DD139776A5 - WASTE DISPOSAL OPERATIONS - Google Patents
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- DD139776A5 DD139776A5 DD78208920A DD20892078A DD139776A5 DD 139776 A5 DD139776 A5 DD 139776A5 DD 78208920 A DD78208920 A DD 78208920A DD 20892078 A DD20892078 A DD 20892078A DD 139776 A5 DD139776 A5 DD 139776A5
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Description
Berlin, den 16.3.1979 54 517/13Berlin, 16.3.1979 54 517/13
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AbfallbeseitigungsverfahrenWaste disposal operations
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abfallbeseitigungsverfahren.' Der Gegenstand der Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Beseitigung radioaktiver Abfälle, wie beispielsweise solche, die radioaktive Halogene, z.B. das Jod 131 Isotop enthalten»The present invention relates to a waste disposal method. The object of the invention is particularly applicable to the disposal of radioactive waste, such as those containing radioactive halogens, e.g. the iodine 131 contains isotope »
Charakteristik der bekannten, technischen Lösungen Characteristic of the known , tecnical solutions
Während der letzten Jahre ist ein beträchtliches Anwachsen des Energieverbrauchs zu verzeichnen, wobei zur Deckung de3 Bedarfs in zunehmendem Maße auch Kernkraftwerke eingesetzt v/erden. Hierdurch bedingt treten in verstärktem Umfang Abfallbeseitigungsprobleme auf. Eines der Probleme ist die Befriedigung der großen Nachfrage nach zur Verfugung stehenden Abfalldeponien. Der Betrieb der bestehenden und die Errichtung neuer Deponien untersteht strengen Bestimmungen. .There has been a considerable increase in energy consumption in recent years, with more and more nuclear power plants being used to meet demand. As a result, waste disposal problems increasingly occur. One of the problems is the satisfaction of the great demand for available landfills. The operation of the existing and the construction of new landfills is subject to strict regulations. ,
Ein Hauptpunkt bei der Abfallbeseitigung sind die Sicherheitsfaktoren beim Transport des Abfalls zur Deponie.-A key issue in waste disposal is the safety factors involved in the transport of the waste to the landfill.
Bei Nuklearanlagen besteht ein Problem darin, daß der Abfall in Bezug auf seine chemischen und physikalischen Eigenschaften beträchtlich unterschiedlich sein kann und daher viele Abfallbeseitigungsverfahren nur auf einen bestimmten Typ von Abfall zugeschnitten sind, Mit dem erfindungsgeniäßen Verfahren ist es dagegen möglic.·, Abfälle mit stark voneinander abweichenden chemischen und physikalischen Eigenschaften zu behandeln*1 One problem with nuclear plants is that the waste may be considerably different in its chemical and physical properties, and therefore many waste disposal processes are tailored to one type of waste only. By contrast, the process of the present invention makes it possible to: • waste with high levels to treat different chemical and physical properties * 1
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Fließbetten wurden bereits verwendet zur Flüssigkeitskalziftierung oder zur Einäscherung von brennbarem Abfall in Industrieanlagen* Hier wird beispielsweise verwiesen auf den Aufsatz von Richard C. Corey "Principals and Practices of Incineration"j Wiley-Interscience, Hew York? 1969* Seite 239« Eine Fließbettkalzinieruhg radioaktiver Abfälle wurde entwickelt am Idaho national Engineering Laboratory während der Zeit von 1952 bis 1959* Bei der Idaho j Chemical Processing Plant wurde 1963 das Kalzinieren angewendet für die Reduktion flüssiger radioaktiver Abfälle«'Fluid Beds Already Used for Liquid Calcination or Incineration of Combustible Waste in Industrial Plants * For example, reference is made to the article by Richard C. Corey "Principals and Practices of Incineration" J Wiley-Interscience, Hew York ? 1969 * Page 239 "A fluidized bed calcination of radioactive waste was developed at the Idaho National Engineering Laboratory during the period 1952-1959 * At the Idaho j Chemical Processing Plant, calcination was used in 1963 for the reduction of liquid radioactive waste.
Ein schichtweise betriebener Fließbettkalzinierofen war Teil einer Anlage der Midwest Fuel Recovery Plant in Morris,. Illinois« Ein chargenweise arbeitendes Kalzinierverfahren auf vollradioaktiver Basis wurde verwendet im WSEP Programm von etwa 1966 bis 1970«, Dieses Verfahren wurde entwickelt vom Oak Ridge National Laboratory für den speziellen Zweck der Verfestigung hochradioaktiver flüssiger Abfälle, jedoch Wurde hierbei kein Fließbett- oder Wirbelschichtverfahren ver- wendete ·A stratified fluidized bed calciner was part of a Midwest Fuel Recovery Plant facility in Morris. Illinois "A full-active batch batch calcination process was used in the WSEP program from about 1966 to 1970." This method was developed by the Oak Ridge National Laboratory for the particular purpose of solidifying highly radioactive liquid wastes, however, no fluid bed or fluid bed process was used. used ·
Die Einäscherung brennbarer radioaktiver Abfälle findet Anwendung seit 1948? als eine Piloteinäscherungsanlage mit einem entsprechenden Gasreinigungssystem im Mound Laboratory gebaut wurde« Die früheren Systeme waren Anpassungen an Abfallverbrennungsöfen, wobei demonstriert werden konnte» daß eine beträchtliche Volumenverminderung bei der Abfallbehandlung möglich war« Untersuchungen imThe incineration of combustible radioactive waste has been used since 1948? was built as a pilot cremation facility with a dedicated gas purification system in the Mound Laboratory. "The previous systems were adaptations to incinerators, demonstrating that a significant volume reduction in waste treatment was possible
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Jahre 1960 des General Electric Atomic Power Equipment Department in San Jose, Californien zeigen, daß etwa 99 % der Radioaktivität des verbrannten Abfalls in der Asche verblieben. Ähnliche Ergebnisse wurden berichtet von einem Verbrennungsofen der Pratt and Witney Aircraft, wo etwa 99,1 bis 99,98 % der Radioaktivität in der Asche verblieb.1960's of the General Electric Atomic Power Equipment Department of San Jose, California, show that about 99 % of the radioactivity of the burnt waste remained in the ashes. Similar results were reported from a Pratt and Witney Aircraft incinerator where about 99.1 to 99.98 % of the radioactivity remained in the ash.
Eine Abhandlung verschiedener Verbrennungsöfen für radioaktive Abfälle wurde erstellt von B. L. Perkins "Incineration Facilities for Treatment of Radioactive Wastes: A Review", LA-6252, Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, Hew Mexico, 1976»'A review of various incinerators for radioactive waste has been prepared by B.L. Perkin's "Incineration Facilities for Treatment of Radioactive Wastes: A Review", LA-6252, Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, Hew Mexico, 1976 »
Wirbelschichten, wie sie zuvor verwendet wurden zur Umwandlung von flüssigem, Radioaktivität enthaltendem Abfall in feste Teilchen, sind zusammengesetzt aus den resultierenden festen Produkten vom vorherigen Trocknen und Kalzinieren eines flüssigen Abfalls ähnlich demjenigen, der zu behandeln ist.Fluidized beds, as previously used to convert liquid radioactive waste into solid particles, are composed of the resulting solid products from prior drying and calcination of a liquid waste similar to that to be treated.
Eine Schwierigkeit, die hierbei auftritt, besteht darin, daS die aufgewirbelten Teilchen gleichzeitig größer werden infolge des Niederschlags von neuer Abfallflüssigkeit auf der Oberfläche, wobei sich eine neue Pestschicht bildet und diese Teilchen zerkleinert werden durch das Aufeinanderprallen der Teilchen miteinander und durch das Aufprallen mit festen Oberflächen.A difficulty that arises here is that the fluidized particles become larger at the same time due to the deposition of new waste liquid on the surface, forming a new pest layer, and these particles are crushed by the particles colliding with each other and striking with solid ones Surfaces.
