DE2218360C3 - Stehendes Kesselfilter zur adsorptiven Abtrennung radioaktiver dampf- oder gasförmiger Verunreinigungen aus einem Gasgemisch - Google Patents

Description

Die bei kerntechnischen Prozessen während bemmter Phasen anfallenden radioaktiven Methyljodiddämpfe oder Radiqjodspuren in der Abluft müssen zur Verhütung biologischer Folgeerscheinungen durch geeignete Filter abgeschieden werden, u.a. bei der Spülluftreinigung, bei der Kreislauf-Luftreinigung oder bei der Notluftreinigung bei dem größten anzunehmenden Reaktorunfall, dem sogenannten GAU. Das Kontaktmaterial in derartigen Filtern für die Adsorption radioaktiver Gase ist insbesondere Aktivkohle, die mit Kaliumjodid oder Triäthyldiamin imprägniert ist. ίο Der Abscheidemechanismus der Kohle bei radioaktivem J 131 aus dem CH3J 131 ist auf den Isotopenaustausch mit dem stabilen Jod der Kohleimprägnierung zurückzuführen.
Diese mit Aktivkohle als Filtermaterial arbeitende Filter müssen mehreren unabdingbaren Forderungen genügen. Da die in der Regel stäbchenförmige Aktivkohle während des Betriebes in sich zusammensackt, bilden sich im oberen Bereich der Filterschicht Hohlräume, durch die hindurch verunreinigte Leckluft durch die Filterschicht hindurch auf die Reinluftseite gelangen kann. Das Entstehen solcher Hohlräume muß zuverlässig dadurch ausgeschlossen werden, daß frische Aktivkohle selbsttätig in die Filterschicht nachfließt, um ständig eine in sich geschlossene Filterschicht aufrechtes zuerhalten. Weiter muß das Filter so aufgebaut sein, daß es einwandfrei gereinigt werden kann, um in dem Filter verbleibende festgesetzte Klumpen aus Aktivkohle entfernen zu können. Schließlich ist es erforderlich, den Sättigungsgrad der Aktivkohle in dem Filter ständig ohne Gefährdung für das Bedienungspersonal überprüfen zu können, um zu gegebener Zeit einen Austausch des Aktivkohle-Materials vornehmen zu können. Die bekannten Filter erfüllen diese Forderungen, insbesondere die erstgenannte Forderung nicht in zuverlässiger Weise.

Es ist ein ununterbrochen arbeitendes stehendes Kesselfilter zum Reinigen und Waschen von Gas bekannt (DT-PS 41 572), bei dem in einem zylindrischen Gehäuse eine durch zwei konzentrisch im Abstand voneinander und koaxial zum Gehäuse angeordnete Lochblechrohre gebildete ringförmige Filterkammer vorgesehen ist, die an ihrem oberen Ende mit einei absperrbaren Zuführungs-Vorrichtung und an ihrem unteren Ende mit einer absperrbaren Abführungs-Vorrichtung für das Adsorptionsmaterial versehen ist, unc bei dem ein Gasaustrittsstutzen und ein radial in dei Gehäusewandung mündender Gaseintrittsstutzen vorgesehen sind. Bei diesem bekannten Filter mündet aucl· der Gasaustrittsstutzen in der Gehäusewandung. Au!

diesem Grunde muß das Gehäuse wenigstens eine quei gerichtete Scheidewand besitzen, um das zu reinigend( Gas von dem Eintrittsstutzen durch die zwischen der beiden Lochblechrohren befindliche Filterschicht zun Luftaustrittsstutzen zu führen. Durch diese Scheide wand wird der äußere das äußere Lochblechrohi umgebende ringzylindrische Raum in zwei voneinande getrennte Kammern unterteilt, während die Scheide wand im Bereich der Filterschicht und im Bereich de von dem inneren Lochblechrohr umschlossenen zylind rischen Raumes unterbrochen sein muß, damit einma das Filtermaterial nach unten fließen und zum anderei die Luft in den mittigen zylindrischen Hohlraum nacl oben durchtreten kann.

