DE2440543A1

DE2440543A1 - Verfahren zur verbrennung von abfalltreibstoffen und -explosivstoffen

Info

Publication number: DE2440543A1
Application number: DE2440543A
Authority: DE
Inventors: Jun James William Bolejack; Jun Truman Knox Daniel; Darrell Edward Rolison
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1974-08-23
Publication date: 1975-05-28
Also published as: BE821776A; JPS5086180A; FR2252537B1; FR2252537A1; AU7575174A; BR7408537D0; GB1453153A; CA1015219A; ES430017A1; US3848548A

Description

.Verfahren zur Verbrennung von Abfalltreibstoffen und

-explosivstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Abfalltreibstoffen und -explosivstoffen.

Unter Treibstoffen sind insbesondere die· für Raketen verwendeten Treibstoffe bzw. Treibladungen zu verstehen.

Ein häufig angewandtes Verfahren zur Beseitigung von Treibstoff- und -explosivstoffabfällen besteht im allgemeinen darin, die Abfälle auf Abschußrampen oder auf dem Boden manuell auszubreiten und die Abfälle an offener Luft zu verbrennen. Bei dieser üblicherweise angewandten Methode gibt es jedoch mehrere unerwünschte Besonderheiten. Das Verbrennen an offener Luft wird durch die Wetterbedingungen eingeschränkt und hierbei werden Verbrennungsprodukte erzeugt, die eine Quelle für eine Luftverschmutzung sind.

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Darüber hinaus ist das Bedienungspersonal einer potentiellen Feuergefahr ausgesetzt,- wenn der Treibstoff- oder Explosivstoffabfall auf den Abschußrampen oder dem Boden vor dem Verbrennen ausgebreitet wird. Weiterhin bilden Erfordernisse hinsichtlich Baum und Größe des Abstandes beim Verbrennen von Abfalltreibstoffen und -explosivstoffen zusätzliche Beschränkungen beim Verbrennen an offener Luft.

Die Methode der offenen Verbrennung für feste Abfalltreibstoffe und -explosivstoffe ist eine Quelle für Verunreinigung Eine neue Methode zur Beseitigung von Abfalltreibstoffen und -explosivstoffen sollte daher so ausgelegt sein, daß sie derzeitige und zukünftige Anforderungen für eine Luftverschmutzung erfüllt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Verfahrens zur Verbrennung von Abfalltreibstoffen und-explosivstoffen, welches diese Anforderungen erfüllt, d. h. zahlreiche der beim offenen Verbrennen von Abfalltreibstoffen und -explosivstoffen möglichen Gefahrenquellen ausschaltet und in der Lage ist, die Verunreinigungen innerhalb der derzeit in Betracht gezogenen Grenzen für Verunreinigungsnormen zu reduzieren.

Zur Lösung dieser erfindungsgemäßen Aufgabe dient das Verfahren zur Verbrennung von Abfalltreibstoffen und -explosivstoffen, das sich durch folgende Stufen auszeichnet: a) Bildung einer wäßrigen Suspension von Treibstoff- oder Explosivstoffabfällen in Wasser, welche eine dispergierte, festen Treibstoff- oder Explosivstoffabfall in Teilchenform enthaltende Phase, in welcher die festen Teilchen eine maximale Durchschnittslänge von weniger als 6,35 mm besitzen, und eine kontinuierliche, Wasser umfassende Phase aufweist;

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b) die Einführung von Luft und der Suspension aus Stufe a) in das eine Ende eines bei einer Temperatur von etwa 64-9 °^c "bis etwa 1216 ⁰C arbeitenden Drehofen, wobei diese Suspension in ausreichender Rate eingespeist wird, um anfänglich eine dünne, wäßrige Schicht dieser Suspension auf der Wand des Abf allyerbrennungsof ens zu bilden und diese Schicht der Suspension mit trockener Oberfläche der Wand dieser Abfallverbrennungsvorrichtung in Kontakt zu bringen, wobei die kontinuierliche Wasserphase der Suspension verdampft wird und die Treibstoff- oder Explosivstoff teilchen innerhalb des Drehofens nacheinander getrocknet und gezündet werden;

c) das Abziehen der Abgase aus den Drehofen und das Inkontakt-. bringen der Abgase mit Wasser zur Entfernung von teilchenförmigen! Material und schädlichen Gasen aus den Abgasen, und

d) das Abblasen der aus Stufe ,c) erhaltenen Gase in die Atmosphäre.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen in den Figuren der Zeichnung soweit möglich auf gleiche Teile beziehen. In der Zeichnung sind:

Fig. 1 ein Gesamtfließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei sowohl feste als auch flüssige Treibstoffoder Explosivstoffabfalle als eingespeiste Materialien verwendet werden;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm, welches eine bevorzugte Ausführungsform eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Systems zeigt, in welchem ein normaler fester Abfalltreibstoff oder -explosivstoff verbrannt wird;

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Fig. 3 ein schematisches Diagramm, welches das Innere des

Drehofens während des kontrollierten Abbrennprozesses der Erfindung zeigt; und

Fig. 4 eine schematische Zeichnung, welches die Einspeisungsdüse zur Einführung der wäßrigen Suspension von in den Drehofen eingespeisten Abfällen zeigt.

