RU2413174C1

RU2413174C1 - Utilisation method of detonating fuses and armoured furnace for its implementation

Info

Publication number: RU2413174C1
Application number: RU2009138835/11A
Authority: RU
Inventors: Борис Вениаминович Зефиров (RU); Борис Вениаминович Зефиров; Владимир Моисеевич Кудрявицкий (RU); Владимир Моисеевич Кудрявицкий; Владимир Николаевич Старченко (RU); Владимир Николаевич Старченко; Вадим Николаевич Орлов (RU); Вадим Николаевич Орлов; Олег Андреевич Трубников (RU); Олег Андреевич Трубников
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-02-27

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: method consists in separation of detonating fuse into head and bottom parts; then, head parts are laid into multi-seat and multi-layered cassette which is loaded to armoured melting pot of armoured furnace and temperature is increased till demolition and/or combustion of all explosive agents occurs. Exit toxic gases are passed by means of vacuum installation through the system of filters by neutralising them to safe concentration. Armoured furnace for combustion of head parts has several layers of protection against explosion hazard, and ecological safety is provided by separation of cavities for toxic exit gases and for high-temperature gases from operating burner, which are then used for process purposes.

EFFECT: increasing safety of ammunition utilisation process.

6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области расснаряжения (уничтожения) боеприпасов и может быть использовано при утилизации головных частей взрывателей.The invention relates to the field of demilitarization (destruction) of ammunition and can be used in the disposal of the head parts of fuses.

Широко известны способы уничтожения боеприпасов путем их естественного подрыва и сжигания в специально оборудованных местах с последующими захоронениями остатков. Такой способ малоперспективен в части утилизации и небезопасен, т.к. нет гарантии наличия в остатках неуничтоженных взрывоопасных компонентов, а выделяющиеся при взрыве или сгорании газы могут быть вредными для здоровья людей и для окружающей среды. Разновидностью рассмотренного способа уничтожения можно считать сжигание со взрывом в специальных бронепечах взрывателей, отделенных от соответствующих боеприпасов (RU 2367897 C1). Но и такое дробление боеприпаса не является оптимальным для утилизации с точки зрения материальных затрат при приемлемой степени безопасности и экологичности. Экологичности может способствовать локализация продуктов взрыва специальным устройством в виде многослойного чехла, который впоследствии подлежит захоронению вместе с осевшими на его стенках вредными веществами (RU 2224216 C2). Применяют также изоляцию выделенного пространства с аспирацией выбрасываемых в атмосферу технологических газов от токсичных компонентов (RU 2318177 C2). Однако рассмотренные способы не решают в полной мере поставленные задачи. Способ и оборудование для его осуществления, которые совпадали бы в достаточной мере с заявленными, не обнаружены, поэтому формулы составлены без разделения признаков на известные и новые.Widely known are methods of destroying ammunition by naturally blasting and burning them in specially equipped places with subsequent burial of residues. This method is unpromising in terms of disposal and unsafe, because there is no guarantee of the presence of undetected explosive components in the residues, and the gases emitted during the explosion or combustion can be harmful to human health and the environment. A kind of the considered method of destruction can be considered burning with an explosion in special armored fuses detached from the corresponding ammunition (RU 2367897 C1). But such crushing of ammunition is not optimal for disposal in terms of material costs with an acceptable degree of safety and environmental friendliness. The localization of explosion products can be facilitated by a special device in the form of a multilayer cover, which is subsequently to be buried together with harmful substances deposited on its walls (RU 2224216 C2). Isolation of the allocated space with aspiration of the process gases emitted into the atmosphere from toxic components is also used (RU 2318177 C2). However, the considered methods do not fully solve the tasks. The method and equipment for its implementation, which would coincide sufficiently with the declared, are not found, therefore, the formulas are made without dividing the signs into known and new.

