DE2820769A1

DE2820769A1 - Powdery reactant metering system - esp. for feeding para-formaldehyde powder for the denitration of radioactive waste soln.

Info

Publication number: DE2820769A1
Application number: DE19782820769
Authority: DE
Inventors: Franz Josef Gattys
Original assignee: FRANZ JOSEF GATTYS INGENIEURBU
Current assignee: FRANZ JOSEF GATTYS INGENIEURBU
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1979-11-15

Abstract

A device for metering a reactant into a reactor, esp. for feeding paraformaldehyde powder for the denitration of radioactive waste solns., is described in the parent patent (2807324). A mechanical feeder supplies the reactant through a spring-loaded flap to the inlet cone (tapered down to 0.5) of a blast nozzle. Compressed air passes through the nozzle and takes the reactant through the divergent outlet to the reactor. The result is an even distribution of even very small flow rates of reactant. The blow nozzle protects the feed section against incrustation from moisture in the reactor.

Description

Stichwort: n PulverdosierungKeyword: n powder dosing

Einrichtung zum genauen Dosieren von kleinen Mengen von pulverförmigen Reaktionsstoffen für Denitration von radioaktiven Abfallösungen Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 28 07 324.7) Gemäß dem Patent (der Patentanmeldung P 28 07 324.7) sollen bei einem Verfahren zur Denitration von mittel- und hochradioaktiven Abfallösungen pulver- oder gasförmige Reaktionsstoffe eingesetzt werden. Device for precise dosing of small amounts of powdery Reactants for denitration of radioactive waste solutions Addition to patent (Patent application P 28 07 324.7) According to the patent (patent application P 28 07 324.7) are intended in a process for the denitration of medium- and high-level radioactive waste solutions powder or gaseous reactants are used.

Dadurch läßt sich nicht nur eine sehr weitgehende, in der zweiten Prozeßstufe der Verfestigung von radioaktiven Abfällen, d. h. Denitrierung, sogar eine vollkommene Beseitigung der radioaktiven, sekundären Abfälle erreichfl sondern es ergeben sich noch bhere Leistungen und eine vergleichsweise Verringerung der Produktionskosten einer solchen Anlage.This allows not only one very extensive, in the second Process stage of solidification of radioactive waste, d. H. Denitration, even a complete elimination of radioactive secondary waste can be achieved there are even better performances and a comparative reduction in the Production costs of such a plant.

Je nach den Anforderungen der Reaktionskinetik handelt es sich dabei nicht nur um die Zugabe von kleinen und mengenmäßig sich zeitlich ändernden Reaktantenmengen, die die Reaktion über Initiations-, Fortsetzuq- und Nachreaktions-Stufen und außerdem nicht zu turbulent, angesicht der möglichen Verluste der Reaktanten und der radioaktiven Bestandteile, verlaufen kann, aber auch eine ideale Einmischung des Reaktanten in der umzusetzenden Lösung. Es ist nicht üblich, in den heißen Zellen, wo die Aufarbeitung im Bereiche der Verfestigung von hochradioaktiven Abfallösungen stattfindet, die Reaktoren mit Rührwerken auszustatten. Die Rührwerke benötigen immer die Aufsicht und Betriebswartung und sind Ursachen von zahlreichen Betriebsunterbrechungen.Depending on the requirements of the reaction kinetics, these are not only about the addition of small and chronologically changing amounts of reactants, the reaction via initiation, continuation and post-reaction stages and also not too turbulent, given the possible losses of reactants and radioactive ones Components, can run, but also an ideal mixing of the reactants in the solution to be implemented. It is not common in the hot cells where the work-up takes place in the area of solidification of highly radioactive waste solutions, the Equip reactors with agitators. The agitators always need supervision and operational maintenance and are the cause of numerous business interruptions.

Darum wird auf ihren Einsatz im heißen Bereich verzichtet.That is why they are not used in hot areas.

Die Einführung einer Einblasvorrichtung erlaubt es, diesen Nachteil sehr vorteilhaft zu umgehen, indem beim Zudosieren von Reaktanten durch Einblasen durch eine zielgerechte Ausbildung der Einblasdüse auch eine intensiv geregelte Mischwirkung erreicht wird.The introduction of an injection device allows this disadvantage very advantageous to bypass when metering in reactants by blowing in through a targeted design of the injection nozzle also an intensively regulated one Mixing effect is achieved.

Die Einblaseinrichtung kann auch nur zum Mischen eingesetzt werden, was Abscheidungen während der Reaktion und nach der Reaktion vorbeugt und gute Transport fähigkeit der aufkonzentrierten Lösung auch mittels der sehr empfindlichen Airlifts gewährleistet.The injection device can also only be used for mixing, which prevents deposits during the reaction and after the reaction and good transport ability of the concentrated solution also by means of the very sensitive airlifts guaranteed.

