EP0805306A2

EP0805306A2 - Verfahren zur Entsorgung von Explosivstoff-Wirkmassen sowie Vorrichtung hierfür

Info

Publication number: EP0805306A2
Application number: EP97106475A
Authority: EP
Inventors: Heinz Dr. Hebisch; Karl-P. Krzoska; Karl-Ernst Knaack; Meinrad Dr.-Rer-Nat. Lugan; Jörg Rohmann; Uwe Rothenstein; Frank Thelemann; Roland Traute; Lothar Vogel
Original assignee: Buck Chemisch Technische Werke GmbH and Co; Buck Werke GmbH and Co
Current assignee: Buck Chemisch Technische Werke GmbH and Co; Buck Werke GmbH and Co
Priority date: 1996-05-02
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1997-11-05
Also published as: DE19617617A1; TW355210B; US5907818A; DE19617617C2; EP0805306A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von Materialien, die Wirkstoff-Wirkmassen sind und/oder diese enthalten mit folgenden Schritten: Einbringen der zu entsorgenden Materialien (a,b,c) in einen Drehrohrofen (1), Fördern der Materialien in eine Reaktionszone (3) und gleichzeitiges Kompartimentieren der Materialien während der Förderung, wobei die Materialien thermisch in einer sauerstoffhaltigen Umgebung umgesetzt werden und die Reaktionsprodukte fraktioniert (5) in Form von festen, flüssigen und gasförmigen Produkten ausgetragen werden. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von Materialien, die Explosivstoff-Wirkmassen sind und/oder diese enthalten, gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 12 und 15 sowie eine Entsorgungsanlage gemäß Anspruch 20.
Materialien, die Explosivstoff-Wirkmassen sind bzw. diese enthalten, wie beispielsweise pyrotechnische Wirkmassen, Treibmittel, Nebel- und Reizstoffe, kleinkalibrige Munition, insbesondere Patronenmunition und phosphorhaltige Munition, müssen entsorgt werden, wenn sie wegen Ablauf der Lagerfähigkeit nicht mehr einsatzfähig sind. In diese Gruppe der zu entsorgenden Stoffe fallen auch Trinitrotoluol, Hexogen, Oktogen, Nitropenta, Tetryl als Einzelkomponenten oder in Form von Gemischen. Eine gefahrlose mechanische Abtrennung der Wirkmassen ist dabei aufgrund des pyrotechnischen bzw. Explosivpotentials und der hohen Festigkeit der Wirkmasse nicht ungefährlich möglich oder nur unter unverhältnismäßig hohem Aufwand technisch durchführbar.
Die erfindungsgemäß zu entsorgenden Materialien weisen in der Regel eine äußere Metallhülle, einen Zündsatz und die Wirkstoffmasse auf. Diese Metallhülle ist in der Regel bei der Umsetzung inert, während die Treibmittel an der thermischen Umsetzung sowohl beim bestimmungsgemäßen Gebrauch als auch während der Entsorgung reagieren. Als Treibmittel kommen insbesondere Nitrocellulose, Nitroglycerin, Dinitrotoluol, Trinitrotoluol sowie verschiedene Stabilisatoren in Betracht. Insbesondere bei Brand- und Leuchtspurgeschossen enthält die Munition auch Phosphor in unterschiedlicher Menge.
Werden Leuchtkörper verwendet, so bestehen diese in der Regel vorzugsweise aus einer Aluminiumhülle, einem Anzündsatz und der Wirkmasse, wobei die Wirkmasse sich aus einem Leichtmetallpulver als Energielieferant, einem Oxidationsmittel, das Sauerstoff abspalten kann, einem organischen Bindemittel zur mechanischen Verfestigung des Gemenges und gegebenenfalls mineralischen und/oder organischen Farbverstärkern zusammensetzt. In der Regel wird als Leichtmetallpulver Magnesium verwendet, da andere in Betracht kommende Metalle entweder toxikologisch bedenklich oder zu teuer sind. Als Oxidationsmittel werden in der Regel Nitrate insbesondere Natriumnitrat verwendet, wobei in Ausnahmefällen auch Chlorate oder Perchlorate zum Einsatz kommen. Als organische Bindemittel werden Polymere verwendet. Als Farbverstärker sind halogenhaltige Verbindungen insbesondere fluorhaltige oder chlorhaltige Metallsalze enthalten. Beim Abbrennen dieser Leuchtstoffmunition entstehen daher überwiegend Metalloxide wie Magnesiumoxid, Natriumoxid und Aluminiumoxid, Stickstoff, Stickoxide sowie Kohlenoxide und gegebenenfalls Halogenwasserstoffe.
Die deutsche Patentschrift DE 42 21343 der selben Anmelderin beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung von pyrotechnischem Material, wobei das pyrotechnische Material in einem Rohrreaktor kontrolliert abgebrannt wird und die entstehende Schlacke gegebenenfalls nochmals umgesetzt wird und das entstandene Rohgas durch einen Hochtemperaturbereich geführt wird, um noch vorhandene organische Stoffe zu zersetzen.
Anschließend wird das Rohgas durch verschiedene Gasreinigungsverfahren derart gereinigt, daß es als Abluft an die Atmosphäre abgegeben werden kann.
Die Vorrichtung des Standes der Technik verwendet eine diskontinuierliche Zuführvorrichtung mittels welcher das zu entsorgende Material dem Rohrreaktor zugeführt wird.
Nachteilig an dem Verfahren des Standes der Technik gemäß der DE 42 21 343 ist, daß einerseits die entstandene Schlacke nochmals umgesetzt werden muß und andererseits daß die Vorrichtung diskontinuierlich betrieben wird, da bei kontinuierlicher Beschickung des Rohrreaktors große Schwierigkeiten auftreten würden, den Abbrand des pyrotechnischen Materials kontrolliert ablaufen zu lassen.
Ein weiterer Nachteil beider Verfahren ist, daß im wesentlichen nur eine Sorte pyrotechnischen Materials pro Charge gefahren werden kann.
Demgegenüber bringt die deutsche Patentschrift DE 44 44 809 insoweit eine Verbesserung, als dieser Stand der Technik die Verwendung von zwei separaten Reaktoren, einer sogenannten Abbrandkammer sowie einem separaten Reaktor beschreibt. Gemäß dem Verfahren der DE 44 44 809 wird ein bestimmtes pyrotechnisches Material in der Abbrandkammer zur Reaktion gebracht, während in dem zweiten Reaktor gleichzeitig ein anderes pyrotechnisches Material kontrolliert abgebrannt wird. Die in dem zweiten separaten Reaktor entstehende Schlacke wird ausgeschleust und dann gegebenenfalls in der Abbrandkammer nachreagieren gelassen, so daß hier wenigstens zwei unterschiedliche pyrotechnische Materialien in einer Anlage gleichzeitig verarbeitet werden können.