Außerdem ist in dem Gehäuse eine obere und eini

⁶S untere Scheidewand vorgesehen, die ebenfalls ir Bereich der Filterschicht durchbrochen sind. Durc diese Scheidewände: bilden das Gehäuse und die beide Lochblechrohre eine zusammenhängende Baueinhei

durch die die bei Filtern für kerntechnische Zwecke erforderliche Reinigung praktisch unmöglich gemacht wird. Hinzu kommt, daß durch die im Bereich der Filterschicht unterbrochenen Teile der Scheidewände adsorptives Material abgelagert wird, das nicht au? dem Gehäuse entfernt werden kann. Außerdem wird durch diese durchlochten Teile der Scheidewände ein einwandfreies Nachfließen des adsorptiven Materials in starkem Maße behindert, so daß bei Verwendung von Aktivkohle durch das Zusammensacken zwangsläufig Hohlräume entstehen müssen, durch die Leckluft in die Reinluftseite gelangen kann. Aus diesem Grunde ist dieses bekannte Filter zur Abtrennung radioaktiver dampf- oder gasförmiger Verunreinigungen nicht verwendbar.

Weiter ist auch schon ein stehendes Kesselfilter (DT-Gbm 69 50 403) bekannt, bei dem in dem Gehäuse eine koaxial zu diesem liegende Filterkammer angeordnet ist. Bei dieser bekannten Ausführungsform besteht die Filterkammer aus einem mit radialem Abstand in dem Gehäuse angeordneten Kessel, der kegelförmige Böden besitzt. Das Gehäuse ist beiderseitig mit mindestens einem außerhalb der Kesselachse liegenden Rohrstutzen und axial angeordneten Rohranschlußstutzen versehen, in die konzentrische Rohrstutzen der Filterkammer luftdicht eingreifen. Die Seitenwandung der Filterkammer besteht aus perforiertem Blech, und an einem Ende ist der Zwischenraum zwischen der Filterkammer und dem Gehäuse luftdicht überbrückt; in der Filterkammer ist konzentrisch zu dem Rohrstutzen ein aus Lochblech bestehendes Mittenrohr angeordnet, um das herum in etwa gleichen Abständen mehrere zylinderförmigp. Hohlräume angeordnet sind, die aus jeweils zwei konzentrischen Lochblechen und zwei Abschlußringböden bestehen; das Mittenrohr ist auf einer Seite nicht ganz bis zum Oberteil der Filterkammer geführt und auf dieser Seite dicht abgeschlossen und steht auf der anderen Seite mit dem Zwischenraum zwischen der Filterkammer und dem Gehäuse durch Rohrstutzen in Verbindung, während der darauf folgende zylinderringförmige Hohlraum sich nicht ganz bis zum Boden der Filterkammer erstreckt und auf dieser Seite mit einem Ringboden dicht abgeschlossen ist und sein oberer Ringboden konzentrisch angeordnete Verbindungsrohrstücke besitzt, die den zylinderförmigen Hohlraum mit dem Raum zwischen der Filterkammer und dem Gehäuse verbinden; die weiteren zylinderförmigen Hohlräume shid ebenfalls abwechselnd auf einer Seite abgeschlossen und stehen auf der anderen Seite über Verbindungsrohrstücke mit den Zwischenräumen zwischen der Filterkammer und dem äußeren Kessel in Verbindung, wobei diese Zwischenräume durch die der Führung der zu reinigenden Luft dienenden Rohrstutzen zugänglich sind. Diese Filterkammer ist hinsichtlich der Kosten und der Herstellung sehr aufwendig, da die Vielzahl der aus Lochblechen bestehenden Einzelteile bekanntlich aus Edelstahl gefertigt sein muß. Die Einzelteile müssen zur Verhinderung von Leckluft durch Schweißung luftdicht miteinander verbunden werden; außerdem muß die Filterkammer durch einen den Zwischenraum zum Gehäuse überbrückenden geschlossenen Boden luftdicht mit der Innenwand des Gehäuses verbunden werden, so daß das Gehäuse und die Filterkammer aus einem einzigen, nicht trennbaren Bauteil bestehen. Die in Abständen erforderliche Reinigung der Filterkammer ist wegen der vielen ineinandergreifenden Einzelteile praktisch unmöglich, so daß keine Gewähr dafür geboten ist, daß klumpenförmige Reste des Kohlematerials zuverlässig entfernt werden können. Wegen der in der Filterkammer angeordneten rohrförmigen, einseitig geschlossenen Kanäle ist weiterhin keine Gewähr dafür geboten, daß beim Einbringen de? Kontaktmaterials auch im Wege der Rüttelung die Entstehung von Leckstellen verhindert werden kann, zumal keine Sicherheit für eine restlose Füllung der Filterkammer mit dem Kontaktmaterial gegeben ist. Die bekannte

