DE4306165C1 - Verfahren zur Entsorgung von Explosivstoffen sowie Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von Explosivstoffen mit hoher Abbrandgeschwindigkeit, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1, sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das Verbrennen von Explosivstoffen in gegenüber der Umgebung weitgehend abschottbaren Öfen mit nachfolgender Reinigung der Abgase ist ein be­ kanntes Entsorgungsverfahren. Allerdings treten bei dieser Art der Ent­ sorgung Probleme auf, wenn Explosivstoffe mit hoher Abbrandgeschwindig­ keit zu behandeln sind. Solche Explosivstoffe sind insbesondere Treibla­ dungspulver aber auch gewisse Sprengstoffe, wie z. B. Hexogen und Okto­ gen. Problematisch sind bei diesen hauptsächlich die starke Flammenent­ wicklung (meterhohe Stichflammen) sowie die Freisetzung großer Abgasmen­ gen in kurzen Zeiträumen, wobei letzteres die Abgasreinigung stark er­ schwert.

Aus der EP-OS 0 492 423 ist ein Verfahren zur Verbrennung von Explosiv­ stoffen bekannt, welches mit einem geschlossenen Ofen mit mindestens drei gleichartigen Reaktionszonen arbeitet. Jede Zone weist einen Zünd­ brenner sowie eine Zuleitung für Oxidationsgas auf.

Die DE-PS 40 41 744 desselben Patentinhabers/Anmelders beschreibt den für dieses Verfahren vorgesehenen Ofen (Reaktor), bei welchem die ein­ zelnen Reaktionszonen beispielsweise durch Panzerkettenvorhänge räumlich abgeteilt sind. Die Explosivstoffe werden taktweise auf separaten Kas­ setten in den Ofen eingefahren und können in den einzelnen Reaktionszo­ nen unabhängig voneinander gezündet und abgebrannt werden. Durch zeit­ lich gestaffeltes Zünden und Abbrennen läßt sich so eine gewisse Mini­ mierung und Vergleichmäßigung des Abgasstromes erzielen. Wie sich in praktischen Versuchen gezeigt hat, funktioniert dieses Verfahren aller­ dings nur bei Explosivstoffen mit relativ niedriger Abbrandgeschwindig­ keit und mäßiger Flammenentwicklung. Bei Versuchen mit Treibladungspul­ ver wurde durch die entstehende Stichflamme sowie durch die starke Gas­ strömung jeweils schlagartig der gesamte Ofeninhalt gezündet. Die Pan­ zerkettenvorhänge oder andere Trennorgane waren dabei völlig wirkungs- und nutzlos.

Aus der DE-PS 41 21 133 ist ein Verfahren zum Abbrennen von Explosiv­ stoffen bekannt, bei dem die Explosivstoffe in mindestens einem Reaktor abgebrannt, und die entstehenden Rauchgase mit eingespeister Frischluft vermengt und der Brennkammer einer Feuerungsanlage zur Verbrennung von Brennstoffen zugeführt werden.

Falls zwei oder mehr Reaktoren vorhanden sind, können diese hinsichtlich der Gasführung parallel oder in Reihe geschaltet sein.

Bei Parallelschaltung besteht die Möglichkeit, einen oder mehrere Reak­ toren zu beschicken, während der oder die übrigen in Betrieb sind. Da­ durch lassen sich größere Betriebspausen vermeiden.

Bei Reihenschaltung besteht diese Möglichkeit nicht.

Das beschriebene Prinzip ist an das Vorhandensein einer weiteren Feuerungsanlage gebunden und somit nur unter dieser Bedingung sinnvoll an­ wendbar. Dabei muß den Rauchgasen so viel Frischluft beigemengt werden, daß das entstehende Mischgas als Oxidator für die nachgeschaltete Feue­ rungsanlage verwendbar ist. Die letztlich entstehenden Abgase werden vor ihrer Emission gereinigt.

