DE69506529T2

DE69506529T2 - Verfahren und anlage zur abgasreinigung entstehend bei verbrennung von schwachradioaktiven abfällen

Info

Publication number: DE69506529T2
Application number: DE69506529T
Authority: DE
Inventors: Dominique F-78470 Saint-Remy-Les-Chevreuses Touchais; Dehui F-92300 Levallois-Perret Yu
Original assignee: SPEIC
Current assignee: SPEIC
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: US5771473A; JPH09510295A; EP0750784A1; CN1146254A; EP0750784B1; DE69506529D1; FR2717297A1; AU1954095A; FR2717297B1; WO1995025332A1

Description

Die Erfindung betrifft die Reinigung von Abgasen aus der Verbrennung von schwachradioaktiven Abfällen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich die Behandlung von Abgasen, die aus einer Verbrennungsanlage zum Schmelzen und zur Verarbeitung zu Glas von Abfällen stammen wie z. B. Abfällen, die durch die Kernkraftindustrie, Krankenhäuser oder Universitäten erzeugt werden.
Die Verbrennung von schwachradioaktiven Abfällen produziert Abgase, die Wasserdampf, saure Verunreinigungen wie Halogenwasserstoffe, feste Partikel, von denen einige löslich sind, und radioaktive Schwermetalle enthalten, so daß es günstig ist, die Abgase vor ihrer Freisetzung in die Atmosphäre zu extrahieren.
Eine bekannte Behandlung von Abgasen besteht in ihrer Abkühlung mit Hilfe einer Wärmewiedergewinnungseinrichtung bei einer Temperatur, die kompatibel ist mit ihrem Durchtritt durch ein Filter, das die feste Partikel zurückhalten kann, und in anschließender Behandlung der entstaubten Abgase in einer Gaswasch-Apparatur zur Extraktion der sauren Verunreinigungen und eines Teils der gasförmigen Schwermetalle vor der Freisetzung der Abgase in die Atmosphäre. Die aus den Verbrennungsanlagen zum Schmelzen und zur Verarbeitung zu Glas für Abfälle austretenden Gase zeigen eine erhöhte Temperatur, die 1250ºC erreichen kann, und die Wärmewiedergewinnungseinrichtung muß daher besonders ausgelegt und mit Materialien hergestellt werden, die temperatur- und korrosionsbeständig sind, und sind daher kostspielig. Zur Überwindung dieses Nachteils wurde vorgeschlagen, die Abgase durch Verdünnung durch Einspritzen von Luft abzukühlen, diese Lösung zeigt jedoch den Nachteil, daß die Menge des zu behandelnden Gases erhöht wird. Übrigens verursacht die Abkühlung der Abgase vor dem Eintritt in die Filter eine Adsorption von radioaktiven Schwermetallen auf den festen Partikeln, die daher nach Extraktion aus den Abgasen besondere Vorsichtsmaßnahmen für ihre Verpackung und Handhabung erfordern. Die bekannten Anlagen erzeugen daher ein bedeutendes Volumen an radioaktiven festen Rückständen, deren Handhabung und Lagerung teuer sind. Darüber hinaus kontaminieren die festen Partikel mit darauf adsorbierten partikelförmigen radioaktiven Schwermetallen alle stromaufwärts vom Filter angeordneten Anlagenteile, während die radioaktiven gasförmigen Schwermetalle die Anlagen zum Waschen der Gase kontaminieren, und daher stellen diese Anlagen im Fall des Austausches Radioaktivitätsquellen dar, die besondere Vorsichtsmaßnahmen während ihres Abbaus, ihres Transports und ihrer Zerstörung erfordern.
Die Publikation FR-A-2408196 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von Abfällen, das neben anderen Schritten einen Schritt zur Abkühlung und Kondensation von in den Abgasen enthaltenden Partikeln umfaßt, wobei die feuchten Partikel durch Durchleitung durch ein Sieb abgetrennt werden und die Abgase anschließend wieder erhitzt und filtriert werden.
