DE2361791A1 - Radioactive, nuclear power plant effluent decontaminated - single stage evaporation with partially recycled distillate operates efficiently - Google Patents
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Abstract
Description
DIPL.-ING. PH. EYER Anmelderin:DIPL.-ING. PH. EYER applicant:
DlPL-ING. E. EYERDlPL-ING. E. EYER
Patentanwälte Chemie-Apparatebau MainzPatent attorneys chemical apparatus construction Mainz
Frankfurt am main Schmahl & Dinckels GmbHFrankfurt am Main Schmahl & Dinckels GmbH
65 Mainz-Mombach Industriestraße 65 Mainz-Mombach Industriestrasse
Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von Flüssigkeiten insbesondere zum Dekontaminieren radioaktiv belasteter AbwässerMethod and device for evaporating liquids, in particular for decontamination radioactive wastewater
In Kernkraftwerken werden heute an die Reinigung der u.a. auch strahlungsbelastete Anteile enthaltenden Abwasser außerordentlich hohe Anforderungen gestellt.In nuclear power plants today the cleaning of the Among other things, extremely high demands are placed on wastewater containing radiation-loaded components.
So darf heute die Aktivität der in das AbwassernetzSo today the activity of the in the sewer network
_7 eingeleiteten Abwasser eine Radioaktivität von 10 ci/cbm nicht überschreiten. Mit den bekannten Reinigungsmethoden können diese hohen Anforderungen nicht erfüllt werden. Dies gilt insbesondere für das bisher verbreitetste Verfahren, bei dem das Abwasser nach weitgehender Abscheidung der Fest- und Sinkstoffe in einer beliebigen Senk- und Filterstufe einem einstufigen Verdampfer zugeführt wird, in dem durch Verdampfen und anschließende Kondensation eine Konzentration der strahlungsaktiven gelösten Feststoffe im Sumpf herbeigeführt wird. Hierbei finden übliche Verdampfersysteme mit Natur- oder Zwangsumlauf und auf_7 discharged wastewater had a radioactivity of 10 do not exceed ci / cbm. These high requirements cannot be met with the known cleaning methods to be fulfilled. This applies in particular to the most widespread process to date, in which the wastewater after extensive separation of solids and suspended matter in any sinking and filtering stage in a single stage Evaporator is supplied, in which a concentration by evaporation and subsequent condensation the radiation-active dissolved solids in the sump is brought about. The usual evaporator systems are used here with natural or forced circulation and on
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einen Brüdenabscheider aufgesetzten Füllkörper- oder Bodenkolonnen oder auch, mit Gewebepackungen versehene Abscheidungssysteme Anwendung.Packing or tray columns attached to a vapor separator or also provided with fabric packings Deposition systems application.
Näher an die gestellten Anforderungen herankommende Ergebnisse können mit einer ebenfalls bekannten mehrstufigen Arbeitsweise erzielt werden, bei der der Brüdendampf einer ersten Verdampferstufe zur mittelbaren Beheizung der nachfolgenden Verdampferstufe verwendet wird. Hierdurch wird zwar die durch diese Arbeitsweise angestrebte Dampfeinsparung erzielt, es tritt jedoch der Nachteil auf, daß die Heiz- bzw. Wärmeaustauschelemente insbesondere der zweiten, aber auch der hieran evtl. anschließenden weiteren Verfahrensstufen im Dampfraum unverhältnismäßig schnell verkraalten, was nicht nur zu einer Behinderung des Wärmeübergangs sondern wegen der Strahlungsaktivität der die Verkrustung bildenden Peststoffe zu einer "Rückaktivierung" führt, die eine Dekontaminierung unter einen weit über dem geforderten Sollwert liegenden Grenzwert erschwert.Closer to the requirements placed Results can be achieved with a multi-stage working method, which is also known, in which the vapor a first evaporator stage to the indirect Heating of the subsequent evaporator stage used will. Although this achieves the steam saving aimed for by this mode of operation, it does occur the disadvantage that the heating or heat exchange elements in particular the second, but also the one on this possibly subsequent further process steps in the vapor space crawl disproportionately quickly, what not only to an obstruction of the heat transfer but because of the radiation activity of the encrustation forming pesticides leads to a "reactivation", which leads to decontamination below a level well above that required The limit value lying at the setpoint is difficult.
Dieser Nachteil wird durch ein aus dem vorstehend beschriebenen Verfahren entwickeltes anderes Verfahren beseitigt, bei dem die Abwässer einer zweistufigen Entspannungsverdampfung mit Mischkondensation unter-This disadvantage is increased by a different method developed from the method described above eliminated, in which the wastewater undergoes a two-stage flash evaporation with mixed condensation.