Bei Verwendung pulverförmiger Reaktionsstoffe empfiehlt sich zum Einbringen derselben eine den besonderen Verhältnissen Rechnung tragende Dosiereinrichtung, die erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, daß ein mechanisches Zuführungsgerät des pulverförmigen Reaktionsstoffes über eine federbelastete Klappe in den konisch maximal bis zu 0,5 verjüngten Eintrittsteil einer Blasdüse mündet, die eintrittsseitig an eine Luftdruckleitung und mit ihrem konisch erweiterten Austrittsteil an eine zum Reaktionsapparat führende Förderleitung angeschlossen ist.When using powdery reactants, it is recommended to introduce them the same a metering device that takes account of the special circumstances, which is designed according to the invention such that a mechanical feeding device the powdery reaction substance into the conical via a spring-loaded flap A maximum of up to 0.5 tapered inlet part of a blower nozzle opens, the inlet side to an air pressure line and with its conically widened outlet part to a is connected to the reaction apparatus leading delivery line.

In diesem Zusammenhang weist zweckmäßig der Eintrittsteil der Blasdüse einen Kegelwinkel zwischen 200 und 300 auf, während das mechanische Zuführungsgerät des pulverförmigen Reaktionsstoffes in an sich bekannter Weise aus einer Fein-Förderschnecke besteht. Dem mechanischen Zuführungsgerät des pulverförmigen Reaktionsstoffes kann eine zum Vordosieren dienende Einrichtung vorgeschaltet sein, die aus einer die Austrittsmenge eines Vorratsbehälter bemessenden Zellenradschleuse und einem Zwischenbehälter mit Min.- und Max.-Füllstandsonden besteht.In this context, the inlet part of the blow nozzle expediently has a cone angle between 200 and 300, while the mechanical feeder of the powdery reaction substance in a manner known per se from a fine screw conveyor consists. The mechanical feeding device of the powdery reaction substance can a device serving for pre-metering may be connected upstream, which consists of a die Discharge volume of a cell wheel sluice measuring the storage container and an intermediate container with min. and max. level probes.

Das Einblasen des pulverförmigen Reaktionsstoffes in die umzusetzende Lösung erfolgt vorzugsweise mit einem nicht zu hohen Luftdruck von effektiv etwa 1.000 mm WS, gerechnet -über die Strömungsverluste und Flüssigkeitssäule im Reaktor.The injection of the powdery reaction substance into the to be converted Solution is preferably carried out with a not too high air pressure of approximately effective 1,000 mm WS, calculated over the flow losses and liquid column in the reactor.

Die Fein-Förderschnecke, die durch Drehzahlregelung eine Leistung vorteilhaft von 0 - 200 kg Pulver pro Stunde haben kann, arbeitet gegen die federbelastete Klappe, die nur dann sich öffnet, wenn der Staudruck des Pulvers beim Eingang in die Blasdüse den dort bestehenden Luftdruck übersteigt. Der Antriebsmotor der Fein-Förderschnecke ist gegen einen Anstieg des Kraftbedarfes bei unvorhergesehener Druckerhöhung in der Blasdüse gesichert.The fine screw conveyor, which provides an output through speed control can advantageously have from 0 - 200 kg of powder per hour, works against the spring-loaded Flap that only opens when the back pressure of the powder enters the air nozzle exceeds the existing air pressure. The drive motor of the fine screw conveyor is against an increase in the power requirement in the event of an unforeseen increase in pressure the nozzle secured.

Die Zeichnung läßt beispielsweise eine Ausführungsform einer solchen Einrichtung gemäß der Erfindung schematisch erkennen.The drawing, for example, shows an embodiment of such Recognize device according to the invention schematically.

