggressive composition, lead to severe erosion of the cathode 14 . In the mixing chamber 22 there is a mixing of the substances brought in with the arc plasma, the axial length of the mixing chamber 22 being chosen such that the arc plasma is mixed as homogeneously as possible with the substances introduced before entering the pyrolysis chamber 34 . This ensures that the materials introduced actually remain for a sufficiently long period of time in a correspondingly high temperature zone of the arc plasma, so that their complete thermal decomposition is guaranteed.

Nachdem das Lichtbogenplasma in die Pyrolysekammer 34 eintritt, erfolgt eine gasdynamische Entspannung, so daß die Gase relativ rasch abkühlen. Die Abkühlung wird durch das Auftreffen auf den Fingerkühler 40 un terstützt, der das Gas quasi abschreckt. Hierdurch wird verhindert, daß eine Rekombination der zuvor thermisch zersetzten atomaren Bestandteile der einge brachten Stoffe stattfinden kann und hierdurch even tuell neue toxische Schadstoffe entstehen können. Während der Abkühlung des Gasgemisches erfolgt eine Trennung der flüchtigen Stoffe von den kondensieren den Stoffen und eventuell enthaltenen Schwermetallen. Die entstandenen, nunmehr behandelten Stoffe werden über den Abgaskanal 44 aus der Pyrolysekammer 34 her ausgeführt und endbehandelt. Die Endbehandlung kann beispielsweise in einer vollständigen Abkühlung, einer weiteren katalytischen Behandlung und schließ lich in einem Auffangen in einem Sammelbehälter be stehen. Auf die Besonderheiten der Abgasbehandlung soll im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher eingegangen werden.After the arc plasma enters the pyrolysis chamber 34 , a gas dynamic expansion takes place, so that the gases cool down relatively quickly. The cooling is supported by hitting the finger cooler 40 , which quasi quenched the gas. This prevents a recombination of the previously thermally decomposed atomic constituents of the substances introduced and can possibly result in new toxic pollutants. During the cooling of the gas mixture, the volatile substances are separated from the condensed substances and any heavy metals they contain. The resulting, now treated substances are carried out via the exhaust duct 44 from the pyrolysis chamber 34 and finished. The final treatment can, for example, be a complete cooling, a further catalytic treatment and finally a collection in a collecting container. The peculiarities of exhaust gas treatment are not to be discussed in more detail in the context of the present description.

In der Fig. 2 wird in einer Schnittdarstellung der Aufbau des Plasmabrenners 12 verdeutlicht. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.The structure of the plasma torch 12 is illustrated in a sectional illustration in FIG. 2. The same parts as in Fig. 1 are provided with the same reference numerals and not explained again.

Die Kathode 14 besitzt einen sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden Grundkörper 46. Der Grundkörper 46 ist aus einzelnen Segmenten zu sammengefügt, von denen beispielsweise ein erstes Segment 48 dem Anschluß an die Gleichstromquelle und an ein Kühlkreissystem dient. Ein zweites Segment 50 dient als Führungssegment und besitzt hierzu axial beabstandete Ringschultern 52, die sich an der Innen wandung 54 einer axialen Bohrung 56 einer Hülse 59 abstützen. Die Ringschultern 52 besitzen einen grö ßeren Durchmesser als das Segment 50 und sind derart axial zueinander beabstandet, daß sich ein Ringraum 58 innerhalb der Bohrung 56 ergibt. In die Ring schultern 52 sind Dichtungen 60 eingelegt, so daß der Ringraum 58 nach außen abgedichtet ist.The cathode 14 has a base body 46 which extends essentially in the axial direction. The base body 46 is assembled from individual segments, of which, for example, a first segment 48 is used for connection to the direct current source and to a cooling circuit system. A second segment 50 serves as a guide segment and for this purpose has axially spaced annular shoulders 52 which are supported on the inner wall 54 of an axial bore 56 of a sleeve 59 . The annular shoulders 52 have a larger diameter than the segment 50 and are axially spaced apart such that an annular space 58 results within the bore 56 . In the ring shoulders 52 seals 60 are inserted so that the annular space 58 is sealed to the outside.

Die Kathode 14 besitzt ein drittes Segment 62, das die eigentliche Kathode bildet und beispielsweise aus 2%igem thoriertem Wolfram besteht. Die axiale Bohrung 56 der Hülse 59 bildet eine Ringstufe 64, so daß die Bohrung 56 in einen Bereich 66 mit einem kleineren Durchmesser übergeht. Das Segment 62 der Kathode 14 ist in dem Bereich 66 der Hülse 59 angeordnet, so daß dieser die Brennkammer 30 ausbildet. Die Kathode 14 ist beispielsweise durch eine Schraubmuffe 68 in der Hülse 59 arretiert. Die Schraubmuffe 68 ist hierzu in ein Innengewinde 70 der Hülse 59 einschraubbar und drückt gegen die erste Ringschulter 52 des Segments 50, so daß die zweite Ringschulter 52 des Segments 50 gegen die Ringstufe 64 der Hülse 59 gedrückt wird. Die Segmente 48 und 50 besitzen Kanäle 72, durch die ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, geleitet wer den kann. Die Hülse 59 besitzt weiterhin wenigstens eine radiale Durchgangsöffnung 74, die in dem Ring raum 58 mündet.The cathode 14 has a third segment 62 , which forms the actual cathode and consists, for example, of 2% thoriated tungsten. The axial bore 56 of the sleeve 59 forms an annular step 64 , so that the bore 56 merges into an area 66 with a smaller diameter. The segment 62 of the cathode 14 is arranged in the region 66 of the sleeve 59 , so that it forms the combustion chamber 30 . The cathode 14 is locked for example by a screw sleeve 68 in the sleeve 59 . For this purpose, the screw sleeve 68 can be screwed into an internal thread 70 of the sleeve 59 and presses against the first annular shoulder 52 of the segment 50 , so that the second annular shoulder 52 of the segment 50 is pressed against the annular step 64 of the sleeve 59 . The segments 48 and 50 have channels 72 through which a coolant, for example water, can be passed. The sleeve 59 also has at least one radial through opening 74 which opens into the annular space 58 .

Von dem Ringraum 58 führen, in der Fig. 2 nicht dar gestellt, über den Umfang der Kathode 14 gleichmäßig verteilt, Bohrungen in die Brennkammer 30. Über die Kanäle 74 wird das Trägergas für das Plasmatron 12 zugeführt. Als Trägergas wird beispielsweise Argon verwendet; es kann eventuell mit einem kleinen Pro zentsatz Wasserstoff zur Unterdrückung der Rußbildung gemischt sein. Der Ringraum 58 bildet dabei einen Beruhigungsraum für das eingeführte Trägergas, so daß dieses gleichmäßig in die Brennkammer 30 eingebracht werden kann und das Segment 62 der Kathode 48 gleich mäßig umspült.From the annular space 58 lead, not shown in FIG. 2, evenly distributed over the circumference of the cathode 14 , bores in the combustion chamber 30th The carrier gas for the plasmatron 12 is supplied via the channels 74 . Argon, for example, is used as the carrier gas; it may be mixed with a small percentage of hydrogen to suppress soot formation. The annular space 58 forms a calming space for the introduced carrier gas, so that it can be introduced evenly into the combustion chamber 30 and uniformly flows around the segment 62 of the cathode 48 .