Задачей настоящего способа утилизации является создание технологии, позволяющей расснаряжать (обезвреживать) и утилизировать взрыватели в заводских условиях с максимальной безопасностью, экологичностью и экономической целесообразностью. Решению задачи в значительной степени способствует разделение взрывателя на головную и донную части, имеющие различную степень взрыво- и экологической опасности при утилизации. Головная часть взрывателя содержит сложные огневые цепи с многообразными взрывчатыми веществами (капсюльные втулки, передаточные заряды и др. элементы), задействование которых требует соответствующих очистных средств. Такая глубокая очистка была бы излишней при утилизации донной части с детонаторной шашкой, которая требует своих специфических подходов. Таким образом, разделение взрывателя на головную и донную части оптимизирует экономическую составляющую получаемого технического результата. Экологическая составляющая техрезультата дополнительно обеспечивается тем, что процесс сжигания проводят в замкнутом изолированном от внешней среды пространстве (бронетигеле), при этом прогон отходящих газов по всей системе очисток проводят вакуумной установкой, расположенной в конце технологической цепочки, т.к. избыточное давление в системе привело бы к утечкам газов, а в нашем случае подсос воздуха через неизбежные неплотности системы оправдан и безвреден. Состав отходящих газов продуктов сгорания (пример состава и соотношения компонентов для одного из типовых взрывателей приведен в таблице 1) определяет количество и последовательность расположения очистных устройств, в нашем случае это: очиститель-расширитель, фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки, термокаталитический фильтр, угольный фильтр.The objective of this method of disposal is to create a technology that allows you to disarm (neutralize) and dispose of fuses in the factory with maximum safety, environmental friendliness and economic feasibility. To a large extent, the fuse is divided into the head and bottom parts, which have a different degree of explosion and environmental hazard during disposal. The head part of the fuse contains complex firing chains with a variety of explosives (capsule bushings, transfer charges, and other elements), the use of which requires appropriate cleaning agents. Such a deep cleaning would be unnecessary when disposing of the bottom with a detonator block, which requires its own specific approaches. Thus, the separation of the fuse into the head and bottom parts optimizes the economic component of the obtained technical result. The environmental component of the technical result is additionally ensured by the fact that the combustion process is carried out in a closed space (armored gel), which is isolated from the external environment, while exhaust gas is run through the entire cleaning system by a vacuum unit located at the end of the process chain, because excessive pressure in the system would lead to gas leaks, and in our case, air suction through the inevitable leaks of the system is justified and harmless. The composition of the exhaust gases of the combustion products (an example of the composition and ratio of components for one of the typical fuses is given in table 1) determines the number and sequence of arrangement of the treatment devices, in our case it is a purifier-expander, coarse filter, fine filter, thermocatalytic filter, carbon filter.

Решаемая задача создания бронепечи - высокая степень защищенности персонала и окружающей среды от нештатных ситуаций при оптимальных материальных затратах. Достигается она тем, что бронепечь, в которой производят первый этап утилизации - сжигание и взрывообезвреживание всех элементов огневых цепей, содержит раздельные каналы отвода образующихся газов. Из камеры разогрева отводят для дальнейшего использования горячие газы от внешнего источника тепла, а из бронетигеля, в котором газы имеют вредные составляющие, их прогоняют через систему очистных устройств. Это является одним из способов получения технического результата создания бронепечи в экономической и экологической части. Взрывобезопасности способствует многоэтапность защиты: ячейки кассеты, бронетигель, две стальные толстостенные оболочки бронепечи с песочной засыпкой между ними. Повышению производительности утилизации с соответствующим техническим результатом способствует также многоярусная кассета с безопасным расположением ячеек.The task of creating an armored furnace is a high degree of protection of personnel and the environment from emergency situations at optimal material costs. It is achieved by the fact that the armor furnace, in which the first stage of utilization is carried out - burning and explosion-proofing of all elements of the fire chains, contains separate channels for the removal of generated gases. Hot gases are removed from the heating chamber for further use from an external heat source, and from the armored crucible, in which the gases have harmful components, they are driven through a system of treatment devices. This is one of the ways to obtain the technical result of the creation of armor in the economic and environmental parts. Explosion protection is facilitated by a multi-stage protection: cassette cells, an armor plate, two steel thick-walled shells of an armored furnace with sand filling between them. A multi-tier cassette with a safe cell arrangement also contributes to the improvement of recycling performance with the corresponding technical result.