Angesichts der bekannten Lösungen besteht die Aufgabe der Erfindung da­ rin, ein Verfahren zur Entsorgung von Explosivstoffen mit hoher Abbrand­ geschwindigkeit durch geschlossene Verbrennung mit nachfolgender Abgas­ reinigung anzugeben, welches wirtschaftlich, zuverlässig und sicher ar­ beitet und eine optimale Abgasreinigung ermöglicht, sowie darin, eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird verfahrensseitig durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale, vorrichtungsseitig durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 3 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß sind mindestens zwei getrennte Verbrennungsreaktoren vorhanden, denen der Explosivstoff oder auch mehrere, verschiedenartige Explosivstoffe taktweise zugeführt werden. Die Chargenmengen, Taktzei­ ten, Zündvorgänge etc. werden so gesteuert, daß die Chargen im wesentli­ chen einzeln nacheinander abbrennen. Gewisse zeitliche Oberschneidungen der Brennvorgänge sind gewollt in der Form, daß die nachfolgende Charge entflammt während die vorhergehende erlischt. Die Abgase aller Verbren­ nungsreaktoren werden zusammengeführt, so daß in Verbindung mit den vor­ stehend genannten Merkmalen ein Abgasstrom mit minimalen Durchsatz­ schwankungen entsteht, welcher für eine wirkungsvolle Reinigung mit kleinstmöglichem Aufwand optimal ist. Die erfindungsgemäße Arbeitsweise der Anlage könnte man somit als quasi-kontinuierlich bezeichnen.

Die Verbrennungsreaktoren selbst arbeiten mit Bodenbeschickung und wei­ sen im Hinblick auf die starke Flammenentwicklung bei hohen Gasgeschwin­ digkeiten einen sich hauptsächlich in vertikaler Richtung - mit angepaß­ ter Länge - erstreckenden Brennraum auf.

Die Unteransprüche 2 sowie 4 bis 8 enthalten vorteilhafte Ausgestaltun­ gen des Verfahrens nach Anspruch 1 sowie der Anlage nach Anspruch 3.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Dabei zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei abgastechnisch gekoppelte Verbrennungsreaktoren,

Fig. 2 ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf des Abgasvolumenstromes.

Die Anlage 1 umfaßt mindestens zwei Verbrennungsreaktoren 2 und 3, welche an ein gemeinsames Abgassystem 14 mit Abgasreinigung (nicht dargestellt) angeschlossen sind. Die Verbrennungsreaktoren 2, 3 weisen vertikale, langgestreckte Brennräume 4, 5 auf, welche auch hohe Stichflammen aufnehmen können. Die Beschickung der Verbrennungsreaktoren 2, 3 erfolgt durch deren offene Bodenschächte, wobei die Schalen 12, 13 mit Explosivstoff während der Verbrennungszyklen die Bodenverschlüsse bilden. Die Verbrennungsreaktoren können selbstverständlich auch bodenseitig geschlossen sein, wobei die Zu- und Abfuhr der Schalen über schleusenartige Vorrichtungen erfolgen müßte.

Für die gezielte Entzündung der Explosivstoffchargen sind Zündbrenner 6, 7 installiert, deren Flammen auf die Oberflächen der Schaleninhalte gerichtet sind. Falls die Explosivstoffe selbst zu wenig Oxidator für eine zügige und vollständige Verbrennung enthalten, können über Zuleitungen 8, 9 mit Hilfe von Gebläsen 10, 11 dosiert Luft oder andere oxidierende Gase eingeblasen werden. In gewisser Weise ist in Fig. 1 auch die zeitliche Abfolge des Verfahrens angedeutet. Während die Explosivstoffcharge in Verbrennungsreaktor 3 bereits weitgehend verbraucht ist und kurz vor dem Erlöschen steht, wird die Charge in Verbrennungsreaktor 2 eben erst gezündet.