Die vorliegende Erfindung zielt auf die Reduzierung der Kosten für die Behandlung von Abgasen, auf die Erhöhung der Leistung durch Minimierung des Restgehalts an Verunreinigungen in den gereinigten Abgasen, und sie gelangt dahin dank einer Anlage, die dadurch charakterisiert ist, daß sie umfaßt:
- einen Kühler-Kondensator, der die Abgase auf eine Temperatur unterhalb ihrer Taupunkt-Temperatur abkühlen kann, so daß die radioaktiven Schwermetalle in den Kondensaten gleichzeitig mit den in den Abgasen enthaltenen sauren Verunreinigungen und den löslichen festen Partikeln abgefangen werden,
- einen Vorwärmer zur Erhöhung der Temperatur der Abgase bei ihrem Austritt aus dem Kühler-Kondensator, wobei insbesondere die Freisetzung von flüssigem Abwasser aus der Anlage vermieden wird,
- ein Filter zum Abfangen der festen Partikel stromabwärts vom Vorwärmer vor der Freisetzung der gereinigten Abgase in die Atmosphäre,
- eine Einheit zur Behandlung von Kondensaten, die zur Ausfällung der radioaktiven Schwermetalle zur Isolierung eines radioaktiven Niederschlags und einer wäßrigen Lösung geeignet ist, und
- eine Kristallisationseinheit zur Kristallisation von in dieser wäßrigen Lösung enthaltenen Salzen und zur Wiedergewinnung von Wasser zur Zurückleitung in die Anlage.
Die von den Abgasen transportierten festen Partikel werden so durch den Filter abgefangen, nachdem die Abgase von den radioaktiven Schwermetallen befreit wurden, so daß diese festen Partikel, nicht oder wenig radioaktiv, keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen für ihre Handhabung erfordern und in die Verbrennungseinrichtung zum Schmelzen und zur Verarbeitung zu Glas gegeben werden können. Die Kristallisation der Salze der neutralisierten und behandelten Kondensate ermöglicht die Unterdrückung jedes Abwassers, indem Salze produziert werden, die für die Industrie wertvoll sind, und indem Wasser zur Wiedereinleitung in den Abgasstrom produziert wird. Die schlußendlichen Abfälle, die aus der Behandlung der Abgase resultieren, sind daher auf den Niederschlag beschränkt, und die Handhabung und Lagerung dieser schlußendlichen Abfälle wird daher verglichen mit bekannten Anlagen erleichtert, die ein größeres Abfallvolumen produzieren. Darüber hinaus ist die Anzahl von durch die Abgase kontaminierten Einrichtungen geringer als diejenige bei bekannten Anlagen, da die radioaktiven Schwermetalle im Kühler-Kondensator eliminiert werden, d. h. im ersten Schritt der Behandlung.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus einer Verbrennungseinrichtung für schwachradioaktive Abfälle, wobei diese Abgase Wasserdampf, saure Verunreinigungen, feste Partikel und radioaktive Schwermetalle enthalten, dadurch charakterisiert, daß er Schritte umfaßt, die in der Abkühlung der Abgase in einem Kühler-Kondensator unter ihren Taupunkt zur Abfangung der radioaktiven Schwermetalle in den Kondensaten und gleichzeitig der in den Abgasen enthaltenen sauren Verunreinigungen und der löslichen festen Partikel, der Erwärmung der aus dem Kühler-Kondensator austretenden Abgase zur Vermeidung von flüssigem Abfall aus der Anlage, anschließend in der Durchleitung der Abgase durch ein Filter zum Abfangen der festen Partikel vor der Freisetzung der gereinigten Abgase in die Atmosphäre umfaßt, wobei die Kondensate zur Ausfällung der radioaktiven Schwermetalle und Wiedergewinnung einer wäßrigen Lösung behandelt werden, die in eine Kristallisationseinheit geleitet wird, um Salze und Wasser wiederzugewinnen, das in die Anlage zurückgeleitet wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Abkühlung der Abgase mit einer wäßrigen Lösung, die in einem Kühlraum dispergiert ist, bis zu einer Temperatur in der Nähe ihrer Taupunkt-Temperatur, und anschließend durch Kontakt mit einem Kondensations-Wärmeaustauscher bis zu einer Temperatur unterhalb ihrer Taupunkt- Temperatur.