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Das gleichzeitige Wachsen und Zerkleinern der Teilchen ist sehr kritisch bezüglich einer einwandfreien Arbeitsweise, da, falls die Wirbelschichtteilchen zu groß v/erden, sie nicht mehr einwandfrei verwirbelt werden können, wodurch eine erfolgreiche Arbeitsweise des Verfahrens begrenzt wird» Werden andererseits die Wirbelschichtteilchen' zu klein, dann werden sie an der Oberseite der Wirbelschicht ausgeblasen;, da die Endgeschwindigkeit der Teilchen sich der Luftgeschwindigkeit im Wirbelschichtbehälter annäherte Die Mitnahme von Peststoffteilchen im .abfließenden Gas wird allgemein als Ausspulen bezeichnete1 Infolge der schwierigen Balance zwischen Größerwerden und Zerkleinern der Teilchen ist es notwendig, die Verteilung der Teilchengröße kontinuierlich zu.überwachen, damit die Arbeitsbedingungen so eingestellt werden können, daß die Partikelgröße und das Partikelwachstum eine geeignete. Partikelgröße sicherstellteThe simultaneous growth and comminution of the particles is very critical to proper operation, because if the fluidized bed particles are too large, they can no longer be flawed properly, thereby limiting successful operation of the process. "On the other hand, the fluidized bed particles become too small , then they are blown out at the top of the fluidized bed ;, because the terminal velocity of the particles is approached the air velocity in the fluidized-bed tank, the entrainment of Peststoffteilchen in .abfließenden gas is generally used as rinsing press designated 1 due to the difficult balance between becomes larger, and crushing the particles, it is necessary to continuously monitor the particle size distribution so that the working conditions can be adjusted so that the particle size and particle growth will be adequate. Particle size ensured
Das Partikelwachstum und die Partikelgrößenverminderung werden weitgehend beeinflußt durch die chemischen Eigenschaften und die Zusammensetzungen der Abfallflüssigkeit, welche in Feststoff zu überführen iste Ist beispielsweise der Gesamtfeststoffanteil (gelöst oder ungelöst) des Abfalls geringer als ein bestimmter Werts- abhängig von der chemischen Indentität der Abfallflüssigkeit, dann ist es nicht möglich, daß die V/irbelschichtteilchen größer werden«, Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß die Zerkleinerungsrate großer ist als die Wachstumsrate, da sich nur ein kleiner Anteil von suParticle growth and particle size reduction are largely affected by the chemical properties and compositions of the waste liquid to be converted to solid. For example, if the total solids content (dissolved or undissolved) of the waste is less than a certain value s - depending on the chemical identity of the waste liquid, The reason for this is that the comminution rate is greater than the growth rate, since only a small fraction of su
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verfestigendem Material in der Abfallflüssigkeit befindet·solidifying material in the waste liquid.
Die Abhängigkeit der Wirbelschichtkalzinierung oder Verdampfung von der chemischen Identität der Abfallflüssigkeit ist ein Hauptnachteil, der eine extrem genaue Überwachung des Verfahrens bedingt, damit eine sichere Arbeitsweise möglich ist.: The dependence of fluidized bed calcination or evaporation on the chemical identity of the waste liquid is a major drawback that requires extremely close monitoring of the process to allow safe operation. :
Mit dem oben erwähnten Kalzinierungsverfahren können wegen des Überwachungsproblems der Teilchengröße keine sehr verdünnten Abfallflüssigkeiten behandelt werden·' Beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, sowohl sehr verdünnte Abfallflüssigkeiten als auch feste Abfälle zu behandeln. Die vorliegende Erfindung macht es möglich, das gleiche Wirbelschichtverfahren zu verwenden sowohl für die Kalzinierung als auch für die Einäscherung durch Einstellen unterschiedlicher Betriebsbedingungen, zum Beispiel unterschiedlicher Temperaturen·With the above-mentioned calcining method, because of the particle size monitoring problem, very dilute waste liquids can not be treated. However, in the method according to the present invention, it is possible to treat both very dilute waste liquids and solid waste. The present invention makes it possible to use the same fluidized bed process for both calcination and incineration by setting different operating conditions, for example different temperatures.
In einer Broschüre mit dem Titel "RWR-1 Radioactive Waste Reduction", erhältlich etwa seit Oktober 1975» wurde. bei einer Konferenz in der Schweiz ein System vorgeschlagen» bei welchem ein Nachbrenner nach dem Kalzinier- und Verbrennungsofen verwendet wird. Infolge der speziellen Steuerung bestimmter Verfahrensparameter ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, auf einen separaten Nachbrenner zu verzichten. Palis eine nachverbrennung nötwendig ist, wird diese direkt im Kalzinier- und Verbrennungsofen vorgenommene Die vorerwähnte Broschüre erwähnt keine Einzelheiten bezüglich eines Wirbelschichtverfahrens, dasIn a booklet entitled "RWR-1 Radioactive Waste Reduction", available about since October 1975 »was. proposed at a conference in Switzerland a system »in which an afterburner is used after the calcination and incinerator. Due to the special control of certain process parameters, it is possible according to the present invention to dispense with a separate afterburner. Palis is a Nachverbrennung necessary, this is done directly in the calcination and combustion furnace. The aforementioned brochure does not mention any details regarding a fluidized bed process, the
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notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. Ziel der Erfindung „necessary part of the present invention. Object of the invention "
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, um das Problem der Abfallbeseitigung besser und mit geringerem Aufwand zu lösen sowie die Stabilität der Materialien nach Möglichkeit zu erhöhen«The aim of the invention is to provide a method to solve the problem of waste disposal better and with less effort and to increase the stability of the materials as far as possible «
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugru-nde, ein Abfallbeseitigungsverfahren vorzuschlagen, das eine beträchtliche Reduzierung des Abfallvolumens flüssiger und fester radioaktiver Stoffe ermöglicht}, einschließlich der Beseitigung konzentrierter chemischer Abfälle von Pilterschlä'mmen, verbrauchter Harzioneraustauschermaterialien, Lumpen und ähnlichen Materialien und bei dem die Kalzinierung und Einäscherung nicht so kritisch abhängig ist vom chemischen Auf ^ bau der Abfallflüssigkeit·' 'It is an object of the present invention to propose a waste disposal method which allows a considerable reduction in the volume of liquid and solid radioactive waste, including the elimination of concentrated chemical wastes from peat lilies, spent resin ion exchange materials, rags and similar materials, and calcination and cremation is not so critically dependent on the chemical composition of the waste liquid. "
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abfallbeseitigung und zur Volumenreduktion von Abfällen unter Verwendung eines Wirbelschicht\rerbrennung3~. und -kalzinierofensj wobei das für das Bett verwendete Material widerstandsfähig· ist gegen Oxydationj Agglomeration und. chemische Angriffe bei Temperaturen bis mindestens etwa 1000 Ce Die Verbreruiungsbedirigungen werden erhalten im Wirbelbett durch Zufuhr von Kraftstoff und von·Sauerstoff enthaltendem Gas« Die Fließbetteilchen werden in Wirbelschicht gehalten durch Einführen eines Gases in den Fließbettbereich des Verbrennung« und Kalzinierofens mit einer Geschwindigkeit5 die ausreichend ist j ura. die Teilchen in .Wirbelschicht zu halten*The present invention relates to a method for waste disposal and to reduce the volume of waste using a fluidized bed \ r ~ erbrennung3. and calcination furnace wherein the material used for the bed is resistant to oxidation and agglomeration. chemical attack at temperatures up to at least about 1000 C e obtained The Verbreruiungsbedirigungen in the fluidized bed by supplying fuel and · oxygen-containing gas "The fluid bed particles are in fluidized held sufficiently by introducing a gas into the fluidized bed region of the combustion" and calciner with a Geschwindigkeit5 is j ura. to keep the particles in .Wirbelschicht *
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Der zu behandelnde Abfall wird in den V/irbelbettbereich. des Ofens gefördert« Der Abfall wird verbrannt oder im Ofen kalziniert und abströmendes Gas wird einem Trocknungszyklon zugeführt. Im Zyklon werden die Pestkörperteilchen entfernt und einem Vorratsbehälter zugeführt für eine mögliche weitere Behandlung und/oder für eine Verpackung.The waste to be treated is placed in the vault bed area. The waste is burned or kiln-calcined and outgoing gas is fed to a drying cyclone. In the cyclone, the plague particles are removed and fed to a reservoir for possible further treatment and / or packaging.
Das Abgas wird vom Zyklon einem Abschreckbottich zugeführt, wo das Abgas durch zugeführte !Flüssigkeit abgekühlt wird und die noch im Abgas enthaltenen Festteilchen angefeuchtet werden. Die Flüssigkeit und die angefeuchteten Teilchen werden vom Abschreckbottich einem 7/aschlösungstank zugeführt.The exhaust gas is supplied from the cyclone to a quenching vat, where the exhaust gas is cooled by supplied liquid, and the solid particles still contained in the exhaust gas are moistened. The liquid and moistened particles are fed from the quench tub to a slurry tank.
Das vom Abschreckbottich abströmende Gas und zusätzliche Flüssigkeit werden einem Venturigaswä3cher zugeführt, wo die noch im Gas enthaltenen Teilchen angefeuchtet werden und wo eine Kondensation von Wasserdampf auftritt. Das nasse Feststoffteilchen enthaltende Abgas wird vom Venturigaswäscher einem ITaßzyklonabscheider zugeführt. Feuchte Teilchen werden vom ITaßzyklonabscheider abgeschieden und einem Reinigungsflüssigkeitstank zugeführt. Das vom Zyklonabscheider austretende Abgas wird einem Kondensator zugeführt.The effluent from the quench tub and additional liquid are fed to a Venturigaswä3cher where the particles still contained in the gas are moistened and where a condensation of water vapor occurs. The exhaust gas containing wet solid particles is supplied from the Venturi gas scrubber to an ITa cyclone separator. Wet particles are separated from the ITaßzyklonabscheider and fed to a cleaning liquid tank. The exiting from the cyclone exhaust gas is fed to a condenser.
