WO1994002782A1 - Verfahren zur kontrollierbaren und umweltschonenden verbrennung von leicht brennbaren stoffen sowie zur durchführung dieses verfahrens geeignete verbrennungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur kontrollierbaren und umweltschonenden verbrennung von leicht brennbaren stoffen sowie zur durchführung dieses verfahrens geeignete verbrennungsvorrichtung Download PDF

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combustion device
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/003—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for used articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G5/006—General arrangement of incineration plant, e.g. flow sheets
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/16—Warfare materials, e.g. ammunition

Definitions

  • the invention relates to a process for the controllable and environmentally friendly combustion of easily combustible substances or bodies made from easily combustible substances, e.g. Solid propellants, and a combustion device for performing this method.
  • the substances or bodies are burned in a combustion chamber, optionally with the addition of an oxidizing agent, by a volume-detecting reaction.
  • the combustion reaction which is difficult to control and often only incomplete, entails, among other things, the risk that the generally very reactive residual gases explode explosively. This has already led to serious accidents with these methods in the past.
  • DE-OS 26 28 966 discloses a method for introducing waste gas-tightly enclosed in containers into thermal waste treatment facilities.
  • the waste is collected in vacuum chambers and sealed gas-tight in the containers under compression.
  • the containers are introduced on site or after an intermediate storage into a thermal waste treatment device working with overpressure and possibly in a vacuum chamber.
  • the inorganic constituents of the waste are drawn off in molten form and cast into slag blocks, discharged from the thermal waste treatment device.
  • a combustion furnace for highly toxic waste is known, which is constructed in the manner of a rocket combustion chamber and enables residue-free disposal of the waste with complete closure from the vicinity.
  • a hot gas is generated in the combustion chamber, the composition and temperature of which is matched to the substance to be removed. Due to the heat transfer between the hot gas and the waste introduced into the combustion chamber, the toxins are freed from their carrier material, evaporated and decomposed, so that water vapor and carbon dioxide remain as the main products.
  • the solid combustion products for example dust or ash, settle on the bottom of the container, for example, and can be disposed of regularly or at certain intervals. Due to the adaptation of the inner wall of the lock chamber to the shape of the body, the result is that the body lies closely against the inner wall of the lock chamber, at least in the region of the side surface (s), or forms a seal together with the latter. This is the prerequisite for controllable and gradual burning of the body. Due to the essentially gaseous reaction products, the interior of the container is to be designed much larger than the interior of the lock chamber. The arrangement of locking devices between the respective lock chamber and the container also enables continuous operation of the combustion device.
  • the combustion products formed in the combustion zone additionally flow through at least one post-combustion zone.
  • the position of the end face of the body in the lock chamber is fixed during combustion by means of a retaining element or a retaining device.
  • the environmental conditions for the combustion reaction for example the ambient temperature, are the same at all times during the combustion.
  • the body is continuously tracked by means of known mechanical, electrical or other methods, for example hydraulics is so that its end face lies against the retaining element and that the tracking speed is adapted to the burning rate of the body.
  • the tracking can take place in accordance with the shortening of the body caused by the burning.
  • an oxidizing agent e.g. Air or oxygen.
  • the supply of air or oxygen is generally only suitable for substances with a negative oxygen balance in the combustion reaction.
  • the oxidizing agent is supplied via at least one channel located in the body, for example a centrally arranged channel.
  • the oxidizing agent can be fed from the front side of the body facing away from the container through the body to the combustion or post-combustion zone, which has the advantage that a backflow of combustion gases, for example past the outer sealing surfaces, can be effectively avoided .
  • the substance to be burned is mixed with a material with a positive oxygen balance or that the body is filled with a material with a positive oxygen balance.
  • the lock it came by rinsing, for example with air, cleaned, the connection between the lock chamber and the container was interrupted and another body was introduced into the lock chamber. Flushing the lock chamber before it is opened ensures that there are no reactive residual gases, such as hydrogen, in the chamber, "which would then potentially react explosively when the lock chamber is ventilated.
  • any number of bodies can be used with the method burn one after the other in continuous operation.
  • the gaseous combustion products are removed predominantly continuously, whereas the solid combustion products are periodically removed from the container.
  • the gaseous combustion products accumulating in the container can be sucked off, for example, by means of a pump.
  • the solid combustion components settle, for example, on the bottom of the container.