In der Fig. 1 ist das Gesamtverfahren der Erfindung in Blockdiagrammform dargestellt. Wie sich aus der Fig. 1 ergibt, können entweder feste oder flüssige Abfalltreibstoffe oder -explosivstoffe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verbrannt werden, indem eine Suspension von festem oder flüssigem Treibstoff oder Explosivstoff in Form von festen Teilchen in Wasser gebildet und die Suspension verbrannt wird.

Wie in der Fig. 2 gezeigt wird Abfall in Form von festem Treibstoff oder festem Explosivstoff in einen Aufgabetrichter 10 gegeben. Der Aufgabetrichter 10 ist mit (nicht gezeigten) Vibrationseinrichtungen zur gleichförmigen Aufgabe der Abfallfeststoffe durch eine Bodenöffnung 12 in diesem Aufgabetrichter 10 auf eine Fiberglasfördereinrichtung 16 ausgerüstet. Die Fördereinrichtung 16 dient zum Transport der Abfallfeststoffe durch eine Einrichtung 18 zum Nachweis und zur Entfernung von Metallen, in welche irgendwelche Fremdmetalle, d. h. Metall, das nicht mit der Einspeisung von sowohl festem Treibstoffoder festem Explosivstoffabfall verbunden ist oder ein Teil hiervon ist, nachgewiesen wird, und wobei diese Metalle nach dem Nachweis aus der Aufgabe zu der Naßmahleinrichtung entfernt werden. Der von Fremdmetallen freie Abfall in Form von festem Treibstoff oder festem Explosivstoff wird dann in eine Naßmahleinrichtung 20 in gesteuerter Menge eingeführt. In der Naßmahleinrichtung 20 wird der feste Abfall in Anwesenheit

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von Wasser vermählen. Die erhaltenen, festen Teilchen besitzen eine Länge oder eine maximale Abmessung, die im Durchschnitt 6,35 mm oder weniger beträgt.

Die mit Wasser gemahlenen Teilchen des festen Abfalles werden in einen Mischer 22 gewaschen. In dem Mischer 22 werden die Teilchen gegebenenfalls mit zusätzlichem Wasser unter Bildung einer Suspension von Teilchen des festen Abfalles in Wasser zusammengemischt. Diese Suspension wird mittels einer Pumpe 24 durch die Zuführungsleitung 26 in das Einlaßende 30 des Ofens 32 gepumpt. Die Strömung durch die Zuführungsleitung 26 muß im turbulenten Bereich gehalten werden, d. h. bei einer Reynolds-Zahl von wenigstens etwa 6400, um die festen Teilchen in Suspension zu halten.

Der Ofen 32 ist mit feuerfesten Steinen ausgekleidet. Der Ofen 32 dreht sich um seine Längsachse durch Einsatz einer (nicht gezeigten) Antriebseinrichtung. Die wäßrige Suspension der Abfallfeststoffe wird auf der Wand des Ofens 32 abgelagert und fließt sofort zu einer dünnen Schicht der Suspension aus. Die Bewegung der Wand 34 des Ofens 32 liefert konstant einen fortwährenden Kontakt der heiß-trockenen Oberfläche mit der Schicht der Suspension. In den Ofen 32 wird am Einlaßende 30 kontinuierlich Luft über eine Luftleitung 36 zugeführt. Die Luft tritt durch die Innenkammer 38 des Ofens 32 und durch einen Abgasauslaß 40 am Brennerende 42 de's Ofens 32 durch. Während der Verbrennung wird andauernd ein Brenner 44 eingesetzt, um die Temperatur in der Innenkammer 38 des Ofens 32 · aufrechtzuerhalten. Die Abgase von der Verbrennung der Abfälle in Form von festem Treibstoff oder festem Explosivstoff innerhalb der Innenkammer 38 des Ofens 32 treten durch die Abgasleitung 40 in einen zweiten Verbrennungsofen 46, der aus einer feuerfest ausgekleideten Wand 48 und einem Brenner 50 besteht. Die zweite Verbrennungseinrichtung 46 dient als Nachbrenner für

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eine weitere Verbrennung von verbrennbaren Produkten, die in den Abgasen aus dem Ofen 32 enthalten sein können. Die erhaltenen Abgase treten·aus dem Abgabeende 52 der zweiten . Verbrennungseinrichtung 46 aus, werden durch einen Vorkühler 54 geführt und über Zuführungsleitungen 56 in einen Naßwäscher· 58 eingeleitet. In dem Naßwäscher 58 werden teilchenförmiges Material und schädliche Gase aus den Abgasen entfernt. Ein Abgasgebläse 60 zieht die Abgase durch den Naßwäscher und bläst das erhaltene Produktgas in die Atmosphäre ab.

