烧掉炸药的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN92103262.5

申请日:

1992.05.07

公开号:

CN1066726A

公开日:

1992.12.02

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

F42D5/04; A62D3/00

主分类号:

F42D5/04; A62D3/00

申请人:

考斯和施泰因豪森试验研究有限公司;

发明人:

瓦尔特·舒尔策

地址:

联邦德国卡尔维茨

优先权:

1991.05.10 DE P4115232.8

专利代理机构:

永新专利商标代理有限公司

代理人:

赵鼎德

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内容摘要

本发明是将炸药摊开放在燃烧处将它烧掉的方法。本发明的目的是要在炸药燃烧时得到一股尽可能连续的具有一定流量的排气流,这可以通过将炸药摊放成一定的几何形状并使它具有一定的尺寸来达到。

权利要求书

1: 将炸药摊开放在燃烧处烧掉的方法,其特征是,炸药(1)摊放成一定的几何形状并具有一定的尺寸。
2: 按照权利要求1的方法,其特征是,一定的几何形状是一种弯弯曲曲的摊放方式。
3: 按照权利要求1的方法,其特征是,一定的几何形状是一种矩形波状的摊放方式。
4: 按照权利要求2或3的方法,其特征是,在形成的U形弯头(4)之间设有隔墙(6)。
5: 按照权利要求1至4中任一项的方法,其特征是,与所要求的质流量有关的几何形状的尺寸根据各种炸药的特性值来确定。
6: 在具有一个烧掉反应室和许多燃烧小车的封闭的烧掉装置内烧掉炸药的方法,首先在反应室外将炸药装在小车上,然后用输送装置将小车送入到反应室内炸药点燃装置之前,从这里起燃烧着的炸药继续在反应室内移动,最后在燃烧结束时被移出反应室,在方法措施上有下列两个特征: a)炸药(1)在燃烧小车(5)上被摊放成一定的几何形状并具有一定的尺寸; b)燃烧小车(5)的输送速度和炸药(1)的点燃时刻是可以根据一个可测量的、代表排气质流量特征的量,特别是排气温度来调节的。
7: 按照权利要求6的方法,其特征是,燃烧小车(5)的输送装置随着空气流(9)在烧掉反应室(8)中穿行。
8: 按照权利要求6或7的方法,其特征是,对烧掉反应室(8)的排气排出管(15)内的排气温度进行测量。
9: 按照权利要求6,7或8的方法,其特征是,一定的几何形状是一种弯弯曲曲的摊放方式(2)。
10: 按照权利要求6,7或8的方法,其特征是,一定的 几何形状是一种矩形波状的摊放方式(3)。
11: 按照权利要求6至10中任一项的方法,其特征是,在形成的U形弯头(4)之间设有隔墙(6)。
12: 按照权利要求6至11中任一项的方法,其特征是,在烧掉反应室(8)的内部有一个比周围环境低的低压。

说明书


本发明涉及一种将炸药摊放在燃烧处、然后烧掉的方法,特别是在封闭的烧掉装置内烧掉的方法,该装置有一烧掉反应室和许多燃烧小车,这些小车在反应室外装载炸药,然后用一输送装置将它们送入反应室内,来到炸药点燃装置前。然后正在烧掉的炸药在反应室内继续被输送,最后在燃烧结束后被送出反应室外。

