CN1067960A - 供易爆物速燃用的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种供易爆物速燃用的方法及其装置。此方法 用来使易爆物在速燃反应器中速燃。并将速燃反应 器中由速燃产生的气态反应产物和新鲜空气或馈入 速燃反应器中的供应空气相混合，使反应产物冷却， 然后被排出速燃反应器。由速燃反应器排出之混合 气馈向供燃料燃烧用的炉的燃烧室中。装置包含有 一个供易爆物在内中烧透的速燃反应器，其所产生的 烟道气，为了冷却与空气相混合，再从速燃反应器排 出。速燃反应器通过排气管与供燃烧燃烧用的炉相 连结，其优点是热效率高。

Description

本发明涉及一种易爆物的速燃法，该法使易爆物在速燃反应器中烧透，在速燃时形成的焰道气与馈入速燃反应器中的新鲜空气相混合，藉此得以冷却，然后从速燃反应器中排出。

本发明也涉及供易燃物速燃用的一种装置，它包括一个速燃反应器，在其中易爆物烧起来，在速燃时形成的焰道气与馈入速燃反应器中的空气相混合，并藉此得以冷却，然后通过排气管道从速燃反应器中排出。

此种方法及其装置是原有的。它用于处理含有易爆或可爆物质的颗粒：诸如弹药，火箭弹，烟火信号弹之类，尤指来自军用领域的。作此种处理的理由或因上述物品已达一定之年限，在制造该物质时所规定的特性应为易爆或可爆的而在使用中该特性可能不再有保证;或因，例如，武器***已进一步发展，而为该武器***所已生产的及储存的弹药已无法再使用于该目的。特别在近年来随着存在环境问题的意识普遍增加，所谓残存污染物质或残留物的处理越发重要了。直至四十年前战争中缴获的弹药，举例来说，或埋入土中或倒入海里，而现代则至少在工业化世界觉悟到此种措施导致对环境的长期危害。

上面提到的易爆或可爆物在以下行文时用“易爆物”一词来专门定义。它一般可理解为所生产的目的在于***或推进用的固体、液体或胶化物质及混合物。然而，就当前所论及的而言，一些并非为***或射击的而造的物质，诸如作为催化剂的有机过氧化物，近代泡沫及塑料工程中用的发气剂等都归纳在“易爆物”一词的名下。与之相仿，例如还有著名的“铝热焊剂”也包括在内，它是一种铝及氧化铁的混合物，起反应时发出大量的热，形成氧化铝及铁。所产生的热用来焊接如钢轨之类。

易爆物可以做成颗粒尺寸任何大小的块状材料;做成具有定型尺寸体形的粘结剂（压制品）;或做成空心物体中的填充物状。在鲁道夫·梅依耳所著一书“易爆材料”第六版，第127页中所列之表可作为“易爆物”一词所意味着的各组物质的索引。

世界范围内对“易爆物”的处理均是将这些物质用所谓速燃或引爆法来进行的，因为在其运输，搬运过程中对人及周围物体均缺乏安全性。它被称为“速燃”是因为参与其中数量甚大的实际上全部易爆物在化学分解反应一开始就不需其它反应物参与而能继续反应，尤其毋须大气氧气的参与，否则就成为常规的“燃烧”。

直至目前为止，易爆物的速燃处理还是以露天进行为主，保证了人员所必需的安全，却不注意由速燃造成的气态反应产物的污染排放如何降低。

更晚近一些时候，为易爆物的速燃已有了半封闭或封闭式的装置及其方法，还包括收集由速燃造成的气态反应产物（废气）并通入到例如降低有害成分的一个装置内，目的在于满足保持空气清洁的法规要求，尤其是满足第4号及第17号联邦排放保护法令（BIm    Sch    V第4号及第17号）。