In der Fig. 3 ist die Folge der Verbrennung von festen Teilchen, wie sie in dem Ofen 32 auftritt, erläutert. Die Suspension von festen Abfallteilchen in Wasser bildet anfänglich eine dünne Schicht der Suspension längs der feuerfest ausgekleideten Wand 34 der Verbrennungseinrichtung. Sobald die Schicht der Suspension ständig mit der heißen Oberfläche der sich drehenden Ofenwand in Kontakt kommt, wird der Wassergehalt der Suspension abgedampft. Die Feststoffe 64 werden dann rasch bis zur Trockene erhitzt und dann gezündet. Die verschiedenen Faktoren, welche gesteuert werden müssen, um sicherzustellen, daß der Prozeß des aufeinanderfolgenden Verbrennens in dem Drehofen stattfindet, werden im folgenden noch ausführlicher , beschrieben.

In der Fig. 4 ist das stationäre Einlaßende 30 des Drehofens 32 gezeigt. Der Einspeiseinlaß 31 zu diesem Ofen befindet sich nahe der unteren Wand des Ofens. Die Einspeisöffnung 33 ist mit einem Wassermantel versehen. Die durch die mit dem Mantel versehene öffnung gegebene Kühlung verhindert ein Verdampfen der Wasserphase der wäßrigen Suspension in den Einspeisleitungen. Eine solche Verdampfung wäre für das nachfolgende Verbrennen der Abfallteilchen in der Suspension schädlich.

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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. Alle Angaben in Teilen und Prozentsätzen in den Beispielen beziehen sich auf Gewicht, falls nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1 - ■

Eine Ladung von aus einem Grundstoff bestehendem Abfalltreibstoff (IMR) wird durch die Metallnachweis- und -entfernungseinrichtung geschickt, in welcher Fremdmetalle aus der Treibstoff char ge entfernt werden. Der Treibstoff wird dann in gesteuerter Menge in eine Mahlvorrichtung mit beweglichen Rührblättern geführt, worin er mit Wasser vermischt und zu kleinen Teilchen aufgemahlen wird. Die Teilchengröße des gemahlenen Treibstoffes wird durch Siebanalyse (Tyler-Siebe) bestimmt. Die Treibstoffteilchen besitzen eine Durchschnittslänge oder maximale Abmessung von etwa 1,02 mnu Die mit Wasser benetzten Teilchen werden dann in einen Mischbehälter über_vführt, worin zusätzliches Wasser zugesetzt wird. Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Teilchen in dem Mischbehälter beträgt 2,8 : 1. Die Teilchen werden in dem Mischbehälter unter Bildung einer Suspension der Treibstoffteilchen in Wasser aufgeschlämmt. Die Treibstoffsuspension wird in eine Verbrennungseinrichtung eingeführt, die bei einer Temperatur von 871 ⁰C arbeitet, und in der die Luftströmungsrate durch die Verbrennungseinrichtung 55,3 m /min beträgt. Die Verbrennungseinrichtung besteht aus einer mit feuerfesten, hochaluminiumoxidhaltigen Steinen ausgekleideten Drehkammer mit einer Länge von 1,83 m vmä. einem Innendurchmesser von 1,53 m· Die Kammer dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 1,1 Umdrehungen pro Minute. Die Zuführungsleitung zu der Drehverbrennungseinrichtung wird gekühlt, um die flüssige Phase der Suspension in flüssigem Zustand zu halten. Die Suspension von Abfalltreibstoff in Wasser wird an einem Ende des Drehofens nahe bei den sich drehenden Wänden eingespeist. Die Suspension beginnt sofort zu fließen und

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bildet rasch eine dünne Schicht der Suspension auf den sich bewegenden Wänden der Verbrennungseinrichtung. Die Wasserphase der Suspension wird rasch verdampft und die Treibstoffteilchen werden nacheinander getrocknet und gezündet. Die Produktgase aus der Verbrennung werden durch eine zweite Verbrennungseinrichtung, die bei einer Temperatur von etwa 871 ⁰C arbeitet, gesaugt. Die Aufenthaltszeit der Abgase in dieser zweiten Verbrennungseinrichtung beträgt etwa 0,3 Sekunden. Die zweite Verbrennungseinrichtung, welche auch als Nachbrenner bezeichnet wird, besteht aus einer Kammer mit einer feuerfesten , hochaluminiumoxidhaltigen Auskleidung und besitzt eine Länge von 2,13 ^{m u}nd einen Innendurchmesser von 0,84 m. Die heißen Abgase werden durch einen Vorkühler gesaugt, in welchem die Temperatur der Gase auf etwa 121 ⁰C vermindert wird, und die Gase werden dann durch einen Naßwäscher gesaugt, in welchem die Gase sich in einem innigen Kontakt mit Wasser befinden. In dem Naßwäscher werden wasserlösliches, in den Abgasen .enthaltenes Gas und einiges teilchenförmiges Material aus der Abgasströmung entfernt. Die erhaltenen Gase werden nachfolgend in die Atmosphäre abgeblasen. Die abgeblasenen Gase wurden auf NO, NO₂, SO₂, HCl, CO₂ und Kohlenwasserstoffe analysiert. Die Analyse der in die Atmosphäre abgeblasenen Gase ist in der folgenden Tabelle I angegeben.