    人们不仅已知本说明书第一句提及的普通技术的方法,而且也知道本说明书第二句所提到的技术,即在封闭的烧掉装置中使用的方法。这些方法可用来处理有爆炸危险的或会发生爆炸的物质,该项物质来自弹药、火箭、烟火技术中的火药等,特别是来自军工部门的所谓“爆炸物品”。在本发明中,“有爆炸危险的物质”是指那些固态的或液态的物质,它们在进行一定的测试方法时,由于将没有完全紧密密封的物质加热,或者虽未加热,由于一次并不少见的载荷例如打击或摩擦,都会在一定程度上引起化学反应,由此或者会在极短时间内产生高度膨胀地气体,招致突出的压力作用(爆炸),或者按照有关的规定,其结果相当于发生一次爆炸。在“会发生爆炸的物质”这个概念下,“炸药”是其中特别值得一提的,今后该词将用来指那些为了爆破或驱动而制备的一般呈固态、流态和胶态的物质及混合物。鲁道而夫·梅友(Rudolf  Meyer)所著《炸药》一书第6版第127页上所列出的表可以告诉我们哪些是属于“炸药”这个概念的物质群。它们主要是由于其亚稳定状态来作为特征的,由于具有这种状态,不需其他物质特别是空气中的氧参加,也会发生迅速的化学分解反应。“炸药”既可是具有任意颗粒大小和粘合度的散装货,或具有一定尺寸的物体(如压制品),也可以是在空心物体内的填充物。在“会发生爆炸的物质”这个概念下,除了一般所定义的以外,还包括那些不是为了爆破或射击而制备的物质,如现代泡沫技术和塑料技术所需的,作为催化剂和气体连结剂的有机过氧化合物,以及杀虫剂,其中如著名的混合物“铝热剂”,它是用铝和铁氧化物混合而成的,它们自己会产生大量的热,转变成氧化铝和铁,这种热效应被用于钢轨的焊接。

    下面将用“炸药”这个一般概念来概述有爆炸危险的和会发生爆炸的物质(虽然炸药只是会发生爆炸的物质属下的一个子群)。

    现在接下来谈如何用烧掉炸药或爆破的办法来解除人们在处理炸药时由于对人和周围环境的不安全而引起的担扰。所谓“烧掉”就是说,在实际上将现存的较大量的各种炸药,如上所述。在没有其他物质参加反应,特别是没有通常燃烧时空气中氧的参加的条件下,引发其化学分解反应。在这种情况下,燃烧的影响不再能引起冲击性分解反应。但有一个在点燃敞开铺设的炸药时能合适地影响燃烧物质流量大小的参数,目前并不知道。因此也不可能用自由铺设的炸药的引燃时刻来调节燃烧速率。所以在本文开始时提到的现有技术所公开的方法只能达到这样的结果:即只有每次装料以公斤计的极有限的炸药量能被烧掉,燃烧的持续时间为以秒到以分计的范围。此时排气的质流量会在几秒内急剧地从零上升到最大值。燃烧处周围,特别是燃烧处上面的灼热的排气流内,温度也有类似的变化。排气温度在极短时间内可以上升到3000℃,然后在燃烧期间稍有波动,该波动与炸药的一些特殊性能有关,在整个燃烧期间保持不变。

    在世界上目前还较多采用一般的自由烧掉的办法时,有鉴于排气的质流量和其中所含有害物质的浓度,炸药在燃烧时的情况是具有重要的从属意义的。首先,在新时代,由于环境意识的上升,环境立法的严格化,有害物质失控地散放在大气中是应当禁止的,因此探索和发展新的道路,采用封闭的烧掉装置,以便通过烧掉来处理炸药;在该装置中以三种物质形态产生的化学分解反应的生成物被截留下来,相应地加以处理。为此这种烧掉装置配备了空气吸出装置,并和净化装置接通。但在经济运行上,这种装置是不能被接受的,因为炸药装料只能几公斤一次地被烧掉,同时离解决问题越来越远,因为在燃烧时由于其强烈的放热效应所产生的很高的排气温度在封闭的烧掉反应室内可以达到3000℃,运入而尚未点燃为炸药的爆炸危险会显著增加,除此以外,在烧掉反应室内外器具和表计,特别是空气吸出装置和净化装置在这样高的温度下会遭受毁坏。

    为了保护所述烧掉装置内外的其他器具和表计,从烧掉反应室的入口区域到出口区域要吹入一股新鲜的空气流,它可使来到所述要保护的器具或表计之前的排气流显著地降温。但每一种炸药由于其自身特有的性能,是以另一种燃烧速率、另一种质流量、及自有的不均匀性来烧掉的,同时引入的空气流对排气流的冷却也是很不均匀的,这会妨碍烧掉装置的经济运行。