Das vom Kondensator austretende Abgas und kondensierte Flüssigkeitsteilchen werden einer Entnebelungsanlage zugeführt, wo die Flüssigkeitsteilchen entfernt werden. Die Flüssigkeitsteilchen werden sodann einem Reinigungslösungstank zugeführt» Das aus der Entnebelungsanlage austretende Abgas wird anschließend erhitzt« Das erhitzte Abgas durchströmt sodann ein Filter, wo dieThe effluent from the condenser and condensed liquid particles are fed to a defogger, where the liquid particles are removed. The liquid particles are then fed to a cleaning solution tank. "The exhaust gas leaving the defogger is then heated." The heated exhaust gas then flows through a filter where the
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restlichen Festteilchen abgeschieden werden» Nach dem Filter gelangt das Abgas in einen Absorber* wo die Halogengase abgetrennt werden«remaining solid particles are separated »After the filter, the exhaust gas enters an absorber * where the halogen gases are separated«
Der Reinigungslösungstank' oder die Tanks werden primär zum Sammeln verwendet, um eine Reserve von Reinigungslösung zu haben« Die Reinigungslösung wird, falls notwendig;, vom Reinigungslösungstank abgezogen und als Flüssigkeit dem Abschreckbottich und dem Venturigas» wäscher zugeführt und/oder zurückgeführt zum Abfallflüssigkeitssystern der Anlage, Auf diese Weise v/erden in den Lösungstank eingeführte radioaktive Halogene zurückgehalten, die im System verbleiben^ bis sie zu nicht radioaktiven Eukliden abgeklungen sind· Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich im Reinigungstank ein die Halogene behandelndes oder bin~ dendes Mittelc The cleaning solution tank or tanks are primarily used for collection to have a reserve of cleaning solution. The cleaning solution is, if necessary, withdrawn from the cleaning solution tank and fed as liquid to the quench tub and venturi gas scrubber and / or returned to the plant waste liquid system In this way, radioactive halogens introduced into the solution tank are retained and remain in the system until they have subsided into non-radioactive Euclideands. According to a preferred embodiment, the cleaning tank contains a compound c treating or combining the halogens
Das Wirbelschichtmaterial ist Olivin mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 bis 1,5 mme Das Kalzinieren wird bei einer Temperatur von etwa 4000C und die Einäscherung bei etwa 100O0G durchgeführte Das Wirbelschichtmaterial weist folgende Eigenschaften aufs 'The fluidized bed material is olivine with a particle size of about 0.5 to 1.5 mm e The calcining is carried out at a temperature of about 400 0 C and cremation at about 100O 0 G. e The fluidized bed material has the following characteristics'
Harte (Moh) 6,0 - 99OHard (Moh) 6.0 - 9 9 O
Spezifisches Gewicht 3$2 .- 3,9Specific gravity 3 $ 2 .- 3.9
TrockenschüttdichteDry bulk density
(kg/meter3) 1600 - 2000(kg / meter 3 ) 1600 - 2000
Thermischer AusdehnungskoeffizientThermal expansion coefficient
(in/in/°F) 0,0083 .(in / in / ° F) 0.0083.
Schmelzpunkt 1538 - 17600OMelting point 1538 - 1760 0 O
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Reaktion bei hoher >Reaction at high>
Temperatur basischTemperature basic
große Wärmeabsorptiongreat heat absorption
Silikose freiSilicosis free
Partikelgröße etwa 0,5 - 1,5 mmParticle size about 0.5 - 1.5 mm
Das Wirbelschichtmaterial besteht aus der Chrysolith, Olivin, Kyanit, Korundum, Tonerde und Mischungen davon enthaltenden Gruppe« Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Reduzierung aller flüssigen und festen brennbaren Abfälle zu wasserfreien Granulaten.The fluidized bed material consists of the group comprising chrysolite, olivine, kyanite, corundum, alumina and mixtures thereof. The process according to the invention makes it possible to reduce all liquid and solid combustible wastes to anhydrous granulates.
Ausführungsbeispiel Implementation example
Sin Ausführungsbeispiel einsr Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. Es wird nachfolgend ein Verfahren zur Behandlung von Abfällen geringer Radioaktivität beschrieben. Es ist natürlich klar, daß in entsprechender Weise auch andere Abfallmaterialien gemäß der Erfindung verarbeitet werden können.Sin embodiment of a plant for carrying out the method according to the invention is shown in the drawing. A method of treating low radioactivity waste is described below. It will, of course, be understood that other waste materials according to the invention may be similarly processed.
Die Anlage weist ein Zuführsystem auf, bestehend aus den Behältern 1, 3» 4 und 6, weist weiterhin ein Verbrennungs- und Kalziniersystem auf, das den Behälter 9 umfaßt und besteht weiterhin aus einem Abgasreinigungssystem mit den Behältern 10, 12 bis 19 und 21,The plant has a feed system consisting of the containers 1, 3 "4 and 6, further comprises a combustion and calcination system comprising the container 9 and further consists of an exhaust gas purification system with the containers 10, 12 to 19 and 21,
Palis gewünscht, kann der Abfall vor Eingabe in das Zuführsystem vorbehandelt werden. Beispielsweise können relativ große, nicht brennbare, feste Teile, wie beispielsweise Werkzeuge, Leitungen usw. aussortiert werden. Explosive Materialien können, falls notwendig, durch bekannte Methoden ausgeschieden werden.Palis required, the waste can be pretreated before entering the feed system. For example, relatively large, non-combustible, solid parts, such as tools, pipes, etc. can be sorted out. Explosive materials may, if necessary, be eliminated by known methods.
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Das Zuführsystem zum Kalzinier- und Verbrennungsofen ist ausgebildet zur Zuführung von drei verschiedenen Arten von Abfällen^ Diese drei Arten von Abfällen umfassen kontaminierten brennbaren Abfall geringer Radioaktivität, verbrauchte Harze und Schlämme und Abfallflüssigkeit. Dieses Zufuhrsystein ist nur exemplarisch und kann an den jeweils zu bearbeitenden Abfall -angepaßt werden»·The feed system to the calciner and incinerator is designed to feed three different types of waste. These three types of waste include contaminated combustible waste of low radioactivity, spent resins and sludges, and waste liquid. This feed system is only an example and can be adapted to the waste to be processed »·
Bei der Handhabung brennbaren Abfalls ist es wünschenswert die Größe der einzelnen .Teilchen·zu reduzieren, beispielsweise in einem Schredder, damit dieser Abfall besser zum Verbrennungsofen transportiert werden kann«' Die Maximalgröße der Teilchen muß geringer sein als der Innendurchmesser der Transportleitung zum Ofenbehälter und diese Teilchengröße ist begrenzt durch die Strömungsgeschwindigkeit des Transportgases, wenn eine pneumatische Zuführung verwendet wird» Weiterhin muß die Teilchengröße klein genug sein, um eine Wanderung am Boden des Behälters 9 im wesentlichen auszuschließen, bevor die Verbrennung abgeschlossen ist·1 When handling combustible waste, it is desirable to reduce the size of the individual particles, for example in a shredder, so that this waste can be better transported to the incinerator. The maximum size of the particles must be less than the internal diameter of the transport line to the furnace container and these particle size is limited by the rate of flow of the transport gas, if a pneumatic supply is used "Furthermore, the particle size must be small enough to preclude migration at the bottom of the container 9 substantially before combustion is completed · 1
Im wesentlichen ist also die Grenzbedingung für die Teilchengröße der Innendurchm.esser der Transportleitung« Die bevorzugte Maximalgrö3e der Teilchen beträgt weniger als etwa 50 im, Falls gewünschtf kann eine Zerkleinerung mittels eines Schredders vorgenommen werden, welcher innerhalb des Fülltrichters 6 angeordnet ist* Durch Anordnung eines Schredders im Fülltrichter 6 wird das Schredden und die Zufuhr mit einem minimum an Energieaufwand und radioaktiver Beeinträchtigung bewirkt, Es ist wünschenswert s den Fülltrichter 6 so groß auszubilden« daß mindestens ein Monatsanfall vonIn essence, therefore, the boundary condition for the particle size of the Innendurchm.esser the transport conduit "The preferred Maximalgrö3e of the particles is less than about 50 in, if desired f can be carried out by means of a shredder a crusher, which is disposed within the hopper 6 * By arranging Shredder in the hopper 6 shredding and feeding is effected with a minimum of energy and radioactivity, It is desirable s the hopper 6 so large form that at least one monthly attack of
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zu zerkleinertem Abfall aufbewahrt werden kann.. Bevorzugt ist der Fülltrichterspeicher gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen, um eine mögliche Kontamination der Umgebung zu verhindern. Typische verbrennbare Abfallmaterialien mit geringer Radioaktivität sind Kleider, Handschuhe, Atempapierfilter, Holz, Kunststoff usw.Preferably, the hopper memory is closed to the atmosphere to prevent possible contamination of the environment. Typical low-radioactivity combustible waste materials are clothes, gloves, breathing paper filters, wood, plastic, etc.