In einer Variation erfolgt die Abkühlung der Abgase durch Kontakt mit einer in einem Kühlraum dispergierten wäßrigen Lösung bis zu einer Temperatur in der Nähe ihrer Taupunkt-Temperatur und anschließend durch direkten Kontakt der Abgase mit einer in einer Pulverisierungskolonne dispergierten wäßrigen Lösung, wobei diese wäßrige Lösung mit Hilfe eines Wärmetauschers bei einer Temperatur unterhalb der Taupunkt-Temperatur der Abgase gehalten wird, so daß die Schwermetalle durch Kondensation durch Mischung aus den Abgasen extrahiert werden gleichzeitig mit der Abfangung der in den Abgasen enthaltenen sauren Verunreinigungen und der löslichen Partikel.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der detaillierten folgenden Beschreibung, der nicht die Erfindung beschränkenden Ausführungsbeispiele und beim Studium der beigefügten Figuren deutlich, von denen:
- Fig. 1 eine Ansicht einer Reinigungsanlage ist, die mit einem Oberflächenkondensator ausgerüstet ist, entsprechend einer ersten Ausführung der Erfindung,
- Fig. 2 eine Ansicht einer Reinigungsanlage ist, die mit einem Mischungskondensator ausgerüstet ist, entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
- Fig. 3 in detaillierter Weise den der Ausführungsform der Fig. 2 entsprechenden Kühler-Kondensator zeigt.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage ist für die Behandlung eines Abgasflusses 1, der aus einer Verbrennungsanlage 3 für schwachradioaktive Abfälle stammt, beispielsweise für von der Atomkraftindustrie, Krankenhäusern oder Universitäten erzeugte Abfälle, bestimmt. Diese Verbrennungsanlage 3 ist bevorzugt ein Typ, die eine Schmelzkammer für die Abfälle durch Einwirkung eines Plasmastrahlers oder eines Elektrobrenners im Hinblick auf ihre Verarbeitung zu Glas umfaßt. Die zu behandelnden Abgase führen feste Partikel und radioaktive Schwermetalle mit sich. Sie schließen während der Verbrennung der Abfälle gebildeten Wasserdampf und saure Verunreinigungen wie Halogenwasserstoffe und organische Verunreinigungen ein. Die Temperatur der Abgase ist erhöht und kann 1250ºC erreichen.
Der Fluß 1 der Abgase wird in einen Kühler-Kondensator geleitet, umfassend einen Kühlraum 6, in dem eine wäßrige Lösung zur schnellen Abkühlung der Abgase auf eine Temperatur in der Nähe ihrer Taupunkt-Temperatur pulverisiert ist. Nach Durchgang durch den Kühlraum 6 werden die Abgase in einen Kondensator 100 geleitet, wo sie auf eine Temperatur unterhalb ihrer Taupunkt-Temperatur abgekühlt werden, so daß die radioaktiven Schwermetalle während der Kondensation des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfs aus den Abgasen extrahiert werden, wobei gleichzeitig die von den Abgasen transportierten sauren Verunreinigungen und löslichen festen Partikel abgefangen werden.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Kondensator 100 ein Kondensator vom Oberflächen-Kondensatortyp, umfassend einen Wärmeaustauscher 106, der einen Austausch von Wärme zwischen den Abgasen und einer Kühlflüssigkeit durchführen kann, die in 101 eine Kühlanlage 102 zur Abkühlung des Austauschers 106 auf eine Temperatur unterhalb der Taupunkt-Temperatur der Abgase verläßt und anschließend in 103 in die Kühlanlage 102 wiedereintritt. Die sich im Kontakt mit dem Austauscher 106 bildenden Kondensationsprodukte werden durch eine Leitung 104 in die Kühlkammer 6 in Kontakt mit den die letztere durchquerenden Abgasen geleitet, um ihre Temperatur brutal zu senken, d. h. eine Falle zu bilden, bis zu einer Temperatur in der Nähe ihrer Taupunkt- Temperatur. In dieser Falle adsorbieren die Schwermetalle sich nicht an den von den Abgasen transportierten festen Partikeln. Die Leitung 104 umfaßt vorteilhafterweise eine Kläranlage, die die Isolierung der festen Partikel in 108 ermöglicht, die bevorzugt zum Schmelzen und zur Verarbeitung zu Glas in die Verbrennungsanlage zurückgeleitet werden.