Beispiele 2 bis 6

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei ein Gemisch von Einstoff- und Zweistofftreibstoff als Charge für die Abfalleinspeisung verwendet wurde. Diese Abfalleinspeisung wurde unter Wasser gemahlen. Die entstandenen Teilchen besaßen eine Durchschnittslänge oder maximale Abmessung von etwa 2,03 mm, gemessen mittels Siebanalyse (Tyler-Sieb). Die Teilchen wurden mit Wasser unter Bildung einer Suspension vermischt. Die Suspension wurde in den Drehofen eingeführt. Die Verfahrensbedingungen, Welche sich von denjenigen des Beispiels 1 unterscheiden, sind in

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der folgenden Tabelle II zusammengestellt. Die Analyse der Abgase aus der Verbrennung des Gemisches von Einstoff- und Zweistoffabfalltreibstoff ist ebenfalls in der Tabelle I" angegeben.

Tabelle I Analyse der Schornsteinabgase

Bsp	Kohlen	Schwefel	NO 1	0	(ppm)	Schwefel	*co · )**
	wasser	wasser		6	Chlor	dioxid	C.
	stoff	stoff		0	wasser
	O	100	80	0	stoff	0	2 %
1	90	58	170	0	_	10	2,0 %
2	90	0	160	0	-	83	1,6 %
3	50	35	235	-	- .	1,0 %
4-	28	0	200	-	-	3,4 %
5	23	80	200	—	30 '	O Λ OL
' 6				0

*) %-Anstieg von C0_? im Schornsteinabgas, wenn Treibstoff und Brennstoff verbrannt werden im Vergleich zum CO^ im Abgas beim- alleinigen Verbrennen von Brennstoff.

Tabelle II

¹ m

Bsp. Material- Ein- Teil- Gew.-Verh. Temperature⁰C) Lufttyp speis- chen- Wasser/ * Dreh- zweiter strörate größe Feststoff, ofen Verbren- mung kg/min (Durch- . nungs- , schnitt) ofen mV min.

Einkompo	/	2,22
nenten
treibstoff
Einkompo-	1,91
nenten- +
Zweikompo
nenten
treibstoff
	1,91
	1,91
	1,91
N	1,86

1,02 mm 2,8:1

2,03 mm 2,8:1

871 871

2,9:1 3,0:1 3,0:1 3,3:1

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Beispiele 7 bis 24

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei verschiedene Abfallfesttreibstoffe und -explosivstoffe als eingespeiste Materialien verwendet wurden. Die Durchführung des Verfahrens verlief in allen Fällen zufriedenstellend. Das Trocknen unter Wasserverdampfung und die Zündung der Treibstoffe und der Explosivstoffe verlief in allen Fällen im Ofen sehr glatt. Die visuelle Beobachtung der Schornsteinabgase zeigte keinen sichtbaren Bauch aus dem Abgasschornstein. Es kann eine weiße Abgaswolke von mit Wasserdampf gesättigtem Gas beobachtet werden. Die Abgase von jeder Treibstoff- und Explosivstoffbeladung wurden analysiert. Die Verfahrensbedingungen und die Gasanalyse für jedes Beispiel sind in den folgenden Tabellen IUbzw. IV zusammengestellt.

Anmerkungen'zu Tabelle III:

(1) Komposition A-5 besteht aus 98,5 % Cyclotrimethylentrinitraamin (BDX) und 1,5 % Stearinsäure;

(2) Komposition B besteht aus 60 % (EDX) und 40 % Trinitrotoluol;

(3) Einkomponententreibstoff besteht hauptsächlich aus Nitrocellulose -

(4) Zweikomponententreibstoff besteht hauptsächlich aus Nitrocellulose und Nitroglyzerin;

(5) TNT = Trinitrotoluol

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	Material	Einspeis-	Tabelle III	Gew.-Verh.	Temperatur (⁰C)	zweiter	Luftströmung
Bsp.	ly?	rate kg/min	Teilchen	Wasser /	Dreh	Verbren
			größe	Feststoff	ofen	nungsofen	mvmin
			(Durch			927
	Komb.A-5^¹^	1,36	schnitt)	3:1	871	927	28,3
7	It	1,91	granulat-	It	871	. 927	38,2
8	It	1,50	artig,	Il	871	871	51,0
9	ft	1,50	zucker	M	816	982	28,3
10	Il	1,45	ähnlich	tt	927	982	28,3
11	Il	• 1·,91	(< 2,54mm)	ti	982	927	28,3
12	ti	1,63	tt	Il	871	871	■ 28,3
13	ti	—	Il	Il	816	871	38,2
14	Il	0,82	Il	It	816	927	38,2
15	Gemisch Komb	. 0,77 2	tt	5,5:1	871		28,3
16		,54 mm

B (2) Zweikomponenten -T. (4) Einkomponenten. T. (3)

17	Einkomponenten- T. (3) Zweikomponen- ten-T. (4)	0,77	It	-	871	927	28,3
18	TNT (5)	0,5^-	>2,54 mm	3,7:1	871	927	28,3
	Il It H aluminisierter Zweikomponenten- T. (4) Il	*
19	0,50	Flocken, 0,05 mm Dicke χ 3,2 mm Länge	4,4:1	871	927	28,3
20 21 22 23	1,77 1,36 1,36 1,32	It It ti tt	3:1 It Il tt	982 927 816 927	982 982 871 982	KNOJKNKN COCOOO CO OJKNOJ OJ
24	1,68	ti	It	927	982	28,3

J.

