用于处理危险或高能材料的装置

申请号 CN03805206.7 申请日 2003-01-14 公开(公告)号 CN100341613C 公开(公告)日 2007-10-10
申请人 GFE处理有限及两合公司; 发明人 F·威廉;
摘要 用于处理危险或高能材料的装置以已知的方式包括一个耐压壳体(2),在其中材料在可控条件下发生反应,生成物没有危险。一个 流化床 (16)在壳体(2)中从上向下运动,在散料以及待处理材料的导入和散料以及反应产生的残余物的混合物的导出之间动态平衡中形成该流化床。在流化床(16)的内部设置了一个用作将加热气体导入此 位置 的装置并与一外部加热气体源相连的空心体(40)。利用直接设置在流化床(16)的反应区域的附近的所述装置(40),可以以一种节约 能量 的方式保证,在流化床(16)的反应区域内存在希望的反应 温度 。
权利要求

1.一种用于处理危险或高能材料的装置,带有
a)一个耐压壳体,在其中使所述材料在受控条件下发生 反应,反应的最终产物没有危险;
b)用于加热气体导入的装置包括至少一个空心体(40; 140),所述空心体设置在所述流化床(16;116)的内部并与一个 外部的加热气体源相连;
c)至少一个装置,利用该装置可以将加热气体导入所述流化床, 其特征在于
d)一个在所述壳体中从上向下运动的、将所述壳体填充至基本 上到达壳体上部件(10)的流化床,在一种散料以及待处理的所述材料的 导入和散料以及反应产生的残余物的混合物的导出之间动态平衡中形成该 流化床。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述空心体(40; 140)是一个同心地包围待处理的所述材料的运动路径的环。
3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,形成所述空心体 (40;140)的环是多形的。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,设有多个环状弧 段形的同心地围绕待处理的所述材料的运动路径的空心体(40; 140)。
5.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述空心体设置 在待处理的所述材料的运动路径上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置,其特征在于,设 有一个另外的用于导入气体的装置(13,153),该装置产生一气流, 该气流包围由空心体(40;140)产生的加热气体流,并使流化床 (16)的反应区域和其周围区域内的加热气体流集中。
7.如权利要求1至5中任一项所述的装置,其特征在于,在 流化床中,在至少一个导入加热气体的流化床(116)内部的空心 体(140)的下方设置一个装置(150),利用该装置向流化床(110) 中导入冷却气流。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种用于处理危险或高能材料的装置,带有:

a)一个耐压壳体,在其中可使材料在可控的条件下发生反应,反应 的最终生成物没有危险;

b)一个在壳体中从上向下运动的流化床,在散料以及待处理材料的 导入和散料以及反应产生的残余物的混合物的导出之间动态平衡中形成该 流化床;

c)至少一个装置,利用该装置可以将加热气体体导入所述流化床。

背景技术

在DE 199 11 175 A1中已说明了一个这种装置。为了在反应中,特别 是在被处理材料发生爆炸期间产生的对装置的负荷尽量保持较小,处理优 选地将材料导入流化床的中部并且使其在这里发生反应。在这种已知的装 置中,加热气体通过盖形的壳体上部件中的开口导入流化床。即对流化床 的加热直接开始于与壳体上部相邻的上侧。这在不利的情况可能导致,反 应所要求的温度过于靠近流化床的表面,即在反应的时间点上待处理材料 还未被散料充分覆盖。此外,在已知的装置中,全部的散料基本上已相同 的方式被加热,这就导致相对较高的能量需求。

