EP2871439B1 - Anlage zum Entsorgen gefährlicher oder hochenergetischer Materialien - Google Patents

Anlage zum Entsorgen gefährlicher oder hochenergetischer Materialien Download PDF

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EP2871439B1
EP2871439B1 EP14003566.8A EP14003566A EP2871439B1 EP 2871439 B1 EP2871439 B1 EP 2871439B1 EP 14003566 A EP14003566 A EP 14003566A EP 2871439 B1 EP2871439 B1 EP 2871439B1
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EP
European Patent Office
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gas flow
inlet
moving bed
hot gas
temperature
Prior art date
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EP14003566.8A
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EP2871439A1 (de
Inventor
Gerd Krohne
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Eisenmann SE
Original Assignee
Eisenmann SE
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Publication date
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Publication of EP2871439B1 publication Critical patent/EP2871439B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B33/00—Manufacture of ammunition; Dismantling of ammunition; Apparatus therefor
    • F42B33/06—Dismantling fuzes, cartridges, projectiles, missiles, rockets or bombs
    • F42B33/067—Dismantling fuzes, cartridges, projectiles, missiles, rockets or bombs by combustion

Definitions

  • a device of the type mentioned is in the DE 102 27 711 B4 described. This is essentially about the characteristic size of the bulk material parts on the one hand on the ability to absorb detonation energy, and on the other hand to optimize the resistance of the bulk material against the flow of a hot gas. This is done there by using two bulk material fractions, one of which has bulk material parts with a larger characteristic dimension located in the middle region of the reaction space, while another bulk material fraction with a smaller characteristic dimension of the bulk material parts is provided in the radially outer region of the reaction space. The bulk material fraction with the larger characteristic dimension is supplied to a first hot gas flow whose temperature so high that ultimately the detonation of the ammunition is possible. The supply takes place at the lowest end of the internal bulk material fraction.
  • a second hot gas flow the temperature of which is lower than the first temperature, is introduced into the outer bulk material fraction, again at its lowest end.
  • the moving bed is additionally heated on the way between the detonation point and the discharge point, which is unfavorable from the procedural point of view.
  • the device described therein comprises a pressure-resistant housing in which the materials can be brought to a reaction under controlled conditions whose end products are harmless.
  • a moving bed In the housing moves from top to bottom, a moving bed, which is in dynamic equilibrium between the supply of a bulk material and the materials to be disposed on the one hand and the discharge of a mixture of bulk material and the reaction entstammender residues on the other.
  • a hollow body In the interior of the moving bed, a hollow body is arranged, which serves as a device for introducing a heating gas at this point and for this purpose is connected to an external heating gas source.
  • Object of the present invention is to design a system of the type mentioned in such a way that it works energetically cheaper.
  • the characterizing part of claim 1 If, as is proposed under item d) of the preamble of claim 1, the first hot gas flow is not supplied at the lower end of the moving bed but at a certain distance above this, then the resulting mixture of the bulk material and residues on the other Cool the way to the discharge of the reaction space already. The further cooling of this mixture outside the shaft furnace, which is essential for further processing, thereby facilitated.
  • a second inlet for a second hot gas flow is provided, which is at a temperature which is lower than the first temperature, and flows through the moving bed only in the radially outer region.
  • the second temperature is about 200 ° C less than the first temperature.
  • the first temperature may be between about 430 and 500 ° C and the second temperature may be about 650 ° C.
  • the sizes of the cross-sectional areas, which are traversed by the two hot gas flows, should preferably be in the ratio of between 30:70 and 70:30.
  • the cross-sectional areas, which are traversed by the two hot gas flows about the same size.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the first inlet and / or the second inlet comprise an annular space, to which the first or the second hot gas flow can be fed and which is connected to the reaction space via at least one opening.
  • the first or second hot gas stream can be introduced uniformly into the moving bed.
  • a gas flow which is at a temperature which is lower than the first and optionally the second temperature, and which flows through the reaction space from bottom to top, can be supplied to the lower end of the reaction space. In this way, a cooling flow, which already unfolds its cooling effect in the reaction space.
  • an outlet is provided at a vertical distance above the lower end of the reaction space, but below the first inlet for the first hot gas flow, via which part of the gas flow present there can be removed.
  • the purpose of this measure is to have available at the outlet in question a gas flow which is preheated by the mixture of bulk material and residues of the reaction and thus can be used in different ways in the plant.
  • the outlet is connected to a burner in which the supplied gas flow is heatable so that it forms the first hot gas flow, and that the outlet of the burner is connected to the first inlet. In the production of the first hotter hot gas, therefore, the heat taken from the moving bed after the reaction is used.