ίο Filterkammer führt zu hohen Widerständen und Druckdifferenzen wegen der langen rohrförmigen, in der Filterkammer befindlichen einseitig geschlossenen Kanäle, die von der zu reinigenden Luft schräg durchströmt werden müssen. Auch die Korrosionsge-

iS fahr ist wegen der großen Flächen der Lochbleche erheblich, zumal keine Möglichkeit besteht, das anfallende Wasser, das sich zufolge des in dem zu reinigenden Medium enthaltenen Wasserdampfes ergibt, aus der Filterzelle und dem Gehäuse abzuführen,

ίο wodurch eine Korrosion beschleunigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stehendes Kesselfilter mit einer koaxial und konzentrisch angeordneten durch Lochblechrohre begrenzten Filterkammer zu schaffen, bei dem sämtli-

»5 ehe vorerwähnten Nachteile der bekannten stehenden Kesselfilter entfallen, und bei dem auf zuverlässige Weise das Entstehen von Hohlräumen im Bereich der Filterschicht verhindert ist, das sich durch einfache Herstellung bei geringem Aufwand und durch leichte und einwandfreie Reinigungsmöglichkeit auszeichnet, und bei dem eine für das Bedienungspersonal gefahrlose Überwachung und Kontrolle des Sättigungsgrades der Aktivkohleschicht möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zuführungs- bzw. Abführungs-Vorrichtung für das Adsorptionsmaterial als aus je einem inneren, dichtend mit einem Flansch des inneren Lochblechrohres und aus je einem äußeren, mit einem Flansch des äußeren Lochblechrohres und einem Flansch des Gehäuses dichtend verbindbaren, konischen, dem Böschungswinkel des Adsorptionsmaterials entsprechenden, undurchlässigen Deckel bestehender Trichter ausgebildet ist und daß der Gasaustrittsstutzen unter Durchdringung des äußeren Deckels im inneren Deckel des am unteren Ende der Filterkammer angeordneten Trichters mündet. Der äußere zwischen dem Gehäuse und der durch die Lochblechrobre begrenzten Filterschicht gebildete Ringraum dient der Zufuhr der zu reinigenden Luft, während der innere von der Filterschicht umschlossene zylindrische Raum der Abfuhr der gereinigten Luft dient. Die zylindrischer Lochbleche sind an jedem Ende durch zwei konzentrisch zueinander liegende konische, dem natürlicher Schüttwinkel des Aktivkohlematerials entsprechend* Decke! abschließbar, wobei der innere zylindrisch« Raum des Behälters durch den inneren Deckel und der inneren Boden den äußeren Ringraum des Gehäuse: verschließt. Bei einer erforderlichen Reinigung de: Filters werden die beiden oberen Deckel von den Gehäuse gelöst, so daß die die Filterschicht begrenzen den Lochblechrohre, jedes für sich, aus dem Gehäusi herausgenommen und gereinigt werden können, ohm daß die Gefahr besteht, daß Rückstände etwaigei klumpenförmigen Kohiemateriais an den Lochblech rohren haften bleibt. Die inneren und äußeren konischei Deckel bestehen aus in sich geschlossenen Blechen, dii einen dem natürlichen Böschungswinkel des Kontakt materials entsprechenden Einschüttraum bilden, au dem beim Nachsacken des Kontaktmaterials in de

