SE450041B - Sett och anordning for omvandling av avfall fran ett farligt till ett relativt ofarligt tillstand - Google Patents

Description

450 041 ingår följande steg: a) åstadkommande av ett bad av smält glas i en sluten, horison- tellt sig sträckande omvandlingskammare, som har en nedbrytnings- zon och en nedfallszon, vilken är belägen på horisontellt avstånd från nedbrytningszonen, b) införing av avfallsmaterialet i omvandlingskammaren vid ned~ brytningszonen, c) bibehållande av glaset vid en tillräckligt hög temperatur för att åstadkomma att avfallsmaterialet tillsammans med tillförd luft förbränns till en askkomponent och en gasformig komponent, varvid åtminstone en andel av askkomponenten utgörs av partikelformad aska som svävar i den gasformiga komponenten, d) förflyttning av den gasformiga komponenten och aska som svävar i densamma väsentligen i horisontell led ovanför glasbadet, från nedbrytningszonen och genom nedfallszonen, varvid åtminstone en andel av den svävande askan faller ned i glasbadet i nedfallszo- nen och där bildar ett kombinerat aska-glas-material och e) utmatning av det kombinerade aska-glas-materialet till en kyl- zon för att åstadkomma en produkt av fast avfallsglas.

Riskmaterialet brinner härigenom till aska och huvuddelen av as- kan löses i glaset för att bilda ett molekylärt homogent glas, där riskelementen med hjälp av kiselsyrarymdnätet skyddas mot att lösas och dispergeras i vattnet i omgivningen.

En fördel är att överföring av askan till fast form åstadkommes i en enda kammare och i ett enda behandlingssteg, varigenom even- tuell spridning av askan under hanteringen undviks.

En annan fördel med uppfinningen är att slutprodukten har en lång kemisk livslängd och inte är utsatt för nedbrytning genom vat- ten, eld, mikrobiellt angrepp eller radiolys.

I en för utförande av sättet lämpad anordning ingår enligt upp- finningen: a) en sluten, horisontellt sig sträckande omvandlingskammare, som i sin undre del inrymmer ett bad av smält glas, varvid i omvand~ lingskammaren en nedbrytningszon och en nedfallszon är belägna på inbördes horisontellt avstånd, Mil 450 041 bl ett i nedbrytningszonen mynnande intag för brännbart avfalls- material som skall omvandlas, c) organ för tillförsel av förbränningsluft ovanför glasbadet, d) organ för att bibehålla glasbadet vid en tillräckligt hög tem- peratur för att åstadkomma förbränning av avfallsmaterialet med hjälp av den tillförda luften, så att en gasformig komponent och en askkomponent bildas, där åtminstone en andel av askkomponenten utgörs av partikelformad aska som svävar i den gasformiga kompo- nenten, e) ett vid nedfallszonen beläget utmatningsorgan för utmatning av ett kombinerat aska-glas-material från nedfallszonen, f) en efter nedfallszonen belägen avgaskanal för bortledning av en vid förbränning av avfallsmaterialet bildad gasformig komponent, g) åtminstone en i avgaskanalen placerad filterkomponent i vilken ingår ett material som kan kombineras med glasmaterialet och h) organ för inmatning av en använd filterkomponent i glasbadet, så att filterkomponenten tillsammans med i denna uppfångad aska bringas att ingå i glasmaterialet.

Uppfinningen förklaras i det följande närmare med hjälp av ett på ritningen visat längdsnitt igenom en anordning enligt uppfinningen.

I anordningen 10 enligt uppfinningen ingår ett långsträckt, i ho- risontell led sig sträckande hus 12, som har en botten 14, ett tak 16, en bakre vägg 18, en främre vägg 20, samt två sidoväggar, av vilka den ena visas vid 22. Huset 12 definierar en långsträckt omvandlingskammare 24, som har ett undre parti 24a och ett övre parti 24b.

Bottnen 14 och åtminstone de undre partierna på den bakre, främ- re och sidoväggarna 18-22 är gjorda av eldfast material som är be- ständigt mot smält glas, varigenom smält glas kan förvaras i det undre partiet 24a i omvandlingskammaren. Taket 16 och de övre parti/erna på väggarna 18-22 kan vara utfört av eldfast tegel av god kvalitet.