  • the outlet is connected to the second inlet, so that at least part of the gas flow taken from the outlet forms the second hot gas flow. Further heating of the gas inlet supplied to the second inlet is then no longer necessary.
  • FIG. 1 Central component of the plant for the disposal of hazardous or high-energy materials, whose layout is schematically in FIG. 1 is shown, is a device provided generally with the reference numeral 1, which resembles a shaft furnace in its basic structure. As an example, the disposal of ammunition is used here.
  • the ratios in the present case can be broadly similar to those in the above-mentioned DE 102 27 711 B4 unless otherwise stated below.
  • the representation of the device 1 in FIG. 1 is highly schematic, while the sectional drawing of the FIG. 2 considerably closer to the realistic conditions.
  • an outer tube 3 and an inner tube 4 comprises.
  • FIG. 1 omitted, in FIG. 2
  • an outer jacket 2 which serves as splinter protection in the event of failure of the outer tube 3 and the inner tube 4.
  • the space between the jacket 2 and the outer tube 3 is empty, there is a bed of steel or ceramic balls in the annular space between the outer tube 3 and the inner tube 4. This bed is not shown in the drawing for reasons of clarity. It does not participate in the disposal of the ammunition serving processes themselves, but mechanically stabilizes the heavy loads exposed inner tube. 4
  • the interior 11 of the inner tube 4, which is the actual reaction space, is also filled with a bed of steel or ceramic balls.
  • the Ball bed is at the upper end of the device 1 via a funnel-shaped application area 13 and a mechanical reasons, not of interest here, provided ball template area 14 in the interior 11 of the inner tube 4.
  • the same way, at appropriate distances from each other, passes through the ammunition to be disposed of. It is embedded in the ball bed and wandering through the interior 11 with increasing heating in the manner of a moving bed down. Details of this warming will be explained later.
  • the prevailing temperature is sufficient to bring the ammunition to react, eg to detonate. In the general case of another material to be disposed of, the corresponding chemical reaction would take place here.
  • the resulting mechanical energy is absorbed by the ball fill as much as possible. Resulting gases are drawn upwards, as already in the DE 102 27 711 B4 is described.
  • the ball bed with the ammunition residues contained therein passes into a moving bed cooler 15, in which a further cooling takes place.
  • the mixture of ball bed and ammunition residues leaving the lower end of the moving bed cooler 15 is fed to a separating device in which the balls are separated from the ammunition residues and then returned to the upper end of the device 1.
  • the separated ammunition residues are disposed of in a suitable manner.
  • Cold gas is blown into the lower area of the moving bed cooler 15 via an inlet 16 by means of a blower 17. This gas is guided in a kind of cross-flow through the interior of the moving bed cooler 15 and removed again at an almost opposite outlet 18.
  • a second fan 19 conveys the gas to a second inlet 20, which is provided slightly higher than the inlet 16 on the moving bed cooler 15.
  • the gas is passed as a cross-flow through the moving in the interior of the moving bed cooler 15 bed with the ammunition contained therein and removed at a second outlet 21.
  • the gas which in this way has twice passed through the interior of the Wanderettkühlers 15, to a third inlet 24 in the upper end of the moving bed cooler 15.
  • the multiple leadership of the cooling gas as a cross-flow through the moving bed cooler 15 provides for reliable cooling of the moving bed cooler 15 flowing through mixture of ball bed and ammunition residues, with local overheating be avoided.
  • the still relatively cool gas now enters from the upper opening of the moving bed cooler 15 in the lower end of the interior 11 of the device 1. It now flows upwards, the downward falling, heated by the detonation balls of the bed and the ammunition residues, which are increasingly cooled in this way.
  • an annular outlet 25 is provided on the inner wall of the inner tube 4, in the direction of the arrows 26, most of the upwardly flowing, in heat exchange with the mixture of ball bed and ammunition remains warming air can enter. At most, a small part of this air flows freely upwards.
  • the in the outlet 25 reached, now already preheated air is sucked in by a blower 27 and then divided into two partial streams.
  • a first partial flow passes to a burner 28, in which the corresponding proportion of air is heated to a temperature which, when introduced into the interior 11 of the device 1, is sufficient to trigger the detonation of the ammunition.
  • This partial flow of air is fed to an inlet 29, which in its realistic embodiment below with reference to FIG. 2 will be described in more detail.
  • the hot air introduced here initially substantially fills the entire cross section of the inner space 11. It continues to move up against the direction of flow of the ball bed and the ammunition remains.
  • the second partial flow which is moved by the blower 27, passes into a second inlet 30, the embodiment of which is also described below with reference to FIGS FIG. 2 is described.
  • this inlet 30 is designed such that the air introduced here into the inner space 11 only reaches the radially outer regions of this inner space 11 and radially constricts the hot air coming from below, so that the latter continues to be only in the central cross-sectional area of the inner space 11 flows upwards. In this area, it comes to the already mentioned several times detonation the ammunition to be disposed of.