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worfen werden, bei der der Brüdendampf der ersten Stufe unmittelbar, d.h.. durch Einleiten in Kondensat der zweiten Stufe kondensiert und in die zweite Verdampferstufe geleitet wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens können zwar hohe, im Bereich der geforderten Werte liegende Dekontaminierungswerte erreicht werden, es ist jedoch nur für kleinere Verdampferleistungen und entsprechend nur für Reaktoren mit verhältnismäßig geringer installierter elektrischer Leistung einsetzbar, da mit zunehmender Verdampferleistung zunehmende Flüssigkeitsmengen in der Mischkondensation verdüst werden müssen, was entsprechend große technische Probleme verursacht.be thrown, in which the vapor of the first stage directly, i.e. condensed by introducing into condensate of the second stage and into the second evaporator stage is directed. With the help of this method, high values lying in the range of the required values can be achieved Decontamination values can be achieved, however, it is only for smaller evaporator capacities and accordingly Can only be used for reactors with a relatively low installed electrical power, since with increasing Evaporator performance increasing amounts of liquid have to be atomized in the mixed condensation, which causes correspondingly large technical problems.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum.Eindampfen von Flüssigkeiten, insbesondere zur Reinigung radioaktiv belasteter Abwasser, mit dem bei geringer Verdampferleistung große Abwassermengen auf eine RadioaktivitätThe present invention aims to provide one Method and device for the evaporation of Liquids, especially for cleaning radioactive wastewater, with the low evaporator output large amounts of wastewater on a radioactivity
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von mindestens 10 ci/cbm gebracht werden können. Die Erfindung besteht darin, daß die in dem Brüdendampf nach
Entweichen aus dem Brüdenabscheider enthaltenen Flüssigkeitsteilchen, in einem Nebel- und Flüssigkeitsabscheider
niedergeschlagen, anschließend in den Dampfstrom feinvernebelte Waschflüssigkeit eingesprüht und
die gebildeten agglomerierbaren Wasserteilchen in einem■ —7
of at least 10 ci / cbm can be brought. The invention consists in that the liquid particles contained in the vapor after escaping from the vapor separator are precipitated in a mist and liquid separator, then finely atomized washing liquid is sprayed into the vapor stream and the agglomerable water particles formed in one
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weiteren Flussigkeitsabscheider niedergeschlagen werden.further liquid separator are precipitated.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei lediglich einstufiger Arbeitsweise eine weit über den Ergebnissen der bekannten zweistufigen Verfahren liegende Dekontaminierung erreicht.With the help of the method according to the invention, only a one-step procedure far above the results of the known two-step process Decontamination achieved.
Im allgemeinen genügt zur Erzielung der geforderten Dekontaminierung die Hintereinanderschaltung zweier Flussigkeitsabscheider mit einmaligem Einsprühen von Waschflüssigkeit vor der zweiten Abscheidung. Erforderlichenfalls kann jedoch auch ohne weiteres eine dritte Abscheidungsstufe nachgeschaltet werden, ohne daß es einer nochmaligen Verdampfung oder Erwärmung bedarf.In general, it is sufficient to connect two in series to achieve the required decontamination Liquid separator with a single spray of Washing liquid before the second separation. If necessary, however, a third one can also be used without further ado Deposition stage are connected downstream without the need for repeated evaporation or heating.
Gegebenenfalls kann dem Dampfabscheider einer oder beider Abscheidephasen ein Dampfwäscher nachgeschaltetIf necessary, a steam scrubber can be connected downstream of the steam separator for one or both separation phases
Als Waschflüssigkeit dient vorteilhaft systemeigenes Destillat, das dem Destillatkühler oder Entgaser entnommen und über eine Düse in den Kreislauf zurückgeführt wird.The washing liquid used is advantageously inherent in the system Distillate that is taken from the distillate cooler or degasser and returned to the circuit via a nozzle will.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, anhand der 'beigefügten Zeichnung gegebenen Beschreibung.Further embodiments and advantages of the invention result from the following, on the basis of the attached Drawing given description.
Es zeigen : It show :
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,Fig. 1 is a schematic representation of a device to carry out the method according to the invention,
Pig. 2 eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung , -Pig. 2 a modification of the arrangement shown in Fig. 1,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer Eindampfanlage gemäß Erfindung,3 shows another embodiment of an evaporation plant according to the invention,
Fig. 4 eine Abwandlung der in Fig. 3 dargestellten Eindampfanlage.FIG. 4 shows a modification of the evaporation plant shown in FIG. 3.