  • the process according to the invention provides that the gaseous combustion products for disposal of the residual heat inherent in the combustion products are passed through a heat exchanger and that the gaseous combustion products for disposal of the residual gases are passed through a filter device .
  • the efficiency of the method according to the invention can also be increased in that several lock chambers are operated simultaneously.
  • several lock chambers can work together with one container.
  • several containers can also be provided.
  • the combustion device according to the invention can furthermore provide at least one additional chamber provided in the lock chamber for the afterburning.
  • the combustion zone can be designed in the form of an additional chamber and serves the purpose of burning residual gases that have not yet burned in the combustion zone.
  • the combustion device according to the invention can also provide means for supplying the oxidizing agent, for example metering valves or nozzles, which are provided on or in the lock chamber.
  • the oxidizing agent can be introduced into the combustion or post-combustion zone in a spatially controlled and quantity-controlled manner.
  • a spatial fixation of the end face of the body in the lock chamber can ent by a projection in or on the inner wall of the lock chamber through which the body is retained at the level of the end face or by a Gi arranged in the lock chamber on which the end face of the body is present.
  • the combustion device according to the invention can further provide spacer elements for lining the inner wall of the sluice chamber, for example pipe sections. This makes it possible to adapt the inner wall of the lock chamber to different bodies.
  • the end face can be fixed in spite of the body length changing during the combustion by a hydraulic system provided in or on the lock chamber with a pressure piston for the pressure and the tracking of the body.
  • the combustion device according to the invention can furthermore have at least one solids disposal connection provided on the container, via which the solid combustion products which, for example, settle on the container bottom, can be removed.
  • the final disposal of the residual heat of the combustion products as well as the residual portion of dust and toxic gas can be carried out by at least one heat exchanger arranged inside the container or behind the outlet of the container and at least one filter device arranged behind the outlet of the container.
  • the combustion device according to the invention can have at least one trickle tower for converting nitrogen dioxide into nitric acid, at least one active carbon filter element for filtering off the other nitrogen oxides and at least one collecting device for the nitric acid.
  • the nitric acid can be incorporated into a raw material cycle by recycling during fertilizer production.
  • the combustion device according to the invention can furthermore have at least one intermediate container arranged in front of the filter device. Due to the buffer effect, the intermediate container permits the continuous and efficient use of a filter system.
  • the combustion device according to the invention can provide at least one compressor or fan arranged in front of the filter device. These devices enable the gaseous combustion products to be extracted into a filter system.
  • the combustion device shown in FIG. 1 has a lock chamber 1, which is cylindrical in this example and into which a cylindrical body 2, for example a fuel set, is introduced.
  • the inner wall of the lock chamber 1 is adapted to the outer shape of the body in the area of the body 2.
  • Equipping the lock chamber 1 with the body 2 takes place through a closure 3 of the lock chamber 1.
  • the body 2 is pressed with its end face 5 against a grid 6 by means of a pressure piston 4 connected to a hydraulic system (not shown). By this means it is achieved that the body 2 fits tightly during the combustion, the end face 5 to the grid 6 and 'thereby the position of the end face 5 is fixed in the Schleusenkam ⁇ mer. 1, the body 2 is now to initiate the combustion reaction to of the end face 5.
  • an oxidizing agent for example oxygen
  • the lock chamber 1 is in a closable connection with a pressure-tight or gas-tight container 12 by means of a gas-tight or pressure-tight slide 13. After the slide 13 has been opened, the body is introduced into the combustion zone 7 (the state already opened is shown here) and ignited at the end face, for example by an electron or electric heater. Thereafter, the reaction products formed in the combustion zone 7 or the post-combustion zone 8 are sucked into the container 12 due to the pressure drop present.
  • the solid portions of the products settle on the bottom of the container 12 and can be removed via a solids disposal nozzle 14.
  • the gaseous combustion products are suctioned off for further disposal.
  • These first flow through a heat exchanger 16 in which the heat of the residual gas can be used or disposed of and are then pumped into a buffer store 18 by means of a pump 17.
  • the residual gas is supplied via a com- pressor v 19 a filter device 20 in which a final chemical purification of the residual gas er ⁇ follows.
  • the filter device 20 consists of a trickling tower 21 in which the nitrogen dioxide obtained is converted into nitric acid, an activated carbon filter 22 for absorption of the other nitrogen oxides and a collecting device 23 for concentrating the nitric acid.