Noch deutlicher ist das Verfahrensprinzip aus Fig. 2 ersichtlich, dargestellt als Diagramm. In Richtung der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen, in Richtung der Ordinate der Abgasvolumenstrom V. Die römischen Ziffern I bis IV bezeichnen vier Verbrennungszyklen, welche - größtenteils - nacheinander in den zwei oder mehr Verbrennungsreaktoren durchgeführt werden. Die kegelstumpfförmigen, durchgezogenen Linien geben - stark vereinfacht - den Abgasvolumenstrom zu jedem einzelnen Zyklus wieder, wobei jeweils das nach rechts ansteigende Geradenstück den Entzündungsvorgang, das horizontale Geradenstück den eigentlichen Abbrand und das nach rechts abfallende Geradenstück den Vorgang des Erlöschens markieren. Infolge der zeitlichen Überschneidung ü zwischen den aufeinanderfolgenden Abbrandzyklen (z. B. I und II) bleibt der gesamte, resultierende Abgasstrom weitestgehend konstant, was mit der gestrichelten, horizontalen Linie angedeutet wird.

In Wirklichkeit sind die Verhältnisse selbstverständlich nicht ganz so einfach und ideal, trotzdem ist die Abgasreinigung durch die Vergleichmäßigung des Abgasstromes wesentlich effektiver und kostengünstiger als bei bekannten Verfahren. Durch die geschlossene Verbrennung mit Oxidatorgaszufuhr im Bedarfsfall wird die Abgasmenge auch minimiert.

Die Erfindung eignet sich zur Entsorgung von Explosivstoffen mit hoher Abbrandgeschwindigkeit, wie z. B. Treibladungspulver oder auch Sprengstoffe wie Hexogen und Oktogen. Durch die taktweise Zufuhr zu mehreren Verbrennungsreaktoren können auch unterschiedliche Explosivstoffe in einem Verfahrensablauf entsorgt werden. Die Abgasströme können dann z. B. über die jeweilige Chargengröße angepaßt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Entsorgung von Explosivstoffen mit hoher Abbrandge­ schwindigkeit, insbesondere von Treibladungspulver, durch kontrollierte geschlossene Verbrennung mit nachfolgender Reinigung der entstehenden Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Explosivstoff in definierten Chargen mittels der Schalen (12, 13) mindestens zwei ge­ trennten Verbrennungsreaktoren (2, 3) mit gemeinsamem Abgassystem (14) zeitlich definiert zugeführt, in diesen mittels Zündbrenner (6, 7) ge­ zündet und mit oder ohne kontrollierte Zufuhr eines oxidierenden Gases über die Zuleitungen (8, 9) verbrannt wird, wobei die Chargenmengen, die Taktzeiten und die Zündvorgänge allein oder in Verbindung mit der Gaszu­ fuhr so gesteuert werden, daß die Chargen mit einer gewissen Überschnei­ dung (ü) weitgehend nacheinander abbrennen, wobei ein weitgehend kon­ stanter Abgasvolumenstrom (V) erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ gasvolumenstrom (V) kontinuierlich oder in kurzen Intervallen gemessen wird, und daß die Meßwerte für die Steuerung der Förder- und Verbren­ nungszyklen benutzt werden.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage aus mindestens zwei Verbren­ nungsreaktoren (2, 3) mit Bodenbeschickung besteht, die einen sich weit­ gehend in vertikaler Richtung erstreckenden Brennraum (4, 5) sowie ein gemeinsames Abgassystem (14) aufweisen.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ver­ brennungsreaktor (2, 3) mindestens einen Zündbrenner (6, 7) und minde­ stens eine Zuleitung (8, 9) zum kontrollierten Einblasen von Luft und/oder einem oxidierenden Gas, insbesondere Sauerstoff, mittels eines Gebläses (10, 11) aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen des Abgassystems (14) zur Dämpfung reaktionsbedingter Druck­ schwankungen großvolumig ausgelegt sind.

6. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Explosivstoffes zu den Verbren­ nungsreaktoren (2, 3) über ein Fördersystem mit separaten Schalen (12, 13) erfolgt.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Zuführung des Explosivstoffes eingesetzten Schalen (12, 13) während des Verbrennungsvorganges den abdichtenden Boden der im Bodenbereich offenen Verbrennungsreaktoren (2, 3) bilden.

8. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ brennungsreaktoren (2, 3) jeweils ein Schleusensystem für die Zu- und Abfuhr der Schalen (12, 13) mit Explosivstoff aufweisen.