  • the gases which have flowed through the device 1 in the manner described from the bottom upwards, are taken out at an outlet 31 and drawn by means of a blower 32 through a cooler 33. A portion of this air is then supplied via a line 34 to a post-purification and finally to the outside atmosphere. Another partial flow is passed through a further cooler 35, sucked by the fan 17 and fed back to the lower inlet 16 of the ball cooler 15.
  • FIG. 2 shows some details of the device 1 in the area of the inlets 29 and 30 in a more realistic manner than FIG. 1
  • the lower inlet 29 comprises a radial tube 5, which pierces the coat 2 and the outer tube 3 which can be seen in this drawing.
  • the heated in the burner 28 hot gas reaches a first temperature of, for example, 650 ° C in the direction of arrow 6 in an installation 7, which surrounds the lower end of the upper portion of the inner tube 4 in the upper region.
  • the hot gas flows initially into an annular space 8 in the interior of the installation 7 and then through the lower, slightly conically downwardly tapered end of the upper portion of the inner tube 4 and from there up through the moving bed.
  • the second inlet 30 is arranged above the annular space 8, the second inlet 30 is arranged.
  • a second annular space 9 is provided in the installation 7, the upper and lower annular boundary wall tapering conically downwards for geometric reasons.
  • This annular space 9 communicates with the interior 11 of the inner tube 4 by a plurality of vertical slots 10 in connection.
  • the pressure at which the hot gas is introduced into the second annular space 9 is chosen so that this colder hot gas, as already mentioned, does not penetrate radially into the moving bed within the inner tube 4, but instead, as shown by the arrow 12, moved in the radially outer ring area by the moving bed within the inner tube 4.
  • the overall arrangement is thus such that in the middle region of the moving bed in the inner tube 4, the hotter hot gas flows in the radially outer region of the cooler hot gas.
  • the cross-sectional area on which the hotter hot gas flows is about the same size as the annular area in which the cooler hot gas flows. In this way, compared to an arrangement in which the hotter hot gas flows through the entire cross section of the inner space 11, considerable energy savings can be achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Entsorgen gefährlicher oder hochenergetischer Materialien mit einer schachtofenartigen Vorrichtung, die umfasst:
    1. a) ein Gehäuse, in dem sich ein Reaktionsraum befindet, in dem die Materialien unter kontrollierten Bedingungen zu einer Reaktion bringbar sind, deren Endprodukte ungefährlich sind;
    2. b) ein sich in dem Reaktionsraum von oben nach unten bewegendes Wanderbett, das im dynamischen Gleichgewicht zwischen der Zufuhr eines Schüttgutes und der zu entsorgenden Materialien einerseits und dem Austrag einer Mischung aus Schüttgut und der Reaktion entstammender Reststoffe andererseits ausgebildet ist;
    3. c) eine erste Heißgasströmung, die über einen ersten Einlass in den Reaktionsraum eintritt, den mittleren Bereich des Wanderbetts in vertikaler Richtung nach oben durchströmt und sich auf einer ersten Temperatur befindet;
    4. d) der erste Einlass für die erste Heißgasströmung sich in vertikalem Abstand oberhalb des unteren Endes des Reaktionsraums befindet.
    In der DE 199 11 175 C2 ist das Grundprinzip beschrieben, wie gefährliche oder hochenergetische Materialien in einer Art Schachtofen entsorgt werden können. Hierzu wird ein Wanderbett aus Schüttgut, beispielsweise aus Stahlkugeln, hergestellt, dem die zu entsorgenden Materialien beigefügt werden. Diese werden dann mit dem Schüttgut nach unten in eine Zone höherer Temperatur geführt, wo sie zur Reaktion gebracht werden. Das Schüttgut nimmt dabei einen großen Teil der thermischen und kinetischen Energie auf. Schüttgut und aus der Reaktion verbleibende Reststoffe, beispielsweise zerstörte Granathülsen, werden aus der Vorrichtung ausgetragen. Das Schüttgut kann abgetrennt und in den Schachtofen zurückgeführt werden, während die verbleibenden Reststoffe in geeigneter Weise entsorgt werden.
  • Bei der in der DE 199 11 175 C2 beschriebenen Anlage ist an eine Zufuhr von Heißgas, welches das Wanderbett von unten nach oben durchströmt und das Schüttgut auf diese Weise erwärmt, nicht gedacht. Allenfalls ein Temperiergas, mit dem insbesondere im Bereich der freien Oberfläche des Wanderbettes eine Vortemperierung erfolgt, ist angesprochen.
  • Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in der DE 102 27 711 B4 beschrieben. Hier geht es im Wesentlichen darum, die charakteristische Größe der Schüttgutteile im Blick einerseits auf deren Fähigkeiten, Detonationsenergie aufnehmen zu können, und andererseit auf den Widerstand des Schüttgutes gegen die Durchströmung eines Heißgases zu optimieren. Dies geschieht dort dadurch, dass zwei Schüttgutfraktionen eingesetzt werden, von denen eine im mittleren Bereich des Reaktionsraumes befindliche Schüttgutteile mit größerer charakteristischer Abmessung aufweist, während eine weitere Schüttgutfraktion mit kleinerer charakteristischer Abmessung der Schüttgutteile in dem radial außenliegenden Bereich des Reaktionsraumes vorgesehen ist. Der Schüttgutfraktion mit der größeren charakteristischen Abmessung wird eine erste Heißgasströmung zugeführt, deren Temperatur so hoch ist, dass letztendlich die Detonation der Munition möglich wird. Die Zufuhr geschieht dabei am untersten Ende der innenliegenden Schüttgutfraktion. Eine zweite Heißgasströmung, deren Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist, wird in die außenliegende Schüttgutfraktion eingebracht, erneut an deren unterstem Ende. Bei dieser Anordnung wird das Wanderbett auf dem Wege zwischen der Detonationsstelle und der Austragstelle zusätzlich erwärmt, was unter verfahrenstechnischen Gesichtspunkten ungünstig ist.
  • Aus der WO 03066208 A2 ist eine Vorrichtung zur Entsorgung gefährlicher oder hochenergetischer Materialien bekannt. Die dort beschriebenen Vorrichtung umfasst ein druckfestes Gehäuse, in dem die Materialien unter kontrollierten Bedingungen zu einer Reaktion bringbar sind, deren Endprodukte ungefährlich sind. In dem Gehäuse bewegt sich von oben nach unten ein Wanderbett, welches im dynamischen Gleichgewicht zwischen der Zufuhr eines Schüttgutes und der zu entsorgenden Materialien einerseits und dem Austrag einer Mischung aus Schüttgut und der Reaktion entstammender Reststoffe andererseits ausgebildet ist. Im Inneren des Wanderbettes ist ein Hohlkörper angeordnet, der als Einrichtung zur Einbringung eines Heizgases an dieser Stelle dient und hierzu mit einer externen Heizgasquelle verbunden ist. Mit dieser, direkt in der Nähe des Reaktionsbereiches des Wanderbettes vorgesehenen Einrichtung wird in energiesparender Weise dafür gesorgt, dass in der Reaktionszone des Wanderbettes die gewünschte Reaktionstemperatur herrscht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass sie energetisch günstiger arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Wird, wie dies unter Punkt d) des Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen wird, die erste Heißgasströmung nicht am unteren Ende des Wanderbettes sondern in einem gewissen Abstand oberhalb von diesem zugeführt, so kann die nach der Reaktion entstehende Mischung aus Schüttgut und Reststoffen auf dem weiteren Weg zur Austragstelle des Reaktionsraumes bereits abkühlen. Die weitere Abkühlung dieser Mischung außerhalb des Schachtofens, die zur Weiterverarbeitung unerlässlich ist, wird dadurch erleichtert. Erfindungsgemäß ist in vertikalem Abstand oberhalt des ersten Einlasses ein zweiter Einlass für eine zweite Heißgasströmung vorgesehen, die sich auf einer Temperatur befindet, die niedriger als die erste Temperatur ist, und die das Wanderbett nur im radial äußeren Bereich durchströmt. Bei dieser Ausgestaltung wird ein Gedanke aufgegriffen, welcher bereits in der DE 102 27 711 B4 angedeutet ist: Wenn das Wanderbett im radial außenliegenden Bereich von einem Heißgas geringerer Temperatur durchströmt wird und die Heißgasströmung mit der erforderlich hohen Temperatur nur im mittleren Bereich des Wanderbettes fließt, sind erhebliche energetische Einsparungen erzielbar. Anders als in der DE 102 27 711 B4 brauchen jedoch bei der Erfindung nicht notwendig unterschiedliche Schüttgutfraktionen eingesetzt zu werden.
  • Zweckmäßigerweise ist die zweite Temperatur etwa 200°C kleiner als die erste Temperatur.
  • So kann beispielsweise die erste Temperatur zwischen etwa 430 und 500°C liegen und die zweite Temperatur etwa 650°C betragen.
  • Die Grössen der Querschnittsflächen, die von den beiden Heissgasströmungen durchflossen werden, sollten vorzugsweise im Verhältnis von zwischen 30:70 und 70:30 stehen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Querschnittflächen, die von den beiden Heißgasströmungen durchflossen werden, etwa gleich groß.
