DE4411655C1 - Entsorgungsanlage für Explosivstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entsorgungsanlage für Explosivstoffe ohne und mit metallischen Bestandteilen, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Das Verbrennen von Explosivstoffen auf offenen und teiloffenen Brand­ plätzen ist gängige Praxis, wobei die Tendenz im Hinblick auf die in der Regel erforderliche Rauchgasreinigung sowie allgemein auf eine möglichst geringe Umweltbelastung (Lärm, Schadstoffe etc.) und -gefährdung zu ge­ schlossenen Vorrichtungen und Anlagen geht. Siehe hierzu beispielsweise die DE-PS 41 15 234 oder die DE-PS 40 41 744.

Eine Anlage zum Abbrennen von Explosivstoffen, bei welcher die Rauchgase gereinigt, und die in diesen enthaltene thermische Energie weitgehend genutzt wird, u. a. in einer Energierückgewinnungsanlage (z. B. einem Kraftwerk), ist aus der DE-PS 41 21 133 bekannt.

Es bietet sich auch an, Drehrohröfen für die Verbrennung von Explosiv­ stoffen zu verwenden. Der in aller Regel stabile, metallische Rohrmantel verhindert, daß durch die Verbrennung beschleunigte Metallteile, wie Zünderelemente, Geschosse und Geschoßfragmente, ins Freie gelangen und hält auch kleineren Explosionen bzw. Detonationen stand. Die Bewegungsverhältnisse sowie die ausreichende Verweilzeit im Drehrohrofen sorgen für eine relativ vollständige Verbrennung mit nur wenig verunreinigten Abgasen. Für die Verbrennung von Explosivstoffen mit metallischen Bestandteilen, wie z. B. von Kleinkalibermunition, sind metallische Panzer-Drehrohröfen ohne Auskleidung vorgesehen, welche den Nachteil aufweisen, daß relativ viel Wärmeenergie über den Rohrmantel an die Umgebung verlorengeht. Abhilfe würde eine isolierende, z. B. keramische Auskleidung des Rohrinneren schaffen, welche aber durch die geschoßartig herumfliegenden Metallteile sehr schnell beschädigt bzw. zerstört werden würde.

Eine bekannte, wirkungsvolle Vorrichtung zur Entstickung der Rauchgase ist eine SCR-Entstickungsanlage (selektive katalytische Reduktion der Stickoxide), welche in der Regel am ausgangsseitigen Ende der Rauchgas­ reinigungsanlage angeordnet wird, d. h. stromaufwärts des in die Atmosphä­ re führenden Kamins. Ein Nachteil einer solchen Entstickungsanlage ist die relativ hohe, erforderliche Betriebstemperatur (ca. 300°C), welche meist ein nochmaliges Aufheizen (Zusatzbrenner) der vorgereinigten und dadurch gekühlten Abgase (Quenche, Wäscher etc.) erfordert. Je nach Art der verbrannten Explosivstoffe ergeben sich Rauchgaszusammensetzungen, welche stark unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Art und des Umfanges ihres Reinigungsprozesses zur Folge haben, wobei eine Entstickung aber praktisch immer erforderlich bzw. sinnvoll ist.

Angesichts des beschriebenen Standes der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Entsorgungsanlage für Explosivstoffe ohne und mit metallischen Bestandteilen zu schaffen, welche eine optimale Verbrennung sowie eine besonders wirkungsvolle, an die Art der Explosivstoffe ange­ paßte Rauchgasreinigung ermöglicht und welche hinsichtlich Energiever­ brauch und Energienutzung besonders vorteilhaft arbeitet.

Diese Aufgabe wird - in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen im Oberbegriff - durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches ge­ nannten Merkmale a) bis f) gelöst.

