DE19508322C2 - Verfahren und Anlage zur umweltschonenden Entsorgung von Spreng- und Giftstoffe enthaltendem Gefahrengut - Google Patents
Verfahren und Anlage zur umweltschonenden Entsorgung von Spreng- und Giftstoffe enthaltendem GefahrengutInfo
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- DE19508322C2 DE19508322C2 DE1995108322 DE19508322A DE19508322C2 DE 19508322 C2 DE19508322 C2 DE 19508322C2 DE 1995108322 DE1995108322 DE 1995108322 DE 19508322 A DE19508322 A DE 19508322A DE 19508322 C2 DE19508322 C2 DE 19508322C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umweltschonenden
Entsorgung von Spreng- und Giftstoffe enthaltendem Gefahren
gut.
Die Menge der im Weltmaßstab produzierten oder als Produk
tionsabfall deklarierten Gifte wachsen weiterhin an. In
wachsendem Maße sind auch große Mengen von Fundmunition,
militärischen Altlasten und Rüstungslagerbestände zu entsor
gen, die neben Sprengstoffen oftmals auch Giftstoffe enthal
ten.
Aus der DE-C 41 17 504 sind bereits ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Entsorgen von Gefahrengut bekannt, das
Spreng- und Giftstoffe enthält. Das dort beschriebene Ver
fahren arbeitet mit einer Schleusen- und einer Explosions
kammer, in der das Gefahrengut zur Explosion gebracht wird.
In beiden Kammern wird ein Unterdruck erzeugt. Die bei der
Sprengung anfallenden teilweise giftigen Gase werden aus der
Sprengkammer abgesaugt und stehen dann zur weiteren Entsor
gung bereit.
Hierzu werden bisher zwei Methoden angewendet: Die Verbren
nung oder die chemische Weiterbehandlung der giftigen Gase.
Die Verbrennung von Giftstoffen erfolgt mit verbrennungs
technischen Anlagen, die grundsätzlich aus der Müllentsor
gung bekannt sind. Bei einer solchen Verbrennung, die vor
zugsweise bei hohen Temperaturen stattfindet, können jedoch
wiederum teilweise hochgiftige Stoffe wie Stickoxide, Dio
xine, Furane, halogenisierte Kohlenwasserstoffe und weitere
anorganische Verbindungen synthetisiert werden, die über
einen Schornstein, oftmals unkontrolliert, in die Umwelt
gelangen oder die aufgefangen und wiederum entsorgt werden
müssen. Außerdem fallen als Abprokukte große Mengen von Koh
lendioxid an.
Bei der chemischen Behandlung von Giftstoffen sind nur sol
che Verfahren sinnvoll, die die giftigen Gase in ungiftige
Reaktionsprodukte umwandeln. Diese Methode hat den Nachteil,
daß jeweils nur bestimmte Giftstoffe in einer dafür geeigne
ten Anlage behandelt werden können. Oftmals liegen jedoch
Stoffgemische als Ausgangsprodukt vor, deren Zusammensetzung
nicht genau bekannt ist, Möglicherweise ist es auch fraglich
z. B. bei Altfunden, also bei bereits teilweise verrotteten
Waffen, ob überhaupt und ggf. welche giftigen Bestandteile
vorliegen.
Aus der DE-C 44 31 398 ist bereits eine mobile Anlage zum
Delaborieren und Verbrennen von Munition bekannt, die aus
einzelnen transportablen Modulen aufgebaut ist. Mit dieser
Anlage ist jedoch keine Entsorgung von Giftstoffen möglich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren anzugeben, mit dem sowohl militärisches als auch
nichtmilitärisches Spreng- und Giftstoffe enthaltendes
Gefahrengut umweltschonend entsorgt werden kann, wobei keine
Reaktionsprodukte unkontrolliert an die Umwelt gelangen sol
len. Es sollen die verschiedensten Ausgangsstoffe behandel
bar sein und eine hohe Sicherheit für das Bedienungspersonal
und die lokale Umwelt gewährleistet werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den folgenden Verfah
rensschritten gelöst:
- a) Das Gefahrengut wird über eine Schleuse in eine Kammer befördert, in der eine Trennung der gasförmigen oder flüssigen Giftstoffe von den übrigen Fest- und/oder Sprengstoffen vorgenommen wird.
- b) Die Fest- und/oder Sprengstoffe werden verbrannt oder in eine nächste Kammer weitergegeben, Sprengstoffe werden dort gesprengt.
- c) Die in der oder den vorgenannten Kammern anfallenden Gift- und/oder Verbrennungsgase und/oder Sprengschwaden werden chemisch ausgewaschen und/oder verbrannt oder einer Pyrolysebehandlung unterzogen.
- d) Die Gase werden während oder unmittelbar nach dieser Behandlung abgekühlt.
- e) Die nach der Abkühlung verbleibenden Gase werden aufge fangen, einer chemischen Analyse unterzogen und je nach dem Ergebnis der Analyse entweder direkt einer Nachver brennung oder weiteren Behältern zugeführt, in denen sie einer chemischen Nachbehandlung unterzogen werden, oder sie werden in eine der vorangegangenen Verfahrensstufe zurückgeführt.
