DE2540141C3

DE2540141C3 - Filteranlage zum Reinigen von Gas- oder Luftströmen

Info

Publication number: DE2540141C3
Application number: DE19752540141
Authority: DE
Inventors: Manfred 7514 Eggenstein- Leopoldshafen Ohlmeyer; Juergen Dipl.- Chem. 7515 Linkenheim-Hochstetten Wilhelm
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1975-09-09
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1979-01-11
Also published as: CH610527A5; DE2540141A1; JPS6390B2; BR7605952A; FR2323430A1; JPS5233885A; GB1558074A; BE845711A; FR2323430B1; DE2540141B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Füteranlage zum Reinigen »on Gas- oder Luftströmen, insbesondere für radioaktive Stoffe enthaltender Abluft, mit einem als Filterkammer dienenden, senkrecht stehenden Blechgehäuse, welches an seiner Oberseite einen Einfüllstutzen und an jeiner Unterseite einen Entleerungsstutzen für ein »chütt- oder rieselfähiges Kontaktmittel aufweist

Derartige Filtereinrichtungen dienen dazu, Schadstoffe die der Gas- oder Luftstrom mit sich führt, möglichst vollständig abzuscheiden. In Bereichen, in denen mit radioaktiven Stoffen Umgegangen wird, hat dabei besonders Aktivkohle, die zusätzlich imprägniert sein kann, eine größere Bedeutung erlangt Die Aktivkohle wird dabei über einen Einfüllstutzen in die Filterkammer geschüttet und nach einer gewissen Standzeit über einen entsprechenden Entleerungstutzen wieder abgelassen und durch neues Filtermaterial ersetzt Da ein minimaler Abscheidegrad durch eine Filtereinrichtung garantiert werden muß, wird der Wechsel des gesamten Filtermaterials bereits bei Teilbeladung erforderlich. Die dadurch bedingte unvollständige Ausnutzung der Kapazität des Filtermaterials wird zusätzlich noch negativ beeinflußt, weil das Filtermaterial nicht nur durch die abzuscheidenden Schadstoffe, für welche die Filtereinrichtung jeweils ausgelegt ist, seine Beladung erhält, sondern weil biändig eine Fremdbeladung durch bereits vorhandene Verunreinigungen in der Zuluft sowie durch Luftfeuchtigkeit erfolgt

Dieses Verfahren stellt bei den meist beträchtlichen Kosten des Filtermaterials einen wirtschaftlich unbefriedigenden Zustand dar. Darüber hinaus muß vor allem beim Umgang mit toxischen oder radioaktiven Stoffen darauf geachtet werden, daß weder das Bedienungspersonal noch die Umgebung beim Betrieb und beim Wechseln des Filtermaterials gefährdet werden.

Aus der DE-OS 22 39 827 und der DS-OS 22 18 360 sind bereits solche rilteranlagen bekannt Bei diesen Filteranlagen wird jedoch durch die zeitabhängige, in Richtung des Luftstromes fortschreitende Beladung selbst bei einer Unterteilung des Filterbettes keine optimale Ausnutzung des Filtermaterials erreicht Beim Wechsel des Filtermaterials steht nicht immer die volle Filterbettiefe zur Verfügung, so daß der Luftstrom gedrosselt oder abgestellt werden muß. Wenn im Betrieb ein Nachsacken des Filtermaterials erfolgt, so entstehen Leckstellen bzw. Hohlräume im Filtermaterial, wodurch eine Kontaminationsverschleppung eintreten kann.
Filtereinrichtungen, bei denen uje Filterbett vom

•Ό Gas- oder Luftstrom nach dem Gegenstromprinzip mit dem Ziel der optimalen Ausnutzung des Filtermaterials überwiegend entgegen der Schwerkraft beaufschlagt wird, sind in ihrer Anwendung sehr begrenzt weil schon bei geringen linearen Durchtrittsgeschwindigkeiten des Gas- oder Luftstromes das Filterbett teilweise aufgelokkert wird und somit kein Mindestabscheidegrad mehr gewährleistet ist Darüber hinaus sind Wanderbettfilter mit beweglichen Teilen im Luftstrom und zusätzlichen Abdichtungsproblemen bei einer Fütermaterialumlenkung sehr aufwendig und neigen häufig zu Betriebsstörungen.

\ufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, bei einer solchen Filteranlage die Kapazität des Filtermaterials voll auszuschöpfen wobei die aus der Füteranlage austretende Reinluft möglichst nur mit der reinen Aufgabenseite des Filtermaterials in Verbindung und die Rohluftseite nur mit der kontaminierten bzw. teilbeladenen Seite des Filterbettes in Berührung kommen soll, wobei das teilbeladene Filtermaterial bevorzugt zur Aufnahme der Fremdbeladung verwendet wird und damit das frisch aufgegebene Filtermaterial uneingeschränkt für die vorgesehene Beladung durch die Schadstoffe verfügbar ist
Die Erfindung schlägt nun zur Lösung dieser Aufgabe

bei einer Füteranlage der eingangs beschriebenen"'Art* Vor, daß der Innenraum der Filterkammer Über mindestens drei quer zur Förderrichtung des Kontakt* materials gelegene, durch Gitter, Lochbleche oder Siebe

abgedeckte Durchtrittsöffnungen, von denen mindestens zwei übereinanderliegend auf der einen Seite der Filterkammer und mindestens eine auf der anderen Seite der Filterkammer angeordnet sind, mit fest angeflanschten Kammern zum Strömen, Abströmen und Umlenken des zu reinigenden Gas- oder Luftstroms verbunden ist Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, daß auf die übereinanderliegenden Durchtrittsöffnunger unten die Zuströmkammer und oben die Abströmkammer sowie auf die auf der anderen Seite der Filterkammer angeordneten Durchtrittsöffnung die Umleiikkammer zur Umlenkung des Luftstromes um 180° gasdicht aufgesetzt sind. Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß auf der einen, der Staubluft zugewendeten Seite der Filterkammer auf eine untere Durchtrittsöffnung die Zuströmkammer und dariiberliegend auf einer weiteren Durchtrittsöffnung eine Umlenkkammer und auf der, der Reinluft zugewendeten Seite der Filterkammer auf eine untere Durchtrittsöffnung eine weitere Umlenkkammer und über dieser auf eine obere Durchtrittsöffnung die Abströrnkammer aufgesetzt sind und daß sich jeweils die Zustromöffnung und der untere Teil der einen öffnung sowie der obere Teil der einen öffnung und der untere Teil der anderen öffnung, sowie Abströmöffnung und oberer Teil der anderen Öffnung einander gegenüberliegen. Letztlich ist es besonders günstig, daß der Querschnitt der Durchtrittsöffnungen für die Umlenkkammern mindestens doppelt so groß ist wie der Querschnitt der Zu- bzw. Abströmöffnung.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise, daß der Luftstrom nach Durchströmen des Filtermaterials mindestens einmal gelenkt bzw. zurückgelenkt und mindestens einmal erneut oberhalb der ersten Beaufschlagung quer durch das Filterbett geführt wird und dieses zum zweitenmal beaufschlagt.

Durch eine solche Art der Filterung eines Luft- oder Gasstromes mittels eines fließfähigen Filtermaterials wird es ermöglicht, daß durch die besonders günstige Führung de^ Luft- oder Gasstroms die Beladung des Filtermaterials, insbesondere die Fremdbeladung, im wesentlichen von unten nach oben et folgt. Die besondere Art der Umlenkung ermöglicht so, daß trotz einfacher kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Wanderung des Filtermaterials von oben nach unten ein optimaler Abscheidegrad bei voller Ausnutzung der Kapazität des Filtermaterials gewährleistet ist. Der Durchsatz des Filtermaterials im Filterbett kann dabei ohne Betriebseinschränkung erfolgen, d. h. die Filterbettiefe steht immer voll zur Verfügung. Durch Verlegen von Vorrats- und Auffangbehältern außerhalb der eigentlichen Filteranlage bzw. Gefahrenzone kann man trotz hoher Abscheidegrade einen einfachen und schnellen Wechse¹ des Filtermaterials durchführen, wodurch die Möglichkeit von Betriebsstörungen verringert wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert.

Es zeigt

F i g, 1 ein erfindungsgemäßes Gehäuse mit einfacher to Umlenkung,

F ί g< 2 ein Gehäuse mit zweifacher Umlenkung,

Fig.3 ein Gehäuse mit zweifacher Umlenkung in perspektivischer Darstellung.