发明内容

由此本发明的目的在于,这样设计用于处理危险或高能材料的装置, 使其运行具有较小的能量需求。
根据本发明这样来实现所述目的:
所述装置包括:
一个耐压壳体,在其中可使材料在可控的条件下发生反应,反应的最 终生成物没有危险;用于导入加热气体的装置包括至少一个空心体,所述 空心体设置在流化床的内部并与一个外部的加热气体源相连;至少一个装 置,利用该装置可以将加热气体体导入所述流化床,其中一个在壳体中从 上向下运动的、将所述壳体填充至基本上到达壳体上部件的流化床,在散 料以及待处理材料的导入和散料以及反应产生的残余物的混合物的导出之 间动态平衡中形成该流化床。
即根据本发明,应该使反应区域中达到足够高温度的加热气体,不是 在流化床的外表面而是在流化床的内部被这样导入,以使其直接流入反应 区域。即仅需要加热流化床的中心区域,仅有散料量的一部分位于这里。 这带来显著的能量节省。可以毫无问题地调整流化床内反应区域的“深度”, 因为热量的导入也不是从外向内进行的。
所述空心体是一个同心地围绕待处理材料运动路径的环是合理的。以 这种方式,可以有目的和均匀地调节(temperieren)待处理材料在其中发 生反应的区域的温度。通常待处理材料的运动路径位于壳体的轴线上,从 而环形的空心体与壳体轴线同心地设置。
构成空心体的环不必是圆环形,它还可以是较易于制造的多形。
在本发明的另一种实施形式中,不是采用连续的环形空心体,而是设 有多个同心地包围待处理材料的运动路径的环状弧段形空心体。除了便于 制造外这还具有这样的优点,即由环形弧段状的空心体围绕的与反应区域 相邻的内部空间,能够较好地与流化床的外侧区域相连通,且特别是可将 机械能量传到所述外侧区域上,而不会损坏空心体。
可选地,空心体还可以直接设置在待处理材料的运动路径内。这样该 空心体优选地沿径向在整个周向表面上输出加热气体流。
在本发明的一个优选的实施形式中,设有一个另外的用于气体导入的 装置,该装置产生一气流,该气流包围由空心体产生的加热气体流并使流 化床的反应区域及其周围区域内的加热气体流集中。所述附加的气流在一 定程度上“包裹”加热气体流并且避免该加热气体流有相当多的部分向流 化床外侧区域的方向漏出,在所述外侧区域所述加热气体流在能量方面无 效且仅使装置的能量平衡恶化。
最后,特别是在大尺寸的装置中,如果在流化床中在至少一个导入加 热气体的空心体下方设有一个装置,利用该装置可以将冷却气流导入流化 床,则是适宜的。用这种方式可以保证,在从装置导出之前从上向下运动 的热的散料可以获得要求的冷却。
附图说明
下面根据附图对本发明的实施例进行详细说明;其中
图1示出一用于处理含有含砷有机战剂的炮弹的装置的轴向剖视图;
图2示出已用于处理高爆霰弹(Sprenggranate)的装置的轴向剖视图。