Ein Vorratsbehälter 1 für den pulverförmigen Reaktionsstoff ist an seinem unteren, konisch verjüngten Ende mit einer Zellenradschleuse 2 verbunden. Unterhalb dieser befindet sich ein Zwischenbehälter 3, der zum Vordosieren-des Reaktionsstoffes eingerichtet ist. Etwas über dem Boden des Zwischenbehälters 3 ist eine horizontal liegende Fein-Förderschnecke 4 angeordnet, die mit einem Antriebsmotor 5 gekuppelt ist und mit ihrem Austrittsende in den konisch verjüngten Eintrittsteil einer Blasdüse 6 hineinragt. Vor dem Austrittsende der Förderschnecke 4 befindet sich eine (in der Zeichnung nicht dargestellt) Klappe, die mit einer bestimmten Federkupplung geschlossen gehalten wird. Die Blasdüse ist mit ihrem-Eintrittsteil an eine Luftdruckleitung 7 und mit ihrem konisch erweiterten Austrittsteil an einer Förderleitung 8 angeschlossen, die zu einem Reaktionsapparat 9 führt. Außerdem ist der Reaktionsapparat durch eine Impulsleitung 10 in der sich ein Überwachungsorgan 11 befindet1 zur Temperaturregelung im Reaktor mit dem Antriebsmotor 5 der Fein-Förderschnecke 4 verbunden.A storage container 1 for the powdery reactant is on its lower, conically tapered end is connected to a rotary valve 2. Below this there is an intermediate container 3, which is used for pre-metering the reaction substance is set up. A little above the bottom of the intermediate container 3 is a horizontal one horizontal fine screw conveyor 4, which is coupled to a drive motor 5 is and with its outlet end in the conically tapered inlet part of a blower nozzle 6 protrudes. In front of the exit end of the screw conveyor 4 there is a (in the drawing not shown) flap with a certain spring clutch is kept closed. The inlet part of the blower nozzle is connected to an air pressure line 7 and connected with its conically widened outlet part to a conveying line 8, which leads to a reaction apparatus 9. In addition, the reactor is through a Impulse line 10 in which there is a monitoring element 11 for temperature control connected to the drive motor 5 of the fine screw conveyor 4 in the reactor.

Alle zu dem Reaktionsapparat 9 führenden Leitungen 8, 10 sind abdichtend durch eine Wand 12 eines Schutzgehäuses, in die heiße Zelle geführt in der sich der Reaktionsapparat befindet.All lines 8, 10 leading to the reaction apparatus 9 are sealing through a wall 12 of a protective housing, guided into the hot cell in which the reaction apparatus is located.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgendermaßen: Der pulverförmige Reaktionsstoff wird in einer bestimmten1 zeitlich durch die Reaktions-temperatur dosierten Menge mittels der Fein-Förderschnecke 4 über die federbelastete Klappe in den Eintrittsteil der Blasdüse 6 gegen die Transportdruckluft eingebracht. Dort staut sich der Reaktionsstoff infolge der konischen Verjüngung des Eintrittsteiles etwas an, so daß die aus der Leitung 7 zuströmende Luft das Pulver nur mit mäßiger Geschwindigkeit durch den engsten Querschnitt der Blasdüse über deren konischen erweiterten Austrittsteil in die anschließende Leitung 8 fördern kann.The mode of operation of this device is as follows: The powdery one The reaction substance is determined in time by the reaction temperature dosed amount by means of the fine screw conveyor 4 via the spring-loaded flap introduced into the inlet part of the blow nozzle 6 against the transport compressed air. there The reaction substance accumulates as a result of the conical tapering of the inlet part something, so that the air flowing in from the line 7, the powder with only moderate Speed through the narrowest cross-section of the nozzle via its conical can promote expanded outlet part in the subsequent line 8.

Außerdem wird dadurch sowie durch einen normalerweise nur mäßigen effektiven Luftdruck in der Leitung 7 von etwa 1.000 - WS verhindert, daß das Pulver bei geöffneter Klappe gegen den vergleichweise höheren Förderdruck der Fein-Förderschnecke 4 in dieser zurückgedrückt wird.In addition, this as well as one is usually only moderate effective air pressure in line 7 of about 1,000 - WS prevents the powder with the flap open against the comparatively higher delivery pressure of the fine screw conveyor 4 is pushed back in this.

Der auf diese Weise in den Reaktionsapparat 9 eingebrachte pulverförmige ReaktionsStoff dient dort, wie sich aus dem zugehörigen Hauptpatent (der Hauptanmeldung p2807 324.7 ) ergibt, zur Durchführung eines Denitrationsverfahrens von radioaktiven Abfallösungen.The powdery introduced into the reaction apparatus 9 in this way Reaction substance is used there, as can be seen from the associated main patent (the main application p2807 324.7) to carry out a denitration process of radioactive Waste solutions.

Zu diesem Zweck kann als pulverförmiger Reaktionsstoff z. B. Paraformaldehyd verwendet werden. Auch weitere pulverförmige Materialien z. B. doppelsaueres Natriumphosphat u. ä. können dosiert eingeblasen werden.For this purpose, as a powdery reaction substance z. B. Paraformaldehyde be used. Other powdery materials such. B. double acid sodium phosphate and the like can be blown in dosed.

Um den pulverförmigen Reaktionsstoff innerhalb des Reaktionsapparates 9 möglichst gut verteilt mit der dort vorhandenen Abfallösung zu vermischen und in dieser aufzulösen, ist die Förderleitung 8 dort mit einem (in der Zeichnung nicht sichtbaren) Endstück ausgerüstet, das aus mehreren, zueinander seitlich und radial versetzten Düsen mit verschiedenen Austrittsrichtungen besteht.Around the powdery reaction substance within the reaction apparatus 9 to be distributed as well as possible with the existing waste solution and to be mixed to dissolve in this, the delivery line 8 is there with a (not in the drawing visible) end piece, which consists of several, to each other laterally and radially offset nozzles with different exit directions.