На Фиг.1 показана общая принципиальная схема утилизации взрывателей. На Фиг.2 показана конструктивная схема бронепечи в двух проекциях, на Фиг.3 - конструктивная схема очистителя-расширителя, на Фиг.4 - конструкция многогнездовой кассеты в двух проекциях, а на Фиг.5 - конструктивная схема компоновки составных частей установки.Figure 1 shows a General schematic diagram of the disposal of fuses. Figure 2 shows a structural diagram of an armored furnace in two projections, Figure 3 is a structural diagram of a cleaner-expander, Figure 4 is a design of a multi-slot cartridge in two projections, and Fig. 5 is a structural diagram of an arrangement of component parts of an installation.

Утилизация взрывателей (Фиг.1) начинается с разделения их на установке 1 (см., например, заявка №2009134783/22 от 17.09.2009 г.) на донные части (ДЧ), которые расснаряжаются, например, способом RU 2367897 C1, и головные части (ГЧ), которые укладывают в многоярусные и многогнездовые кассеты 2, загружаемые затем в бронетигель бронепечи 3. В последней за счет внешнего источника тепла поддерживают температуру 500…600°C, при которой обеспечивается подрыв и/или выгорание всех взрывчатых веществ, содержащихся в огневых цепях. Периодически кассеты из бронепечи выгружают, извлекают из них остатки взрывателей (сталь, алюминий, латунь) и отправляют на утилизацию, затем очищают и загружают новой порцией головных частей. Токсичные газы из бронетигеля поступают в очиститель-расширитель 4. В нем стравливается избыточное давление отходящих газов и очистка их от попутных крупных осколков. Дальнейшая очистка отходящих газов, содержащих вредные вещества, происходит в фильтрах, некоторые из которых эффективно работают при температуре 200…250°C. В очистителе-расширителе отходящие газы доводятся до вышеуказанной температуры за счет использования горячих газов из камеры разогрева. В фильтре грубой очистки 5 отходящие газы с помощью стекловолокна очищаются от сажи, пыли, мелких твердых частиц, затем газы поступают в фильтр тонкой очистки 6, где они очищаются от вредных аэрозолей, используя для этого материал КАНТ-2. В следующем далее по цепочке термокаталитическом фильтре 7, заполненном химическим поглотителем и катализатором окисления, производят окисление углерода, азота, свинца и других вредных веществ, а также химическое связывание окислов на хемосорбентах. Следующий далее шихтовый фильтр 8 с угольными кассетами улавливает ртуть, окислы сурьмы и свинца. Угольные кассеты периодически заменяют в нем на новые, а отработанные поступают на утилизацию ртути. Фильтр 8 может эффективно работать при температуре порядка +40°C. Поэтому выходящие из фильтра 7 газы предварительно охлаждают в теплообменнике 9 атмосферным воздухом, прогоняемым через него той же вакуумной установкой, что и прогон всех отходящих газов. Для этого в установке предусмотрено специальное устройство, состоящее из узла 10 с заслонками и вентилятора 11, которые образуют вакуумную установку, обеспечивающую оптимальные режимы работы всей системы очистки отходящих газов.Disposal of fuses (Figure 1) begins with their separation in unit 1 (see, for example, application No. 2009134783/22 of 09.17.2009) into bottom parts (PM), which are discharged, for example, by the method of RU 2367897 C1, and warheads (warheads), which are stacked in multi-tiered and multi-slot cartridges 2, then loaded into an armor plate of an armor furnace 3. In the latter, a temperature of 500 ... 600 ° C is maintained at the expense of an external heat source, at which blasting and / or burning of all explosives contained in fire chains. Periodically, the cartridges from the armored furnace are unloaded, the remnants of the fuses (steel, aluminum, brass) are removed from them and sent for disposal, then they are cleaned and loaded with a new portion of the warheads. Toxic gases from the bronetigel enter the purifier-expander 4. It relieves excess pressure of the exhaust gases and purifies them from large associated fragments. Further purification of exhaust gases containing harmful substances occurs in filters, some of which work efficiently at a temperature of 200 ... 250 ° C. In the purifier-expander, the exhaust gases are brought to the above temperature due to the use of hot gases from the heating chamber. In the coarse filter 5, the exhaust gases using fiberglass are cleaned of soot, dust, fine particulate matter, then the gases enter the fine filter 6, where they are cleaned of harmful aerosols, using KANT-2 material for this. In the thermocatalytic filter 7 next in the chain, filled with a chemical absorber and an oxidation catalyst, the oxidation of carbon, nitrogen, lead and other harmful substances, as well as chemical bonding of the oxides on chemisorbents are performed. The following charge filter 8 with carbon cartridges traps mercury, antimony and lead oxides. Coal cassettes are periodically replaced in it with new ones, and the spent ones go to the disposal of mercury. Filter 8 can operate efficiently at temperatures of the order of + 40 ° C. Therefore, the gases leaving the filter 7 are pre-cooled in the heat exchanger 9 with atmospheric air, driven through it by the same vacuum unit as the run of all the exhaust gases. For this, a special device is provided in the installation, consisting of a unit 10 with shutters and a fan 11, which form a vacuum installation that provides optimal operating conditions for the entire exhaust gas purification system.