Der verbrennbare Abfall kann dem Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 beispielsweise über einen Schraubenförderer 31 und die Leitung 3.2 zugeführt werden. Es ist natürlich möglich, daß auch andere Fördermittel verwendet werden. Um einen möglichen Austritt von radioaktivem Material zu verhindern, herrscht im Behälter 9 ein Druck, welcher geringer ist als der Umgebungsdruck. Das Zuführsystem kann Teil des Kessels sein, in dem der Druck geringer ist als der Umgebungsdruck. Ein geeigneter Druckbereich im Behälter 9 liegt zwischen etv/a 10 und 35 mm Hg, vorzugsweise bei etv/a 28 mm Hg. Zusätzlich kann es wünschenswert sein, daß der Schraubenförderer ein Isolationsventil aufweist, welches einen luftdichten Abschluß bildet, wenn das Zuführsystem für die brennbare Abfälle nicht in Betrieb ist. Der Schredder, der Fülltrichter β sowie die Zuführleitungen bestehen vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl.The combustible waste can be supplied to the calcination and combustion furnace 9, for example via a screw conveyor 31 and the line 3.2. It is of course possible that other funding may be used. In order to prevent a possible escape of radioactive material prevails in the container 9, a pressure which is lower than the ambient pressure. The delivery system may be part of the boiler where the pressure is less than the ambient pressure. A suitable pressure range in the container 9 is between etv / a 10 and 35 mm Hg, preferably at etv / a 28 mm Hg. In addition, it may be desirable for the screw conveyor to have an isolation valve which forms an airtight seal when the delivery system for the combustible waste is not in operation. The shredder, the hopper β and the feed lines are preferably made of carbon steel.
Die Zuführmenge und die Zuführgeschwindigkeit sind in erster .Linie von der Größe oder Kapazität des Behälters 9 abhängig. Der Behälter 9 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß etwa 100 bis etwa 150 kg pro Stunde brennbarer fester Abfall verarbeitet v/erden kann.The feed rate and feed rate are primarily dependent on the size or capacity of the container 9. The container 9 is preferably designed so that about 100 to about 150 kg per hour of combustible solid waste can be processed.
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Harze und Schlämme werden über die Leitung 33 dem Behälter 3 zugeführt und dort .gesammelt«, Typische derartige Abfälle sind Kationen- und Anionenaustauscher~ harzes Filtermaterialien aus Harzpulver und Filter, die aus anderen Materialien.bestehen, wie beispielsweise Kieselgur^ Hierbei fällt ein unterschiedlicher Anteil von Wasser an«,: Die Harze und der Schlamm werden über eine Leitung 34 einem Misch- und Entwässerungsbehälter 4 zugeführt* Von diesem Behälter 4 wird das Material von einer Meß«· und Förderpumpe 5 über 'die Leitung 35 in den 3ehälter 9 eingespritzt.Resins and sludges are fed to container 3 via conduit 33 and collected there. "Typical such wastes are cation and anion exchange resin. Resin powder filter materials and filters made of other materials, such as kieselguhr, have different proportions of water at ": the resins and the sludge is supplied via a line 34 to a mixing and dewatering tank 4 * from this vessel 4, the material is of a measuring« · and feed pump 5 injected through 'line 35 in the 3ehälter. 9
.Die Größe des Behälters 9 ist wiederum so ausgelegt^ daß etwa 50 bis etwa 85 kg Harz und Schlamm verarbeitet werden können« Im Entwässerungs- und Mischbehälter wird der Abfall mechanisch bewegt * um ein Zu.samm.enbackens Kompaktieren oder Ankleben an die Behälterwände zu verhindern* ITach dem Entwässern enthält der Schlamm gerade soviel Wasser, wie nötig ist, um ihn pumpen zu können·' Typische pumbare Schlämme enthalten mind estern etwa 70 Gewichtsprozent Feststoffe und bis zu etwa 80 Gewichtsprozent Feststoffe«·.The size of the container 9 is in turn designed so that about 50 ^ can be processed to about 85 kg of resin and sludge "In the drainage and mixing vessel, the waste is mechanically moved to a * Zu.samm.enbacken s compacting or sticking to the container walls * After dewatering, the sludge contains just enough water to pump it. Typical pumpable sludges contain at least about 70% by weight of solids and up to about 80% by weight of solids.
Das bei der Entwässerung anfallende Wasser kann entweder dem Schlammpump sy s te!m zugeführt werden oder es wird über die Leitung 36 durch die Pumpe 25 dem Abfallflüssigkeitsbehälter 1 zugeführt» Falls gewünscht,- kann das System bei der Entwässerung und dem Einspritzen kontinuierlich arbeiten^ wenn diese gleichzeitig ausgeführt werden« Außerdem' kann die Zuführgeschwindigkeit und Zufuhrmenge automatisch reguliert werden»1 The water produced during the dewatering can either be supplied to the sludge pump sy s te! M or it is fed via the line 36 by the pump 25 to the waste liquid tank 1. »If desired, - the system can work continuously during dewatering and injection ^ if These can be executed at the same time. In addition, the feed rate and feed rate can be adjusted automatically » 1
20S92020S920
-13-, 16.3.1979-13-, 16.3.1979
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Das Harz und der Schlamm werden in den Behälter 9 eingeführt an einer Stelle, wo der Druck unterhalb Atmosphärendruck ist, vorzugsweise 70 bis HO mb unterhalb Umgebungsdruck. Die Vorrichtung zum Mischen und Entwässern des Harzes und des Schlammes besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl·The resin and the slurry are introduced into the vessel 9 at a location where the pressure is below atmospheric pressure, preferably 70 to HO mb below ambient pressure. The device for mixing and dewatering the resin and the sludge is preferably made of stainless steel.
Die Abfallflüssigkeit wird über die Leitung 37 dem Abfallflüssigkeitsbehälter 1 zugeführt·'Der Kalzinier- und Verbrennungsofen -9 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß mit etwa 114 bis etwa 190 1 pro Stunde Abfallflüssigkeit verarbeitet v/erden können· Die Abfallflüssigkeit wird vom Abfallflüssigkeitsbehälter 1 durch die. Pumpe 2 über die Leitung 38 dem Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 zugeführt« Bevorzugt wird die Flüssigkeit über Sprühdüsen in den Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 eingespritzt. Die Abfallflüssigkeit wird vorzugsweise bei einer Temperatur gehalten^ bei der die Peststoffe in Lösung bleiben.' Die Abfallflüssigkeit sollte eine Temperatur oberhalb der Sättigungstemperatur der Pestteilchen bei der Konzentration in der Lösung haben. Abhängig von der Größe und Art der Peststoffe liegt die Temperatur zwischen etwa 100C und 95°C.· Durch entsprechende Wahl der Temperatur wird verhindert, daß die gelösten Peststoffe innerhalb des Fördersystems und bei den Düsen ausfällen und zu einem Verstopfen führen»'The waste liquid is supplied to the waste liquid container 1 via the line 37. The calcination and combustion furnace 9 is preferably designed so that waste liquid can be processed at about 114 to about 190 liters per hour. The waste liquid is transferred from the waste liquid container 1 through the waste liquid tank , Pump 2 is supplied via line 38 to the calcination and combustion furnace 9. "Preferably, the liquid is injected via spray nozzles in the calcination and combustion furnace 9. The waste liquid is preferably kept at a temperature at which the pesticides remain in solution. The waste liquid should have a temperature above the saturation temperature of the plague particles at the concentration in the solution. Depending on the size and type of the pesticides, the temperature is between about 10 0 C and 95 ° C. · By appropriate choice of temperature prevents the dissolved pesticides within the conveyor system and at the nozzles fail and cause clogging »'
Typische Abfallflüssigkeiten enthalten etwa 50 bis etwa 90 % Wasser, in welchem Stoffe gelöst sind, wie beispielsweise Natriumsulfat, Ammoniumsulfat, Natriumchlorid, Borsäuren usw.Typical waste liquids contain about 50 % to about 90 % water in which substances are dissolved, such as sodium sulfate, ammonium sulfate, sodium chloride, boric acids, etc.
