EA000230B1

EA000230B1 - Устройство для взрывания, сжигания и пиролиза для экологически чистого устранения опасного материала

Info

Publication number: EA000230B1
Application number: EA199700333A
Authority: EA
Inventors: Хайнрих Хампель
Original assignee: Хампель, Кристоф; Хампель, Роман
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 1998-12-24
Also published as: AU3163897A; WO1997031223A3; WO1997031223A2; EA199700333A1; EP0824652A2; JPH11504705A; DE19606945C1

Description

Изобретение относится к устройству для взрывания, сжигания и пиролиза с целью экологически чистого устранения опасных материалов, содержащих взрывчатые или отравляющие вещества, включающему загружаемую через шлюз опасными материалами шлюзовую камеру и следующую за ней, окруженную внутренней оболочкой камеру взрыва и горения и расположенное под камерой взрыва и горения выходное отверстие для газов, образующихся при взрыве и/ или сгорании.

Из патента ФРГ DE-PS 41 17 504 уже известно взрывное устройство, снабженное камерой взрыва, в которую через расположенную перед ней шлюзовую камеру загружают опасные материалы. При наличии такой шлюзовой камеры можно постоянно поддерживать в камере взрыва пониженное давление.

Из выложенного описания к патенту ФРГ DE- OS 42 40 394 известна другая герметичная камера взрыва, имеющая впускной и выпускной шлюзы. Внутри камеры взрыва расположены стержневидные взрывозащитные элементы, которые должны принимать на себя возникающую при подрыве взрывчатого вещества детонационную волну и защищать внутреннюю стенку от разлетающихся частей взорвавшегося предмета.

Известные ранее камеры взрыва имеют тот недостаток, что они не годятся для уничтожения отравляющих веществ, допускают лишь прерывистую работу, а замена изнашиваемых частей возможна только с большими затратами.

Из патента ФРГ DE-PS 195 21 204 известно предложение устанавливать вертикально на дне камеры взрыва и горения резервуар для скрапа и выпускать возникающие газообразные продукты взрыва или сгорания исключительно через резервуар со скрапом.

При применении соответствующего этому способу устройства согласно указанному выше принципу до настоящего времени было необходимо после перерывов в работе нагревать резервуар со скрапом.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании такого устройства для взрывания, сжигания и пиролиза вышеуказанного типа, которое работает с малыми потерями энергии, имеет простую конструкцию, обеспечивает практически непрерывную работу и гарантирует уничтожение в том числе отравляющих веществ с малыми отходами.

Эта задача решается согласно изобретению тем, что, по меньшей мере, внутренняя оболочка камеры взрыва и горения выполнена из установленных друг на друга стальных колец, которые в собранном состоянии образуют верхнее входное отверстие камеры взрыва и горения для загрузки опасного материала и нижнее выходное отверстие для образующегося скрапа и что входное отверстие камеры взрыва и горения выполнено с возможностью его запирания с помощью подвешенного в шлюзовой камере с возможностью опускания стального тела.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения устройство для взрывания, сжигания и пиролиза выполнено так, что оно снабжено под камерой взрыва и горения вертикальным каналом для размещения, по меньшей мере, части резервуара для скрапа, образующего под камеры взрыва и горения.

Также согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения камера взрыва и горения соединена с системой для создания пониженного давления. Таким образом, в камере взрыва и горения можно производить пиролизное разложение в вакууме. Если необходимо, то можно работать также при нормальном или повышенном давлении. Отсасывание газов производят в этом случае через те же трубопроводы.

Стальное тело выполнено, предпочтительно, полым и заполнено теплоизоляционным материалом, для чего подходит, например, песок. В опущенном состоянии оно образует, таким образом, теплоизолирующее покрытие для камеры взрыва и горения. Это имеет особенное преимущество в тех случаях, когда в работе применяют резервуар со скрапом, так что он во время перерывов или остановок устройства может остывать только очень медленно и при повторном запуске устройства нет необходимости производить даже незначительный подогрев.

Образующие внутреннюю оболочку камеры взрыва и горения стальные кольца окружены, предпочтительно, второй оболочкой, состоящей, предпочтительно, из ферритовой стали.

Кроме того, согласно изобретению предусмотрено, что шлюзовая камера образована стальным колпаком, который выполнен с возможностью установки на нижнюю часть, открывающую проход в камеру взрыва и горения, снятия с нижней части и герметичного соединения с ней. При этом нижняя часть шлюзовой камеры имеет углубление в форме воронки. Воронка входит в камеру взрыва и горения.

