DE10145406A1

DE10145406A1 - Verfahren zur umweltschonenden Entsorgung giftiger, in der Handhabung gefährlicher oder hochenergetischer Materialien und Stoffrückgewinnung sowie Vorrichtung zur Durchführung desselben

Info

Publication number: DE10145406A1
Application number: DE2001145406
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hampel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-05-22

Abstract

Bei bekannten Entsorgungsverfahren und Entsorgungseinrichtungen sind die Wärmewirtschaft, Sicherheitsforderungen und Umweltbelastung nicht optimal gestaltet. Auch die Stoffrückgewinnung ist nicht ausreichend berücksichtigt. Ein besseres Ergebnis wird mit dem vorliegenden Verfahren angestrebt. DOLLAR A Zur umweltschonenden Entsorgung von gefährlichen und hochenergetischen Materialien werden diese ins Innere einer druckfesten Reaktionskammer 2 eingegeben, dem außerdem Schüttgut und Füllkörper z. B. in Form von Hohlkörpern oder Kugeln aus Stahl oder Keramik zugeführt werden. Die Entsorgungsmaterialien 40 und das Schüttgut 39 bilden zwei separate Betten, das Entsorgungsmaterialienwanderbett 46 und das Schüttgutwanderbett 45, die sich gewöhnlich mit unterschiedlichen, durch die Wirtschaftlichkeit des Prozesses definierten Geschwindigkeiten bewegen, die miteinander kommunizieren, Wärme und Reaktionsprodukte tauschen, die Energie der im Entsorgungsmaterial initiierten Stoß- und Schockwellen dämpfen, Adsorption und Desorption der Stoffe begünstigen und die nicht oder mindestens nicht bis zum unteren Rand der Umwandlungskammer 5 des mit der Perforation versehenen Gehäuses 3 ein gemeinsames Mischwanderbett 47 bilden. Die Reaktionen, in welchen gefährliche oder hochenergetische Materialien in wiederverwendbare oder ungefährliche Stoffe umgewandelt werden, werden ggf. in einem Gehäuse 3 in einem gewissen Abstand von der Oberfläche des Schüttgutwanderbettes im Inneren der Reaktionskammer 2 ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur umweltschonenden Entsorgung von gefährlichen und hochenergetischen Materialien, darunter auch unterschiedlicher Munitionsarten, bei dem diese unter Wirtschaftlichkeitsaspekten und kontrollierten Bedingungen in einer geschlossenen und druckfesten Reaktionskammer zu Reaktionen gebracht werden, deren einige Endprodukte zur Wiederverwertung geeignet und ungefährlich sind.
Zu den gefährlichen und hochenergetischen Materialien, deren Entsorgung sich die vorliegende Erfindung zum Ziel gesetzt hat, zählen insbesondere Sprengstoffe, Kampfstoffe, konventionelle und chemische Munition, bei deren kontrollierter Degradation üblicherweise große Mengen mechanischer und thermischer Energie frei werden. Die Erfindung eignet sich aber darüber hinaus auch zur Entsorgung anderer gefährlicher oder komplexer Substanzen, die mit bestimmten Chemikalien oder festgesetzten Vorgehensweisen zu den gewünschten wiedergewonnenen Recyclingsmaterialien und ungefährlichen Endprodukten umgesetzt werden.
Zur Entsorgung von Sprengstoffen, Kampstoffen und unterschiedlicher Munitionssorten ist es bekannt, diese in eine druckfeste Sprengkammer einzubringen und dort kontrolliert zur Detonation, Deflagration, Verbrennung oder Pyrolyse zu bringen.
Ein Beispiel hierfür findet sich in der DE 196 06 945. Die ersten Degradationsprozesse der Entsorgungsstoffe finden üblicherweise auf der Oberfläche des Schüttbettes aus Gehäusen oder Gehäuseteilen der entsorgten Munition statt. Dieses "Schrottbett" bildet ein einfaches, nach dem Bedarf kontinuierlich oder diskontinuierlich nach unten "schwimmendes" Wanderbett, im Inneren dessen die Neutralisationsprozesse der Schwaden und anderer Explosionsprodukte mit zugefügten Chemikalien umgesetzt werden. Die Wärmerückgewinnung in solcher Sprengkammer ist jedoch schwer zu verwirklichen. Auch das Splitterschutzsystem ist bei dem Anlagebetrieb aufwendig und zwingt eine Chargenentsorgung bei der Munition größeren Kalibers auf. Solche Sprengkammer, auch bei aufwendiger Dämmisolierung, ist bei der Entsorgung großkalibriger Munition, relativ laut und erfordert spezielle Baumaßnahmen, um die Umweltforderungen zu erfüllen.