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Einige spezielle Abfallflüssigkeiten stammen beispielsweise von ReZirkulationsverdampfern bei Siedewasserreaktoren, wobei die Flüssigkeit etwa 75 % Wassert etwa 22,9 % natriumsulfat, etwa 2 % natriumchlorid und O51 % sonstige Bestandteile aufweiste Derartiges Abwasser bei Druckwasserreaktoren besteht aus etwa 74?4 % Wasser, etwa 14?9 % Natriumsulfat, etwa 9S6 % Ammoniumsulfate etwa 2 % Natriumchlorid und etwa 0,1 % sonatigen Bestandteilen· Borsäureabwässer von Rezirkula'tionsverdampfern enthalten etwa 87S9 % Wasser, etwa 12·% Borsäure und sonstige lösliche Bestandteile» Die obigen ^-Angaben sind Gewichtsprozente^Some special waste liquids, for example, originate from ReZirkulationsverdampfern in boiling water reactors, wherein the liquid t about 75% water about 22.9% sodium sulphate and about 2% sodium chloride and O 5 1% other components comprising e Such waste water in pressurized water reactors, consisting of about 74? 4% water , about 14? 9% sodium sulphate, about 9 S 6% ammonium sulfate about 2% sodium chloride and about 0.1% sonatigen ingredients · Borsäureabwässer of Rezirkula'tionsverdampfern contain about 87 S 9% water, about 12 ·% boric acid and other soluble components " The above ^ values are% by weight
Es ist klar, daß die unterschiedliche Art der zugeführten Materialien unterschiedliche Temperaturen bei der Behandlung erfordern, abhängig davon, ob eine Kalzinierung oder ob eine Verbrennung nötig ist0 Dem Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 wird zur gleichen Zeit immer nur eine Abfallart zugeführt*It is clear that the different nature of the supplied materials require different temperatures in the treatment, depending on whether a calcination or whether combustion is necessary 0 The calcining and combustion furnace 9 is at the same time always fed only one type of waste *
Wenn also eine Abfallart in den Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 eingegeben wird? dann ist die'Zufuhr der anderen Abfallarten zum Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 unterbrochen.So, when a waste type is input to the calcination and combustion furnace 9? then the supply of the other types of waste to the calciner and incinerator 9 is interrupted.
Entsprechend den Temperaturbedingungen im Kalzinier«· und Verbrennungsofen 9 ist es möglich, diesen sowohl für eine Ka 1~ zinierung als auch für eine Verbrennung zu verwenden« Als Wirbelschi einbettmaterial wird ein Material verwendet-, welches widerstandsfähig ist gegen Oxydation, Agglomeration, chemische Angriffe durch Säuren und Basen bis mindestens zu einer Temperatur von 10000C0 Die Verwendung eines derartigen inerten Materials eliminiert die Probleme, die bei den bekannten Wirbelschichtverbrennungsöfen bestehen,According to the temperature conditions in the calciner and incinerator 9, it is possible to use it for both carburization and incineration. A material which is resistant to oxidation, agglomeration, chemical attack is used as the fluidized bedding material Acids and bases up to a temperature of at least 1000 ° C. 0 The use of such an inert material eliminates the problems which exist in the known fluidized bed incinerators,
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welche eine genaue Überwachung der Arbeitsv/eiae erfordern. Bettmaterialien, die nicht diese Eigenschaften besitzen, wie beispielsweise Quarz, können beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht erfolgreich eingesetzt werden.which require close monitoring of the working environment. Bed materials that do not have these properties, such as quartz, can not be used successfully in the process of the invention.
Bevorzugte inerte Bettmaterialien weisen folgende Eigenschaften auf:Preferred inert bed materials have the following properties:
Einige Bettmaterialien, welche die vorerwähnten Eigenschaften besitzen, sind Chrysolith, Olivin, Kyanit, Korundum und Tonerde«Some bed materials possessing the aforementioned properties are chrysolite, olivine, kyanite, corundum, and alumina. "
Bevorzugte inerte Bettmaterialien sind Magnesium-Eisen-Silikate, wie beispielsweise Olivin oder Chrysolith, Ein typisches Olivinmaterial, das als V/irbelbettmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist, hat folgende chemikalische und physikalische Eigenschaften:Preferred inert bed materials are magnesium iron silicates, such as olivine or chrysolite. A typical olivine material suitable as the bedding material of the present invention has the following chemical and physical properties:
16,3.1979 54 517/1316.3.1979 54 517/13
Härte (Moh)Hardness (Moh)
Tr oc kenschiitt dichteTr oc kenschiitt density
(lbs./ou· ft)(lbs./ou..ft)
Spezifisches Gewicht Thermische AusdehnungSpecific Gravity Thermal expansion
ScheinwärmeleitungTranslucent thermal conduction
Schmelzpunktmelting point
Reaktion bei hoher TemperaturReaction at high temperature
Benetzbarkeit bei- geschmolzenem MetallWettability of molten metal
Chemisehe Re akt ioηChemisehe Re akt ioη
Partikelgrößeparticle size
6,5 - 7,06.5 - 7.0
100 - 125 3,2 - 3S6100 - 125 3.2 - 3 S 6
0,0083 gering0.0083 low
1538 - 176O0C basisch1538 - 176O 0 C basic
nicht allgemein basisch etwa Oj5 - 1*5 mmnot generally basic about Oj5 - 1 * 5 mm
SiOg0 ...........' 39 - 43 % SiO 2 0 ........... '39 - 43 %
Cr2Oo0. · 0 e 6 - e8 % Cr 2 O 0 . · 0 e 6 - e 8 %
Ni.... 2 - β3 % Ni .... 2 - β 3 %
AIpOo ο »....»..».««·.. 2 "» e Q /O AIpOo ο »....» .. ».« «· .. 2" »e Q / O
Spurenelemente ·«e.. „ · 5 %Trace elements · « e ..» · 5%
Olivin. c .... 92 - 93 % Olivine. c .... 92 - 93 %
Serpentin»,».......»* 1 - 2 %Serpentine »,» ....... »* 1 - 2%
Chromit.«...........· 1 %Chromite. «........... · 1%
Gesamt » .e 100 ^Total ».e 100 ^
208920208920
-17- 16.3.1979-17- 16.3.1979
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Konstanter ExpanaionskoeffizientConstant expansion coefficient
Hohe WärmeabsorptionHigh heat absorption
Hohe V/ärmeleitfähigkeit bei geringen Temperaturen Harte stabile KörnerHigh thermal conductivity at low temperatures Hard stable grains
'Silikose frei'Silicosis free
Isolator bei hohen TemperaturenInsulator at high temperatures
Die bei der Kalzinierung verwendete Maximal temperatur ist primär begrenzt durch den Schmelzpunkt der zugeführten Peststoffe. Die Maximaltemperatur bei der Verbrennung ist primär bestimmt durch wirtschaftliche und praktische Betrachtungen bezüglich der Stabilität der bei dem Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 verwendeten Materialien. Das Bettmaterial wird bei der Kalzinierung zwischen etwa 35O0C und 55O0C, vorzugsweise bei 4000C gehalten. Beim Verbrennen von Harz und Schlamm liegt die Temperatur zwischen etwa 800 und etwa 100O0C, vorzugsweise bei etwa 8000C. Werden Peststoffe verbrannt, wird die Temperatur zwischen etwa 900 und etv/a 12000C, vorzugsweise bei etwa 10000C gehalten.The maximum temperature used in the calcination is primarily limited by the melting point of the supplied pesticides. The maximum temperature of combustion is primarily determined by economic and practical considerations regarding the stability of the materials used in the calcination and combustion furnace 9. The bed material is held during the calcination between about 35O 0 C and 55O 0 C, preferably at 400 0 C. When burning resin and sludge, the temperature is between about 800 and about 100O 0 C, preferably about 800 0 C. If pests are burned, the temperature between about 900 and etv / a 1200 0 C, preferably maintained at about 1000 0 C. ,
Durch das Gebläse 7 wird über eine Leitung 39 ein Gas, wie beispielsweise Luft in den Boden des Kalzinier- und Verbrennungsofens 9 geblasen, um das Pluidbett in geeigneter Höhe, zu halten. Wird als Gas Luft verwendet, dann ist die3 gleichzeitig der Sauerstoffträger für die Verbrennung. Palis gewünscht, kann zusätzliche Luft über die Leitung oberhalb des Bettes eingeblasen werden, um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten* Bei Berücksichtigung der Höhe des Kalzinier- und Verbrennungsofens 9 und des pro Seiteinheit zugeführten zu behandelnden Materials bleibt dao Material oberhalb des Bettes für eine Zeit, die aus-Through the fan 7, a gas, such as air is blown into the bottom of the calcination and combustion furnace 9 via a line 39 to keep the Pluidbett at an appropriate height. If air is used as gas, then3 is also the oxygen carrier for combustion. Palis, additional air may be injected through the line above the bed to ensure complete combustion. * Considering the height of the calciner and incinerator 9 and the material to be treated fed per side unit, the material remains above the bed for a period of time. from-