Подвешенное в шлюзовой камере с возможностью опускания стальное тело имеет форму усеченного конуса. Его форма соответствует форме углубления в нижней части шлюзовой камеры.

Стальной колпак по аналогии со стальным телом может быть также выполнен полым и наполнен песком или другим пригодным для этого материалом.

Для защиты от детонационной волны при взрывах в камере взрыва и горения может быть согласно изобретению предусмотрена подвеска под стальным телом демпфирующих элементов.

Целесообразно, чтобы стальное тело в этом случае имело внутреннее углубление, в котором частично размещены демпфирующие элементы.

Для того чтобы иметь возможность опускать демпфирующие элементы независимо от стального тела, они могут быть подвешены с возможностью опускания на крышке шлюзовой камеры.

Шлюзовая камера и камера взрыва и горения окружены, предпочтительно, общей изолирующей внешней оболочкой.

При этом целесообразно предусмотреть во внешней оболочке средства для циркуляции охлаждающего средства.

Для дальнейшего улучшения тепловой изоляции можно окружить внутреннюю оболочку или внутренние оболочки защитным цилиндром, который выполнен полым, а его полые пространства засыпаны песком.

Образующие внутреннюю оболочку камеры взрыва и горения стальные кольца установлены на бетонном фундаменте, который согласно изобретению состоит из нескольких расположенных друг на друге бетонных колец, образующих в середине канал для размещения части резервуара для скрапа.

Таким образом, все элементы устройства, включая кольца фундамента, можно легко заменить. При демонтаже устройства можно сначала поднять внешнюю оболочку. Затем следует стальной колпак, который с помощью быстродействующего затвора соединен с нижней частью шлюзовой камеры. После подъема нижней части становятся доступными как стальные кольца внутренней оболочки, так и другая оболочка и защитный цилиндр. Если необходимо заменить кольцо фундамента, то необходимо сначала снять названные последними элементы.

Для защиты фундаментных колец канал резервуара для скрапа образован стальным цилиндром, который в нижней части имеет форму конуса.

Под каналом резервуар для скрапа заканчивается транспортным средством, с помощью которого во время работы устройства для взрывания, сжигания и пиролиза можно отводить скрап в транспортный контейнер.

Целесообразно под первым транспортным средством установить второе транспортное средство. Это транспортное средство принимает, в частности, перемещаемые с потоком газа частицы пыли.

Для этого транспортный контейнер целесообразно выполнен разделенным, так что каждый частичный объем может загружаться одним транспортным средством.

Транспортные средства могут представлять собой приводимые в движение цепями ленты.

Устройство согласно изобретению может быть также выполнено так, что транспортный контейнер выполнен с возможностью перемещения в отапливаемую камеру отжига для повторного отжига.

Камера отжига должна быть соединена с системой создания пониженного давления.

За счет того, что повторный отжиг производится в отдельной камере, для чего требуется определенное время, общий процесс при работе устройства может происходить более непрерывно, чем прежде.

Кроме того, может быть предусмотрено, что транспортный контейнер выполнен с возможностью перемещения в охлаждающую камеру для охлаждения, при этом охлаждающая камера также должна быть соединена с системой создания пониженного давления. Охлаждающая камера может быть оборудована системой регенерации тепла.

Возникающие при взрыве, сжигании или пиролизе газы отсасывают через нижнее выходное отверстие камеры взрыва и горения. Устройство может быть выполнено так, что за камерой взрыва и горения следует восстановительная камера для химической обработки газов взрыва и/или сжигания.

В восстановительной камере создана, предпочтительно, восстанавливающая атмосфера. Здесь может, например, возникающая в процессе пиролиза угольная пыль взаимодействовать с также возникающими окисями азота, например, по формуле

2NO + С N₂ + СО₂

Процесс восстановления может быть поддержан периодическим повышением давления в камере взрыва и горения или вблизи выходного отверстия, за счет чего угольная пыль будет сдуваться в восстановительную камеру.

За камерой взрыва и горения, соответственно за восстановительной камерой, может согласно изобретению следовать камера повторного сжигания для термической обработки газов, образующихся при взрыве и/или сжигании.

Здесь происходит повторное сжигание газовых и пылеобразных остатков при температуре до 1200°С.

