CH637751A5

CH637751A5 - Method for treating waste, in particular radioactive waste

Info

Publication number: CH637751A5
Application number: CH1142378A
Authority: CH
Inventors: Thomas K Thompson
Original assignee: Energy Inc
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1978-11-07
Publication date: 1983-08-15
Also published as: FI783281A7; GB1594370A; ES471703A1; JPS5469699A; AU4116978A; DD139776A5; BR7807183A; MX5358E; FR2408196A1; DE2759042A1; HU178212B; IT7869521A0; CA1104423A; BE871843A; AU524006B2; IT1203206B; NO783643L; SE7811156L; FR2408196B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abfall. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Behandlung von radioaktiven Abfällen, die z.B. radioaktive Halogene 40 enthalten, beispielsweise das Isotop Jod 131.

In den letzten Jahren ist der Verbrauch an Energie, einschliesslich der Energie von Atomkraftwerken, in beträchtlichem Mass gestiegen. Die grössere Nachfrage war von grösseren Aufbereitungs- und Beseitigungsproblemen begleitet. Ein we-45 sentliches Problem besteht darin, dass die Anzahl der Aufbereitungsanlagen stark gestiegen, und die Nachfrage nach vorhandenem Raum an den amtlich zugelassenen Ablagerungsstellen entsprechend angewachsen ist. Auch sieht es so aus, dass die Wahl neuer kommerzieller Ablagerungsstellen in der Zukunft so genauer amtlicher Überwachung und strenger Regelung unterstellt werden wird.

Insbesondere wird erwartet, dass Beseitigungsanlagen für niedrig radioaktiven Abfall von den Behörden inspiziert und überwacht werden. Die Anforderungen für die Erteilung dies-55 bezüglicher Genehmigungen werden wahrscheinlich auch strenger werden.

Eine der Hauptsorgen bei der Beseitigung der Abfälle besteht in der Sicherheit beim Transport der behandelten Abfälle zu ihrer endgültigen Ablagerungsstelle. Zur Begegnung dieses 60 Problems ist es wünschenswert, einerseits das Volumen der zu transportierenden Abfälle so weit wie möglich zu reduzieren, andererseits ihre Stabilität zu erhöhen. Entsprechend bezweckt die Erfindung ein Behandlungsverfahren zu schaffen, welches eine beträchtliche Herabsetzung des Volumens der Abfallmate-65 rialien ermöglicht.

Bei der Behandlung von aus Atomkraftwerken herstammenden Abfällen besteht ein wesentliches Problem darin, dass sich die anfallenden Abfälle in ihren chemischen und physischen

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Merkmalen voneinander beträchtlich unterscheiden, so dass mehrere Behandlungsmethoden auf eine einzige Anlage zugeschnitten werden müssen. Die Erfindung bezweckt daher ein Behandlungsverfahren zu schaffen, welches von der chemischen Zusammensetzung der Abfallmaterialien womöglich unabhängig ist und sich zur Behandlung einer endlosen Vielzahl von Abfallmaterialien eignet.

Fliessbetten werden seit mehreren Jahren zur Kalzinierung von Flüssigkeiten und zur Verbrennung von brennbaren Abfällen in Industrieanlagen verwendet. Solche Riessbetten sind z.B. auf Seite 239 des Fachbuches Principles and Practices of Incinération, von Richard C. Corey, Verlag Wiley-Interscience, New York, 1969 beschrieben. Für radioaktive Abfälle wurde ein Fliessbett-Kalzinierungsverfahren zwischen 1952 und 1959 im Idaho National Engineering Laboratory entwickelt. Flüssige radioaktive Abfälle wurden in der Waste Calcining Facility (WCF) der Anlage Idaho Chemical Processing Plant im Jahre 1963 durch Kalzinierung behandelt.

Ein mit Chargenbetrieb funktionierender Fliessbett-Kalzi-nator wurde als Teil des Midwest Fuel Recovery Plant (MFRP) in Morris, Illinois für die General Electric Company gebaut. Ein Kalzinierungsverfahren mit Chargenbetrieb auf voller radioaktiver Basis wurde zwischen 1966 und 1970 im WSEP-Programm verwendet. Dieses, in Oak Ridge National Laboratory für den spezifischen Zweck der Verfestigung hoch radioaktiver, flüssiger Abfälle entwickelte Verfahren machte jedoch von keinem Fliessbett Gebrauch.

• Die Verbrennung von brennbaren, radioaktiven Abfällen wird schon seit 1948 als Beseitigungsverfahren verwendet, und zwar seitdem im Mound Laboratory eine Versuchsanlage mit Verbrennungsofen und Abgasreinigungseinrichtung gebaut Wurde. Früher verwendete Einrichtungen waren lediglich Anpassungen gewöhnlicher Kehrichtverbrennungsöfen, mit denen nachgewiesen werden konnte, dass das Volumen der zu beseitigenden Abfälle in beträchtlichem Mass reduziert werden konnte. Versuchsdaten, die in den frühen sechziger Jahreh bei General Electric Atomic Power Equipment Department in San Jose, California, gesammelt wurden, zeigten, dass etwa 99% der Radioaktivität der verbrannten Abfälle in der Asche zurückblieben. Ähnliche Versuchsergebnisse wurden in einer Verbrennungsanlage der Firma Pratt & Whitney erzielt, die wiederum zeigten, dass 99,1 bis 99,9% der Radioaktivität in der Asche zurückblieb.

Für eine Diskussion der verschiedenen, vorhandenen Verbrennungsöfen zur Behandlung radioaktiver Abfälle wird auf das Fachbuch «Incinération Facilities for Treatment of Radioactive Wastes: A Review», LA-6252, Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, New Mexico, 1976, hingewiesen.

Fliessbetten, die man früher zur Umwandlung flüssiger Abfallströme, einschliesslich radioaktiver Abfallströme, in feste Teilchen verwendet hatte, bestanden aus festen Produkten, die aus einer früheren Trocknung oder Kalzinierung eines flüssigen Abfallstromes, der dem zu behandelnden Abfallstrom ähnlich war, herrührten.

Dabei traten folgende Schwierigkeiten auf. Die Fliessbett-teilchen waren einerseits einem Wachsen unterworfen, welches davon herrührte, dass auf der Oberfläche, von welcher das Wasser abprallte neuer flüssiger Abfall abgelagert und eine Schicht resultierender Feststoffe zurückgelassen wurde; andererseits einer Grössenabnahme, die durch die selbstschleifende Wirkung der aufeinanderprallenden Teilchen oder durch deren Aufprallung auf eine in ihrem Weg stehende Fläche verursacht wurde.