-18- 16.3.1979-18- 16.3.1979
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reichend ist j daß irgendwelche notwendige Nachverbrennung der Verbrennung auftritt, bevor das behandelte Material in den Trockenzyklonabscheider ausgeblasen wird« Auf diese Weise wird ein separater Wachbrenner vermieden. Die Gesamthohe des Kalzinier«- und Verbrennungsofens 9 beträgt etwa 4,5 πι* Diese Höhe reicht aus, um die zuvor erwähnten Mengen zu'verarbeiten«, Die statische Höhe der Wirbelschicht zur Verarbeitung der vorerwähnten Materialmengen liegt zwischen etwa 45 und etwa 90 cm* Ss ist naturlich klar, daß sowohl die Ofe_ngröße als auch die Höhe der Wirbelschicht entsprechend der Menge der zu verarbeitenden Materialien anders sein können«reaching is that any necessary post-combustion of the combustion occurs before the treated material is blown into the Trockenzyklonabscheider. «In this way, a separate Wachbrenner is avoided. The total height of the calcining and incinerator 9 is approximately 4.5 .mu.m. This height is sufficient to process the quantities mentioned above. The static height of the fluidized bed for processing the abovementioned quantities of material is between approximately 45 and approximately 90 cm. Of course, it is clear that both the size and the height of the fluidized bed can be different according to the quantity of materials to be processed. "
Die 'Wärme für die Kalzinierung oder für die Verbrennung und für das Vorerhitzen der 'Wirbelschicht wird erzeugt durch Verbrennen von flüssigem Kohlenwasserstoffkraftstoff .in der Wirbelschicht β Die Verbrennung innerhalb der Wirbelschicht bewirkt die benötigte Wärmeübertragung* Der Kraftstoff wird durch eine Pumpe 8 über eine Leitung 40 einem Brenner zugeführt« Der Ofen 9 besteht vorzugsweise aus Inconel oder alternativ aus 'Titan, Hastelloy oder Stahl mit einer feuerbeständigen oder keramischen Auskleidung* Das Abgas verläßt den Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 über die Leitung 41 und wird.einem Trocken-, zyklonabscheider 10 zugeführt·The 'heat for calcination or for combustion and for preheating the fluidized bed is produced by burning liquid hydrocarbon fuel. In the fluidized bed β The combustion within the fluidized bed causes the required heat transfer * The fuel is delivered by a pump 8 via a line 40 The furnace 9 is preferably made of Inconel or alternatively of titanium, Hastelloy or steel having a refractory or ceramic lining. The exhaust exits the calciner and combustion furnace 9 via line 41 and is fed to a dry cyclone separator 10 ·
Die nachfolgende Aufstellung zeigt einige typische Arbeitsdaten eines Zyklonabscheiders mit folgenden Abmessungen?The following list shows some typical working data of a cyclone separator with the following dimensions?
Kapazität der Einheit - 1750 GPMCapacity of the unit - 1750 GPM
Einlaßgeschwindigkeit - 15 m/sec.Inlet speed - 15 m / sec.
Einlaßleitung - 0,15 m -x 0,3 mInlet line - 0.15 m -x 0.3 m
208920208920
-19- 16.3.1979-19- 16.3.1979
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(Längsabmessung ist vertikal) Zykloninnendurchmesser - 0,6 m(Longitudinal dimension is vertical) Cyclonic interior diameter - 0.6 m
KaIzinierung von Abfallfliissigkeit KaIz inierung of Abfallfliissigkeit
JS92JS92
-20- 16»3.1979-20- 16 »3.1979
54 517/1354 517/13
Insgesamt - 607 kg/hTotal - 607 kg / h
Temperatur - 10000CTemperature - 1000 ° C
Druck - 966 mb absolutPressure - 966 mb absolute
CBI - 1750CBI - 1750
Die Steuergröße für den Trockenzyklonabscheider ist die Abmessung der Zuführleitung,. welche die Zuführgeschwindigkeit bestimmt und damit auch die Zentrifugalkraft, die innerhalb des Abscheiders herrscht« Der Trockenzyklonabscheider dient zum Abscheiden" der Festkörper» bestandteile im Abgas» wobei mindestens etwa 82 % der Pestkörperbestandteile abgeschieden werden* Das Abgas tritt in den Abscheider seitlich oben ein und durchströmt ihn wendeiförmige Die Peststoffe, die vom Gas abgetrennt werden, setzen sich am Boden des Abscheiders ab und werden von dort über eine Leitung 42 einem Behälter 11 zugeführt* Die Feststoffteilchen werden sodann koDipaktierte Im Trockenzyklonabscheider wird etwa 82 % der Radioaktivität abgeschieden, wobei sich darin mindestens etwa 17 % der radioaktiven Halogene befinden«The control quantity for the Trockenzyklonabscheider is the dimension of the feed,. which determines the feed rate and thus also the centrifugal force that prevails inside the separator. "The dry cyclone separator separates the solid components in the waste gas leaving at least about 82 % of the plague constituents separated. *** The waste gas enters the top side of the separator and flows through it Wendeiförmige The pesticides which are separated from the gas settle at the bottom of the separator and are supplied from there via a line 42 to a container 11 * The solid particles are then koDipaktierte In Trockenzyklonabscheider about 82 % of the radioactivity is deposited, at least about 17 % of the radioactive halogens are «
Die wendeiförmige Bewegung der Luft im Trockenzyklonabscheider führt zum Einwirken einer Zentrifugalkraft auf die-Feststoffteilchen,' so daß diese zu der Wandung wandern« Infolge des Grenzschichteffektes ist die Luftgeschwindigkeit nahe der Wand geringer, so daß die Partikel längs der Wand nach unten zum Teilchenauolaß wandern· Das Abgas tritt sodann oben in der Mitte des Abscheiders 10 aus und wird über eine Leitung 43 einem Abschreckbehälter 12 zugeführt« Der Trockenzyklon besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie d.er Kalzinier- und Verbrennungsofen 9 βThe helical motion of the air in the dry cyclone separator causes centrifugal force to act on the solid particles so that they migrate to the wall. As a result of the boundary layer effect, the air velocity near the wall is reduced, so that the particles migrate down the wall to the particle wall. The exhaust gas then exits at the top of the center of the separator 10 and is fed via a conduit 43 to a quenching vessel 12. The drying cyclone is preferably made of the same material as the calciner and combustion furnace 9β
2 0892 089
-21- 16,3.1979-21- 16.3.1979
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Im Abschreckbehälter 12 wird das Abgas abgekühlt auf eine Temperatur von etwa 7O0C, wozu über eine Leitung 44 und Sprühdüsen eine Flüssigkeit im Behälter versprüht wird» Im Abschreckbehälter 12 wird eine turbulante Gasbewegung erzeugt, die bewirkt, daß ein inniger Kontakt zwischen .Gas und Flüssigkeit bewirkt wird· Hierdurch wird nicht nur ein Kühlen des Abgases erzielt, sondern gleichzeitig v/erden die meisten noch im Gas vorhandenen Festkörperteilchen angefeuchtet· Die größeren Flüssigkeitströpfchen fallen auf den Boden des Behälters 12 und werden über eine Leitung 45 zu dem Reinigungslösungsbehälter zurückgeführt. Die benetzten Feststoffteilchen werden hierbei mitgenommen. Die kleineren Flüssigkeitstropfen dagegen werden vom Abgas über die Leitung 47 aus dem Abschreckbehälter 12 geführt. Der Abschreckbehälter und der Lösungsmitteltank bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder aus Inconel, Hastelloy oder Stahl, ausgekleidet mit Glas oder Teflon.In the quench tank 12, the exhaust gas is cooled to a temperature of about 7O 0 C, which is sprayed via a line 44 and spray nozzles, a liquid in the container in the quench tank 12, a turbulent gas movement is generated, which causes an intimate contact between This not only achieves cooling of the exhaust gas but at the same time dampens most of the solid particles still present in the gas. The larger liquid droplets fall to the bottom of the container 12 and are returned via a line 45 to the cleaning solution tank. The wetted solid particles are taken along. By contrast, the smaller liquid droplets are led by the exhaust gas via line 47 out of the quenching vessel 12. The quench tank and the solvent tank are preferably made of stainless steel or Inconel, Hastelloy or steel lined with glass or Teflon.