  • Eine weitere günstige Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Einlass und/oder der zweite Einlass einen Ringraum umfassen, dem die erste bzw. die zweite Heißgasströmung zuführbar ist und der über mindestens eine Öffnung mit dem Reaktionsraum verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich in dem erforderlichen axialen Abstand vom unteren Ende des Reaktionsraumes der erste bzw. zweite Heißgasstrom gleichmäßig in das Wanderbett einbringen. Erfindungsgemäß ist dem unteren Ende des Reaktionsraums eine Gasströmung zuführbar, die sich auf einer Temperatur befindet, die niedriger als die erste und gegebenenfalls die zweite Temperatur ist, und die den Reaktionsraum von unten nach oben durchströmt. Auf diese Weise entsteht eine kühlende Strömung, die ihre Kühlwirkung bereits im Reaktionsraum entfaltet. Erfindungsgemäß ist in vertikalem Abstand oberhalb des unteren Endes des Reaktionsraumes, aber unterhalb des ersten Einlasses für die erste Heißgasströmung ein Auslass vorgesehen, über den ein Teil der dort vorliegenden Gasströmung entnehmbar ist. Sinn dieser Maßnahme ist, an dem fraglichen Auslass eine Gasströmung verfügbar zu haben, die durch die Mischung aus Schüttgut und Reststoffen der Reaktion vorerwärmt ist und so in unterschiedlicher Weise in der Anlage verwendet werden kann. Gemäß einer ersten erfinderischen Lösung ist der Auslass mit einem Brenner verbunden, in dem die zugeführte Gasströmung so erhitzbar ist, dass sie die erste Heißgasströmung bildet, und dass der Auslass des Brenners mit dem ersten Einlass verbunden ist. Bei der Erzeugung des ersten, heißeren Heißgases wird also die dem Wanderbett nach der Reaktion entnommene Wärme genutzt. Gemäß einer zweiten erfinderischen Lösung ist der Auslass mit dem zweiten Einlass verbunden, so dass zumindest ein Teil der dem Auslass entnommenen Gasströmung die zweite Heißgasströmung bildet. Eine weitere Erwärmung der dem zweiten Einlass zugeführten Gasströmung ist dann nicht mehr erforderlich.
  • Im Allgemeinen ist es trotz der erfindungsgemäßen Anordnung der Einlässe und Auslässe und trotz der Zuführung von kühlendem Gas am unteren Ende des Reaktionsraumes schwierig, die gesamte erforderliche Kühlung der austretenden Mischung aus Schüttgut und Reststoffen innerhalb des Reaktionsraumes durchzuführen. Daher empfiehlt es sich in vielen Fällen, dass dem unteren Ende des Reaktionsraumes in Bewegungsrichtung des Wanderbettes gesehen ein Wanderbettkühler nachgeschaltet ist.
  • Dieser arbeitet besonders effektiv, wenn er mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass für eine kühlende Gasströmung aufweist, die so angeordnet sind, dass sich im Wanderbett eine quer zur Bewegungsrichtung des Wanderbettes gerichtete Gasströmung ergibt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
    • Figur 1
    schematisch das Layout einer Anlage zum Entsorgen gefährlicher oder hochenergetischer Materialien;
    Figur 2
    in einer Detailvergrößerung und in realistischer Darstellung einen Teilschnitt durch die Vorrichtung, die Teil der in Figur 1 gezeigten Anlage ist.
  • Zentrale Komponente der Anlage zur Entsorgung gefährlicher oder hochenergetischer Materialien, deren Layout schematisch in Figur 1 gezeigt ist, ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehene Vorrichtung, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau einem Schachtofen ähnelt. Als Beispiel dient hier die Entsorgung von Munition. Die Verhältnisse können im vorliegenden Falle weitgehend mit denjenigen in der oben erwähnten DE 102 27 711 B4 übereinstimmen, sofern nachfolgend nichts anderes gesagt ist. Die Darstellung der Vorrichtung 1 in Figur 1 ist hoch schematisch, währen die Schnittzeichnung der Figur 2 den realistischen Verhältnissen erheblich näher kommt.
  • Zum Verständnis des grundsätzlichen Aufbaus der Vorrichtung 1 genügt es zu wissen, dass diese, jeweils mit kreisförmigem Querschnitt versehen und koaxial zueinander, ein Außenrohr 3 und ein Innenrohr 4 umfasst. In Figur 1 weggelassen, in Figur 2 jedoch dargestellt ist ein äußerer Mantel 2, der als Splitterschutz im Falle des Versagens des Außenrohres 3 und des Innenrohres 4 dient. Während der Zwischenraum zwischen dem Mantel 2 und dem Außenrohr 3 leer ist, befindet sich in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 eine Schüttung aus Stahl- oder Keramikkugeln. Diese Schüttung ist in der Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Sie nimmt an den der Entsorgung der Munition dienenden Prozessen selbst nicht teil, sondern stabilisiert mechanisch das starken Belastungen ausgesetzte Innenrohr 4.