Die Filteranlage mit einfacher Umlenkung gemäß der M F ί g. 1 besteht aus der Filterkammer t zur Aufnahme des Filtermaterials 2 in Korm eines Filterbettes Und der daran dicht angeflanschten Zu- bzw, Abströmkammern 3 und 4 und der Umlenkkammer 5. Die Kammern 3, 4 und 5 sind mittels der Öffnungen 8, 9 und 10 mit dem Innenraum der Filterkammer 1 verbunden. Die Zuströmkammer 3 mit der zugehörigen Öffnung 8 ist dabei unter der Abströmkammer 4 mit der zugehörigen öffnung 9 gelegen, so daß der Rohlufteintritt unten und der Reinluftaustritt oben an der Filterkammer erfolgt Die Filterkammer 1 wird aus einem senkrecht stehenden und im wesentlichen allseits geschlossenen Blechgehäuse gebildet, welches an seiner Oberseite einen Einfüllstutzen 6 und an seineir Unterseite den Entleerungsstutzen 7 für das Filtermaterial 2 aufweist Als Filtermaterial 2 wird vorzugsweise Aktivkohle verwendet, die auch imprägniert sein kann und die über den Einfüllstutzen 6 in die Filterkammer 1 geschüttet sowie nach einer gewissen Standzeit mittels des Entleerungsstutzens 7 wieder abgelassen und durch neues Filtermaterial ersetzt wird. An d!ie Stutzen 6 und 7 sind Zugabe- und Abzugsvorrichtungen für das Filtermaterial anschließbar, die eine au'· .-«natische Betriebsweise ermöglichen, in die Wand der Fiiterkammer ί sind nun mehrere Öffnungen, 8,9,10 eingebracht mittels derer ein Luft- bzw. Gasstrom 11 in besonderer Weise durch das Filtermaterial 2 bzw. das Filterbett geführt wird. Anstelle der einen öffnung 10 können auch zwei übereinanderliegende kleinere Öffnungen vorgesehen werden, die von außen durch einen Rohrkrümmer mit 180° oder dergleichen verbunden werden. Durch die der Zuströmkammer 3 zugeordnete unten; Eintrittsöffnung 8 durchdringt der z. B. durch radioaktive Schadstoffe, wie Jod 131, kontaminierte Gas- bzw. Staubluftstrom 11 das Filtermaterial 2 und belädt dieses von der einen Seite her mit den Schadstoffen durch Abscheidung in der Kohle. Nach der erstmaligen Durchströmung des Filterbettes 2 wird der Luftstrom 11, dessen Schadstoffgehalt durch die Anzahl der strichpunktierten Linien dargestellt, ist durch den unteren Teil der öffnung 10 geführt und in der Umlenkkammer 5 urn 180° na>.h oben umgelenkt und über der ersten Durchströmungsstelle erneut in entgegengesetzter Richtung über den oberen Te.1 der öffnung 10 durch das Filtermaterial 2 geführt, wodurch die restlichen Schadstoffe im oberen Teil des Filterbettes 2 zurückgehalten werden. Der saubere Luftstrom tritt durch die obere Öffnung 9 in die Abströmkammer 4 und wird als Reinluft abgeführt.

Die Durchtrittsöffnungen 8, 9 und 10 für den Luftstrom 11 in der Filterkammer 1 sind durch Gitter, Lochbleche oder Siebe 12, 13 und 14 abgedeckt, deren Maschenweite kleiner als die Korngröße des Filtermaterials 2 ist. Diese können in konstruktiv einfacher Weise in die zugehörigen Öffnungen 8, 9 und 10 eingelegt und mittels der Flansche zwischen Filterkammer i und den Kammern 3, 4 und 5 gehalten oder verschraubt werden.

Die Oberkante «Jer öffnung 8 und die Unterkante der Öffnung 9 liegen so weit auseinander, daß auch die Teilluftmenge, die den direkten Weg durch das Filtermaterial unter Umgehung der Umlenkkarnmer 3 nimmt, mindestens dieselbe Verweilzeit im Filtermaterial hat» wie der Hauptluftstrom, dadurch wird eine Beeinträchtigung der Gesarntabschjii.deleisti/iig der Filteranlage durch Leckluftströmung Ohne zusätzlicht' Abdichtungsmaßnahmen ausgeschlossen.