.Jk .Jk

CD

cn

Tabelle IV Analyse der Schornsteinabgase

Bsp. (ppm)

Kohlen	Schwefel	Nu	NO₀	Chlor	Schwefel- CO₂	(%)
wasser	wasser		tz.	wasser	dioxid
stoff	stoff	•		stoff

7	130	41	160	4	60	8,4
8	0	42	160	10	68	8,2
9	0	80	240	2	69	10,5
10	280	150	150	0	54	10,5
11	170	29	230	0	0	6,6
12	0	15	610	10	10	8,3
13	0	9	250	24	0	7,2
14	0	5	160	32	2	7,2
15	0	10.	152	23	0	7,6
16	0	29	270	0	0	13,5
17	0	16	190	0	0	9,7

18 7 55 95 0 0 0 6,0

19	0	130	230	112	0	92	9,0
20	0	11	300	99	0	' 17	9,2
21	0	0	350	160	0	5	5,7
22	0	25 '	310	50	O	0	8,3
23	60	21	128	49	0	0	_
24	170	50	80	0	0	0	-
Beispiel	25

Beispiel 1 wurde erneut wiederholt, wobei die Rückstände der Nitroglyzerinherstellung als explosive Flüssigkeit verwendet wurden. Die Rückstände aus der Nitroglyzerinherstellung enthalten

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Triacetin, Aceton und etwas Wasser. Diese Nitroglyzerinherstellungsrückstände werden auf Sägemehlteilchen gegossen, um das Sägemehl mit den Nitroglyzerinherstellungsrückständen zu befeuchten. Die Sägespäne absorbieren die gesamten Rückstände. Die mit Nitroglyzerin befeuchteten Sägespäne werden dann zur Entfernung von Fremdgegenständen, insbesondere Metallen, gesiebt, und sie werden dann in Wasser, Nitrocellulose und einen Einkomponententreibstoff und Zweikomponententreibstoff enthaltenden Mischer unter Bildung einer Suspension von Explosivfeststoffen (mit Nitroglyzerin imprägnierte Sägespäne, Nitrocellulose und Treibmittel) in Wasser eingegeben. Ein geringer Anteil des Nitroglyzerins wird aus den Sägespänen in das Wasser extrahiert, nämlich bis zur Löslichkeitsgrenze von Nitroglyzerin in Wasser bei der Mischtemperatur von etwa 21,1 ⁰C. Die Suspension wird für wenigstens 15 Minuten gemischt und dann in die Verbrennungseinrichtung unter Bedingungen einer turbulenten Strömung ein-'gepumpt, woran sich die Stufen und Bedingungen für den Betrieb des Verfahrens, wie in Beispiel 1 ausgeführt, anschließen. Nachdem der größte Teil der Suspension verbrannt worden ist,, werden zusätzliche mit Wasser benetzte Feststofftreibmittelteilchen und Wasser zu dem Mischer zugegeben und in die Verbrennungseinrichtung eingepumpt, wobei wieder die Stufen und Bedingungen für den Betrieb des Verfahrens, wie in Beispiel 1 angegeben, angewandt werden. Das Verfahren arbeitet bei der Verbrennung von Abfällen, die mit Nitroglyzerin befeuchtetes Sägemehl enthalten, glatt, und die visuelle Beobachtung der Abgase zeigt, daß kein Bauch vorliegt.

In den bislang beschriebenen Beispielen wird eine zweite Verbrennungseinrichtung in Reihe mit dem Drehofen zur Erzielung einer vollständigeren Verbrennung der Abgase aus dem Drehofen verwendet, wodurch kohlenwasserstoffhaltiges, teilchenförmiges Material in den Abgasen eine weitere Verbrennung erfährt. Ebenfalls wird der Gehalt an schädlichen Gasen