An die Hülse 59 schließt sich die Anode 16 an, die beispielsweise als wassergekühltes Kupfersegment aus gebildet sein kann. Die Anode 16 weist hierzu die bereits in Fig. 1 dargestellten Kanäle 18 zum Führen eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, auf. Die Anode 16 ist von den weiteren Teilen des Plasmatrons 12 elektrisch isoliert. Die Isolierung kann bei spielsweise durch Zwischenanordnung von entsprechend dimensionierten, sogenannten Keramiktabletten, erfol gen. Die Anode 16 kann beispielsweise durch eine hier angedeutete Schraubverbindung 76 mit der Hülse 59 verbunden sein. Die Hülse 59 weist hierzu einen Flansch 78 auf. Die Anode 16 besitzt eine axiale Durchgangsöffnung 80, die einen Bereich 82 mit einem größeren Durchmesser aufweist, der über eine vorzugs weise konisch verlaufende Ringstufe 84 in einen Be reich 86 mit kleinerem Durchmesser übergeht. Der Durchmesser des Bereichs 84 entspricht dabei dem Durchmesser des Bereichs 66 der Bohrung 56 der Hülse 59. Die Durchgangsöffnung 80 bildet somit einen Düsenhals 88 für die Brennkammer 30.Connected to the sleeve 59 is the anode 16 , which can be formed, for example, as a water-cooled copper segment. For this purpose, the anode 16 has the channels 18 already shown in FIG. 1 for guiding a coolant, for example water. The anode 16 is electrically isolated from the other parts of the plasmatron 12 . The insulation can, for example, by interposing appropriately dimensioned, so-called ceramic tablets. The anode 16 can, for example, be connected to the sleeve 59 by a screw connection 76 indicated here. For this purpose, the sleeve 59 has a flange 78 . The anode 16 has an axial through opening 80 , which has an area 82 with a larger diameter, which passes over a preferably conical ring step 84 in a loading area 86 with a smaller diameter. The diameter of the area 84 corresponds to the diameter of the area 66 of the bore 56 of the sleeve 59 . The passage opening 80 thus forms a nozzle neck 88 for the combustion chamber 30 .

Die Anode 16 kann aus einzelnen axialen Segmenten be stehen, durch deren axiales Zusammenfügen sich die Durchgangsöffnung 80 ergibt. Hierdurch wird es mög lich, die Durchgangsöffnung 80 in ihrer konstruktiven Gestaltung zu variieren und somit beispielsweise be sondere Ausgestaltungen des Düsenhalses 88 vorzuneh men. Durch eine entsprechende Wahl der geometrischen Parameter der Durchgangsöffnung 80 wird erreicht, daß der Lichtbogen im von der Anode 16 gebildeten Konstriktorteil diffus ansetzt und nicht in die Mischkammer 22 hinausgetrieben wird. Die Anode 16 kann beispielsweise ein Segment enthalten, durch das der Düsenhals 88 in seinem an die Mischkammer 22 an schließenden Bereich den Lichtbogen beeinflußt, so daß dieser an der gewünschten Stelle ansetzt.The anode 16 can be made up of individual axial segments, the axial joining of which results in the through opening 80 . This makes it possible to vary the through opening 80 in its structural design and thus, for example, be special configurations of the nozzle neck 88 . A corresponding choice of the geometric parameters of the passage opening 80 ensures that the arc diffusely starts in the constrictor part formed by the anode 16 and is not driven out into the mixing chamber 22 . The anode 16 can, for example, contain a segment through which the nozzle neck 88 influences the arc in its area adjoining the mixing chamber 22 , so that it starts at the desired location.

An die Anode 14 schließt sich das die Mischkammer 22 ausbildende Modul 20 an. Das Modul 20 besteht vor zugsweise aus Edelstahl und weist die bereits in Fig. 1 dargestellten Kanäle 18 zum Führen eines Kühlmittels auf. Im Bereich der Mischkammer 22 ver laufen die Kanäle 18 in axialer Richtung, um eine definierte Fließrichtung zu gewährleisten und soge nannte Totwassergebiete zu vermeiden. Damit wird eine optimale Kühlung der Mischkammer 22 bzw. deren Wan dung über die gesamte axiale Länge der Mischkammer 22 gewährleistet.The module 20 forming the mixing chamber 22 is connected to the anode 14 . The module 20 is preferably made of stainless steel and has the channels 18 already shown in FIG. 1 for guiding a coolant. In the area of the mixing chamber 22 , the channels 18 run in the axial direction in order to ensure a defined flow direction and to avoid so-called dead water areas. This ensures optimum cooling of the mixing chamber 22 or its expansion over the entire axial length of the mixing chamber 22 .

Die Mischkammer 22 wird von einer axialen Durchgangs öffnung 90 gebildet, deren Durchmesser vorzugsweise größer ist als der Durchmesser des Düsenhalses 88 des Konstriktorteils (Anode). Hiermit läßt sich über die Wahl des Durchmessers der Durchgangsöffnung 90 eine strömungsdynamische Beeinflussung des Lichtbogen plasmas beim Austritt aus dem Düsenhals 88 bzw. beim Eintritt in die Mischkammer 22 erreichen. Nach einem nicht dargestellten Beispiel kann die Durchgangsöff nung 90 beispielsweise auch einen sich konisch erwei ternden Verlauf aufweisen, so daß diese quasi als Diffusor wirkt. Der Bereich kann auch einen konischen Verlauf aufweisen, um die Strömung weiter zu be schleunigen.The mixing chamber 22 is formed by an axial passage opening 90 , the diameter of which is preferably larger than the diameter of the nozzle neck 88 of the constrictor part (anode). This can be achieved through the choice of the diameter of the passage opening 90, a fluid dynamic influence of the arc plasma when it exits the nozzle neck 88 or when it enters the mixing chamber 22 . According to an example, not shown, the passage opening 90 may, for example, also have a conically widening profile, so that it acts as a diffuser. The area can also have a conical shape in order to further accelerate the flow.

