DE2440543A1 - Verfahren zur verbrennung von abfalltreibstoffen und -explosivstoffen - Google Patents
Verfahren zur verbrennung von abfalltreibstoffen und -explosivstoffenInfo
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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 übervführt,
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 und 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.
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.
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
509822/023
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.
(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 | 0 | 60 | 8,4 |
8 | 0 | 42 | 160 | 10 | 0 | 68 | 8,2 |
9 | 0 | 80 | 240 | 2 | 0 | 69 | 10,5 |
10 | 280 | 150 | 150 | 0 | 0 | 54 | 10,5 |
11 | 170 | 29 | 230 | 0 | 0 | 0 | 6,6 |
12 | 0 | 15 | 610 | 10 | 0 | 10 | 8,3 |
13 | 0 | 9 | 250 | 24 | 0 | 0 | 7,2 |
14 | 0 | 5 | 160 | 32 | 0 | 2 | 7,2 |
15 | 0 | 10. | 152 | 23 | 0 | 0 | 7,6 |
16 | 0 | 29 | 270 | 0 | 0 | 0 | 13,5 |
17 | 0 | 16 | 190 | 0 | 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 (9)
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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