Als anderes Beispiel für bekannte Verfahren und Vorrichtungen kann DE 197 14 740 C1 dienen. In dieser Vorrichtung, durch die gezielte Anwendung des wärmespeichernden Füllkörper ist die Wärmerückgewinnung relativ leicht zu verwirklichen. Nach dem Entfernen der Entsorgungsresten wird das wärmespeichernde Schüttgut nach dem Bedarf der konkreten Verfahrensvorgehensweise, mit verlangter Temperatur und Menge in die Reaktionskammer zurückgeführt. Die kontinuierliche, aber unterschiedliche, weil durch die Wirtschaftlichkeit des Betriebs für differente Entsorgungsmaterialien definierte "Schwimmgeschwindigkeit" des Wanderbettes, läßt eine breite Palette von Materialien zu, die in allen drei Aggregatzuständen vorkommen können, und bei unterschiedlicher Handhabung gefährlicher oder mit Giften gefüllter Gegenstände entsorgt werden. Die Einrichtung läßt auch großkalibrige Munition zu detonieren. Dabei bleiben jedoch die oben genannten Nachteile der Sprengkammern weiter vorhanden.
Ein weiteres Beispiel für bekannte Verfahren und Vorrichtungen bietet DE 199 11 175. Nachdem die Erfindung auf jegliche Betriebswirtschaftlichkeit der Anlage und Entsorgung durch die Detonation von mittel- und großkalibriger Munition verzichtet, wie auch wesentliche Erhöhung der Investitionskosten und die Gefahr der Gehäusebeschädigung durch nicht kontrollierbare Explosionen des zu entsorgenden und sich über dem so genannten Reaktionsniveau im Inneren des Wanderbettes befindlichen Explosivmaterials in Kauf nimmt, muß das Verfahren und die Vorrichtung für die geplante Anwendung technisch als nicht geeignet und sicherheitsmäßig als mangelhaft eingestuft werden. Bei Munitionsentsorgung "schwimmen" die zugeführten Geschosse mit ihrer mittleren Dichte von 1,8 bis 5 kg/l auf der Oberfläche des kugeligen Schüttgutwanderbettes, dessen Dichte bei 5,8 kg/l, liegt und können kaum, das durch Erfindung in einem gewissen Abstand von der Oberfläche des Schüttgutes placierte s. g. Reaktionsniveau, erreichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangsgenannten Art so fortzubilden, dass in einem kontinuierlichen, wirtschaftlichen und energetisch wirkungsvollen Entsorgungsbetrieb, die Abgasmenge gering gehalten werden kann, ihren wesentlichen Anteil die Wiederverwertungsstoffe bilden, die Schadstoffe weitgehend beseitigt, die Reststoffe ungefährlich sind und weitere, oben zitierte Nachteile der früheren Erfindungen abgebaut werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zu entsorgenden Materialien mit dem Schüttgutmaterial die separaten Massenströme, die nicht oder mindestens nicht bis zu einem gewissen Abstand von der Oberfläche des Schüttgutes ein gemeinsames Wanderbett in der Reaktionskammer bilden. Sie bilden dagegen zwei separate, gewöhnlich mit unterschiedlicher Geschwindigkeiten sich bewegenden oder zeitweise ruhende Wanderbetten, die miteinander kommunizieren, tauschen Wärme und Reaktionsprodukte aus, dämpfen die Energie der im Entsorgungsmaterial initiierten Wellen und Schockwellen, begünstigen Adsorption und Desorption der Stoffe. Üblicherweise schließt das Schüttgutwanderbett das Entsorgungsmaterialbett um.
Entsorgungsmaterial kann im beliebigen Aggregatzustand auftreten. Auf der Oberfläche vom Schüttgut können temperaturbedingt wechselhafte Erstarrungs-, Kondensations-, Sublimations- und Verdampfprozesse stattfinden.
Verfahrensbedingt können weitere selbstständige, üblicherweise konzentrische Schüttgutwanderbetten zusätzlich in der Vorrichtung angewandt werden.