Die Mischkammer 22 wird beispielsweise durch eine Keramikhülse gebildet, die in das Modul 20 einge schoben ist. Hierdurch wird einerseits erreicht, daß eine Wandtemperatur der Mischkammer 22 so stark er höht werden kann, daß in der Wandgrenzschicht sehr hohe Temperaturen, beispielsweise größer 1.200°C, erreichbar sind, um sicherzustellen, damit auch in diesen Wandgrenzbereichen gelangende zu behandelnde Stoffe sicher thermisch zersetzt werden können. Durch die Verwendung einer Keramikhülse kann andererseits die Mischkammer 22 hinsichtlich ihres Innendurchmes sers bzw. des bereits erwähnten konischen Verlaufs in einfacher Weise durch Austausch der Keramikhülse ent sprechend variiert werden. Das Modul 20 kann, wie bereits die Anode 16 (Konstriktorteil) ebenfalls aus einzelnen Segmenten bestehen, so daß durch Hinzufügen oder Weglassen einzelner Segmente die axiale Länge der Mischkammer 22 variierbar ist. Daß die zusammen zufügenden Segmente hinsichtlich der Führung der Kanäle 18 bzw. der einzuschiebenden Keramikhülse aufeinander abgestimmt sein müssen, ist selbstver ständlich und soll hier nicht weiter erörtert werden. Im gezeigten Beispiel, gemäß Fig. 2, besteht das Modul 20 beispielsweise aus zwei aneinandergefügten Segmenten 92. The mixing chamber 22 is formed for example by a ceramic sleeve which is inserted into the module 20 . On the one hand, this ensures that a wall temperature of the mixing chamber 22 can be increased to such an extent that very high temperatures, for example greater than 1200 ° C., can be reached in the wall boundary layer to ensure that substances to be treated that reach these wall boundary regions are also reliably thermally decomposed can be. By using a ceramic sleeve, on the other hand, the mixing chamber 22 can be varied in a simple manner by exchanging the ceramic sleeve with respect to its inner diameter or the aforementioned conical shape. The module 20 , like the anode 16 (constrictor part), can also consist of individual segments, so that the axial length of the mixing chamber 22 can be varied by adding or omitting individual segments. That the segments to be joined together must be coordinated with one another with regard to the guidance of the channels 18 or the ceramic sleeve to be inserted is self-evident and will not be discussed further here. In the example shown, according to FIG. 2, the module 20 consists, for example, of two segments 92 joined together.

Das erste an die Anode 16 angrenzende Segment 92 weist die Eintrittsöffnung 24 für die zu behandelnden Stoffe auf. Die Eintrittsöffnung 24 wird hier durch zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Ein trittsöffnungen gebildet. In die Eintrittsöffnungen 24 sind, hier angedeutet, Hülsen 94 eingefügt, die in den Eintrittsöffnungen 24 auf hier nicht näher zu be trachtende Weise arretierbar sind. Der zu behandelnde toxische Sondermüll wird durch die Hülse 94 geführt und in der Mischkammer 22 dem Lichtbogenplasma zuge mischt. Durch eine Austauschbarkeit der Hülsen 94 kann einerseits das gesamte Plasmatron 12 auf un terschiedlichen toxischen Sondermüll abgestimmt wer den. Die Hülsen 94 können hierzu beispielsweise un terschiedliche Innendurchmesser aufweisen, so daß be rücksichtigbar ist, ob es sich um gasförmigen, flüs sigen, pasteusen oder festen Sondermüll handelt. Weiterhin kann die Hülse darauf abgestimmt werden, ob der toxische Sondermüll unter Normaldruck oder bei spielsweise unter einem Überdruck in die Mischkammer 22 eingespritzt wird. Darüber hinaus können die Hül sen 94 in ihren in der Mischkammer 22 mündenden Bereichen als Düsen ausgebildet sein, die unter schiedliche Austrittsquerschnitte und/oder eine un terschiedliche Anzahl von auch siebartigen Austritts öffnungen aufweisen. Somit kann eine Abstimmung der Hülsen 94 auf praktisch jeden beliebigen toxischen Sondermüll erfolgen.The first segment 92 adjoining the anode 16 has the inlet opening 24 for the substances to be treated. The inlet opening 24 is formed here by two diametrically opposed inlet openings. In the inlet openings 24 , sleeves 94 are inserted, indicated here, which can be locked in the inlet openings 24 in a manner not to be considered here. The toxic hazardous waste to be treated is passed through the sleeve 94 and mixed with the arc plasma in the mixing chamber 22 . Due to the interchangeability of the sleeves 94 , the entire Plasmatron 12 can be matched to different toxic hazardous waste. The sleeves 94 can for example have un different inner diameters, so that it can be taken into account whether it is gaseous, liquid, paste or solid special waste. Furthermore, the sleeve can be adapted to whether the toxic hazardous waste is injected into the mixing chamber 22 under normal pressure or, for example, under an overpressure. In addition, the sle sen 94 can be formed in their areas opening into the mixing chamber 22 as nozzles which have different outlet cross-sections and / or a different number of sieve-like outlet openings. Thus, the sleeves 94 can be matched to practically any toxic hazardous waste.

Durch den Eintritt des toxischen Sondermülls durch die Eintrittsöffnungen 24 in die Mischkammer 22 er folgt eine turbulente Vermischung des Sondermülls mit dem Lichtbogenplasma. Durch die Anordnung der Ein trittsöffnungen 24, bzw. der darin angeordneten Hül sen 94, erfolgt die Zumischung der toxischen Stoffe beziehungsweise des Sondermülls symmetrisch vom Rande her in das Lichtbogenplasma. An der Zumischstelle treten das heiße Trägergas, also zum Beispiel Argon, und die toxischen Stoffe als zwei getrennte Strö mungen auf. Diese Strömungen unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammensetzung, ihrer Geschwindig keit, ihrer Temperatur, ihrem Gesamtdruck und wenn als toxische Stoffe beispielsweise Flüssigkeiten injiziert werden, in ihrem Aggregatzustand. Während der Vermischung erfolgt ein Ausgleich aller Strö mungsgrößen über den Querschnitt der Mischkammer 22. Dies bedeutet, daß beim Einbringen von beispielsweise toxischen Flüssigkeiten, diese zuerst in eine Gas phase übergehen und dann zu reagieren beginnen. Um eine ausreichend homogene Vermischung des Licht bogenplasmas und der toxischen Stoffe zu erreichen, muß die Mischkammer 22 ausreichend lang sein. Der gesamte in der Mischkammer 22 ablaufende Mischvorgang bildet somit eine Mischzone und eine Ausgleichszone. Dementsprechend ergeben sich in der Mischkammer 22 zwei entsprechende Abschnitte.The entry of the toxic hazardous waste through the inlet openings 24 into the mixing chamber 22 results in turbulent mixing of the hazardous waste with the arc plasma. The arrangement of the inlet openings 24 , or the sle 94 arranged therein, admixes the toxic substances or special waste symmetrically from the edge into the arc plasma. At the admixing point, the hot carrier gas, for example argon, and the toxic substances appear as two separate flows. These flows differ in their chemical composition, their speed, their temperature, their total pressure and, if, for example, liquids are injected as toxic substances, their physical state. During the mixing process, all flow quantities are compensated for across the cross section of the mixing chamber 22 . This means that when, for example, toxic liquids are introduced, they first pass into a gas phase and then start to react. In order to achieve a sufficiently homogeneous mixing of the arc plasma and the toxic substances, the mixing chamber 22 must be sufficiently long. The entire mixing process taking place in the mixing chamber 22 thus forms a mixing zone and a compensation zone. Accordingly, there are two corresponding sections in the mixing chamber 22 .