  • the resulting nitric acid can finally be used in fertilizer production.

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Abstract

Verfahren zur kontrollierbaren und umweltschonenden Verbrennung von leicht brennbaren Stoffen sowie zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Verbrennungsvorrichtung. Bei den bekannten Verfahren werden die Stoffe in einer Verbrennungskammer durch eine volumenerfassende Reaktion verbrannt. Die nur schwer kontrollierbare und zudem oft nur unvollständig ablaufende Verbrennungsreaktion birgt unter anderem die Gefahr, daß die reaktiven Restgase explosiv verpuffen. Erfindungsgemäß wird aus dem Stoff zunächst ein Körper (2), insbesondere ein langgestreckter, axialsymmetrischer Körper (2), hergestellt, dieser in eine Schleusenkammer (1) eingebracht, die mit einem unter Unterdruck stehenden Behälter (12) schließbar verbunden ist, wobei zumindest die Seitenfläche(n) des Körpers (2) an der bzw. den Innenwand(wänden) der Schleusenkammer (1) eng anliegen, mit diesen eine Dichtung eingehen oder einer definierten Abstand dazu einnehmen; daß der Körper (2) an seiner dem Behälter (12) zugewandten Stirnfläche (5) gezündet wird, wodurch sich eine sukzessive und kontinuierlich durch den Körper hindurch bewegende Verbrennungsfront ausbildet und schließlich die in der Verbrennungsfront jeweils gebildeten Verbrennungsprodukte zur weiteren Entsorgung in den Behälter (12) abgesaugt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung sind besonders vorteilhaft bei der umweltschonenden Verbrennung bzw. Entsorgung von Feststofftreibsätzen einsetzbar.

Description

VERFAHREN ZUR KONTROLLIERBAREN UND UMWELTSCHONENDEN VERBRENNUNG VON LEICHT BRENNBAREN STOFFEN SOWIE ZUR DURCHFÜHRUNG DIESES VERFAHRENS GEEIGNETE VERBRENNUNGSVORRICHTUNG
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierbaren und umweltschonenden Verbrennung von leicht brennbaren Stoffen bzw. aus leicht brennbaren Stoffen hergestellten Körpern, z.B. Feststofftreibsätzen, sowie eine Verbrennungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei bekannten Verfahren der einschlägigen Gattung werden die Stoffe bzw. Körper in einer Verbrennungskammer, gegebe¬ nenfalls unter Zuführung eines Oxidationsmittels, durch eine volumenerfassende Reaktion verbrannt. Die nur schwer kontrollierbare und zudem oft nur unvollständig ablaufende Verbrennungsreaktion birgt unter anderem die Gefahr, daß die im allgemeinen noch sehr reaktiven Restgase explosiv verpuffen. Dies hat nun bei diesen Verfahren bereits in der Vergangenheit zu schwereil'-Unfällen geführt.
So ist aus der DE-OS 26 28 966 ein Verfahren zur Einschleu¬ sung von in Behältern gasdicht eingeschlossenen Abfällen in thermische Abfallbehandlungseinrichtungen bekannt. Die Ab¬ fälle werden in Unterdruckkammern gesammelt und in die Be¬ hälter unter Verdichtung gasdicht eingeschlossen. Die Be- hälter werden an Ort und Stelle oder nach einer Zwischenla¬ gerung in eine mit Überdruck arbeitende und gegebenenfalls in einer Unterdruckkammer stehende thermische Abfal Ibehand- lungseinrichtung eingeschleust. Die anorganischen Bestand¬ teile der Abfälle werden schmelzflüssig abgezogen und zu Schlackenblöcken gegossen aus der thermischen Abfallbehand¬ lungseinrichtung ausgeschleust. Ferner ist aus der DE-OS 34 27 719 ein Verbrennungsofen für hochgiftige Abfälle bekannt, der nach der Art einer Rake¬ tenbrennkammer aufgebaut ist und eine rückstandsfreie Be¬ seitigung der Abfälle unter völligem Abschluß von der Un- weit ermöglicht. In der Brennkammer wird ein Heißgas er¬ zeugt, dessen Zusammensetzung und Temperatur auf den zu be- seitigenden Stoff abgestimmt ist. Durch den Wärmeübergang zwischen dem Heißgas und dem in die Brennkammer eingebrach¬ ten Abfall werden die Giftstoffe von ihrem Trägermaterial befreit, verdampft und zersetzt, so daß als Hauptprodukte Wasserdampf und Kohlendioxid übrigbleiben.