DE3815082A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln und zum foerdern von feedklaerschlamm zu einer verglasungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln und zum Fördern von Feedklärschlamm zu einer Verglasungseinrich­ tung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In Wiederaufarbeitungsanlagen entsteht bei der Auflösung von Kernbrennstoffen nach dem Verfahrensschritt "Feedklärung" sogenannter Feedklärschlamm in Form einer Suspension, die ei­ ner weiteren Behandlung für die Endlagerung zugeführt werden muß. Hierfür werden zur Zeit zwei unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Das eine Verfahren betrifft die sogenannte "Ze­ mentierung", d. h. das Einbinden der Schlammsuspension in Ze­ mentmörtel, und das andere Verfahren betrifft die sogenannte "Verglasung". Durch beide Verfahren werden endlagerfähige Feststoffgebinde erzeugt, in denen der Feedklärschlamm fi­ xiert ist.

Die Feedklärung erfolgt dabei meist mit Hilfe einer Zen­ trifuge (Klärung mittels Filter ist auch bekannt), aus der die Feedklärschlamm-Suspension in einen unmittelbar unter der Zentrifuge angeordneten Feedklärschlamm-Behälter gelangt. Aus diesem Behälter muß die Feedklärschlamm-Suspension über Rohr­ leitungen, beispielsweise zur Verglasungseinrichtung, trans­ portiert werden. Unabhängig von der weiteren Behandlung des Feedklärschlammes wird der Verglasungseinrichtung Glasfritte zugeführt. Der Transport der Feedklärschlamm-Suspension er­ folgt auf hydraulische Art, indem man den Schlamm aus dem Feedklärschlamm-Behälter mittels einer dampfbetriebenen Ejektordüse heraussaugt und zusammen mit dem Kondensat des Treibdampfes zur Verglasungseinrichtung transportiert. Hier­ bei wird die an sich aus der Zentrifuge heraustretende Schlammsuspension hoher Feststoffkonzentration zwangsläufig wieder verdünnt, und es bedarf einer Entmischung der geför­ derten Suspension von überschüssigem Förderwasser (Konden­ sat). Darüber hinaus bedarf die Auswahl und Berechnung der Ejektorförderstrecke großer Sorgfalt, um eine verstopfungs­ freie Förderung bis zum nächsten Verfahrensschritt zu gewähr­ leisten. Zusätzlich ist die Länge einer hydraulisch betriebe­ nen Förderleitung beschränkt, was insbesondere für den Trans­ port zum Verfahrensschritt "Verglasung" hinderlich ist, da hier über hundert Meter Entfernung zu überwinden sind. Mit Zwischenschaltung einer weiteren Dampfejektoreinrichtung ließen sich zwar größere Entfernungen überwinden, doch wird die Verdünnung der Schlammsuspension größer, und damit steigt der Aufwand für die erforderliche Entmischung von überschüs­ sigem Wasser.

Durch die DE-OS 25 08 401 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verglasung von radioaktiven Abfällen, d. h. zum Einschließen der radioaktiven Abfälle in eine glasartige Masse, bekannt. Der in Form von wäßrigen Lösungen vorliegende radioaktive Abfall und Glasfritte werden über getrennte Ein­ trittsleitungen in einen drehbaren Brennofen gegeben und mit­ einander vermischt. Danach erfolgt ein Aufheizen der Mischung in einem zur Austrittsöffnung geneigt angeordneten Brennofen, in dem ein Bett aus gesintertem Glas entsteht, dessen Konzen­ tration an radioaktivem Abfall von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung zunimmt. Das aus dem Brennofen austretende gebrannte und heiße Mischungsprodukt fließt in einen Schmelz­ ofen.

Bei dem sogenannten Pamela-Verfahren zur Verglasung von hochradioaktivem Abfall, das beispielsweise in CONF-7 90 420, S. 86-92 beschrieben ist, wird ein Dosierbehälter eingesetzt, in dem einer radioaktiven wäßrigen Abfallösung Glasfritte zu­ gegeben wird. Das wäßrige Gemisch wird dann über Leitungen einer Verglasungseinrichtung zugeführt.