Am Ende des Düsenhalses hat der Kernstrahl des Licht bogenplasmas eine sehr viel höhere Geschwindigkeit und einen niedrigeren dynamischen Druck. Wegen der quer gerichteten Pulsationskomponente der Geschwin digkeit der eingespritzten Substanzen bildet sich eine turbulente Durchmischung aus. In dieser dringen die beiden Stoffe ineinander ein und bilden eine immer breiter werdende Mischzone. In der Grenzschicht dieser Mischzone wird die eingebrachte toxische Flüs sigkeit zuerst in sehr kleine Tropfen auseinander gerissen und verdampft anschließend aufgrund der hohen Temperatur des Lichtbogenplasmas. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Lichtbogenplasmas wird das Tröpfchen-Dampfgemisch stark beschleunigt. Nach der Verdampfung setzt simultan die Zersetzung der orga nischen Verbindungen der toxischen Stoffe ein. Dies wiederum bewirkt eine starke Temperaturerniederung und eine Geschwindigkeitsabnahme des Lichtbogen plasmas in der Grenzschicht. In diesem Bereich gibt es noch einen ungestörten Kernstrahl mit konstanter Geschwindigkeit und einen Bereich mit ungestörten injizierten toxischen Stoffen, der außerhalb der Mischzone liegt. In einiger Entfernung von der Zu mischstelle füllt die Mischzone den ganzen Quer schnitt der Mischkammer 22 aus und bildet somit einen Grenzquerschnitt. In diesem Grenzquerschnitt gibt es keine ungestörten injizierten toxischen Stoffe und keine ungestörte Kernströmung des Lichtbogenplasmas. Die Strömungsgrößen sind jedoch über den Querschnitt unterschiedlich. So hat an der Wandung der Misch kammer 22 die Geschwindigkeit fast nahezu noch den Wert der injizierten toxischen Stoffe, wogegen an einer gedachten Mittellinie näherungsweise noch die Bedingungen des ungestörten Kernstrahls des Licht bogenplasmas herrschen. Daher wird erst in dem dem Grenzquerschnitt nachfolgenden Bereich der Mischkam mer 22 ein Ausgleich der Strömungsgrößen stattfinden. At the end of the nozzle neck, the core jet of the arc plasma has a much higher speed and a lower dynamic pressure. Due to the transverse pulsation component of the speed of the injected substances, turbulent mixing is formed. The two substances penetrate into each other and form an ever wider mixing zone. In the boundary layer of this mixing zone, the introduced toxic liquid is first torn apart into very small drops and then evaporates due to the high temperature of the arc plasma. Due to the high speed of the arc plasma, the droplet-vapor mixture is greatly accelerated. After evaporation, the decomposition of the organic compounds of the toxic substances begins simultaneously. This in turn causes a sharp drop in temperature and a decrease in the speed of the arc plasma in the boundary layer. In this area there is still an undisturbed core jet with constant speed and an area with undisturbed injected toxic substances, which is outside the mixing zone. At a distance from the mixing point, the mixing zone fills the entire cross section of the mixing chamber 22 and thus forms a boundary cross section. In this cross-sectional area there are no undisturbed injected toxic substances and no undisturbed core flow of the arc plasma. However, the flow quantities differ across the cross section. So on the wall of the mixing chamber 22, the speed almost almost equal to the value of the injected toxic substances, whereas on an imaginary center line the conditions of the undisturbed core beam of the arc plasma prevail. Therefore, a compensation of the flow quantities will only take place in the area of the mixing chamber 22 following the border cross section.

Am Austrittsquerschnitt der Mischkammer 22, die bei spielsweise von der Zumischstelle in einem Abstand entfernt liegt, der dem sechs- bis zehnfachen Kammer durchmesser entspricht, ist das Gemisch aus dem Licht bogenplasma und den eingebrachten toxischen Stoffen genügend einheitlich. Eine genaue Berechnung der Durchmischung der zwei aufeinandertreffenden Strö mungen kann mit Hilfe der Strömungstheorie erfolgen, ist aber hier im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht notwendig.At the outlet cross section of the mixing chamber 22 , which is at a distance from the mixing point at a distance which corresponds to six to ten times the diameter of the chamber, the mixture of the arc plasma and the introduced toxic substances is sufficiently uniform. A precise calculation of the mixing of the two flowing flows can be done with the help of flow theory, but is not necessary here in the context of the present description.

Aus der Mischkammer 22 tritt das Gemisch aus dem Lichtbogenplasma und den eingebrachten toxischen Stoffen in die in Fig. 1 dargestellte Pyrolysekammer 34 ein, in der letztlich durch die hohen Temperaturen des Lichtbogenplasmas von beispielsweise über 10.000 °C eine vollständige thermische Zersetzung der toxischen Stoffe erfolgt. Aus der Pyrolysekammer 34 werden diese zersetzten Stoffe über den Abgaskanal 44 abgeführt. Der Prozeß der thermischen Behandlung der toxischen Stoffe kann kontinuierlich erfolgen, da über die Eintrittsöffnung 24 ständig neue toxische Stoffe in die Plasmaströmung eingebracht werden kön nen. Diese werden während des Transportes von der Zu mischstelle über die Mischkammer 22 und die Pyrolyse kammer 34 bis zum Auftreffen auf den Fingerkühler 40, trotz der realtiv kurzen Verweilzeit in dem Lichtbo genplasma von beispielsweise 20 ms, bei einem Druck von beispielsweise 1 bar, ausreichend thermisch zer setzt. From the mixing chamber 22 , the mixture of the arc plasma and the introduced toxic substances enters the pyrolysis chamber 34 shown in FIG. 1, in which ultimately a complete thermal decomposition of the toxic substances takes place due to the high temperatures of the arc plasma of, for example, over 10,000 ° C. These decomposed substances are discharged from the pyrolysis chamber 34 via the exhaust duct 44 . The process of thermal treatment of the toxic substances can take place continuously, since new toxic substances can be continuously introduced into the plasma flow via the inlet opening 24 . These are during the transport from the mixing point to the mixing chamber 22 and the pyrolysis chamber 34 until they hit the finger cooler 40 , despite the relatively short dwell time in the arc plasma, for example 20 ms, at a pressure of 1 bar, for example, sufficiently thermally zer sets.

In einem der das Modul 20 bildenden Segmente 92, im gezeigten Beispiel dem zweiten Segment 92, können zu sätzlich diametral symmetrisch zu der Mischkammer 22 angeordnete Eintrittsöffnungen 96 vorgesehen sein, durch die in das Gemisch aus dem Lichtbogenplasma und den eingebrachten toxischen Stoffen ein zusätzliches Gas zur definierten Beeinflussung eines Rekombina tionsprozesses der thermisch zersetzten toxischen Stoffe eingebracht werden kann. Beispielsweise kann über die Eintrittsöffnungen 96 Sauerstoff eingebracht werden, um entstehenden Ruß in Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umzuwandeln.In one of the segments 92 forming the module 20 , in the example shown the second segment 92 , inlet openings 96 can also be provided, diametrically symmetrical to the mixing chamber 22 , through which an additional gas is added to the mixture of the arc plasma and the toxic substances introduced influence of a recombination process of the thermally decomposed toxic substances can be introduced. For example, oxygen can be introduced through the inlet openings 96 in order to convert the soot produced into carbon monoxide and carbon dioxide.