- f) Die nach der chemischen Nachbehandlung noch vorhandenen Gase werden einer weiteren chemischen Analyse unterzogen und je nach dem Ergebnis der Analyse einer Nachverbren nung zugeleitet, an die Umgebungsluft abgegeben, depo niert oder in eine der vorangegangenen Verfahrensstufen zurückgeführt.
- g) Die nach der Nachverbrennung vorhandenen Abgase werden an die Umgebungsluft abgegeben, deponiert oder in eine der vorangegangenen Verfahrensstufen zurückgeführt.
- h) Die in den vorangegangenen Verfahrensstufen entstehenden festen, flüssigen oder schlammförmigen Abfallprodukte werden getrocknet und in Deponiebehältern aufgefangen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt so ausgeführt
werden, daß alle Verfahrensschritte im Vakuum durchgeführt
werden.
In bevorzugter Weise wird die Höhe des Vakuums in der Weise
aufrechterhalten, daß sie im jeweils folgenden Verfahrens
schritt höchstens gleich, ansonsten geringer ist als in dem
laufenden Verfahrensschritt.
In ebenso bevorzugter Weise werden die Feststoffe in Prozeß
stufe a) mechanisch zerkleinert.
In ebenso bevorzugter Weise erfolgt die Verbrennung oder
Pyrolysebehandlung gemäß der Prozeßstufe c) unter Zugabe
zusätzlicher Chemikalien.
Das Verfahren kann bevorzugt so ausgeführt werden, daß die
Kühlung der Gase gemäß der Prozeßstufe d) durch Zugabe von
Wasser erfolgt.
Das Verfahren kann bevorzugt auch so ausgeführt werden, daß
die Kühlung der Gase gemäß der Prozeßstufe d) durch Zugabe
von flüsigen oder in Lösungsmitteln gelösten Chemikalien
erfolgt.
Erfindungsgemäß ist eine zur Durchführung des Verfahrens
geeignete Anlage bevorzugt so ausgeführt, daß diese mit
einer Einrichtung zur Sprengung, mechanischen und chemischen
Vorbehandlung sowie zur Wärmebehandlung des Gefahrengutes,
einer Einrichtung zum chemischen Auswaschen und Kühlen,
einer Einrichtung zur Nachverbrennung, einer Einrichtung zur
chemischen Nachbehandlung, einer Einrichtung zur Aufberei
tung des Betriebswassers und einer Einrichtung zur Deponie
von Schadstoffen ausgestattet ist und daß die gesamte Anlage
in einen gas-, wasser- und vakuumdichten Behälter einge
bracht ist.
Die Anlage kann in bevorzugter Weise so ausgeführt sein, daß
die Einrichtung zur Sprengung, mechanischen und chemischen
Vorbehandlung sowie zur Wärmebehandlung des Gefahrengutes
aus einer Mittel zur mechanischen Bearbeitung des Entsor
gungsgutes aufweisenden Zerlegungskammer besteht, die durch
eine vorgeschaltete Schleuse befüllbar ist, daß die Zerle
gungskammer eine Einrichtung zur Pyrolyse der Flüssigkeits-
oder Gasanteile des Gefahrengutes enthält; daß eine der Zer
legungskammer nachgeordnete Sprengkammer vorgesehen ist; daß
der Sprengkammer einerseits eine über eine zweite Schleuse
befüllbare Verbrennungskammer und andererseites eine Dekon
taminationskammer nachgeordnet ist, in die die festen Stoffe
verbracht werden können, die über eine dritte Schleuse nach
außen entfernbar sind.
Die Anlage kann in bevorzugter Weise außerdem so ausgeführt
sein, daß die Einrichtung zum chemischen Auswaschen und Küh
len mindestens einen Entspannungsraum, einen Kondensator,
einen Kühler, einen Wäser, eine Vakuumpumpe und einen Vorla
gebehälter enthält.
Die Anlage kann in bevorzugter Weise so ausgeführt sein, daß
die Einrichtung zur Nachverbrennung mindestens eine Verbren
nungskammer, einen vorgeordneten Regenerativwärmetauscher
und eine elektrische Heizeinrichtung oder eine Einrichtung
zum Zuführen von Brennstoffen enthält.
Die Anlage kann in bevorzugter Weise auch so ausgeführt
sein, daß die Einrichtung zur chemischen Nachbehandlung min
destens einen Wäscher, eine Vakuumpumpe, einen Vorlagebe
hälter und einen Chemikalienbehälter enthält.
Die Anlage kann in bevorzugter Weise so ausgeführt sein, daß
die Einrichtung zur Aufbereitung des Betriebswassers minde
stens einen Kühler, eine Filterstation, einen Trockner,
einen Deponiebehälter, einen Vorlagewasserbehälter und einen
Chemikalienbehälter enthält.
Außerdem kann die Anlage in bevorzugter Weise auch so ausge
führt sein, daß die Einrichtungen jeweils für sich abge
schlossene Baueinheiten bilden.