Det finns en intagsöppning 26 för fast avfall i det övre partiet på den bakre väggen 18. En nedåtlutande matningsränna 28 leder 450 041. till öppningen 26, och en dörr 30, försedd med schematiskt visa- de manöverorgan 32, är anordnad för att vid behov tillsluta öpp- ningen 26. Vidare finns det vid den bakre änden pâ huset 12, i taket 16 en medelst en ventil 36 kontrollerad intagsöppning 34 för vätska, och dessutom finns en intagsöppning 38 för glas.

Finfördelat glasmaterial, såsom t.ex. krossat flaskglas 40, förva- ras i en ficka 42 och matas medelst en skruvtransportör 44 in i intagsöppningen 38 vid den bakre änden på huset 12.

En uppsättning elektroder 46 (betecknade med "E“) är anordnade på vissa avstånd längs hela det undre partiet på en av sidoväggarna 22, och en motsvarande uppsättning passande elektroder är anordna- de på den motsatta sidoväggen 22. Den exakta placeringen och led- ningsdragningen för elektroderna kan modifieras allt efter önske- mål. Då anordningen enligt uppfinningen är i drift, leds ström mellan de två uppsättningarna elektroder för att värma upp glaset i det undre partiet 24a i omvandlingskammaren genom Joule-effek- ten, så att glaset i kammarens parti 24a hålls i smält tillstånd.

Vid den andra änden på huset 12 finns en utmatningsränna 48 vid den undre ändenpå väggen 20, varvid rännan 48 kan stängas eller öppnas med hjälp av en slussventil 50. Glas som matats ut från ut- matningsrännan 48 placaras i ett avkylningsområde, vilket här vi- *sas i form av en förvaringstank eller -behållare 52.

Från utmatningsänden på huset 12 leder en rörformad vägg 53 uppåt och definierar en avgaskanal 54, vars övre ände står i förbindelse med en i sidled sig sträckande filteranordning 56, som definierar en filterzon 58 med horisontell utsträckning. I filterzonen 58 finns ett flertal porösa filterblock 60. I den visade föredragna utförings- formen är filterblocken 60 gjorda av keramisk fiber, som passar till det glas som inrymmes i det undre partiet 24a av omvandlingskammaren.

Den främre änden av filterzonen 58 är tillsluten medelst ett luft- tätt lock 62, och en stötarm 64 sträcker sig igenom det lufttäta locket 62 på ett sådant sätt, att den kan bringas i kontakt med det främsta filterblocket 60. Såsom framgår längre fram rör sig stötarmen periodiskt för att förflytta filterblocken 60 bakåt och därigenom knuffa ned det bakersta filterblocket 60 i avgaskanalen 54 och till det smälta glaset i den främre änden på det undre par- tiet 24a av omvandlingskammaren.

'Al 4.50 G41 En avgaskanal 66 sträcker sig uppåt från mittpartiet av filter- anordningen 56 och är avsedd för de avgaser som passerar igenom filterzonen 58. Denna avgaskanal 66 kan vara ansluten till ytter- ligare filteranordningar, som är eller kan vara av konventionell typ. Glaset 72 i det undre partiet 24a kan variera avsevärt ifrå- ga om sammansättning, men en lämplig sammansättning utgörs av nor- malt behållareglas plus tillsats av natriumkarbonat för lättare smältning.

Glaset 72 bringas till en början med hjälp av en brinnande eld till smält och således ledande tillstånd och bibehålls vid önskad arbetstemperatur (1200-150000) med hjälp av tillfört elektriskt joulskt värme samt förbränningsvärme från avfallet.

Typen av avfallsmaterial kan variera väsentligt. Både organiska och oorganiska ämnen, som är brännbara eller oxiderbara, kan an- vändas, liksom även metalloxider, som eventuellt kan vara radio- aktiva.