Ein erster Ansatz unterschiedliche pyrotechnische Materialien in einem kontinuierlichem Betrieb in einer einzigen Anlage durchführen zu können, findet sich in der deutschen Patentschrift DE 195 09 196. Gemäß diesem Verfahren des Standes der Technik wird das zu entsorgende Material in einen Behälter gefüllt, dieser dann einer ersten Ausbrandkammer zugeführt, in der die Körper auf Entzündungstemperatur gebracht werden und gegebenenfalls in einer oder mehreren weiteren Ausbrandkammern ausschwelen gelassen, wobei die Körper direkt mit Flächenbrennern auf eine Temperatur im Bereich von 300°C bis 500°C erhitzt werden. Die Rauchgase werden hierbei kontinuierlich abgezogen und einer thermischen Nachbehandlung zugeführt und dann weiter über bekannte Reinigungsverfahren umweltgerecht aufgereinigt.
Die Ausbrandkammern sind in Form von Tunnelsegmenten angeordnet. Die Behälter, welche das zu entsorgende Material erhalten, werden gemäß dem Stand der Technik der DE 195 09 196 auf Schienen mit Hilfe pneumatisch betätigter Schieber durch die einzelnen Ausbrandkammern geführt. Der Ein- und Austrag der Behälter erfolgt mittels entsprechenden Schleusen über eine Rollenbahn.
Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch einerseits der hohe mechanische Aufwand des gesamten Behältertransportmechanismus sowie die energetisch ungünstige direkte Beheizung der Behälter innerhalb der Ausbrandkammern.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung von Materialien, die Explosivstoff-Wirkmassen sind und/oder diese enthalten, zur Verfügung zu stellen, welche kontinuierlich betrieben werden kann und welche gleichzeitig mit unterschiedlichen Materialien eines wesentlich breiteren Einsatzspektrums beschickt werden kann, und welche die Nachteile des Standes der Technik wenigstens weitgehend vermeiden.
Verfahrenstechnisch wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die vorrichtungstechnische Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 12, 15 und 20.
Erfindungsgemäß werden Materialien, die Explosivstoff-Wirkmassen sind und/oder diese enthalten in eine Zone erhöhter Temperatur eingebracht, in eine Reaktionszone gefördert, wobei gleichzeitig die Materialien während der Förderung kompartimentiert werden, gefolgt von thermischem Umsetzen der Materialien in einer sauerstoffhaltigen Umgebung und einem fraktionierten Austrag von festen, flüssigen und gasförmigen Umsetzungsprodukten.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat einerseits den Vorteil, daß es kontinuierlich betrieben werden kann, weil aufgrund der kontinuierlichen Förderung eine kontinuierliche Beschickung der Anlage erfolgen kann.
Desweiteren können unterschiedliche Materialien gleichzeitig entsorgt werden, da während der Förderung eine Kompartimentierung erfolgt. Diese Kompartimentierung oder Kammerung hat einerseits die Wirkung, daß unterschiedliche Materialien zur Reaktion gebracht werden können, ohne daß sich deren thermische Umsetzungen gegenseitig stören. Andererseits verhindert die Kompartimentierung auch das Umherfliegen von Teilen, etwa Patronenhülsen, bei stürmischer thermischer Umsetzung innerhalb der Reaktionszone.
Gemäß Anspruch 2 wird die Zone erhöhter Temperatur mittels eines Fallrohres und/oder mittels einer Schleuse und/oder mittels einer Trägereinrichtung, insbesondere einer Lanze, beschickt. Der Vorteil hiervon liegt darin begründet, daß somit unterschiedliche Materialien in ein und derselben Anlage verarbeitet werden können.
Bei Bedarf kann das Entsorgungsverfahren bzw. die Entsorgungsanlage auch chargenweise mit einem bestimmten Material betrieben werden, so daß hier etwa für Handgranaten oder Patronenmunition oder Leuchtkörper bestimmte Prozeßparameter, wie Verweilzeiten, Temperaturen, Fördergeschwindigkeiten oder dergleichen fein abgestimmt auf das jeweilige Material werden können.
Besonders vorteilhaft werden die zu entsorgenden Materialien mittels einer Schnecke, insbesondere mittels einer Schnecke in einem Drehrohrofen gemäß Anspruch 3 gefördert.
Jedoch ist es ebenfalls möglich die zu entsorgenden Materialien mittels eines Förderbandes, insbesondere Kettenförderbandes, gemäß Anspruch 4 innerhalb der Zone erhöhter Temperatur und der Reaktionszone zu fördern. Die für die Verarbeitung unterschiedlicher Materialien und für den kontrollierten Prozeßablauf erforderliche Kompartimentierung wird vorzugsweise gemäß Anspruch 5 erreicht, indem man beispielsweise die Förderschnecke eines Drehrohrofens bzw. eine zweite Schnecke baulich derart gestaltet, daß die Wendel der Schneckengänge eine bestimmte Höhe haben, so daß sich innerhalb der Reaktionszone eine Kompartimentierung zwischen einzelnen Wendel- oder Schneckengängen ergibt. Eine Kammerung bzw. Kompartimentierung läßt sich ebenfalls mittels Stegen und/oder Vorhängen, vorzugsweise Kettenvorhängen gemäß Anspruch 5 erreichen.
Vorteilhaft können gemäß Anspruch 6 feste, flüssige und pastöse Materialien verwendet werden.
Die gasförmigen Umsetzungsprodukte werden vorteilhaft gemäß Anspruch 7 einem Staubabscheider und einem Hochtemperaturreaktor zugeleitet, wobei insbesondere Staubabscheider und Hochtemperaturreaktor als bauliche Einheit ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, daß einerseits schnellstmöglich nach Verlassen der Reaktionszone das Gas von Stäuben wie zum Beispiel PbO₂, Al₂O₃, PbCl₂, AlCl₃, CaO, CdO, SnO₂, Sb₂O₃, CuO, ZnO wenigstens weitgehend befreit wird und die nachfolgende Gasbehandlung nicht weiter durch derartige Stäube gestört wird. Als Staubabscheider wird vorzugsweise ein Zyklonabscheider verwendet.