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah¬ ren sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit denen derartige Verbrennungen ungefährlich und umweltschonend durchgeführt werden können und die daher insbesondere auch für im großen Umfang durchgeführte Entsorgungsmaßnahmen für die hier be¬ troffenen Stoffe geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Als Körper kommen dabei beispielsweise Vollzy- linder oder Quader in Betracht. Aufgrund der Anpassung zwi¬ schen der Innenwand der Schleusenkammer und der Körper¬ außenfläche einerseits sowie des Unterdrucks in dem Behäl- ter andererseits ist gewährleistet, daß der Körper Zug um Zug von der Stirnseite her kontrolliert bzw. kontrollierbar verbrennt und die Verbrennungsprodukte ausschließlich in den Behälter abgesaugt werden. Die sukzessive kontinuierli¬ che Verbrennung des Körpers gewährleistet dabei optimale Reaktionsbedingungen und damit bereits eine nahezu voll¬ ständige Umsetzung des Körpers in ungefährliche, bei¬ spielsweise nicht explosive Restgase. Hinsichtlich der wei¬ teren Entsorgung der gasförmigen Verbrennungsprodukte fin¬ den sich Merkmale in den Unteransprüchen. Die festen Ver- brennungsprodukte, z.B. Staub oder Asche, setzen sich bei¬ spielsweise am Boden des Behälters ab und können regelmäßig oder in bestimmten Zeitabständen entsorgt werden. Aufgrund der Anpassung der Innenwand der Schleusenkammer an die Körperform wird erreicht, daß der Körper zumindest im Bereich der Seitenfläche(n) an der Schleusenkammerinnenwand eng anliegt oder zusammen mit dieser eine Dichtung bildet. Dies ist die Voraussetzung für eine kontrollierbare und sukzessive Verbrennung des Körpers. Aufgrund der im wesent- liehen gasförmigen Reaktionsprodukte ist der Innenraum des Behälters wesentlich größer auszulegen als der Innenraum der Schleusenkammer. Durch die Anordnung von Schließein- richtungen zwischen der jeweiligen Schleusenkammer und dem Behälter wird zudem ein Dauerbetrieb der Verbrennungsvor¬ richtung möglich.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann weiter vorgesehen sein, daß die in der Verbrennungszone gebildeten Verbren¬ nungsprodukte zusätzlich wenigstens eine Nachverbrennungs¬ zone durchströmen. Durch diese Maßnahme können in der Verbrennungszone noch unvollständig verbrannte Verbren¬ nungsprodukte in der nachgeschalteten Nachverbrennungszone vollständig verbrannt werden und damit der Entsorgungsgrad weiter erhöht werden.
Bei dem erfindungsgemäßen" Verfahren kann weiter vorgesehen sein, daß die Position der Stirnfläche des Körpers in der Schleusenkammer mittels eines Rückhalteelements bzw. einer Rückhaltevorrichtung während der Verbrennung fixiert wird.
Alternativ zu der sich durch die Schleusenkammer hindurch bewegenden Verbrennungsfront kann durch eine Fixierung der Stirnfläche und damit auch der Verbrennungsfront in der Verbrennungszone erreicht werden, daß zu jedem Zeitpunkt der Verbrennung die Umgebungsbedingungen für die Verbren¬ nungsreaktion, beispielsweise die Umgebungstemperatur, gleich sind.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß der Körper mittels bekannter mechanischer, elektrischer oder sonstiger Verfahren, z.B. einer Hydraulik, kontinuierlich nachgeführt wird, sodaß seine Stirnfläche an dem Rückhalteelement an¬ liegt und daß die Nachführgeschwindigkeit der Verbrennungsgeschwindigkeit des Körpers angepaßt wird. Die Nachführung kann dabei entsprechend der durch die Ver- brennung bedingten Verkürzung des Körpers erfolgen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann weiter vorgesehen sein, daß in der bzw. im Bereich der Verbrennungszone und/oder der Nachverbrennungszone ein Oxidationsmittel , z.B. Luft oder Sauerstoff, zugeführt wird. Die Zuführung von Luft oder Sauerstoff bietet sich im allgemeinen nur bei Stoffen mit einer negativen Sauerstoffbi lanz bei der Ver¬ brennungsreaktion an.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann weiter vorgesehen sein, daß das Oxidationsmittel über wenigstens einen in dem Körper befindlichen Kanal, beispielsweise einen zentral an¬ geordneten Kanal, zugeführt wird. Hierbei kann das Oxida¬ tionsmittel von der dem Behälter abgewandten Stirnseite des Körpers durch den Körper hindurch der Verbrennungs- bzw. Nachverbrennungszone zugeführt werden, was den Vorteil hat, daß ein Rückstrom von Verbrennungsgasen, beispielsweise an den äußeren Dichtflächen » vorbei, wirksam vermieden werden kann.