    本发明的目的就是要在考虑上述情况的条件下,研究出一种用本文开始时提到的方式烧掉炸药的方法,而在采用这种方法燃烧时可以得到一股连续而又一定量的排气流。

    这个任务所要研究的将炸药在燃烧处摊开然后烧掉的方法,按照本发明是这样解决的,即炸药是以一定的几何形状和一定的尺寸摊放的。

    本发明的基本思想是利用夏蓬尼埃(Charbonnier)方程式中所提出的设定的物理因素对燃烧速率产生影响的相互关系。其方程式为:

    (dZ)/(dt) =A·ψ(Z)·Pα

    式中:

    Z-烧掉后的发射药的体积对燃烧前原来体积的比率;

    A-发射药的“活力系数”;

    ψ-形状函数,在燃烧时会随着烧掉的情况而变;

    P-压力;

    α-压力指数;

    t-时间

    从上式可以算出空间燃烧速率,再乘上炸药的密度,就可算出炸药的质流量。运用这个公式至少可以近似地预先确定待烧掉的炸药的质流量,但对于某些组份尚不能精确知道的炸药,就只能用经验方法来查明了。在研究过程中,曾确定:待烧掉的炸药摊开放置的几何尺寸的极大程度上是以线性关系影响到炸药的质流量的。

    比如说一份炸药,其几何尺寸为一个一定的宽度x,其质流量为

    (dZ1)/(dt) ·P =M1

    同一炸药但另一种几何形状安排,其一定的宽度为2x,其质流量为

    (dZ2)/(dt) ·P =M2;

    那么M1只有M2的一半大小。显然,第三个尺寸,即炸药散装时的高度在确定质流量时也是起作用的。因为这些因素放在一起才能确定待烧掉的炸药的体积。通过这种研究,有利于使排气的质流量在很大程度上得到控制。因此通过使待烧掉的炸药具有一定的几何形状,并使这个几何形状具有一定的尺寸,对任一种炸药,我们都可得到一股连续而又一定的排气流。

    现在举例说明如何运用本文在开始时提到的方法,来在一个设有一个烧掉反应室和许多燃烧小车的封闭的烧掉装置内烧掉炸药。首先在反应室的外面,将炸药装载在燃烧小车上,然后用一个输送装置将燃烧小车拉到反应室内一个点燃炸药用的装置前,以后小车连同正在烧掉的炸药继续在反应器的内部移动,最后在燃烧结束时被送出反应室;预先计划好,将炸药以一定的几何形状和一定的尺寸摊放在燃烧小车上,并且燃烧小车的输送速度和炸药的点燃时刻是可以随着一个可以测量的、表征排气质流量的量,特别是排气的温度来调节的。

    这种改进的方法有两方面的目标:一个目标是烧掉装置应该是均匀地被充分利用的,那就是说在排气温度还没有超过平均值时,另一个燃烧小车就该引入并开始燃烧。另一目标是与烧掉反应器接通的净化装置或排气吸出装置的部件应加以保护,使免为很高的排气温度毁坏。为此第一步应将炸药按一定的几何形状和尺寸摊放在燃烧小车上,以便得到一个一定的排气流量,然后吹入新鲜的空气流,遍及烧掉反应室的各部,这样排气温度就可冷却到例如为300℃以下,排气可以通过连接着的净化装置上的一个相应的抽吸装置吸引出去。要连续地监测例如吸出管内的排气温度,然后通过对燃烧小车输送速度的一个相应的调节回路来进行控制,那就是说当下一个装好炸药的燃烧小车已经作好准备时,炸药的点燃时刻应该这样调节,即当排气温度在平均值以下时,装有炸药的燃烧小车要较快地输送到点燃装置燃烧器的面前,这样点燃就可顺利进行。如果被空气流冷却的排气温度不是下降,而是上升了,那么将燃烧小车输送到点燃装置前的输送速度就不应该太快,而应该放慢,同时或者点燃装置燃烧器的点燃应该推迟。