Камера повторного сжигания может быть выполнена так, что она имеет вертикально расположенную продольную ось и расположена непосредственно на внешней оболочке, окружающей камеру взрыва и горения.

На ее стенках предусмотрены согласно изобретению сужающие лабиринтообразно поток газа формованные тела. Эти формованные тела выполнены с нижней стороны, предпочтительно, плоскими, чтобы создать сопротивление потоку газа. Их верхние стороны должны быть направлены наклонно вниз, для того чтобы возникающая пыль не могла на них осаждаться, соответственно могла быть время от времени легко сдута сверху.

Формованные тела должны быть также установлены с возможностью легкого съема.

Для обеспечения простого обслуживания всего устройства установленный в шлюзовой камере шлюз расположен, предпочтительно, на уровне земли. Поэтому устройство установлено внизу. Таким образом, для отвода транспортных контейнеров необходимо предусмотреть, по меньшей мере, одно подъемное устройство.

Изобретение поясняется ниже на примере выполнения с помощью чертежей.

На фиг. 1 изображено все устройство в разрезе по продольной оси устройства;

на фиг. 2 - фундамент устройства в разрезе;

на фиг. 3 - устройство в поперечном разрезе на высоте выпускного отверстия камеры взрыва и горения;

на фиг. 4 - конструкция устройства с вспомогательными установками.

Устройство состоит из шлюзовой камеры 1 , нижняя часть 2 которой выполнена в форме воронки, при этом воронка входит во входное отверстие камеры 4 взрыва и горения. Камера 4 взрыва и горения собрана из стальных колец 5, внутренние пустые пространства которых выполнены так, что они в собранном состоянии образуют камеру 4 взрыва и горения, имеющую, примерно, форму груши, с входным отверстием 3 и выходным отверстием 6. Стальные кольца 5 установлены на армированные бетонные кольца 7, которые в середине образуют канал 8, в котором размещен резервуар для скрапа. Во всем устройстве поддерживают пониженное давление. Резервуар для скрапа, который может достигать высоты 4 м и в котором поддерживают определенную минимальную температуру, обеспечивает полное сгорание взрывчатых веществ, а также других веществ, находящихся в газообразном, жидком или порошкообразном состоянии. Возникающие испарения и газы фильтруются в резервуаре для скрапа и проходят процесс пиролиза, в котором они в основном распадаются. При этом углерод образуется преимущественно в форме угольной пыли и нет необходимости в сжигании его в двуокись углерода.

Подлежащий устранению материал через шлюз 9 загружают в шлюзовую камеру 1. Непосредственно после загрузки материала можно сузить входное отверстие 3 камеры 4 взрыва и горения или совсем закрыть его с помощью стального тела 10. Таким образом, возникающие при взрыве части не могут быть заброшены в шлюзовую камеру 1. Одновременно стальное тело 1 0 защищает шлюзовую камеру 1 от теплового излучения камеры 4 взрыва и горения.

Закрывание камеры 4 взрыва и горения можно производить также во время остановки или во время перерывов, чтобы держать в тепле резервуар для скрапа.

Стальное тело 1 0 подвешено на стальном колпаке 11, который образует верхнюю часть шлюзовой камеры 1 . На стальном колпаке 11 подвешены также демпфирующие элементы 1 2, которые частично входят в углубление в стальном теле 10. Демпфирующие элементы 12 можно опускать вместе со стальным телом 1 0 или отдельно. Они образуют дополнительную защиту внутренней стенки камеры 4 взрыва и горения при взрыве.

Стальные кольца 5 окружены второй оболочкой 13. Ее в свою очередь окружает защитный цилиндр 1 4, который выполнен полым и заполнен песком. Камера 4 взрыва и горения и шлюзовая камера 1 вместе окружены напорным кожухом 33. На него надета частично перекрывающая бетонные кольца 7 изолирующая внешняя оболочка 15, снабженная устройствами 16 для циркуляции охлаждающего средства.

Резервуар для скрапа, отделенный от бетонных колец 7 еще стальным цилиндром 1 7, заканчивается непосредственно транспортерной лентой 18, с помощью которой скрап непрерывно или циклически подают в транспортный контейнер 19. Под транспортерной лентой 18 расположена вторая транспортерная лента 20, которая находится в потоке отходящих газов и способна улавливать пыль, соли и аналогичные остатки процесса сгорания и транспортировать их также в транспортный контейнер 19, который для этой цели разделен.