Bei dem erfi dungsgemäßen Verfahren kann ferner vorgesehen sein, daß der zu verbrennende Stoff mit einem Material mit positiver Sauerstoff ilanz gemischt wird oder daß der Kor¬ per mit einem Material mit positiver Sauerstoffbilanz ge- füllt wird. Diese Maßnahmen bieten sich, wie die bereits genannte direkte Zuführung eines Oxidationsmittelε, bei Stoffen mit einer negativen Sauerstoffbi lanz bei der Ver¬ brennungsreaktion an. Durch diese Maßnahmen kann sich also die zusätzliche Zuführung eines Oxidationsmittels erubπ- gen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann weiter vorgesehen sein, daß nach der Verbrennung eines Körpers die Schleusen- kam er durch Spülen, beispielsweise mit Luft, gereinigt, die Verbindung zwischen der Schleusenkammer und dem Behäl¬ ter unterbrochen und ein weiterer Körper in die Schleusen¬ kammer eingebracht wird. Die Spülung der Schleusenkammer vor ihrem öffnen gewährleistet, daß sich keine reaktiven Restgase, wie z.B. Wasserstoff, in der Kammer befinden," welche bei der Belüftung der Schleusenkammer dann mögli¬ cherweise explosiv reagieren würden. Mit dem Verfahren las¬ sen sich zudem beliebig viele Körper nacheinander im Dauer- betrieb verbrennen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann weiter vorgesehen sein, daß die gasförmigen Verbrennungsprodukte überwiegend kontinuierlich, dagegen die festen Verbrennungsprodukte pe- riodisch aus dem Behälter entfernt werden. Die sich in dem Behälter ansammelnden gasförmigen Verbrennungsprodukte kön¬ nen beispielsweise über eine Pumpe abgesaugt werden. Hinge¬ gen setzen sich die festen Verbrennungsbestandteile bei¬ spielsweise am Boden des Behälters ab.
Zur weiteren Verminderung von Umweltbelastungen bei der Verbrennung kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vor¬ gesehen sein, daß die gasförmigen Verbrennungsprodukte zur Entsorgung der den Verbrennungsprodukten eigenen Restwärme durch einen Wärmetauscher geführt werden und daß die gas¬ förmigen Verprennungsprodukte zur Entsorgung der Restgase durch eine Filtereinrichtung geführt werden.
Die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner dadurch gesteigert werden, daß mehrere Schleusenkammern gleichzeitig betrieben werden. Hierbei können beispiels¬ weise mehrere Schleusenkammern mit einem Behälter zusam¬ menarbeiten. Es können dabei jedoch auch mehrere Behälter vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung kann weiter wenigstens eine in der Schleusenkammer vorgesehene Zusatz¬ kammer für die Nachverbrennung vorsehen. Diese Nachverbren- nungszone kann dabei in Form einer zusätz ichen Kammer aus¬ gebildet sein und erfüllt den Zweck, in der Verbrennungs¬ zone noch nicht verbrannte Restgase zu verbrennen.
Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung kann weiter an bzw. in der Schleusenkammer vorgesehene Mittel für die Zu-" führung des Oxidationsmittels, beispielsweise Dosierventile oder Düsen vorsehen. Dadurch kann das Oxidationsrmttel räumlich gezielt und mengenmäßig kontrolliert in die Ver- brennungs- bzw. Nachverbrennungszone eingebracht werden.