■ Die beiden gleichzeitigen Vorgänge, das Wachstum und die Grössenabnahme, sind vom Standpunkt einwandfreien Betriebes sehr kritisch, da die Fliessbetteilchen, wenn sie zu gross werden, nicht mehr richtig fluidisiert werden können, was den Chancen eines erfolgreich ablaufenden Vorganges ernsthafte Grenzen setzt. Andererseits werden die Fliessbetteilchen, wenn sie zu klein werden, von der Oberfläche des Fliessbettes weggeblasen, da ihre Endgeschwindigkeit sich der Oberflächengeschwindigkeit der fluidisierenden Luft im Behälter annähert. Die Mitführung fester Teilchen durch einen Gasstrom wird ge-5 wohnlich als Schlämmung bezeichnet. Demgemäss ist es wegen dem kritischen Gleichgewicht zwischen Wachstum und Grössenabnahme in einem solchen System notwendig, die Teilchen-grössenverteilung des Fliessbettmaterials kontinuierlich zu überwachen und die Betriebsbedingungen so zu regulieren, dass io die Teilchengrössen unter Kontrolle gehalten werden, und die Wachstumserscheinungen so zu steuern, dass zulässige Teilchengrössen sichergestellt werden.

Diese Vorgänge, das Wachstum und die Grössenabnahme, sind von den chemischen Merkmalen und der chemischen Zu-15 sammensetzung des in feste Stoffe umzuwandelnden, flüssigen Abfallstromes stark beeinflusst.Esd beeinflusst. Es ist z.B. unmöglich, Fliessbetteilchen zum Wachsen zu bringen, wenn der gesamte Feststoffgehalt (in gelöster und ungelöster Form) in der Abfallflüssigkeit kleiner als ein von der chemischen Identität 20 der letzteren abhängiger, vorbestimmter Wert ist. Der Grund dafür ist, dass wegen der kleinen Menge der in der Abfallflüssigkeit vorhandenen, Feststoffe zu bilden fähigen Materialien, die Grössenabnahme (der Verschleiss) rascher als die Grössenzu-nahme (das Wachstum) stattfindet.

25 Die Abhängigkeit solcher Fliessbett-Kalzinierungs- und -Verdampfungsverfahren von der chemischen Identität der Abfallflüssigkeit stellt einen wichtigen Nachteil dar und erfordert zur Erzielung eines einwandfreien Betriebes eine sehr genaue Verfahrensüberwachung. Entsprechend bezweckt die Erfin-30 dung, ein Behandlungsverfahren zu schaffen, bei welchem die Kalzinierung und die Verbrennung nicht so sehr von den chemischen Merkmalen der Abfallflüssigkeit abhängig ist.

Ferner können die vorbeschriebenen Kalzinierungsverfahren wegen des erwähnten Problems der Teilchengrössenkon-35 trolle keine sehr verdünnten Abfallflüssigkeitsströme behandeln. Dementsprechend ist es auch Zweck der Erfindung, sowohl sehr verdünnte Abfallflüssigkeiten, wie auch völlig feste Abfallmaterialien zu behandeln. Es wird ferner bezweckt, ein einziges Fliessbett bei verschiedenen Betriebsbedingungen (z.B. 40 bei verschiedenen Temperaturen) sowohl für Kalzinierung, wie auch für Verbrennung verwenden zu können.

In einem von den Inhabern des vorliegenden Patentes herausgegebenen Büchlein mit dem Titel «RWR-1 Radioactive Waste Réduction», welches im Oktober 1975 bei einer in der 45 Schweiz abgehaltenen Handelstagung erhältlich war, ist eine Einrichtung vorgeschlagen worden, bei welcher nach dem Ver-brennungs- und Kalzinierungsofen ein Nachbrenner erforderlich war. (Das Büchlein enthielt keine der das Fliessbett betreffenden Details, die für die vorliegende Erfindung wesentlich so sind). Entsprechend bezweckt die Erfindung, unter Berücksichtigung der erforderlichen Kontrolle bestimmter Verfahrensparameter, die Vermeidung eines separaten Nachbrenners.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorangehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden, und ein Verfahren der eingangs 55 genannten Art zu schaffen, bei welchem das Volumen des Abfalls im Vergleich zu vorbekannten Verfahren kleiner ist und das Verfahren von der chemischen Zusammensetzung des flüssigen Abfalls und der Konzentration der festen Stoffe in der Abfallflüssigkeit weitgehend unabhängig ist. Ein Verfahren zur 60 Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, dass ein Ver-brennungs- und Kalzinierungsofen mit Fliessbett vorgesehen wird, dessen Bettmaterial gegen Oxydierung, gegen Sinterung und gegen Angriffe durch Chemikalien mindestens bis 1000 °C widerstandsfähig ist; dass im Ofen Verbrennungsbedingungen 65 geschaffen werden; dass der Abfall dem Fliessbettbereich des Ofens zugeführt wird; dass dem Ofen sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird, damit Verbrennungsbedingungen aufrechterhalten bleiben; dass das Gas dem Ofen mit einer Geschwindig-

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keit zugeführt wird, die genügend ist, um die Bettmaterialteil- anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt ein schematisches chen in der Form von Fliessteilchen zu behalten; dass der Abfall Diagramm mit aufeinanderfolgenden Schritten der beschriebeverbrannt oder kalziniert wird; dass ein Gasstrom dem Ofen nen Ausführungsform des Verfahrens.

entnommen und einem Trockenzyklon zugeführt wird, in wel- Es wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Abfall niederer chem Materialteilchen vom Gasstrom abgetrennt werden; dass 5 Radioaktivität beschrieben. Dabei versteht es sich, dass andere feste Teilchen dem Trockenzyklon entzogen und einem Spei- Abfallmaterialien verarbeitet werden können.

cherbehälter zugeführt werden; dass ein Gasstrom dem Trok- In der Zeichnung umfasst eine Zuführeinrichtung die Behäl-kenzyklon entnommen und einem Kühltank zugeführt wird; ter 1,3,4 und 6, eine Verbrennungs- und Kalzinierungseinrich-dass dem Kühltank eine Flüssigkeit zugeführt wird, mit der Be- tung den Ofen 9 und eine Abgasreinigungseinrichtung die Bestimmung, die im Gasstrom enthaltenen Teilchen zu kühlen und 10 hälter 10,12,13,14,15,16,17,18,19 und 21.

zu nässen; dass dem Kühltank Flüssigkeitsteilchen entnommen Wenn erwünscht, kann der Abfall vor seiner Einführung in und diese mindestens einem Wäscherlösungstank zugeführt die Zuführeinrichtung vorbehandelt werden. Realtiv grosse,

werden; dass dem Kühltank ein Gasstrom entnommen und die- nicht brennbare Feststoffe, wie z.B. Werkzeuge, Rohre usw.

ser einem Venturi-Skrubber zugeführt wird; dass dem Venturi können in einem Sortiervorgang separiert werden. Wenn not-

Skrubber Flüssigkeit zugeführt wird, mit der Bestimmung, die 15 wendig können explosive Materialien durch herkömmliche Me-

im Gasstrom verbliebenen Teilchen zu nässen und eine Kon- thoden entfernt werden.