Im Fall des teilweise gemeinsamen Wanderbettes wird an seiner Unterseite eine Mischung aus Schüttgut und der Reaktion entstammender Reststoffe der nachfolgenden Schüttgut-Abscheidevorrichtung zugeführt und das wiedergewonnene Schüttgut, nach der verfahrensverlangten Behandlung in der notwendigen Menge zur Schüttgutschleuse der Reaktionskammer eingebracht. Dadurch wird ein kontinuierlicher Kreislauf des Schüttguts aufrechterhalten.
Das Schüttgutwanderbett erfüllt in dem Verfahren wichtige Aufgabe, die zugleich für die Entsorgung vielfältig ist. Es funktioniert primär als regenerativer Wärmetauscher bzw. Wärmespeicher, zweitens als absorbierender und zerstreuender Stoß-, Schock- und Schallwellenenergiedämpfer, drittens als Beschleuniger und Intensivierer chemischer Vorgänge, viertens als Katalysator von Sorptionsprozessen und zuletzt auch als thermischer und mechanischer Schutz der Reaktionskammerwände.
Um bei der Variante der Reaktionskammer mit teilweise gemeinsamem Mischwanderbett die Produktivität der Vorrichtung zu steigern, können die Entsorgungsstoffe, die keine heftige Reaktionen auslösen, auch dem Schüttgutwanderbett zugeführt werden. Das gilt ebenfalls für die Variante mit zwei separaten Wanderbetten, erwartet man als Feststoffe alleine die pulverartigen Restprodukte bei der Entsorgung.
Zur Durchführung des Verfahrens den Wanderbetten können notwendige oder dieses fördernde Hilfsstoffe durch Einspritzen, Pumpen oder Einlassen zugeführt werden. Durch Schleusen, Düsen, Lanzen und Leitungen werden nach Bedarf verschiedene Zusatzstoffe wie Luft, Sauerstoff und Chemikalien, mit denen die zu entsorgenden Materialien umgesetzt werden sollen, Energieträgern, welche die Temperatur der Wanderbetten bei Start der Anlage auf technologisch verlangtes Niveau einfahren und die notwendigen Temperaturkorrekturen einleiten können, Wasser und Temperiergasen mit Hilfe deren, insbesondere im Bereich der freien Wanderbettoberfläche, eine Temperaturmäßigung erfolgen kann und Chemisorbentien, welche bestimmte Reaktionsprodukte an sich binden, zugegeben.
Das gemeinsame Wirken der o. g. Stoffen führt zur einer optimalen Temperatureinstellung und oft zu heftigen chemischen und physikalischen Prozessen. Es sind Oxidation, Reduktion, Pyrolyse, Thermolyse, Protolyse, Deflagration, Detonation, und eine Reihe zusätzlicher Sorptionsprozesse, die nicht immer genau definierbare Vorgänge und Halbprodukte hervorrufen. Die aus der Reaktionen stammenden Reststoffe sind jedoch ungefährlich. Es wird dabei neben der vollständigen Entgiftung des Gefahrgutes, maximale Rückgewinnung der Stoffe angestrebt und realisiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass sie möglich weit kontinuierlich betrieben und der Entsorgungsprozess mit Wiedergewinnung der Stoffe effizient gesteuert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Reaktionskammer die sich von oben nach unten bewegenden separaten Massenströme der zu entsorgenden Materialien und des Schüttgutmaterials, die nicht oder mindestens nicht bis zu einem gewissen Abstand von der Oberfläche des Schüttgutes kein gemeinsames Mischwanderbett in der Reaktionskammer bilden, in einem Gleichgewicht zwischen der Zufuhr und Austrag sich befinden, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dafür sorgt, dass die Reaktionen erst in einem gewissen Abstand von der Oberfläche des Schüttgutmateriales im Inneren der Umwandlungskammer eingeleitet werden.
Die zwei separaten Massenströme, sich gewöhnlich mit unterschiedlichen, durch die Wirtschaftlichkeit des Prozesses definierten Geschwindigkeiten bewegend, oder aber zeitweise ruhend, kommunizieren miteinander, tauschen Wärme und Reaktionsprodukte aus, dämpfen die Energie der im Entsorgungsmaterial initiierten Stoßwellen und Schockwellen, begünstigen Adsorption und Desorption der Stoffen, wobei das Schüttgutwanderbett üblicherweise das Entsorgungsmaterialienbett bzw. der Entsorgungsmaterialienstrom umschließt.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Reaktor zur Entsorgung von gefährlichen oder hochenergetischen Materialien und die unterschiedlichen Munitionsarten mit zwei Massenströmen, die zwei separate Wanderbette bilden