Бронепечь Фиг.2 содержит наружную 12 и внутреннюю 13 стальные оболочки, пространство между которыми засыпано перлитовым песком 14, Таким образом, обеспечивается термоизоляция и повышается безопасность от влияния возможных взрывов и тепла утилизируемых боеприпасов. Безопасность повышается еще и тем, что утилизируемые боеприпасы укладываются в ячейки кассеты, которую располагают в бронетигеле 15 с трубой 16 для отходящих токсичных газов. Изоляция внутреннего пространства бронетигеля 15 обеспечивается крышкой 17, для снятия и установки которой предусмотрено устройство 18. Повышение температуры до 500…600°C для сжигания или взрывания уничтожаемых компонентов производят с помощью работающей на газе или солярке горелки 19. Высокая эффективность использования внешнего источника тепла достигается в бронепечи оптимальным расположением горелки, а именно на 1/5…1/6 высоты бронетигеля от его дна (размер Н на фиг.2) и под углом 15° к вертикальной оси в горизонтальной плоскости сечения (сечение А-А на фиг.2). Энергосбережению способствует также то, что высокотемпературный тепловой поток из камеры разогрева бронепечи проходит по трубе 20 и используется для подогрева токсичных отходящих газов перед входом их в фильтры 5, 6, 7 (фиг.1). Подогрев газов происходит в очистителе-расширителе 4, в котором (фиг.3) труба 20 с горячими газами охватывает трубу 21 с экологически вредными отходящими газами. Последние поступают в трубу 21 через сетку 22, предварительно очистившись от сажи, пыли и крупных металлических осколков, которые осаждаются на дне емкости 23, и периодически выгружаются через люк 24. В этой же емкости стравливается (понижается) давление отходящих газов, а недоиспользованные горячие газы через клапан 25 по трубе 26 выбрасываются в атмосферу. Кассета (Фиг.4), в которой боеприпасы загружаются в бронетигель, является двухярусной, при этом расстояние между ярусами и величину шага t между ячейками выбирают из условия непередачи детонации от соседних изделий. Корпус 27 кассеты закрыт крышкой 28 с держателем 29 и содержит тягу 30 для удобства загрузки. Компоновка установки для утилизации головных частей взрывателей (Фиг.5) содержит уже описанные выше устройства и соединения под соответствующими номерами, а очищенные отходящие газы выбрасываются в атмосферу через трубу 31.The armor plate of FIG. 2 contains an outer 12 and an inner 13 steel shell, the space between which is filled with perlite sand 14, thus providing thermal insulation and increasing safety from the effects of possible explosions and heat of utilized ammunition. Safety is also enhanced by the fact that the disposed ammunition is placed in the cells of the cartridge, which is located in an armored car 15 with a pipe 16 for toxic waste gases. The insulation of the internal space of the armored crucible 15 is provided with a cover 17, for removal and installation of which a device is provided 18. The temperature is raised to 500 ... 600 ° C for burning or exploding the destroyed components using a gas-fired or diesel fuel burner 19. High efficiency of using an external heat source is achieved in the armor furnace the optimal location of the burner, namely, 1/5 ... 1/6 of the height of the armored crucible from its bottom (size H in figure 2) and at an angle of 15 ° to the vertical axis in the horizontal plane of the cross section (section AA) in FIG. 2). Energy saving also contributes to the fact that the high-temperature heat flow from the heating chamber of the armored furnace passes through the pipe 20 and is used to heat toxic exhaust gases before they enter the filters 5, 6, 7 (Fig. 1). The heating of the gases takes place in a purifier-expander 4, in which (Fig. 3) a pipe 20 with hot gases covers a pipe 21 with environmentally harmful exhaust gases. The latter enter the pipe 21 through the grid 22, after having previously been cleaned of soot, dust and large metal fragments that are deposited on the bottom of the tank 23, and are periodically discharged through the hatch 24. The pressure of the exhaust gases is drained (lowered) in the same tank and the unused hot gases through valve 25 through pipe 26 are released into the atmosphere. The cartridge (Figure 4), in which the ammunition is loaded into an armored vehicle, is two-tier, while the distance between the tiers and the step size t between the cells are selected from the condition of non-transmission of detonation from neighboring products. The cassette body 27 is closed by a cover 28 with a holder 29 and includes a draft 30 for ease of loading. The layout of the installation for the disposal of the head parts of the fuses (Figure 5) contains the devices and connections described above with the corresponding numbers, and the cleaned exhaust gases are emitted into the atmosphere through the pipe 31.