densation von Wasserdampf zu bewirken; dass dem Venturi- Die in der Zeichnung dargestellte Zuführeinrichtung, die Skrabber ein Gasstrom und nässe Teilchen entnommen und die- zum Verbrennungs- und Kalzinierungsofen 9 führt, ist für die se einem Nasszyklon zugeführt werden; dass dem Nasszyklon Zuführung dreier, verschiedener Sorten von Abfällen ausgebil-Flüssigkeitsteilchen entnommen und diese dem besagten minde- 20 det. Diese umfassen einen durch niedere Radioaktivität ver-stens einen Wäscherlösungstank zugeführt werden; dass ein seuchten, brennbaren Abfall, verbrauchte Harze und Schlämme Gasstrom dem Nasszyklon entnommen und einem Kondensator sowie flüssigen Abfall. Selbstverständlich stellt diese Zuführein-zugeführt wird, in welchem Wasserdampf kondensiert wird; richtung nur ein Beispiel einer unendlichen Vielzahl von Zu-dass ein Gasstrom und kondensierte Flüssigkeitsteilchen dem führeinrichtungen dar, die verwendet werden könnten, in AbKondensator entnommen und einem Entfeuchter zugeführt 25 hängigkeit von dem besonderen Abfall, der verarbeitet wird, werden; dass Flüssigkeitsteilchen dem Entfeuchter entnommen und von der Tatsache, ob die Anlage schon mit einer Zuführein-und dem besagten mindestens einen Wäscherlösungstank zuge- richtung ausgestattet ist.

führt werden; dass ein Gasstrom dem Entfeuchter entnommen Bei der Verarbeitung brennbaren Abfalls, kann es sich als und einem Wärmer zugeführt wird, um die Temperatur des wünschenswert erweisen, die Grössen der einzelnen Teilchen zu

Gasstromes zu erhöhen und die verbleibenden Flüssigkeitstrop- 30 reduzieren, beispielsweise durch zerschnitzeln, so dass sie wir-

fen zu verdampfen; und dass der Gasstrom durch einen Filter kungsvoll zum Verbrennungsofen transportiert werden können,

geführt wird, wobei die verbleibenden festen Teilchen aus dem Die maximale Grösse der Teilchen muss kleiner als der Innen-

Gasstrom entfernt werden, und anschliessend durch einen Ab- durchmesser des Prozessbehälters sein und ist, wenn pneumati-

sorptionsbehälter, in welchem aus dem Gasstrom Halogengase sehe Zuführung verwendet wird, durch die Strömungsgeschwin-

entfernt werden. 35 digkeit des Zuführgases begrenzt. Ausserdem muss die Teil-

Der Tank oder die Tanks für die Wäscherlösung werden chengrösse klein genug sein, um eine Wanderung der Teilchen dabei hauptsächlich als Sammelbehälter verwendet, in welchen zum Boden des Ofens 9, vor dem die Verbrennung stattgefun-

eine Reservemenge der Wäscherlösung gehalten wird. Die Wä- den hat, praktisch auszuschliessen.

scherlösung kann, wenn notwendig, vom Tank oder von den Bei einer kommerziellen Anlage, die hier verfolgt wird,

Tanks entnommen werden, um den Kühltank und den Venturi- 40 stellt der Innendurchmesser des Transportrohres die obere Skrabber mit Flüssigkeit zu versorgen und/oder die Wäscherlö- Grenze der Teilchengrössen dar. Die bevorzugte, grösste Ab-sung in das Abfallflüssigkeitssystem der Anlage zurückzufüh- messung der Teilchen ist bei der genannten, kommerziellen An-ren. Auf diese Weise können radioaktive Halogene, die in den läge kleiner als 5,08 mm (2"). Wenn eine Reduzierung der Teil-Wäscherlösungstank geraten sind, lange genug in der Behand- chengrösse gewünscht wird, kann dies mittels einer im Spei-lungseinrichtung gehalten werden, um ihren Zerfall in nichtra- 45 chertrichter 6 untergebrachten Schneidvorrichtung durchge-dioaktive Elemente zu erlauben. Vorzugsweise wird in den Wä- führt werden. Wenn eine solche Schneidvorrichtung im Spei-scherlösungstank ein Mittel zur Behandlung der Halogene ein- chertrichter 6 vorgesehen ist, kann der Schneidevorgang gleichgeführt. zeitig mit dem Trichter-Ladevorgang stattfinden, mit minima-

Das erfindungsgemässe Verfahren hat folgende Vorteile. lem Aufwand und minimaler Bestrahlungsdosis. Es ist wün-

Das Volumen der Abfälle, ob flüssig oder fest, radioaktiv oder so sehenswert, dass der Speichertrichter gross genug ist, damit ein nichtradioaktiv, wird in beträchtlichem Mass herabgesetzt. Es für einen ganzen Monat ausreichender Vorrat an zerschnitzel-

können konzentrierte, chemische Abfälle, Filterschlämme, für tem Abfall im Trichter gespeichert werden kann. Der Speicher-

Ionenaustausch verbrauchte Harzperlen, Fetzen und andere trichter 6 soll vorzugsweise gegen die Atmosphäre isoliert sein,

ähnliche Materialien verarbeitet werden. Alle flüssigen und um der Gefahr radioaktiver Verseuchung der Umgebung vorzu-

brennbaren festen Abfälle können zu wasserfreien, gekörnten 55 beugen. Abfallmaterialien niederer Radioaktivität umfassen

Feststoffen reduziert werden. Schutzkleidungsstücke aus Stoff, Handschuhe, Fetzen, Kunst-

Das Verfahren ist weitgehend unabhängig von der chemi- stoffe, Atemfilter aus Papier, Holz und andere.

sehen Zusammensetzung des Abfallmaterials. Es können daher Der brennbare Abfall kann dem Verbrennungs- und Kalzi-

die verschiedensten Abfallmaterialien in einer einzigen Anlage nierangsofen 9, z.B. über einen Schraubenförderer 31 und eine verarbeitet werden. Ferner können stark verdünnte Abfallflüs- 60 Leitung 32 zugeführt werden. Es können selbstverständlich sigkeiten, wie auch ganz feste Abfallmaterialien zur Verarbei- auch andere Fördermittel verwendet werden. Der Ofen 9 ist bei tung kommen. Es kann dasselbe Fliessbett, bei verschiedenen einem Druck gehalten, der kleiner als der Umgebüngsdruck ist,

Betriebsbedingungen, für Kalzinierung und Verbrennung ver- und der Abfall wird einer solchen Stelle des Ofens 9 zugeführt,

wendet werden. Es ist kein Nachbrenner erforderlich. Jegliche in welcher der Druck kleiner als der Umgebungsdruck ist.

notwendige Nachverbrennung findet unmittelbar im Verbren- 65 Damit wird der Möglichkeit der Leckage radioaktiver Verseu-

nungs- und Kalzinierungsofen statt, und nicht nach diesem, oder chung vom radioaktiven Material des Systems vorgebeugt. Ein nach einem nachfolgenden Behandlungsschritt in einem Zyklon, geeigneter Druck, welcher im Ofen 9 aufrechterhalten werden ......

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung kann, liegt zwischen 10 und 35 mmHg, vorzugsweise 28 mmHg

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Vakuum (absolut). Wenn angezeigt, kann der Schraubenförderer ein nicht dargestelltes Isolierventil aufweisen, mit der Bestimmung, eine luftdichte Dichtung zu bilden, wenn die Zuführeinrichtung ausser Betrieb ist. Die Schneidvorrichtung und der Speichertrichter 6, wie auch die zugeordneten Zuführleitungen, sind vorzugsweise aus Kohlenstahl hergestellt.