Как показано на фиг. 3, транспортный контейнер 1 9 после наполнения может быть перемещен в камеру отжига 21, к которой подводят энергию. Здесь происходит повторный отжиг скрапа при температуре до 800°С. Камера отжига 21 через трубопровод 22 соединена с центральной системой создания пониженного давления и отвода газов. После окончания процесса отжига транспортный контейнер 1 9 перемещают в охлаждающую камеру 23, в которой его можно охладить, чтобы затем с помощью подъемного устройства 24 удалить из вакуумной зоны для удаления скрапа.

Отсасываемый из камеры 4 взрыва и горения газ после прохождения зоны транспортерных лент попадает в восстановительную камеру 25, в которой, как и в камере 4 взрыва и горения, поддерживают восстановительную атмосферу. Затем он попадает в камеру 26 повторного сжигания, в которой может происходить повторное сгорание при температурах до 1200°С. Повторное сжигание производят в окислительной атмосфере, которая при необходимости может содержать избыток кислорода, для чего предусмотрена подача кислорода. Кислород подводят по трубопроводу 27. Одновременно предусмотрен газопровод 28 для подвода, например, пропана, с помощью которого поддерживают процесс горения в камере 26 повторного сжигания. В качестве альтернативного решения можно использовать горелку 29 для подогрева камеры 26 повторного сжигания.

Трубопровод 27 можно использовать для подачи воздуха в камеру 26 повторного сжигания. Это может служить для поддержания процесса сгорания в камере 26 повторного сжига7 ния или для очистки формованных тел 31, которые расположены на внутренних стенках камеры 26 повторного сжигания и лабиринтообразно сужают поток газа и тем самым улавливают переносимую газом пыль.

Трубопровод 27 и газопровод 28 имеют выходы в камеру 4 взрыва и горения, чтобы там, при необходимости, поддерживать процесс сгорания. Дополнительно там предусмотрена также горелка 30.

Камеру 26 повторного сжигания можно также использовать для того, чтобы получать горячий газ, который при запуске устройства после перерыва в работе можно направлять обратно в камеру 4 взрыва и горения для нагревания резервуара для скрапа.

Уже в шлюзовой камере 1 в процессе могут быть добавлены химические вещества, которые направляют химическую реакцию во время процесса сжигания или пиролиза в нужном направлении. Это может происходить через шлюз 9. Кроме того, для этого предусмотрена система форсунок 32. С помощью форсунок 32 можно одновременно распылять воду, которая охлаждает поверхность стального тела 1 0 и тем самым шлюзовую камеру 1 .

На фиг. 2 показана в разрезе конструкция фундамента и расположение транспортерных лент 18, 20.