Eine räumliche Fixierung der Stirnfläche des Körpers in der Schleusenkammer kann durch einen Vorsprung in bzw. an der Innenwand der Schleusenkammer, durch den der Körper in Höhe der Stirnfläche zurückgehalten wird oder durch ein in der Schleusenkammer angeordnetes Gi terele ent, an dem die Stirnfläche des Körpers anliegt, erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung kann weiter Distanzelemente zur Auskleidung der Innenwand der Schleu¬ senkammer, beispielsweise Rohrstücke vorsehen. Dadurch ist es möglich, die Innenwand der Schleusenkammer an unter¬ schiedliche Körper anzupassen.
Die Fixierung der Stirnfläche kann trotz der sich bei der Verbrennung ndernden Körperlänge durch eine in bzw. an der Schleusenkammer vorgesehene Hydraulik mit einem Druckkolben für den Andruck und die Nachführung des Körpers erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung kann weiter wenigstens einen an dem Behälter vorgesehenen Feststof¬ fentsorgungsstutzen aufweisen, über den die festen Verbren¬ nungsprodukte, die sich beispielsweise am Behälterboden ab- setzen, beseitigt werden können.
Die endgültige Entsorgung der Restwärme der Verbrennungs¬ produkte sowie des Restanteils an Staub und giftigem Gas kann durch wenigstens einen innerhalb des Behälters oder hinter dem Ausgang des Behälters angeordneten Wärmetauscher sowie wenigstens eine hinter dem Ausgang des Behälters an¬ geordnete Filtereinrichtung erfolgen.
Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung kann dabei e-' mgstens einen Rieselturm für die Umwandlung von Stick¬ stoffdioxid in Salpetersäure, wenigstens ein Aktiv-Kohle¬ filterelement für die Abfiltration der übrigen Stickoxide sowie wenigstens eine Sammelvorrichtung für die Salpeter¬ säure aufweisen. Die Salpetersäure kann dabei durch Wieder¬ verwertung bei der Düngemittelherstellung in einen Roh¬ stoffkreislauf eingegliedert werden.
Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung kann ferner wenigstens einen vor der Filtereinrichtung angeordneten Zwischenbehälter aufweisen. Der Zwischenbehälter gestattet aufgrund der Pufferwirkung den kontinuierlichen und effi¬ zienten Einsatz einer Filteranlage.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrich¬ tung wenigstens einen vor der Filtereinrichtung angeordne¬ ten Kompressor oder Ventilator vorsehen. Diese Einrichtun¬ gen ermöglichen die Absaugung der gasförmigen Verbrennungs- produkte in eine Filteranlage.
Im folgenden Teil wird das erfindungsgemäße Verfahren an¬ hand des in der einzigen Figur 1 dargestellten Ausführungs- beispieles einer erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung erläutert.
Die in Figur 1 dargestellte Verbrennungsvorrichtung hat eine Schleusenkammer 1, die in diesem Beispiel zylindrisch ausgebildet ist und in die ein zylinderförmiger Körper 2, z.B. ein Treibstoffsatz, eingebracht ist. Die Innenwand der Schleusenkammer 1 ist im Bereich des Körpers 2 der Körper¬ außenform angepaßt. Die Bestückung der Schleusenkammer 1 mit dem Körper 2 erfolgt durch einen Verschluß 3 der Schleusenkammer 1. Der Körper 2 wird mittels eines mit ei¬ ner Hydraulik (nicht dargestellt) verbundenen Druckkolbenε 4 mit seiner Stirnseite 5 an ein Gitter 6 gedrückt. Hier- durch wird erreicht, daß auch während der Verbrennung die Stirnfläche 5 des Körpers 2 an dem Gitter 6 eng anliegt und" dadurch die Position der Stirnfläche 5 in der Schleusenkam¬ mer 1 fixiert ist. Der Körper 2 wird nun zur Einleitung der Verbrennungsreaktion an der Stirnfläche 5 gezündet. Dadurch bildet sich in dem Körper 2 eine Verbrennungsfront aus, die aufgrund der genannten Fixierung fortwährend im Bereich ei¬ ner Verbrennungszone 7 liegt, in der die eigentliche Ver¬ brennung stattfindet. Hinter der Verbrennungszone 7 befin¬ det sich eine Nachverbrennungszone 8, in der noch unver- brannte Restgase verbrannt werden, über zwei Gaszuführungen 9,9a mit jeweils einem Dosierventil (nicht dargestellt) kann kontrolliert ein Oxidationsmittel , z.B. Sauerstoff, sowohl in die Verbrennungszone 7 als auch die Nachverbren¬ nungszone 8 eingeleitet werden. Alternativ oder parallel dazu kann das Oxidationsmittel (auch) über eine Zufuhrlei- tung 10 und durch einen in den Körper 2 eingearbeiteten Zentralkanal 11 hindurch zu den beiden Verbrennungszonen 7,8 hingeleitet werden.