Mittels der Eintrittsöffnungen 96 kann nicht nur Sauerstoff, sondern auch ein Sauerstoffträger und/oder Wasserstoff oder ein Wasserstoffträger, beispielsweise Methan, in die Mischkammer 22 ein gebracht werden. Der Sauerstoff beziehungsweise Was serstoff oder gegebenenfalls der Sauerstoffträger beziehungsweise Wasserstoffträger, vermischen sich in der Mischkammer 22 mit dem Lichtbogenplasma und dem eingebrachten toxischen Stoff, so daß infolge ab laufender Reaktionen umweltverträgliche Stoffe wie Kohlendioxid CO₂ und einfach auszuwaschende Salzsäure HCl erhalten werden. Über die Eintrittsöffnungen 96 wird die Zumischung des Sauerstoffs beziehungsweise des Wasserstoffs so dosiert, daß in der Mischkammer 22 eine derartige Zusammensetzung entsteht, bei der eine vollständige Umwandlung des Sauerstoffs und des Wasserstoffs in Kohlendioxid und Salzsäure möglich ist. Es stellen sich somit stöchiometrische Verhält nisse ein. Not only oxygen, but also an oxygen carrier and / or hydrogen or a hydrogen carrier, for example methane, can be introduced into the mixing chamber 22 by means of the inlet openings 96 . The oxygen or What serstoff or optionally the oxygen carrier or hydrogen carrier, mix in the mixing chamber 22 with the arc plasma and the introduced toxic substance, so that as a result of ongoing reactions environmentally friendly substances such as carbon dioxide CO₂ and easily washable hydrochloric acid HCl are obtained. The admixture of the oxygen or hydrogen is metered in via the inlet openings 96 in such a way that a composition is formed in the mixing chamber 22 in which a complete conversion of the oxygen and the hydrogen into carbon dioxide and hydrochloric acid is possible. There are thus stoichiometric ratios.

Eine weitere Möglichkeit, die stöchiometrischen Ver hältnisse in der Mischkammer 22 zu erhalten, besteht darin, gemeinsam mit den zu entsorgenden Stoffen über die Eintrittsöffnung 24 einen zusätzlichen zu ent sorgenden Stoff in die Mischkammer 22 miteinzu bringen, dessen chemische Zusammensetzung derart zu der chemischen Zusammensetzung des eigentlich zu ent sorgenden Stoffes paßt, daß entweder Reduktions partner oder Oxidationspartner (Wasserstoff oder Sauerstoff) vorhanden sind, die zur Bildung umwelt verträglicher und damit leicht zu entsorgender Reak tionsprodukte führen.A further possibility, the stoichiometric Ver ratios to get into the mixing chamber 22, is miteinzu bring together with the to be disposed of substances across the entrance opening 24 an additional to ent caring material into the mixing chamber 22, the chemical composition of such to the chemical composition actually to ent care substance fits that either reduction partner or oxidation partner (hydrogen or oxygen) are present, which lead to the formation of environmentally compatible and thus easy to dispose of reaction products.

Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel münden die Eintrittsöffnungen 24 und 96, über die die zu behandelnden Stoffe beziehungsweise die Reaktions partner der Mischkammer zugegeben werden, unmittelbar gegenüberliegend in die Mischkammer 22. Auf diese Weise wird eine besonders gute Verwirbelung der Stoffe und der hierzu passenden Reaktionspartner in dem Plasma ermöglicht. Werden die Stoffe und die Reaktionspartner mit besonders hoher Radialgeschwin digkeit über die Eintrittsöffnungen 24 beziehungs weise 96 in das Plasma eingespritzt, kommt es bereits unmittelbar am Beginn der Mischkammer 22 zu einer relativ homogenen Vermischung der Stoffe, der Reak tionspartner und des Plasmas, so daß insgesamt eine optimale Behandlung der Stoffe möglich ist.According to an exemplary embodiment, not shown, the inlet openings 24 and 96 , via which the substances to be treated or the reaction partners are added to the mixing chamber, open directly opposite into the mixing chamber 22 . In this way, a particularly good intermingling of the substances and the appropriate reactants in the plasma is made possible. If the substances and the reactants are injected into the plasma with a particularly high radial velocity via the inlet openings 24 or 96 , a relatively homogeneous mixing of the substances, the reaction partners and the plasma occurs immediately at the beginning of the mixing chamber 22 , so that overall an optimal treatment of the fabrics is possible.

Nach einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungs beispiel ist es möglich, die Eintrittsöffnungen 24 und 96 derart miteinander zu kombinieren, daß an der Wandung der Mischkammer auf relativ eng beieinander liegendem Raum eine Zweifach- beziehungsweise Mehr fachaustrittsöffnung entsteht. Diese Austrittsöff nungen bilden demzufolge Zweifach- oder Mehrfach düsen, wobei die Stoffe beziehungsweise deren Reak tionspartner schon vor Auftreffen auf das Plasma miteinander vermischt werden. Hierdurch wird die angestrebte stöchiometrische Reaktion in der gesamten Mischkammer 22 positiv beeinflußt. Die Eintritts öffnungen 24 und 96 können weiterhin einen ge wendelten Verlauf aufweisen, so daß die Stoffe beziehungsweise deren Reaktionspartner unter Drall in die Mischkammer 22 eingespritzt werden. Durch diese Drallbewegung der Stoffe beziehungsweise der Reak tionspartner wird eine noch bessere Vermischung mit dem Plasma in der Mischkammer 22 erreicht. Die Einspritzung kann hierbei entweder radial zu der Mischkammer und damit zu dem in der Mischkammer vorhandenen Plasma, oder unter einem Winkel zur Strömungsachse des Plasmas erfolgen. Dieser Winkel kann beispielsweise in Bereichen zwischen 80 und 110° zur Strömungsachse liegen. Das Einmischen kann somit entweder in Strömungsrichtung oder entgegen der Strö mungsrichtung des Plasmas erfolgen.According to a further embodiment, not shown, it is possible to combine the inlet openings 24 and 96 in such a way that a double or multiple outlet opening is formed on the wall of the mixing chamber in a relatively closely spaced space. These outlet openings consequently form double or multiple nozzles, the substances or their reaction partners being mixed with one another before they strike the plasma. As a result, the desired stoichiometric reaction in the entire mixing chamber 22 is positively influenced. The inlet openings 24 and 96 can also have a coiled course, so that the substances or their reactants are injected into the mixing chamber 22 with swirl. This swirling movement of the substances or the reaction partners results in an even better mixing with the plasma in the mixing chamber 22 . The injection can take place either radially to the mixing chamber and thus to the plasma present in the mixing chamber, or at an angle to the flow axis of the plasma. This angle can lie, for example, in ranges between 80 and 110 ° to the flow axis. The mixing can thus take place either in the flow direction or against the flow direction of the plasma.

Durch den gegebenen - bereits ausführlich erläuterten - Modulaufbau der Anlage 10 kann das die Eintritts öffnungen 24 beziehungsweise 96 aufweisende Modul entsprechend den zu behandelnden Stoffen angepaßt werden, indem beispielsweise unterschiedliche Module vorhanden sind, die jeweils den eben erläuterten Aufbau besitzen können und jeweils das für den tat sächlich zu behandelnden Stoff benötigte Modul mit der Anlage 10 kombiniert wird.Due to the given - already explained in detail - module structure of the system 10 , the module having the inlet openings 24 or 96 can be adapted according to the substances to be treated, for example by providing different modules, each of which can have the structure just explained and each for the Actual substance to be treated module is combined with the system 10 .