Die einzelnen Bauteile der ganzen Einrichtung sind zwar an sich bekannt; auch sind derartige Elemente bereits in anderem Zusammenhang bei Förder- oder Dosiereinrichtungen verwendet worden. Im vorliegenden Falle kommt es aber auch das Zusammenwirken insbesondere der Fein-Förderschnecke 4 mit der federbelasteten und gegen Luftdruck arbeitetenden Klappe, der Blasdüse 6 und durch das Endstück der Förderleitung 8 im radioaktiven d. h. heißem Bereich, an. Dabei sind nicht nur die Form der Blasdüse 6 d. h. die mit einer Begrenzung maximal 0,5 konische Verjüngung ihres Eintrittsteiles, sondern auch die vergleichsweise geringe effektive Druckhöhe der Förderluft von etwa 1.000 mm WS auf Grund praktischer Erfahrungen für eine gewünschte Betriebsweise bei der spezifischen Reaktionsführung von besonderer Bedeutung.The individual components of the entire facility are known per se; Such elements are also already used in a different context in conveying or metering devices been used. In the present case, however, there is also the interaction in particular the fine screw conveyor 4 with the spring-loaded and working against air pressure Flap, the nozzle 6 and through the end of the conveyor line 8 in the radioactive d. H. hot area. It is not only the shape of the nozzle 6 d. H. the with a limit of a maximum of 0.5 conical tapering of their entry part, but also the comparatively low effective pressure head of the conveying air of around 1,000 mm WS based on practical experience for a desired mode of operation for the specific reaction management of particular importance.

Der Luftstrom hat mehrere Aufgaben zu erfüllen, nämlich: 1. einen verdünnten, mengenmäßig kleinen (0-200 kg pro Stunde) und sich ändernden Pulverstrom zu fördern: der Lufteinsatz beträgt ca. 200 1 Luft pro 1 Liter Pulver.The air flow has to fulfill several tasks, namely: 1. One diluted, quantitatively small (0-200 kg per hour) and changing powder flow to promote: the air input is approx. 200 liters of air per 1 liter of powder.

2. den Pulverstrom gut verteilt in die Abfallösung im Inneren des Reaktionsapparates einzuführen, 3. die Blasdüse und insbesondere das zum Dosieren des Pulvers dienende mechanische Element (die Fein-Förderschnecke) vor dem Einfluß der im Reaktionsapparat herrschenden feuchten Atmosphäre zu schützen, weil sich sonst Verkrustungen und Betriebsstörungen ergeben können.2. The powder stream is well distributed in the waste solution inside the Introduce the reaction apparatus, 3. the blower nozzle and in particular that for dosing mechanical element (the fine screw conveyor) serving the powder before the influence to protect the damp atmosphere prevailing in the reaction apparatus, because otherwise encrustations and malfunctions can result.

4. eine Mischwirkung auszuüben, die das einzudosierende Pulver in der Flüssigkeit verteilt, die reagierende Flüssigkeit intensiv mischt, den Wärmedurchgang erhöht und die sich normalerweise absetzenden und zu Verstopfungen führenden Salze gleichmäßig verteilt in der Suspension aufhält.4. to exercise a mixing effect, which the powder to be dosed in the liquid is distributed, the reacting liquid mixes intensively, the heat transfer and the salts that normally settle out and lead to constipation resides evenly distributed in the suspension.

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Claims

Keyword: "Powder dosing" Claims: 1} Dosing device for introducing powdery reactants into a reaction apparatus that is used for Denitration of radioactive waste solutions is used, according to patent (patent application P 28 07 324.7), characterized in that a mechanical feeding device (4) the powdery reaction substance into the conical via a spring-loaded flap A maximum of up to 0.5 tapered inlet part of a blower nozzle (6) opens, the inlet side to an air pressure line (7) and with its conically widened outlet part a feed line (8) leading to the reaction apparatus (9) is connected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the entry part the nozzle (6) has a cone angle between 200 and 300.

3. Device according to claim 1, characterized in that the mechanical Feeding device (4) of the powdery reaction substance in a manner known per se consists of a fine screw conveyor.

4. Device according to claim 1, characterized in that the mechanical Feeding device (4) of the powdery reaction substance is used for pre-metering Upstream device is connected, which consists of a the discharge quantity of a storage container (1) sized rotary valve (2) and an intermediate container (3) with elements to limit the filling.

Claims 5. Device according to Claim 1, characterized in that that in the air pressure line (7) an effective air pressure of about 1,000 mm WS prevails.

6. Device according to claim 1, characterized in that the for Reaction apparatus (9) leading line (8) within the reaction apparatus from has a plurality of mutually offset nozzles existing end piece.