Sie kann in bevorzugter Weise auch so ausgeführt sein, daß
die Einrichtungen auf mobilen Transporteinrichtungen mon
tiert sind.
In an sich bekannter Weise kann die Anlage so ausgeführt
sein, daß die Einrichtungen in Modulbauweisee aufgebaut sind
und daß jede Baueinheit in einen vakuumdichten, gasdichten
oder wasserdichten Behälter eingebracht ist.
Weiterhin kann die Anlage so ausgeführt sein, daß die Ein
richtung zur mechanischen und chemischen Vorbehandlung sowie
zur Wärmebehandlung des Gefahrengutes an ein Vakuumsystem
gekoppelt ist.
Die Einrichtungen zum chemischen Auswaschen und Kühlen sowie
zur chemischen Nachbehandlung können in bevorzugter Weise so
ausgeführt sein, daß die Vorlagebehälter mit einer Einrich
tung zur Probenentnahme ausgerüstet sind.
Die Einrichtung zur mechanischen und chemischen Vorbehand
lung sowie zur Wärmebehandlung des Gefahrengutes kann in
bevorzugter Weise so ausgeführt sein, daß die Sprengkammer
mit einen zentralen Durchlaß bildenden, ringförmig hängend
angeordneten Dämmelementen ausgestattet ist.
Bevorzugt kann diese Einrichtung auch so ausgeführt sein,
daß zwischen der Sprengkammer und der Verbrennungskammer
palisadenartig Dämmelemente aufgehängt sind.
Außerdem kann diese Einrichtung auch so ausgeführt sein, daß
die Schleusen, die Zerlegungskammer, die Sprengkammer, die
Verbrennungskammer und die Dekontaminationskammer mit
gleichartig ausgebildeten Verbindungselementen versehen ist.
Diese Einrichtung kann so ausgeführt sein, daß die Verbin
dungselemente als Flansche ausgebildet sind.
Diese Einrichtung kann auch so ausgeführt sein, daß sämtli
che Kammern sprengsicher gestaltet sind.
Diese Einrichtung kann auch so ausgeführt sein, daß die Zer
legungskammer mit abnehmbaren Deckeln versehen ist.
Diese Einrichtung kann auch so ausgeführt sein, daß die
Sprengkammer mit abnehmbaren Deckeln versehen ist.
Diese Einrichtung kann auch so ausgeführt sein, daß die Zer
legungskammer mit einem direkten Einlaß für der Pyrolyse
zuzuführende Gase versehen ist.
Diese Einrichtung kann auch so ausgeführt sein, daß die Ver
brennungskammer mit einem direkten Einlaß für zu verbrennde
Gase versehen ist.
Das Verfahren erlaubt sowohl die Entsorgung von militä
rischem Gefahrengut wie Munition, Sprengstoffen, Altfunden,
chemischen Waffen als auch nichtmilitärischem Gefahrengut
wie Abfällen aus der chemischen und pharmazeutischen Indu
strie, Altpharmaka usw.
Durch die Pyrolyse werden die molekularen Ketten der zu
entsorgenden chemischen Substanzen bereits weitgehend zer
stört und in einfache chemische Substanzen umgewandelt. Die
restlichen Stoffe können durch die chemische Nachbehandlung
zu ungefährlichen Stoffen umgewandelt werden, so daß nur
eine geringe Menge von giftigen Stoffen zur Verbrennung
anfällt.
Die insgesamt entstehende Abgasmenge ist gegenüber herkömm
lichen Verfahren deshalb sehr gering. Die Umwelt wird somit
genenüber den bekannten Verbrennungsverfahren nur wenig mit
Kohlendioxid belastet. Es ist sogar möglich, das Verfahren
gänzlich "schornsteinfrei" zu betreiben.
Gleichzeitig ist die Entsorgung großer Mengen von Spreng
stoff möglich, wobei eine nahezu kontinuierliche Be
schickung der verwendeten Anlage erfolgen kann.
Das Verfahren gewährleistet höchste Sicherheit für das
Bedienpersonal und die Umwelt, da in jeder Verfahrensstufe
die Rückführung der Zersetzungsprodukte in eine frühere
Verfahrensstufe des Gasbehandlungssystems oder eine Depo
nierung erfolgen kann. Selbst bei einem Energieausfall ist
die Rückführung in eine frühere Verfahrensstufe aufgrund
der abgestuften Vakua in den einzelnen Verfahrensstufen
möglich.
Das Verfahren eignet sich außerdem für die Anwendung in
transportablen Anlagen. So ist die Nutzung direkt am Fund
ort von Waffen oder in unmittelbarer Nähe von Munitions
lagern möglich. Die ansonsten immer vorhandenen Risiken
beim Transport von Munition lassen sich auf diese Weise
minimieren.
