DE2952504C2

DE2952504C2 - Vorrichtung zur Erfassung eines Bruchs in einer strahlungsdurchlässigen Fensterfolie eines Reaktionsbehälters einer Anlage für die Behandlung von Abgas durch Bestrahlung

Info

Publication number: DE2952504C2
Application number: DE2952504A
Authority: DE
Inventors: Shinji Tokio/Tokyo Kanagawa Aoki; Tsutomu Chigasaki Kanagawa Higo; Tsutomu Katayama; Keita Fujisawa Kanagawa Kawamura; Katsumi Kitakyushu Fukuoka Kengaku; Hitoshi Fujisawa Kanagawa Kimura; Yasuhiro Fuchu Tokio/Tokyo Sawada
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1985-03-28
Also published as: JPS5598324A; DE2952504A1; US4283937A; JPH0127376B2

Description

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ein ohnehin in der Regel vorgesehenes Strömungsmittel zur Kühlung der Fensterfolien heranzieht Durch die Schaffung eines geschlossenen Strömungskreislaufs ergibt sich der weitere Vorteil, daß das Spektrum der Möglichkeiten zur Erfassung von Veränderungen chemischer und/oder physikalischer Parameter des Strömungsmittels zusätzlich erweitert wird. So können nicht nur die Parameter des Strömungsmittel selbst, sondern auch physikalische Parameter der Strömung zur Oberwachung der Feiisterfolie herangezogen werden.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiei der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Erfassung eines Bruchs in der Fensterfolie eines Reaktionsbehälters,

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung eine Ansicht eines Teilbereichs der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung,

F i g. 3 eine Darstellung, die zeigt, wie die Strömung des Kühlungs-Strömungsmittels durch den Bruch der Folie beeinflußt wird, und

Fig.4 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung, wobei das Kühlungs-Strömungsmittel, Jas nahe am Mundstück des Strahlengenerators strömt, eine U-Umlenkung erfährt.

Gemäß F i g. 1. leitet ein Kopfstück 5 ein Strömungsmittel beispielsweise ein Gas ein, das eine Fensterfolie 3 zum Abschließen einer Fensteröffnung eines Reaktionsbehälters kühlt, während eine an einem Flansch 7 des Strahlengenerators angebrachte Kühldüse ebenfalls ein Strömungsmittel, beispielsweise ein Gas einleitet, das eine Folie 2 kühlt, die als Fensterfolie am Mund des Strahlengenerators angebracht ist; beide Gasströme werden durch einen Ausströmkanal 6 abgeführt. Die Strömungsrate und/oder der Druck des ausgeströmten Kühlungs-Strömungsmittels bzw. Kühlgases wird durch einen Sensor 11 erfaßt Das Strömungsmittel strömt somit in einem geschlossenen bzw. quasi-geschlossenen Strömungssystem bzw. -Kreis.

Wenn ein ernsthafter Bruch in der Fensterfolie 3 auftritt, strömt ein Teil des Kühlgases in das Industrie-Abgas 10 im Reaktionsbehälter, der gewöhnlich unter einem Unterdruck steht, wodurch eine Veränderung des durch den Sensor 11 erfaßten Werts bewirkt wird. Eine Strahlengenerator-Einheit benötigt nur 1000 m'„ Kühlgas pro Stunde und diese Menge ist um so vieles kleiner als die Menge des zu behandelnden Abgases, daß bei einem vorgegebenen Ausmaß einer Folien-Zerstörung das Kühlgas wesentlich stärker beeinflußt wird als das Abgas, in das es geströmt ist Demgemäß kann eine kleine Beschädigung der Folie wesentlich einfacher durch Überwachung der Veränderungen der Durchflußrate und des Drucks des durch den Abströmkanal 6 ausgeströmten Kühlgases als durch Überwachung solcher Veränderungen, wie sie im Abgas auftreten erkannt werden. Der am Sensor 11 erfaßte Wert wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, das beispielsweise über eine Signalstrecke in einen Raum für die Fernüberwachung weitergeleitet wird. Die Bezugsnummer 4 in F i g. 1 kennzeichnet ein Gleitelement zur Lagerung der Fensterfolie 3, die Bezugsziffer 8 kennzeichnet die äußeren Wandungen des Reaktionsbehälters, 9 den Einlaßkanal für das Kühlgas und 10 das zu behandelnde Abgas.