Nachteilig ist bei beiden Verfahren die Gefahr des Auf­ tretens von Verstopfungen in den Transportleitungen für die wäßrigen Gemische.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das eingangs genannte Verfahren und die eingangs genannte Vorrichtung so auszubilden, daß die oben beschriebenen Nach­ teile beim Stand der Technik vermieden sind und insbesondere beim Transport des Feedklärschlammes die Gefahr einer Verstopfung gebannt ist. Außerdem soll der Aufwand für die Entmischung der der Verglasung zugeführten Mischung vom even­ tuellen Fördermedium verringert werden.

Die Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Ausbildung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 gekenn­ zeichnet.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 9 mit Weiterbildungen in den weiteren Unteransprü­ chen 10 bis 18 angegeben.

Durch die Erfindung wird Feedklärschlamm unter Zugabe von - ohnehin für die Verglasung benötigter - Glasfritte ver­ mischt und getrocknet. Die trockene Feststoffmischung aus ge­ trocknetem Feedklärschlamm und Glasfritte kann ohne Gefahr einer Leitungsverstopfung auch über größere Entfernungen mit relativ geringem Aufwand transportiert werden. Der Transport erfolgt vorzugsweise pneumatisch, wie dies im Anspruch 6 an­ gegeben ist. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Entmi­ schung der der Verglasung zugeführten trockenen Mischung aus getrocknetem Feedklärschlamm und Glasfritte vom Transportme­ dium Gas mühelos mit sehr geringem Aufwand durchgeführt wer­ den kann.

Die Trocknung erfolgt durch ein inertes Trockengas und/oder durch die aufgeheizte Glasfritte (Anspruch 2), und zwar besonders vorteilhaft im Wirbelbettverfahren, wobei das Wirbelbett durch die Glasfritte gebildet wird, wie dies im Anspruch 4 angegeben ist. Vorteilhaft ist, daß diese Wirbel­ betttrocknung unter Verwendung der ohnehin für die Verglasung erforderlichen Glasfritte durchgeführt wird. Die Glasfritte erleichtert dabei nicht nur die Trocknung, sondern auch den Transport des Feedklärschlammes. Die Glasfritte reißt Staub­ anteile des getrockneten Feedklärschlammes beim Transport mit.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung, die schematisch eine Vorrichtung zum Behandeln von Feedklärschlamm und zum Fördern des behandelten Feed­ klärschlammes zu einer Verglasungseinrichtung zeigt, näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Feedklärschlamm-Behälter 4, der als eine Art Wirbelschichttrockner ausgebildet ist. Hierzu weist der Feedklärschlamm-Behälter bodenseitig eine Kammer 6 auf, die über Düsen 8 mit dem darüber befindlichen Behälterraum 10 verbunden ist und in die eine Gasleitung 12 führt, über die ein inertes Trockengas, vorzugsweise Stick­ stoff, in die Kammer 6 einblasbar ist. Oberhalb des Feed­ klärschlamm-Behälters 4 ist eine Zentrifuge 14 angeordnet, in der Feed geklärt wird und aus dem die Feedklärschlamm-Suspen­ sion über eine Leitung 16 unmittelbar in den oberen Behälter­ raum 10 fällt. In den oberen Behälterraum 10 führt eine wei­ tere Leitung 18, über die vorzugsweise aufgeheizte Glasfritte eingebbar ist.

Durch Einblasen des Gases (vorzugsweise Stickstoff) wird im oberen Behälterraum 10 eine Glasfrittenwirbelschicht 20 gebildet. Die Feedklärschlamm-Suspension fällt aus der Zen­ trifuge in diese Glasfrittenwirbelschicht 20, wird dabei kon­ tinuierlich getrocknet und mit der Glasfritte praktisch homo­ gen gemischt. Die Trocknung der Feedklärschlamm-Suspension erfolgt dabei durch das Trockengas und/oder die heiße Glas­ fritte.