Eine Reinigungsleitung 105 wird vorgesehen, um die Kondensationsprodukte zu entnehmen, während die Konzentration an radioaktiven Schwermetallen oder weiteren Verunreinigungen erhöht ist, um sie in eine Behandlungseinheit 30 zu leiten, wobei in 31 durch Zwischenschaltung eines Ventils 32 Reagentien 33 aufgenommen werden, beispielsweise Soda, Flockungsmittel und Lösungsverhinderer, die zur Ausfällung der radioaktiven Schwermetalle bestimmt sind. Der Niederschlag wird durch Filtration abgetrennt und die strahlenden Filterkuchen in 34 entnommen. Die vom Niederschlag befreite wäßrige Lösung enthält Salze, die während der Neutralisation der sauren Verunreinigungen und der in den Kondensaten gelösten löslichen Partikel gebildet werden. Diese wäßrige Lösung wird in 35 in eine Kristallisationseinheit für Salze 36 geleitet, die die Isolierung von Wasser in 37 ermöglicht, das in einen Verteilungsvorratstank 38 für die Rückführung in die Anlage in 2 geleitet wird. Man isoliert übrigens kristallisierte Salze 41, die industriell verwertet werden können. Die Filterkuchen 34 werden in 43 im Hinblick auf ihre Lagerung konditioniert. Die Kristallisationseinheit umfaßt vorteilhafterweise zwei Etagen, wobei die erste von einem Konzentrator mit forcierter Zirkulation und die zweite durch einen Verdampfer- Kristallisator gebildet wird.
Die den Kondensator 100 gereinigt verlassenden Abgase durchqueren eine Wiedererwärmungseinrichtung 300, im beschriebenen Beispiel eine Wiedererwärmungseinrichtung, die einen Propanbrenner 301 umfaßt, um sie auf eine Temperatur zu bringen, so daß einerseits die transportieren festen Partikel getrocknet werden, und um andererseits das während der Kristallisation der Salze produzierte Wasser zu absorbieren, das in den Kühlraum 6 durch eine mit dem Vorratsbehälter 38 verbundene Zufuhrleitung 22 wiedereingeleitet wird; so setzt die Anlage 22 keinerlei flüssige Abfälle frei.
Bei ihrem Austritt aus der Wiedererwärmungseinrichtung 300 passieren die Abgase vorteilhafterweise einen Wärmeaustauscher 400 und werden anschließend in ein Filter 200 geleitet. Der Wärmeaustauscher 400 ist dazu fähig, einen Wärmeaustausch zwischen den die Wiedererwärmungseinrichtung 300 in 302 verlassenden heißen Abgasen und den gereinigten Abgasen nach ihrem Durchtritt durch das Filter 200 zu bewirken, vor der Freisetzung der Abgase in die Atmosphäre. Dieser Wärmeaustauscher 400 ermöglicht einerseits die Vermeidung von Temperaturschwankungen, die ein Risiko zur Beschädigung des stromabwärts von der Wiedererwärmungseinrichtung 300 angeordneten Filters 200 darstellen, und ermöglicht andererseits die Vermeidung von weißem Dampf während der Freisetzung der gereinigten Abgase durch einen Kamin in die Atmosphäre.