  • Der Innenraum 11 des Innenrohres 4, welcher der eigentliche Reaktionsraum ist, ist ebenfalls mit einer Schüttung aus Stahl- oder Keramikkugeln gefüllt. Die Kugelschüttung wird am oberen Ende der Vorrichtung 1 über einen trichterförmigen Aufgabebereich 13 und einen aus mechanischen Gründen, die hier nicht näher interessieren, vorgesehenen Kugelvorlagebereich 14 in den Innenraum 11 des Innenrohres 4 eingebracht. Den selben Weg durchläuft, in geeigneten Abständen voneinander, die zu entsorgende Munition. Sie wird dabei in die Kugelschüttung eingebettet und durchwandert den Innenraum 11 unter zunehmender Erwärmung nach Art eines Wanderbetts nach unten. Details dieser Erwärmung werden später erläutert. An einer bestimmten Stelle reicht die dort herrschende Temperatur aus, um die Munition zur Reaktion, z.B. zur Detonation, zu bringen. Im allgemeinen Falle eines anderen zu entsorgenden Materials würde hier die entsprechende chemische Umsetzung stattfinden. Die dabei entstehende mechanische Energie wird von der Kugelschüttung weitestgehend aufgenommen. Entstehende Gase werden nach oben abgezogen, wie dies ebenfalls schon in der DE 102 27 711 B4 beschrieben ist.
  • Die nach der Detonation verbleibenden Munitionsreste wandern in und mit der Kugelschüttung weiter nach unten durch einen Bereich, in dem kalte Luft entgegenströmt. Am unteren Ende der Vorrichtung 1 gelangt die Kugelschüttung mit den darin enthaltenen Munitionsrückständen in einen Wanderbettkühler 15, in dem eine weitere Abkühlung stattfindet. Die das untere Ende des Wanderbettkühlers 15 verlassendse Mischung aus Kugelschüttung und Munitionsresten wird einer Trenneinrichtung zugeführt, in welcher die Kugeln von den Munitionsresten abgesondert und danach erneut dem oberen Ende der Vorrichtung 1 zugeführt werden. Die abgetrennten Munitionsreste dagegen werden in geeigneter Weise entsorgt.
  • Oben wurde grob der Durchgang der Kugelschüttung mit der darin enthaltenen Munition durch die Vorrichtung 1 beschrieben. Nunmehr folgt eine genauere Erläuterung der Gasführung insbesondere anhand der Figur 1.
  • Kaltes Gas wird in den unteren Bereich des Wanderbettkühlers 15 über einen Einlass 16 mit Hilfe eines Gebläses 17 eingeblasen. Dieses Gas wird in einer Art Querströmung durch den Innenraum des Wanderbettkühlers 15 geführt und an einem nahezu gegenüberliegenden Auslass 18 wieder entnommen. Ein zweites Gebläse 19 befördert das Gas zu einem zweiten Einlass 20, der etwas höher als der Einlass 16 am Wanderbettkühler 15 vorgesehen ist.
  • Erneut wird das Gas als Querströmung durch die im Innenraum des Wanderbettkühlers 15 sich bewegende Schüttung mit den darin enthaltenen Munitionsresten geführt und an einem zweiten Auslass 21 entnommen. Mit Hilfe eines dritten Gebläses 23 gelangt das Gas, welches auf diese Weise zweimal den Innenraum des Wandernettkühlers 15 durchquert hat, zu einem dritten Einlass 24 im oberen Endbereich des Wanderbettkühlers 15. Die mehrfache Führung des kühlenden Gases als Querströmung durch den Wanderbettkühler 15 sorgt für eine zuverlässige Kühlung der den Wanderbettkühler 15 durchfließenden Mischung aus Kugelschüttung und Munitionsresten, wobei lokale Überhitzungen vermieden werden.
  • Das immer noch verhältnismäßig kühle Gas tritt nun von der oberen Öffnung des Wanderbettkühlers 15 in das untere Ende des Innenraumes 11 der Vorrichtung 1 ein. Es strömt nunmehr nach oben, den abwärts sinkenden, durch die Detonation erhitzten Kugeln der Schüttung und den Munitionsresten entgegen, die auf diese Weise zunehmend abgekühlt werden. An einer Stelle, die bereits einen erheblichen Abstand vom unteren Ende der Vorrichtung 1 besitzt, ist an der Innenwandung des Innenrohres 4 ein ringförmiger Auslass 25 vorgesehen, in den im Sinne der Pfeile 26 der größte Teil der nach oben strömenden, im Wärmeaustausch mit der Mischung aus Kugelschüttung und Munitionsresten sich erwärmenden Luft eintreten kann. Allenfalls ein kleiner Teil dieser Luft strömt ungehindert nach oben weiter.