Gemäß Anspruch 8 leitet man einen Teil des über den Staubabscheider grob entstaubten Abgases unter externer Wärmezufuhr, beispielsweise mittels eines Propan/Heizöl-Brenners wieder in die Zone erhöhter Temperatur kreislaufförmig zurück. Dies hat insbesondere prozeßtechnische (u. a. produktspezifisch angepaßte Temperaturführung, vergleichsmäßig der Temperaturgradienten über das Drehrohr und Vermeidung extremer lokaler Temperaturspitzen; gezielte Senkung des Sauerstoffwertes im Kreislaufgas und damit im ausgeschleusten Rauchgas als Berechnungsbasis für die Schadstoffemissionsmengen) und energetische Vorteile, wobei neben der Wirtschaftlichkeit eine hohe Betriebssicherheit und Variabilität in der Prozeßführung erreicht wird.
Um den nicht zurückgeführten Abgasteil des Rauchgases im wesentlichen von organischen Bestandteilen, zum Beispiel Dioxinen, Furanen, CO und anderen organischen Kohlenstoffverbindungen zu befreien, leitet man diesen Abgasteil vorteilhaft in einen Hochtemperaturreaktor ein.
Gemäß Anspruch 10 unterzieht man das den Hochtemperaturreaktor verlassende Abgas, vorzugsweise nach Abkühlung in einer geeigneten Kühleinrichtung weiteren Reinigungsschritten gemäß Anspruch 10. Der Vorteil an den Reinigungsverfahren gemäß Anspruch 10 liegt darin begründet, daß durch Nachschalten einer speziellen Gasreinigungsstufe auch ganz spezifische chemische Komponenten aus dem Gas entfernt werden können, so daß sich eine umweltverträgliche Abluft ergibt.
Vorzugsweise wird bei dem vorliegenden Verfahren gemäß Anspruch 11 Abwärme und/oder Wärme die bei chemischen Reaktionen entsteht über Wärmetauscher zurückgewonnen und diese Wärme dem Prozeß an geeigneter Stelle wieder zugeführt. Diese Maßnahmen senken die Energiekosten für das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren erheblich.
Anspruch 12 beschreibt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung zum Einbringen der zu entsorgenden Materialien einen Aufgabekopf aufweist, an dem wenigstens eine Beschickungseinrichtung vorgesehen ist, wobei der Aufgabekopf in einen Drehrohrofen mündet, dessen Drehrohr zur Kompartimentierung und Förderung der zu entsorgenden Materialien eine mit der Wand verbundene, durchgehende Wendel aufweist, wobei der Drehrohrofen mittels Durchleiten von Heißgas in Förderrichtung der Materialien in seinem Innenraum beheizt wird und in dem Innenraum eine indirekte Zündung der Materialien erfolgt, wobei die Umsetzungsprodukte am Ausgang mittels wenigstens einer Fraktioniereinrichtung in feste, flüssige und gasförmige Produkte fraktioniert werden. Als feste Produkte fallen beispielsweise die Metallhülsen von Handgranaten und Patronenmunition an. An flüssigen Produkten kann beispielsweise flüssiges Blei anfallen.
Ein derartiger Drehrohrofen ist aufgrund der Entsorgung von Explosivstoffen vorteilhaft als Panzerdrehrohrofen ausgebildet. Die Maßnamen des Anspruchs 14 haben den Vorteil, daß einerseits eine zusätzliche Kompartimentierung erreicht wird und andererseits durch die Abweisersegmente verhindert wird, daß Munition bereits im Eingangsbereich innerhalb des Drehrohrofens durch eine unzureichende Förderung entzündet wird bzw. zur Detonation gelangt und somit zur Schädigung des Ofens führt.
Eine weitere unabhängige Lösung der eingangs bezeichneten Aufgabe ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 15. Neben dem oben erwähnten Drehrohrofen, insbesondere Panzerdrehrohrofen, kann auch ein außenmantelbeheizter Durchlaufofen verwendet werden, in dessen unteren Bereich ein Endloskettenförderer vorgesehen ist. Zur Kompartimentierung des Durchlaufofens sind ringförmig ausgestaltete Prallbleche und/oder Kettenvorhänge vorgesehen. Sowohl beim Drehrohrofen als auch beim Durchlaufofen erfolgt eine indirekte Zündung der Materialien und deren kontrollierter Abbrand, ohne daß direkte Flammen aus einem Brenner die zu entsorgenden Materialien erreichen.
Sowohl beim Drehrohrofen als auch beim Durchlaufofen ist am Ausgang eine Fraktioniereinrichtung vorgesehen, mittels welcher es möglich ist, die Umsetzungsprodukte in feste, flüssige und gasförmige Produkte zu fraktionieren.
Als in der Praxis besonders vorteilhaft hat sich ein Kettenförderer innnerhalb des Durchlaufofens erwiesen, der über eine Labyrinthschleuse im Einlaufbereich des Durchlaufofens und innerhalb des Durchlaufofens durch einen konstruktiv angepaßten Bodenbereich gemäß Anspruch 16 geführt wird.
Die Maßnahmen des Anspruchs 17 haben den Vorteil, daß Falschlufteintrag durch das vorgesehene Wägeklappensystem vermieden werden.
Gemäß Anspruch 18 steht die im Inneren des Drehrohrofens bzw. Durchlaufofen liegende Reaktionszone unter Unterdruck. Dies hat den Vorteil, daß die Reaktion kontrolliert ablaufen kann, ohne daß größere Mengen an kontaminierter Verbrennungsluft in die Atmosphäre gelangen können. Zur Erzeugung des Unterdrucks wird vorzugsweise ein Sauggebläse verwendet.
Eine Siebtrommel gemäß Anspruch 19 als Fraktioniereinrichtung zu verwenden hat den Vorteil, daß hierdurch bequem eine Dreiphasentrennung stattfinden kann. Durch die Sieblöcher können flüssige Materialien hindurchtreten und geeignete Sammelbehälter laufen, während feste Materialien etwa Granaten oder Patronenhülsen, welche nicht durch die Sieblöcher hindurchtreten können, in einen anderen geeigneten Sammelbehälter ausgeschleust werden können. Die gasförmigen Umsetzungsprodukte werden quasi ungehindert von der Siebtrommel weiter in die anschließenden Gasaufbereitungsanlagen geführt.
Die Ansprüche 20 und 21 sind auf eine Entsorgungsanlage gerichtet, die sich in der Praxis bewährt hat.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung.
Es zeigt:

Figur 1:: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Figur 2:: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform.

In Figur 1 ist mit 1 ein Panzerdrehrohrofen bezeichnet. An seinem Eingang weist der Panzerdrehrohrofen 1 einen Aufgabekopf 2 auf, welcher in das Panzerdrehrohr 3 mündet. Am Ausgang 4 ist ein Inertmaterialabzug als Fraktioniereinrichtung 5 angeordnet.
In einer im Unterdruck betriebenen Reaktionsstrecke, die zur thermischen Umsetzung von pyrotechnischen Wirkmassen, Treibmitteln, Nebel- und Reizstoffen, kleinkalibriger Munition, irisbesondere Patronenmunition, und phosphorhaltiger Munition dient und sich aus den Hauptkomponenten

Beschickungsvorrichtung (nicht gezeigt)
Panzerdrehrohr
Hochtemperatursektion
Heißgaskreislaufsystem sowie
in den Prozeßfluß integrierte Abscheidesysteme

Treibmittel:: Nitrocellulose: 50 - 60 Masse-%
Nitroglyzerin: 20 - 30 Masse-%
Dinitrotoluol: ≤ 10 Masse-%
Stabilisatoren: ≤ 10 Masse-%

Als Inertmaterialzuschlagkomponente wurde für den örtlichen thermischen und mechanischen Schutz des Panzerdrehrohres 3 kleinkalibrige Munition zugegeben, die auf Grund ihres hohen metallischen Inertmaterialanteils in Form von Stahlschrott aus ökonomischen Gründen gegenüber einer reinen Inertmaterialzugabe bevorzugt zur Anwendung kam.