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch einen Reaktor zur Entsorgung von gefährlichen oder hochenergetischen Materialien und unterschiedlicher Munitionsarten mit drei Massenströmen, die gemeinsames Mischwanderbett bilden.
Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch einen Reaktor zur Entsorgung von gefährlichen oder hochenergetischen Materialien und unterschiedlicher Munitionsarten mit drei Massenströmen, die zwei separate Wanderbette bilden.
Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch einen Reaktor zur Entsorgung von gefährlichen oder hochenergetischen Materialien und unterschiedlicher Munitionsarten mit sechs Massenströmen, die drei separate Wanderbette bilden.
Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch einen Reaktor zur Entsorgung von gefährlichen oder hochenergetischen Materialien und unterschiedlicher Munitionsarten mit einer Gasturbine, einem Stromgenerator und einem Wiederrückgewinnungssystem mit Abgasreinigung.
Der in Fig. 1 im Vertikalschnitt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehene Reaktor dient der Entsorgung von unterschiedlichen konventionellen Munitionsarten, Sprengstoffen und Sprenggegenständen, läßt sich aber in ähnlicher Ausführung zur Entsorgung allgemein gefährlicher oder hochenergetischer Materialien einsetzen. Er umfaßt eine Reaktionskammer 2, die im Inneren ein vielteiliges Gehäuse 3 hat.
Der Raum zwischen Innenwand der Reaktionskammer 2 und das Gehäuse 3 füllt das Schüttgut 39, dagegen das Gehäuse 3 schließt die Entsorgungsmaterialien 40 um. Das Gehäuse 3 fast einen perforierten Entspannungskanal 4 um, welcher für den kontinuierlichen Nachschub der Entsorgungsmaterialien 40 durch die Schleusen 7, 8 und eventuell der Zusatzstoffen 31 durch ein Hilfsstoffsstutzen 44, wie auch für das Verzehren der Stoßwellenenergie und die partiale Überführung der Reaktionsprodukten 55 in das Schüttgutswanderbett 45 zuständig ist. Eine Umwandlungskammer 5 des Gehäuses 3, in welcher die Reaktionen stattfinden, ist mit Druckwelle abbauenden Perforationen 43 versehen. Der durchlöcherte Entsorgungskanal 6 - der unterste Teil des Gehäuses 3 - der das umgewandelte Entsorgungsmaterialwanderbett 46 führt, läßt das ständige Kommunizieren beider Wanderbette 45, 46, den Austausch von Wärme- und Reaktionsprodukten, die Dämpfung der Energie der im Entsorgungsmaterial 40 initiierten Wellen und das Ausglühen des Schrottes mit Hilfe eines Brenners 16 zu. Der Wärme- und Reaktionsproduktaustausch zwischen beiden Wanderbetten 45, 46 begünstigen Adsorption und Desorption der Stoffen in der Reaktionskammer 2. Nach dem Überholen der Sperrvorrichtung 12 münden die Reststoffe 42 des Entsorgungsmaterialwanderbettes 46 in der vorgestellten Variante im Schmelzofen 15. Die sich in dem Abgas befindliche feste und flüssige Partikeln sind in dem Zyklon 32 abgesondert. Das Abgas nach dem Nachverbrennung in der TVN 33 wird in einen Quench 34 abgekühlt und mit Hilfe der Gebläse 38 zur Abgasreinigung 52 weitergeleitet.
Durch eine Auslassöffnung 13 wird das Schüttgut 39 auf einen Schüttgutstransporter 21 überlagert und nach Bedarf, insbesondere bei dem Einfahren in den Reaktor 1, erhitzt in einem Schüttgutheizung 22 und/oder betrieblichbedingt gekühlt in einem Schüttgutskühler 23 vor der Einführung in die Schüttgutschleuse 9, die Schüttgut 39 auf sein Wanderbett streut.
Dagegen die Entsorgungsmaterialien 40, wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, in diesem Fall die Munition aus dem Munitionslager 37, mit Hilfe eines Munitionstransporters 36 werden in eine Hochdruckschleuse 7kontinuierlich eingeführt und im Gehäuse 3 abgesenkt.