Wenn der Bruch der Fensterfolie nur geringe Ausmaße wie z. B. die Form eines Risses oder einer kleinen Pore annimmt und keine wahrnehmbare Veränderungen in der Strömung des Kühlgases hervorruft, so wird eemäß dem Bernoulli'schen Lehrsatz das Abgas 10 in

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55 das Kühlgas gesaugt was in F i g. 2 gezeigt ist Der Mechanismus dieses Vorgangs wird unter Bezugnahme der Fig.3 beschrieben, wobei ρ, ν und ρ die Dichte, die Strömungsgeschwindigkeit und den Druck des Kühlgases darstellen. Das Symbol p' stellt den Druck des Abgases dar, der ein Unterdruck von nur 1 m Wassersäule ist. Die Geschwindigkeit ν bewegt sich in der Größenordnung zwischen einigen zehn bis zu einigen hundert Metern pro Sekunde. Mit gcals Druck-Umrechnungsfaktor folgt aus dem Bernoulli'schem Lehrsatzdie Beziehung

65 die anzeigt daß das Abgas 10 in das Kühlgas eingesogen wird. In dem gezeigten Fall wird am Sensor 11 eine Stichprobe des Kühlgases entnommen und einer Analyse unterzogen, um die sehr kleine Beschädigung der Folie zu erkennen. Es versteht sich von selbst daß der Nachweis am Sensor 11 durch eine Messung des Gesamtdrucks des Kühlgases ersetzt w.-"-den kann, das in Form einer Probe an einer durch das tiezugszeicher. 13 bezeichneten Stelle entnommen wurde. In diesem abgeänderten Fall kann das Kühlgas unmittelbar durch den Ausströmkanal 6 abströmen.

Da ein Bruch der Folie eine Veränderung der Strömungscharakteristik des Kühlungs-Strömungsmittels bzw. Kühlgases bewirkt, kann das oben beschriebene Ergebnis auch erreicht werden, wenn man den Primärdruck im Kopfstück 5 oder in der am Flansch 7 angebrachten Kühldüse mißt, oder indem man alternativ den Druckunterschied vom Einlaß des Kühlgases zum Sensor 11 oder zu der Meßstelle 13 überwacht.

Ein anderes wirksames Verfahren besteht darin, einen temperaturempfindlichen Probekörper zu verwenden, der einen durch Eintritt von Kühlgas in das Abgas oder durch Austritt des Abgases bei gebrochener Folie bewirkten Temperatur-Anstieg oder -Abfall kontrolliert.

Wie oben erwähnt, strömt das Kühlgas gewöhnlich sehr schnell mit einer Geschwindigkeit zwischen einigen zehn und einigen hundert Metern pro Sekunde und die Fenuerfolie 3 liegt zur Erhöhung des Strahlungswirkungsgrads in sehr dünner Form vor, so daß der Bruch aus diesem Grund ein ungewöhnliches Vibrationsgeräusch erzeugt Ein kleiner Schaden der Folie kann durch Wahrnehmung bzw. Erfassung des Geräusches durch eine Mikrofon-Sonde in unmittelbarer Nähe der Fensterfolie erfaßt werden, wobei der Schalldruck und die Schalifrequenz im Anschluß daran analysiert werden.

Es soll betont werden, daß die im vorangegangenen beschriebene und dargestellte Ausführungsform ohne irgendeine Abänderung für den Nachweis eines Bruchs einer Folie gemäß Fig.4 zur Anwendung kommen kann, bei der das Kühlgas bzw. kühlende Strömungsmittel, das nahe am Mvnd des Strahlengenerators vorbeiströmt U-förmig umgelenkt wird.

Die beschriebene Vorrichtung überwacht somit eine Veränderung im Kühlgas, um einen Bruch in der Fensterfolie des Reaktionsbehälter zu erkennen. Diese Vorrichtung reagiert wesentlich empfindlicher als herkömmliche Vorrichtungen, bei denen zur Erreichung der gleichen Ziele eine Veränderung im zu behandelnden Abgas überwacht wurde.