Die Schleusenkammer 1 steht mit einem druck- bzw. gasdich¬ ten Behälter 12 mittels eines gas- bzw. druckdichten Schie¬ bers 13 in schließbarer Verbindung. Nach dem Öffnen des Schiebers 13 wird der Körper in die Verbrennungszone 7 ein¬ geführt (dargestellt ist hier der bereits geöffnete Zu- stand) und an der Stirnfläche beispielsweise durch eine Elektronen- oder Elektroheizung gezündet. Danach werden die in der Verbrennungszone 7 bzw. der Nachverbrennungszone 8 gebildeten Reaktionsprodukte aufgrund des vorliegenden Druckgefälles in den Behälter 12 gesaugt.
Die festen Anteile der Produkte setzen sich am Boden des Behälters 12 ab und können über einen Fest¬ stoffentsorgungsstutzen 14 beseitigt werden. Am Ausgang 15 des Behälters 12 werden die gasförmigen Ver¬ brennungsprodukte zur weiteren Entsorgung abgesaugt. Diese durchströmen zunächst einen Wärmetauscher 16, in dem die Wärme des Restgases genutzt bzw. entsorgt werden kann und werden danach über eine Pumpe 17 in einen Zwischenspeicher 18 gepumpt. Schließlich wird das Restgas über einen Kom-v pressor 19 einer Filtereinrichtung 20 zugeführt, in der eine abschließende chemische Reinigung des Restgases er¬ folgt. Die Filtereinrichtung 20 besteht in diesem Beispiel aus einem Rieselturm 21, in dem anfallendes Stickstoffdio¬ xid in Salpetersäure umgewandelt wird, einem Aktivkohlefil¬ ter 22 zur Absorption der übrigen Stickoxide sowie einer Sammelvorrichtung 23 für die Konzentrierung der Salpeter¬ säure. Die anfallende Salpetersäure kann nun schließlich bei der Düngemittelproduktion verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur kontrollierbaren und umweltschonen- den Verbrennung von leicht brennbaren Stoffen bzw. aus leicht brennbaren Stoffen hergestellten Körpern (2), z . B J
Feststofftreibsätzen, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Stoff zunächst ein Körper (2), insbesondere ein langgestreckter, axialsymmetrischer Körper (2), hergestellt oder der Stoff in einen entsprechenden Mantel eingebracht wird, sofern der Stoff nicht bereits in derartiger Form vor!iegt; daß der Körper (2) in eine Schleusenkammer (1) eingebracht wird, die mit einem unter Unterdruck stehenden Behälter (12) schließbar verbunden ist, wobei die Verbindung zunächst unterbrochen ist und wobei zumindest die Seitenfläche(n) des Körpers an der. bzw. den Innenwand(wänden) der Schleusenkammer (1) eng anliegen, mit diesen eine Dichtung eingehen oder einen definierten Ab¬ stand dazu einnehmen; daß die Schleusenkammer geschlossen wird und daß der Körper (2) nach dem öffnen der 'Verbindung an seiner dem Behälter (12) zugewandten Stirnfläche (5) gezündet wird, wodurch sich eine Verbrennungsfront ausbildet und diese Verbren¬ nungsfront sich sukzessive und kontinuierlich, z.B. in axi¬ aler Richtung, durch den Körper hindurchbewegt; und daß die in der Verbrennungsfront jeweils gebildeten Verbrennungsprodukte zur weiteren Entsorgung in den Behäl- ter (12) abgesaugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die in der Verbrennungszone (7) gebildeten Verbrennungsprodukte zusätzlich wenigstens eine Nachverbrennungszone (8) durchströmen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Position der Stirnfläche des Körpers (2) in der Schleusenkammer (1) mittels eines Rückhalteelements (6) bzw. einer Rückhaltevorrichtung während der Verbrennung fixiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Körper (2) mittels bekannter mechanischer, elektrischer oder sonstiger Verfahren, z.B. einer Hydrau¬ lik, kontinuierlich nachgeführt wird, sodaß seine Stirn¬ fläche an dem Rückhalteelement (6) anliegt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Nachführgeschwindigkeit der Verbrennungsge¬ schwindigkeit des Körpers (2) angepaßt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß in der bzw. im Bereich der Verbrennungszone (7) und/oder der Nachverbrennungszone (8) ein Oxidationsmittel, z.B. Luft oder Sauerstoff, zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Oxidationsmittel über wenigstens einen in dem Körper (2) befindlichen Kanal (11), beispielsweise einen zentral angeordneten Kanal, zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verbrennende