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weiter in der zweiten Verbrennungseinrichtung reduziert. In der Praxis hängt die Notwendigkeit für eine zweite Verbrenimngseinrichtung teilweise von dem zulässigen Gehalt an schädlichen Gasen und kohlenwasserstoffhaltigen und anderen teilchenförmigen Materialien in dem Abgasstrom ab. In der Theorie kann die erste Verbrennungseinrichtung so ausgelegt und betrieben werden, daß die Notwendigkeit der Verwendung einer zweiten Verbrennungseinrichtung nicht gegeben ist. In der Praxis kann dies jedoch nicht durchführbar sein,,d. h. die Größe (Länge und Durchmesser) des Ofens kann zu groß werden, und die Betriebstemperaturen usw. können nicht in einfacher Weise in einer solchen Einheit gesteuert werden. Die Notwendigkeit für eine zweite Verbrennungseinrichtung oder weitere Verbrennungseinrichtungen in Reihe wird unter Berücksichtigung der Auslegung des Gesamtsystems festgelegt. Wenn eine zweite Verbrennungseinrichtung verwendet wird, wird sie im allgemeinen bei Temperaturen von etwa 650 ⁰C bis etwa .1205 ⁰C betrieben. Die Aufenthaltszeit der Abgase in der zweiten Verbrennungseinrichtung kann in Abhängigkeit von der Auslegung des Systems variieren, jedoch ist im allgemeinen eine Aufenthaltszeit von etwa 0,3 Sekunden bis etwa 0,5 Sekunden annehmbar.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die aufeinanderfolgende Verdampfung von Wasser aus der wäßrigen Suspension von Abfalltreibstoff oder Abfallexplosivstoff unbedingt erforderlich. Daher müssen die Betriebsvariablen wie die Einspeisungsrate, die Einspeisungsbedingungen (flüssige Suspension), die •Luftströmungsrate durch die Verbrennungseinrichtung, die Temperatur des Verbrennungsofens, die Aufenthaltszeit im Verbrennungsofen und ähnliche Werte so gesteuert werden, daß aufeinanderfolgend ein Verdampfen, ein Trocknen der Abfalleinspeisung und die Zündung und das Abbrennen erfolgt, um eine sichere und leistungsfähige Verbrennung von eingeführten

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Abfällen unter gleichzeitiger Reduktion des Gehaltes an verunreinigenden Stoffen in den Abgasen auf annehmbare Werte zu erreichen.

Das Abfallmaterial, welches bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verbrannt werden kann, umfaßt alle Typen von festen und flüssigen Treibstoffen und Explosivstoffen. Beispiele für feste Treibstoffe, die verbrannt werden können, umfassen Einkomponententreibstoffe, Zweikomponententreibstoffe, Dreikomponententreibstoffe, hochenergetische Treibstoffe, Raketen-Gießpulver, Gußtreibmittelkörner, Treibmittel in Form von Folien, Nitrocellulose, Trinitrotoluol, organische Oxidationsmittel wie Ammoniumperchlorat, Ammoniumnitrat, organische Oxidationsmittel wie HMX = Cyclotetramethylentetranitraamin, RDX = Cyclotrimethylentrinitraamin und dergleichen. Beispiele für flüssige Abfalltreibstoffe und -explosivst of fe", die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verbrannt werden können, umfassen Nitratester wie Nitroglyzerin, Diäthylenglykoldinitrat, Triäthylenglykoldinitrat und dergleichen.

Beim Verbrennen von flüssigen Treibstoffen oder Explosivstoffen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erforderlich, daß das flüssige Treibmittel oder der Explosivstoff auf einen teilchenförmigen, absorbierenden, kohlenstoffhaltigen, verbrennbaren Material wie Sägemehl oder Sägespänen absorbiert wird. Die mit Explosivstoff oder Treibstoff befeuchteten, kohlenstoffhaltigen, verbrennbaren Materialien werden als.feste Treibstoffe oder feste Explosivstoffe in der Beschreibung bezeichnet. Diese teilchenförmigen Treibstoffe oder Explosivstoffe werden mit Wasser unter Bildung von wäßrigen Suspensionen vermischt und entsprechend dem zuvor beschriebenen Verbrennungsprozeß weiterverarbeitet. Bei der Stufe der Bildung der wäßrigen Suspensionen können normalerweise feste Treibstoffe, welche Treibstoff- oder Explosivstoffflüssigkeiten absorbieren, zugesetzt werden. So ist es z. B.

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manchmal vorteilhaft, Nitrocellulose oder einen Einkomponentenoder Zweikomponententreibstoff in teilchenförmiger Form zu mit Nitroglyzerin benetztem, kohlenstoffhaltigem Material zuzusetzen.