  • Die in den Auslass 25 gelangte, nunmehr schon vorerwärmte Luft wird von einem Gebläse 27 angesaugt und danach in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom gelangt zu einem Brenner 28, in dem der entsprechende Luftanteil auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die, wenn sie in den Innenraum 11 der Vorrichtung 1 eingebracht wird, zur Auslösung der Detonation der Munition ausreicht. Dieser Teilstrom der Luft wird einem Einlass 29 zugeführt, der in seiner realistischen Ausgestaltung weiter unten anhand der Figur 2 näher beschrieben wird. Die hier eingebrachte Heißluft füllt dabei zunächst im Wesentlichen den gesamten Querschnitt des Innenraumes 11 aus. Sie bewegt sich weiter entgegen der Strömungsrichtung der Kugelschüttung und der Munitionsreste nach oben.
  • Der zweite Teilstrom, der von dem Gebläse 27 bewegt wird, gelangt in einen zweiten Einlass 30, dessen Ausgestaltung ebenfalls weiter unten anhand der Figur 2 beschrieben wird. Dieser Einlass 30 ist allerdings so gestaltet, dass die hier in den Innenraum 11 eingebrachte Luft nur die radial äußeren Bereiche dieses Innenraumes 11 erreicht und dabei die heiße, von unten kommende Luft radial einengt, so dass letztere nur noch im mittleren Querschnittsbereich des Innenraumes 11 weiter nach oben fließt. In diesem Bereich kommt es zu der schon mehrfach erwähnten Detonation der zu entsorgenden Munition.
  • Die Gase, welche die Vorrichtung 1 in der beschriebenen Weise von unten nach oben durchströmt haben, werden an einem Auslass 31 entnommen und mit Hilfe eines Gebläses 32 durch einen Kühler 33 gezogen. Ein Teil dieser Luft wird dann über eine Leitung 34 einer Nachreinigung und letztendlich der Außenatmosphäre zugeführt. Ein anderer Teilstrom wird über einen weiteren Kühler 35 geleitet, vom Gebläse 17 angesaugt und wieder dem unteren Einlass 16 des Kugelkühlers 15 zugespeist.
  • Die Figur 2 zeigt einige Details der Vorrichtung 1 im Bereich der Einlässe 29 und 30 in einer realitätsnäheren Weise als Figur 1. Der untere Einlass 29 umfasst ein radiales Rohr 5, welches den in dieser Zeichnung erkennbaren Mantel 2 und das Außenrohr 3 durchstößt. Durch dieses gelangt das in dem Brenner 28 erhitzte Heißgas mit einer ersten Temperatur von beispielsweise 650°C im Sinne des Pfeiles 6 in einen Einbau 7, der im oberen Bereich das untere Ende des oberen Abschnittes des Innenrohres 4 umgibt. Das Heißgas strömt dabei zunächst in einen Ringraum 8 im Inneren des Einbaus 7 und dann durch das untere, etwas konisch nach unten sich verjüngende Ende des oberen Abschnittes des Innenrohres 4 und von dort nach oben durch das Wanderbett.
  • Oberhalb des Ringraumes 8 ist der zweite Einlass 30 angeordnet. Hierzu ist in dem Einbau 7 ein zweiter Ringraum 9 vorgesehen, dessen obere und untere ringförmige Begrenzungswand aus geometrischen Gründen sich nach unten konisch verjüngen. Dieser Ringraum 9 steht mit dem Innenraum 11 des Innenrohres 4 durch eine Vielzahl vertikaler Schlitze 10 in Verbindung.
  • An einer in der Zeichnung nicht dargestellten Stelle durchstößt ein weiteres Rohr den Mantel 2 und das Außenrohr 3 und mündet in den Ringraum 9. Über dieses wird nunmehr der oben schon erwähnte Teilstrom des Heißgases zugeführt, welches über den Auslass 25 vom Gebläse 27 entnommen, jedoch nicht über den Brenner 28 geleitet wurde. Die Temperatur dieses Gases befindet sich im Betrieb auf einem deutlich niedrigeren Niveau, ist beispielsweise etwa um 200° kälter als das über den ersten Einlass 29 zugespeiste, von dem Brenner 28 erhitzte Heißgas. Im konkreten Beispiel bedeutet dies eine Temperatur zwischen 430 und 500°C für dieses zweite Heißgas. Der Druck, unter dem das Heißgas in den zweiten Ringraum 9 eingebracht wird, wird so gewählt, dass dieses kältere Heißgas, wie schon erwähnt, radial nicht weit in das Wanderbett innerhalb des Innenrohres 4 eindringt, sondern sich, wie durch den Pfeil 12 dargestellt, im radial äußeren Ringbereich durch das Wanderbett innerhalb des Innenrohres 4 bewegt. Die Gesamtanordnung ist also so, dass im mittleren Bereich des Wanderbetts im Innenrohr 4 das heißere Heißgas, im radial außenliegenden Bereich das kühlere Heißgas strömt. Die Querschnittsfläche, auf welcher das heißere Heißgas fließt, ist etwa ebenso groß wie die ringförmige Fläche, in welcher das kühlere Heißgas strömt. Auf diese Weise lassen sich gegenüber einer Anordnung, bei welcher das heißere Heißgas den gesamten Querschnitt des Innenraumes 11 durchströmt, erhebliche Energieeinsparungen erzielen.