Das Filter 200, der zur Zurückhaltung der in den Abgasen transportierten festen Partikel angepaßt ist, ist ein absolutes Filter, beispielsweise ein Zwei-Etagen-Filter mit sehr hoher Effizienz. Die festen Partikel, quasi mit Ausnahme von radioaktiven Schwermetallen, die vom Filter 200 zurückgehalten werden, werden in 201 entnommen und vorteilhafterweise in die Verbrennungsanlage 3 zum Schmelzen und Verarbeitung zu Glas zurückgeleitet. Dank der Wiedererwärmungseinrichtung 300 sind die das Filter 200 erreichenden festen Partikel nicht mehr feucht, was die Vermeidung von Verschlammungen des letzteren ermöglicht. Beim Austritt aus dem Filter 200 werden die gereinigten Abgase bevorzugt in eine Entschwefelungseinrichtung 500 geleitet, die in 501 aus dem Verteilungstank 38 stammendes recycliertes Wasser aufnimmt und in 502 basische Additive, beispielsweise Soda, auf bekannte Weise, zur Bildung einer basischen Waschlösung. Die gereinigten Abgase verlassen in 503 die Entschwefelungseinrichtung 500 in Richtung auf den Austauscher 400 zur Freisetzung durch einen Ventilator 505 in die Atmosphäre nach Durchquerung des Ventilators, während die gereinigte dekonzentrierte basische Waschlösung in 504 in Richtung auf die Behandlungseinheit 30 geleitet wird.
Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der Kondensator 100 einen Wärmeaustauscher 106, der die Abgase durch Kontakt mit seiner Oberfläche abkühlen kann. Als Variation verwendet man vorteilhafterweise, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, insbesondere wenn die zu behandelnden Abgase mehr feste Partikel transportieren, einen Mischungskondensator, umfassend eine Pulverisierungskolonne 7, in der die Abgase in direkten Kontakt mit einer dispergierten wäßrigen Lösung gebracht werden, deren Temperatur unterhalb der Taupunkt-Temperatur der Abgase gehalten wird, so daß die Schwermetalle durch Mischungskondensation aus den Abgasen extrahiert werden, gleichzeitig mit dem Abfangen der in den Abgasen enthaltenen sauren Verunreinigungen und löslichen festen Partikel.
Eine ursprünglich aus dem Verteilungsvorratstank 38 stammende wäßrige Lösung 8, deren Temperatur unterhalb der Taupunkt-Temperatur der Abgase gehalten wird, wird in der Kolonne 7 im Gegenstrom zu den Abgasen pulverisiert. Genauer gesagt, wird die wäßrige Lösung 8 mit Hilfe der Düsen 9 pulverisiert, die etagenweise angeordnet sind, um in der Kolonne 7 auf bekannte Weise Flüssigkeitsschichten zu erzeugen. Die Abgase durchqueren schrittweise die Schichten der pulverisierten wäßrigen Lösung, und der Wasserdampf, den sie enthalten, kondensiert im Kontakt mit feinen Tröpfchen in der wäßrigen Lösung 8 unter Absorption der sauren Verunreinigungen. Praktisch die Gesamtmenge der radioaktiven Schwermetalle wird so in den gebildeten sauren Kondensaten abgefangen. Die Eliminierung der radioaktiven Schwermetalle wird durch die Acidität der wäßrigen Lösung erleichtert, die auf Lösen der in den Abgasen enthaltenen sauren Gase beruht.
Die Düsen 9 werden durch eine Zufuhrleitung 12 versorgt, umfassend eine Pumpe 11 zum Entnehmen der wäßrigen Lösung an der Basis der Kolonne 7 in 10, und einen stromaufwärts von der Pumpe 11 angeordneten Wärmeaustauscher 13. Ventile 14 sind in Reihe mit den Düsen 9 geschaltet, um den Ausstoß jeder Düse auf den gewünschten Wert zu regeln.