На фиг. 4 показана конструкция всей установки. Подвод опасных материалов происходит вблизи поверхности земли, в то время как камера взрыва и горения установлена на фундаменте, расположенном ниже уровня земли. Таким образом, устройство отвечает всем требованиям безопасности. Для дальнейшего повышения безопасности оно окружено земляным валом.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для взрывания, сжигания и пиролиза для экологически чистого устранения опасного материала, содержащего взрывчатые и/или отравляющие вещества, включающее загружаемую через шлюз (9) опасным материалом шлюзовую камеру (1) и следующую за ней, окруженную внутренней оболочкой камеру (4) взрыва и горения и расположенное под камерой (4) взрыва и горения выходное отверстие для отвода выделяющихся при взрыве и/или сжигании газов, отличающееся тем, что, по меньшей мере, внутренняя оболочка камеры (4) взрыва и горения выполнена из установленных друг на друга стальных колец (5), которые в собранном состоянии образуют верхнее входное отверстие (3) камеры (4) взрыва и горения для загрузки опасного материала и нижнее выходное отверстие для образующегося скрапа и входное отверстие (3) камеры (4) взрыва и горения выполнено с возможностью его запирания с помощью подвешенного в шлюзовой камере (1 ) с возможностью опускания стального тела (1 0).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что под камерой (4) взрыва и горения предусмотрен вертикальный канал (8) для размещения, по меньшей мере, части резервуара для скрапа, образующего под камерой (4) взрыва и горения.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено системой для создания пониженного давления, соединённой с камерой взрыва и горения.
4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что стальное тело (10) выполнено полым и полое пространство заполнено песком.
5. Устройство по одному из пп. 1 -4, отличающееся тем, что образующие внутреннюю оболочку камеры взрыва и горения стальные кольца (5) окружены второй оболочкой (13).
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что вторая оболочка (13) выполнена из ферритовой стали.
7. Устройство по одному из пп. 1 -6, отличающееся тем, что шлюзовая камера (1 ) образована стальным колпаком (11), который выполнен с возможностью установки на нижнюю часть (2), открывающую проход в камеру (4) взрыва и горения, снятия с нижней части и герметичного соединения с ней.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что стальной колпак (11) выполнен полым и полое пространство заполнено песком.
9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что нижняя часть (2) шлюзовой камеры (1 ) имеет углубление в форме воронки.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что подвешенное в шлюзовой камере (1) с возможностью опускания стальное тело имеет форму усеченного конуса и его форма соответствует форме углубления в нижней части (2) шлюзовой камеры (1 ).
11. Устройство по одному из пп.1-10, отличающееся тем, что под стальным телом (10) подвешены демпфирующие элементы (1 2).
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что стальное тело (10) имеет внутреннее углубление, в котором частично размещены демпфирующие элементы (1 2).
1 3. Устройство по п. 11 или 1 2, отличающееся тем, что демпфирующие элементы (12) подвешены с возможностью опускания на крышке шлюзовой камеры (1 ).
14. Устройство по одному из пп.1-13, отличающееся тем, что шлюзовая камера (1) и камера (4) взрыва и горения окружены общей изолирующей внешней оболочкой (15).
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что во внешней оболочке (15) предусмотрены средства (16) для циркуляции охлаждающего средства.
16. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что внутренняя оболочка или внутренние оболочки, окружены защитным цилин9 дром (14), который выполнен полым, а его полое пространство засыпано песком.
17. Устройство по одному из пп. 1-16, отличающееся тем, что образующие внутреннюю оболочку камеры (4) взрыва и горения стальные кольца (5) установлены на бетонном фундаменте.
18. Устройство по пп.17, отличающееся тем, что бетонный фундамент состоит из нескольких установленных друг на друга бетонных колец (7), которые в середине образуют канал (8) для размещения части резервуара для скрапа.
19. Устройство по одному из пп.2-18, отличающееся тем, что резервуар для скрапа расположен на транспортном средстве (18), с помощью которого во время работы устройства для взрывания, сжигания и пиролиза можно отводить скрап в транспортный контейнер (19).
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что, под первым транспортным средством (18) установлено второе транспортное средство (20).
21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что транспортный контейнер (19) выполнен разделенным с возможностью загрузки каждого частичного объема одним из транспортных средств (18, 20).
22. Устройство по одному из пп.19-21, отличающееся тем, что транспортное средство (18, 20) представляет собой приводимую в движение цепями ленту.
23. Устройство по одному из пп. 19-22, отличающееся тем, что транспортный контейнер (19) выполнен с возможностью перемещения в отапливаемую камеру (21 ) отжига для повторного отжига.
24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что камера (21) отжига соединена с системой создания пониженного давления.
25. Устройство по п.23 или 24, отличающееся тем, что транспортный контейнер (19) выполнен с возможностью перемещения в охлаждающую камеру (23) для охлаждения.
26. Устройство по п.25, отличающееся тем, что охлаждающая камера (23) соединена с системой создания пониженного давления.
27. Устройство по одному из пп.1-26, отличающееся тем, что за камерой (4) взрыва и горения предусмотрена восстановительная камера (25) для химической обработки газов, образующихся при взрыве и/или сжигании.
28. Устройство по одному из пп.1-27, отличающееся тем, что за камерой (4) взрыва и горения, соответственно за восстановительной камерой (25), предусмотрена камера (26) повторного сжигания для термической обработки газов, образующихся при взрыве и/или сжигании.
29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что камера (26) повторного сжигания имеет вертикально расположенную продольную ось и расположена непосредственно на внешней оболочке (15), окружающей камеру (4) взрыва и горения.
30. Устройство по п.28 или 29, отличающееся тем, что на стенках камеры (26) повторного сжигания расположены сужающие лабиринтообразно поток газа формованные тела (31).
31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что формованные тела (31) выполнены на нижней стороне плоскими.
32. Устройство по п.30 или 31, отличающееся тем, что верхние стороны формованных тел (31) направлены наклонно вниз.
33. Устройство по одному из пп.1-32, отличающееся тем, что установленный в шлюзовой камере (1) шлюз (9) расположен, примерно, на уровне земли.