Die Zu* und Abströmkammern 3 lind 4, sowie die Umlenkkammer 5 bestehen aus je einem dichten Blechgehäuse, welches jeweils durch Flansche 15 mit Umlaufender Dichtung 16 auf die entsprechenden Öffnungen 8, 9 und 10 gasdicht aufgeschraubt werden.

Die Umlenkkammer 5 kann auch das aus einem handelsüblichen Krümmerstück bzw. Kanalbogen bestehen. Zur Umlenkung des Luftstromes in der Umlenkkammer 5 können auch nicht dargestellte Leitbleche eingebaut werden. Die Form der Filterkammer ί kann rechteckig sein, wie auch beliebigen anderen Querschnitt haben. Oft ist es zweckmäßig, für die Form der Filterkammer 1 im Längsschnitt ein Vieleck zu Wählen, dessen Winkel dem Böschungswinkel der Filtermaterialschüttung entspricht. Damit wird erreicht, daß ein sicherer Durchlauf des Filtermaterials ohne tote Ecken gewährleistet ist. Für eine solche Gehäuseausbildung weisen dann die Zuström-, Abström- und Ümlenkkammern passende Querschnitte, z. B. Dreiecke oder Polygone auf. '5

Ebenso kann die Luft- bzw. Gaszu- und -abführung in den Kammern 3 und 4 von vorne und hinten bzw. oben odsr unten erfolgen, d. h. mit einer Luftumlenkun.¹⁷ verbunden sein. Diese Ausführung ist dann günstig, wenn mehrere Gehäuse zu einer Batterie zusammengestellt sind.

Eine weitere Ausführung der neuen Filteranlage ist als Gehäuse in den Fig.2 und 3 dargestellt. Es ist im Prinzip dasselbe Gehäuse wie in der Fig. 1, jedoch mit zweifacher Umlenkung des Luftstromes Und dreifacher ■Durchströmung des Filtermediums 2. Die Zahl der ,Umlenkungen bzw. der Durchströmungen bei hochgebauten Gehäusen kann beliebig gesteigert werden, sie wird lediglich aus konstruktiven Gründen beschränkt sein. Die Filterkammer 18 bzw. das Filterbett kann in seiner Tiefe durch eine oder mehrere Siebwände zusätzlich geteilt sein, wobei der Durchsatz des Filtermediums durch jede Teilkammer für sich getrennt durchführbar ist.

Die Zu- bzw. Rohluft tritt in die Kammer 17 ein, durchströmt als Luftstrom 28 das Filtermaterial 2, welches durch die Filterkammer 18 auf dieselbe Weise wie bei dem Gehäuse gemäß der F i g. 1 kontinuierlich oder diskontinuierlich geführt wird, wird danach in der ersten Umlenkkammer 19 um 180° umgelenkt, dann zum zeiten Mal durch das Filtermaterial an der Stelle 21 geführt, erneut in der zweiten Umlenkkammer 20 um 180° in entgegengesetzter Richtung umgelenkt und strömt nach dem dritten Durchgang durch das Filtermaterial an der Stelle 22 als Reinluft über die ⁴S Abströmkammer 23 ab. Auch bei diesem Gehäuse sind die Kammern 17,19,20 und 23 auf öffnungen 24,25,26 Und 27 der Filterkämmer gasdicht mittels Flansche und Dichtungen aufgesetzt. Diese Öffnungen sind ebenfalls durch Gitter, Siebe bzw. Lochbleche ähnlich wie bei der Ausführung gemäß der Fig. 1 zur Begrenzung des Filterbettes abgedeckt. Dabei ist die Öffnung 24 bzw. die Zuströmöffnung der Einströmkammer 17 zugeordnet und liegt am unteren Ende der, der Rohluft zugewendet ten Seite der Filterkammer 18. Auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer 18, der Reinluft zugewendeten Seite, ist die öffnung 25 für die Umlenkkammer 19 so gelegen, daß ihre untere Hälfte der öffnung 24 etwa gegenüberliegt, um eine rechtwinklige Durchströmung des Filterbettes 2 zu ermöglichen. Der obere Teil der öffnung 25 liegt nun gegenüber dem unteren Teil der öffnung 26 für die zweite Umlenkkammer 20, die wiederum oberhalb der Einströmkammer 17 auf der Rnhliiftspiip Hpp Kammer 18 sitzt Per oberen Hälfte der Öffnung 26 ist nun auf der anderen Seite, der Reinluftseite der Kammer 18, die Abströmöffnung 27 gegenüberliegend zugeordnet, so daß in dem Gehäuse ein dreifaches rechtwinkliges Durchdringen des Luftstromes 28 durch das Filterbett ermöglicht wird. Für die Form der Filterkammer 18 gilt das gleiche, was für die Form der Filterkammer gemäß der F i g. 1 gesagt wurde.