Der Wärmeaustauscher 13 ist so angepaßt, daß er einen Wärmeaustausch zwischen der in der Zufuhrleitung 12 fließenden wäßrigen Lösung und dem Wasser einer zweiten Kühlleitung 15 bewirken kann, deren Temperatur selbstverständlich niedriger ist als die für die zu pulverisierende wäßrige Lösung gewünschte Temperatur. Die Kolonne 7 ist auf bekannte Weise in ihrem oberen Teil mit einem Tröpfchensieb 20 ausgerüstet, das zur Zurückhaltung der in den die Kolonne in 21 verlassenden Abgase mitgeschleppten Flüssigkeitströpfchen bestimmt ist. Das Tröpfchensieb 20 wird durch Durchleiten von Wasser mit Hilfe einer Düse 41 gereinigt, die mit Hilfe eines Ventils 42 mit dem Verteilungsvorratstank 38 verbunden ist, wenn der Verlust bei ihrem Durchtritt höher ist als ein gegebenen Schwellenwert.
Die Abkühlkammer 6 ermöglicht die Verwendung eines Materials für die Konstruktion der Kolonne 7 mit einer Temperaturbeständigkeit, die geringer ist als die für die Kammer 6 erforderliche, die den Abgasen mit höherer Temperatur ausgesetzt wird. Die Gesamtkosten der Anlage werden so reduziert. Eine wäßrige Lösung wird in der Kammer 6 mit Hilfe einer oder mehrerer Düsen 16 pulverisiert. Bevorzugt werden, wie dargestellt, diese Düsen 16 durch eine Leitung versorgt, die eine Pumpe 17 zum Entnehmen der wäßrigen Lösung 8 aus der Kolonne 7 an deren Boden in 18 an einem an der niedrigsten Stelle der Kolonne 7 gelegenen Punkt, diesseits des Niveaus des Entnahmepunkts 10 umfaßt, so daß die auf dem Boden der Kolonne 7 akkumulierten festen Rückstände mitgeschleppt werden. Eine Kläreinrichtung 45 ist stromaufwärts der Pumpe 17 zur Entnahme dieser festen Rückstände in 46 angeordnet, die zum Schmelzen und Überführen in Glas in die Verbrennungseinrichtung 3 zurückgeleitet werden. Die abgekühlten Abgase verlassen die Kammer 6 in 19 mit der durch die Düsen 16 pulverisierten Lösung, um tangential unter den Düsen 9 in der Kolonne 7 auszutreten.
Die wäßrige Lösung 8 zirkuliert hauptsächlich im geschlossenen Kreislauf. Dennoch ermöglicht eine Reinigungsleitung 23 ein Umfüllen, wenn die Konzentration an radioaktiven Schwermetallen oder weiteren aus den Abgasen extrahierten Verunreinigungen erhöht ist, und die Zufuhr von recycliertem Wasser 22 ermöglicht gegebenenfalls die Versorgung der Düsen 16. Diese Zufuhr 22, die einerseits mit dem Verteilungsvorratstank 38 verbunden ist, ist andererseits nach Zwischenschaltung eines Ventils 24 mit einem über der Leitung 23 angeordneten Punkt 25 oberhalb der Düsen 16 verbunden und von der Pumpe 17 durch Rückschlagventil 26 isoliert. Die Reinigungsleitung 23, die in der Säule 7 oberhalb der Entnahmepunkte 10 und 18 mündet, ermöglicht die Entnahme von aus den Abgasen extrahierten sauren Verunreinigungen und Schwermetallen, sowie gegebenenfalls von Kohlenwasserstoffen und suspendiertem Material. Die Düse 41 wird mit recycliertem Wasser versorgt, das aus dem Versorgungsvorratstank 38 stammt, um die Verluste an wäßriger Lösung in der Kolonne 7 zu kompensieren, insbesondere für den Fall, daß entnommene Mengen höher sind als die Menge an Wasserdampf, der in den Abgasen enthalten ist und kondensiert wird. Der Boden der Kolonne, schräg, ist mit einer Rampe 27 ausgerüstet, die mit Hilfe eines Ventils 28 mit komprimierter Luft unter schwachem Druck versorgt wird, um die wäßrige Lösung 8 vor dem Anfahren der Anlage zu bewegen.