Es sind mindestens zwei, verschiedenartige Drehrohröfen vorgesehen, wovon der eine mit einer isolierenden, beispielsweise keramischen Auskleidung versehen ist und zur Verbrennung von Explosivstoffen ohne oder weitgehend ohne metallische Bestandteile dient. Der andere ist als Panzer-Drehrohro­ fen mit metallischem Rohrmantel ohne Auskleidung ausgeführt und wider­ steht so dauerhaft den mechanischen und thermischen Belastungen bei der Verbrennung von Explosivstoffen mit nennenswertem Anteil an metallischen Bestandteilen. Natürlich können auch im Panzer-Drehrohrofen Explosivstof­ fe ohne metallische Bestandteile verbrannt werden, wobei aber größere Wärmeverluste an die Umgebung entstehen als bei dem ausgekleideten Ofen.

Den Öfen ist mindestens eine Nachbrennkammer für Betriebstemperaturen von mindestens ca. 850°C nachgeschaltet, um eine weitestgehend vollständige Verbrennung zu erreichen und um auch chemische Schadstoffe zu zersetzen, welche dazu sehr hohe Temperaturen benötigen.

An die Nachbrennkammer schließt sich mindestens ein Abhitzekessel zur Dampferzeugung an, welcher auf diese Weise Nutzenergie liefert.

Die nachfolgende Rauchgasreinigungsanlage umfaßt Vorrichtungen zur Filtration, Adsorption und Entstickung der Rauchgase sowie eine mehrstufige Wäscher-Abteilung zur Absorption von Schadstoffen.

Schließlich ist noch mindestens ein Bypasskanal vorhanden, über den sich die Wäscher-Abteilung ganz oder teilweise umgehen läßt. Dazu ist der Durchsatz des Bypasskanales variabel steuerbar. Es gibt Explosivstoffe, deren Rauchgase keine Wäsche benötigen und erfindungsgemäß an der Wä­ scher-Abteilung vorbeigeführt werden können. Dadurch gelangen die Rauch­ gase mit höherer Temperatur zur Entstickungsanlage, so daß in diesem Be­ reich keine oder nur eine stark reduzierte Wärmezufuhr erforderlich ist.

Die Unteransprüche 2 bis 10 enthalten bevorzugte Ausgestaltungen der Ent­ sorgungsanlage nach Anspruch 1.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnung noch näher erläu­ tert. Diese zeigt in schematischer Darstellung die wesentlichen Komponen­ ten einer Entsorgungsanlage und deren Verknüpfung.

Die Entsorgungsanlage 1 ist gleichermaßen für Explosivstoffe ohne und mit metallischen Bestandteilen geeignet. Explosivstoffe ohne nennenswerten Anteil an metallischen Bestandteilen sind beispielsweise Treibladungspul­ ver und Feststofftreibsätze, in der Zeichnung mit "TLP" und "FSTS" abge­ kürzt. Diese werden einem Drehrohrofen 2 mit isolierender, z. B. kerami­ scher Auskleidung zugeführt. Dessen Rohrmantel 11 ist auf Drehkränzen 13, 14 gelagert und mit einem drehzahlvariablen Antrieb 17 versehen. Die Drehzahl des Rohrmantels 11 wird je nach Eigenschaft des Abbrandgutes va­ riiert, so daß sich die Verbrennungszone immer etwa in der Mitte des Drehrohrofens 2 befindet. Die für den thermischen Zersetzungsvorgang er­ forderliche Grund- und Aufheizenergie wird über einen öl- oder gasbefeu­ erten Zusatzbrenner (nicht dargestellt) in die Entzündungszone einge­ bracht. Im Hinblick auf den raschen Abbrand gewisser Explosivstoffe, z. B. von Treibladungspulver, kann der Drehrohrofen 2 mit Unterdruck in seinem Inneren betrieben werden. Die Überwachung im Brennerraum erfolgt über ein System von Temperatur- und Drucksensoren sowie Kameras (ebenfalls nicht dargestellt).

