WO2003044448A1 - Verfahren und vorrichtung zur entsorgung von materialien, insbesondere von chemische kampfstoffe enthaltenden granaten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur entsorgung von materialien, insbesondere von chemische kampfstoffe enthaltenden granaten Download PDF

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WO2003044448A1
WO2003044448A1 PCT/EP2002/012736 EP0212736W WO03044448A1 WO 2003044448 A1 WO2003044448 A1 WO 2003044448A1 EP 0212736 W EP0212736 W EP 0212736W WO 03044448 A1 WO03044448 A1 WO 03044448A1
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moving bed
heating gas
bulk material
materials
housing
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PCT/EP2002/012736
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Friedrich Wilhelm
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GFE GmbH & Co. KG Gesellschaft für Entsorgung
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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
    • 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

  • the invention relates to a method for the disposal of materials, in particular grenades containing chemical warfare agents, which contain both high-energy substances and chemical, in particular arsenic organic, poisons, in which the materials are mixed in a pressure-resistant housing with a bulk material with which they come together Form a moving bed, a reaction at least of the high-energy substances being initiated under controlled conditions at a certain distance from the uppermost surface area of the moving bed, and a heating gas which is passed through the moving bed and which leaves at least one when leaving the moving bed Part of the chemical poisons is still in a dangerous state and is sent to a detoxification facility for detoxification;
  • a moving bed moving from top to bottom in the housing, at a certain distance a reaction of at least the high-energy substances is initiated from the uppermost surface area under controlled conditions and which is formed in the dynamic equilibrium between the supply of a bulk material and the materials to be disposed of on the one hand and the discharge of bulk material which contains solid residual materials originating from the reaction on the other hand;
  • the explosives contained in the grenade must be made harmless by controlled detonation, at the same time opening the grenade shell and releasing the chemical poisons. In a second step, these poisons have to be detoxified.
  • the first step in which the grenades are detonated in a controlled manner is carried out continuously in a moving bed made of bulk material.
  • the detonation is subdued to a certain depth introduced half of the top surface area of the moving bed; the surrounding bulk material absorbs the mechanical energy released during the detonation and at the same time serves as a heat accumulator, so that the supply of thermal energy with which the materials to be disposed of are brought to the detonation temperature is comparatively small.
  • the heat is supplied at least in part with the aid of heating gas which is introduced in the lower region of the moving bed in the known method and the known device and then flows through the moving bed in countercurrent. The reason for the heating gas to flow in this direction is to be seen in the fact that a certain temperature profile, which is deliberately in the upper one, is to be achieved in the moving bed in the vertical direction
  • Range has not yet reached the detonation temperature in order to achieve sufficient coverage of the grenades with bulk material at the detonation point.
  • a disadvantage of the known method and the known device is that the chemical poisons in the gaseous phase, which are released during the detonation, move with the heating gas in a direction in which the temperature drops, so that there is a risk that the Chemical poisons are reflected in the further passage through the moving bed or at the latest in the lines and furnishings connected downstream of the outlet opening of the heating gas before they have reached the detoxification system.
  • the object of the present invention is therefore to design a method and a device of the type mentioned at the outset in such a way that they form or are released when the high-energy substances are detonated, in the case of grenades, that is, the explosives can not precipitate gaseous chemical poisons on the way to the detoxification facility.
  • this object is achieved in that the heating gas flows in one direction through the
  • Walking bed is guided, which corresponds to the direction of movement of the moving bed.
  • the flow direction of the heating gas selected in accordance with the invention ensures that the gaseous chemical poisons which are formed during the reaction of the high-energy substances are carried along in the direction of higher temperatures of the moving bed, and therefore cannot condense there.
  • the heating gas itself has such a high temperature when it leaves the moving bed that condensation of the chemical poisons is also prevented on the further route to the detoxification system.
  • other suitable measures must be taken to ensure that the temperature required to initiate the reaction of the high-energy substances is not reached too close to the uppermost surface area of the moving bed, since then the materials to be disposed of are not adequately covered with bulk material would be more.
  • this is done by introducing the heating gas into the moving bed at a certain distance below the uppermost surface area of the moving bed. This means that the area of the moving bed that lies above the point of introduction of the heating gas is not heated directly by the heating gas, i.e. it remains cool, and the materials to be disposed of must therefore penetrate deeper into the moving bed in order to react temperature for the high-energy substances to come.
  • the heating gas is expediently an inert gas, since then an undesired oxidation of the toxins in the moving bed can be avoided.
  • the at least one inlet opening for the heating gas is arranged at a higher point of the housing than the highest lying outlet opening.
  • the device is characterized in that at least one inlet opening is arranged at a point on the housing which is lower than the uppermost surface area of the moving bed.
  • the direction of flow of the gases in the moving bed can be reversible. Then the device according to the invention can be used with the reverse flow direction even where the substances introduced into the moving bed do not lead to reaction products which tend to precipitate when cooled.
  • Figure 1 a first embodiment of a device for the disposal of grenades containing arsenic-organic warfare agents
  • Figure 2 schematically a second embodiment of such a device
  • Figure 3 the upper region of a third exemplary embodiment of such a device
  • Figure 4 the upper region of a fourth embodiment of such a device.
  • FIG. 1 shows, as the main component of the device with which grenades containing arsenic containing warfare agents in particular can be disposed of, a shaft furnace 1.
  • This comprises a housing 2 with an upper, essentially cylindrical section 3 and a lower discharge section 4, which tapers conically downwards 4 has an outlet opening 5, via which the interior of the discharge section 4 communicates with a discharge collecting space 6.
  • a gas outlet opening 8 is provided at a somewhat greater distance from the bottom of the discharge collecting space 6.
  • a lid-like upper housing part 10 is placed, in which there are various inlet openings 11, 12, 13, 14 and 15. With the exception of the central inlet opening 15, the inlet openings 11, 12, 13, 14 can each be arranged in pairs which perform the same function, are connected in parallel in terms of flow, and are arranged symmetrically to the central inlet opening 15.