Vid användning flyttas en låda med avfallsmaterial 68 med hjälp av en lämplig anordning, såsom t.ex. en stötarm 74, längs matnings- rännan 28, igenom den bakre intagsöppningen 26 och ned i det bakre partiet av badet av smält glas 72. Det brännbara materialet, som är lättare än glaset 72, flyter upp till ytan av glaset 72 och bör- jar omedelbart brinna, beroende på den höga temperatur som upprätt- hålls i omvandlingskammaren 24. Luft tillförs via ventilationsöpp- ningarna 70, varigenom förbränningen fortskrider i önskad takt.

Förbränning av avfallsmaterialet genererar avgaser, såsom t.ex. koldioxid, samt aska. Askan består vanligen av metalloxider, såsom t.ex. kiseldioxid, järnoxid, kalciumoxid, aluminiumoxid, och lik- nande. Detta askmaterial är kompatibelt med glas, och partiklarna av aska faller ned på ytan av badet av smält glas 72 och blir en del av badet. Några av de mindre askpartiklarna kan emellertid förbli kvar i de gasformiga förbränningsprodukterna. De gasformiga förbränningsprodukterna fortsätter framåt i horisontell bana ige- nom det övre partiet 24b i omvandlingskammaren. Då de gasformiga förbränningsprodukterna passerar igenom kammaren 24, faller de flesta små partiklarna av aska ut ur den gasformiga förbränninge- produkten och faller ned på badet av smält glas 72 för att lösas i glaset 72. Dessutom föregår i kammarens övre parti 24b en reaktion 450 041 benämnd "polsk förbränning", som utgör slutstegen i förbränning av de produkter som tidigare inte har oxiderats i intagspartiet av omvandlingskammaren 24. = Vid studium av den del av processen enligt uppfinningen som beskri- vits ovan framgår, att det bakre partiet av omvandlingskammaren 24 * kan betraktas såsom en första nedbrytningszon, där det brännbara materialet bränns och där det icke brännbara materialet smälter eller bryts ned på något sätt. Vid förekomst av brännbart material kan denna första zon betraktas såsom en förbränningszon. Det främre partiet av kammaren 22 kan betraktas såsom en nedfallszon. I ned- brytningszonen undergâr väsentligen allt brännbart material (eller åtminstone den klart större delen av det brännbara materialet) för- bränning, varvid de större askpartiklarna faller ned på badet av smält glas 72. I nedfallszonen faller, såsom angivits ovan, de mind- re askpartiklarna eller annat finfördelat material ned på det smäl- ta glaset 72, och eventuellt utsätts nâgra av dessa partiklar för den slutliga fasen av förbränning, som enligt ovan benämnts “polsk förbränning".

Det är möjligt att visst damm kan föras upp i avgaskanalen 54. De avgaser som passerar uppåt igenom avgaskanalen 54 passerar genom filterblocken 60 i filterzonen 58, och passerar därefter ut via av- gaskanalen 66. En väsentlig andel av dammet fångas i filterblocken 60.

Då det första filterblocket 60 blir delvis igensatt av damm, manöv- reras stötarmen 64 för att förflytta filterblocken 60 på ett sådant sätt, att det första blocket 60 faller ned i den främre delen av glasbadet 72. Filterblocket 60 är företrädesvis gjort av ett ke- ramiskt material som löses i glas, så att filtermaterialet och dam- met kommer att ingå i glaset. Inom uppfinningens ram kan emellertid filterblocket även helt eller delvis vara utfört av brännbart ma- terial. Då blocket sedan stöts ned i glasbadet, bildar det aska f och avgaser. '1 Om så önskas kan fibrerna eller ytan på filterblocken 60 vara för- sedda med en lämplig ytbeläggning för att få partiklarna att fast- na på fibermaterialet. Exempelvis kan järnoxid användas för att fånga upp ruteniumoxid. 450 041 Då glasbadet 72 får en alltför hög nivå, öppnas slussventilen 50 för att tillåta smält glas 72 att transporteras till avkylnings- zonen (här antydd av behållaren 52). Det smälta glaset jämte löst aska stelnar vid kylning till ett block, betecknat med 76. Blocket 76 kan därefter utan fruktan för förorening av omgivningen förflyt- tas för att lagras eller för att deponeras.