具体实施方式

首先参考图1。图中示出了一个立炉1,利用该立炉特别是可以处理含 有含砷的战剂的炮弹。立炉1包括一个壳体2,该壳体带有一个在上部的 基本上为圆柱形的区段3和一个下部的向下锥形逐渐变细的导出区段4。 导出区段4具有一个排出口5,通过该排出口导出区段4的内部空间和一 个导出收集室6连通。在导出收集室6底部的附近设有一个导出开口7。 在距导出收集室6的底部一较大距离处设置有一个气体出口8。
在壳体2的圆柱形区段3上盖装有一个盖形的壳体上部件10,在该壳 体上部件中设有不同的入口11,13,14和15,除了中部的入口15外,实 现相同功能的入口11,13,14是成对设置的,即对于流动是并联的且相对 于中部入口15是对称设置的。
通过径向上位于最外侧的入口11以及通过两个与中部入口15相邻的 入口14,以将要详细说明的方式向壳体2的内部空间导入一种散料,在新 装置的状态下,散料只由球组成,在运行过程中散料由钢球和炮弹爆炸 产生的碎片(Schrott)的混合物组成。在立炉1的运行准备就绪状态,所 述散料以图1所示的方式填满导出收集室6的一部分,壳体的全部锥形导 出区段4和全部圆柱形区段3。其中这样确定钢球的尺寸,即在壳体1内 部根据流化床的形式形成“可流动的”散料16。
在与壳体上部件10相邻的流化床16的表面下方一定距离处,设置一 个点火装置18,例如两个产生一电场电极
通过壳体上部件10中的中部入口15导入待处理的炮弹。此时所述炮 弹与通过入口11,14导入的由碎片和钢球组成的混合物相混合,并且与一 体地形成在流化床16中的所述混和物一同在立炉1的内部向下运动,如同 下面要说明的那样。
通过在入口11,14之间的入口13,导入一具有确定温度的第一加热 气体。在壳体上部件10内还可以设置其它的未示出的入口,通过所述入口 根据应在立炉1中处理的材料的形式导入辅料,如燃料,空气,冷却 气体和化学物。当然,在立炉1的运行中将关闭不必要的入口11,13,14。
导出收集室6的导出开口7通过一管道19与一消毒设备20相连。另 一个管道21同样地将气体出口8和消毒设备20相连。
将炮弹中包含的化学战剂消毒的消毒设备20的详细构造不是本说明 的情况下感兴趣的内容。此处进行的化学/物理过程与DE 44 38 414 C2中 所述一致。只要知道消毒设备20可以通过四个管道提取出不同的产物就足 够了:反应生成物已在其表面上分离的散料通过管道22离开消毒设备20。 通过管道23导出不同的固体形式的残留物质。由炮弹壳产生的碎屑通过管 道24导出,以及净化的被导向一个烟囱的气体通过管道25导出。
导出散料的管道22在节点26出分支出一个第一管道27和一个第二管 道28。第一管道27直接导向在壳体上部件10内的径向最外侧的入口11。 与此相对,在第二管道28内设置一个冷却器30,在该冷却器内可以将散 料冷却到一个较低的温度;管道28从冷却器30出发继续通向两个与中部 入口15相邻的入口14。还有一个管道31通入管道28,在必要时可通过管 道31混入新的钢球。
在流化床16的内部空间内,在流化床16表面下方一定距离处,但在 点火装置18上方,与壳体2同心地设置一个环形空心体40。空心体40在 其径向内侧的外壳面上设有穿孔41,以便在空心体40的内部空间和壳体2 的内部空间之间可形成气体连通,但不会有颗粒从流化床16进入空心体 40的内部空间。
为此空心体40通过径向延伸的输送管42与一个供给管道43相连,通 过供给管道43导入一具有优选地高于导入入口14的第一加热气体温度的 第二温度的第二加热气体。
上述装置的工作过程如下:
通过经由壳体上部件10内的入口11,14连续导入散料,并通过经由 导出收集室6内的导出开口7提取出同样数量的散料,以及通过经由管道 22,27和28回送散料,可保持散料的连续循环。仅当有补充需要时通过 管道31从外部导入新的钢球。在立炉1的内部形成如图1所示的在流入和 导出的动态平衡中保持所示的形状的流化床16。
以相形地确定的数量将待处理的炮弹经由壳体上部件10内的入口15 导入并在此混入散料下方。流化床16在壳体上部件10处至少在入口15 的附近具有明显低于炮弹着火点的温度,例如120℃。这特别可以通过适 当地选择通过壳体上部件10中的入口13导入的第一加热气体的温度来保 证。当然此温度也可略高于前述的120℃,因为加热气体的导入位置位于 炮弹在其中向下运动的流化床的中心区域的径向外侧。根据本发明,只发 生有限的径向热交换,从而在径向可以形成一确定的温度分布,该温度分 布在入口15附近的中部区域具有一较低的温度。
当炮弹与散料在流化床16中向下沉,到达流化床16的一个区域,该 区域通过由空心体40流出的第二加热气体加热到一个较高的温度。随着向 下运动,炮弹受控的爆炸产生的热能使流化床16的温度继续升高。因此如 果炮弹在其向下的路径上到达点火装置18附近,则它已具有离着火点不远 的温度。现在通过另外的能量输入和/或点火装置18产生的另一个较小的 温度升高即足以引发受控爆炸。此时释放出的热和机械能量由包围炮弹的 散料吸收,并部分地传递到为此其以恰当的方式设计的壳体2的壁部。