  • a fill is supplied to the interior of the housing 2 in a manner to be described in more detail, which in the new state of the device is used exclusively as steel balls in the course of Operation consists of a mixture of steel balls and scrap created during the detonation of grenades.
  • this bed fills part of the discharge collecting space 6, the entire conical discharge section 4 and the entire cylindrical section 3 of the housing in the operational state of the shaft furnace 1.
  • the steel balls are dimensioned so that they form a "flowable" bed 16 in the manner of a moving bed within the housing 1.
  • An ignition device 18 for example in the form of two electrodes generating an electric field, is provided at a certain distance below the surface of the moving bed 16 adjacent to the upper housing part 10.
  • the grenades to be disposed of are supplied via the middle inlet opening 15 in the upper housing part 10. These mix with the mixture of scrap and steel balls introduced via the inlet openings 11, 14 and move together with this, integrated into the moving bed 16, downward within the shaft furnace 1, as will become clearer below.
  • Heating gas is injected via the central inlet openings 13 as seen in the radial direction and via the outer inlet openings 13.
  • auxiliary materials such as water, fuel, air, cooling gas and chemicals, are introduced, depending on the type of materials to be disposed of in the shaft furnace 1.
  • Inlet openings 11, 13, 15 that are not required are of course closed when the shaft furnace 1 is in operation.
  • the discharge opening 7 of the discharge collecting space 6 is connected to a detoxification system 20 by a line 19.
  • Another line 21 also connects the gas outlet opening 8 to the detoxification system 20.
  • Line 22 leaves bulk material, on the surface of which reaction products may have deposited, the detoxification plant 20. Via line 23, various residues are discharged in solid form. Scrap that comes from the grenade pods exits via line 24, as does cleaned gas via line 25 that can be fed into a chimney.
  • the line 22 carrying bulk material branches at point 26 into a first line 27 and a second one
  • Line 28 The first line 27 leads directly to the radially outermost inlet openings 11 in the upper housing part 10.
  • the second line 28 there is a cooler 30 in which the bulk material can be cooled down to a lower temperature; line 28 leads from Cooler 30 further to the two inlet openings 14 adjacent to the middle inlet opening 15.
  • a line 31 also opens into line 28, via which fresh steel balls can be introduced if required.
  • the grenades to be disposed of are supplied in a correspondingly coordinated amount via the inlet opening 15 in the upper housing part 10 and mixed with the bulk material.
  • the moving bed 16 In the vicinity of the upper housing part 10, the moving bed 16 has a temperature which is below the ignition temperature of the grenades. However, the deeper the grenades with the bulk material in the moving bed 16 sink down, the higher the temperature to which they are exposed. If the grenades come close to the ignition device 18, they already have a temperature which is not far from the ignition temperature. All that is now required is a comparatively small further increase in temperature due to a further supply of energy and / or the ignition device 18 in order to trigger the controlled explosion. The thermal and mechanical energy released is picked up by the bulk material surrounding the grenades and partly passed on to the walls of the housing 2, which are designed for this purpose in a suitable manner.
  • the moving bed 16 is not only heated by the thermal and mechanical energy of the detonation; rather, part of the heat must be supplied from the outside with the help of the heating gas which is introduced via the inlet openings 13 in the upper housing part 10.
  • the moving bed 16 essentially contains steel balls, metal scrap, which resulted from the explosion from the metallic shell, chemicals as reaction products and gases.
  • the solid bulk material is fed to the detoxification system 20 via the discharge opening 7 and the line 19.
  • the gases which have passed through the shaft furnace 1 in the same direction as the bulk material are also introduced into the detoxification system 20 via the outlet opening 8. Since these gases are at a comparatively high temperature, vapor or gaseous reaction products carried along cannot be deposited on the downstream gas-carrying lines and devices, as are indicated by line 21 as examples. Rather, all of these contaminants are completely introduced into the detoxification system 20, where they can be detoxified.
  • the bulk material which still leaves the detoxification system 20 via line 22 at a high temperature, is now divided into two partial flows in accordance with the heat balance of the shaft furnace 1 at the branching point 26. Splits.
  • a first partial flow 27 of the bulk material reaches the interior of the shaft furnace 1 without cooling, that is to say at a high temperature via the line 27 and the inlet openings 11.
  • This partial flow of the bulk material does not therefore have to be brought to temperature again by heating gas, which brings about a corresponding energy saving .
  • the second partial flow 28 of the bulk material which is cooled in the cooler 30 and introduced into the interior of the shaft furnace 1 via the line 28 and the inlet openings 14, is kept as small as possible; it ensures that the temperature profile existing in the vertical direction in the interior of the shaft furnace 1 takes the desired course, that is, in the upper region of the bulk material 16 the ignition temperature of the grenades does not yet occur but detonate them only at a sufficient distance from the surface of the bulk material 16.
  • the solids and gases can also be transferred from the shaft furnace to the detoxification system in a common line.
  • the second exemplary embodiment of the disposal device shown in FIG. 2 largely corresponds to that described above with reference to FIG. 1. Corresponding parts are therefore identified by the same reference number plus 100. The following description is limited to differences which the embodiment of FIG. 2 has compared to that of FIG. 1.
  • the housing 102 has further discharge openings 140 arranged in the radially outer and lower region, to which the in the radially outer region of the interior Roughly, the bulk material of the moving bed 116 is guided with the aid of guide surfaces 141 which flare conically downward.
  • the additional discharge openings 140 are connected via lines 127a, 127b to the inlet openings 111 in the upper housing part 110.
  • the bulk material which leaves the detoxification system 120 via the line 122 is not split into two partial fractions, but is fed entirely to a cooler 130 and cooled there to a low temperature.
  • This bulk material is fed via line 128 in the same way as in the exemplary embodiment in FIG. 1 to the inlet openings 114 in the upper housing part 110.