Stoff mit einem Material mit positiver Sauerstoffbi lanz gemischt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Körper (2) mit einem Material mit positiver Sauerstoffbilanz gefüllt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verbrennung eines Körpers (2) die Schleusenkammer (1) durch Spülen, bei¬ spielsweise mit Luft, gereinigt, die Verbindung zwischen der Schleusenkammer (1) und dem Behälter (12) unterbrochen und ein weiterer Körper (2) in die Schleusenkammer (1) ein¬ gebracht wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Verbren-V nungsprodukte überwiegend kontinuierlich, dagegen die fe¬ sten Verbrennungsprodukte periodisch aus dem Behälter (12) entfernt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Verbren¬ nungsprodukte zur Entsorgung der den Verbrennungsprodukten eigenen Restwärme durch einen Wärmetauscher (16) geführt werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Verbren¬ nungsprodukte zur Entsorgung der Restgase durch eine Fil- tereinrichtung (20) geführt werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schleusenkammern (1) gleichzeitig betrieben werden.
15. Verbrennungsvorrichtung zur Durchführung des Ver¬ fahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine verschließbare Schleusenkammer (1), deren Innenwand wenigstens im Bereich des Körpers (2) der Körperaußenform bzw. -fläche angepaßt ist; wenigstens einen gas- bzw. unterdruckdichten Behälter (12) mit mindestens einem Eingang und einen Ausgang (15), dessen Innenraum wesentlich größer ist als derjenige der Schleusenkammer (1); zwischen den Schleusenkammern (1) und den Behältern (12) jeweils angeordneten gas- bzw. druckdichten Schließeinrich¬ tungen (13).
16. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 15, gekenn¬ zeichnet durch wenigstens eine in der Schleusenkammer (1) vorgesehene Zusatzkammer (8) für die Nachverbrennung.
17. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch an bzw. in der Schleusenkammer (1) vorgesehene Mittel (9,9a, 10) für die Zuführung des Oxida- tionsmittels, beispielsweise Dosierventile oder Düsen.
18. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch einen Vorsprung in bzw. an der Innenwand der Schleusenkammer (1), durch den der Körper in Höhe der Stirnfläche (5) zurückgehalten wird.
19. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch ein in der Schleusenkammer (1) angeordnetes Gitterelement (6), an dem die Stirnfläche (5) des Körpers (2) anliegt.
20. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch Distanzelemente zur Aus¬ kleidung der Innenwand der Schleusenkammer (1), beispiels¬ weise Rohrstücke.
21. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, gekennzeichnet durch eine in bzw. an der Schleu¬ senkammer (1) vorgesehene Hydraulik mit einem Druckkolben (4) für den Andruck und die Nachführung des Körpers (2).
22. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, gekennzeichnet durch wenigstens einen an dem Be¬ hälter (12) vorgesehenen Feststoffentsorgungsstutzen (14).
23. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, gekennzeichnet durch wenigstens einen innerhalb des Behälters oder hinter dem Ausgang (15) des Behälters (12) angeordneten Wärmetauscher (16).
24. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, gekennzeichnet durch wenigstens eine hinter dem Ausgang (15) des Behälters (12) angeordnete FiItereinrich- tung (20).
25. Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 24, gekenn¬ zeichnet durch wenigstens einen Rieselturm (21) für die Um¬ wandlung von Stickstoffdioxid in Salpetersäure, wenigstens ein Aktiv-Kohlefilterelement (22) für die Filtration der übrigen Stickoxide sowie wenigstens eine Sammelvorrichtung (23) für die Salpetersäure.
26. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, gekennzeichnet durch wenigstens einen vor der
Filtereinrichtung (20) angeordneten Zwischenbehälter (18).
27. Verbrennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, gekennzeichnet durch wenigstens einen vor der Filtereinrichtung (20) angeordneten Kompressor (19) oder Ventilator.
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