为了使易爆物速燃所释放出的废气适于输入到净化有害物质的工厂中去，必需将它们从数千摄氏度的反应温度冷却到例如为300℃以便保护下游处的设备。由速燃所形成的这种烟道气（排气）的冷却是靠此排气与送入速燃反应器的新鲜空气混合后实现的。由速燃反应器排出的混合气相继由当易爆物速燃时在反应炉中形成的气态反应产物（烟道气或废气）及引入速燃反应器中的新鲜空气所组成。此气态混合物，一般来说，首先通过净化阶段以便涤清酸及碱的固体内容物。此时气态混合物被冷却至明显低于100℃的温度。

这些已知的装置及方法用于速燃易爆物，它们具有热效率相对地较低的缺点。刚提到的用于降低有害物质的装置所代表的净化阶段并不能根本上降低无氧化的有机成分，诸如一氧化碳及氧化氮部分，以致通过净化阶段的气态混合物必须重新加热，并伴随着大量的能耗，为的是在一种热催化或非催化过程中将仍然留存在混合气中的有害成份消除掉。此外，最初提到的那种已知的方法及装置为回收热能所提供的条件很差，这是因为由速燃反应器的有害物质净化工厂出来的气态混合物的温度相当低。

更有甚者，谈到能量平衡，它是本发明在易爆物速燃方面的出发点，必须提及已有的制取所谓浆状物的那种方法，它由易爆物和水混和在一起而形成，也即化于水中的一中浆膏，以定量形式被引入例如像焚化厂那样的燃烧室中使之速燃。

此类已有方法的缺点在于低的能量效率。一般来说，浆膏的90%由水组成，在焚化厂的燃烧室中的必须使之汽化，多耗用相应量的燃料。

最后，如所周知，含有金属的易爆物起反应时在灰渣中形成耐高温的无机化合物，一俟它们冷却时便与水起反应。从而灰渣必须经化学处理以便获取适于倾倒的残余物。因之，如果易爆物在焚化厂内速燃时混有其它产物-通常无法避免的，则全部灰渣必须通过化学处理过程，以便提供适于倾倒的废料。

上面已提及的用于易爆物速燃的全部已有的方法及装置的缺点可归结为：不论易爆物（浆膏）本身的速燃或者是速燃后有害成份的清除均伴随着巨大的能量消耗，尤其，热能不可能回收或仅仅由于净化时混合气温度相当低而不能充分回收。

这样，放在本发明面前的问题在于将最初提到的那种易爆物速物法或最初就提到的那种易爆物速燃装置的热能效率加以改进。

在最初提到的那种方法的情况下，本发明对此问题提供的答案是将从速燃反应器排出的混合气供入为烧燃料用的炉的燃烧室内。

横在本发明面前的技术问题是进一步靠最初提及的那种易爆物速燃装置，其中速燃反应器通过排气管与燃料燃烧炉相连结而得以解决的。

本发明的优点特别表现于一种可达到的方法，它易于实施而且对节约将易爆物速燃处理及随后清除有害成分所必需的能量及对易爆物速燃所形成的高温热能的回收利用，一句话，对全部过程中热能效率的优化是非常有效的。

本发明所提的方法使易爆物燃烧过程反应热得到最佳利用，也使利用速燃时产生的热能来焚烧可燃废弃物或其它燃料，同时使典范地实现空气清洁要求均成为可能。按照本发明而成的易爆物速燃装置则具有与之相似的优点。

按本发明由燃反应器中排出之混合气按容积尚含有16-18%的氧，这是因为导入的新鲜空气是作为被燃气体在进行常规燃烧时的载氧体来提供的，也即部分地或全部地代替燃烧所需空气。本文中“燃烧”一词应理解为最广泛用途下各种燃料的燃烧，例如电厂中热的生产，垃圾焚化厂中垃圾的焚化，或水泥厂中热的生产。燃烧室中燃烧效率的显著提高得益于在速燃反应器中易爆物的速燃所释放的热能被此种燃烧所利用。

本发明所解决的答案的另一优点在于任何有机成分始终存在着并且一氧化碳经速燃之后的所发生的燃烧被最大限度地氧化。

同样还有这样的优点：与每个燃烧装置的出口相连接的有害物质净化工厂可以成为速燃装置及燃烧装置所共用的，因之为速燃装置而净化有害物质的专设工厂可以省去。

最后，对于本发明的方法及本发明为速燃易爆物的装置而言，巨大优点在于：将带着高热能的混合气从速燃反应器供入炉中，使炉中所需燃料大为减少，它对装置的燃烧部分整体上的经济性或全过程的经济性具有显著的效果。