Der mit Feuchtigkeit beladene Gasstrom wird über eine Leitung 22 abgeführt, in einer Feuchtigkeitsfalle 24 (bei­ spielsweise Kondensator) getrocknet und dem Abgasstrom über eine Leitung 26 zugeführt.

Mit Hilfe eines Ejektors 28, der mit einem über eine Leitung 30 zugeführten Treibgas (vorzugsweise ebenfalls Stickstoff) betrieben wird, wird kontinuierlich mit getrock­ netem Feedklärschlamm vermischte Glasfritte über eine Leitung 32 abgezogen. Im Ejektor 28 kann zusätzlich über eine Leitung 34 der aus dem Feedklärschlamm-Behälter 4 abgezogenen Glas­ fritten/Schlamm-Mischung Glasfritte dosiert zugegeben werden, um eine für die Transportbelange geeignete Konzentration Glasfritte/Gas einzustellen.

Mit Hilfe des Transportmittels Gas (Stickstoff) gelangt die Glasfritten/Feedklärschlamm-Mischung über eine Leitung 36 in eine Entmischungseinrichtung 38, die beispielsweise ein Zyklonabsetzer sein kann und die das Gas von der Glasfrit­ ten/Feedklärschlamm-Mischung trennt, die dann einer Vergla­ sungseinrichtung 40 zugeführt wird.

Beim anhand der Zeichnung beschriebenen Verfahren wird durch Einblasen des Gases in den Feedklärschlamm-Behälter die Wirbelschicht 20 aus erwärmter Glasfritte gebildet. Das ein­ geblasene Gas erwärmt sich und belädt sich mit Feuchtigkeit aus der Feedklärschlamm-Suspension, die dadurch getrocknet wird.

Die eine Feststoffmischung darstellende Mischung aus getrocknetem Feedklärschlamm und Glasfritte wird mit Hilfe des Ejektors pneumatisch aus dem Behälter 4 abgezogen und pneumatisch weitergefördert. Im Gegensatz zum Stand der Tech­ nik, bei dem relativ zähe, wäßrige, Verstopfungen hervorru­ fende Feststoffsuspensionen transportiert werden, werden so­ mit vorliegend nur trockene Feststoffe durch die geschlosse­ nen Rohrleitungen gefördert. Bei solcherart pneumatisch ge­ förderten trockenen Feststoffen ist die Gefahr einer Rohrver­ stopfung erheblich gemindert.

Vorteilhaft ist ferner, daß Glasfritte, die ohnehin für den Verglasungsvorgang notwendig ist, gleichzeitig und zusam­ men mit dem getrockneten Feedklärschlamm zur Verglasungsein­ richtung transportiert werden kann. Dabei kann man als För­ derstrom auch den aus Glasfritte (Glaspartikel) und Gas be­ stehenden Strom ansehen, der den getrockneten Feedklärschlamm aus dem Feedklärschlamm-Behälter abzieht und zur Verglasungs­ einrichtung weitertransportiert. Hierbei kann das Verhältnis Menge Glasfritte/Menge Feedklärschlamm bereits auf das für die Verglasung notwendige Mengenverhältnis eingestellt werden - gegebenenfalls durch gesonderte, dosierte, zusätzliche Zu­ führung über den vorgesehenen Ejektor. Die Entmischung der der Verglasungseinrichtung zugeführten Mischung von Gas ist mit wesentlich weniger Aufwand verbunden als die Entmischung der Feedklärschlamm-Suspension vom Förderwasser bei den Ein­ richtungen gemäß Stand der Technik.