Im Reinigungslösungsbehälter 21 werden die Flüssigkeitströpfchen mit Wasser vermischt und vorzugsweise wird ein Halogengetter beigegeben, d.h. ein Material, welches Halogene bindet. Einige Beispiele von Gettern für Jod sind Resorcinol, ITatriumthiosulfat, Natriumsulfat, Cyclohexylamin, Potasche-Ferrocyanid, Potaschecarbonat und Potasche Hydroxid, Halogengetter und irgendwelches den pH-Wert einstellende Materialien werden dem Lösungsbehälter als wässrige Lösung über die Leitung 46 zugeführt. Der Anteil von Halogengetter in der Reinigungslösung ' beträgt überlicherweise etwa zwischen 10 und etwa 100 ppm.In the cleaning solution container 21, the liquid droplets are mixed with water, and preferably a halogen getter is added, that is, a material that binds halogens. Some examples of getters for iodine are resorcinol, IT sodium thiosulfate, sodium sulfate, cyclohexylamine, potash ferrocyanide, potash carbonate and potassium hydroxide, halogen getter, and any pH adjusting materials are fed to the solution tank as an aqueous solution via line 46. The proportion of halogen getter in the cleaning solution is usually between about 10 and about 100 ppm.
-22- i6e3«-22- i6 e 3 «
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Das Abgaa verläßt den Abschreckbehälter über die Leitung und wird einem Yenturigaswäscher 13 zugeführt» Reinigungslösung wird am .Düsenhals des Venturigaswäschers . über die Leitung 48 in das Abgas eingesprüht· Es wird angestrebt» im Venturigaswäscher 13» eine Sättigung und eine Mitnahme von Wasser zu erreichen, um das Befeuchten derjenigen Teilchen zu erleichtern, die im Abschreckbehälter 12 nicht befeuchtet wurden* Das aus dem Kalzinier·=· und Verbrennungs- ' ofen 9 abströmende Gas weist einen großen Anteil von Wasserdampf auf? etwa in der Größenordnung von 9 bis 17 %· Beim Durchströmen des Abschreckbehälters 12 wird das Abgas weiter« hin mit Y/asser beladen* Am Yenturigaswäscher 13 ist das Gas im wesentlichen mit Wasserdampf gesättigt· Beim Durchströmen des Düsenhalses des Yenturigaswäschers 13 wird die Sättigung durch Einsprühen von zusätzlicher. Y/aschlösung in das Abgas über die Leitung 48 hergestellte Beim Durchströmen des Düsenhalses nimmt der Gasdruck .ab, was dazu führts, daß das Gas zusätzlich Feuchtigkeit in Dampfform aufnehmen kanne Demgemäß findet eine Verdampfung statt» Sobald das Gas die Düse durchströmt hatf nimmt die Geschwindigkeit ab und der Druck zu, was zu einer Kondensation des Wasserdampfs führt«, Diese Kondensation bewirkt f daß die bereits vorhandenen Tröpfchen größer werden und sich um die noch vorhandenen Peststoff-' teilchen neue Tröpfchen bilden, wobei die Peststoffteilchen als Kondensationskerne dienen«The Abgaa leaves the quench tank via the line and is fed to a Yenturigas scrubber 13 »cleaning solution is at the. Nozzle neck of Venturigaswäschers. The aim is to achieve saturation and entrainment of water in Venturigas scrubber 13 in order to facilitate wetting of particles which have not been moistened in quenching tank 12. and combustion gas 9 has a large proportion of water vapor ? on the order of magnitude of 9 to 17 % · As the quench tank 12 flows through, the exhaust gas is further charged with water. At the Yenturigas scrubber 13, the gas is substantially saturated with water vapor. As the nozzle throat of the Yenturiga scrubber 13 flows through it, the saturation passes through Spraying additional. Y / aschlösung in the exhaust produced via the line 48 When flowing through the nozzle neck, the gas pressure decreases .about which causes the gas in addition to absorb moisture in vapor form e Accordingly, evaporation takes place instead »Once the gas has flowed through the nozzle takes f the speed, and the pressure, which leads to condensation of the water vapor, "This condensation causes f that the existing droplets are larger and are still present Peststoff- 'particles form new droplets, the Peststoffteilchen serve as condensation nuclei"
Wie ersichtlich, besteht der Hauptzweck des Abschreckbehälters und des Venturigasv/äschers darin? das Gas abzukühlen und möglichst viele Pest stoffteilchen zu befeuchten, um deren Austrag zu erleichtern,,. Bs ist wesentlich einfacher, Plüssigkeitströpfchen auszutragenAs can be seen, the main purpose of the quench tank and venturi gas / ashher is therein? to cool the gas and moisten as many pesticides as possible in order to facilitate their discharge,. Bs is much easier to dispense liquid droplets
16.3.1979 54 517/1316.3.1979 54 517/13
als kleine Peststoffteilchen. Bestehen die Teilchen aus löslichem Material, dann gehen sie in den Tröpfchen in Lösung. Handelt es »sich um nicht lösliches Material, dann verbleiben die Teilchen als Peststoffteilchen im Tröpfchen. In jedem Fall werden jedoch die Feststoffteilchen durch die Plüssigkeitströpfchen ausgetragen. Der Venturigaswäscher kann aus dem gleichen Material bestehen v/ie der Abschreckbehälter. Die nachfolgende Tabelle zeigt einige typische Verfahrensparameter des Abschrecktanks und des Venturigaswäschers.as small particles of pesticides. If the particles consist of soluble material then they dissolve in the droplets. If it is "non-soluble material, then the particles remain as droplets in the droplet. In any case, however, the solid particles are discharged through the liquid droplets. The venturi gas scrubber can be made of the same material as the quench tank. The table below shows some typical process parameters of the quench tank and Venturi scrubber.
Das mit Flüssigkeitsteilchen beladene Gas wird vom Venturigaswäscher über die Leitung 49 der Oberseite eines Naßzyklonabscheiders 14 zugeführt« Im Haßzyklonabscheider Η fließt Flüssigkeit an der Seite des Zyklons herab und wird an dessen Boden gesammelt. Die am Boden gesammelte Flüssigkeit wird über eine Leitung 50 vom Abscheider dem Reinigungslösungsbehälter 21 zugeführt«The liquid particle laden gas is fed from the Venturi gas scrubber via line 49 to the top of a wet cyclone separator 14. In the hydrocyclone separator Η, liquid flows down the side of the cyclone and is collected at the bottom thereof. The collected liquid at the bottom is fed via a line 50 from the separator to the cleaning solution tank 21 «
203920203920
»24» 16.3.1979»24» 16.3.1979
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Der Temperaturbereich im Naßzyklonabscheider 14 liegt zwischen etwa 450C und etwa 650C8 Der Druck am Einlaß beträgt etwa 828 mbj die Druckdifferenz etwa 34 mb. Die pro Zeiteinheit durchströmende Gasmenge beträgt etwa 400 bis etwa 750The temperature range in Naßzyklonabscheider 14 is between about 45 0 C and about 65 0 C 8 The pressure at the inlet is about 828 mbj the pressure difference about 34 mb. The amount of gas flowing through per unit time is about 400 to about 750
Das Abgas wird von der Oberseite des ITaßzyklonabschei» ders 14 über eine Leitung 51 abgeführt und einem Kon&en». sator 15 .zugeführt, wo das Abgas abgekühlt wird«, Bei dem Kondensator 15 handelt es sich um einon üblichen Wärmeaus tauscher«* Im Kondensator 15 wachsen- die Flüssigkeitsteilchen zu einer Größe an, bei der ein beträchtlicher Anteil des Wassers im Gas durch Schwerkraft und Trägheitskräfte abgeschieden werden* Infolge der Schwerkraft fallen die Tropfen auf den Boden des Behälters» Tröpfchen, die für eine Schwerkraftabscheidung nicht aus»« reichend groß sind^ werden jedoch aus dem Gasstrom ausgefällt, sobald dieser plötzlich seine Strömungsrichtung wechselte Zu diesem Zweck sind Wände vorgesehen? die einen plötzlichen Richtungswechsel des Gases bewirken und auf die dann die Tröpfchen auftreffen«,The exhaust gas is discharged from the top of the ITaßzyklonabschei »DERS 14 via a line 51 and a Kon & en». The condenser 15 is a conventional heat exchanger. In the condenser 15, the liquid particles grow to a size where a substantial portion of the water in the gas is gravity-fed As a result of gravity, the drops fall to the bottom of the container "droplets which are not sufficient for gravitational separation" are sufficiently large, but are precipitated from the gas stream as soon as it suddenly changes its direction of flow. Are walls provided for this purpose? which cause a sudden change of direction of the gas and on which the droplets hit, "