In Fig. 2 ist weiterhin ein Flansch 98 dargestellt, mit dem das Plasmatron 12 an das in Fig. 1 darge stellte Gehäuse 32 beispielsweise anschraubbar ist. Der Flansch 98 bildet dabei gleichzeitig ein Teil des Moduls 20 und weist ebenfalls die Durchgangsöffnung 90 zur Ausbildung der Mischkammer 22 auf. Um die Strömung des Gemisches aus dem Lichtbogenplasma und den eingebrachten toxischen Stoffen in der Pyrolyse kammer 34 zu beeinflussen, kann beispielsweise das der Pyrolysekammer 34 zugewandte Segment 92 bzw. der Flansch 98 eine derartige Ausbildung erfahren, daß sich für den Austritt der Mischkammer 22 eine Laval düse ergibt. Hiermit ist erreichbar, daß das Gemisch aus dem Lichtbogenplasma mit den eingebrachten toxischen Stoffen am Austritt des Plasmatrons 12 auf Überschall beschleunigt werden kann und so eine derartige Strömung erzeugt werden kann, daß durch so genanntes chemisches Einfrieren Rekombinationsreak tionen der thermisch zersetzten Stoffe unterdrückt werden können.In Fig. 2, a flange 98 is also shown, with which the plasmatron 12 can be screwed onto the housing 32 shown in Fig. 1, for example. The flange 98 simultaneously forms part of the module 20 and also has the through opening 90 for forming the mixing chamber 22 . In order to influence the flow of the mixture from the arc plasma and the introduced toxic substances in the pyrolysis chamber 34, for example, the pyrolysis chamber 34 facing segment 92 or the flange may undergo 98, such a configuration that for the exit of the mixing chamber 22 has a Laval nozzle results. This can be achieved that the mixture of the arc plasma with the introduced toxic substances at the outlet of the plasmon 12 can be accelerated to supersonic and such a flow can be generated that recombination reactions of the thermally decomposed substances can be suppressed by so-called chemical freezing.

Insgesamt ist mit der Anlage 10, insbesondere mit dem Plasmatron 12, ein System geschaffen worden, das aus einer Vielzahl einzelner Module besteht, die an die Einsatzbedingungen entsprechend angepaßt und beliebig kombiniert werden können. So kann durch Austausch entsprechender Teile die Mischkammer 22, die Ein trittsöffnung 24, der Brennerraum 30 und/oder der Düsenhals 88 beliebig kombiniert werden. Somit ist eine optimale Einstellung des Plasmatrons 12 auf jeden beliebigen toxischen Stoff abhängig von dessen Aggregatzustand und/oder Zusammensetzung möglich. Die Anlage ist in ihren geometrischen Abmessungen so klein aufgebaut, daß sie problemlos beispielsweise in einem Container und/oder auf einem Fahrzeug montier bar ist und somit mobil ist. Hiermit kann die Anlage 10 direkt zum Anfallort der toxischen Stoffe ge schafft werden, so daß deren umweltgefährdender Transport zu einer Entsorgungsanlage entfällt. Im Er gebnis der Pyrolysebehandlung der toxischen Stoffe entstehen vollkommen schadstofffreie, gegebenenfalls durch die thermische Zersetzung in wiederverwertbare Ursprungsverbindungen vorliegende Substanzen.Overall, with the system 10 , in particular with the Plasmatron 12 , a system has been created which consists of a large number of individual modules which can be adapted accordingly to the operating conditions and combined as desired. Thus, the mixing chamber 22 , the inlet opening 24 , the burner chamber 30 and / or the nozzle neck 88 can be combined as desired by exchanging corresponding parts. Thus, an optimal adjustment of the plasmatron 12 to any toxic substance is possible depending on its physical state and / or composition. The system is so small in its geometric dimensions that it can be easily assembled, for example in a container and / or on a vehicle, and is therefore mobile. With this, the system 10 can be created directly to the point of occurrence of the toxic substances, so that their environmentally hazardous transport to a disposal system is eliminated. As a result of the pyrolysis treatment of the toxic substances, completely pollutant-free substances are formed, possibly due to the thermal decomposition into reusable original compounds.

In der Fig. 3 ist schematisch in einem Teilschnitt eine weitere Ausführungsvariante eines Plasmatrons 12 gezeigt. Gleiche Teile wie in den Fig. 1 und 2 sind trotz eines teilweise unterschiedlichen Aufbaus zum besseren Verständnis mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. FIG. 3 schematically shows a further embodiment variant of a plasma cartridge 12 in a partial section. The same parts as in FIGS. 1 and 2 are provided with the same reference numerals for better understanding despite a partially different structure and are not explained again.

Die Darstellung des Plasmatrons 12 in Fig. 3 erfolgt oberhalb einer Axialen 100, wobei davon auszugehen ist, daß das Plasmatron 12 im wesentlichen symme trisch zu der Radialen 100 ausgebildet ist. Das Plas matron 12 besitzt die Kathode 14, die beispielsweise aus 2%igem thorierten Wolfram besteht. Die Kathode 14 besitzt hierbei wenigstens eine innere Durchgangsöff nung 102, die in Richtung der Axialen 100 verläuft. An die Kathode 14 schließt sich die Anode 16 an. Zur Stabilisierung des entstehenden Lichtbogens kann der Anode 16 ein hier angedeuteter Magnet 104 zugeordnet sein. Die Anode 16 ist von dem Gehäuseteil, in dem die Kathode 14 befestigt ist, über ein hier lediglich angedeutetes Isolierteil 106 getrennt. Im Anschluß an die Anode 16 wird die Brennkammer 30 ausgebildet, wo bei diese sich zur Ausbildung des Düsenhalses 88 ver engt. Im Anschluß erfolgt eine Erweiterung der Brenn kammer 30 zu der Mischkammer 22. Sowohl die Anode 16 als auch die die Brennkammer ausbildenden Teile wei sen die hier angedeuteten Kanäle 18 zum Durchleiten eines Kühlmediums auf.The plasmatron 12 in FIG. 3 is shown above an axial 100 , it being assumed that the plasmatron 12 is essentially symmetrical to the radial 100 . The plas matron 12 has the cathode 14 , which consists, for example, of 2% thoriated tungsten. The cathode 14 has at least one inner passage opening 102 which extends in the direction of the axial 100 . The anode 16 connects to the cathode 14 . To stabilize the resulting arc, anode 16 can be assigned a magnet 104, which is indicated here. The anode 16 is separated from the housing part in which the cathode 14 is fastened via an insulating part 106, which is only indicated here. Following the anode 16 , the combustion chamber 30 is formed, where it narrows to form the nozzle neck 88 . This is followed by an expansion of the combustion chamber 30 to the mixing chamber 22nd Both the anode 16 and the parts forming the combustion chamber have the channels 18 indicated here for the passage of a cooling medium.