Der b-' "ondere Vorteil des erfindungsgemäßen Filtergehäuses besteht vor allem in dem optimalen Einsatz des Filtermaterials und damit seiner Ausnutzung. Das Gehäuse kann auf einfachste Weise unter Verwendung bekannter und bewährter Konstruktionselemente aufgebaut werden. Von Vorteil ist es auch, daß sich keinerlei bewegte Verschleißteile in der Anlage befinden und daß eine hohe Sicherheit infolge durchgehender Betriebsweise ermöglicht wird. Es gibt keine Abdichtungsprobleme, die oft eine Eigenüberwachung erfordern, wie bei Anlagen mit einer Filtermaterialumlenkung bzw. einer Durchdringung des Reinluftraumes und des Filterbettes mit der Rohrluftzuführung. Durch den Fortfall von Sicherheitszuschlägen bei der Filterbettiefe (kein Fremdbeladungszuschlag) wird ein geringer Druckverlust im Filter benötigt Letztlich kommt die Reinluft an der letzten Durchströmungsstelle nur mit dem saubersten Filtermaterial und die Rohluft nur mit dem am stärksten beladenen bzw. am stärksten kontaminierten Filtermaterial in Berührung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Füteranlage zum Reinigen von Gas- oder Luftströmen, insbesondere von radioaktiven Stoffe enthaltender Abluft mit einem als Filterkammer dienenden, senkrecht stehenden Blechgehäuse, welches an seiner Oberseite einen Einfüllstutzen und an seiner Unterseite einen Entleerungsstutzen für ein schütt- oder rieselfähiges Kontaktmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Filterkammer (1,18) über mindestens drei quer zur Förderrichtung des Kontaktmaterials (2) gelegene, durch Gitter, Lochbleche oder Siebe (12, 13,14) abgedeckte Durchtrittsöffnungen (8,9,10,24, 25, 26, 27), von denen mindestens zwei übereinanderliegend auf der einen Seite der Filterkammer und mindestens eine auf der anderen Seite der Filterkammer angeordnet sind, mit fest angeflanschten Kammer« (3,4,5,17,19, 20,23) zum Zuströmen, Abströmen und Umlenken des zu reinigenden Gasoder Luftstroms verbunden ist

2. Füteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die übereinanderliegenden Durchtrittsöffnungen (8, 9) unten die Zuströmkammer (3) und oben die Abströmkammer (4), und auf die auf der anderen Seite der Filterkammer (1) angeordneten Durchtrittsöffnung (10) die Umlenkkammer (5) zur Umlenkung des Luftstromes um 180° gasdicht aufgesetzt sind.

3. Filteranlr.^e nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen, der Staubluft zugewendeten Seite der Filterkammer (18) auf eine untere Durchtrittsöffnung (24) die Zuströmkammer (17) und darüberliegend auf einer weiteren Durchtrittsöffnung (26) die Umlenkkammer (20) und auf der, der Reinluft zugewendeten Seite der Filterkammer (18) auf eine untere Durchtrittsöffnung (25) die weitere Umlenkkammer (19) und über dieser auf eine obere Durchtrittsöffnung (27) die Abströmkammer (23) aufgesetzt sind, und daß sich jeweils die Durchtrittsöffnung (24) und der untere Teil der Durchtrittsöffnung (25) sowie der obere Teil der Durchtrittsöffnung (25) und der untere Teil der Durchtrittsöffnung (26) sowie Durchtrittsöffnung (27) und oberer Teil der Durchtrittsöffnung (26) einander gegenüberliegen.

4. Füteranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Durchtrittsöffnungen (10,25,26) für die Umlenkkammern (5, 19, 20) mindestens doppelt so groß ist wie der Querschnitt der übrigen Durchtrittsöffnungen (8,9,24,27).