Kleinkalibrige Munition:: Inertmaterial: ca. 85 Masse-%
Treibladungspulver:: ca. 15 Masse-%

Während das Treibladungspulver in der Zusammensetzung den Treibmitteln vergleichbar war, bestand das Inertmaterial hauptsächlich aus unterschiedlich oberflächengeschützten Stahlhülsen mit verschiedenen Füllmaterialien (u. a. Blei, Sprengsätze, Brand- und Leuchtspurgeschosse usw.).
Die Zudosierung des Einsatzmateriales b Treibmittel sowie die der kleinkalibrigen Munition als Alternativkomponente für das Inertmaterial a erfolgten getaktet in den Aufgabekopf 2 des Panzerdrehrohres 3. Das Panzerdrehrohr 3 ist zum Produkttransport sowie zur Portionierung bzw. Kompartimentierung (Sicherheitsaspekte) mit Inneneinbauten in Form einer mit der Wandung des Panzerdrehrohrofens vergossenen, durchgehenden Wendel bestückt, der im Einlaufbereich über ca. 25 % der Länge des Panzerdrehrohres 3 eine zweite Wendel gleicher Steigung mit einer Wendelhöhe von 20 % der Höhe der durchgehenden Wendel zugefügt war. Zusätzlich waren im Stauscheibenbereich, der den Drehrohrteil 3 vom Aufgabekopf 2 trennt, Abweiserbleche gleichmäßig über den Umfang des Drehrohreinlaufbereiches zwischen den Wendein angeordnet, um eine Ansammlung von Einsatzmaterialien in diesem Bereich zu verhindern. Mit der Stauscheibe, die wehrähnlich gestaltet war, wurde verhindert, daß umgesetztes oder aber unumgesetztes Einsatzmaterial b bei den ablaufenden Reaktionen im Panzerdrehrohr 3 in den Aufgabekopf 2 zurückgeschleudert wurde.
Betrieben wurde das Panzerdrehrohr 3 bei einer Betriebstemperatur am Auslauf von ca. 240°C. Im Aufgabekopf 2 waren unter Berücksichtigung sicherheits- und fördertechnischer Aspekte die (nicht gezeigten) Beschickungseinrichtungen

Fallrohrtechnik
Schleusentechnik sowie
ein Alternativanschluß für die Eindüsung flüssiger bzw. pastöser Entsorgungsgüter