Claims (18)

1. Verfahren zur Behandlung und zum Fördern von Feed­ klärschlamm, wobei der aus einer Feedklärung anfallende Feed­ klärschlamm zu einer Verglasungseinrichtung transportiert, in der Verglasungseinrichtung mit Glasfritte gemischt und ver­ glast wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Feedklä­ rung anfallende Feedklärschlamm-Suspension vor dem Transport zur Verglasungseinrichtung mit wenigstens einem Teil der Glasfritte gemischt und getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feedklärschlamm-Suspension mit einem inerten Trockengas und/oder mit der aufgeheizten Glasfritte getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung und Trocknung der Feedklärschlamm-Suspension mit für die Verglasung erforderlicher Glasfritte erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Glasfritte durch einen Gasstrom vor dem Einspei­ sen oder beim Einspeisen der Feedklärschlamm-Suspension ver­ wirbelt wird zur Erzeugung eines Glasfritten-Wirbelbettes für die Feedklärschlamm-Suspension.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Stickstoff ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus getrocknetem Feed­ klärschlamm und Glasfritte pneumatisch transportiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportmedium Stickstoff ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mischungsstrom aus trockenem Feedklärschlamm und Glasfritte weitere zum Verglasungsprozeß erforderliche Glas­ fritte dosiert zugemischt wird.

9. Vorrichtung zur Behandlung und zum Fördern von Feed­ klärschlamm bei der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mit einer Feedklärschlamm-Transporteinrichtung und einer Feedklärschlamm-Verglasungseinrichtung, gekennzeichnet durch eine der Transporteinrichtung vorgeschaltete Einrichtung zum Trocknen der Feedklärschlamm-Suspension.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockeneinrichtung eine Einrichtung zur Behandlung der Feedklärschlamm-Suspension mit Trockengas aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung einen Behälter (4) aufweist, der mit Glasfritte beschickbar, in den von unten Gas zur Erzeugung eines Glasfritten-Wirbelbettes einblasbar und von oben Feed­ klärschlamm-Suspension einleitbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an den Behälter (4) eine Einrichtung (28) zum Austragen der Mischung aus getrocknetem Feedklärschlamm und Glasfritte und zum Transport zur Verglasungseinrichtung (40) angeschlossen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrag- und Transporteinrichtung ein mit Treibgas beauf­ schlagter Ejektor (28) ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ejektor (28) eine Leitung zum dosierten Zuführen wei­ terer zum Verglasungsprozeß erforderlicher Glasfritte zu der Mischung aus getrocknetem Feedklärschlamm und Glasfritte an­ schließbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Behälter (4) in eine bodenseitige Kammer (6) und eine darüber angeordnete obere Kammer (10) aufgeteilt ist, die durch eine Trennwand getrennt sind, in der die beiden Kammern verbindende Düsen (8) angeordnet sind,
daß an die bodenseitige Kammer (6) eine Gasleitung (12) angeschlossen ist, über die Gas in diese Kammer einblas­ bar ist,
daß in die obere Kammer (10) eine Leitung (18) zur Be­ schickung mit Glasfritte, eine Leitung (16) zur Einlei­ tung von Feedklärschlamm-Suspension, eine Ableitung (22) für das mit Feuchtigkeit beladene Gas sowie eine Leitung (32) zum Abziehen der Mischung aus getrocknetem Feed­ klärschlamm und Glasfritte und zum Weitertransport zu ei­ ner Verglasungseinrichtung (40) führen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung (32) ein mit Treibgas beaufschlagter Ejek­ tor (28) angeschlossen ist, der die Mischung aus getrocknetem Feedklärschlamm und Glasfritte aus dem Behälter (4) abzieht und über eine Leitung (36) einer Entmischungseinrichtung (38) zum Entmischen der Mischung vom Gas zuführt, die der Vergla­ sungseinrichtung (40) vorgeschaltet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ejektor (28) eine weitere Leitung (34) anschließbar ist, über die zusätzlich Glasfritte zu der aus dem Behälter (4) abgezogenen Mischung aus getrocknetem Feedklärschlamm und Glasfritte dosiert zugebbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11, 12, 15, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zusätzlich be­ heizbar ausgebildet ist.