Die Durchflussleistungen der Abfallzuführvorrichtungen sind hauptsächlich von der Grösse, d.h. dem Aufnahmevolumen des Ofens 9 abhängig. Das Aufnahmevolumen des Ofens 9 wird für viele Anwendungen vorteilhaft so gewählt, dass zwischen 200 und 90,9 und 136,4 kg/Stunde (300 Pfund/Stunde) brennbaren, festen Abfalls verarbeitet werden kann. Harz- und Schlammstoffe werden über die Leitung 33 in den Tank 3 eingeführt und in diesem gesammelt. Typische Harz- und Schlammabfälle enthalten Ionenaustausch-Harzperlen, pulverförmige Harzstoffe als Filter-Hilfsschichtmaterialien (z.B. «Powdex»), nicht harzhaltige Filter-Hilfsschichtmaterialien (z..B. «Solka-floc», Diatomeen-erde, usw.) sowie Wasser in verschiedenen Mengen. Harz und Schlamm werden über die Leitung 34 in einen Misch- und Entwässerungstank 4 geführt. Vom Tank 4 wird das Material zu einem Messgerät mit Pumpe 5 geführt, worauf es über die Leitung 35 in den Ofen 9 eingespritzt wird. Das Aufnahmevolumen des Ofens 9 wird für viele Anwendungen vorteilhaft so gewählt, dass zwischen 45,5 und 79,5 kg/ Stunde (100 bis 175 Pfund/Stunde) Harz- und Schlammabfall verarbeitet werden kann. Im Misch- und Entwässerungstank 4 wird der Abfall mechanisch durchrührt, was zur Vorbeugung einer Überladung, einer Verdichtung und einer Anhaftung an den Tankwänden beiträgt. Nach der Entwässerung enthält der flüssige Brei vorzugsweise nur noch soviel Wasser, dass er noch gepumpt werden kann. Ein solcher Speisebrei enthält typischerweise zwischen 70 und 80 Gewichtsprozent Feststoffe.

Das aus der Entwässerung herstammende Wasser kann in die Brei-Pumpenanlage als Auffüllwasser zurückgeführt werden, oder durch die Pumpe 5 über die Leitung 36 in den Speichertank 1 für Abfallflüssigkeit gepumpt werden. Die Pumpe 5 kann eine mechanische Verdrängerpumpe sein, welche zugleich die in den Verbrennungsofen eingespritzte Abfallmenge misst. Wenn erwünscht, kann die Einrichtung kontinuierlich betrieben werden, da die Entwässerung, die Messung und die Einspritzung gleichzeitig stattfindende Vorgänge sind. Wenn angezeigt, kann auch die Zuführgeschwindigkeit des Abfalles selbsttätig gesteuert werden.

Harz und Schlamm werden in den Ofen 9 an einer Stelle eingeführt, in welcher ein Druck herrscht, der unterhalb des athmosphärischen Druckes liegt. Im allgemeinen liegt dieser Druck um 0,07 bis 0,14 kg/cm2 (1 bis 2 psi) unterhalb des athmosphärischen Druckes. Die Vorrichtung zur Mischung und Entwässerung des Harzes und des Schlammes ist vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gebaut.

Abfallflüssigkeit wird in den für diese bestimmten Tank 1 über die Leitung 37 eingeführt. Das Aufnahmevolumen des Ofens 9 wird für viele Anwendungen so gewählt, dass zwischen 136,4 und 227,3 Liter/Stunde (30 bis 50 Gallonen/Stunde) Abfallflüssigkeit verarbeitet werden kann. Die Abfallflüssigkeit wird durch die Pumpe 2 vom Tank 1 über die Leitung 38 in den Ofen 9 geführt. Vorzugsweise wird die Einspritzung in den Ofen 9 über Zerstäuberdüsen bewerkstelligt. Dabei ist die Temperatur der Abfallflüssigkeit vorzugsweise hoch genug, um die Feststoffe in der Lösung zu behalten. Diese Temperatur soll also die Sättigungstemperatur der Abfall-Feststoffe bei der Konzentration in der sie sich in der Abfallflüssigkeit befinden, überschreiten. Diese Temperatur liegt gewöhnlich zwischen 10 °C (50 °F) und 93,3 °C (200 °F), in Abhängigkeit von der Menge und der Art der Feststoffe. Dadurch wird erreicht, dass die Niederschlagung gelöster Feststoffe aus dem Abfallstrom auf die Düsen und die Fördereinrichtung wenigstens verzögert und eine anschliessende Verstopfung der Prozessrohre, der Ventile, der Düsen usw. verhindert wird.

Typische Abfallflüssigkeiten enthalten zwischen 50 und 90% Wasser sowie lösbare Feststoffe, wie Natriumsulfat, Am-5 moniumsulfat, Natriumchlorid, Borsäure und andere. Eine besondere Abfallflüssigkeit von einem Verdampfer mit erzwungenem Umlauf eines Heisswasser-Reaktors enthält etwa 75 % Wasser, 22,9% Natriumsulfat, 2% Natriumchlorid und 0,1 % andere Bestandteile. Eine andere Abfallflüssigkeit von einem io Verdampfer mit erzwungenem Umlauf eines Druckwasser-Re-aktors enthält etwa 73,4% Wasser, 14,9% Natriumsulfat, 9,6% Ammoniumsulfat, 2% Natriumchlorid und 0,1 % andere Bestandteile. Eine Borsäure-haltige Abfallflüssigkeit von einem Verdampfer mit erzwungenem Umlauf enthält etwa 87,9% 15 Wasser, 12% Borsäure und andere Bestandteile. Die obigen Prozentwerte sollen als Gewichtsprozente verstanden werden.

Es ist verständlich, dass da für verschiedene Arten von Abfällen unterschiedliche Verarbeitungstemperaturen erforderlich sind, in Abhängigkeit davon, ob eine Kalzinierung oder eine 20 Verbrennung durchzuführen ist, auf einmal nur ein Abfallstrom in den Ofen 9 eingeführt und in diesem verarbeitet werden kann. Wenn also einer der Ströme in den Ofen 9 eingeführt wird, sind die anderen beiden Ströme vom Ofen 9 verschlossen.

Es ist nach der Erfindung möglich, sowohl eine Kalzinierung 25 als auch eine Verbrennung bei entsprechend eingestellten, unterschiedlichen Temperaturbedingungen im selben Ofen durchzuführen. Dies wird dadurch ermöglicht, dass für das Fliessbett ein Material verwendet wird, welches gegen Oxydierung, gegen Sinterung und gegen Angriffe durch Chemikalien, wie Säuren 30 und Basen, mindestens bis zu 1000 °C widerstandsfähig ist. Durch die Verwendung eines solchen inerten Materials können Probleme eliminiert werden, die bei früheren Fliessbett-Verbrennungsöfen auftraten.

Bei diesen war zur Sicherstellung eines einwandfreien Be-35 triebes eine genaue Überwachung der Anlage erforderlich. Der Grund dafür lag darin, dass die früher erläuterten Erscheinungen betreffend die Teilchengrössen und die Teilchengrössen-änderungen nicht genügend kontrolliert wurden. Fliessbettma-terialien, wie z.B. Quarz, die die obigen Eigenschaften nicht 40 besitzen, haben sich im Verfahren nach der Erfindung nicht bewähren können.