本发明在进一步的发展上有关方法方面，即，一组速燃反应器（1，1′）的混合气（2;2′）就其供向图1中燃烧室（3）的混合气导向而言是并连地运行着的。

从速燃反应器（1）排出的混合气（2）供向另一速燃反应器（1′），同时在此另外的速燃反应器（1′）中由混合气（2）而形成的混合气（2′）再从此烟道气供向图2中的燃烧室（3）。

混合气（2）的冷却是发生在相邻速燃反应器（1;1′）之间。

冷却是藉新鲜空气（5）之供应而完成的。

抽自炉的燃烧室（3）的混合气（6）是供向一能量回收厂（7）的。

从能量回收厂（7）所产生的（冷的）排气（8）供向一有害物净化厂（9）。

速燃反应器（1;1′）间的混合气（2）是靠排自有害物质净化厂（9）所排出的混合气（10）的再循环来实现冷却的。

能量回收厂（7）所排出的排气（8）部分地或全部地供向一台或多台速燃反应1（1;1′）。

从有害物质净化厂（9）排出的混合气（10）部分或全部地供向一台或多台速燃反应器（1：1′）。进一步的有关装置，即，一组速燃反应器（1′1′）就其排出的混合气（图1）的导向而言是并联的。

一组速燃反应器（1;1′）就其排出的混合气（图2）的导向而言是串联的。

冷却段（12）被设置在相应地邻接着的反应器（1;1′）间的排气流中。

冷却段（12）包含有一个热交换器，特别是一个淬冷器。

冷却段（12）包含一个新鲜空气吸入装置（5）。

在速燃反应器（1;1′）的上游和/或下游处装有滤清器。

装有能量回收厂（7），它的供应来自炉（11）排出的混合气（6）。

有害物质净化厂（9）设在能量回收厂（7）的后面，并由能量回收厂（7）馈以排气（8）。

为了更好地利用时间，速燃装置通常由二台速燃反应器组成，其中一台譬如正在装填易爆物，而另一台正在速燃。因此，本发明方法的进一步有利发展为焚烧炉的燃烧室供以多台速燃反应器的混合气，这些速燃反应器在通导混合气面是平行地运行的。

作为派生方案及将多台速燃反应器的优化操作做为目标，值得采取的是：将抽自速燃反应器的混合气供入另一速燃反应器，以及从烟道气与从混合气所供入的那个速燃反应器中所再一次形成的混合气再送入炉的燃烧室内则将是值得采取的。

由于输入速燃反应器中新鲜空气的主要作用是冷却速燃所形成的烟道气，将上述速燃反应器串列连接是值得采取得，此时从一个速燃反应器产生的混合气和新鲜空气一起馈入下一台后继的速燃反应器，混合气的冷却发生在二台相邻的速燃反应器之间，尤其要靠新鲜空气的参加。

本发明更进一步的发展在于从炉中燃烧室排出的混合气输入到一能量回收工厂，可以作为按照本发明的装置对能量平衡所作的进一步改善。

从能量回收工厂所产生的排气由于能量之回收而被冷却，在输向有害成份净化工厂前此种冷却很有益。本发明的此种进一步发展具有重大优越性，由于只需一个公共的有害物质净化厂可供焚烧炉及速燃反应器同时使用，以及通常为使不完全氧化的有机成分（诸如一氧化碳及氧化氮部分）烧透而设的后期燃烧阶段或者可完全省掉，或者大大地缩小规模。无论如何，用本发明的方法只需一个公共的工厂来净化有害物质是特别有利的。

本发明提出的方法的另一个有利方案是基于这样的事实：本方法不同阶段的混合气能在过程中再循环。这样，在速燃反应器（串连着的反应器）间混合气的冷却如果靠来自有害物质净化工厂排出的混合废气的再循环来进行，则是值得采用的。

