DE2251007C2 - Incineration furnace for radioactive waste - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veraschung radioaktiver Abfaelle und zur Vorbereitung brennbarer, radioaktiver Abfaelle zur umweltschuetzenden Lagerung und eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens. Hierzu werden Abfaelle mit geringen und hohen Heizwerten zusammengestellt und in einen Veraschungsofen in der Weise eingebracht, dass der zur Veraschung erforderliche Energiebedarf, ausgenommen den zur Vorwaermung in der Anfahrphase benoetigte Teil, aus den Abfaellen selbst bestritten wird. Es koennen sowohl feste als auch fluessige Abfaelle in den Ofen eingebracht und verbrannt werden. Die aufgrund unterschiedlicher Heizwerte der zur Veraschung gebrachten Abfaelle auftretenden, verschieden hohen Temperaturanstiege in den waehrend der Veraschungsreaktionen entstehenden Rauchgasen werden lediglich durch Kuehlung begrenzt. Die festen Reaktionsprodukte werden in fixierbarer Form in Behaelter ausgetragen und in diesen zu lagerfaehigen Bloecken verfestigt. Die Rauchgase werden vollstaendig und ausschliesslich unter Ausnutzung der Eigenenergie nachverbrannt und gereinigt. Die Vorrichtung besteht aus einem konventionellen Unterwindgeblaese, das mehrere dem Vorwaermer des Ofens und der Rauchgasfilter dienende Winderhitzer bekannter Bauart versorgt, aus einem Ofen mit einer Beschickungseinrichtung, einer Einrichtung zum Einbringen von Fluessigkeiten und einer Einrichtung zum Austragen der festen Reaktionsprodukte, aus mehreren Rauchgasfiltern, die ueber eine Rau...U.S.WThe invention relates to a method for incinerating radioactive waste and preparing combustible radioactive waste for environmentally friendly storage and a device for carrying out the method. For this purpose, waste with low and high calorific values is collected and placed in an incineration furnace in such a way that the energy required for incineration, with the exception of the part required for preheating in the start-up phase, is met from the waste itself. Both solid and liquid waste can be placed in the furnace and incinerated. The different high temperature rises in the flue gases that arise during the incineration reactions due to the different calorific values of the waste incinerated are only limited by cooling. The solid reaction products are discharged into containers in a fixable form and solidified in these to form storable blocks. The flue gases are completely and exclusively after-burned and cleaned using their own energy. The device consists of a conventional underwind blower, which supplies several blast heaters of known design serving the preheater of the furnace and the flue gas filter, of a furnace with a charging device, a device for introducing liquids and a device for discharging the solid reaction products, of several flue gas filters, which over a rough ... etc

Description

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nötigte Teil, aus den Abfällen selbst bestritten werden einen separaten Raum unterhalb der Bühne hineinragt, kann und daß die aufgrund unterschiedlicher Heizwerte ermöglicht es, die Verschleißteile oberer Abschnitt der zur Veraschung gebrachten Abfälle auftretenden, und unterer Abschnitt 23 beispielsweise zur Reparatur verschieden hohen Temperaturanstiege in den während abzunehmen. Die mehrschichtige, feuerfeste, keramider Veraschungsreaktionen entstehenden Rauchgasen 5 sehe Auskleidung 31 steht zumindest mit ihren äußeren lediglich durch Kühlung mit Hilfe der radialen Windzu- Schichten auf am unteren Ende der Zarge des mittleren führung im oberen Teil des mittleren Abschnitts be- Abschnitts 22 befestigten Winkelkonsolen 32 aus hitzegrenzt werden, beständigem Stahl auf. Nach Durchtrennen der innennecessary part, from the waste itself, a separate room protrudes below the stage, can and that, due to different calorific values, allows the wearing parts upper section incinerated waste, and lower section 23, for example, for repair different high temperature rises in the during decrease. The multilayer, refractory, ceramider Flue gases 5 resulting from incineration reactions see lining 31 at least with its outer only by cooling with the help of the radial wind-up layers on at the lower end of the frame of the middle Guide in the upper part of the middle section loading section 22 fixed angle brackets 32 from heat limited resistant steel. After severing the inside