In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Eindampfanlage dargestellt, die im wesentlichen aus dem von einer Zulaufpumpe 1, einem Wärmetauscher 2 und einem Brüdenabscheider 3 gebildeten Einstufenverdampfer und der aus Kondensator 4-, Gaskühler 5, Entgaser 6 und Destillatkühler 7 gebildeten Kondensationseinrichtung für dieIn Fig. 1 of the drawing, an evaporation plant is shown, which essentially consists of a feed pump 1, a heat exchanger 2 and a vapor separator 3 formed single-stage evaporator and that of condenser 4, gas cooler 5, degasser 6 and distillate cooler 7 formed condensation device for the
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gereinigten, dampfförmig anfallenden Abwässer bestellt. Mit Hilfe einer Pumpe 8 werden die ungereinigten Abwässer im Kreislauf zwischen Verdampfer 2 und Brüdenabscheider 5 geführt. Der aus dem Brüdenabscheider austretende Dampf enthält noch, mitgerissene Flüssigkeitsteilchen als Träger der radioaktiven Strahlung. Erfindungsgemäß werden die nach Entweichen aus dem Brüdenabscheider im Brüdendampf enthaltenen Flüssigkeitsteilchen in einem Flüssigkeitsabscheider niedergeschlagen, worauf anschließend mittels einer Düse 10, beispielsweise einer Venturidüse fein vernebelte Flüssigkeit in den Dampfstrom eingesprüht und die sich hierdurch bildenden agglomerierbaren Wasserteilchen in einem weiteren Flussigkeitsabscheider 11 niedergeschlagen werden. Im Falle der in Fig. 1 wiedergegebenen Auaführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung wird die in den Flüssigkeitsabscheidern 9 bzw. 11 niedergeschlagene Flüssigkeit in den Reinigungskreislauf zurückgeführt, zu welchem Zweck der erste, höher belastete Flüssigkeit niederschlagende Abscheider 9 mit dem unteren Teil des Brüdenabscheiders und der zweite, Flüssigkeit geringerer Belastung abscheidende Abscheider 11 über die Pumpe 12 mit dem Kopf des Brüdenabscheiders verbunden ist. Die in den Kopf des Brüdenabscheiders eingespeiste Rücklaufflüssigkeit wird als Waschflüssigkeit im Gegenstrom zu denordered purified, vaporous wastewater. With the help of a pump 8, the uncleaned Waste water circulated between evaporator 2 and vapor separator 5. The one from the vapor separator escaping vapor still contains, entrained liquid particles as carriers of the radioactive Radiation. According to the invention, those contained in the vapor after escaping from the vapor separator Liquid particles precipitated in a liquid separator, whereupon then by means of a Nozzle 10, for example a Venturi nozzle, finely atomized liquid is sprayed into the steam stream and the agglomerable water particles formed as a result in a further liquid separator 11 get knocked down. In the case of the embodiment of a device according to the invention shown in FIG. 1 the liquid precipitated in the liquid separators 9 and 11 is fed into the cleaning circuit returned, for what purpose the first, more heavily loaded liquid precipitating separator 9 with the lower part of the vapor separator and the second separator 11 separating liquid with a lower load via the pump 12 with the head of the vapor separator is connected. The return liquid fed into the head of the vapor separator is used as a washing liquid in countercurrent to the
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aufsteigenden Brüden geführt. Als einzusprühende Waschflüssigkeit zur Vernebelung in den Dampfstrom in der Düse 10 dient systemeigenes Destillat, das dem Entgaser 6 entnommen und von der Pumpe 11 in die Düse 9 gedrückt wird.ascending vapors. As washing liquid to be sprayed into the vapor stream in the Nozzle 10 is used for the system's own distillate, which is taken from the degasser 6 and pressed into the nozzle 9 by the pump 11.
Bei der in Figur 2 wiedergegebenen, auf der Ausführungsform gemäß Figur 1 aufbauenden Ausführungsform, in der die selben Teile mit den selben Bezugsziffera wie im Falle der Fig. 1 bezeichnet sind, ist dem ersten Flüssigkeitsabscheider 9 eine weitere Düse 14 Torgeschaltet, in der in einer der Düse 10 entsprechenden Weise rücklaufende Waschflüssigkeit in den Dampfstrom eingesprüht wird. In diesem Falle dient die im Abscheider 11 abgeschiedene Flüssigkeit nicht der Gegenstromwäsche im Brüdenabscheider 3 sondern der Verdüsung in der Düse 14, während die Aufgabe der Gegenstromwäsche im Brüdenabscheider 3 von der im ersten Abscheider 9 abgeschiedenen Flüssigkeit mittels der Pumpe 15 übernommen wird.In the embodiment shown in FIG. 2, based on the embodiment according to FIG. 1, in which the same parts with the same reference numerals as in the case of 1, the first liquid separator 9 is connected to a further nozzle 14, in which FIG washing liquid flowing back in a manner corresponding to the nozzle 10 is sprayed into the steam stream. In this case, the liquid separated in the separator 11 is used not the countercurrent washing in the vapor separator 3 but the atomization in the nozzle 14, while the task of Countercurrent washing in the vapor separator 3 of the liquid separated in the first separator 9 by means of the pump 15 is adopted.
Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform sind ebenfalls die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen. In diesem Falle ist zwischen dem Flüssigkeitsabscheider 9 der ersten Phase und der Düse 10 ein Dampfwäscher 16 angeordnet, in dem im Gegenstrom unter Verwendung der im Abscheider 11 niedergeschlagenen Flüssig-In the embodiment shown in Fig. 3 are the same parts are also given the same reference numerals as in FIG. In this case, between the Liquid separator 9 of the first phase and the nozzle 10 a steam scrubber 16 arranged in the countercurrent below Use of the liquid precipitated in the separator 11
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keit eine weitere Abscheidung der durch den Abscheider nicht erfaßten Flüssigkeitsteilchen vorgenommen wird. In diesem Falle dient anstelle der aus dem Abscheider 11 rückgeforderten Flüssigkeit die aus dem Wäscher 16 mittels Pumpe 15 rücKgeforderte Flüssigkeit als gegenströmende Waschflüssigkeit im Brüdenabscheider 3· Auch in diesem Falle kann selbstverständlich analog zu der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform dem Abscheider 9 eine Düse vorgeschaltet und dieser die aus dem Wäscher 16 rückfließende Flüssigkeit als gegenströmende Waschflüssigkeit im Brüdenabscheider 3 dient. Im übrigen ist in diesem Falle dem Destillatkühler 7 ein Rücklaufteiler 17 nachgeordnet, dem die zur Einsprühung in den Dampfstrom in der Düse 10 benötigte Flüssigkeit entnommen wird und der unabhängig von dem schwankenden Anfall an Destillat für eine gleichmäßige Flüssigkeitseinspeisung in die Düse Sorge trägt.A further separation by the separator liquid particles not detected is made. In this case, the reclaimed from the separator 11 is used instead Liquid the liquid demanded back from the scrubber 16 by means of the pump 15 as a counterflow Washing liquid in the vapor separator 3 · Also in this one Case can of course be analogous to the embodiment shown in Fig. 2, the separator 9 a Upstream nozzle and this the liquid flowing back from the washer 16 as counter-flowing washing liquid in the vapor separator 3 is used. Otherwise is in this If the distillate cooler 7 is followed by a return divider 17, from which the liquid required for spraying into the steam stream in the nozzle 10 is removed and the Regardless of the fluctuating amount of distillate for an even liquid feed into the nozzle Cares.
Die in Fig. 4 wiedergegebene Ausführungsform entspricht funktionell im wesentlichen der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform bei lediglich konstruktiver Zusammenfassung des Brüdenabscheiders 3 mit dem Dampfwäscher 16 zu einem Apparat. Darüberhinaus ist im FalleThe embodiment shown in Fig. 4 corresponds functionally essentially the embodiment shown in Fig. 3 with only a constructive summary of the vapor separator 3 with the steam scrubber 16 to one apparatus. Moreover, in the case
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dieser Ausfiitirungsform zusätzlich ein Abwasservorwärmer 18 in einem dem Verdampfer 2 in einem gemeinsamen Primärkreis nachgeschalteten Wärmetauscher vorgesehen, dessen Sekundärkreis unabhängig von dem Sekundärkreis des Verdampfers 2 ist» Eine gleiche Vorv/ärmung kann auch bei den anderen Ausf ühr ungs forme η vorgesehen sein.This embodiment also has a waste water preheater 18 provided in a heat exchanger connected downstream of the evaporator 2 in a common primary circuit, the secondary circuit of which is independent of the secondary circuit of the evaporator 2 »an equal preheating can also be used with the other embodiments η be provided.