Det avfallsmaterial som behandlas behöver inte var torrt. En vat- tenslamning av organiska jonbytande hartskulor kan matas in. Vatt- net förångas, hartset brinner och askan löses i glaset. Detta utë gör en viktig tillämpning för atomkraftverk, där askan innehåller radioaktiva element.

Claims (5)

10 15 20 30 35 450 041 8 EÉLÉQLÄSÉX .q

1. Sätt för omvandling av brännbart avfallsmaterial från ett potentiellt farligt till ett potentiellt mindre farligt till- stånd. steg: k ä n n e t e c k n a t av att i sättet ingår följande a) åstadkommande av ett bad av smält glas (72) i en sluten. horisontellt sig sträckande omvandlingskammare (24), som har en nedbrytningszon och en nedfallszon. vilken är belägen på hori- sontellt avstånd från nedbrytningszonen. b) införing av avfallsmaterialet (68) i omvandlingskammaren (24) vid nedbrytningszonen. c) bibehållande av glaset (72) vid en tillräckligt hög tempera- tur för att åstadkomma att avfallsmaterialet tillsammans med tillförd luft (70) förbränns till en askkomponent och en gas- formig komponent, varvid åtminstone en andel av askkomponenten utgörs av partikelformad aska som svävar i den gasformiga kom- ponenten. d) förflyttning av den gasformiga komponenten och aska som svävar i densamma väsentligen i horisontell led ovanför glas- badet. från nedbrytningszonen och genom nedfallszonen. varvid åtminstone en andel av den svävande askan faller ned i glas- badet i nedfallszonen och där bildar ett kombinerat aska-glas- material. och e) utmatning av det kombinerade aska-glasmaterialet till en kylzon för att åstadkomma en produkt av fast avfallsglas (76).

2. sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den gasformiga komponenten efter nedfallszonen föres igenom åt- minstone en fílterkomponent (60) av ett filtermaterial som kan kombineras med glasmaterialet och lämpligen är åtminstone delvis brännbart. varvid åtminstone en andel av den ännu svä- vande askan uppfångas i filterkomponenten. och att filterkom- ponenten då den är förbrukad matas ned i glasbadet (72) så att å den tillsammans med askan kommer att ingå i glasmaterialet.

3. Sätt enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att glas- 10 15 20 '30 9 450 041 materialet uppvärms på i och för sig känt sätt genom att elektrisk ström leds igenom detsamma.

4. Anordning för omvandling av brännbart avfallsmaterial till ett relativt ofarligt tillstånd. k ä n n e t e c k n a d av att i anordningen ingår: a) en sluten. horisontellt sig sträckande omvandlingskammare (24). som i sin undre del inrymmer ett bad av smält glas (72). varvid i omvandlingskammaren en nedbrytningszon och en ned- fallszon är belägna på inbördes horisontellt avstånd. b) ett i nedbrytningszonen mynnande intag (26) för brännbart avfallsmaterial (68) som skall omvandlas. c) organ (70) för tillförsel av förbränningsluft ovanför glas- badet (72), d) organ (46) för att bibehålla qlasbadet vid en tillräckligt hög temperatur för att åstadkomma förbränning av avfallsmateri- alet med hjälp av den tillförda luften. så att en gasformig komponent och en askkomponent bildas. där åtminstone en andel av askkomponenten utgörs av partikelformad aska som svävar i den gasformiga komponenten, e) ett vid nedfallszonen beläget utmatningsorgan (48) för ut- matning av ett kombinerat aska-glasmaterial från nedfallszonen, f) en efter nedfallszonen belägen avgaskanal (54) för bortled- ning av en vid förbränning av avfallsmaterialet bildad gasfor- mig komponent. g) åtminstone en i avgaskanalen (54) placerad filterkomponent (60) i vilken ingår ett material som kan kombineras med glas- materialet. och i h) organ (64) för inmatning av en använd filterkomponent (60) i glasbadet, så att filterkomponenten tillsammans med i denna uppfångad aska bringas att ingå i glasmaterialet.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d^ av att filtermaterialet är åtminstone delvis brännbart.