Zu diesem Zweck kann der Aufbau der nötigen Anlagen in
einer Modulbauweise erfolgen, wobei die einzelnen Module
zweckmäßig nach Gesichtspunkten des Verfahrensablaufs
gestaltet sind. Bauliche Gesichtspunkte und Fragen der
Transportgrößen lassen sich hier ebenfalls berücksichtigen.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen
Fig. 1 die einzelnen, in der Vakuumentsorgungsanlage
erfindungsgemäß ablaufenden Verfahrensstufen anhand eines
ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 die einzelnen, in der Vakuumentsorgungsanlage
erfindungsgemäß ablaufenden Verfahrensstufen anhand eines
zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 3 den Betriebswasserkreislauf in der Vakuumentsor
gungsanlage und
Fig. 4 eine Ausführung der Einrichtung zur Durchführung
der Verfahrensstufen a bis c.
Das zu entsorgende Gefahrengut gelangt an einem Schleusen
eingang 1 in eine Schleusenkammer 3 eines Vakuum
entsorgungsbereiches I. Bei der darauffolgenden Evakuierung
der Schleusenkammer 3 wird der gleiche Druck hergestellt
wie in einer dahinter angeordneten Zerlegungskammer 4. In
der Zerlegungskammer 4, in die das Gefahrengut anschließend
weitertransportiert wird, erfolgt zunächst eine Zerlegung
insofern, als daß die eingebrachten Behälter, Geschosse
usw. von den zu entsorgenden chemischen Substanzen getrennt
werden. Das geschieht durch Anbohren der Behälter, wobei
sich das Bohrwerkzeug innerhalb eines abdichtenden Rohres
befindet, so daß keine giftigen Stoffe in die Zerlegungs
kammer 4 gelangen können.
Im Schleusensystem kann das zu entsorgende Gefahrengut,
sofern es sich für eine solche Behandlung eignet, auch zer
mahlen oder portioniert werden und es kann mit chemischen
Zusatzsubstanzen angereichert werden.
Über das obenerwähnte Rohr werden die chemischen Substanzen
abgesaugt und einer innerhalb der Zerlegungskammer 4 ange
ordneten Pyrolyseeinrichtung zugeführt. In der Pyrolysse
einrichtung erfolgt bei einer Temperatur von ca. 1250°C
bereits weitgehend eine chemische Umwandlung in einfache
Gase. Anschließend erfolgt eine rasche Abkühlung der Gase,
vorzugsweise durch Einbringen von Kaltwasser. Die rasche
Abkühlung verhindert die Synthese von unerwünschten Sub
stanzen wie Stickoxiden, Dioxinen, Furanen, Blausäure, haloge
nisierten Kohlenwasserstoffen oder anderen giftigen anor
ganischen Substanzen.
Die von den chemischen Substanzen befreiten Behälter und
Geschoßteile gelangen weiter in eine Sprengkammer 5.
Sprengstoffenthaltende Güter werden in der Sprengkammer 5
gesprengt. Die dabei entstehenden Sprengschwaden werden
ebenfalls über die Pyrolyseeinrichtung in das Gasbehand
lungssystem weitergeleitet. Die Weiterbehandlung der Behäl
terreste, so z. B. die weitere Dekontaminierung, erfolgt in
einer Dekontaminationskammer 6, aus der die gereinigten
Behälterreste wiederum über eine Schleuse 2 entsorgt
werden.
Über eine zweite Schleuse 2a kann zu verbrennendes Gefah
rengut in die Verbrennungskammer 7 eingeführt und dort auf
einem Tisch verbrannt werden. Die Verbrennungsgase gelangen
über die Sprengkammer 5 in die Zerlegungskammer 4 und
werden dort über die Pyrolyseeinrichtung abgesaugt.
Die aus der Pyrolyseeinrichtung bzw. der Sprengkammer 5
kommenden Gase werden, wie schon oben angedeutet, in einer
Vakuumkühleinrichtung II gekühlt. Sie gelangen dabei über
einen Entspannungsraum 8 zu einem Kondensator 9, der von
einem Luftkühler 10 gekühlt wird, wobei ein großer Teil des
Wasserdampfes kondensiert. Anschließend erfolgt eine Wäsche
in einem Wäscher 11. Eine Vakuumpumpe 12 transportiert die
Gase dann in einen Vorlagebehälter 13, in dem eine weitere
Kühlung bis auf eine Temperatur unter 20°C erfolgt. Die
Kühlung bewirkt die Kondensation von Stickstoffdioxid, das
dann abgeführt und weiterverarbeitet werden kann.
Im Vorlagebehälter 13 wird die Temperatur der Gase gemessen
und ihre Zusammensetzung bestimmt. In Abhängigkeit von den
Ergebnissen werden die Gase in einen Vakuumentsorgungs
bereich III (siehe das Beispiel gemäß Fig. 2), in welchem sie eine Nachverbrennung erfahren,
oder in einen chemischen Nachbehandlungsbereich IV weiter
geleitet, in dem eine chemische Weiterbehandlung erfolgt.