作为上述的补充或又一方案，可以规定将来自热能回收工厂的废气以及来自有害物质净化工厂排出的混合气部分或全部地供入一台或多台速燃反应器，从而得到进一步改善全部过程热平衡的好处。这样，排出的混合气就作为新鲜空气的代替或补充而被引入到每台速燃反应器，藉此得以调整每台速燃反应器中氧的含量至所需水平。

本发明为易爆物速燃而设的装置有二个有利的进一步发展方案，可供变换采用，即多台速燃反应器可视排出的混合气的导向而决定是串连或并连。在并连的情况下，（排出的）混合气包含有为冷却而引入每个速燃反应器的新鲜空气以及易爆物速燃所产生的烟道气两者并组合在一起随后通入供燃料燃烧的炉中。在速燃反应器串连的情况下，从一个速燃反应器排出的相应混合气（提供空气及烟道气）作为空气供应而被馈入下一个相继的速燃反应器中以代替要引入的新鲜空气，只要它就是第一个速燃反应器或同样的一台增设的速燃反应器。

至于速燃反应器的串连问题，最好在相应的二相邻反应器间在排气流内设置冷却段。根据另一种进一步发展方案，冷却段最好包括一热交换器，特别是新鲜空气的淬冷或吸入装置，冷却段用来将馈入随后的速燃反应器中的混合气冷却至任何所需温度，譬如至100℃以下。

假如在一台或相应地在多台速燃反应器的上游和/或下游设置杂质过滤器可获得进一步降低有害成分的好处。

按实质上已知的方式如果让炉中排出的混合气供入一能量回收厂，譬如像发电厂之类的工厂，将为更加可取。

按本发明的装置作如下进一步引伸发展可以获得特别的好处：在能量回收工厂之后设置有害物质净化厂并向它供以来自能量回收工厂的排气。这样，由用以烧透易爆物的速燃部分及供燃料燃烧用的燃烧部分所组成的全部装置只需一个有害物质净化工厂供装置的二大部分共用就行。同时，更为甚者，还有这样一种特别有利的效果：此有害物质净化工厂能全部或部分地承担起来，毋需为无氧化的有机成分如一氧化碳及氧化氮成分的后期燃烧而另设工厂，因为在整个装置的燃烧部分就发生大部分的后期燃烧了。

上面已在本发明的方法方面阐明过了，当然，举例说，如果位于相应地相邻速燃反应器中间的冷却段吸入有害物质净化厂排出的混合气作为冷却之用，这样地按照本发明所完成的装置优点也很大。

总的说，本发明提出一种方法及装置即一种易爆物的速燃法，其中易爆物是在速燃反应器中被烧透的，在速燃中形成的烟道气和新鲜空气相混合再馈入速燃反应器，藉此得以冷却，再从速燃反应器中排出，其特征在于，从速燃反应器（1）中排出的混合气（2）是被馈入一供燃料（4）燃烧的炉（11）的燃烧室中去的。

以及，一种供易爆物速燃的装置，它包括一个在其中烧透易爆物的速燃反应器，其速燃所产生的烟道气与馈入速燃反应器的新鲜空气相混合并藉此而冷却，再由速燃反应器通过排气管而排出，其特征在于，速燃反应器（1）是藉其排气管连向供燃料（4）燃烧用的炉（11）的。

按照本发明的方法及按照本发明供易爆物速燃用的装置将在下面用方块示意图来加以说明，其中：

图1是供易爆物速燃用的方法或装置的功能图，它包括二个并联的速燃反应器;及

图2是和图1相似的图，不过显示了二台串联的速燃反应器并带有连结在二者之间的冷却段。

图1及2表示易爆物速燃法的功能示意图，与此同时，说明了一套供易爆物速燃用的装置的主要组成部分。

图1中的功能图表示二台并联操作的速燃反应器1，1′并且其中易爆物已烧透，有新鲜空气或供应的空气5被引入。易爆物速燃时形成的气态反应产物，在速燃的反应器1，1′的内部与供应的空气或新鲜空气（以下简称新鲜空气）相混合，形成产自速燃反应器1，1′的气态混合物2，2′。由易爆物13的速燃而得的一部分反应产物成灰渣14状被分离处理。