Um das erfindungsgemäße Verfahren erfolgreich durchzuführen, ist es erforderlich, daß das Abfalltreibstoff- oder -explosivstoff material auf eine praktisch gleichförmige Teilchengröße zerkleinert wird. Kleine Teilchengrößen sind erforderlich, da Treibstoffe und Explosivstoffe rasch verbrennen und die Flammen leicht ausbreiten. Im Fall eines normalerweise festen Abfalltreibstoffes oder -explosivstoffes werden die Abfälle aus Sicherheitsgründen unter Wasser gemahlen, und die Teilchengröße der erhaltenen, gemahlenen Teilchen sollte im Durchschnitt weniger als etwa 6,55 rom betragen, und vorzugsweise sollte die Durchschnittsteilchenlänge oder die maximale Dimension kleiner als etwa 2,54 mm sein. Im Falle von normalerweise flüssigen Explosivstoffen oder Treibstoffen wird der Explosivstoff oder der Treibstoff in teilchenförmigem, kohlenstoffhaltigem, verbrennbarem Material von der zuvor beschriebenen Größe absorbiert. Der erhaltene, teilchenförmige Abfalltreibstoff oder -explosivstoff wird dann in eine Suspension durch Zusammenmischen des mit Wasser benetzbaren Explosivstoffes mit Wasser, falls erforderlich, vermischt, um eine Suspension zu bilden, die ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu Abfalltreibstoff oder -explosivstoff von etwa 19 '» 1 bis etwa 1 : besitzt. Im allgemeinen wird es bevorzugt, ein Verhältnis von Wasser / Treibstoff-Explosivstoff von etwa 3 · 1 zu verwenden. Die Suspension der kleinen Teilchen in Wasser wird in den Drehofen unter solchen Bedingungen eingepumpt, daß eine turbulente Strömung innerhalb der Zuführungsleitungen aufrechterhalten wird. Die Bedingungen einer turbulenten Strömung in den Zuführungsleitungen ist aus Sicherheitsgründen erforderlich. Das zugeführte Material wird dann in den Drehofen zur Verbrennung

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abgegeben. Die Einspeisungsrate muß so gesteuert werden, daß der gesamte Explosivstoff- oder Treibstoffabfall innerhalb der Verbrennungseinrichtung verbraucht wird. Falls die Einspeisungsrate zu groß ist, kann nicht verbrannter Treibstoff mit der Asche abgegeben werden.

Die Temperatur innerhalb des Drehofens wird zwischen 649 ⁰C und 1204- ⁰C gehalten. Um geringe Konzentrationen von NO zu erzielen, wird der Betrieb des Drehofens bei einer Temperatur von etwa 816 ⁰C bis etwa 982 ⁰C bevorzugt. Bei Temperaturen unterhalb von 816 ⁰C und oberhalb von 982 ⁰C wird die Konzentration an NO in den Abgasen aus der Verbrennungseinrichtung wesentlich erhöht. Bei Temperaturen oberhalb etwa 1093 °^c ist die Verdampfung des Wasseranteiles der Suspension von Treibstoff oder Explosivstoffen und die Zündung der Abfälle schwieriger zu steuern, wodurch sich eine unvollständige Verbrennung des Treibstoff- oder Explosivstoffabfalles ergeben kann. Die höheren Temperaturen, d. h. oberhalb von 1093 °^c> verhindern manchmal die Ausbildung der dünnen Schicht der wäßrigen Suspension auf der Kammerwand, wodurch es möglich wird, daß nicht verbrannter Treibstoff- und Explosivstoffabfall mit der Asche ausgetragen wird. Nicht verbrannter Abfall in der Asche ist jedoch ein Sicherheitsrisiko, da Treibstoff- und Explosivstoffabfalle sich entzünden und außerhalb des Drehofens verbrennen könnten.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Drehofen durch Abbrennen eines Brennstoffs, z. B. von Heizöl, Propan, Erdgas oder einem Ersatz hierfür, erhitzt. Der Brennerbrennstoff führt die innerhalb des Drehofens auftretende Verbrennung herbei. So ist z. B. Propan gegenüber Heizöl ein bevorzugter Brennstoff zur Verwendung zum Beheizen des Drehofens, da die Propanverbrenmmgsprodukte als reduzierendes Mittel wirken, wodurch der NO -Gehalt in den Abgasen

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erniedrigt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die Zusammensetzung der Abgase in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des zu verbrennenden Abfallmaterials variiert.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollte die zu der Verbrennungseinrichtung zugeführte Luft innig mit den Abgasen vor dem Austritt aus der Drehkammer vermischt werden. Daher wird es bevorzugt, den Brenner im Gegenstrom zu der Luftströmung durch den Ofen zu betreiben. Die Luftmenge, in welcher die Abfallexplosivstoffe und -treibstoffe verbrannt werden, sollte so nahe wie möglich beim stöchiometrischen Verhältnis liegen. Die stöchiometrische Menge oder das stöchiometrische Verhältnis von Luft, die/das für jeden Treibstoffoder Explosivstoffabfall erforderlich ist, kann in einfacher Weise unter Berücksichtigung des zu verbrennenden, eingespeisten Materials berechnet werden.

Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Naßwäscher wird zur Verminderung von teilchenförmigen! Material und wasserlöslichen Gasen in der Abgasströmung eingesetzt. Das Naßwaschen der Abgase kann durch Durchführen der Abgase durch eine Waschflüssigkeit, z. B. ein Wassersprühstrahl oder ein Wasserbad, erreicht werden. Das Abgas kann dann zu einer Mitnehmereinrichtung geführt werden, um Wasser aus dem Gas zu entfernen, wobei die verunreinigte Waschflüssigkeit zu dem Waschabschnitt abgeleitet wird.