Установка в режиме очистки отходящих газов работает в автоматическом непрерывном режиме с периодической выгрузкой шлама из очистителя-расширителя 4 и заменой фильтрующих элементов в фильтрах 5, 6, 7 и 8. Производительность патентуемой установки составляет 800…1000 шт./час и позволяет утилизировать широкий класс изделий с высокой гарантией безопасности и экологической чистоты.The installation in the exhaust gas purification mode operates in automatic continuous mode with periodic discharge of sludge from the purifier-expander 4 and the replacement of filter elements in the filters 5, 6, 7 and 8. The productivity of the patented installation is 800 ... 1000 pcs / hour and allows you to utilize a wide class products with a high guarantee of safety and environmental friendliness.

Claims

1. The method of disposal of fuses by heating due to an external heat source with their preliminary separation into the head and bottom parts, which have different degrees of explosion and environmental hazard during disposal, characterized in that the process of disposal of the head part is carried out in a closed volume isolated from the external environment, and it includes sequentially laying the head parts of the fuses in separate cells of the cartridge, loading the cartridge into the armor plate of the armored furnace, raising the temperature in the armor to a temperature that ensures the detonation and / or burning out of all explosives, the removal of combustion products from the crucible to the purifier-expander with the release of excess pressure in it by separating large fragments and heating the exhaust gases, the further discharge of exhaust gases into the coarse filter with the separation of large solid particles in it, followed by removal exhaust gas to the fine filter, exhaust gas removal to the thermocatalytic filter, in which some harmful substances are neutralized, exhaust gas is removed to the heat exchanger, followed by sorption of mercury vapor in a carbon filter, wherein the run off-gases throughout the system produces a vacuum installation, situated at the end of processing chain, then produce a recess of the cassette bronetigelya, release it from the metal residues and produce a new batch loading head portions.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cells of the cartridge are stacked and in steps that ensure the non-transmission of detonation from tier to tier and from product to product in adjacent cells.

3. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the exhaust gases of the order of 200 ° C. in the thermocatalytic filter is provided by preheating them in a purifier-expander by utilizing the heat of the gases leaving the heating chamber of the armored furnace.

4. Armored for the implementation of the method of disposal of fuses, characterized in that it contains a housing, an armored crucible with a cover, which is located in the heating chamber of the armored furnace, a mechanism for moving the armored cover of the armor, a burner that raises the temperature in the heating chamber due to an external heat source, exhaust channels gases separately from an armored personnel carrier and from an armor heating chamber.

5. The armored furnace according to claim 4, characterized in that its body is made in the form of two concentrically located shells, the space between which is filled with sand.

6. Armor piercing according to claim 4, characterized in that the burner in its heating chamber is located at a distance of 1/5 ... 1/6 of the height of the armored crucible from its bottom and at an angle of 15 ° to the vertical axis in the horizontal section plane.