Die Dreiteüuag der Ofenzarge läßt nach Dürchtren- geschlossenen, keramischen Auskleidung 31 kann der nen der mehrschichtigen Ausmauerung das Abnehmen 10 untere Abschnitt 23 vom unteren Teil 26 des mittleren der Verschleißteile Deckel und unterer Abschnitt zu. Abschnitts 22 abgeflanscht werden. Nach dem Wieder-Das ist für die Erneuerung bzw. für die Reparatur des anbringen des unteren Abschnitts 23 muß die Auskleiunteren Ofenabschnittes besonders wichtig, da diese dung 31 mit feuerfestem Material ausgebessert und geArbeiten in einem von den übrigen Ofenteilen getrenn- schlossen werden.According to Dürchtren, the three parts of the furnace frame can be closed with a ceramic lining 31 NEN of the multilayer brick lining the removal of 10 lower section 23 from the lower part 26 of the middle the wearing parts cover and lower section too. Section 22 are flanged. After that again is for the renewal or for the repair of the attaching of the lower section 23 must the lining lower Furnace section is particularly important, as this manure 31 has been repaired and worked with refractory material in one of the other furnace parts are closed separately.

ten Raum durchgeführt werden können und somit eine 15 th room can be carried out and thus a 15th

von der üblicherweise erheblich radioaktiv kontami- Hierzu 1 Blatt Zeichnungenof the usually considerably radioactive contami- For this 1 sheet of drawings

nierte Auskleidung des mittleren Abschnitts ausgehen- ned lining of the middle section go out-

de Kontaminationsgefahr und Strahlenbelastung für das Personal wesentlich verringert wird.de The risk of contamination and radiation exposure for staff is significantly reduced.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.In the following an embodiment of the invention is explained with reference to the drawing.

Die Figur zeigt einen Veraschungsofen S in seinen wichtigsten Details, und nicht ins Einzelne gebsnd ausgeführt, eine Beschickungseinrichtung 4 und eine Einrichtung 5 zum Austragen der festen Reaktionsprodukte mit einem in einer Strahlenabschirmung befindlichen Abfallfaß 6.The figure shows an incineration furnace S in its most important details, and not detailed, a charging device 4 and a device 5 for discharging the solid reaction products with a waste drum 6 located in a radiation shield.

Vor Inbetriebnahme wird der Ofen 3 mittels elektrischer Winderhitzer auf ca. 400⁰C vorgewännt Die Winderhitzer sind konventioneller Art und werden durch ein Unterwindgebläse mit Raumluft versorgt Die festen radioaktiven Abfälle, im Normalfall in Plastikbeuteln verpackt, werden über die Beschickungseinrichtung 4 in den Ofen 3 gegeben. Der Abfall fällt in den Ofen und entzündet sich im unteren Abschnitt 23. Das entstehende Rauchgas wird im oberen Teil des mittleren Abschnitts 22 durch den Rauchgasauslaß 17 abgezogen.The furnace 3 is vorgewännt means of electrical blast stove at about 400 ⁰ C, the hot blast stoves are conventional and are passed through a forced draft blower with air supplied Solid radioactive waste, packed in the normal case in plastic bags before start-up, may be added via the feeding device 4 in the furnace 3 . The waste falls into the furnace and ignites in the lower section 23. The resulting flue gas is drawn off in the upper part of the central section 22 through the flue gas outlet 17.

Feste Abfälle gelangen durch die Eintragsöffnung 27 im oberen Ofenabschnitt 21, über der die Beschickungseinrichtung 4 angeordnet ist, in den Innenraum 33 des mittleren Abschnitts 22. Flüssige Abfälle werden mittels einer Dosierpumpe durch die Einrichtung iS im Ofendeckel 21 kontinuierlich in den Innenraum 33 eingespritzt Die Einrichtung 16 kann zum Schutz vor Verzundern oder Verschmelzen aus dem Ofen herausgezogen werden. Die verbleibende öffnung wird in einem solchen Falie verschlossen. Durch ein luftgekühltes Schauglas 28 im Ofendeckel 21 können die Veraschungsvorgänge kontrolliert werden. Die Windzuführung 19 ist auf die den Innenraum 34 des unteren Ab-Schnitts 23· verschließende Klappe 30 gerichtet, kühlt diese und verhindert ein Zusetzen oder Zukleben der Klappe durch Asche bzw. feste Reaktionsprodukte. Beim Absenken der Klappe 30 gibt diese den gesamten Querschnitt der öffnung 29 frei, so daß die festen Reaktionsprodukte und die Asche durch die Einrichtung 5 in ein Abfallfaß 6 fallen. Die beiden Windzuführungen 18 und 19 sind tangential und gegenläufig angeordnet, um eine gute Durchwirbelung zu erzielen. Die Regelung der Windmengen erfolgt über in den Windzuführungen eingebaute Drosselklappen 18a und 19a. Die Windzuführung 20 mit Drosselklappe 20a dient lediglich der Kühlung der Rauchgase, die durch radiale Zuführung von Kühlluft bewirkt wird.Solid waste passes through the inlet opening 27 in the upper furnace section 21, above which the charging device 4 is arranged in the interior 33 of the central section 22. Liquid waste is by means of a metering pump is continuously injected into the interior 33 by the device iS in the furnace lid 21 The device 16 can be pulled out of the furnace to protect it from scaling or melting will. The remaining opening is closed in such a case. By an air-cooled The incineration processes can be checked with a sight glass 28 in the furnace lid 21. The wind feed 19 is directed at the flap 30 which closes the interior space 34 of the lower section 23 and cools this and prevents clogging or sticking of the flap by ash or solid reaction products. When the flap 30 is lowered, it exposes the entire cross section of the opening 29, so that the solid reaction products and the ashes fall through the device 5 into a waste barrel 6. The two wind feeders 18 and 19 are arranged tangentially and in opposite directions in order to achieve good turbulence. The scheme of Amount of wind takes place via throttle valves 18a and 19a built into the wind feeders. The wind feed 20 with throttle valve 20a is only used to cool the flue gases that are produced by the radial supply of Cooling air is effected.