Der oben beschriebene Reaktor 1 arbeitet wie folgt: Durch die kontinuierliche Zufuhr des Schüttgutes 39, mit betriebserforderlichen Temperaturniveau, über die Schüttgutschleuse 9 in die Reaktionskammer 2 und die im gleichen Maße stattfindende seine Entnahme durch Auslassöffnung 13 wird ein konstanter Kreislauf des Schüttgutes 39 aufrechterhalten. Die Eintritts- und Austrittstemperaturen des Schüttgutes 39 sind verfahrenstechnisch definiert, was bedeutet dass u. a. seine Zirkulationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Art des Entsorgungsmaterials 40 unterschiedlich werden kann.
Das Entsorgungsmaterial 40 wird mit einem konstanten, zeitlich definierten Maßestrom nach dem Überqueren des Entspannungskanales 4 in die Umwandlungskammer 5 des Gehäuses 3, in welcher die Reaktionstemperatur herrscht, eingeführt. Die im Entsorgungsprozess entstehenden Explosion- und Verbrennungsschwaden werden über die Perforationen im Gehäuse 3 in das Wanderbett des Schüttgutes 39, der notwendige, hauptsächlich über die Schüttgutsschleuse eingeführte Zusatzstoffen 31 beinhaltet, übertreten und dort in den Neutralisationsvorgängen unschädlich gemacht werden.
Über die Perforationen im Gehäuse 3 in das Wanderbett des Schüttgutes 39 übertragene Explosionsstoßwelle verliert ihre Intensivität und akustische Wirkung. Die Umwandlungskammer 5 des Gehäuses 3 dank ihrer Bauweise läßt die Splitterwirkung wesentlich mindern. Die beiden Wanderbette senken bis an den unteren Rand der Reaktionskammer 2 mit unterschiedlichen, durch die Wirtschaftlichkeit des Entsorgungsbetriebes definierten, Geschwindigkeiten ab. Die beiden Abgasströme: Entsorgungsabgas und Ausglühabgas des Schrottes sind in der Abgaskammer 41 vermischt und im nachfolgenden Zyklon 32 teilweise gereinigt.
Fig. 2 weist einen vertikalen Schnitt durch einen Reaktor 1 zur Entsorgung von gefährlichen oder hochenergetischen Materialien darunter unterschiedlicher, insbesondere konventioneller Munitionsarten mit am Anfang drei Massenströmen: Munition und Sprengstoffe als Entsorgungsmaterialen 40, gefährlicher, nicht explosionsfeiger Entsorgungsstoff 54 und Schüttgut 39, das in einem gewissen Abstand von der Oberfläche ein Mischwanderbett 47 bildet, vor.
Bei dieser Variante der Reaktionskammer 2 wird das Gehäuse 3 zweiteilig. Es beinhaltet den Entspannungskanal 4 und die Umwandlungskammer 5. Um die Produktivität des Reaktors 1 zu steigen, bei der Variante mit in gemeinsamen Mischwanderbett 47 mündenden zwei Wanderbetten 45, 46, kann der zusätzliche Entsorgungsstoff 54, der keine heftige Reaktionen hervorruft, auch in das Schüttgutwanderbett 45 über die Entsorgungsschleuse 8 zugeführt werden. Im Falle des Mischwanderbettes 47 wird an seiner Unterseite eine Mischung aus Schüttgut 39 und der Reaktion entstammenden Reststoffen 42 im nachfolgendem Abscheidegerät 11 auseinander separiert und das wiedergewonnene Schüttgut 39 nach dem durch Verfahren verlangte Behandlung in der notwendigen Menge zur Schüttgutsschleuse 9 der Reaktionskammer transportiert, wodurch ein kontinuierlicher Kreislauf des Schüttgutsmaterials aufrechterhalten wird. Nach dem kontinuierlichen Ausglühen der "wandernden" Reststoffe 42 landen diese in einem Wagen 14, der im Fall einer in die Erde versenkten Reaktionskammer 2, durch eine Reststoffübernahme 17, mit einem Aufzug 18, der einen Kühler 19 beinhaltet, zur einer Reststoffausgabe 20 gebracht wird. Normalerweise sind diese Reststoffe 42 gewöhnlicher Metallschrott, der Wiederverwertung unterliegt.
Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Reaktor zur Entsorgung von hochgiftigen, gefährlichen in Handhabung oder hochenergetischen Materialien darunter unterschiedlicher Munitionsarten mit drei Massenströmen, die zwei separaten Wanderbette 45, 46 bilden. Im Unterschied zur Fig. 2 ist der zusätzliche Entsorgungsstoff 54 nicht über die Entsorgungsschleuse 8 zugeführt, sondern über Giftentleerungsapparat 27. In einem Erhitzungssystem 29 werden die Reaktionen eingeleitet, die eine Giftumwandlung bewirken. Nach der Überquerung eines Hochtemperaturwäschers 35 werden einige Giftskomponente als neutrale Substanzen abgesondert. Die gasigen Anteile sind in die Reaktionskammer 2 geleitet. Auf der Oberfläche des Schüttgutes 39 kann zur Erstarrung einiger gasiger Komponenten kommen. Im Verlauf späterer Temperatureinwirkungen in den Stofffallen 30 werden Wiederverwendungsstoffe eingesammelt. Ähnliche Vorgänge können auch bei explosiven Umwandlungen auftreten. Die Reststoffe 42 werden nach dem Passieren der Sperrvorrichtung 12, in einem Wagen 14 gesammelt und periodisch abgeführt.
Fig. 4 stellt einen vertikalen Schnitt durch einen teilweise in die Erde versenkten Reaktor 1 zur Entsorgung von hochgiftigen, gefährlichen in Handhabung oder hochenergetischen Materialien, unterschiedlichen Giftkampfstoffen und Munitionsarten mit sechs Massenströmen, die drei separaten Wanderbette 45, 46, 48 bilden.
Diese Variante gegenüber der zuvor besprochenen hat ein zusätzliches Füllkörperswanderbett 48 mit zugehörigem Füllkörpertransporter 24, Füllkörpersheizung 25, Füllkörperskühler 26 und Stofffalle 30. Der zusätzliche Entsorgungskampfstoff 56 wird im Behälter in einem Kampfstoffentleerungsapparat 28 gebunkert und kontinuierlich weitergeleitet. In einem Erhitzungssystem 29 werden die Reaktionen eingeleitet, die eine Giftkampfstoffumwandlung bewirken. Nach der Überquerung eines Hochtemperaturwäschers 35 werden einige Giftskomponente als neutrale Substanzen abgesondert. Auf der Oberfläche des Füllkörpers 49 kann zur Erstarrung einiger gasigen Komponente kommen. Im Verlauf späterer Temperatureinwirkungen in den Stofffallen 30 werden Wiederverwendungsstoffe eingesammelt.
Um die Produktivität des Reaktors 1 zu steigen kann der zusätzliche Entsorgungsstoff 54, die keine heftigen Reaktionen hervorruft und als Reststoff der Entsorgung nur in pulverartiger Form vorkommt, auch in das Wanderbett des Schüttgutes 39 über die Entsorgungsschleuse 8 zugeführt werden.
Fig. 5 stellt vertikalen Schnitt durch einen in die Erde versenkten Reaktor 1 zur Entsorgung von gefährlichen oder hochenergetischen Materialien darunter unterschiedlicher Munitionsarten mit einer Gasturbine 50, einem Stromgenerator 51 und einem schematisch dargestellten Wiederrückgewinnungssystem mit Abgasreinigung 52 vor. Die Prozesse im Reaktor sind so geführt, dass als ein der Produkte ein hochenergetisches Brenngas erhalten wird. Dieses Brenngas wird in der Turbine 50 zur Stromherstellung in einem Generator 51 verwendet. Im nachfolgenden Abgasreinigungssystem werden restliche Schadstoffe abgesondert. Der im Generator 51 hergestellte Strom kann bei der elektrolytischen Rückgewinnung von Chlor und als im Prozess notwendiges Natriumhydroxid verwendet werden. Bezugszeichenliste 1 Reaktor
2 Reaktionskammer
3 Gehäuse
4 Entspannungskanal
5 Umwandlungskammer
6 Entsorgungskanal
7 Hochdruckschleuse
8 Entsorgungsschleuse
9 Schüttgutsschleuse
10 Füllkörpersschleuse
11 Abscheidegerät
12 Sperrvorrichtung
13 Auslassöffnung
14 Wagen
15 Schmelzofen
16 Brenner
17 Reststoffsübernahme
18 Aufzug
19 Kühler
20 Reststoffsausgabe
21 Schüttgutstransporter
22 Schüttgutsheizung
23 Schüttgutskühler
24 Füllkörperstransporter
25 Füllkörpersheizung
26 Füllkörperskühler
27 Giftentleerungsapparat
28 Kampfstoffeentleerungsapparat
29 Erhitzungssystem
30 Stofffalle
31 Zusatzstoffe
32 Zyklon
33 TNV
34 Quench
35 Hochtemperaturwäscher
36 Munitionstransporter
37 Munitionslager
38 Gebläse
39 Schüttgut
40 Entsorgungsmaterialien
41 Abgaskammer
42 Reststoffe
43 Perforation
44 Hilfsstoffsstutzen
45 Schüttgutwanderbett
46 Entsorgungsmaterialienwanderbett
47 Mischwanderbett
48 Füllkörperwanderbett
49 Füllkörper
50 Gasturbine
51 Generator
52 Wiederrückgewinnungssystem mit Abgasreinigung
53 Wiederverwertungsstoffe
54 Entsorgungsstoff
55 Reaktionsprodukte
56 Entsorgungskampfstoff