Die Wirkungsweise der - anhand der Figo 4 beschrie- ■ benen - erfindungsgemäßen Anordnung gestaltet sich wie folgt;The mode of operation of the - described with reference to FIG benen - arrangement according to the invention is as follows;
Das zufließende, Strahlungsträger enthaltende Abwässer wird mittels der Pumpe 1 über den Vorwärmer 18 in den Briidenabscheider 3 gepumpt und von der Pumpe 8 im Kreislauf zwischen dem BMMdenabscheider 3 und dem Wärmetauscher 2 geführt. Hierbei wird im Brüdenabscheider der Dampf aus dem aus dem Verdampfer 2 kommenden Dampf-/Wasser-Gemisch abgeschieden und dem Flüssigkeitsafescheider 9 zugeführt, wobei der Dampf im Gegenstrom mit rückfließender Flüssigkeit aus dem Dampf- \<iäscher 16 geführt wird, die bereits einen Teil der mitgerissenen, gelöste Feststoffe enthaltenden Flüssigkeitspartikel durch die eingebauten Kolonnenböden auswäscht. Der Hauptteil der mitgerissenen9 in abscheid-The inflowing waste water containing radiation carriers is pumped by means of the pump 1 via the preheater 18 into the fluid separator 3 and is guided by the pump 8 in the circuit between the BMMden separator 3 and the heat exchanger 2. Here, the vapor is separated from the vapor / water mixture coming from the evaporator 2 in the vapor separator and fed to the liquid safe separator 9, the vapor being guided in countercurrent with the refluxing liquid from the vapor separator 16, which is already part of the washed away liquid particles containing dissolved solids through the built-in column trays. The main part of the 9 entrained in separa-
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fearer Form vorliegenden Flüssigkeit und damit der an sie gebundenen Strahlungsträgerstoffe wird im Flüssigkeitsabsoheider 9 und dem na chge ordne ten Dampf was eher niedergeschlagen, aus dem praktisch trockener Dampf austritt, der der Dlise 10 zugeführt wird. Durch die Düse 214 wird der' (praktisch) trocken eintretende Dampf mit Flüssigkeitsteilchen beladen in der Weise, daß aus dem Destillatkühler 7 Flüssigkeit mittels der Pumpe 13 entnommen und in feinster Verteilung in den Dampfstrom versprüht wird. Durch die erneute Beladung mit Flüssigkeit werden in dem Dampf wiederum - bevorzugt an noch vorhandenen nicht erfaßten Flüssigkeitsteilchen - abscheidbare Flüssigkeitspartikel gebildet, die in dem nachgeordneten Flüssigkeitsabscheider 11 abgeschieden werden. !Nachdem in Jedem der beiden Abscheider 99»5$ der jeweils eingebrachten abscheidbaren Flüssigkeitsteilchen abgeschieden werden, können mit der erfindungsgemäßen, einstufigen Eindampfeinrichtung mit zweiphasiger Abscheidung die geforderten Dekontaminierungsgrade leicht erreicht werden. Die bei den bekannten Verfahren auftretenden Fachteile in Bezug auf die Verfahrensführung sind vermieden. Die im Abscheider 11 niedergeschlagene Flüssigkeit dient im Falle der dargestellten Ausführungsform als gegenströmende Waschflüssigkeit im Dampfwäscher 16. Der aus dem Abscheider 11 austretendefearer form present liquid and thus the bound to it radiation carrier substances is in the liquid absorber 9 and the steam that is arranged afterwards precipitated, from which practically dry steam emerges, which is fed to the Dlise 10. Through the Nozzle 214 is the (practically) dry entering steam loaded with liquid particles in such a way that liquid from the distillate cooler 7 by means of the pump 13 is removed and sprayed into the steam stream in a very fine distribution. By reloading with liquid are in turn separable in the vapor - preferably on unrecognized liquid particles that are still present Liquid particles are formed, which are deposited in the downstream liquid separator 11 will. ! After in each of the two separators 99 »5 $ of the respectively introduced separable liquid particles can be deposited with the inventive, single-stage evaporation device with two-phase Separation the required degrees of decontamination can easily be achieved. The known methods Occurring specialist parts with regard to the process management are avoided. The precipitated in the separator 11 In the case of the embodiment shown, liquid serves as a counter-flowing washing liquid in the Steam scrubber 16. The one emerging from the separator 11
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Dampf wird in üblicher freHrannijer Weise im Kondensator 4 kondensiert, entgast und im Endkühler 7 auf die für die Einleitung in den Abwasserkanal zulässige Temperatur, gekühlt.Steam is generated in the usual free-flowing manner in the condenser 4 condensed, degassed and in the end cooler 7 to the permissible for the introduction into the sewer Temperature, chilled.
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DE (1) | DE2361791A1 (en) |
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1973
- 1973-12-12 DE DE2361791A patent/DE2361791A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OHJ | Non-payment of the annual fee |