Die Dreiteilung des Ofens 3 in drei mit Flanschen is versehene Abschnitte 71. 22 und 23 und die Ausbildung des mittleren Abschnitts 22, der mit Konsolen 24 auf einer Bühne 25 steht und mit seinem unteren Teil 26 inThe three-division of the furnace 3 in three sections provided with flanges is 71. 22 and 23 and the formation of the central portion 22, which communicates with console 24 on a stage 25 with its lower part 26 in

Claims (3)

1 2 gasleitung mit Ventilen, zwei parallel geschalteten Patentansprüche: Nachverbrennungskammern (Grobfilter), einem Feinfilter, jeweils mit 49 keramischen, in eine Gußeisenplatte1 2 gas line with valves, two patent claims connected in parallel: post-combustion chambers (coarse filter), a fine filter, each with 49 ceramic ones, in a cast iron plate 1. Veraschungsofen für radioaktive Abfälle mit ei- eingezogenen Filterkerzen und jeweils mit einem zum nem Ofenkörper, der aus einer zylindrischen Zarge 5 Filterkerzen-Wechsel abnehmbaren Deckel, aus einer besteht, eine mehrschichtige Ausmauerung aufweist als Teerabscheider dienenden, zweistufigen Wasservor- und aiii oberen Abschnitt als Deckel ausgebildet ist lage mit Regdung in einem Bypass, sowie aus zwei und eine mit einer Beschickungseinrichtung verbun- Drehkolbengebläsen.1. Incineration furnace for radioactive waste with retracted filter candles and each with one for nem furnace body, the cover removable from a cylindrical frame 5 filter candles, from a exists, has a multilayered brick lining serving as a tar separator, two-stage water supply and aiii upper section is designed as a cover layer with Regdung in a bypass, as well as from two and a rotary piston blower connected to a charging device. dene Emtragsöffnung für feste Abfälle und ein luft- Die Nachteile des in dieser Anlage verwendeten Vergekühltes Schauglas aufweist und mit einem seitlich 10 aschungsofens sind die häufigen und schwierigen, auf am Ofenkörper angeordneten Rauchgasauslaß, da- verhältnismäßig kurze Arbeitsperioden folgenden Reidurch gekennzeichnet, das nigungsoperationen und Reparaturen, sowie die hohenThe disadvantages of the refrigerated material used in this system A sight glass and an incineration furnace on the side are the most common and difficult ones to open Flue gas outlet arranged on the furnace body, resulting in relatively short working periods marked, the downgrading operations and repairs, as well as the high Anforderungen an die Aufmerksamkeit und Quaiifika-Attention and quaiifical requirements 1. der Ofenkörper (3) selbsttragend mit einer drei- tion des Personals während der Bedienung,
geteilten Zarge ausgebildet ist, 15 Es ist Aufgabe der Erfindung einen Veraschungsofen1. The furnace body (3) is self-supporting with a trio of personnel during operation,
divided frame is formed, 15 It is the object of the invention an incineration furnace 2. die drei Abschnitte (21, 22, 23) der Zarge mit für radioaktive Abfälle zu schaffen, der mit größtmögli-Flanschen versehen und miteinander ver- eher Wirtschaftlichkeit arbeitet, d. h. mit welchem die schraubt sind, anfallenden brennbaren Abfälle in festem oder flüssi-2. To create the three sections (21, 22, 23) of the frame for radioactive waste, the one with the largest possible flanges provide and work together for greater economic efficiency, d. H. with which the are screwed, accumulating combustible waste in solid or liquid 3. der OfenkS:per (3) sich über den mittleren Ab- gem Zustand praktisch ohne Vorbehandlung und ohne schnitt (22^ auf einer Bühne (25) abstützt und 2c Sortierung in sicherer und einfacher V/eise auf das mit dem unteren Teil (26) des mittleren Ab- kleinstmögliche Volumen eingeengt und in eine nicht Schnitts (22) sowie mit dem unteren Abschnitt mehr brennbare und somit endlagerfähige Zustands-(23) unter die Bühne (25) in einen abgetrennten form überführt werden. Insbesondere ist es Aufgabe der Raum hineinragt, Erfindung einen Veraschungsofen bereitzustellen, der3. the OfenkS: per (3) spreads over the middle state practically without pre-treatment and without cut (22 ^ supported on a platform (25) and 2c sorting in a safe and simple way on the with the lower part (26) of the middle smallest possible volume constricted and in one not Section (22) as well as with the lower section more combustible and thus final storage condition (23) be transferred under the stage (25) in a separate form. In particular, it is the task of Space protrudes from the invention to provide an incinerator that 4. der obere Abschnitt (21) eine zusätzliche Ein- 25 mit geringstmöglichem Energieaufwand gefahren wird, richtung (16) zum Einbringen von brennbaren der eine verhältnismäßig· leichte Reparierbarkeit aufFlüssigkeiten aufweist und weist, bzw. ein leichtes Auswechseln von Verschleißtei-4. the upper section (21) is driven by an additional input 25 with the least possible expenditure of energy, Direction (16) for introducing flammable liquids that are relatively easy to repair has and has, or easy replacement of wear parts * 5. der Rauchgasauslaß (17) am mittleren Abschnitt len gestattet und der während des Betriebs und während* 5. the flue gas outlet (17) in the middle section len allowed and during operation and during (22) angeordnet ■ it des Auswechselns von Verschleißteilen ein größtmögli-(22) arranged ■ it is possible to replace wearing parts 30 ches Maß an Sicherheit für das Betriebspersonal gegen30 ches level of security for the operating personnel against 2. Veraschungsofen nach Anspruch 1 mit zwei Brandgefahr und gegen radioaktive Strahlung trotz des seitlichen Windzuführungen am Ofenkörper, da- sich mit zunehmender Betriebsdauer ergebenden Andurch gekennzeichnet, daß die Windzuführungen sammelns von Radionukliden im Ofen gewährleistet (18, 20) in den mittleren Abschnitt \22) führen, und Außerdem soll der Ofen bzw. sollen Teile des Ofens daß die eine Windzuführung (20) radial im oberen 35 längere Standzeiten erzielen, d. h. die Betriebsdauer vor Teil, jedoch unterhalb des Rauchgasauslasses (17), dem Notwendigwerden einer Reinigung oder eines Ver- und die zweite Windzuführung (18) im unteren Teil schleißteiles soll verlängert werden.2. Incineration furnace according to claim 1 with two fire hazards and against radioactive radiation despite the lateral wind feeds on the furnace body, characterized by the fact that the wind feeds ensure that the wind feeds collect radionuclides in the furnace (18, 20) in the middle section 22 ) lead, and in addition, the furnace or parts of the furnace should achieve a longer service life radially in the upper 35, ie the operating time before part, but below the flue gas outlet (17), the need for cleaning or a Ver - And the second wind feed (18) in the lower part of the wear part should be extended. (26) des unteren Abschnitts (23) unterhalb der Bühne Die Aufgabe wird erfindungsgemäE durch die im(26) of the lower section (23) below the stage The task is achieved according to the invention by the im (25) tangential zum Innenraum (33) angeordnet ist kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen(25) arranged tangentially to the interior space (33) is specified in the characterizing part of claim 1 3. Veraschungsofen nach Anspruch 1, bei dem der 40 Merkmale gelöst.3. Ashing furnace according to claim 1, in which the 40 features are solved. untere Abschnitt eine mit einer schwenkbaren Klap- Durch die besondere Ausbildung des Veraschungs-lower section one with a swiveling flap- Due to the special design of the incineration pe verschließbare öffnung aufweist, die mit einer ofens ist ein höherer Durchsatz an festen Abfällen prak-PE has closable opening, which is practical with a furnace, a higher throughput of solid waste. Einrichtung zum Austragen der festen Reaktions- tisch ohne Vorbehandlung und ohne Sortierung mög-Device for discharging the fixed reaction table without pretreatment and without sorting possible. produkte verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, lieh, die Verbrennung flüssiger Abfälle in sicherer undProducts related, characterized, lent, the incineration of liquid waste in safer and more secure daß der untere Abschnitt (23) mit einer auf die