Die vorgezogenen, inerten Materialien für das Fliessbett besitzen die folgenden Eigenschaften:

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Härte

Spezifisches Gewicht Trockenraumgewicht

50 Wärmeausdehnungskoeffizient

Schmelzpunkt

Hochtemperatur-Reaktion 55 Hohe Wärmeabsorptionsfähigkeit Frei von Silikose Teilchengrösse

6,0-9,0 Moh 3,2-3,9

1,60-2,00 g/cm3 (100-125 lbs/ft3) 0,0149 cm/cm/ °C (0,0083 in/in/ °F) 1260-1760 °C (2300-3200 °F) Basisch

Zwischen 0,5 und 1,5 mm

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Einige Beispiele von Fliessbettmaterialien, die sämtliche vorangehend aufgeführten Eigenschaften besitzen können, sind Chrysolit, Olivin, Kianit, Korund und Aluminiumoxyd. Die meistbevorzugten, inerten Fliessbettmaterialien sind die als Oli-65 vin und Chrysolit bekannten Magnesium-Eisensilikate. Ein typisches Olivinmaterial, das sich im erfindungsgemässen Verfahren als Fliessbettmaterial eignet, besitzt die folgenden chemischen und physischen Eigenschaften:

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Olivin

Härte

6,5-9,0 Moh

Trockenraumgewicht

1,60-2,00 g/cm3

(100-125 lbs/ft3)

Spezifisches Gewicht

3,2-3,9

Wärmeausdehnungskoeffizient

0,0149 cm/cm/ °C

(0,0083 in/in/ °F)

Scheinbarer Wärmedurchgang

Niedrig

Schmelzpunkt

1260-1760 °C

(2300 °F-3200 °F)

Hochtemperatur-Reaktion

Basisch

Benetzbarkeit zu

geschmolzenem Metall

Im allgemeinen, nein

Chemische Reaktion

Basisch

Teilchengrösse

Zwischen 0,5 und 1,5

Chemische Analyse.

Bereiche

MgO

45—49%

Si02

39-43%

FeO

6- 8%

Cr203

0,6-0,8%

Ni

0,2-0,3%

ai2o3

0,2-0,8%

Spurenelemente

0,5%

Mineralogische Analyse

Olivin

92-93%

Enstatit

5%

Chromit Summe

1% 100%

Andere Eigenschaften Konstanter Ausdehnungskoeffizient Hohe Wärmeabsorption

Hohe Wärmeleitfähigkeit bei niedrigen Temperaturen Zähe, beständige Körnung (Struktur)

Isolationsfähigkeit bei hohen Temperaturen

Die maximale Temperatur, die im Kalzinierungsvorgang verwendet wird, ist hauptsächlich durch den Schmelzpunkt der im Abfall befindlichen Feststoffe begrenzt. Die für die Verbrennung verwendete maximale Temperatur ist dagegen hauptsächlich durch sich auf die Festigkeit des Konstruktionsmaterials des Ofens 9 beziehende, wirtschaftliche und praktische Gesichtspunkte bestimmt. Für die Kalzinierung wird die Temperatur im allgemeinen zwischen 350 °C und 550 °C, vorzugsweise aber bei s400 °C, für die Verbrennung von Harz und Schlamm zwischen 800 °C und 1000 °C, vorzugsweise aber bei 800 °C, und für die Verarbeitung von verdichtbaren Feststoffen zwischen 900 °C und 1200 °C, vorzugsweise aber bei 1000 °C, gehalten.

Ein Gas, z.B. Luft, wird über das Gebläse 7 und die Leitung i o 39 in den Bodenteil des Ofens 9 geblasen, mit dem Zweck, das Bett in fliessendem Zustand und bei richtiger Höhe zu halten. Wenn Luft als Gas verwendet wird, liefert diese auch den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff. Wenn erwünscht, kann ausserdem über die Leitung 39 in den Ofen 9, oberhalb des 15 Bettes, zusätzliche Luft eingeblasen werden, mit dem Zweck, eine vollständige Verbrennung herbeizuführen. Die Zuführgeschwindigkeit des Abfallmaterials ist mit Rücksicht auf die Höhe des Ofens 9 so gewählt, dass das Material während einer solchen Zeitperiode oberhalb des Bettes bleibt, dass jegliches 20 notwendige Nachbrennen schon stattfindet, bevor die mitgenommenen Feststoffteüchen in den Trockenzyklon evakuiert werden. Damit wird jeglicher Nachbrenner überflüssig. Eine Gesamthöhe des Ofens 9 von etwa 4,57 m (15 ft) eignet sich zur Verarbeitung der vorangehend erwähnten Materialmengen. Die 25 Höhe des ruhenden Bettes, die sich zur Verarbeitung der gleichen Materialmengen eignet, liegt zwischen 45,7 und 91,4 cm (18 bis 36 inches). Selbstverständlich kann die Höhe des Ofens und/oder des Bettes nach Massgabe des tatsächlich zu verarbeitenden Materials verändert werden.

30 Die für die Kalzinierung oder die Verbrennung und für die Vorwärmung des Bettes notwendige Wärme wird durch Verbrennung, innerhalb des Bettes, eines flüssigen Kohlenhydrat-brennstoff es in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Brenners geliefert. Der erforderliche Wärmedurchgang erfolgt 35 zufolge der innerhalb des Bettes stattfindenden Verbrennung. Der Brennstoff wird durch die Pumpe 8 über die Leitung 40 dem Brenner zugeführt. Der Verbrennungs- und Kalzinierungsofen besteht vorzugsweise aus Inconel, Titan, Hastelloy oder Stahl, mit einem feuerbeständigen oder keramischen Belag. Ein 40 Gasstrom verlässt den Ofen 9 über die Leitung 41 in Richtung des Trockenzyklons 10.

In der nachstehenden Tabelle sind einige typische Betriebsbedingungen gegeben, die für die verschiedenen Betriebsarten des die aufgeführten Abmessungen aufweisenden Trockenzy-45 klons 10 gültig sind:

Leistungsfähigkeit der Einheit

Einlassgeschwindigkeit

Einlassleitungsabmessungen

(die grössere Abmessung ist die Vertikale)

Innendurchmesser des Zyklons

49,6 m3/Min (1750 ft3/min)

15.24 m/sec (50 ft/sec)

15.25 cmX30,48 cm (0,5 ftx 1.0 ft)

60,96 cm (2 ft)

Kalzinierung von Abfallflüssigkeiten o2 n2 co2 h2o

Feststoffe Gesamtmenge Temperatur Druck

Durchflussmenge

75 kg/h 389 kg/h 107 kg/h 39 kg/h 22,7 kg/h 633 kg/h 375 °C 0,984 kg/cm2 25,5 m3/Minute

(166 lb/hr) (858 lb/hr) (235 lb/hr) (86 lb/hr) (50 lb/hr) (1395 lb/hr)

Verbrennung von Harz- und Filterschlämmen

Gesamtmenge 479,8 kg/h (1058 lb/hr)