  • the portion of the bulk material which is returned uncooled in the embodiment in FIG. 2 is therefore not passed through the detoxification system 120, unlike in the embodiment in FIG.
  • use is made of the experience that the products formed during the detonation of the grenades preferably sink downward in the central region of the moving bed 16, while in the radially outer region the bulk material f st consists entirely of steel balls.
  • the bulk goods carrying large amounts of detonation products from the central area of the shaft furnace 101 thus still get into the detoxification system 120, while the relatively lightly loaded bulk goods from the edge regions of the moving bed 16 are again introduced directly into the shaft furnace 101 to relieve the detoxification system 120.
  • the lid-like upper housing part 10 or 110 was designed such that the inlet openings 10 to 15 or 110 to 115 were made at approximately the same height. This is with the Embodiment of Figure 3 different. This figure shows only the upper region of the device adjacent to the upper housing part. Otherwise, it corresponds to either the device according to FIG. 1 or that according to FIG. 2. Parts in FIG. 3 which correspond to those in FIG. 1 are identified by the same reference symbols plus 200.
  • the upper housing part 210 which rests on the upper edge of the cylindrical housing region 203, is designed in a stepped manner in the following way: A central region 210a, which is circular in plan view, lies higher than a radially outer region 210b, which is annular in plan view. The regions 210a and 210b of the upper housing part 210 are connected to one another by a cylindrical region 210c which is coaxial with the axis of the housing region 203. Since the interior of the housing 202 is completely filled with the moving bed 216, this means that the surface 216a of the moving bed 216 is higher in the central region than the surface 216b in the edge region.
  • the middle inlet opening 215 in the upper housing part 210, via which the waste material is fed, and the adjacent inlet openings 214, via which the cold bulk material is fed, are located in the upper region 210a of the upper housing part, while the inlet openings 213, 212 and 211, via which Heating gas, auxiliary materials or hot bulk material are introduced into the interior of the shaft furnace 201 and are located in the lower-lying annular region 210 a of the upper housing part 210.
  • a vertical temperature prevail in such a way that the grenades ignite only at a certain distance below the uppermost surface area of the moving bed 16. It is therefore important to ensure that the grenades detonated are sufficiently covered.
  • the maintenance of this temperature profile which is so important for the correct function, is supported in the embodiment of FIG. 3.
  • the hot added components are only introduced to a certain "depth" below the uppermost surface area 216a of the moving bed 216; the part of the moving bed 216 located within the “elevation” of the upper housing part 210 is therefore not heated.
  • FIG. 4 is a representation similar to FIG. 3, so it only shows the area of the upper housing part. Parts in FIG. 4 which correspond to those in FIG. 1 are identified by the same reference number plus 300.
  • the upper housing part 310 of Figure 4 is double graded. It has a central region 310a, which is circular in plan view, a first region 310b, which is adjacent to it in plan view, and a second, radially outer region 310d, which is annular in plan view.
  • the central region 310a is connected to the first annular region 310b of the upper housing part 310 via a first cylindrical region 310c and the first annular region 310b is connected to the second, outer annular region 310d of the upper housing part 310 by a second cylindrical region 310e.
  • This Gradation of the upper housing part 310 is reflected in a double surface gradation of the upper surface of the moving bed 316, which has a central, highest region 316a, an adjacent, somewhat lower annular region 316b and a deepest, radially outer annular region 316c ,
  • the inlet opening 315 for the disposal material and the adjacent inlet openings 314 for the cold bulk material are again located in the uppermost, central region 310a of the upper housing part 310, the inlet openings 313 and 312 for the heating gas or auxiliary materials are located in the adjacent annular region 310b of the upper housing part 310, while the inlet openings 311 for the hot returned bulk material can be found in the radially outermost region 310d of the upper housing part 310.
  • the various components are added at those "depths" below the uppermost surface area 316a of the moving bed 316 at which this is most favorable for maintaining the desired vertical temperature profile in the moving bed 316.

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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung von Materialien beschrieben, die sowohl hochenergetische Stoffe als auch chemische, insbesondere arsenorganische Gifte enthalten. Diese Materialien werden in an für für sich bekannter Weise in einem druckfesten Gehäuse (2) mit einem Schüttgut vermischt, mit dem sie ein in dynamischem Gleichgewicht befindliches Wanderbett (16) bilden. In einem gewissen Abstand unterhalb des obersten Oberflächenbereiches des Wanderbettes (16) werden zumindest die hochenergetischen Stoffe unter kontrollierten Bedingungen zur Reaktion gebracht. Zur Aufheizung des Wanderbettes (16) und zum Abtransport gasförmiger, noch gefährlicher Substanzen aus dem Wanderbett (16) wird durch letzeres ein Heizgas hindurchgeleitet. Die Strömungsrichtung dieses Heizgases stimmt mit der Bewegungsrichtung des Wanderbettes (16) überein, so dass es das Wanderbett (16) mit hoher Temperatur verlässt. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich die vom Heizgas mitgeführten, zunächst noch gasförmigen gefährlichen Substanzen an Wänden von Leitungen oder anderen Einrichtungsgegenständen, an denen das Heizgas vorbeiströmt, niederschlägt, bevor das Heizgas eine nachgeschaltete Entgiftungsanlage (20) erreicht.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Entsorgung von Materialien, insbesondere von chemische Kampfstoffe enthaltenden Granaten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von Materialien, insbesondere von chemische Kampfstoffe enthaltenden Granaten, die sowohl hochenergetische Stoffe als auch chemische, insbesondere arsenorganische, Gifte enthalten, bei dem die Materialien in einem druckfesten Gehäuse mit einem Schüttgut vermischt werden, mit dem zusammen sie ein Wanderbett bilden, wobei in einem ge- wissen Abstand von dem obersten Oberflächenbereich des Wanderbettes in dessen Innerem eine Reaktion zumindest der hochenergetischen Stoffe unter kontrollierten Bedingungen eingeleitet wird, und wobei ferner ein Heizgas durch das Wanderbett hindurch geführt wird, welches beim Verlassen des Wanderbettes zumindest einen Teil der chemischen Gifte in noch gefährlichem Zustand mit sich führt und zur Entgiftung einer Entgiftungsanlage zugeleitet wird;
sowie
eine Vorrichtung zur Entsorgung von Materialien, insbesondere von chemische Kampfstoffe enthaltenden Granaten, die sowohl hochenergetische Stoffe als auch chemische, insbesondere arsenorganische Gifte enthalten, mit
a) einem druckfesten Gehäuse,-
b) einem in dem Gehäuse sich von oben nach unten bewe- gendem Wanderbett, in dem in einem gewissen Abstand von dem obersten Oberflächenbereich eine Reaktion zumindest der hochenergetischen Stoffe unter kontrollierten Bedingungen eingeleitet wird und das im dynamischen Gleichgewicht zwischen der Zufuhr eines Schüttgutes und der zu entsorgenden Materialien einerseits und dem Austrag von Schüttgut, das aus der Reaktion stammende feste Reststoffe enthält, andererseits ausgebildet ist;
c) mindestens einer Einlaßöffnung im Gehäuse, über welche Heizgas in das Wanderbett einbringbar ist;
d) mindestens einer Auslaßöffnung im Gehäuse, über welche Heizgas, welches zumindest einen Teil der chemischen Gifte in noch gefährlichem Zustand mit sich führt, aus dem Wanderbett ausführbar ist;
e) einer Entgiftungsanlage, welcher die das Wanderbett verlassenden Heizgase zugeführt werden.