当易爆物13速燃时所形成的烟道气具有数千度高温时，由速燃反应器1，1′所激发的气态混合物2，2′由于和被供入的新鲜空气5相混合而被冷却至譬如说明300℃的可调温度。此气态混合物2，2′被输入到供燃料4燃烧用的炉11的燃烧室3中，它被当作具有一种（可调的）氧含量譬如为16至20%的燃料气来使用。

在它们从速燃反应器1，1′出来的途中，气态混合物2，2′通过图上未出，目的用来使气态混合物2，2′中间净化的质点过滤器。

炉11，譬如说，可以是电厂的普通的热发生装置、垃圾焚烧厂或水泥厂的鼓风焙烧炉。所有这些工厂的燃烧室3所具有的共同点是：随着燃料4的补入，产生的热作为具有能量收益16的排气混合物6被输往下游的热能回收厂7，譬如说电厂的蒸汽轮机。在燃烧室3中从垃圾燃烧而来的残存物在成分上依赖于易爆物13。然而，从热能回收厂7所抽取的能量16是由易爆物13及燃料4被二部分来源所组成。将来自速燃反应器1，1′的气态混合物输入到炉11的燃烧室3中去可以使装置的热平衡达到极其有效的改善，因为作为燃烧室3的燃烧气，气态混合物2，2′已经被预热至譬如说300℃的温度，此气态混合物2，2′的温度原则上藉新鲜空气的供入可调节至任意所希望的值。

从热能回收厂7排出并被冷却的废气8输往有害物质净化厂，一种助粘剂为使废气8中的有害成分得到处理也被输往该厂。有害物质净化厂的初始产物是一种适于倾倒或进一步加工的有害废弃物粘结体18，同时还有符合17号BImSchV法规而排向周围环境或被引入各种过程阶段中之一而再循环的混合废气10。

举例来说，如果将抽自能量回收厂7的排气8或来自有害物质净化厂排出的混合气10全部或部分地作为新鲜空气的补充或替代物供向速燃反应器1，1′，则从优化整套装置的热平衡来说明也许是有利的。

图2表明在很大程度上与图1相对应的一张功能图，不过从混合气2，2′相应的导向来说在图2中的速燃反应器1，1′是串联的而非并联的。新鲜空气供入第一台速燃反应器1并在速燃反应器1中与易爆物13速燃产生的热烟道气再度混合，被强烈冷却并形成混合气2。

在单级装置的情况下，也即预定只有一台速燃反应器1，此混合气2可以直接供向炉11的燃烧室3。

供易爆物速燃的装置及方法的多级实施例的现在论及的情况下，由第一台速燃反应器产生的混合气2首先供向冷却段12，使混合气2由温度300℃（本例中的取值）冷却至中间混合气21的远低于此的温度，再被导入速燃反应器1′。在第二速燃反应器1′中，此中间混合气21起着速燃反应器1中新鲜空气5所起的作用。在另一方面，富含氧气的中间混合气21的进一步冷却，可以靠有选择地向第二速燃反应器1′进一步供给新鲜空气20来进行。

作为举例，一个采用水19的冷却剂（淬冷剂）喷射器成为冷却段的实施例。

燃烧段（燃烧室3）及随后诸过程段（能量回收厂7及有害物质净化帮9）的运行方式参照图1所描述装置及方法的运行方式完全相同。

同样对于此种速燃反应器1，1′的布置方式或它们的连接方式，在图上仍未示出滤清器，尤其是颗粒滤清器，它们为了净化混合气2，2′而连接在速燃反应器1，1′的上游或下游。

热能回收厂7能够以高度效率运行，因为在燃烧室3中由于燃料气（混合气2，2′）已经被预热和已有的方法相比热能损失甚少。纵使是一台速燃装置和一台炉的组合方式由于在燃烧室中采用了热的混合气2，2′而在为燃烧所耗燃料4的降低方面也是令人注目的。