Die getaktete Zuführung der portionierten, trockenen Treibmittel erfolgte mittels Fördereinrichtung über die Fallrohrtechnik in den Aufgabekopf 2 des Panzerdrehrohres 3. Die Portionierung der Treibmittelstücke war der lichten Weite des außenmantelgekühlten Fallrohres angepaßt, wobei aus Sicherheitsgründen sowie zur Vermeidung eines unkontrollierten Falschlufteintrages die lichte Weite des Fallrohres in Auswertung der Betriebserfahrungen in der Absolutgröße begrenzt blieb. Eine diskontinuierliche Entsorgung der bei der Portionierung anfallenden Rest- bzw. Treibmittelbruchstücke, die auf Grund ihrer Dimensionierung sowie ihrer Form zu Versetzungen im Fallrohr durch nicht gerichtete Einbringung führen können, war über die Schleusentechnik gegeben. Während über die Fallrohrtechnik hauptsächlich die Zuführung von Einsatzmaterialien b definierter Körperformen erfolgte, wurde die Schleusentechnik vorzugsweise für die Einbringung stückiger Einsatzmaterialien b genutzt. Treibmittelspäne, versetzt mit einem Dispersionsmittel, lassen sich u. a. als pastöse Masse durch Eindüsung in den Drehrohrofen 1 diskontinuierlich mitentsorgen.
Die Einbringung der kleinkalibrigen Munition, im ausgeführten Anwendungsbeispiel der Munitionstyp 5,6 x 39 mm in verpackter Form, wurde aus Sicherheitsgründen getrennt von den Treibmitteln über die Schleusentechnik zugeführt, über die vorzugsweise die generelle Inertmaterialbeschickung bei Gemischkomponentenfahrweise vorgenommen wurde und taktzeitversetzt zur Beschickung über die Fallrohrtechnik erfolgte.
Durch gezielte Rückführung von heißem Kreislaufgas 6, das mit einer Vorlauftemperatur von ca. 310°C ebenfalls über den Aufgabekopf 2 ins Panzerdrehrohr 3 eingeleitet wurde, werden die Einsatzmaterialien b im Panzerdrehrohr 3 indirekt gezündet und thermisch umgesetzt. Kreislaufgas und Einsatzmaterial b wurden im Gleichstrom durch das Panzerdrehrohr 3 geführt.
Mit der Kreislaufgasfahrweise und der Regelung der Vorlauftemperatur des zurückgeführten Kreislaufgases 6 mittels eines außerhalb des Panzerdrehrohres 3 liegenden, in der Kreislaufgasleitung integrierten Brenners 9 wurde in Verbindung mit der variierbaren Umlaufgeschwindigkeit des Panzerdrehrohres 3 eine dem jeweiligen Einsatzproduktspektrum anzupassende flexible Fahrregimegestaltung unter Berücksichtigung sicherheitstechnischer Aspekte erreicht und ein funktionssicherer Anlagenbetrieb gewährleistet.
Über Leitung 7 wird Frischluft zum Kreislaufgas 6 gemischt und über Gebläse 8 dem Brenner 9 zugeführt. Das durch Brenner 9 erwärmte Kreislaufgas-/Luftgemisch wird über Leitung 10 wieder in das Drehrohr 3 eingeleitet.
Während der vollkommene Ausbrand der Einsatzmaterialien b im Panzerdrehrohr 3 verweilzeitabhängig über die Variation der Drehzahl des Panzerdrehrohres 3 regulierbar war, war mit der Kreislaufgasfahrweise gegenüber On-line-Betrieb eine stabile Prozeßführung mit Einhaltung eines definierten Restsauerstoffgehaltes deutlich eingegrenzter Schwankungsbreite bei getakteter Beschickung gegeben.
Konzentrationsschwankungen in nachgeschalteten Rauchgasreinigungsstufen werden dadurch weitestgehend geglättet, regelungstechnische Aufschaltungen von Rauchgaskomponenten handhabbarer und Überschreitungen in den Schadstoffkomponenten im Reingas minimiert.
Mit der Kreislaufgasfahrweise wurde gegenüber On-line-Betrieb eine relativ gleichmäßige Temperaturverteilung über den Panzerdrehrohrofen 1 erreicht und damit eine sichere Temperaturführung gewährleistet. Extreme lokale Temperaturspitzen infolge der thermischen Reaktion der Einzelkörper werden begrenzt, der Panzerdrehrohrofen 1 thermisch entlastet und ein gezielter Abbrandprozeß bei definierten Prozeßbedingungen gesichert. Da über das Kreislaufgassystem Anfahr- und Dauerbetrieb des Reaktionsteils aufrechterhalten wurde, war eine gezielte Außerbetriebnahme unter Ausschluß der Kondensation unerwünschter, verdampfbarer Metalle und Metallsalze gegeben.
Während der Stahlschrott der Kalibermunition versetzt mit Staubanteilen, wie z. B. PbO₂, Al₂O₃, PbCl₂, AlCl₃, CaO, CdO, SnO₂, Sb₂O₃, CuO, ZnO, am Drehrohrende abgezogen wurde, wurde das staubbelastete Rauchgas 11 zur Entstaubung über einen Staubabscheider 12, im Beispielsfalle ein Zyklonabscheider, geleitet. Der Restsauerstoffgehalt des staubbelasteten Rauchgases 11 lag bei 12,7 Vol-% im Trockengas. Zur Vermeidung der Kondensation von unerwünschten, verdampfbaren Metallen und Metallsalzen in den Inertcontainern 13 wurde die Fraktioniereinrichtung 5 mit Sperrgas (Teikreislaufgasmenge) 14 definierter Menge beaufschlagt. Als Sperrgas 14 wurde gezielt eine Teilgasmenge des heißen Kreislaufgasstromes 6 vor dessen Einbindung in das Panzerdrehrohr 3 eingesetzt.