eigentlichen Filterschicht weiteres Kontaktmaterial selbsttätig nachfällt, so daß die Entstehung eines Leckraumes in der Filterschicht zuverlässig vermieden ist. Zu diesem Zwecke bestehen die beiden oberen konischen Deckel aus einem Blech ohne Perforation. Die Zuführung der zu reinigenden Luft erfolgt durch einen radial in das Gehäuse mündenden Lufteintrittsstutzen, wobei die Luft aus dem äußeren Ringraum des Filtergehäuses durch die Filterschicht hindurch in den inneren zylindrischen Raum eintritt, aus dem sie durch einen die beiden nicht perforierten konischen Bodendeckel durchdringenden Luftaustrittsstutzen abgeführt wird.

Der Unteranspruch 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Luftaustrittsstutzens. Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen, die der Überwachung der Aktivität des Kontaktmaterials dienen.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung und es bedeutet

F i g. 1 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kesselfilters im Querschnitt bei abgehobenen Deckeln,

F i g. 2 Darstellung der F i g. 1 in zusammengebautem Zustand,

F i g. 3 Schnitt gemäß Linie 1-1 der F i g. 2,

F i g. 4 vergrößerte Teildarstellung der Nebenschlußleitung 24 zur Aufnahme der Prüfpatronen,

F i g. 5 Darstellung gemäß F i g. 2 bei abgewandelter Ausführungsform des Gasaustrittsstutzens für die gereinigte Luft.

Wie die F i g. 1 zeigt, besteht das Kesselfilter aus einem zylindrischen Gehäuse 1, das mit einem nach außen gerichteten ringförmigen Anschlußflansch 2 versehen ist. Innerhalb des Gehäuses 1 ist unter Bildung eines äußeren ringförmigen Raumes A und eines inneren zylindrischen Raumes B eine Filterkammer 3 angeordnet, die aus zwei konzentrisch im Abstand zueinanderliegenden Lochblech-Rohren, nämlich einem Innenrohr 4 und einem Außenrohr 5 besteht. An dem Innenrohr 4 ist ein Ringflansch 7 und an dem Außenrohr 5 ein Ringflansch 6 befestigt. Das Gehäuse 1 und die Filterkammer 3 sind an beiden Enden durch Deckel 8,8a und 11,11a abschließbar, wobei die inneren Deckel 8,8a mit ihren Ringflanschen 9 unter Zwischenschaltung der Dichtungen 10 mit den Ringflanschen 7 des inneren Lochblech-Rohres 4 verbindbar sind. Die äußeren Deckel 11,11a besitzen einen Ringflansch 12, der unter Zwischenschaltung einer Dichtung 13 einerseits mit den Ringflanschen 6 des äußeren Lochblech-Rohres 7 und andererseits mit den Ringflanschen 2 des Gehäuses 1 dichtend verbindbar sind. Die Deckel 8, 11, 8a, 11a bestehen aus einem Blech ohne Durchbrechungen, so daß die Filterkammer 3 ausschließlich durch die Lochblech-Rohre 4,5 gebildet wird.

Das Kontaktmaterial wird der FiUerkammer 3 durch eine zentral angeordnete Zuführungs-Vorrichtung 14 zugeführt, die an dem oberen Außendeckel 11 angeordnet ist, und durch eine ebenfalls zentral an dem unteren Außendeckel 11a angeordnete Abführungs-Vorrichtung 15 aus der Filterkammer 3 abgeleitet. Die beiden Vorrichtungen 14,15 sind mit den Absperrschiebern 36 (Fig.2, 5) versehen. Wenn beim Betrieb ein Nachsacken des Kontaktmaterials erfolgt, rutscht automatisch aus dem zwischen den Deckeln 8, 11 gebildeten Raum Aktivkohle nach, so daß das Enstehen einer Leckstelle zuverlässig verhindert wird. Beim Austausch des Kontaktmaterials wird bei öffnung des Absperrschiebers 36 der unteren Abführungs-Vorrichtung 15 das in der Filterkammer 3 befindliche Kontaktmaterial restlos entfernt, ohne daß Rückstände in der Filterkammer 3 verbleibeakönnen.