本方法及供易爆物速燃的装置使以浆膏形式对易爆物进行能量高强度处理的方式成为多余。易爆物13可以在多台速燃反应器1，1′中（或也可在单台速燃反应器中）以其纯朴方式烧透，以致毋需再消耗巨大的能量来蒸发浆膏中高含量的水（例如90%）。在当前情况下，排出的混合气6理想化地含有来自易爆物13的速燃以及来自燃料4的燃烧而成的全部热能。此热能如和常规法燃烧浆膏的蒸汽部分相比可用简易方式在一相对地较高的温度水平上进行回收。

Claims (19)

1、一种易爆物的速燃法，其中易爆物是在速燃反应器中被烧透的，在速燃中形成的烟道气和新鲜空气相混合再馈入速燃反应器，藉此得以冷却，再从速燃反应器中排出，其特征在于，从速燃反应器(1)中排出的混合气(2)是被馈入一供燃料(4)燃烧的炉(11)的燃烧室中去的。

2、按权利要求1所述的方法，其特征在于，一组速燃反应器（1;1′）的混合气（2;2′）就其供向图1中燃烧室（3）的混合气导向而言是并连地运行着的。

3、按权利要求1所述的方法，其特征在于，从速燃反应器（1）排出的混合气（2）供向另一速燃反应器（1′），同时在此另外的速燃反应器（1′）中由混合气（2）而形成的混合气（2′）再从此烟道气供向图2中的燃烧室（3）。

4、按权利要求3所述的方法，其特征在于，混合气（2）的冷却是发生在相邻速燃反应器（1;1′）之间。

5、按权利要求4所述的方法，其特征在于，冷却是藉新鲜空气（5）之供应而完成的。

6、按上述在一种权利要求所述的方法，其特征在于，抽自炉的燃烧室（3）的混合气（6）是供向一能量回收厂（7）的。

7、按权利要求6所述的方法，其特征在于，从能量回收厂（7）所产生的（冷的）排气（8）供向一有害物净化厂（9）。

8、按权利要求7所述的方法，其特征在于，速燃反应器（1;1′）间的混合气（2）是靠排自有害物质净化厂（9）所排出的混合气（10）的再循环来实现冷却的。

9、按前面任何一种权利要求所述的方法，其特征在于，能量回收厂（7）所排出的排气（8）部分地或全部地供向一台或多台速燃反应1（1;1′）。

10、按前面任何一种权利要求所述的方法，其特征在于，从有害物质净化厂（9）排出的混合气（10）部分或全部地供向一台或多台速燃反应器（1：1′）。

11、一种供易爆物速燃的装置，它包括一个在其中烧透易爆物的速燃反应器，其速燃所产生的烟道气与馈入速燃反应器的新鲜空气相混合并藉此而冷却，再由速燃反应器通过排气管而排出，其特征在于，速燃反应器（1）是藉其排气管连向供燃料（4）燃烧用的炉（11）的。

12、按权利要求11所述的一种装置，其特征在于，一组速燃反应器（1′1′）就其排出的混合气（图1）的导向而言是并联的。

13、按权利要求11所述的一种装置，其特征在于，一组速燃反应器（1;1′）就其排出的混合气（图2）的导向而言是串联的。

14、按权利要求13所述的一种装置，其特征在于，冷却段（12）被设置在相应地邻接着的反应器（1;1′）间的排气流中。

15、按权利要求14所述的一种装置，其特征在于，冷却段（12）包含有一个热交换器，特别是一个淬冷器。

16、按权利要求14所述的一种装置，其特征在于，冷却段（12）包含一个新鲜空气吸入装置（5）。

17、按权利要求11至16中任何一种所述的装置，其特征在于，在速燃反应器（1;1′）的上游和/或下游处装有滤清器。

18、按权利要求11至17中任何一种所述的装置，其特征在于，装有能量回收厂（7），它的供应来自炉（11）排出的混合气（6）。

19、按权利要求11至18中任何一种所述的装置，其特征在于，有害物质净化厂（9）设在能量回收厂（7）的后面，并由能量回收厂（7）馈以排气（8）。

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