55 Temperatur 800 °C

Druck 0,984 kg/cm2

Durchflussmenge 32,56 m3/Minute

14 lb/in2) (1150 ft3/min)

Verbrennung von verdichtbarem Abfall

(14.0 lb/in2) (900 ft3/min)

Verbrennung von Harz- und Filterschlämmen o2

n2

co2 h2o

Feststoffe

15,0 kg/h 328,8 kg/h 71,2 kg/h 63,9 kg/h 0,9 kg/h

(33 lb/hr) (725 lb/hr) (157 lb/hr) (141 lb/nr) (2 lb/hr)

6C-02

n2

co2

h2o

Feststoffe 65 Gesamtmenge Temperatur Druck

Durchflussmenge

20,0 kg/h 396,4 kg/h 133,3 kg/h 54,4 kg/h 3,6 kg/h 607,7 kg/h 1000 °C 0,984 kg/cm2 49,56 m3/Minute

(44 lb/hr) (874 lb/hr) (294 lb/hr) (120 lb/hr) (8 lb/hr) (1340 lb/hr)

(14 lb/in2) (1750 ft3/min)

7

637 751

Die massgebenden Abmessungen des Trockenzyklons sind diejenigen der Einlassleitung, die die Einlassmenge bestimmen, und der Einlassdurchmesser, der die innerhalb des Trockenzyklons geltenden Durchflussmengen und damit die darin entwik-kelten Zentrifugalkräfte festlegt. Der Trockenzyklon ist dazu bestimmt, jeglichen Feststoff aus dem Gasstrom zu entfernen, vorzugsweise mehr als 82% der im Gasstrom enthaltenen Feststoffe. Der Gasstrom dringt in den Zyklon etwa in Höhe seines Endes an einer Seite ein, so dass eine kreisförmige Drallbewegung des Gasstromes entsteht. Die vom Gasstrom abgetrennten Feststoffe setzen sich am Boden des Trockenzyklons ab und werden über die Leitung 42 zum Sammelbehälter 11 geführt. Die festen Teilchen werden dann durch herkömmliche Methoden verfestigt, zum Zwecke späterer Beseitigung, z.B. durch Vergrabung. Dabei wird mindestens 82% der Radioaktivität des festen Teilchenmaterials zusammen mit mindestens 17% radioaktiver Halogene aus dem Trockenzyklon entfernt.

Die Drallbewegung der Luft bewirkt, dass im Trockenzyklon eine Zentrifugalkraft auf die festen Teilchen einwirkt, die somit in Richtung der Wand hinwandern. Die Luftgeschwindigkeit ist als Folge einer Grenzschichtwirkung in der Nähe der Wand niedriger, so dass die Teilchen entlang der Wand nach unten zum Feststoff-Ausgang 42 gleiten. Der Gasstrom hingegen verlässt den Trockenzyklon 10 bei der oberen Mitte des letzteren über die Leitung 43 in Richtung des Kühltankes 12. Der Trockenzyklon kann aus den gleichen Materialien wie der Kalzinierungs- und Verbrennungsofen gebaut werden.

Im Kühltank 12 wird der Gasstrom mittels eines Sprühnebels, welcher über die Leitung 44 und in der Zeichnung nicht dargestellte Einspritzdüsen in den Kühltank 12 eingeführt wird, auf etwa 70 °C abgekühlt. Im Kühltank 12 wird eine turbulente Gasbewegung hervorgerufen, welche einen engen Kontakt zwischen dem Gasstrom und den Flüssigkeitsstrom bewirkt. Dies verursacht sowohl eine Abkühlung des Gasstromes, wie auch eine Benetzung des grössten Teiles der im Gasstrom zurückgebliebenen, festen Teilchen. Die grösseren Flüssigkeitstropfen fallen zum Boden des Kühltanks 12 und werden über die Leitung 45 zu Wäscherlösungstank 21 zurückgeführt, wobei sie die benetzten, festen Teilchen mitnehmen. Die kleineren Flüssigkeitstropfen werden mit dem Gasstrom über die Leitung 47 aus dem Kühltank 12 herausgefegt. Der Kühltank und der Wäscherlösungstank bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl der Reihe 300, oder aus Inconel, Hastelloy oder Stahl, mit einem Belag aus Glas oder Teflon.

Die Flüssigkeitsteilchen werden im Wäscherlösungstank 21 mit Wasser und vorzugsweise einem Halogenfänger (d.h. mit einem Material, das die Fähigkeit besitzt, Halogene abzufangen) vermischt. Als Halogenfänger für Iod wirken Resorzin,

Kühltank

Natrium-Thiosulfat, Natriumsulfat, Zyklohexylamin, Kalium-Ferrozyanid, Kaliumkarbonat und Kalium-Hydroxyd. Der Halogenfänger und andere den pH-Wert ändernde Materialien können über die Leitung 46 in den Wäscherlösungstank, ge-5 wohnlich als wässrige Lösung, eingeführt werden. Die Menge des in der Wäscherlösung verwendeten Halogenfängers ist gewöhnlich zwischen 10 und 100 ppm (Teile pro Million).

Der Gasstrom verlässt den Kühltank über die Leitung 47 in Richtung des Venturi-Skrubbers 13. Die Wäscherlösung wird io über die Leitung 48 beim Hals des Venturi-Skrubbers in den Gasstrom gesprüht. Es ist wünschenswert im Venturi-Skrubber 13 eine Sättigung und eine Mitnahme von Wasser zu erwirken, um die Benetzung der im Kühltank 12 nicht benetzten Teilchen zu erleichtern. Der den Ofen 9 verlassende Gasstrom enthält 15 Wasserdampfmengen in der Grössenordnung von 9 bis 17 %. Als der Gasstrom durch den Kühltank 12 hindurchgeführt wurde, nahm er ausserdem, zusätzlich zu mitgenommenem Wasser Wasserdampf auf. Beim Venturi-Skrubber ist der Gasstrom mit Wasserdampf im wesentlichen gesättigt. Die Sättigung wird 20 durch Einspritzung zusätzlicher Wäscherlösung, über die Leitung 48, in den Gasstrom, wenn dieser durch den Hals des Venturi-Skrubbers 13 hindurchgeht, sichergestellt. Wenn der Gasstrom durch den Hals des 13 hindurchgeht, sichergestellt. Wenn der Gasstrom durch den Hals des Venturi-Skrubbers 13 hin-25 durchgeht, fällt der Druck, was wiederum eine Erhöhung der Feuchtigkeitsmenge zur Folge hat, die das Gas in der Form von Dampf behalten kann. Es findet also eine Verdampfung statt. Sobald der Gasstrom den divergierenden Teil des Venturi-Skrubbers erreicht, sinkt seine Geschwindigkeit, und sein Druck 30 steigt an, so dass eine Kondensation von Wasserdampf stattfindet. Diese Kondensation hat die Wirkung, dass die vorhandenen Tröpfchen grösser werden, und dass sich auf unbenetzten Teilchen, die als Kondensationskerne wirken, neue Tröpfchen bilden.