当构成流化床16的材料进入壳体2的下部导出区段4,与爆炸相关联 的及在一些情况下后续的反应终止。即此处流化床16基本上包含钢球、在 爆炸时由金属炮弹壳产生的金属碎片、作为反应生成物的化学物质和气体。 将固体的散料通过导出开口7和管道19输送给消毒设备20。沿与散料相 同的方向穿过立炉1的气体通过出口8同样导入消毒设备20。
通过管道22仍以较高的温度离开消毒设备20的散料现在根据立炉1 的热量节省/预算在分支节点26处分为两个分支流。散料的第一分支流27 未被冷却地—即以较高的温度—经由管道27和入口11到达立炉1的内部 空间。可达到全部散料的20~70%的散料的这个分支流不必重新由外部热 量输入而升温,这可得到相应的能量节省。在冷却器30中被冷却且通过管 道28和入口14导入立炉1的内部空间的散料的第二分支流28保持尽可能 较少;所述第二分支流与通过入口13和通过空心体40输入的第一和第二 加热气体一起保证,在立炉1内部空间的垂直方向存在的温度分布具有希 望的分布走向,即在散料16上部的中部区域还未达到炮弹的着火点,而炮 弹在距流化床16的上表面有足够的距离的位置处才爆炸。
由于经由在流化床16的内部空间内的空心体40在需要升高温度的位 置导入第二加热气体,可实现显著的能量节省。通过壳体上部件10内的入 口13导入的第一加热气体的功能基本上在于避免从空心体40流出的第二 加热气体散布到流化床16的外侧区域。
在图2中示出的装置用于处理高爆霰弹以及那些不含化学性战剂和为 此大量爆炸物的炮弹。此装置的总体结构与于图1中的装置相类似。相应 的部件由此以与图1中相同的标号加上100来表示。
如前所述,因为在图2中不处理含有化学毒物的材料,所以不需要将 由立炉101导出的生成物输入一个专的消毒设备。而是将通过导出开口 107离开立炉101的散料通过管道122输送给一个冷却/分离装置130。在 该冷却/分离装置130内首先进行冷却,然后分离所处理的材料爆炸时例如 由炸碎的炮弹壳产生的碎片和钢球。较粗大的碎片通过管道181排出以进 行进一步的处理,而被冷却的钢球和在一些情况下较细小的碎屑通过管道 128导回到壳体上部件110上的入口114。
在图2所示的立炉101中,可以使将流化床116加热到所要求的温度 的加热气体不是沿与流化床116的运动方向相同的方向而是沿与其相反的 方向流动。这具有能量方面的优点:从下向上以反向流输送的加热气体基 本上完全吸收了来自反应区域的散料的能量,向上引导该能量并由此保证 使流化床116的中部达到足够的温度水平。在加热气体从下向上的继续流 动中将其能量传给从上向下流入的还是冷的散料,将散料加热并在此时其 本身冷却。
下面详细说明加热气体的循环过程:
在流化床116的内部,但此时是在点火装置118下方,彼此同心地并 且与立炉101的壳体102同心地设置两个环形空心体140和150。空心体 140和150在其结构形式上分别完全对应于图1所示实施例的空心体40。 上空心体140用于将热的,处于一较高温度的加热气体导入真正的反应区 域附近,并保证那里的温度足够高。与此不同,向略靠下方设置的第二空 心体150供给处于一较低温度的气体。该气体的作用主要在于,这样地冷 却从上向下从反应腔移动出的散料,以使其可从立炉101的导出开口107 流出。对于较小尺寸的立炉101也可以取消所述第二空心体150。
图2的立炉101的壳体102在圆柱形区段103和锥形导出区段104之 间有一个直径略加大的同样是圆柱形的区段151。一个圆柱形的滤筛或者 一个圆柱形的棒条筛152用于使流化床116在第二个圆柱形的壳体区段 151的轴向区域内也保持其直径,从而在滤筛或棒条筛152和圆柱壳体151 之间留下一个环形空间153。
再次通过径向的输送导管142向上部的环形空心体140,通过在径向 并向下延伸的穿过锥形导出区段104的导管154向下部空心体150,以及 通过圆柱形壳体区段151内的入口155向环形空间153输入相应温度的加 热气体。
在图1的实施例中作为用于第一加热气体的入口的图2的实施例的开 口114此处具有用作加热气体出口的作用。该开口通过管道156和入口155 或导管154相连。图中未示出的合适的鼓机用于使在这里循环的空气循 环。从管道156分支出其中分别装有加热装置158的分支管道157。管道 157从加热装置158继续通向输送导管142,通过该输送管道向上部环形空 心体140供气。
上面根据图2说明的装置的功能基本上上与图1的装置的功能相一致。 主要的不同在于不同的加热气体及其循环流动的流动方向,以及在于未冷 却地导回流化床的散料的排放(Weglassung)。被供以由加热装置158出 来的热的加热气体的上部环形空心体140用于使反应区域附近达到足够高 的温度,被供以未冷却的循环加热气体的下部空心体150用于使离开反应 区域的散料的冷却,而同样较冷的通过入口155输入环形空间153并从那 里输入径向位于外侧的流化床116区域的加热气体,也避免热的通过第一 环形的空心体140导入的加热气体扩散到流化床116的外侧区域。
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