Die Mischkammer 22 wird von der Durchgangsöffnung 90 gebildet. Hierbei ist jedoch an der Innenwandung eine Hülse 108 vorgesehen, die beispielsweise aus Sili ciumkarbid (SiC) oder einem kohlefaserverstärkten Siliciumkarbid (CSiC) besteht. Die Hülse 108 ist in das Segment 92 eingeschoben, so daß die Innenwandung der Hülse 108 die Durchgangsöffnung 90 ergibt. Zwi schen dem Segment 92 und der Hülse 108 ist ein Spalt 110 vorgesehen. Zwischen der Hülse 108 und dem Segment 92 wird durch den Spalt 110 ein mechanischer Kontakt verhindert. Dieser ist ausschließlich auf hier nicht näher dargestellte Befestigungspunkte be schränkt, deren Dimensionierung jedoch im Verhältnis zu der gesamten Länge der Hülse 108 beziehungsweise des Segmentes 92 vernachlässigbar klein ist. Durch das Segment 92 verläuft hier wiederum ein Kanal 18 zum Führen des Kühlmediums. In die Mischkammer 22 mündet hier ein mit 112 bezeichneter Kanal. Der Kanal 112 kann - wie dargestellt - aus einer einzelnen Zu führung zu der Mischkammer 22 bestehen. Es ist jedoch auch möglich, über den Umfang der Mischkammer 22 ver teilt, jeweils beabstandet zueinander mehrere Kanäle 112 anzuordnen, die somit sternförmig in der Misch kammer 22 münden.The mixing chamber 22 is formed by the through opening 90 . Here, however, a sleeve 108 is provided on the inner wall, which consists for example of silicon carbide (SiC) or a carbon fiber reinforced silicon carbide (CSiC). The sleeve 108 is inserted into the segment 92 , so that the inner wall of the sleeve 108 results in the through opening 90 . A gap 110 is provided between the segment 92 and the sleeve 108 . A mechanical contact is prevented by the gap 110 between the sleeve 108 and the segment 92 . This is limited exclusively to fastening points not shown here, the dimensions of which, however, are negligibly small in relation to the entire length of the sleeve 108 or the segment 92 . A channel 18 for guiding the cooling medium here again runs through the segment 92 . A channel designated 112 opens into the mixing chamber 22 here. The channel 112 can - as shown - consist of a single guide to the mixing chamber 22 . However, it is also possible to arrange ver over the circumference of the mixing chamber 22 , in each case spaced apart from one another, a plurality of channels 112 , which thus open out in a star shape in the mixing chamber 22 .

Weiterhin sind die hier lediglich mit einem Pfeil angedeuteten Eintrittsöffnungen 24 für die zu behan delnden Stoffe und die hier ebenfalls lediglich mit einem Pfeil angedeuteten Eintrittsöffnungen 96 für die Reaktionspartner der zu behandelnden Stoffe vor gesehen. Die Eintrittsöffnungen 96 münden hierbei un mittelbar vor dem Düsenhals 88. Die Eintrittsöff nungen 24 münden in der Erweiterung zwischen der Brennkammer 30 und der Mischkammer 22, also in Strö mungsrichtung des Plasmas gesehen, nach den Ein trittsöffnungen 96. Anstelle von mehreren kann selbstverständlich auch jeweils nur eine Eintritts öffnung vorgesehen sein, oder diese besitzen die weiter vorne ausgeführte Bauform einer Zweifach- oder Mehrfachdüse.Furthermore, the inlet openings 24 indicated only with an arrow for the substances to be treated and the inlet openings 96 also indicated only with an arrow for the reactants of the substances to be treated are seen here. The inlet openings 96 open directly in front of the nozzle neck 88 . The inlet openings 24 open into the extension between the combustion chamber 30 and the mixing chamber 22 , that is to say seen in the direction of flow of the plasma, after the inlet openings 96 . Instead of several, of course, only one inlet opening can be provided, or these have the design of a double or multiple nozzle which is further out.

Mittels der in Fig. 3 gezeigten Anordnung des Plas matrons 12 ist eine besonders effektive Plasmabehand lung der zu behandelnden Stoffe möglich. Mittels der Anode 14 und der Kathode 16 wird in bekannter Weise ein Lichtbogenplasma erzeugt. Über die Eintrittsöff nungen 96 werden die Reaktionspartner für die zu be handelnden Stoffe unmittelbar in der Brennkammer 30 dem Plasma beigemischt. Hierdurch wird erreicht, daß durch die Zumischung der kalten Reaktionspartner, beispielsweise des Sauerstoffs und/oder des Methans als Träger für den Wasserstoff, eine spätere Ernie drigung einer Reaktionstemperatur in der Mischkammer 22 weitgehnd vermieden wird. Da die Reaktionspartner in unmittelbarer Nähe der Kathode 14 in das Plasma eingemischt werden, ist diese einer zusätzlichen Belastung ausgesetzt. Um die Standzeit der Kathode 14 zu erhöhen, wird das Schutzgas, beispielsweise Argon oder Wasserstoff, wie bereits zu Fig. 2 erläutert, zwischen der Kathode 14 und dem Isolierteil 106 und zusätzlich durch die Durchgangsöffnung 102 der Kathode 14 geführt. Hierdurch kommt es zu einer Aus bildung eines effektiven Gasschutzmantels für die Kathode 14, so daß die Zumischung der Reaktions partner in unmittelbarer Nähe der Kathode 14 zu keiner Verringerung von deren Standzeit führt.By means of the arrangement of the plasma mat 12 shown in FIG. 3, a particularly effective plasma treatment of the substances to be treated is possible. An arc plasma is generated in a known manner by means of the anode 14 and the cathode 16 . Via the inlet openings 96 , the reactants for the substances to be treated are added directly to the plasma in the combustion chamber 30 . This ensures that the subsequent addition of a reaction temperature in the mixing chamber 22 is largely avoided by the addition of the cold reactants, for example the oxygen and / or methane as a carrier for the hydrogen. Since the reactants are mixed into the plasma in the immediate vicinity of the cathode 14 , it is subjected to an additional load. In order to increase the service life of the cathode 14 , the protective gas, for example argon or hydrogen, as already explained for FIG. 2, is passed between the cathode 14 and the insulating part 106 and additionally through the through opening 102 of the cathode 14 . This leads to the formation of an effective gas protection jacket for the cathode 14 , so that the addition of the reaction partners in the immediate vicinity of the cathode 14 does not lead to a reduction in their service life.