Bei der Entsorgung von chemische Kampfstoffe enthaltenden Granaten muß in zwei Schritten vorgegangen werden:
Zunächst müssen die in der Granate enthaltenen Sprengstoffe durch kontrollierte Detonation unschädlich gemacht werden, wobei gleichzeitig die Granathülse eröffnet wird und die chemischen Gifte freigesetzt werden. In einem zweiten Schritt müssen dann diese Gifte entgiftet werden.
Bei einem gegenwärtig gebrauchten Verfahren und einer gegenwärtig in Benutzung befindlichen Vorrichtung der eingangs genannten Art wird der erste Schritt, bei dem die Granaten kontrolliert zur Detonation gebracht werden, kontinuierlich in einem Wanderbett aus Schüttgut durchge- führt. Die Detonation wird in einer gewissen Tiefe unter- halb des obersten Oberflächenbereiches des Wanderbettes eingeleitet; das umgebende Schüttgut nimmt dabei die bei der Detonation frei werdende mechanische Energie auf und dient gleichzeitig als Wärmespeieher, so daß die Zufuhr von Wärmeenergie, mit welcher die zu entsorgenden Materialien an die Detonationstemperatur herangebracht werden, vergleichsweise gering ist. Die Wärmezufuhr geschieht zumindest teilweise mit Hilfe von Heizgas, welches bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung im den unteren Bereich des Wanderbettes eingeleitet wird und das Wanderbett dann im Gegenstrom durchströmt. Der Grund dafür, das Heizgas in diese Richtung strömen zu lassen, ist darin zu sehen, daß in dem Wanderbett in vertikaler Richtung ein bestimmtes Temperaturpro- fil erreicht werden soll, das bewusst in dem oberen
Bereich noch nicht die Detonationstemperatur erreicht, um eine ausreichende Überdeckung der Granaten mit Schüttgut an der Detonationsstelle zu erreichen.
Nachteilig bei dem bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung ist, daß sich die in der gasförmigen Phase befindlichen, bei der Detonation frei werdenden chemischen Gifte mit dem Heizgas in einer Richtung bewegen, in der die Temperatur absinkt, so daß die Gefahr besteht, daß die chemischen Gifte sich bei dem weiteren Durchgang durch das Wanderbett oder spätestens in den der Auslaßöffnung des Heizgases nachgeschalteten Leitungen und Einrichtungsgegenständen wieder niederschlagen, bevor sie die Entgiftungsanlage erreicht haben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die sich bei der Detonation der hochenergetischen Stoffe, im Falle von Granaten also des Sprengstoffes, bildenden bzw. freigesetzten gasförmigen chemischen Gifte nicht auf dem Wege zur Entgiftungsanlage niederschlagen können.
Diese Aufgabe wird, was das Verfahren angeht, dadurch gelöst, daß das Heizgas in einer Richtung durch das
Wanderbett geführt wird, die mit der Bewegungsrichtung des Wanderbettes übereinstimmt.
Durch die erfindungsgemäß gewählte Strömungsrichtung des Heizgases wird sichergestellt, daß die bei der Reaktion der hochenergetischen Stoffe entstehenden gasförmige chemischen Gifte in Richtung höherer Temperaturen des Wanderbettes mitgenommen werden, dort also nicht kondensieren können. Das Heizgas selbst weist beim Ver- lassen des Wanderbettes eine so hohe Temperatur auf, daß ein Auskondensieren der chemischen Gifte auch auf dem weiteren Wege bis zur Entgiftungsanlage unterbunden ist . Bei Wahl der erfindungsgemäßen Strömungsrichtung der Heizgase ist allerdings durch andere geeignete Maßnahmen dafür zu sorgen, daß die zur Einleitung der Reaktion der hochenergetischen Stoffe erforderliche Temperatur nicht zu nahe am obersten Oberflächenbereich des Wanderbettes erreicht wird, da dann keine ausreichende Überdeckung der zu entsorgenden Materialien mit Schüttgut mehr vorliegen würde .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vefahrens geschieht dies dadurch, daß das Heizgas in einer gewissen Entfernung unterhalb des obersten Oberflä- chenbereiches des Wanderbettes in das Wanderbett eingeleitet wird. Dies bedeutet, daß derjenige Bereich des Wanderbettes, der oberhalb der Einleitungsstelle des Heizgases liegt, nicht direkt vom Heizgas erwärmt wird, also kühl bleibt, und die zu entsorgenden Materialien daher tiefer in das Wanderbett eindringen müssen, um auf die Reaktions- temperatur für die hochenergetischen Stoffe zu kommen.