Claims (8)

  1. Anlage zum Entsorgen gefährlicher oder hochenergetischer Materialien mit einer schachtofenartigen Vorrichtung, die umfasst:
    a) ein Gehäuse (4), in dem sich ein Reaktionsraum (11) befindet, in dem die Materialien unter kontrollierten Bedingungen zu einer Reaktion bringbar sind, deren Endprodukte ungefährlich sind;
    b) ein sich in dem Reaktionsraum (11) von oben nach unten bewegendes Wanderbett, das im dynamischen Gleichgewicht zwischen der Zufuhr eines Schüttgutes und der zu entsorgenden Materialien einerseits und dem Austrag einer Mischung aus Schüttgut und der Reaktion entstammender Reststoffe andererseits ausgebildet ist;
    c) eine erste Heißgasströmung, die über einen ersten Einlass (29) in den Reaktionsraum (11) eintritt, den mittleren Bereich des Wanderbetts in vertikaler Richtung nach oben durchströmt und sich auf einer ersten Temperatur befindet;
    d) der erste Einlass (29) für die erste Heißgasströmung sich in vertikalem Abstand oberhalb des unteren Endes des Reaktionsraums (11) befindet;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    e) in vertikalem Abstand oberhalb des ersten Einlasses (29) ein zweiter Einlass (30) für eine zweite Heißgasströmung vorgesehen ist, die sich auf einer zweiten Temperatur befindet, die niedriger als die erste Temperatur ist, und die das Wanderbett nur im radial äußeren Bereich durchströmt,
    f) dem unteren Ende des Reaktionsraums (11) eine Gasströmung zuführbar ist, die sich auf einer Temperatur befindet, die niedriger als die erste und gegebenenfalls die zweite Temperatur ist, und die den Reaktionsraum (11) von unten nach oben durchströmt,
    g) in vertikalem Abstand oberhalb des unteren Endes des Reaktionsraumes (11), aber unterhalb des ersten Einlasses (29) für die erste Heißgasströmung ein Auslass (25) vorgesehen ist, über den ein Teil der dort vorliegenden Gasströmung entnehmbar ist,
    wobei
    h) der Auslass (25) mit einem Brenner (28) verbunden ist, in dem die zugeführte Gasströmung so erhitzbar ist, dass sie die erste Heißgasströmung bildet, und dass der Auslass des Brenners (28) mit dem ersten Einlass (29) verbunden ist, und/oder
    i) der Auslass (25) mit dem zweiten Einlass (30) verbunden ist, so dass zumindest ein Teil der dem Auslass (25) entnommenen Gasströmung die zweite Heißgasströmung bildet.
  2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur etwa 200°C kleiner als die erste Temperatur ist.
  3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur etwa 650°C und die zweite Temperatur etwa 430 bis 500°C beträgt.
  4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grössen der Querschnittsflächen, die von den beiden Heissgasströmungen durchflossen werden im Verhältnis von zwischen 30:70 und 70:30 stehen.
  5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen, die von den beiden Heißgasströmungen durchflossen werden, etwa gleich groß sind.
  6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einlass (29) und/oder der zweite Einlass (30) einen Ringraum (8, 9) umfassen, dem die erste bzw. die zweite Heißgasströmung zuführbar ist und der über mindestens eine Öffnung (10) mit dem Reaktionsraum (11) verbunden ist.
  7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem unteren Ende des Reaktionsraums (11) in Bewegungsrichtung des Wanderbettes gesehen ein Wanderbettkühler (15) nachgeschaltet ist.
  8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wanderbettkühler (15) mindestens einen Einlass (16, 20) und mindestens einen Auslass (18, 21) für eine kühlende Gasströmung aufweist, die so angeordnet sind, dass sich im Wanderbettkühler (15) eine quer zur Bewegungsrichtung des Wanderbettes gerichtete Gasströmung ergibt.
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