Typische Verfahrensparanieter für den Kondensator 15 sind eine Gasdurchflußmenge von etwa 400 - 800 CFLL etwa 19 - 76 l/min Kühlflüssigkeit, Eintrittstemperatur Ton etwa 45 --'650O, Temperaturabi all von etwa 10 - 300Cf, Einlaßdruck von etwa 793 nib und ein Druckabfall von etwa 138 mb»Typical Prozessparanieter for the condenser 15 are a gas flow rate of about 400 - 800 CFLL about 19 - 76 l / min coolant, inlet temperature clay about 45 - '65 0 O, Temperaturabi all of about 10 - 30 0 Cf, inlet pressure of about 793 nib and a pressure drop of about 138 mb »
Das Abgas und die Flüssigkeitströpfchen verlassen den Kondensator 15 über die Leitung 52 und werden einem Ent» nebelungsgerät 16 augeführtβ Das Entnebelungsgerät 16 fällt die Flüssigkeitsteilchen durch Trägheitskraft-The exhaust gas and the liquid droplets leaving the condenser 15 via line 52 and a Ent "nebelungsgerät eye 16 performs the β Entnebelungsgerät 16 falls by the liquid particles Trägheitskraft-
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wirkung aus.' Das Gas wandert hierbei durch ein Filter aus miteinander verwobenen Pasern, wobei das Gas raschen und häufigen Änderungen der Richtung unterworfen wird. Da die Flüssigkeitsteilchen zu groß sind, um den raschen Richtungsänderungen zu folgen, kollidieren sie mit den Fasern des Filters. Die Flüssigkeitströpfchen fließen sodann längs der Faser zu der Wand der Entnebelungsanlage 16 und werden dort gesammelt und über die Leitung 53 zum Reinigungslösungsbehälter 21 zurückbefördert·:effect. ' The gas travels through a filter of interwoven fibers, the gas being subjected to rapid and frequent changes of direction. Since the liquid particles are too large to follow the rapid changes in direction, they collide with the fibers of the filter. The liquid droplets then flow along the fiber to the wall of the defogger 16 and are collected there and returned via line 53 to the cleaning solution tank 21 ·:
Das Abgas verläßt die Entnebelungsanlage 16 oberseitig über die Leitung 54 und wird einem Heizgerät 55 zugeführt, in welchem die Abgastemperatur auf etwa 400C bis etwa 550C erhöht wird. Das Heizgerät dient zur Steuerung der relativen Feuchtigkeit des Abgases, um das anschließende HEPA Filter 17 zu schützen, welches gegenüber Feuchtigkeit empfindlich ist. Vom Heizgerät 55 wird das Gas über die Leitung 56 dem HEPA Filter zugeführt. Diejenigen Feststoffteilchen, die zuvor nicht befeuchtet oder abgeschieden wurden, werden nunmehr vom Filter 17 eingefangen. Das Filter 17 besteht aus einem Material mit sehr kleinen Poren, in weichem die Feststoffteilchen festgehalten werden.The exhaust gas leaves the Entnebelungsanlage 16 on the top side via line 54 and is supplied to a heater 55, in which the exhaust gas temperature is increased to about 40 0 C to about 55 0 C. The heater is used to control the relative humidity of the exhaust gas to protect the subsequent HEPA filter 17, which is sensitive to moisture. From the heater 55, the gas is supplied via the line 56 to the HEPA filter. Those particulates that have not previously been wetted or deposited are now trapped by the filter 17. The filter 17 is made of a material with very small pores, in which the solid particles are held.
Das aus dem HEPA Filter austretende Abgas wird über eine Leitung 57 einem Halogenadsorber 18 zugeführt» der die Halogene durch Adsorption ausfällt» Hierbei werden die Halogenatome auf der Oberfläche des Materials durch ein Adsorptionsmittel chemisch gebunden und festgehalten, bis sie zu stabilen Atomen umgewandelt sind« Beispielsweise kühlt radioaktives Jod zn stabilem Xenon ab. Beispiele von adsorbierenden Materialien sind bei-The exhaust gas exiting the HEPA filter is fed via line 57 to a halogen adsorber 18 "which precipitates the halogens by adsorption." Here, the halogen atoms on the surface of the material are chemically bound by an adsorbent and held until they become stable atoms cools radioactive iodine from stable xenon. Examples of adsorbent materials are
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spielsweise Aktivkohle und siIberimprägnierte Pestkörper, wie beispielsweise Silbersilikat und SilberzeolitheFor example, activated carbon and semi-impregnated plague bodies, such as silver silicate and silver zeolites
Die Temperatur beim HEPA Filter und beim Jodadsorber liegt etv/a zwischen 40 und 550C bei einer zeitlichen Durchflußmenge von etwa 350 und etwa 550 CFM» An den Jodabsorber schließt sich eine Leitung 58 an, die in einem zweiten H3PÄ Filter 19 mündet«, Kombinationen von zwei HEPA Filtern·'17 und 19 und einem Halogenadsorber sind handelsüblich erhältlich und werden deshalb nicht näher beschrieben«.The temperature in the HEPA filter and the iodine adsorber is etv / a between 40 and 55 0 C at a time flow rate of about 350 and about 550 CFM "The Jodabsorber follows a line 58, which opens into a second H3PÄA filter 19, Combinations of two HEPA filters · '17 and 19 and a halogen adsorber are commercially available and are therefore not described in detail «.
Das über die Leitung 59 aus dem ΗΞΡΑ Pilter austretende Abgas ist ausreichend dekontaminiert und entspricht bezüglich seiner Radioaktivität den gesetzlichen Erfor- dernissen« 3s wird deshalb über eine Pumpe 20 abgezogen und über eine. Leitung 60 in die Atmosphäre gegeben«The exhaust gas leaving the ΗΞΡΑpilter via line 59 is sufficiently decontaminated and corresponds to the legal requirements with regard to its radioactivity. Therefore, it is withdrawn via a pump 20 and via a pump. Lead 60 into the atmosphere «
Wie schon zuvor erwähnt? kann über die Leitung 46 in den Reinigungslösungsmittelbehälter 21 ein Halogengetter eingegeben werden^, um die Halogene als Ionen in Lösung zu halten« bis ein nicht radioaktives- Zerfallsprodukt entsteht» Die Reinigungslösung kann vom Reinigungslösungsmittelbehältoi1 21 durch eine Pumpe 23 über eine Leitung 61 abgezogen werden« Falls 'gewünschts kann ein Filter 22 in die Leitung 61 zwischengeschaltet sein, um Peststoffteilchen zurückzuhalten« Die Auswaschflüssigkeit durchfließt sodann einen Wärmeaustauscher 24» wo sie ausreichend abgekühlt wird, so daß ein Teil der Flüssigkeit zurückgeführt v/erden kann zu dem Abschreckbehälter 12 und dem Venturigaswäscher über eine Leitung 62= Die restliche AuswaschflüssigkeitAs mentioned before? For example, a halogen getter may be introduced via conduit 46 into the cleaning solvent tank 21 to keep the halogens in solution as ions until a non-radioactive decay product is formed. The cleaning solution may be withdrawn from the cleaning solvent tank 21 by a pump 23 via a conduit 61 "If 'desired s may be interposed in the line 61 22, a filter to retain Peststoffteilchen" the washing liquid then flows through a heat exchanger 24' where it is cooled sufficiently so that a portion of the liquid recirculated can v / ground to the quench tank 12 and the Venturigas scrubber via a line 62 = the remaining leaching
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kann über die Leitung 63 sodann dem Abfallflüssigkeitsbehälter 1 zugeführt werden. Die Temperatur nach dem Wärmeaustauscher 24 beträgt etwa 3O0C. Die Durchflußmenge der Auswaschflüssigkeit in Richtung des Abschreckbehälters und des Venturigaswäschers beträgt etwa 57 1/minute und diejenige zum Abfallflüssigkeitstrank etwa 38 1/minute.can then be supplied via the line 63 to the waste liquid container 1. The temperature after the heat exchanger 24 is about 3O 0 C. The flow rate of the washing liquid in the direction of the quench tank and the venturi scrubber is from about 57 1 / minute and that of the waste liquid potion about 38 1 / minute.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Volumen von. getrockneten und kompaktierten Peststoffen mindestens etwa 80-fach zu reduzieren, das Volumen von verbrauchten Harzen ist mindestens 18-fach reduzierbar, das Volumen von konzentrierten Flüssigkeiten ist etwa 8-fach und Pilterschlämme sind etwa 5-fach bezüglich des ursprünglichen Volumens reduzierbar.With the present invention it is possible to reduce the volume of. The volume of spent resins is at least 18-fold reducible, the volume of concentrated liquids is about 8-fold, and the mud of the mud is about 5-fold less than the original volume.
Claims (3)
führt wird5. Method according to item 1, characterized in that the calcining,
leads
führt wird. S, method according to item 1 $ characterized in that the Einäscherun
leads.
Spezifisches Gewicht TrockenschüttdichteHardness (Moh)
Specific gravity dry bulk density
PartikelgrößeHigh temperature reaction High heat absorption Silicosis free
particle size
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