Die Zufuhr der zu reinigenden Luft zu dem Filter erfolgt durch einen radial an dem Gehäuse 1 angeordneten Gaseintrittsstutzen 16, der steh in den Ringraum A hinein erstreckt und an seinem Ende 21 ein mit Durchbrechungen 22 versehenes Blech 23 trägt Wie

ίο die F i g. 3 zeigt, umfaßt der Gaseintrittsstutzen 16 einen Teil des Umfanges des Gehäuses 1, beispielsweise in eiivem Winkel von über 90°, wodurch die gleichmäßige Verteilung der zu reinigenden Luft über den Umfang der Filterkammer 3 begünstigt wird. Mit dem zylindri-

■ 3 sehen Innenraum B des Filters steht der Gasaustrittsstutzen 17 unter Durchdringung der an der Unterseite des Gehäuses 1 angeordneten Deckel 8a, Ua in Verbindung. Bei der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist an dem Gasaustrittsstutzen 17 ein

»ο Rohrstutzen 18 befestigt, der gleichzeitig einen Teil des inneren Deckels 8a bildet und ebenfalls einen Ringflansch 9 besitzt. Der Rohrstutzen 18 durchdringt die eine Seite des Außendeckels Ha, ohne die zentrale Abführungs-Vorrichtung 15 für das Kontaktmaterial zu beeinträchtigen.

Bei der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform ist an dem Gasaustrittsstutzen 17 ein den unteren Deckel Ua untergreifender Gehäuseteil 19 angeordnet, der mit dem Ringflansch 12a des Deckels Ha verbunden ist Zwischen den unteren Deckeln 8a, Ha sind auf dem Umfang verteilte, beiderseitig offene Rohre 20 angeordnet, die die beiden Deckel 8a, Ha durchdringen und in den Gehäuseteil 19 einmünden.
Die in Fig.2 und 4 gezeigte, der Aufnahme von Prüfpatronen 25 dienende Nebenschlußleitung 24 ist mit ihrem einen Ende an das Gehäuse 1 und mit ihrem anderen Ende an den Gasaustrittsstutzen 17 angeschlossen. Die Prüfpatronen 25 sind in einem geradlinigen Leitungsteil 27 aufgenommen, der an seinen Enden mit gegensinnig schräg gerichteten Anschlußflanschen 26 versehen ist, die mit entsprechenden Flanschen der Leitung 24 verschraubbar sind. Durch die schräg angeordneten Anschlußflanschen 26 ist der Austausch der Prüfpatronen 25 auf leichte Weise möglich, da der Rohrteil 27 nach Lösung der Anschlußflansche 26 aus der Leitung 24 herausgenommen werden kann, wobei selbstverständlich die in der Leitung 24 angeordneten Absperrventile 28 vorher geschlossen werden.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform dei Nebenschlußleitung 24 gemäß F i g. 3 ist diese mit ihrerr einen Ende ebenfalls an das Gehäuse 1 oder der Gaseintrittsstutzen 16 angeschlossen, während ihi anderes Ende an ein Rohr 29 angeschlossen ist, das di< Filterkammer 3 und das Gehäuse 1 dichtend durch

SS dringt; im übrigen ist die Leitung 24 ebenso ausgebilde wie die vorstehend beschriebene Leitung 24.

Wie die F i g. 2 zeigt, ist an der Leitung 24 beiderseiti außerhalb des Leitungsteiles 27 eine parallele Leitun 30 angeordnet, in der sich ein Manometer 31 befinde um den zwischen den Prüfpatronen 25 herrschende Differenzdruck zu messen. Eine weitere Leitung 32 ii mit ihrem einen Ende an dem Gehäuse 1 und mit ihrei anderen Ende an dem Gasaustrittsstutzen 17 angi schlossen; sie besitzt ebenfalls ein Manometer 33 zi f>5 Messung des an der FiUerkammer 3 herrschende Differenzdruckes.

Das Gehäuse 1 mit seinen Deckeln 8,11,8a, Ha ut der Zuführungs- und Abführungs-Vorrichtung für d

Kontaktmaterial ist zwischen der Decke 34 und dem Boden 35 eines Raumes angeordnet, wobei über in der Decke 34 und dem Boden 35 angeordnete Durchbrechungen 37 das Kontaktmaterial zu dem Kesselfiltcr zuführbar und aus ihm abführbar ist.