Claims

1. Verfahren mit Stoffrückgewinnung zur umweltschonenden Entsorgung giftiger, in der Handhabung gefährlicher oder hochenergetischer Materialien, darunter auch unterschiedlicher Munitionsarten, bei der diese unter Wirtschaftlichkeitsaspekten und kontrollierten Bedingungen in einer geschlossenen und druckfesten Reaktionskammer 2 zu bestimmten Reaktionen gebracht werden, deren Endprodukte üblich im wesentlichen Anteil die Wiederverwertungsstoffe 53 bilden, die Abgasmenge gering gehalten wird, die Schadstoffe weitgehend beseitigt und die Reststoffe 42 ungefährlich sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Entsorgungsmaterialien 40 und das Schüttgut 39 separate, sich gewöhnlich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten nach unten bewegende, aber auch zeitweise ruhende, Wanderbette 45, 46 bilden, die miteinander kommunizieren, Wärme und Reaktionsprodukte austauschen, die Energie der im Entsorgungsmaterial 40 initiierten Stoß-, Schock- und akustischen Wellen dämpfen, Adsorption und Desorption der Stoffe begünstigen und die nicht oder mindestens nicht bis zum unteren Rand der Umwandlungskammer 5 des Gehäuses 3 ein gemeinsames Mischwanderbett 47 gestallten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgutwanderbett 45 das Entsorgungsmaterialwanderbett 46 umschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entsorgungsmaterialwanderbett 46 das Schüttgutwanderbett 45 umschließt.

4. Verfahren nach Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgutwanderbett 45 eine Quasiwärmeisolation und Stoßwellenschutz der Wänden der Reaktionskammer 2 bildet.

5. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entsorgungsmaterialien 40 im beliebigen Aggregatzustand oder deren Kombination auftreten können.

6. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Schüttgutes 39 temperaturbedingt wechselhafte Adsorptions-, Desorptions-, Erstarrungs-, Kondensations-, Sublimations- und Verdampfungsprozesse stattfinden können.

7. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass verfahrensbedingt weitere selbstständige, üblicherweise konzentrische Schüttgutwanderbette 45 oder aber Füllkörperwanderbette 48 zusätzlich im Reaktor 1 vorhanden sind.

8. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlicher Kreislauf des Schüttgutes 39 und/oder Füllkörper 49 aufrechterhalten wird.

9. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Mischwanderbett 47 an seiner Unterseite eine Mischung aus Schüttgut 39 und der Reaktionen entstammenden Reststoffen 42 aufweist, die im nachfolgenden Abscheidegerät 11 separiert werden und dass das wiedergewonnene Schüttgut 39 nach der verfahrensverlangten Behandlung in der notwendigen Menge zur Schüttgutschleuse 9 der Reaktionskammer 2 transportiert ist, wodurch ein kontinuierlicher Kreislauf des Schüttguts 39 aufrechterhalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionskammer 2 mit dem sich in einem gewissen Abstand von der Oberfläche des Schüttgutes 39 bildenden gemeinsamen Mischwanderbett 47, zusätzliche, bei Umwandlung keine heftigen Reaktionen hervorrufendes in jedem Aggregatzustand sich befindlichen Entsorgungsstoffe 54 in das Schüttgutwanderbett 45 zugeführt werden können.

11. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionskammer 2 mit mehreren separaten Wanderbetten 45, 46, 48 zusätzliche, in jedem Aggregatzustand sich befindlichen Entsorgungsstoffe 54, bei denen keine heftigen Reaktionen und pulverartige Reststoffe 42 bei Umwandlung zu erwarten sind, können zugeführt werden.

12. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für das Durchführen der Prozesse im Reaktor 1 notwendige oder/und fördernde Zusatzstoffe 31: Luft, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Chemikalien, Energieträgern, Wasser, Temperiergasen und Chemisorbentien durch Einspritzen, Pumpen oder Einlassen über Schleusen, Düsen, Lanzen und Leitungen u. a. der Reaktionskammer 2 zugeführt werden.

13. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Wirken der o. g. Zusatzstoffe 31 zu einer optimalen Temperatureinstellung und unterschiedlichen Kombinationen von Oxidation-, Reduktion-, Pyrolyse-, Thermolyse-, Protolyse-, Deflagration-, Detonation- und einer Reihe von Sorptionsprozessen in der Reaktionskammer 2 führt.

14. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte von o. g. Prozessen hilfsweise nach Bedarf außer der Reaktionskammer 2 in speziellen Apparaten 27, 28, 29, 30, 35 des Reaktors 1 ausgeführt werden können.

15. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in einem Zyklon 32 gereinigt, in einer TNV 33 nachverbrannt und in einem Quench 34 gequencht ist.

16. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das hochenergetische Abgas in Gasturbine 50 verbrannt ist.

17. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass u. a. als Wiederverwertungsstoffe 53 unterschiedliche Metalle wie auch Chlor, Phosphor, Schwefel, Arsen, Fluor und deren Derivate n in den eingeleiteten Prozessen gewonnen werden.

18. Vorrichtung zur umweltschonenden Entsorgung von gefährlichen und hochenergetischen Materialien, darunter auch unterschiedlicher Munitionsarten, bei dem diese unter Wirtschaftlichkeitsaspekten und kontrollierten Bedingungen in einer geschlossenen und druckfester Reaktionskammer 2 zu einigen Reaktionen gebracht werden, deren Endprodukte, die Wiederverwertungsstoffe 53, einen wesentlichen üblich Anteil bilden, die Abgasmenge gering gehalten werden kann, die Schadstoffe weitgehend beseitigt und die Reststoffe ungefährlich sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionskammer 2 des Reaktors 1 sich von oben nach unten bewegende, gewöhnlich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, aber zeitweise auch ruhende, zwei separate Massenströme der Entsorgungsmaterialien 40 und des Schüttgutes 39, die nicht oder mindestens nicht bis zum unteren Rand der Umwandlungskammer 5 des mit der Perforationen versehenen Gehäuses 3 ein gemeinsames Mischwanderbett 47 bilden und die miteinander kommunizieren, Wärme und Reaktionsprodukte tauschen, die Energie der im Entsorgungsmaterial initiierten Stoß-, Schock- und Schallwellen dämpfen, Adsorption und Desorption der Stoffen begünstigen, wobei eine Einrichtung, vielstufiges Gehäuse 3, vorgesehen ist, welches dafür sorgt, dass das Initiieren der Reaktionen erst in einem gewissen Abstand von der Oberfläche des Schüttguts 39 im Inneren der Umwandlungskammer 5 des Gehäuses 3 eingeleitet wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionskammer 2 ein üblich dreiteiliges, aus dem mit Perforationen versehenen Entspannungskanal 4, der perforierten Umwandlungskammer 5 und dem mit der Perforationen versehenen Entsorgungskanal 6 bestehendes Gehäuse 3, die beide Wanderbetten 45, 46 auseinander hält, vorhanden ist.

20. Vorrichtung nach Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse 3 mindestens aus dem Entspannungskanal 4 und dem Umwandlungskammer 5 besteht, wenn die beide Wanderbetten 45, 46 in einem gemeinsamen Mischwanderbett 47 münden.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttguttransporter 21 die Schüttgutsheizung 22 und Schüttgutskühler 23 beinhaltet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllkörperstransporter 24 die Füllkörpersheizung 25 und Füllkörperskühler 26 beinhaltet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperrvorrichtung 12 für die kontinuierliche Abfuhr der Reststoffe 42 sorgt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Abscheidegerät 11 die Trennung des Schüttgutes 39 und der Reststoffe 42 stattfindet.

25. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Reststoffe 42 weiter in Schmelzofen 15 behandelt werden.

26. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Reststoffe 42 in der Reststoffübernahme 17 gereinigt, im Kühler 19 abgekühlt und nach Bedarf mit einer Aufzug 18 zur Reststoffausgabe 20 gebracht werden.

27. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Giftentleerungsapparat 27die gefährlichen Entsorgungsstoffe 54 für die weiteren Entsorgungsvorgänge präpariert sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Kampfstoffentleerungsapparat 28 die giftigen Entsorgungskampfstoffe 56 für den weiteren Entsorgungsablauf vorbereitet werden.

29. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die gefährlichen Entsorgungsstoffe 54 und die giftigen Entsorgungskampfstoffe 56 vor dem Eintreten in den Hochtemperaturwäscher 35 ein Erhitzungssystem 29 durchpassieren müssen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktor 1 die Stofffallen 30 vorhanden sind.

31. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in Zyklon 32, TNV 33, Quench 34, Gasturbine 50 und Stromgenerator 51 ausgestattet ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Schüttgut 39 und Füllkörper 49 unterschiedliche metallische oder keramische, kreisförmige Körper und Hohlkörper verwendet werden.

33. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Stoff- und Materialienschleusen 7, 8, 9, 10 der Reaktionskammer 2, kontinuierlich oder zyklisch arbeiten.