Explosivstoffe mit einem nennenswerten Anteil an metallischen Bestandtei­ len sind beispielsweise Zünder und Kleinkalibermunition, letztere in der Zeichnung mit "KKMUN" abgekürzt. Diese werden einem Panzer-Drehrohrofen 3 in metallischer, hochtemperaturfester Ausführung ohne zusätzliche Aus­ kleidung zugeführt. Dessen äußerer Rohrmantel 12 ist ebenfalls auf Dreh­ kränzen 15, 16 drehbar gelagert und mit einem drehzahlvariablen Antrieb 18 versehen. Der Panzer-Drehrohrofen 3 ist vorzugsweise als Doppeldreh­ rohrofen mit einem zusätzlichen, drehbaren Innenrohr ausgeführt, welches mit den Explosivstoffen beschickt wird und in welchem auch die Zündung mit Hilfe eines Zusatzbrenners erfolgt. Diese Details sind nicht erfin­ dungswesentlich und deshalb in der Zeichnung auch nicht wiedergegeben. Das Doppeldrehrohrprinzip in Verbindung mit der metallischen Ausführung macht diesen Ofen besonders robust und sicher und verhindert zuverlässig ein Austreten von Geschossen bzw. geschoßartig beschleunigten Metalltei­ len. Hinsichtlich der Möglichkeit des Unterdruckbetriebes und der Überwachung des Verbrennungsvorganges gelten hier in analoger Weise die Aussa­ gen zum Drehrohrofen 2.

Die Rauchgase der Öfen 2 und 3 werden in eine Nachbrennkammer 4 geleitet, welche mit Betriebstemperaturen von ca. 850°C bis 1400°C und Verweil­ zeiten von mindestens zwei Sekunden arbeitet. Die Nachbrennkammer 4 ist an den Drehrohrofen 2 unmittelbar, an den Panzer-Drehrohrofen 3 mittelbar über einen Rauchgaskanal 19 angeschlossen und besitzt ebenfalls einen Zu­ satzbrenner (nicht dargestellt) zur Zündung und Verbrennungsunterstüt­ zung. Die Durchströmung der Nachbrennkammer 4 erfolgt im wesentlichen vertikal von unten nach oben, wobei der Rauchgaskanal 19 bevorzugt so an­ geschlossen ist, daß eine tangentiale Komponente zur Drallerzeugung hin­ zukommt. Die Nachbrennkammer 4 besitzt daher eine größere vertikale Er­ streckung, was aus der Figur nicht ersichtlich ist.

An die Nachbrennkammer 4 schließt sich ein Abhitzekessel 5 an, in welchem den Rauchgasen Wärme zum Zweck der Dampferzeugung entzogen wird. Der Dampf kann zum Antrieb von Turbinen und Generatoren, d. h. beispielsweise zur Stromerzeugung, bzw. als Heizmedium, z. B. in einem Fernwärmenetz, ge­ nutzt werden und stellt somit eine sinnvolle Energiequelle dar.

Stromabwärts des Abhitzekessels 5 führt der Rauchgaskanal 20 in den Be­ reich der Rauchgasreinigungsanlage 6. Die erste Behandlungsstufe ist eine Quenche 21, in welcher durch Verdampfung von eingedüstem Wasser das Rauch­ gas abgekühlt und wasserdampfgesättigt wird, wobei aufgrund der an dieser Stelle immer noch sehr hohen Temperaturen das eingedüste Wasser vollstän­ dig verdampft.

Die nächste Stufe ist eine Trockensorptionsstufe 23 zur Abscheidung sau­ rer Rauchgasbestandteile, in welcher ein trockenes Sorptionsmittel, z. B. staubförmiges Kalziumhydroxid, zugegeben, ggf. rezirkuliert und anschlie­ ßend wieder abgezogen wird.

Es folgt eine weitere Reinigungsstufe, welche als Schlauchfilter 24 aus­ geführt ist. In dieser wird das staubhaltige Rauchgas mit einer Vielzahl von schlauchförmigen Gewebeelementen von Staub befreit. Dem Schlauchfil­ ter 24 ist eine Eindüsung basischer Adsorbentien, ggf. mit Rezirkula­ tionsmöglichkeit, vorgeschaltet (nicht dargestellt). Dadurch wird zusätz­ lich der größte Teil der Schwermetallfracht abgeschieden. Beim Durchströ­ men des Schlauchfilters 24 haften das eingedüste Adsorbens und der Staub am Filtergewebe an.