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Claims

Patentansprüche

1./Verfahren zur Verbrennung von flüssigen oder festen Abfall- ^-^ treibstoffen und Abfallexploöivstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß: ■

a) eine wäßrige Suspension von Treibstoff- oder Explosivstoffabfall in Wasser gebildet, wird, die eine dispergierte, festen Treibstoff- oder Explosivstoffabfall in teilchenförmiger Form enthaltende Phase, in welcher die Feststoffteilchen eine maximale Durchschnittslänge von weniger als 6,35 nim besitzen, und eine kontinuierliche, Wasser umfassende Phase umfaßt;

b) Luft und die Suspension der Stufe a) in ein Ende einer Drehverbrennungseinrichtung eingeführt wird, die bei einer Temperatur von etwa 649 ⁰C bis 1204 ⁰C arbeitet, wobei die Suspension mit einer ausreichenden Rate eingespeist wird, um anfänglich eine dünne, wäßrige Schicht der Suspension auf den Wänden der Verbrennungseinrichtung zu bilden, und um kontinuierlich die Schicht der Suspension mit trockener Oberfläche der Wand der Verbrennungseinrichtung in Kontakt zu bringen, wobei der Wasseranteil der kontinuierlichen Phase der .Suspension verdampft wird und die Treibstoffteilchen oder Explosivstoffteilchen hierin aufeinanderfolgend getrocknet und gezündet werden;

c) die Abgase aus dem Drehofen abgezogen werden und diese Abgase mit Wasser zur Entfernung von teilchenförmigen! Material und schädlichen Gasen aus diesen Gasen in Kontakt gebracht werden, und

d) die aus der Stufe c) erhaltenen Gase in die Atmosphäre abgeblasen werden.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Treibstoff- oder Explosivstoffteilchen eine maximale Durchschnittslänge von etwa 2,54- nun besitzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der teilchenförmige, feste Treibstoff ein gemahlener Einkomponententreibstoff ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der teilchenförmige, feste Treibstoff ein Gemisch von gemahlenem Einkomponententreibstoff und Zweikomponententreibstoff ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dispergierte Phase ein teilchenförmiges, kohlenstoffhaltiges, verbrennbares Material umfaßt, welches absorbierten, flüssigen Treibstoff- oder Explosivstoff enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die dispergierte Phase mit Nitroglyzerin imprägniertes Sägemehl enthält.

7. Verfahren zur Verbreitung von festen Abfalltreibstoff oder Abfallexplosivstoff, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Stufen umfaßt:

a) Entfernung von Fremdmetall aus dem zugeführten, festen Treibstoff- oder Explosivstoffmaterial,

b) Mahlen des praktisch von Fremdmetall freien, festen Treibstoffe oder Explosivstoffe in Anwesenheit von Wasser unter Bildung von festen Teilchen, wobei praktisch alle Teilchen eine maximale Durchschnittsabmessung von weniger als 6,35 mm besitzen,

c) das Vermischen dieser mit Wasser benetzten, festen Teilchen und von zusätzlichem Wasser, das zur Bildung einer wäßrigen Suspension dieser festen Teilchen in

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Wasser erforderlich ist, wobei das Gewichtsverhältnis von Wasser zu festen Teilchen von etwa 19 s 1 bis etwa 1 : 1 beträgt,

d) das Einführen von Luft und der Suspension der Stufe c) in ein Ende einer Drehverbrennungseinrichtung, die bei

- einer Temperatur von etwa 649 ⁰C bis etwa 1204 ⁰C arbeitet, wobei die Suspension mit einer ausreichenden Rate eingespeist wird, um anfänglich eine dünne, wäßrige Schicht der Suspension auf den Wänden der Verbrennungseinrichtung zu bilden, und diese Schicht der Suspension mit der trockenen Wandoberfläche der Verbrennungseinrichtung kontinuierlich in Kontakt gebracht wird,wobei die kontinuierliche Phase der Suspension verdampft wird und die festen Teilchen nacheinander innerhalb der Verbrennungseinrichtung getrocknet und gezündet werden,

e) das Abziehen der Abgase aus der Drehverbrennungseinrichtung und die Naßwäsche dieser Abgase mit Wasser zur Entfernung von teilchenförmigen! Material und zur Auflösung von schädlichen, in den Abgasen vorliegenden Gasen, und

f) das Abblasen der aus der Stufe e) erhaltenen Gase in die Atmosphäre.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase aus der Drehverbrennungseinrichtung durch eine zweite Verbrennungseinrichtung vor dem Naßwaschen gesaugt werden, wobei die zweite Verbrennungseinrichtung bei einer Temperatur von etwa 649 ⁰C bis etwa 1204 ⁰C arbeitet und die Aufenthaltszeit der Gase in der zweiten Verbrennungseinrichtung von etwa 0,3 Sekunden bis etwa 0,5 Sekunden beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Wasser zu teilöhenförmigem Treibstoff oder Explosivstoff etwa 3 : 1 beträgt, und daß die festen Teilchen eine durchschnittliche, maximale Abmessung von etwa 2,54 m besitzen.

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