Zweckmäßigerweise ist das Heizgas ein Inertgas, da dann eine ungewollte Oxidation der Giftstoffe im Wanderbett vermieden werden kann.
Die oben genannte Aufgabe wird, was die Vorrichtung angeht, dadurch gelöst, .daß
die mindestens eine Einlaßöffnung für das Heizgas an einer höher liegenden Stelle des Gehäuses als die am höchsten liegende Auslaßöffnung angeordnet ist. Mit dieser Ausbildung der Vorrichtung wird die oben schon erwähnte erfindungsgemäße Strömungsrichtung des Heiz- gases von oben nach unten, also in derselben Richtung, in der sich das Wanderbett bewegt, erzielt. Auf die hiermit verbundenen Vorteile wurde oben schon eingegangen .
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens eine Einlaßöffnung an einer Stelle des Gehäuses angeordnet ist, die tiefer als der oberste Oberflächenbereich des Wanderbettes liegt. Auch der Sinn dieser Maß- nähme wurde oben schon bei der Erörterung des erfindungs- gemäßen Verfahrens erläutert.
Die Strömungsrichtung der Gase im Wanderbett kann umkehrbar sein. Dann läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung mit umgekehrter Strömungsrichtung auch dort einsetzen, wo die in das Wanderbett eingebrachten Stoffe nicht zu Reaktionsprodukten führen, die dazu neigen, sich bei Abkühlung niederzuschlagen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
Figur 1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Entsorgung von arsenorganische Kampfstoffe enthaltenden Granaten;
Figur 2 : schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung;
Figur 3 : den oberen Bereich eines dritten Ausführungsbei- Spieles einer derartigen Vorrichtung;
Figur 4 : den oberen Bereich einer vierten Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung.
Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen. Diese zeigt als Hauptbestandteil der Vorrichtung, mit der insbesondere arsenhaltige Kampfstoffe enthaltende Granaten entsorgt werden können, einen Schachtofen 1. Dieser umfasst ein Gehäuse 2 mit einem oberen, im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 3 und einem unteren, sich nach unten konisch verjüngenden Austragabschnitt 4. Der Austragabsσhnitt 4 besitzt eine Auslaßöffnung 5, über welche der Innenraum des Austragabschnittes 4 mit einem Austrag-Sammelraum 6 kommuniziert. In der Nähe des Bodens des Austrag-Sammelraumes 6 befindet sich eine Austragöffnung 7. In etwas größerem Abstand vom Boden des Austrag-Sammelraumes 6 ist eine Gasauslaßöffnung 8 vorgesehen.
Auf den zylindrischen Abschnitt 3 des Gehäuses 2 ist ein deckelartiges Gehäuseoberteil 10 aufgesetzt, in dem sich verschiedene Einlaßöffnungen 11, 12, 13, 14 und 15 befinden. Mit Ausnahme der mittleren Einlaßöffnung 15 lassen sich die Einlaßöffnungen 11, 12, 13, 14 jeweils zu Paaren ordnen, welche dieselbe Funktion ausführen, also strδmungsmäßig parallel geschaltet sind, und symmetrisch zur mittleren Einlaßöffnung 15 angeordnet sind.
Über die radial am weitesten außen liegenden Einlaßöffnun- gen 11 sowie über die beiden der mittleren Einlaßöffnung 15 benachbarten Einlaßöffnungen 14 wird dem Innenraum des Gehäuses 2 in noch näher zu beschreibender Weise eine Schüttung zugeführt, welche im Neuzustand der Vorrichtung ausschließlich als Stahlkugeln, im Laufe des Betriebes aus einer Mischung von Stahlkugeln und bei der Detonation von Granaten entstandenem Schrott besteht . Diese Schüttung füllt im betriebsbereiten Zustand des Schachtofens 1 in der in Figur 1 dargestellten Weise einen Teil des Austrag-Sammelraumes 6, den gesamten konischen Austragsabschnitt 4 und den gesamten zylindrischen Abschnitt 3 des Gehäuses aus . Die Stahlkugeln sind dabei so dimensioniert, daß sie innerhalb des Gehäuses 1 eine "fließfähige" Schüttung 16 nach Art eines Wanderbettes bilden.
In einem gewissen Abstand unterhalb der dem Gehäuseoberteil 10 benachbarten Oberfläche des Wanderbettes 16 ist eine Zündvorrichtung 18, beispielsweise in Gestalt zweier ein elektrisches Feld erzeugender Elektroden, vorgesehen.
Über die mittlere Einlaßöffnung 15 im Gehäuseoberteil 10 werden die zu entsorgenden Granaten zugeführt. Diese vermischen sich dabei mit der über die Einlaßöffnungen 11, 14 eingeleiteten Mischung aus Schrott und Stahlkugeln und bewegen sich gemeinsam mit dieser, in das Wanderbett 16 integriert, innerhalb des Schachtofens 1 nach unten, wie weiter unten noch deutlicher wird.
Über die in radialer Richtung gesehen mittleren Einlaßöff- nungen 13 wird Heizgas und über die den äußeren Einlaßöff- nungen 11 benachbarte Einlaßöffnungen 12 werden Hilfsstoffe, so etwa Wasser, Brennstoffe, Luft, Kühlungsgas und Chemikalien, eingeführt, je nach Art der Materialien, die in dem Schachtofen 1 entsorgt werden sollen. Nicht benötigte Einlaßöffnungen 11, 13, 15 werden selbstverständlich im Betrieb des Schachtofens 1 verschlossen.
Die Austragöffnung 7 des Austrag-Sammelräumes 6 ist durch eine Leitung 19 mit einer Entgiftungsanlage 20 verbunden. Eine weitere Leitung 21 verbindet die Gasauslaßöffnung 8 ebenfalls mit der Entgiftungsanlage 20.