35 Es ist ersichtlich, dass der hauptsächliche Zweck des Kühltanks und des Venturi-Skrubbers die Kühlung des Abgases ist, um so viele der festen Teilchen wie möglich zu benetzen und damit ihre Entfernung zu erleichtern. Es ist leichter einen Flüssigkeitstropfen als ein viel kleineres, festes Teilchen zu entfer-40 nen. Die Flüssigkeitsteilchen werden anschliessend entfernt, ob sie aus lösbarem Material bestehen, das im Tropfen in Lösung gegangen ist, oder aus unlösbarem Material, das als benetztes, festes Teilchen im Tropfen verblieben ist. In beiden Fällen bewegt sich das feste Teilchen zusammen mit dem flüssigen Trop-45 fen. Der Venturi-Skrubber kann aus den gleichen Materialien wie der Kühltank gebaut werden. In der nachstehenden Tabelle sind einige typische Prozessparameter aufgeführt, die sich auf einen Kühltank und einen Venturi-Skrubber, mit den spezifizierten Abmessungen, beziehen.

50

Venturi-Skrubber

Gasdurchsatz

Einlasstemperatur Auslasstemperatur Einlassdruck Ap

Wäscherlösung Abmessungen

25,5-51,0 m3/Min (900-1800 ft3/min) 400-1000 °C 60-75 °C

0,96 kg/cm2 (13,7 psia) vernachlässigbar 22,7 1/Min (5 gpm) 1,22 Durchm. X 2,44 m (4 ft dia X 8 ft)

14,2-25,5 m3/Min (500-900 ft3/min) 60-75 °C 45-65 °C

0,96 kg/cm2 (13,7 psia) 0,14 kg/cm2 (2 psi) 50,01/Min (11 gpm) 15,24 cm Durchm. (6" dia) 81,28 cm Länge (32 in) 6,86 cm Hals (2,7 in)

Ein Gasstrom, der Flüssigkeitsteilchen enthält, wird über die Leitung 49 dem Venturi-Skrubber entnommen und in den Nasszyklon 14, in der Nähe dessen oberen Endes eingeführt. Die Flüssigkeit läuft im Nasszyklon 14 an dessen Seite herunter,

zu einem in seinem Boden befindlichen Ausfluss. Die Flüssigkeit wird von hier über die Leitung 50 aus dem Zyklon 14 in Richtung des Wäscherlösungstanks 21 abgeführt.

Typisch Betriebsparameter für den Nasszyklon 14 sind

637 751 8

nachstehend aufgeführt. Betriebstemperatur: 45-65 °C; Ein- Der Gasstrom verlässt den Filter 17 über die Leitung 57 und lassdruck: etwa 0,84 kg/cm2 (12 psia); A p: etwa 0,04 kg/cm2 wird in einen Halogen-Adsorberstoff 18 geführt, welcher Halo-(0,5 psia); Gasdurchsatz: 11,3-21,2 m3/Min (400-750 ft3/min). gene durch Adsorption entfernt. Die Halogenatome werden

Ein Gasstrom wird vom Oberteil des Nasszyklons 14 über durch eine chemische Bindung mit dem adsorptionsmittel auf die Leitung 51 entnommen und zu einem Kondensator 15 ge- 5 der Oberfläche des Materials gehalten und zerfallen zu einem führt, in welchem der Gasstrom gekühlt wird. Der Kondensator stabilen Atom. Radioaktives Jod zerfällt z.B. zu stabilem Xe-

kann ein Mantel- oder ein Rohr-Wärmeaustauscher sein. Im non. Als Adsorptionsmaterialien können z.B. Adsorptionskohle

Kondensator wächst die Grösse der Flüssigkeitsteilchen bis zu oder durch Süber imprägnierte Feststoffe, wie Silbersilikate einem Punkt an, bei welchem eine beträchtliche Menge des im oder Silberzeolite dienen.

Gasstrom enthaltenen Wassers zufolge von Gravitations- oder 10 Die Temperatur des Gasstromes bei seinem Durchgang

Impulswirkungen entfernt wird. Wenn die Entfernimg durch ei- durch den Filter 17 liegt zwischen 40 und 55 °C, wogegen der nen Gravitationsmechanismus bewerkstelligt wird, sind die Durchsatz desselben Gasstromes zwischen 1590 und 25001/

Tropfen so gross, dass sie zum Boden des Behälters fallen. Min (250 bis 550 ft3/min) liegt. Folgend auf den Jod — Adsorber

Wenn hingegen die Entfernung mittels eines Impulsmechanis- wird der Gasstrom über die Leitung 58 zu einem zweiten Filter mus stattfindet, sind die Tropfen nicht gross genug, um aus dem 15 geleitet. Die Kombination der beiden Filter 17 und 19mitdem

Gasstrom hinauszufallen; sie sind jedoch dazu gross genug, dass Jod - Adsorber 18 ist im Handel erhältlich und muss nicht wenn sich die Richtung des Gasstromes plötzlich ändert, die eingehender beschrieben werden. Der den Filter über die Lei-

Tröpfchen auf die Wand oder auf ein anderes, festes Material, tung 59 verlassende Gasstrom ist in genügendem Mass ent-

das die Richtungsänderung hervorgerufen hat, aufprallen. seucht, dass die im Gas enthaltenen Mengen radioaktiven Mate-

Typische Betriebsparameter für den Kondensator 15 sind 20 rials wesentlich unter dem Niveau liegen, das gemäss der Ge-

die Nachstehenden. Gasdurchsatz: 11,3-22,6 m3/Min (400- nehmigung zum Betrieb der Anlage zulässig ist, und können

800 ft3/min) ; Kühlflüssigkeitsdurchsatz: 22,7-90,91/Min (5- demgemäss mittels einer Pumpe 20 und einer Leitung 60 in die

20 gpm); Einlasstemperatur: 45-65 °C; AT: 10-30 °C; Einlass- Atmosphäre ausgestossen werden.

druck: 0,81 kg/cm2 (11,5 psia); und Ap: 0,14 kg/cm2(2psia). Wie früher erwähnt, kann in den Wäscherlösungstank 21

Der Gasstrom und die Flüssigkeitstropfen verlassen den 25 über die Leitung 46 ein Halogenfänger eingeführt werden, um

Kondensator über die Leitung 52 in Richtung des Entfeuchters die Halogene in der Form von Ionen in der Lösung zu halten,

16. Dieser entfernt die Flüssigkeitsteilchen mittels der Impuls- damit sie zu einer stabilen, nichtradioaktiven «Tochter» zerfal-

wirkung. Der Gasstrom wird durch einen aus gewebten Fasern len. Wenn erwünscht, kann ausserdem in der Leitung 61, zwi-hergestellten Filter hindurchgeführt, welcher rasche und häufige sehen dem Wäscherlösungstank 21 und der Pumpe 23, ein Sieb

Richtungsänderungen des Gases bewirkt. Da die Flüssigkeits- 30 22 zur Entfernung fester Teilchen eingeschaltet werden. An-tropfen jedoch so gross sind, um so rasch wie die Gasteilchen die schliessend wird eine Wäscherlösung einem Wärmeaustauscher

Kurve zu machen, stossen sie mit den Filterfasern aufeinander. 24 zugeführt, in welchem sie genügend gekühlt wird, so dass ein