Das Kesselfilter ist mittels der Stutzen 38 auf dem Boden 35 aufgenommen. Wie aus F i g. 5 ersichtlich, ist oberhalb der oberen Zuführungs-Vorrichtung 14 ein pneumatisches, als Zyklon ausgebildetes Füllgerät 39 angeordnet, das zur staubfreien Befüllung des Kesselfilters 1 mit der Aktivkohle dient; der in dem Füllgerät anfallende Staub wird durch ein angeschlossenes Filter 40 aufgenommen. Außerdem ist an der Zuführungs-Vorrichtung 14 eine Ultraschallsonde 41 angeordnet, die alf Stimmgabel ausgebildet sein kann und ein Signa erzeugt, wenn die Aktivkohle nachsackt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Stehendes Kesselfilter zur adsorptiven Abtrennung radioaktiver dampf- oder gasförmiger Verunreinigungen aus einem Gasgemisch, bei dem in einem zylindrischen Gehäuse eine durch zwei konzentrisch im Abstand voneinander und koaxial zum Gehäuse angeordnete Lochblechrohre gebildete ringförmige Filterkammer vorgesehen ist, die an ihrem oberen Ende mit einer absperrbaren Zuführungs-Vorrichtung und an ihrem unteren Ende mit einer absperrbaren Abführungs-Vorrichtung für das Adsorptionsmaterial versehen ist, und bei dem ein Gasaustrittsstutzen und ein radial in der Gehäusewandung mündender Gaseintrittsstutzen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungs- bzw. Abführungs-Vorrichtung für das Adsorptionsmaterial als aus je einem inneren, dichtend mit einem Flansch (7) des inneren Lochblechrohres (4) und aus je einem äußeren, mit einem Flansch (6) des äußeren Lochblechrohres (5) und einem Flansch (2) des Gehäuses (1) dichtend verbindbaren, konischen, dem Böschungswinkel des Adsorptionsmaterials entsprechenden, undurchlässigen Deckel (8,11 bzw. 8a, Wa) bestehender Trichter ausgebildet ist und daß der Gasaustrittsstutzen (17) unter Durchdringung des äußeren Deckels (Wa) im inneren Deckel (Sa) des am unteren Ende der Filterkammer (3) angeordneten Trichters mündet.

2. Kesselfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaustrittsstutzen (17) einen den äußeren Deckel (Wa) übergreifenden, mit einem Flansch (\2a) verbundenen, von der Abführungs-Vorrichtung (15) für das Kontaktmaterial durchdrungenen Gehäuseteil (19) besitzt, in den eine Mehrzahl von radial angeordneten, beiderseitig offenen, den inneren und den äußeren Deckel (8a, Wa) miteinander verbindenden Rohren (20) mündet.

3. Kesselfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gasaustrittsstutzen (17) und der Gehäusewandung (1) eine der Überwachung der Aktivität des Kontaktmaterials dienende, mit zwei Prüfpatronen ausgestattete Nebenschlußleitung (24) vorgesehen ist, deren Prüfpatronen mit zwei gegensinnig gerichteten, schrägen Anschlußflanschen (26) ausgestatteten, lösbaren Leitungsteilen aufgenommen sind, wobei in der beiderseitig anschließenden Leitung Absperrventile angeordnet sind.

4. Kesselfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Nebenschlußleitung (24) an der Gehäusewand (1) und das andere Ende an einem die Filterschichtkammer (3) durchdringenden Rohr (29) angeschlossen ist.

5. Kesselfilter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Nebenschlußleitung (24) ein die an den Prüfpatronen (25) herrschende Druckdifferenz messendes Manometer (31) aufweisende Leitung (30) und eine die Staubluftseite (A) und die Reinluftseite (B) des Kesselfilters überbrückende, mit einem die an der Fiiierkammer (3) herrschende Druckdifferenz anzeigenden Manometer (33) versehene Leitung (32) angeordnet sind.