Im Abscheider 12, der aus prozeßtechnischen Gründen einem Hochtemperaturreaktor 15 vorgeschaltet ist, ist aus baulichen Gesichtspunkten direkt unterhalb des Hochtemperaturreaktors 15 in einer Baueinheit angeordnet und mit einer tangentialen Einleitung des staubbelasteten Rauchgases 11 ausgeführt war, wurde das Gas von anorganischen festen Schadstoffen wie z. B. PbO₂, Al₂O₃, PbCl₂, AlCl₃, CaO, CdO, SnO₂, Sb₂O₃, CuO, ZnO grobentstaubt. Mittels Zellradschleuse 16 erfolgt der Staubaustrag aus Abscheider 12 in den darunter angeordneten Staubcontainer 17.
Während aus dem unteren Bereich des Hochtemperaturreaktors 15 aus dem Abscheider 12 die Hauptmenge des Kreislaufgases 6 abgezogen wurde, wurde das ausgekreiste Rauchgas zur thermischen Nachbehandlung über den Hochtemperaturreaktor 15 geführt. Die ausgekreiste Kreislaufgasmenge lag anteilig bezogen auf die Gesamtkreislaufgasmenge bei 38 Masse-%. In den Hochtemperaturreaktor 15 wurde die ausgeschleuste Rauchgasmenge unter definierten technologischen Parametern (Verweilzeit ≥ 2 sec., Temperaturen von ca. 1200 °C) thermisch nachbehandelt, um einen vollständigen Ausbrand von organischen Bestandteilen, z. B. Dioxinen, Furanen, CO und organischem Kohlenstoff, zu gewährleisten.
Mit einem Restsauerstoffgehalt von 9,1 Vol-% im Trockengas wurde das thermisch nachbehandelte Rauchgas 18 am Kopf des Hochtemperaturreaktors 15 abgezogen und zur Quenchung sowie weiteren Rauchgasreinigung den nachgeschalteten Gasreinigungsstufen zugeführt.
Die Temperaturführung des Hochtemperaturreaktors 15 erfolgt mittels eines oberhalb der Kreislaufgasentnahmestelle angeordneten Mehrkomponentenbrenners, der im Ausführungsbeispiel mit Heizöl bei einem stöchiometrischen Luftbedarf von λ = 1,0 betrieben wurde.
Aufrechterhalten wurde der Kreislaufgasstrom über das mengengeregelte Heißgasgebläse 8, dem der Brenner 9 zur Vorlauftemperaturregelung des Kreislaufgases 6 nachgeschaltet war, und über den auch der Anfahr- und der definierte Abfahrbetrieb des Heißgaskreislaufsystems durchgeführt wurde.
Durch geregelte Zufuhr von Frischluft 7 wurde der Kreislaufgasstrom unter Berücksichtigung des Falschlufteintrages mengenkonstant gehalten. Die Frischluftzuführung erfolgte auf der Saugseite des Heißgasgebläses 8 in die Kreislaufgasleitung.
Unerwünschte Staub- und Rauchgasemissionen, hervorgerufen durch Druckstöße, wurden mit der Anordnung des Saugzuges 8 und Betrieb des Gesamtanlagensystemes im Unterdruck verhindert.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet.
Bezugszeichen 100 bezeichnet einen Durchlaufofen. Über die mit a, b und c bezeichneten Wege wird der Durchlaufofen 100 mit zu entsorgenden Materialien, die Explosivstoff-Wirkmassen sind und/oder diese enthalten, beschickt.
Ein Endloskettenförderer 120 nimmt innerhalb des Aufgabekopfes 2 zu entsorgendes Material auf und fördert es in das innere Rohr 121 des Durchlaufofens 100. Das innere Rohr 121 wird von einem Außenmantel 122 umgeben, wobei der Zwischenraum 123 von Heißgas zur Beheizung des inneren Rohres 121 durchströmt wird. Dieses Heißgas wird von einem Brenner 124 erzeugt.
Zu entsorgendes Material gelangt, wie zuvor erwähnt, auf den Kettenförderer 120 und wird von diesem in das Innere des Durchlaufofens 100 transportiert. Dort wird es aufgrund der Wärme indirekt gezündet und abgebrannt. Zur Kompartimentierung dienen einerseits der Kettenförderer 120, sowie im Beispielsfalle (nicht in Fig. 2 gezeigte) Kettenvorhänge. Nach der thermischen Umsetzung der zu entsorgenden Materialien wird des Rauchgas 11 analog wie in Fig. 1 behandelt. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird jedoch kein Kreislaufgas abgezweigt.
Als Fraktioniereinrichtung 5 wird im Beispielsfalle eine Siebtrommel verwendet und die flüssigen und festen Bestandteile der umgesetzten Materialien in den Behältern 13 gesammelt. Vorzugsweise wird die Verbrennungsluft 125 über Wärmetauscher 126 im Gegenstrom zum abfließenden Heizgas 127 geleitet, wobei dieses abkühlt und als normales Abgas 128 in die Atmosphäre entlassen wird. Die nun vorgewärmte Verbrennungsluft 125 wird durch Brenner 124 auf die gewünschte Temperatur gebracht und dem Zwischenraum 123 zugeführt.