Das mit den über die Eintrittsöffnungen 96 zuge führten Reaktionspartnern vermischte Plasma wird nunmehr durch den Düsenhals 88 der Brennkammer 30 beschleunigt und reißt den über die Eintrittsöff nungen 24 zugeführten, zu behandelnden Stoff mit. Hierdurch kommt es zu einer Vermischung des Plasmas mit dem zu behandelnden Stoff und den in dem Plasma bereits enthaltenen Reaktionspartnern für den zu be handelnden Stoff. Die bereits ausführlich erläuterte chemische Stoffumwandlung der zu behandelnden Stoffe erfolgt dann in der Mischkammer 22. Durch die Anordnung der Hülse 108 wird sehr vorteilhaft er reicht, daß die Kühlung des Plasmas vor allem über eine Strahlungskühlung erfolgt. Dadurch, daß die Hülse 108 aus dem Siliciumkarbid oder dem kohle faserverstärkten Siliciumkarbid besteht, ist diese in der Lage, die Temperaturen an der Innenwandung der Durchgangsöffnung 90 von mehr als 1000 Kelvin zu halten, so daß Rekombinationen und Dioxinbildungen in einer Grenzschicht zu der Hülse 108 vermieden werden. Die Hülse 108 besitzt an ihrer Innenwandung eine nicht dargestellte Schutzschicht, die insbesondere vor dem in dem Plasmagemisch vorhandenen Sauerstoff schützt. Durch die Ausbildung des Spaltes 110 zwi schen der Hülse 108 und dem Segment 92 wird erreicht, daß die Wärme durch das durch die Kanäle 18 fließende Kühlmittel nicht zu rasch dem Plasmagemisch entzogen wird. Mittels der dominierenden Strahlungskühlung über die Hülse 108 und den Spalt 110 auf das Segment 92 können die Temperaturen in den erwähnten hohen Bereichen gehalten werden.The mixed with the supplied via the inlet openings 96 reactants is now accelerated through the nozzle neck 88 of the combustion chamber 30 and entrains the openings to be treated via the inlet openings 24 to be treated. This results in a mixing of the plasma with the substance to be treated and the reaction partners already contained in the plasma for the substance to be treated. The chemical conversion of the substances to be treated, which has already been explained in detail, then takes place in the mixing chamber 22 . The arrangement of the sleeve 108 is very advantageous that the cooling of the plasma takes place above all by radiation cooling. The fact that the sleeve 108 consists of the silicon carbide or the carbon fiber-reinforced silicon carbide is able to keep the temperatures on the inner wall of the through opening 90 of more than 1000 Kelvin, so that recombinations and dioxin formation in a boundary layer with the sleeve 108 be avoided. The sleeve 108 has on its inner wall a protective layer, not shown, which protects in particular from the oxygen present in the plasma mixture. The formation of the gap 110 between the sleeve's 108 and the segment 92 ensures that the heat is not removed too quickly from the plasma mixture by the coolant flowing through the channels 18 . By means of the dominant radiation cooling via the sleeve 108 and the gap 110 on the segment 92 , the temperatures can be kept in the high ranges mentioned.

Am in Strömungsrichtung des Plasmas gesehenen hin teren Ende der Mischkammer 22 wird über die Kanäle 112 in das Gasgemisch, innerhalb dem zu diesem Zeit punkt die angestrebte Stoffumwandlung bereits statt gefunden hat, ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, eingedüst. Dieses sogenannte Quenchen, das heißt, das Zuführen von Quenchwasser über die Kanäle 112, führt zu einer Abschreckung und damit Abkühlung des Gas gemisches. Somit wird die Weiterverarbeitung der nunmehr neutralisierten beziehungsweise in leicht zu entsorgenden Stoffe umgewandelten Sondermülle und dergleichen in einfacher Weise möglich. Anstelle des Quenchen mit Wasser ist auch der Einsatz von Natron lauge denkbar.At the lower end of the mixing chamber 22 , as seen in the flow direction of the plasma, a coolant, preferably water, is injected via the channels 112 into the gas mixture, within which the desired substance conversion has already taken place at this time. This so-called quenching, that is to say the supply of quench water via the channels 112 , leads to a quenching and thus cooling of the gas mixture. The further processing of the now neutralized special waste and the like, which has been converted into easily disposable substances, and the like, is thus possible in a simple manner. Instead of quenching with water, the use of caustic soda is also conceivable.

Claims

1. Plant for the thermal treatment of substances, in particular hazardous waste, with a plasmatron, in which the substances are mixed with hot plasma and decompose into their elementary components by the high temperatures, characterized in that the plasmatron ( 12 ) consists of individual , There are modules that can be tuned to the type of material to be dealt with and are designed to be mobile.

2. Plant according to claim 1, characterized in that the plasmatron ( 12 ) is a direct current arc burner.

3. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the plasmatron ( 12 ) each formed as a module has a cathode ( 14 ), an anode ( 16 ) and a mixing chamber housing ( 20 ).

4. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the modules ( 14 ), ( 16 ), ( 20 ) are releasably connectable to one another.

5. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the modules ( 14 ), ( 16 ), ( 20 ) consist of individual, releasably connectable segments.

6. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the cathode ( 14 ) is a water-cooled cathode which is made of 2% thoriated tungsten.

7. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the cathode ( 14 ) is arranged in a sleeve ( 59 ) which forms a combustion chamber ( 30 ).

8. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the cathode ( 14 ) in a bore ( 58 ) of the sleeve ( 59 ) can be screwed.

9. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the cathode ( 14 ) has at least a through opening ( 102 ) through which a protective gas can be conducted.

10. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the anode ( 16 ) consists of at least one coolable copper segment.

11. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the anode ( 16 ) has a through opening ( 80 ) which forms a nozzle neck ( 88 ) for the combustion chamber ( 30 ) via a ring stage ( 84 ).

12. Plant according to claim 11, characterized in that the ring step ( 84 ) is conical.

13. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle neck ( 88 ) has a divergence segment or a convergence segment for an arc plasma of the plasmatron ( 12 ).

14. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the module ( 20 ) forming the mixing chamber ( 22 ) has at least one coolable segment ( 92 ).

15. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing chamber ( 22 ) is formed by an axial through opening ( 90 ) of the module ( 20 ) or of the segments ( 92 ).

16. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that a ceramic sleeve ( 108 ) can be introduced into the through opening ( 90 ).

17. Plant according to claim 16, characterized in that the ceramic sleeve ( 108 ) is interchangeable.

18. Plant according to claim 16 and 17, characterized in that by means of the ceramic sleeve ( 108 ) a contour, in particular an inner diameter of the mixing chamber ( 22 ) can be changed.

19. Plant according to one of claims 16 to 18, characterized in that a gap ( 110 ) is present between the ceramic sleeve ( 108 ) and the module ( 20 ) or segment ( 92 ).

20. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing chamber ( 22 ) has a conically widening or narrowing cross section.

21. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the axial extent of the mixing chamber ( 22 ) is adjustable over a number of segments ( 92 ).

22. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the segments ( 92 ) has at least one inlet opening ( 24 ) for the substances to be treated.

23. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet openings ( 24 ) are arranged diametrically opposite and / or symmetrically to the combustion chamber ( 22 ).

24. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that interchangeable sleeves ( 94 ) can be arranged in the inlet openings ( 24 ).

25. Plant according to claim 24, characterized in that the sleeves ( 94 ) have different inner diameters and / or different outlet cross sections and / or a different number of outlet openings.

26. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that a segment ( 92 ) assigned to the treatment chamber (pyrolysis chamber 34 ) forms a Laval nozzle for the mixing chamber ( 22 ).

27. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the segments ( 92 ) has at least one inlet opening ( 96 ) for an additional agent, preferably a gas, for influencing the mixture in the mixing chamber ( 22 ).

28. Plant according to claim 27, characterized in that the inlet openings ( 96 ) open at the same height as the inlet openings ( 24 ).

29. Plant according to claim 28, characterized in that the inlet openings ( 24 , 96 ) open opposite into the mixing chamber ( 22 ).

30. Plant according to claim 28, characterized in that the inlet openings ( 24 , 96 ) form a double or multiple nozzle forming a common outlet opening.

31. Plant according to claim 27, characterized in that the inlet opening ( 96 ) opens into the combustion chamber ( 30 ).

32. System according to claim 31, characterized in that the inlet opening ( 96 ) opens into the combustion chamber ( 30 ) in front of the nozzle neck ( 88 ).