Der genaue Aufbau der Entgiftungsanlage 20, mit der die chemischen Kampfstoffe, welche in den Granaten ent- halten sind, entgiftet werden, ist im vorliegenden Zusammenhang uninteressant. Die sich hierbei abspielenden chemisch/ physikalische Prozesse können mit denjenigen übereinstimmen, die in der DE 44 38 414 C2 beschrieben sind. Es genügt zu wissen, daß der Entgiftungsanlage 20 über vier Leitungen verschiedene Produkte entnommen werden können: Über die
Leitung 22 verläßt Schüttgut, an dessen Oberfläche sich Reaktionsprodukte abgeschieden haben können, die Entgiftungsanlage 20. Über die Leitung 23 werden verschiedene Reststoffe in fester Form ausgebracht. Über die Leitung 24 tritt Schrott, der aus den Granathülsen stammt, sowie über die Leitung 25 gereinigtes Gas, das einem Kamin zugeführt werden kann, aus.
Die Schüttgut führende Leitung 22 verzweigt sich an dem Punkt 26 in eine erste Leitung 27 und eine zweite
Leitung 28. Die erste Leitung 27 führt direkt zu den radial äußersten Einlaßöffnungen 11 im Gehäuseoberteil 10. In der zweiten Leitung 28 dagegen liegt ein Kühler 30, in dem das Schüttgut auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt werden kann; die Leitung 28 führt vom Kühler 30 weiter zu den beiden der mittleren Einlaßöffnung 15 benachbarten Einlaßöffnungen 14. In die Leitung 28 mündet ferner eine Leitung 31, über welche bei Bedarf frische Stahlkugeln eingeschleust werden können.
Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt :
Durch die kontinuierliche Zufuhr von Schüttgut über die Einlaßöffnungen 11, 14 im Gehäuseoberteil 10 und die im gleichen Maße stattfindende Entnahme von Schüttgut über die Austragöffnung 7 im Austrag-Sammelraum 6 sowie durch die Rückführung des Schüttgutes über die Leitungen 22, 27 und 28 wird ein kontinuierlicher Kreislauf des Schüttgutes aufrecht erhalten. Über die Leitung 31 wird von außen nur jeweils der Ergänzungsbedarf frischer Stahlkugeln eingebracht . Im Inneren des Schachtofens 1 bildet sich das in Figur 1 dargestellte Wanderbett 16 aus, welches im dynamischen Gleichgewicht von Zufluß und Abfluß etwa die dargestellte Form behält.
Die zu entsorgenden, Granaten werden in einer entsprechend abgestimmten Menge über die Einlaßöffnung 15 im Gehäuseoberteil 10 zugeführt und dabei unter das Schüttgut gemischt. In der Nähe des Gehäuseoberteils 10 besitzt das Wanderbett 16 eine Temperatur, die unterhalb der Zündtemperatur der Granaten liegt. Je tiefer jedoch die Granaten mit dem Schüttgut im Wanderbett 16 nach unten absinken, um so höher wird die Temperatur, der sie ausgesetzt sind. Kommen die Granaten in die Nähe der Zündvorrichtung 18, so haben sie bereits eine Temperatur, die nicht mehr weit von der Zündtemperatur entfernt ist . Es genügt nunmehr eine verhältnismäßig kleine weitere Temperaturerhöhung durch eine weitere Energiezufuhr und/oder die Zündvorrichtung 18, um die gesteuerte Explosion auszulösen. Die dabei freigesetzte thermische und mechanische Energie wird von dem die Granaten umgebenden Schüttgut aufgenommen und zum Teil an die Wände des Gehäuses 2 weitergegeben, die hierzu in geeigneter Weise ausgebildet sind.
Das Wanderbett 16 wird nicht nur durch die thermische und mechanische Energie der Detonation erhitzt; vielmehr muß ein Teil der Wärme von außen mit Hilfe des Heizgases zugeführt werden, welches über die Einlaßöffnungen 13 im Gehäuseoberteil 10 eingeführt wird.
Die mit der Detonation verbundenen und ggf . nachfolgenden Reaktionen sind abgeschlossen, wenn die das Wanderbett 16 bildenden Materialien in den unteren Austragabschnitt 4 des Gehäuses 2 eintreten. Hier enthält das Wanderbett 16 also im wesentlichen Stahlkugeln, Metallschrott, der bei der Explosion aus den metallischen Granathülsen entstanden ist, Chemikalien als Reaktionsprodukte und Gase . Das feste Schüttgut wird über die Austragöffnung 7 und die Leitung 19 der Entgiftungsanlage 20 zugeführt. Die Gase, welche den Schachtofen 1 in derselben Richtung wie das Schüttgut durchlaufen haben, werden über die Auslaßöffnung 8 ebenfalls in die Entgiftungsanlage 20 eingeleitet. Da sich diese Gase auf vergleichsweise hoher Temperatur befinden, können sich mitgeführte dampf- oder gasförmige Reaktionsprodukte nicht an den nachgeschalteten gasführenden Leitungen und Einrichtungen, wie sie durch die Leitung 21 exemplarisch angedeutet sind, niederschlagen. Vielmehr werden alle diese Verunreinigungen vollständig in die Entgiftungsanlage 20 eingetragen, wo sie entgiftet werden können.