Vorteilhafterweise erzielt man eine gute Entschwefelungsausbeute und einen extrem niedrigen Restgehalt an SO&sub2; in der Größenordnung von einigen ppm aufgrund der niedrigen Feucht-Temperatur der in die Entschwefelungseinheit 500 eintretenden Abgase. Schließlich ermöglicht die Erfindung die effiziente Vermeidung von sauren Verunreinigungen, festen Partikeln und radioaktiven Schwermetallen, indem die Menge der aus der Behandlung der Abgase resultierenden radioaktiven festen Rückstände minimiert wird. Selbstverständlich kann beispielsweise, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der Kühler-Kondensator in die Kolonne 7 integriert werden, wobei die erste Etage dieser Kolonne entsprechend dieselbe Rolle wie die Kühlkammer 6 spielt. Man kann auch die Entschwefelungseinheit in den oberen Teil der Pulverisierungskolonne 7 einfügen, die dementsprechend mit einer Ebene zur Trennung der Abgase und der basischen Waschlösung ausgerüstet ist. Die Gegenstrom- Pulverisierungskolonne 7 kann ersetzt werden durch eine Gleichstrom- Pulverisierungskolonne.
Die erfindungsgemäße Anlage reduziert darüber hinaus vorteilhafterweise die Risiken des Verschmutzungstransfers, indem die Freisetzung von flüssigen Abfällen dank der Kristallisationseinheit 36 vermieden wird, die die Wiederverwendung von zu recyclierendem Wasser ermöglicht, und dank der Wiedererwärmungseinrichtung 300, die die Vermeidung eines Überschusses an Wasser in Form von Dampf in der Atmosphäre ermöglicht.
Die schnelle Abkühlung der Abgase in der Kühlkammer 6 ermöglicht die Vermeidung der Adsorption von radioaktiven Schwermetallen auf den festen Partikeln und der Bildung von organischen Verunreinigungen wie Dioxinen oder Furanen.
Die Anlage bietet darüber hinaus eine erhöhte Ausbeute für die Abfangung der Verunreinigungen wie gasförmiges Quecksilber aufgrund der niedrigen Austrittstemperatur der Abgase am Kondensator-Kühler, typischerweise in der Größenordnung von 30ºC.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Abgasen (1) aus einer Verbrennungseinrichtung (3) für schwach radioaktive Abfälle, wobei diese Abgase Wasserdampf, saure Verunreinigungen, feste Teilchen und radioaktive Schwermetalle enthalten, und das Verfahren eine Abkühlstufe für die Abgase und eine Filtrationsstufe für die Abgase umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Abgase vor der Filtration oder dem Sammeln der festen Teilchen in einem Kühler-Kondensator (6, 100; 6, 7) unter ihren Taupunkt erfolgt, um die radioaktiven Schwermetalle in den Kondensaten gleichzeitig mit den sauren Verunreinigungen und in den Abgasen enthaltenen löslichen Teilchen abzufangen, wobei die Kondensate zur Ausfällung der radioaktiven Schwermetalle und zur Gewinnung einer wäßrigen Lösung behandelt werden, die zu einer Kristallisationseinheit (36) geführt wird, um Salze und Wasser zu gewinnen, wobei die aus dem Kühler-Kondensator austretenden Abgase erneut erwärmt und anschließend in ein absolutes Filter (200) eingeleitet werden, das geeignet ist, die festen Teilchen vor dem Ausstoß der gereinigten Abgase in die Atmosphäre abzufangen, wobei das aus der Kristallisationseinheit kommende Wasser in die Vorrichtung zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Abgase (1) durch Kontakt mit einer wäßrigen Lösung, die in einem Kühlraum (6) dispergiert ist, bis zu einer Temperatur nahe ihrer Taupunkt-Temperatur und anschließend durch Kontakt mit einem Kondensations-Wärmeaustauscher (106) bis auf eine Temperatur unter ihrer Taupunkt-Temperatur erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Abgase (1) durch Kontakt mit einer wäßrigen Lösung, dispergiert in einem Abkühlraum (6) bis auf eine Temperatur nahe ihrer Taupunkt-Temperatur und anschließend durch direkten Kontakt der Abgase mit einer wäßrigen Lösung, die in einer Zerstäuberkolonne (7) dispergiert ist und mittels eines Wärmeaustauschers (13) auf einer Temperatur unter der Taupunkt-Temperatur der Abgase gehalten wird erfolgt, derart, daß die Schwermetalle aus den Abgasen durch Misch-Kondensation extrahiert werden, gleichzeitig mit dem Abfangen der sauren Verunreinigungen und der in den Abgasen enthaltenen löslichen Teilchen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gereinigten Abgase (503) vor ihrem Ausstoß in die Atmosphäre durch die heißen in das Filter (200) eingeführten Abgase erneut erwärmt werden.