An das Schlauchfilter 24 schließt sich eine vierstufige Wäscher-Abteilung 7 an, in welcher die eigentliche Rauchgaswäsche durchgeführt wird. Diese dient der Abscheidung des Restteils von Schwermetallen, von saueren Kom­ ponenten, wie Schwefeldioxid (SO₂), Salzsäure (HCl) und Flußsäure (HF), sowie von Aerosolen aus dem Rauchgas. Die eingangsseitige Stufe ist wie­ derum eine Quenche 22, d. h. ein Gleichstromwäscher. Es folgen zwei Gegen­ stromwäscher 25 und 26, wovon der erste meist im saueren, der zweite meist im neutralen Bereich betrieben wird. Abschließend ist ein ebenfalls als Gegenstromwäscher ausgeführter Aerosol-Abscheider 27 vorhanden. Die ersten drei der vier Wäscher ermöglichen eine Einstellung des ph-Wertes im Bereich von 0,5 bis 14. Der Rauchgasvolumenstrom durch die vier Wäscher läßt sich mit Hilfe einer Abgasrezirkulationsleitung 31, de­ ren Durchsatz variabel steuerbar ist, auf einen optimalen, etwa konstan­ ten Wert einstellen.

Nach der Wäscher-Abteilung 7 folgt ein Aktivkohlefilter 28, in welchem die geringe Restbeladung an HCl, SO₂, Staub, organischen Stoffen und Schwermetallen trocken abgeschieden wird. Dabei werden die Schadstoffe an der Aktivkohle fest angelagert (adsorbiert). Die beladene Aktivkohle wird entsorgt.

Die Wäscher-Abteilung 7 und das Aktivkohlefilter 28 sind mittels des By­ passkanals 8 umfahrbar und zwar bevorzugt stufenlos von "Null" bis "voll­ ständig". Dadurch können relativ saubere Rauchgase mit höherem thermi­ schem Energiegehalt zur Entstickung gebracht werden, so daß dort Energie eingespart werden kann.

Die letzte Reinigungsstufe ist die SCR-Entstickungsanlage 9, in welcher bei Temperaturen von ca. 300°C eine selektive katalytische Reduktion der Stickoxide durchgeführt wird. Dabei wird dem Rauchgasstrom Ammoniaklösung zugesetzt, Stickoxide und Ammoniak werden zu Stickstoff (N₂) umgesetzt. Da die Rauchgase insbesondere nach der Rauchgaswäsche an dieser Stelle meist nicht mehr die erforderliche hohe Temperatur aufweisen, ist der SCR-Entstickungsanlage 9 ein Zusatzbrenner 29 vorgeschaltet.

Stromaufwärts des Zusatzbrenners 29 oder stromabwärts der SCR-Ent­ stickungsanlage 9 zweigt eine Rauchgasrezirkulationsleitung 30 ab, welche zur Nachbrennkammer 4 und ggf. zu den Drehrohröfen 2 und 3 führt. Durch Zumischung des Rauchgases zur jeweiligen Verbrennungsluft lassen sich die Verbrennungsvorgänge beeinflussen im Sinne einer langsameren, gedämpften Verbrennung.

Die gereinigten und nicht rezirkulierten Rauchgase gelangen schließlich über den Kamin 10 in die Atmosphäre.

Claims (13)

1. Entsorgungsanlage für Explosivstoffe ohne und mit metallischen Bestandteilen, insbesondere für Treibladungspulver, Feststofftreibsätze, Zünder und Kleinkalibermunition, mit Drehrohröfen zur Verbrennung der Explosivstoffe, mit mindestens einer Vorrichtung zur Nutzung der in den Rauchgasen enthaltenen Abhitze sowie mit einer Rauchgasreinigungsanlage, gekennzeichnet durch