    燃烧小车的输送装置如果顺着空气或排气的流向通过烧掉反应器,那是很有利的。因为新近装入尚未点燃的炸药此时是处在烧掉反应室内最冷的地方,这样对新装入的炸药可以防止不希望的燃烧或不希望的引爆。此外由于引入的新鲜冷空气来到刚才产生过炽热的反应生成物的地方,也就是反应室内最热的地方,因此能做到迅速的和强烈的冷却,这同样能防止不希望的燃烧和不希望的引爆。最后,从气流应均匀的原理来看,空气要经历最长的路程穿过烧掉反应室而流动,在途中它必须接纳产生的反应生成物和烧掉的炸药所产生的热量。在这一很长的行程中空气、热量和反应生成物可以混合得很好。由于本方法追求安全,反对不希望的燃烧和引爆,在烧掉反应室内任何地方都能保持一个热量尽可能均匀的气体混合物,因此本发明的这种改进对烧掉装置的操作安全作出了巨大的贡献。

    关于待烧掉炸药摊开的几何形状,这里示例性地给出两种可以替代的方案。第一种方案安排成一个一定的弯弯曲曲的几何形状,另一种方案则是成为矩形波状,其时特别有利的办法是在每一个出现的U形弯头之间设置隔墙,该隔墙可以防止燃烧提前从U形弯头的一边蔓延到另一边。

    下面就本发明的一个较优的实施例配合附图详细说明。其中:

    图1A和图1B为一燃烧小车的俯视图,在该小车上炸药被摊开成为弯弯曲的形状(图1A)或矩形波状(图1B);

    图2为有许多燃烧小车穿行的烧掉反应室的纵向剖面图;

    图3为调节燃烧小车的输送速度和与排气温度有关的点燃时刻的示意图。

    图1A为一燃烧小车5的俯视图,该小车主要由一带着轮子11的车辆底盘9和一个装在车辆底盘上的盆10组成。在盆底待烧掉的炸药1被摊开成为弯弯曲曲的形状2,在毛虫形炸药的U形弯头之间设有隔墙6,该隔墙能防止毛虫形炸药的燃烧提前蔓延到对面。

    图1B为同样装有炸药1的燃烧小车5,但此处炸药1被摊开成为矩形波状3。此处同样设有隔墙6。

    原则上还可以设想将待烧掉的炸药摊开成更简单的形状,例如排成一个具有一定高度的纯矩形。

    图2为烧掉反应室8的纵向剖面图,在该室内许多燃烧小车5穿行而过。停留在烧掉反应室8的入口区域25内的燃烧小车装有待烧掉的炸药。而在烧掉反应室8的出口区域26的盆10内,则只有固态或流态的反应生成物,这些生成物将由输送设备从烧掉反应室内把它们运出去。在烧掉反应室8中部即在烧掉区域18的燃烧小车的盆10内的炸药或是恰好由点燃装置的点燃元件19点燃,或是恰好烧掉,这事发生在以秒或以分计的时间范围内。燃烧时输送装置的燃烧小车5继续往前输送,以便适应根据排气温度点燃下一盆炸药的需要。