Das Schüttgut, welches die Entgiftungsanlage 20 über die Leitung 22 noch mit hoher Temperatur verlasst, wird nunmehr entsprechend dem Wärmehaushalt des Schachtofens 1 an dem Verzweigungspunkt 26 in zwei Teilströme unter- teilt. Ein erster Teilstrom 27 des Schüttguts gelangt ungekühlt, also mit hoher Temperatur über die Leitung 27 und die Einlaßöffnungen 11 in den Innenraum des Schachtofens 1. Dieser Teilstrom des Schüttgutes muß also nicht neu durch Heizgas auf Temperatur gebracht werden, was eine entsprechende Energieeinsparung mit sich bringt. Der zweite Teilstrom 28 des Schüttgutes, welcher im Kühler 30 abgekühlt und über die Leitung 28 und die Einlaßöffnungen 14 in den Innenraum des Schachtofens 1 eingeführt wird, wird so klein wie möglich gehalten; er sorgt dafür, daß das in vertikaler Richtung im Innenraum des Schachtofens 1 existierende Temperaturprofil den gewünschten Verlauf nimmt, daß also im oberen Bereich des Schüttgutes 16 noch nicht die Entzündungstemperatur der Granaten eintritt sondern diese erst in ausreichendem Abstand von der Oberfläche des Schüttgutes 16 detonieren.
Die Überführung der Feststoffe und Gase vom Schachtofen zur Entgiftungsanlage kann auch in einer gemeinsamen Leitung erfolgen.
Das in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Entsorgungsvorrichtung stimmt mit demjenigen, das oben anhand der Figur 1 beschrieben wurde, weitgehend überein. Entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich auf Unterschiede, die das Ausführungsbeispiel der Figur 2 gegenüber demjenigen der Figur 1 aufweist.
Das Gehäuse 102 beistzt neben der mittleren, unteren Austragöffnung 105, über welche das Schüttgut 116 in den Austrag-Sammelraum 106 eintritt, weitere, im radial äußeren und unteren Bereich angeordnete Austragöffnungen 140, zu denen das im radial äußeren Bereich des Innen- rau es des Wanderbetts 116 befindliche Schüttgut mit Hilfe von sich nach unten konisch erweiternden Leitflächen 141 geleitet wird. Die zusätzlichen Austragöffnungen 140 sind über Leitungen 127a, 127b mit den Ξin- laßöff ungen 111 im Gehäuseoberteil 110 verbunden.
Das Schüttgut, welches die Entgiftungsanlage 120 über die Leitung 122 verläßt, wird anders als beim Ausführungs- beispiel der Figur 1 nicht in zwei Teilfraktionen aufge- spaltet, sondern vollständig einem Kühler 130 zugeführt und dort auf niedrige Temperatur abkühlt. Dieses Schüttgut wird über die Leitung 128 in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 den Einlaßöffnungen 114 im Gehäuseoberteil 110 zugespeist. Der Anteil des Schüttgutes, der beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 ungekühlt zurückgeführt wird, wird also anders als beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 nicht über die Entgiftungsanl ge 120 geleitet. Dabei wird von der Erfahrung Gebrauch gemacht, daß sich die bei der Detonation der Granaten entstehenden Produkte vorzugsweise im mittleren Bereich des Wanderbettes 16 nach unten absenken, während im radial außen liegenden Bereich das Schüttgut f st vollständig aus Stahlkugeln besteht . Das in großem Ausmaße Detonationsprodukte mitführende Schüttgut aus dem mittleren Bereich des Schachtofens 101 gelangt also nach wie vor in die Entgiftungsanlage 120, während das verhältnismäßig wenig belastete Schüttgut aus den Randbereichen des Wanderbettes 16 zur Entlastung der Entgiftungsanalge 120 wieder direkt in den Schachtofen 101 eingebracht wird.
Bei den oben anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen der Entsorgungsanlage war das deckelartige Gehäuseoberteil 10 bzw. 110 so ausgebildet, daß die Einlaßöffnungen 10 bis 15 bzw. 110 bis 115 ungefähr in derselben Höhe angebracht waren. Dies ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 anders. Diese Figur zeigt nur den oberen, dem Gehäuseoberteil benachbarten Bereich der Vorrichtung. Im übrigen stimmt sie mit wahlweise der Vorrichtung nach Figur 1 oder derjenigen nach Figur 2 überein. Teile in Figur 3, die solchen der Figur 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 200 gekennzeichnet .
Das Gehäuseoberteil 210, welches auf dem oberen Rand des zylindrischen Gehäusebereiches 203 aufliegt, ist in folgender Weise gestuft ausgebildet: Ein mittlerer Bereich 210a, der in der Draufsicht kreisförmig ist, liegt höher als ein radial äußerer, in der Draufsicht ringförmiger Bereich 210b. Die Bereiche 210a und 210b des Gehäuseoberteils 210 sind durch einen zur Achse des Gehäusebereiches 203 koaxialen zylindrischen Bereich 210c miteinander verbunden. Da der Innenraum des Gehäuses 202 vollständig mit dem Wanderbett 216 ausgefüllt ist, bedeutet dies, daß die Oberfläche 216a des Wanderbettes 216 im mittleren Bereich höher liegt als die Oberfläche 216 b im Randbereich.
Die mittlere Einlaßöffnung 215 im Gehäuseoberteil 210, über welche das Entsorgungsgut zugeführt wird, sowie die diesen benachbarten Einlaßöffnungen 214, über welche das kalte Schüttgut eingespeist wird, befinden sich im oberen Bereich 210a des Gehäuseoberteiles, während die Einlaßöffnungen 213, 212 und 211, über welche Heizgas, Hilfsstoffe bzw. heißes Schüttgut in den Innenraum des Schachtofens 201 eingebracht werden, sich im tieferliegenden ringförmigen Bereich 210 a des Gehäuseoberteiles 210 befinden.
Hiermit wird folgendes erreicht : Innerhalb des Schüttgutes 216 soll, wie oben schon erwähnt, ein vertikales Tempera- turprofil in der Weise herrschen, daß die Entzündung der Granaten erst in einer bestimmten Entfernung unterhalb des obersten Oberflächenbereichs des Wanderbettes 16 erfolgt. Es ist also wichtig, für eine ausreichende Überdeckung der zur Detonation gelangenden Granaten zu sorgen. Die Aufrechterhaltung dieses für die richtige Funktion so wichtigen Temperaturprofils wird bei der Ausführungsform der Figur 3 unterstützt. Hier werden die heiß zugegebenen Komponenten erst in einer gewissen "Tiefe" unterhalb des obersten Oberflächenbereichs 216a des Wanderbettes 216 eingebracht; der innerhalb der "Erhebung" des Gehäuseoberteiles 210 befindliche Teil des Wanderbettes 216 wird also nicht erhitzt.