• a) mindestens einen Drehrohrofen (2) mit einem metallischen Rohrmantel (11) sowie mit einer hochtemperaturfesten Auskleidung für Explosiv­ stoffe ohne oder weitgehend ohne metallische Bestandteile,
• b) mindestens einen Panzer-Drehrohrofen (3) mit einem hochtemperatur­ festen, metallischen Rohrmantel (12) ohne Auskleidung für Explosiv­ stoffe mit und ohne metallische Bestandteile,
• c) mindestens eine Nachbrennkammer (4) mit einer hochtemperaturfesten Auskleidung für Betriebstemperaturen von mindestens ca. 850°C, wel­ che an den Drehrohrofen (2) unmittelbar, an den Panzer-Drehrohrofen (3) mittelbar über einen Rauchgaskanal (19) angeschlossen ist,
• d) mindestens einen Abhitzekessel (5) zur Dampferzeugung stromabwärts der Nachbrennkammer (4),
• e) eine Rauchgasreinigungsanlage (6) mit Vorrichtungen zur Filtration, Adsorption und Entstickung der Rauchgase sowie mit einer mehrstufi­ gen Wäscher-Abteilung (7) zur Absorption von Schadstoffen und
• f) mindestens einen stromaufwärts der Wäscher-Abteilung (7) beginnenden und stromabwärts von dieser endenden, hinsichtlich seines Durchsat­ zes von "Null" bis "maximal" variabel steuerbaren Bypasskanal (8) zur teilweisen oder vollständigen Umgehung der Wäscher-Abteilung (7).

2. Entsorgungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausführung des Panzer-Drehrohrofens (3) als Doppeldrehrohrofen mit einem drehbaren Innenrohr und mit einem drehbaren, äußeren Rohrmantel (12), wobei das Innenrohr und der Rohrmantel (12) aus hochtemperaturfestem Me­ tall, vorzugsweise Stahl, ohne Auskleidung bestehen.

3. Entsorgungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen horizontale Lagerung der Rohrmäntel (11, 12) des Drehrohrofens (2) und des Panzer-Drehrohrofens (3) auf Drehkränzen (13 bis 16) und durch an den Drehkränzen (13 bis 16) angreifende Antriebe (17, 18) mit stufenloser Drehzahlregelung.

4. Entsorgungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen vertikale Ausrichtung der Nachbrennkammer (4).

5. Entsorgungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eine stromabwärts der Rauchgasreini­ gungsanlage (6) oder stromaufwärts der Vorrichtung (9) zur Entstickung der Rauchgase beginnende Rauchgasrezirkulationsleitung (30), welche zur Nachbrennkammer (4) und gegebenenfalls zusätzlich zum Drehrohrofen (2) sowie zum Panzer-Drehrohrofen (3) führt.

6. Entsorgungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Anschluß des Abhitzekessels (5) an minde­ stens eine Anlage zur Stromerzeugung und/oder an mindestens eine Hei­ zungsanlage.

7. Entsorgungsanlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Anschluß des Abhitzekessels an eine Dampfturbinen-/Generator-Einheit als Anlage zur Stromerzeugung.

8. Entsorgungsanlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Anschluß des Abhitzekessels an ein Fernwärmenetz als Heizungsanlage.

9. Entsorgungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Rauchgasreinigungsanlage (6), welche ein­ trittsseitig eine Quenche (21), anschließend eine Trockensorptionsstufe (23), ein Schlauchfilter (24), eine vierstufige Wäscher-Abteilung (7), ein Aktivkohlefilter (28) und austrittsseitig eine SCR-Entstickungsanla­ ge (9) aufweist.

10. Entsorgungsanlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Anschluß des Bypasskanals (8) an den Rauchgaskanal (20) stromabwärts des Aktivkohlefilters (28) und stromaufwärts der SCR-Entstickungsanlage (9).

11. Entsorgungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Wäscher-Abteilung (7), welche eintrittsseitig eine als Gleichstromwäscher ausgeführte Quenche (22), anschließend einen meist im saueren Bereich betriebenen Gegenstromwäscher (25), dahinter einen meist im neutralen Bereich betriebenen Gegenstromwäscher (26), austrittsseitig einen ebenfalls als Gegenstromwäscher ausgeführten Aerosol-Abscheider (27) und eine interne Rauchgasrezirkulationsleitung (31) aufweist.

12. Entsorgungsanlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die ersten drei Wäscher (22, 25, 26), in denen der pH-Wert im Bereich von 0,5 bis 14 einstellbar ist.

13. Entsorgungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen der SCR-Entstickungsanlage (9) vorge­ schalteten Zusatzbrenner (29).