    反应室8的烧掉区域18内有新鲜的空气流16吹过,该空气流是由空气吸入装置(图上未画出)通过吸入管14吸入烧掉反应室8内的,并成为空气排气混合物27通过排气管15输送到在附近连接着的一个净化装置(图上未画出)。空气吸入装置还通过入口通道28和出口通道29将新鲜空气吸入到烧掉反应室8内,即在燃烧小车的行程范围内在车辆底盘下面穿过。引入的空气通过纵向设置在反应室的另一组空气档板,进一步得到冷却。最后还通过所有可能存在的不密闭的空隙将空气吸入到烧掉反应室内,在该室的内部造成一个相对于外部环境的低压。因此烧掉反应室8作为一种特别不好控制的排放源的可能性得以排除。在开始到达吸入管14时,其温度还只相当于烧掉反应室外面环境温度的空气流,要按一定的温度和一定的流量进行调整,以便下面按照图3尚待说明的调节不致走样。这个调节就是燃烧小车的输送速度和炸药使用点燃元件19来点燃的时刻要根据排气管15内的排气温度来定。在通过烧掉区域18的路上,空气流16与温度高达3000℃的灼热排气混合起来,该排气是在燃烧小车5上的盆10内的炸药燃烧时所产生的。在排出管15内的空气和排气混合物的温度可由燃烧小车的输送速度或炸药点燃的节拍速度以及所选择的炸药摊开几何形状来确定。每一时间单元内烧掉炸药越多,那么在引入空气流的温度一定的条件下,在排气管15内的排气温度将越高。用一组具有可调的并可被固定在调好位置的叶板的百页窗17来保证一股连续而又有一定量的新鲜空气和排气的混合物的流通。

    为防止刚烧掉的炸药上的火花飞扬到已进入入口区域25准备好的炸药上,我们使空气流16沿着燃烧小车5的输送方向向前流动。

    图3为一示意图,指出如何根据排气管内的排气温度,调节燃烧小车的输送速度及或点燃装置22上炸药的点燃时刻。调节回路中含有一个设在排气流27内的温度探测器23,其测量结果-排气温度的水平及其时间特性曲线-被用在一个调节器20上并通过相应的调节装置(图上未画出),对点燃装置22或对燃烧小车5的输送速度施加影响。

    具有一定温度的引入的空气流16进入烧掉反应室8并在其内与排气混合成排气流27,其在烧掉反应室出口处的温度可由温度探测器23测出。由于排气流27的温度随着当时炸药烧掉的量而变,因此可以通过在烧掉反应室8内穿行的燃烧小车的速度或点燃装置对炸药的点燃时刻来进行调节。

    在炸药燃烧时所产生的反应生成物的质流量可通过炸药在燃烧小车5内摊开的形状在事前确定并加以限制。通过在烧掉反应室8内采取的合适措施,可使烧掉反应室8内充满一股连续的新鲜空气和排气的混合流,其时引入的新鲜空气流16应尽可能地一定并均匀地流入。调节器20按照某一种程序,控制着燃烧小车5的输送速度和点燃装置22的节拍速度,使排气流27能在一个可调水平上维持均匀的温度。

    通过这种调节回路,特别能选定炸药的点燃时刻,使在一次燃烧终了时减少的反应生成物的质流量,加上其时在另一次燃烧开始时发生的增多的质流量,正好给出烧掉装置的额定产量。通过本发明对排气流27的调节方法,除了可以调节其体积流和其温度外,还可以使其有害物质含量在实际上保持恒定。而这正是排气净化装置得以经济运行的一条重要前提,因为按照立法的要求,一定程度的减少污染物排放量是必须做到的。

    本发明中的将待烧掉的炸药摊开成一定的几何形状,可能会对燃烧技术的进步产生影响,特别是在其他领域内可用此法得到一股具有一定流量的反应生成物气流。通过添加具有一定质流量和一定温度的新鲜空气16,在燃烧小车5上所产生的排气约可冷却到小于300℃,并和排气形成空气排气混合物27。这个混合物的温度水平是具有重大意义的,因为过高的温度会使炸药在封闭的烧掉反应室内的燃烧增加爆炸的危险。一个极其精确的监控装置是需要的,并且它还可以保护空气抽出装置,不使其在灼热的排气下受到过热的影响。

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本发明是将炸药摊开放在燃烧处将它烧掉的方法。本发明的目的是要在炸药燃烧时得到一股尽可能连续的具有一定流量的排气流,这可以通过将炸药摊放成一定的几何形状并使它具有一定的尺寸来达到。 。

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