Wenn nötig können sie auch teilweise oder vollständig in
die Zerlegungskammer 4 zurückgeführt und der Pyrolyse
einrichtung erneut zugeführt werden. Es besteht außerdem
die Möglichkeit, die Gase mit Abgasen aus einem Vorlage
behälter 18 zu mischen. Dieser enthält Abgase einer höheren
Verfahrensstufe, die weniger oder gar nicht mehr giftig
sind. Auf diese Weise kann die Konzentration der
Schadstoffe vermindert werden. Sollte die Analyse zu dem
Ergebnis führen, daß die weitere Behandlung keinen Erfolg
verspricht, können die Gase auch in Druckbehälter geleitet
werden, um sie später einer speziellen chemischen oder
thermischen Fremdentsorgung zu unterziehen.
Soll eine chemische Nachbehandlung erfolgen, so werden die
Gase, wie Fig. 1 zeigt, in den chemischen Nachbehandlungs
bereich IV weitergeleitet. Die zur Nachbehandlung verwen
deten Chemikalien gelangen aus einem Chemikalienbehälter 19
zu einem Rieselturm 14 bzw. zu einem Wäscher 15 und einem
Mischer 16. Die in Form von Salzlösungen oder Schlämmen
ausgefällten Stoffe werden sodann abgepumpt, in einem Luft
kühler 26 gekühlt, in einer Filterstation 27 abgefiltert
und in einem Trockner 28 getrocknet. Sie werden schließlich
einem Deponiebehälter 29 zugeführt, von wo aus sie zu gege
bener Zeit mittels eines Entsorgungswagens 30 zur weiteren
Verarbeitung oder Lagerung auf Sonderdeponien abgefahren
werden können.
Im chemischen Nachbehandlungsbereich IV werden die ausge
wählten Abgaskomponenten chemischen Reaktionen unterzogen.
Z. B. werden HF, HCl, H2PO4, H2SO4 und CO2 durch NaOH oder
Ca(OH)2 wie folgt neutralisiert:
2HF + Ca(OH)2 ⇒ CaF2 + 2H2O,
2H2PO4 + 3Ca(OH)2 ⇒ Ca3(PO4)2 + 5H2O,
HCl + NaOH ⇒ NaCl + H2O,
CO2 + Ca(OH)2 ⇒ CaCO2 + 1/2H2O.
2H2PO4 + 3Ca(OH)2 ⇒ Ca3(PO4)2 + 5H2O,
HCl + NaOH ⇒ NaCl + H2O,
CO2 + Ca(OH)2 ⇒ CaCO2 + 1/2H2O.
Im folgenden wird die chemische Nachbehandlung der Gase
beschrieben, die bei der Entsorgung eines Geschosses
entstehen, das das hochgiftige Senfgas enthält. Die Zusam
mensetzung der chemischen Inhaltsstoffe des Geschosses sei
z. B.
Senfgas: | C4H8Cl2, |
Trotyl: | C7H5N3O6, |
Treibstoff: | C23H30N10O34. |
Es entstehen als Detonations- bzw. Pyrolyseprodukte
des Senfgases: | CO2; H2O: HCl; SO2, |
des Trotyls: | NH3; N2; CO; CO2; H2O; C, |
des Treibstoffes: | CO; CO2; N2; NO2; H2O; C. |
Wasser (H2O) als Abbauprodukt kondensiert und wird dem
Betriebswasser beigegeben.
Kohlenstoffmonoxid (CO) wird zu Kohlendioxid (CO2)
nachverbrannt.
Der Kohlenstoff verbleibt in der Sprengkammer 5 und wird
von dort aus gemeinsam mit dem Metall der Geschoßhülsen zur
weiteren Verwendung abgeführt.
Bei der chemischen Nachbehandlung werden die übrigen Stoffe
mit Salzsäure, Natron- und Kalilauge wie folgt gewaschen:
NH3 + HNO3 ⇒ NH4NO3,
CO2 + Ca(OH)2 ⇒ CaCO3 + H2O,
2SO2 + 3Ca(OH)2 ⇒ Ca3(SO4)2 + 3H2O.
CO2 + Ca(OH)2 ⇒ CaCO3 + H2O,
2SO2 + 3Ca(OH)2 ⇒ Ca3(SO4)2 + 3H2O.
Wasser (H2O) wird wiederum verdampft und kondensiert oder
es wird einem Osmoseprozeß zugeführt, die übrigbleibenden
Salze können deponiert werden.
Nach der Behandlung werden die Abgase mittels einer weite
ren Vakuumpumpe 17 in den Vorlagebehälter 18 transportiert.
Die Analyse der behandelten Gase entscheidet dann, ob diese
in der Kamin oder in eine der vorhergegangenen Stufen
zurückgeführt werden. Verspricht die weitere Behandlung
keinen Erfolg, können die Gase auch in dieser Verfah
rensstufe in Druckbehältern 24 aufgefangen werden. Sie kön
nen auch, wie in diesem Beispiel gezeigt, einer Nachver
brennung unterzogen werden.