Klap- 45 einfacher Weise gewährleistet und kann die Veraschungthat the lower section (23) ensures and can incinerate in a simple manner on the flap pe (30) gerichteten, tangential zum Innenraum (34), mit geringstmöglichem Energieaufwand gefahren wer-PE (30) directed, tangential to the interior (34), can be driven with the least possible energy expenditure jedoch gegenläufig zur zweiten Windzuführung (18) den. Eine leichte Reparierbarkeit bzw. ein leichtes Aus-however, the opposite of the second wind feed (18). Easy repairability or easy removal im unteren Teil (26) des mittleren Abschnitts (22) wechseln von Verschleißteilen, wie z. B. des oberen undin the lower part (26) of the middle section (22) change of wearing parts, such. B. of the upper and angeordneten dritten Windzuführung (19) versehen des unteren Abschnittes der Ofenzarge, ist durch diearranged third wind supply (19) provided the lower portion of the furnace frame, is through the ist. 50 Dreiteilung der Ofenzarge, die mit Flanschen versehenis. 50 The oven frame is divided into three parts and is provided with flanges und miteinander verschraubt sind, durch die Abstützungand are screwed together by the support des mittleren Abschnitts auf einer Bühne und durch dasof the middle section on a stage and through the Hineinragen des unteren Teils des mittleren Abschnitts und des unteren Abschnitts der Zarge unter die BühneThe lower part of the central section and the lower section of the frame protrude under the stage Die Erfindung betrifft einen Veraschungsofen für ra- 55 in einen abgetrennten Raum gewährleistet Durch dieThe invention relates to an incineration furnace for ra- 55 in a separate room ensured by the dioaktive Abfälle gemäß dem Oberbegriff des An- Anordnung des Rauchgasauslasses im mittleren Ab-dioactive waste according to the generic term of the arrangement of the flue gas outlet in the middle spruchs 1. schnitt wird das Auswechseln des oberen AbschnittesClaim 1. cut is the replacement of the upper section Ein derartiger Veraschungsofen ist aus der Zeitschrift der Zarge erleichtert und die Korrosionsprobleme inSuch an incineration furnace is relieved from the magazine of the frame and the corrosion problems in Chemie-Ingenieur-Technik, 42. Jahrgang, Heft 9+10 diesem Abschnitt verringert Hieraus ergibt sich eineChemie-Ingenieur-Technik, 42nd year, booklet 9 + 10 reduced this section This results in a (1970), Seiten 645—653, im Zusammenhang mit einer 60 längere Standzeit des oberen Abschnittes.(1970), pages 645-653, in connection with a 60 longer service life of the upper section. Veraschungsvorrichtung, die als Versuchsanlage für ei- Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßenIncineration device, which is used as a test facility for a- Advantageous embodiments of the invention nen Durchsatz von ca. 30 kg/h, betrieben wurde, be- Veraschungsofens sind Gegenstand der Ansprüche 2A throughput of approx. 30 kg / h was operated, the incineration furnace is the subject of claims 2 kannt. Diese besteht aus einem elektrischen Winderhit- und 3.knows. This consists of an electric wind hit and 3. zer mit Zuluftregelung, einem mehrschichtig ausgemau- Durch die besondere Anordnung der beiden Windzuerten Veraschungsofen mit einer als Rost dienenden, 65 führungen im mittleren Abschnitt wird bei der Durchdrehbaren Stahlplatte zur Austragung der Asche und führung des Veraschungsverfahrens bewirkt, daß der einer einfachen Schiebeschleuse zum Einbringen der zur Veraschung erforderliche Energiebedarf, ausge-Abfälle in den Ofen, aus einer ausgemauerten Rauch- nommen den zur Vorwärmung in der Anfahrphase be-Zer with supply air control, a multilayer lined by the special arrangement of the two wind vents Incineration furnace with a grate serving, 65 guides in the middle section is at the rotatable Steel plate for discharging the ashes and guiding the incineration process causes the a simple sliding sluice to bring in the energy required for incineration, out-of-waste into the furnace, from a brick-lined smoke duct that is used for preheating in the start-up phase