Claims

Verfahren zur Entsorgung von Materialien, die Explosivstoff-Wirkmassen sind und/oder diese enthalten, welches die folgenden Schritte aufweist:
Einbringen der Materialien in eine Zone erhöhter Temperatur;
gekennzeichnet durch

Fördern der Materialien in eine Reaktionszone und gleichzeitiges Kompartimentieren der Materialien während der Förderung;

thermisches Umsetzen der Materialien in einer sauerstoffhaltigen Umgebung; und

fraktionierten Austrag von festen, flüssigen und gasförmigen Umsetzungsprodukten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Materialien mittels eines Fallrohres und/oder mittels einer Schleuse und/oder mittels einer Trägereinrichtung, insbesondere einer Lanze, in die Zone erhöhter Temperatur einbringt, wobei die aufgeführten Beschickungsarten vorzugsweise in Kombination von maximal zwei Beschickungsarten zur Anwendung gelangen sollten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Materialien mittels wenigstens einer Schnecke, insbesondere mittels wenigstens einer Schnecke in einem Drehrohrofen (1), fördert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Materialien mittels eines Förderbandes (120), insbesondere Kettenförderbandes, fördert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Förderns eine Kompartimentierung der Materialien erreicht durch die Schneckengänge wenigstens einer Schnecke, insbesondere die Schnecke des Drehrohrofens (1), vorzugsweise einer zweiten Schnecke, und/oder durch Kammerung, insbesondere mittels Stegen und/oder Vor-hängen, vorzugsweise Kettenvorhängen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man feste, flüssige und pastöse Materialien einbringt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die gasförmigen Umsetzungsprodukte einem Staubabscheider (12) sowie einem Hochtemperaturreaktor (15) zuleitet, wobei insbesondere Staubabscheider (12) und Nochtemperaturreaktor (15) als bauliche Einheit ausgebildet sind, wobei der Hochtemperaturreaktor (15) dem Staubabscheider (12) nachgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens einen Teil des über den Staubabscheider (12) geleiteten Abgases (11), vorzugsweise unter externer Wärmezufuhr, in die Zone erhöhter Temperatur kreislaufförmig zurückführt und aus dieser Teilmennge eine Teilkreislaufgasmenge (14) ausschleust und in die Fraktioniereinrichtung (5) einspeist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die Vorlauftemperatur des Kreislaufgases (6) bzw. des Heißgases der Anfahrbetrieb und die produktspezifisch angepaßte Temperaturführung des Dauerbetriebes am Drehrohrofen (1) und am Durchlaufofen (100) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den nicht zurückgeführten Abgasteil in den Hochtemperaturreaktor (15) einleitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die den Hochtemperaturreaktor (15) verlassenden Abgase (18), vorzugsweise nach Abkühlung in einer geeigneten Kühleinrichtung, wenigstens einem der folgenden weiteren Reinigungsschritte unterzieht:
Naßreinigung, insbesondere Gasauswaschung und/oder Trockenreinigung und/oder chemische Reinigung, z.B. mittels NaOH und/oder Kalk und/oder Kalk-Kohle; und/oder adsorptive Reinigung z. B. durch Umsetzung von Quecksilber in Gegenwart von Schwefeldioxid und/oder Filterung und/oder Entstickung, z.B. durch Umsetzung mit Ammoniak und/oder Harnstoff.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Abwärme und aus chemischen Reaktionen entstehende Wärme über Wärmetauscher (126) zurückgewinnt und diese dem Prozeß an geeigneter Stelle wieder zuführt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie zum Einbringen der zu entsorgenden Materialien einen Aufgabekopf (2) aufweist, an dem wenigstens eine Beschickungseinrichtung vorgesehen ist, wobei
der Aufgabekopf (2) in einen Drehrohrofen (1) mündet, dessen Drehrohr (3) zur Kompartimentierung und Förderung der zu entsorgenden Materialien eine mit der Wand verbundene, durchgehende Schnecke aufweist, wobei der Drehrohrofen (1) mittels Durchleitung von Heißgas (6) in Förderrichtung der Materialien in seinen Innenraum beheizt wird und in dem Innenraum eine indirekte Zündung der Materialien erfolgt, wobei
die Umsetzungsprodukte am Ausgang (4) mittels wenigstens einer Fraktioniereinrichtung (5) in feste, flüssige und gasförmige Produkte fraktioniert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen (1) als Panzerdrehrohrofen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehrohr (3), insbesondere im Einlaufbereich, eine zweite Schnecke mit einer Schneckenhöhe bis ca. 50% der Höhe der durchgehenden Schnecke, aufweist, wobei
die Schnecke zur Materialführung zusätzlich Abweisersegmente, insbesondere Abweiserblechsegmente, am Einlauf einer vorzugsweise eingesetzten Stauscheibe zwischen Aufgabekopf (2) und Drehrohr (3) aufweist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie zum Einbringen der zu entsorgenden Materialien einen Aufgabekopf (2) aufweist, an dem wenigstens eine Beschickungseinrichtung vorgesehen ist, wobei
der Aufgabekopf (2) in einen außenmantelbeheizten Durchlaufofen (100) mündet, in dessen unterem Bereich ein Endloskettenförderer (120) vorgesehen ist;
der Durchlaufofen (100) zur Kompartimentierung Prallbleche und/oder Kettenvorhänge aufweist; wobei
in dem Innenraum eine indirekte Zündung der Materialien erfolgt; und
die Umsetzungsprodukte am Ausgang mittels wenigstens einer Fraktioniereinrichtung (5) in feste, flüssige und gasförmige Produkte fraktioniert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kettenförderer (120) über eine Labyrinthschleuse im Einlaufbereich des Durchlaufofens (100) und innerhalb des Durchlaufofens (100) durch einen konstruktiv angepaßten Bodenbereich geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Bereich der Fraktioniereinrichtung (5) ein Wägeklappensystem aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die im Inneren liegende Reaktionszone unter Unterdruck steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktioniereinrichtung (5) eine Siebtrommel ist.
Entsorgungsanlage für Materialien, die Explosivstoff-Wirkmassen sind und/oder diese enthalten, mit:
Wenigstens einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20;

einem dieser nachgeschalteten Staubabscheideeinrichtung (12) und einem Hochtemperaturreaktor (15), wobei beide als eine bauliche Einheit ausgebildet sind; sowie

wenigstens einer weiteren Gasreinigungseinrichtung.
Entsorgungsanlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Reaktionsprodukt (11) im Hochtemperaturreaktor (15) einer Temperatur von ca. 1200^oC bis 1400^oC für eine durchschnittliche Zeit von ca. 1 bis 10 Sekunden, insbesondere ca. 1 bis 5 Sekunden, vorzugsweise ca. 2 Sekunden, ausgesetzt wird.
Entsorgungsanlage nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubascheideeinrichtung (12) ein Zyklonabscheider ist.