Im weiteren Vakuumentsorgungsbereich III wird die Nachver
brennung der Abgasreste realisiert. Ein Abgaserhitzer,
bestehend aus einer Verbrennungskammer 21, die mit einem
Brennstoffbehälter 22 verbunden ist, erwärmt die Abgase bis
auf 1250°C, wobei die Wärme zum großen Teil in einem Rege
nerativwärmetauscher 20 dafür verwendet wird, die kalten
Abgase auf eine Temperatur von ca. 800 bis 1100°C zu
erhitzen.
Die abgekühlten Restgase werden nach der chemischen Analyse
entweder in den chemischen Nachbehandlungsbereich IV oder
direkt in den Kamin geführt. Sie können auch wieder zurück
in den Vakuumentsorgungsbereich I oder die Vakuumkühl
einrichtung II geleitet werden oder aber in einem der
Druckbehälter 24 aufgefangen werden.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Gase
nach dem Kühlprozeß zunächst in den Vakuumentsorgungs
bereich III zur Nachverbrennung und anschließend in den
chemischen Nachbehandlungsbereich IV gelangen.
Das Schadstoffsicherungssystem V ist als Sicherheitssystem
der Anlage angegliedert. Im schlechtesten Falle, nämlich
wenn die vollständige Entsorgung der Giftstoffe nicht
realisiert wurde, werden die Gase mittels eines Kompressors
23 in Druckbehälter 24 geleitet, um sie mittels eines
geeigneten Tranportfahrzeuges 25 einer Fremdentsorgung zu
unterziehen.
Im Vakuumentsorgungsbereich I und dem Vakuumkühlsystem II
ist das Vakuum im System am größten, und zwar von ca. 100
bis 350 mbar. Im Vakuumentsorgungsbereich III herrscht ein
geringeres Vakuum, es kann z. B. ca. 400 bis 700 mbar betra
gen. Im chemischen Nachbehandlungsbereich IV kann eine wei
tere Erhöhung des Druckes stattfinden, und zwar auf ca. 800
bis 1000 mbar.
Diese Gradierung des Druckes läßt das System sehr sicher
arbeiten, da jederzeit, auch im energielosen Zustand des
Systems, eine Rückführung des Gases in eine der vorangegan
genen Verfahrenstufen vorgenommen werden kann.
Zusätzlich können die Anlagenteile auch in vakuumdichten
Containern untergebracht werden. Dies bedeutet eine
zusätzliche Sicherheit für das Bedienpersonal und die
lokale Umwelt.
Fig. 3 zeigt den Betriebswasserkreislauf in der Anlage. Wie
in der Zeichnung schematisch angedeutet ist, kann eine er
ste Auswaschung von zu entsorgenden Substanzen bereits im
Vakuumentsorgungsbereich I, und zwar in der Sprengkammer 5,
der Verbrennungskammer 7 und der Dekontaminationskammer 6
erfolgen. Eine weitere Auswaschung kann durch die Wäscher 8
und 15 sowie im Rieselturm 14 vorgenommen werden. Zusammen
mit dem in den Aggregaten der Vakuumkühleinrichtung II so
wie des chemischen Nachbehandlungsbereiches IV anfallenden
Kühlwasser gelangt das verschmutzte Betriebswasser in den
Luftkühler 26 und über das Filtersystem 27 in den Vorlage
behälter 31.
Das bei der Filterung aufgefangene Wasser kann im Betriebs
wasservorlagebehälter 31, wenn nötig, chemisch behandelt
werden, indem aus einem Chemikalienbehälter 32 geeignete
Chemikalien zugegeben werden. Es steht dann als Betriebs
wasser für den Vakuumentsorgungsbereich I wieder zur Verfü
gung. Über einen Luftkühler 33 und einen Kühler 34 wird das
Wasser gekühlt und kann dann wieder als Betriebswasser für
Wäscher und Kühler verwendet werden.
Die bei der Gasbehandlung anfallenden und in der Filter
station 27 ausgefilterten Feststoffe werden im Trockner 28
getrocknet. Das überschüssige Wasser verdampft und wird zur
Filterstation 27 zurückgeführt. Die getrockneten Feststoffe
werden wie oben bereits beschrieben in einem Deponie
behälter 29 gelagert und können mittels Entsorgungswagen 30
abgefahren werden.
In Fig. 4 ist nun der als separate Einrichtung ausgeführte
Vakuumentsorgungsbereich I näher gezeigt. Wie aus der
Zeichnung zu ersehen ist, besteht die Möglichkeit, den
Vakuumentsorgungsbereich I über den Schleuseneingang 1 oder
die Schleuse 2a zu beschicken. Der Schleuseneingang 1 ist
im Zusammenhang mit der Schleusenkammer 3 zum Einbringen
von Gefahrengut vorgesehen, das nach einer mechanischen
Vorbehandlung der Zerlegungskammer 4 zugeführt werden soll.
Die mechanische Vorbehandlung kann z. B. das Anbohren eines
Geschoßmantels betreffen. Es kann aber auch im Zerkleinern
des Gefahrengutes bestehen. Die mechanische Vorbehandlung
kann auch allein im Entfernen von Behälterverschlüssen oder
in der Manipulation der Behälter zu ihrer Entleerung
bestehen.