Die Flüssigkeitstropfen laufen dann der Faser entlang zur Wand Teil derselben über die Leitung 62 als Sprühflüssigkeit dem des Entfeuchters 16, und von da zum Auslauf und zur Leitung Kühltank 12 und dem Venturi-Skrubber 13 zurückgeführt wer-

53, welche die Flüssigkeitstropfen zum Wäscherlösungstank 21 35 den kann. Der Rest der Wäscherlösung kann dann über die zurückführt. Leitung 63 dem Speichertank 1 zurückgeführt werden. Stro-

Der Gasstrom verlässt den Entfeuchter 16 in der Nähe des- mabwärts des Wärmeaustauschers 24 beträgt die Temperatur sen oberen Endes über die Leitung 54 in Richtung eines Wär- typischerweise etwa 30 °C. Der Durchsatz der zum Kühltank 12

mers 55, welcher den Gasstrom auf eine Temperatur von 40- und dem Venturi-Skrubber 13 geleiteten Wäscherlösung be-

55 °C aufwärmt. Der Wärmer hat die Funktion, die relative 40 trägt typischerweise etwa 68,2 1/Min (15 gpm), und derjenigen

Feuchtigkeit des Gasstromes zu steuern, mit dem Zweck, den der zum Wäscherlösungstank zurückgeführten Wäscherlösung

Filter 17 von durch Überlastung mit Feuchtigkeit auftretender etwa 45,51/Min (10 gpm).

Verstopfung zu schützen. Vom Wärmer 55 wird der Gasstrom über die Leitung 56 zum Filter 17 geführt, in welchem feste

Teilchen, die nicht benetzt worden sind, oder die dann gebildet 45 Die Erfindung macht es möglich, bei trockenen, verdichte-

werden, wenn die im Entfeuchter nicht entfernten Tröpfchen im ten Feststoffen das Volumen durch einen Faktor von minde-

Wärmer verdampft wurden, eingefangen werden. Der Filter be- stens 80, bei verbrauchten Harzstoffen durch mindestens 18, bei steht aus einem Medium mit sehr kleinen Öffnungen, und die konzentrierten Flüssigkeiten durch mindestens 8 und bei Filter-

Teilchen werden durch Aufprall entfernt. schlämmen durch mindestens 5 zu verringern.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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(1,60-2,00 g/cm3 (100-125 lbs/ft3) 0,0149 cm/cm/ °C (0,0083 in/in/ °F) 1260-1760 °C (2300-3200 °F) Basisch zwischen 0,5 und 1,5 mm

1. Verfahren zur Behandlung von Abfall, dadurch gekennzeichnet,

A) dass ein Verbrennungs- und Kalzinierungsofen (9) mit Fliessbett vorgesehen wird, dessen Bettmaterial gegen Oxydierung, gegen Sinterung und gegen Angriffe durch Chemikalien mindestens bis zu 1000 °C widerstandsfähig ist;

B) dass im Ofen (9) Verbrennungsbedingungen geschaffen werden;

C) dass der Abfall dem Fliessbettbereich des Ofens (9) zugeführt wird;

D) dass dem Ofen (9) sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird, damit Verbrennungsbedingungen aufrecht erhalten bleiben;

E) dass das Gas dem Ofen (9) mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, die genügend ist, um die Bettmaterialteilchen in der Form von Fliessteilchen zu behalten;

F) dass der Abfall verbrannt oder kalziniert wird;

G) dass ein Gasstrom dem Ofen (9) entnommen und einem Trockenzyklon (10) zugeführt wird, in welchem Materialteilchen vom Gasstrom abgetrennt werden;

H) dass feste Teilchen dem Trockenzyklon (10) entzogen und einem Speicherbehälter (11) zugeführt werden;

I) dass ein Gasstrom dem Trockenzyklon (10) entnommen und einem Kühltank (12) zugeführt werden.,

J) dass dem Kühltank (12) eine Flüssigkeit zugeführt wird, mit der Bestimmung, die im Gasstrom enthaltenen Teilchen zu kühlen und zu nässen ;

K) dass dem Kühltank (12) Flüssigkeitsteilchen entnommen und diese mindestens einem Wäscherlösungstank (21) zugeführt werden;

L) dass dem Kühltank (12) ein Gasstrom entnommen und dieser einem Venturi-Skrubber (13) zugeführt wird;

M) dass dem Venturi-Skrubber (13) Flüssigkeit zugeführt wird, mit der Bestimmung, die im Gasstrom verbleibenden Teilchen zu nässen und eine Kondensation von Wasserdampf zu bewirken;

N) dass dem Venturi-Skrubber (13) ein Gasstrom und nasse Teilchen entnommen und diese einem Nasszyklon (14) zugeführt werden;

O) dass dem Nasszyklon (14) Flüssigkeitsteilchen entnommen und diese dem besagten mindestens einen Wäscherlösungstank (21) zugeführt werden;

P) dass ein Gasstrom dem Nasszyklon (14) entnommen und einem Kondensator (15) zugeführt wird, in welchem Wasserdampf kondensiert wird;

Q) dass ein Gasstrom und kondensierte Flüssigkeitsteilchen dem Kondensator (15) entnommen und einem Entfeuchter (16) zugeführt werden;

R) dass Flüssigkeitsteilchen dem Entfeuchter (16) entnommen und dem besagten mindestens einen Wäscherlösungstank (21) zugeführt werden;

S) dass ein Gasstrom dem Entfeuchter (16) entnommen und einem Wärmer (55) zugeführt wird, um die Temperatur des Gasstromes zu erhöhen und die verbleibenden Flüssigkeitstropfen zu verdampfen;

T) dass der Gasstrom durch einen Filter (17) geführt wird, wobei die verbleibenden, festen Teilchen aus dem Gasstrom entfernt werden, und anschliessend durch einen Absorptionsbehälter (18), in welchem aus dem Gasstrom Halogengase entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bettmaterial Olivin vorgesehen wird.

2

PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Olivin eine Teilchengrösse zwischen 0,5 und 1,5 mm aufweist.
4. Verfahren nach Ansruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalzinierungsvorgang bei einer Temperatur von etwa

400 °C durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsvorgang bei einer Temperatur von etwa 1000 °C durchgeführt wird.
6,0-9,0 Moh 3,2-3,9

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, s dass dem Kühltank (12) vom besagten mindestens einen Wäscherlösungstank (21) stammende Flüssigkeit zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Venturi-Skrubber (13) vom besagten mindestens einen Wäscherlösungstank (21) herstammende Flüssigkeit zuge-

io führt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bettmaterial mit folgenden Eigenschaften verwendet wird:

15 Härte Spezifisches Gewicht Trockenraumgewicht

Wärmeausdehnungskoeffizient

20

Schmelzpunkt

Hochtemperatur-Reaktion Hohe Wärmeabsorptionsfähigkeit 25 Frei von Silikose Teilchengrösse
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bettmaterial aus einer Gruppe gewählt wird, die Chry-

30 solit, Olivin, Kyanit, Korund, Aluminiumoxyd und Mischungen dieser enthält.
10. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Behandlung von radioaktivem Abfall.