Dieses Prinzip der Zugabe der verschiedenen Komponenten in unterschiedlichen "Tiefen", von dem obersten Oberflächenbereich des Wanderbettes aus gesehen, ist bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel konsequent fortgesetzt. Figur 4 ist eine ähnliche Darstellung wie Figur 3, zeigt also nur den Bereich des Gehäuseoberteiles. Teile in Figur 4, die solchen der Figur 1 entsprechen, sind mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 300 gekennzeichnet .
Das Gehäuseoberteil 310 von Figur 4 ist doppelt abgestuft. Es besitzt einen mittleren, in der Draufsicht kreisförmigen Bereich 310a, einen diesem benachbarten ersten in der Draufsicht ringförmigen Bereich 310b und einen zweiten, radial außen liegenden in der Draufsicht ringförmigen Bereich 310d. Der mittlere Bereich 310a ist mit dem ersten ringförmigen Bereich 310b des Gehäüseoberteils 310 über einen ersten zylindrischen Bereich 310c und der erste ringförmige Bereich 310b mit dem zweiten, äußeren ringförmigen Bereich 310 d des Gehäuseoberteils 310 durch einen zweiten zylindrischen Bereich 310e verbunden. Diese Abstufung des Gehäuseoberteils 310 spiegelt sich in einer doppelten Oberflächenabstufung der oberen Fläche des Wanderbettes 316 wieder, die einen mittleren, am höchsten liegenden Bereich 316a, einen diesem benachbarten, etwas tiefer liegenden ringförmigen Bereich 316b und einen tiefsten, radial außen liegenden ringförmigen Bereich 316 c besitzt.
Die Einlaßöffnung 315 für das Entsorgungsgut sowie die diesen benachbarten Einlaßöffnungen 314 für das zugeführte kalte Schüttgut befinden sich wieder im obersten, mittleren Bereich 310a des Gehäuseoberteiles 310, die Einlaßöffnungen 313 und 312 für das Heizgas bzw. Hilfsstoffe befinden sich im benachbarten ringförmigen Bereich 310b des Gehäuseoberteils 310, während die Einlaßöffnungen 311 für das heiße rückgeführte Schüttgut im radial äußersten Bereich 310d des Gehäuseoberteils 310 zu finden sind. Erneut erfolgt also die Zugabe der verschiedenen Komponenten an denjenigen "Tiefen" unterhalb des obersten Oberflä- chenbereichs 316a des Wanderbettes 316, an denen dies zur Aufrechterhaltung des gewünschten vertiaklen Temperaturprofiles im Wanderbett 316 am günstigsten ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Entsorgung von Materialien, insbesondere von chemische Kampfstoffe enthaltenden Granaten, die sowohl hochenergetische Stoffe als auch chemische, insbesondere arsenorganische, Gifte enthalten, bei dem die Materialien in einem druckfesten Gehäuse mit einem Schüttgut vermischt werden, mit dem zusammen sie ein Wanderbett bilden, wobei in einem gewissen Abstand von dem obersten Oberflächenbereich des Wanderbetts in dessen Innerem eine Reaktion zumindest der hochenergetischen Stoffe unter kontrollierten Bedingungen eingeleitet wird, und wobei ferner ein Heizgas durch das Wanderbett hindurch geleitet wird, welches beim Verlassen des Wanderbettes zumindest einen Teil der chemischen Gifte in noch gefährlichem Zustand mit sich führt und zur Entgif- tung einer Entgiftungsanlage zugeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizgas in einer Richtung durch das Wanderbett (16; 116; 216; 316) geführt wird, die mit der Bewegungsrichtung des Wanderbetts (16; 116; 216; 316) übereinstimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizgas in einer gewissen Entfernung unterhalb des obersten Oberflächenbereiches (216a; 316a) des Wanderbetts (216; 316) in das Wanderbett (216; 316) eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeich- net, daß das Heizgas ein Inertgas ist.
4. Vorrichtung zur Entsorgung von Materialien, insbesondere von chemische Kampfstoffe enthaltenden Granaten, die sowohl hochenergetische Stoffe als auch chemische, insbesondere arsenorganische Gifte enthalten, mit
a) einem druckfesten Gehäuse;
b) einem in dem Gehäuse sich von oben nach unten bewe- genden Wanderbett, in dem in einem gewissen Abstand von dem obersten Oberflächenbereich eine Reaktion zumindest der hochenergetischen Stoffe unter kontrollierten Bedingungen eingeleitet wird und das im dynamischen Gleichgewicht zwischen der Zufuhr eines Schüttgutes und den zu entsorgenden Materialien einerseits und dem Austrag von Schüttgut, das aus der Reaktion stammende feste Reststoffe enthält, andererseits ausgebildet ist;
c) mindestens einer Einlaßöffnung in dem Gehäuse, über welche Heizgas in das Wanderbett einbringbar ist;
d) mindestens einer Auslaßöffnung im Gehäuse, über welche Heizgas, welches zumindest einen Teil der chemischen Gifte in noch gefährlichem Zustand mit sich führt, aus dem Wanderbett ausführbar ist;
e) einer Entgiftungsanlage, welcher die das Wanderbett verlassenden Heizgase zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mindestens eine Einlaßöffnung (13; 113; 213, 313) für das Heizgas an einer höher liegenden Stelle des Gehäuses (2; 102; 202; 302) als die am höchsten liegende Auslaßöffnung (8; 108; 208) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einlaßöffnung (213; 313) an einer Stelle des Gehäuses (202; 302) angeordnet ist, die tiefer als der oberste Oberflächenbereich (216a; 316a) des Wanderbettes (216; 316) liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Strömungsrichtung des Gases im
Wanderbett umkehrbar ist.
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