Das Entfernen von Gefahrengut aus einem Behälter kann durch
Abpumpen oder Absaugen unterstützt werden.
Zur Entsorgung des verbleibenden festen Gefahrengutes ist
die als Sprengkammer 5 ausgebildete weitere Kammer vorge
sehen. In der Sprengkammer 5 können feste Teile von militä
rischem Gefahrengut gesprengt werden.
Das flüssige und gasförmige Gefahrengut gelangt nach dem
Entfernen aus dem entsprechenden Behälter innerhalb der
Zerlegungskammer in eine Pyrolyseeinrichtung und wird nach
der Pyrolyse bei 1250°C zu den Einrichtungen für die nach
folgenden Verfahrensstufen geführt.
Auch die bei einer Sprengung in der Sprengkammer 5 entste
henden Sprengschwaden werden über die Zerlegungskammer 4
abgesaugt und ebenfalls der Pyrolyse zugeführt.
Über die Schleuse 2a gelangt Gefahrengut, das zunächst
einem Verbrennungsprozeß unterzogen werden soll. Die Ver
brennung erfolgt zumindest zu Beginn des Verbrennungs
prozesses unter Zuhilfenahme einer Energiequelle, wofür ein
Gasbrenner oder eine elektrische Heizquelle in Frage
kommen. Letztere kann in bestimmten Fällen auch in der Art
einer Induktionsspule ausgeführt sein.
Die Sprengkammer 5 und die Dekontaminationskammer 6, die
speziell zur abschließenden Behandlung der verbliebenen
Feststoffe vorgesehen ist, sind mit Einlaßöffnungen für
chemische Substanzen versehen. Durch diese können Chemika
lien zugeführt werden, die zum Ausfällen von zu entsorgen
den Stoffen dienen, die noch an den Feststoffen anhaften
oder die von der Verbrennung in der Verbrennungskammer 7
stammen.
Zum Entfernen der Feststoffe aus dem System dient die
Schleuse 2, die innen und außen mit vakuumdichten
Verschlüssen ausgerüstet ist.
Die Sprengkammer 5 ist im gezeigten Beispiel mit einer För
dereinrichtung ausgerüstet, mit deren Hilfe die Feststoffe
in einen in der Dekontaminationskammer 6 bereitstehenden
fahrbaren Behälter verbracht werden können.
Sämtliche Kammern sind in Modulbauweise zusammengesetzt,
indem sie mit Verbindungsflanschen versehen sind, so daß
jede Kammer mit einer beliebigen anderen Kammer kombiniert
werden kann. Wenn im konkreten Fall nicht alle Kammern
benötigt werden, können auf diese Weise Kammern weggelassen
werden.
Zusätzlich kann ein äußerer Schutzmantel vorgesehen sein,
in den der gesamte Anlagenteil eingebracht wird. Aus
Sicherheitsgründen kann der Schutzmantel unter Vakuum
gesetzt werden, welches geringer gehalten wird als das
Vakuum der inneren Kammern, damit ein Austritt von Stoffen
aus den inneren Kammern zuverlässig verhindert wird.
Claims (25)
1. Verfahren zur umweltschonenden Entsorgung von
Spreng- und Giftstoffe enthaltendem Gefahrengut,
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Das Gefahrengut wird über eine Schleuse in eine Kammer befördert, in der eine Trennung der gasförmigen oder flüssigen Giftstoffe von den übrigen Fest- und/oder Sprengstoffen vorgenommen wird,
- b) Die Fest- und/oder Sprengstoffe werden verbrannt oder in eine nächste Kammer weitergegeben. Sprengstoffe werden dort gesprengt,
- c) Die in der oder den vorgenannten Kammern anfallenden Gift- und/oder Verbrennungsgase und/oder Sprengschwaden werden chemisch ausgewaschen und/oder verbrannt oder einer Pyrolysebehandlung unterzogen,
- d) Die Gase werden während oder unmittelbar nach dieser Behandlung abgekühlt,
- e) Die nach der Abkühlung verbleibenden Gase werden aufge fangen, einer chemischen Analyse unterzogen und je nach dem Ergebnis der Analyse entweder direkt einer Nachver brennung oder weiteren Behältern zugeführt, in denen sie einer chemischen Nachbehandlung unterzogen werden, oder sie werden in eine der vorangegangenen Verfahrensstufen zurückgeführt,
- f) Die nach der chemischen Nachbehandlung noch vorhandenen Gase werden einer weiteren chemischen Analyse unterzogen und je nach dem Ergebnis der Analyse einer Nachverbren nung zugeleitet, an die die Umgebungsluft abgegeben, deponiert oder in eine der vorangegangenen Verfahrens stufen zurückgeführt,
- g) Die nach der Nachverbrennung vorhandenen Abgase werden an die Umgebungsluft abgegeben, deponiert oder in eine der vorangegangenen Verfahrensstufen zurückgeführt,
- h) Die in den vorangegangenen Verfahrensstufen entstehenden festen, flüssigen oder schlammförmigen Abfallprodukte werden getrocknet und in Deponiebehältern aufgefangen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,
daß alle Verfahrensschritte im Vakuum durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
dadurch, daß die Höhe des Vakuums in der Weise aufrechter
halten wird, daß sie im jeweils folgenden Verfahrensschritt
höchstens gleich, ansonsten geringer ist als in dem laufen
den Verfahrensschritt.
4. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe in Prozeßstufe a)
mechanisch zerkleinert werden.
5. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung oder Pyrolyse
behandlung gemäß der Prozeßstufe c) unter Zugabe zusätzli
cher Chemikalien erfolgt.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Gase
gemäß der Prozeßstufe d) durch Zugabe von Wasser erfolgt.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Gase
gemäß der Prozeßstufe d) durch Zugabe von flüssigen oder in
Lösungsmitteln gelösten Chemikalien erfolgt.
8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
sie mit einer Einrichtung zur Sprengung, mechanischen und
chemischen Vorbehandlung sowie zur Wärmebehandlung des
Gefahrengutes (I), einer Einrichtung zum chemischen
Auswaschen und Kühlen (II), einer Einrichtung zur
Nachverbrennung (III), einer Einrichtung zur chemischen
Nachbehandlung (IV),
einer Einrichtung zur Aufbereitung
des Betriebswasser (VI) und einer Einrichtung zur Deponie
von Schadstoffen (V) ausgestattet ist und daß die gesamte
Anlage in einen gas-, wasser- und vakuumdichten Behälter
eingebracht ist.
9. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Sprengung, mechanischen und chemi
schen Vorbehandlung sowie zur Wärmebehandlung des Gefahren
gutes (I) aus einer Mittel zur mechanischen Bearbeitung des
Entsorgungsgutes aufweisenden Zerlegungskammer (4) besteht,
die durch eine vorgeschaltete Schleuse befüllbar ist, daß
die Zerlegungskammer (4) eine Einrichtung zur Pyrolyse der
Flüssigkeits- oder Gasanteile des Gefahrengutes enthält; daß
eine der Zerlegungskammer (4) nachgeordnete Sprengkammer (5)
vorgesehen ist; daß der Sprengkammer (5) einerseits eine
über eine zweite Schleuse (2a) befüllbare Verbrennungskammer
(7) und andererseits eine Dekontaminationskammer (6) nachge
ordnet ist, in die die festen Stoffe verbracht werden kön
nen, die über eine dritte Schleuse (2) nach außen entfernbar
sind.
10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum chemischen Auswa
schen und Kühlen (II) mindestens einen Entspannungsraum,
einen Kondensator (9), einen Kühler (10), einen Wäscher
(11), eine Vakuumpumpe (12) und einen Vorlagebehälter (13)
enthält.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Nachverbrennung
(III) mindestens eine Verbrennungskammer (21), einen vorge
ordneten Regenerativwärmetauscher (20) und eine elektrische
Heizeinrichtung oder eine Einrichtung zum Zuführen von
Brennstoffen (22) enthält.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur chemischen Nachbe
handlung (IV) mindestens einen Wäscher (15), eine Vakuum
pumpe (17), einen Vorlagebehälter (18) und einen Chemika
lienbehälter (19) enthält.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufbereitung des
Betriebswasser (VI) mindestens einen Kühler (26), eine Fil
terstation (27), einen Trockner (28), einen Deponiebehälter
(29), einen Vorlagewasserbehälter (31) und einen Chemika
lienbehälter (32) enthält.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtungen jeweils für sich abge
schlossene Baueinheiten bilden.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur mechanischen und
chemischen Vorbehandlung sowie zur Wärmebehandlung des
Gefahrengutes (I) an ein Vakuumsystem gekoppelt ist.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorlagebehälter (13; 18) mit einer
Einrichtung zur Probenentnahme ausgerüstet sind.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sprengkammer (5) mit einen zentralen
Durchlaß bildenden, ringförmig hängend angeordneten
Dämmelementen ausgestattet ist.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Sprengkammer (5) und der
Verbrennungskammer (7) palisadenartig Dämmelemente
aufgehängt sind.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schleusen (1; 2; 3; 2a), die
Zerlegungskammer (4) die Sprengkammer (5), die Verbrennungs
kammer (7) und die Dekontaminationskammer (6) mit gleichar
tig ausgebildeten Verbindungselementen versehen sind.
20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungselemente als Flansche ausgebildet sind.
21. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß sämtliche Kammern sprengsicher gestaltet
sind.
22. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zerlegungskammer (4) mit abnehmbaren
Deckeln versehen ist.
23. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sprengkammer (5) mit abnehmbaren
Deckeln versehen ist.
24. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zerlegungskammer (4) mit einem
direkten Einlaß für der Pyrolyse zuzuführende Gase versehen
ist.
25. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (7) mit einem
direkten Einlaß für zu verbrennde Gase versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995108322 DE19508322C2 (de) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | Verfahren und Anlage zur umweltschonenden Entsorgung von Spreng- und Giftstoffe enthaltendem Gefahrengut |
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DE19508322A1 DE19508322A1 (de) | 1996-09-12 |
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