5. Vorrichtung (2) zur Reinigung von Abgasen (1), die aus einer Verbrennungseinrichtung (3) für schwach radioaktive Abfälle stammen, gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, wobei diese Abgase Wasserdampf, saure Verunreinigungen, feste Teilchen und radioaktive Schwermetalle enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

- einen Kühler-Kondensator (6, 100; 6, 7), der geeignet ist, die Abgase vor der Filtration oder dem Sammeln der festen Teilchen auf eine Temperatur unter ihrer Taupunkt-Temperatur abzukühlen, derart, daß die radioaktiven Schwermetalle in den Kondensaten gesammelt werden, gleichzeitig mit den sauren Verunreinigungen und den festen löslichen Teilchen, die in den Abgasen enthalten sind,

- eine Behandlungseinrichtung (30) für Kondensate, die geeignet ist, die radioaktiven Schwermetalle auszufällen, um eine radioaktive Ausfällung und eine wäßrige Lösung zu erhalten,

- eine Kristallisationseinheit (36) für Salze, um die in der genannten wäßrigen Lösung enthaltenen Salze zu kristallisieren und das Wasser zu gewinnen, das zur Einrichtung (2) zurückgeführt wird,

- eine Erwärmungseinrichtung (300), um die Temperatur der Abgase bei ihrem Austritt aus dem Kühler-Kondensator zu erhöhen und

- ein absolutes Filter (200), um die festen Teilchen nach der Erwärmungseinrichtung vor dem Ausstoß der gereinigten Abgase in die Atmosphäre zu gewinnen.

6. Einrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler-Kondensator eine Zerstäuberkolonne (7) umfaßt, in die die Abgase eingeführt werden und Einrichtungen (11, 12, 14, 9), um eine wäßrige Lösung an der Basis der Kolonne zu entnehmen und sie nach dem Abkühlen wieder in einen Wärmeaustauscher (13) einzuspritzen, worin sie in Kontakt mit den Abgasen bei einer Temperatur unter deren Taupunkt-Temperatur treten, derart, daß die radioaktiven Schwermetalle aus den Abgasen durch Misch-Kondensation extrahiert werden, gleichzeitig mit dem Abfangen von sauren Verunreinigungen und löslichen Teilchen, die in den Abgasen enthalten sind.

7. Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen Kühlraum (6) für Abgase aufweist, der von diesen vor ihrem Einführen in die Kolonne (7) durchlaufen wird und Einrichtungen (29) zur Zerstäubung in dem Raum von einer wäßrigen Lösung, die aus dem Boden der Kolonne (7) entnommen wird, wobei die so zerstäubte wäßrige Lösung den Abkühlraum mit den Abgasen verläßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zerstäubte wäßrige Lösung in dem Raum (6) am Boden der Kolonne (7) an einem Entnahmepunkt (18) entnommen wird, der diesseits des Niveaus des Entnahmepunkts (10) der in der Kolonne (7) zerstäubten wäßrigen Lösung (8) liegt und über eine Kläreinrichtung (45), die zur Abfuhr von in den Abgasen verbliebenen Feststoffen dient, geführt wird.

9. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wärmeaustauscher (400), der zur Wiedererwärmung der gereinigten Abgase vor ihrem Ausstoß in die Atmosphäre durch Wärmeaustausch mit den heißen Abgasen, die in das Filter (200) eingeführt werden, geeignet ist, umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Entschwefelung (500) nach dem Filter (200) umfaßt.