Falls eine Vielzahl von Folien gleichzeitig verwendet wird, wird bei jeder Strahlen- und Reaktionsbehalter-Einheit ein Sensor angebracht, wobei die von den Sensoren erfaßten Werte durch eine kleinere Anzahl von

Analysatoren und Meßschreibern überwacht werden, die von einem Sensor zum anderen schalten, um eine wirtschaftliche Analyse und ein wirtschaftliches Aufzeichnen der Werte zu verwirklichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erfassung eines Bruchs in einer strahlungsdurchlässigen Fensterfolie eines Reaktionsbehälters, der einem System zur Behandlung von Abgas mittels Bestrahlung angehört, wobei dieses System neben dem Reaktionsbehälter, von dessen Wänden zumindest eine eine Fensterfolie aufweist, die als Strahlungseintritt dient, eine nahe dem Reaktionsbehälter angeordneten Strahlengenerator aufweist, der ebenfalls eine strahlungsdurchlässige Fensterfolie besitzt, die als Strahlenauslaß dient und zur Fensterfolie des Reaktionsbehälters fluchtend im Abstand steht, gekennzeichnet durch
ein geschlossenes Strömungsmittel-Strömungssystem, dem der Raum zwischen den beiden Fensterfolien (2,3) angehört,

eine Einrichtung zur Führung eines Kühlungs-Strömungsmitteii durch das geschlossene Strömungssystem in der Weise, daß beide Fensterfoiien (2, 3) durch das Strömungsmittel gekühlt werden,
eine Einrichtung zur Überwachung zumindest eines physikalischen oder chemischen Parameters des Kühlungs-Strömungsmittels, und
eine Einrichtung, die auf einp Veränderung eines derartigen physikalischen oder chemischen Parameters anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Veränderungen eines Strömungsmittel Parameters ansprechende Einrichtung eine SignalerzeugungseinrichJnng und eine damit über eine Sigiialstrecke gekoppelte Einrichtung zum Ersetzen der gebrochenen -JurcH eine neue Fensterfolie aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung des zumindest einen Strömungsmittel-Parameters von einer Einrichtung zur Überwachung der Veränderung der Durchflußrate des Kühlungs-Strömungsmittels gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung des zumindest einen Strömungsmittel-Parameters von einer Einrichtung zur Überwachung einer Temperaturveränderung des Kühlungs-Strömungsmittels gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung des zumindest einen Strömungsmittel-Parameters von einer Einrichtung zur Überwachung einer Veränderung in der chemischen Zusammensetzung des Kühlungs-Strömungsmittels gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung des zumindest einen Strömungsmittel-Parameters von einer Einrichtung zur Überwachung einer Veränderung des Vibrationsgeräuschs des Kühlungs-Strömungsmiltels gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung des zumindest einen Strömungsmittel-Parameters von einer Einrichtung zur Überwachung einer Veränderung des Drucks des Kühlungs-Strömungsmittels gebildet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum sofortigen Nachweis bzw. zur Erfassung eines Bruchs einer Folie, die die Öffnung eines Fensters verschließt, das die Außenatmosphäre vom Reaktionsbehälter einer Anlage isoliert, in der Industrie-Abgas durch Bestrahlung behandelt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der ] P-A 53-75 163 bekannt. Diese Vorrichtung ist in ein Abgas-Behandlungssystem eingegliedert, das wie folgt arbeitet: In einen Reaktionsbehälter wird das zu behandelnde Industrie-Abgas eingeführt, und dort durch ein Fenster hindurch durch einen Strahlengenerator einer Strahlung ausgesetzt, um beispielsweise SO₁ und NO, im Abgas in Aerosol, wie z. B. in ein Aerosol mit festen Schwebstoffen, oder in Nebel umzuwandeln, das dann zur Ausscheidung durch einen Staub-Sammelbehälter geleitet wird.

Die zum Verschluß des Fensters vorgesehene Folie ist so dünn, daß sie beim Gebrauch und dem Einsatz häufig bricht.

Wenn die Folie bricht, dringt entweder ein Kühlgas, das die äußere Oberfläche des Fensters kühlen soll, in den Reaktionsbehälter ein, oder das zu behandelnde Abgas tritt aus dem Reaktionsbehälter aus, wodurch eine angemessene Behandlung des Abgases verhindert wird. Darüber hinaus können versprengte Teilstücke der Folie den Gleitmechanismus des Fensters beeinträchtigen, so daß ein sanftes Gleiten des Fensters und eine saubere Abdichtung der Reaktionsbehälteröffnung verhindert wird. Die versprengten Teilstücke können darüber hinaus die am Mund des Strahlengenerators angebrachte Folie beschädigen, wodurch sich das Bedürfnis ergibt, einen Bruch in der Folie sofort zu erkennen und diese unverzüglich zu ersetzen.

Ein Bruch einer derartigen Folie für den Verschluß des Reaktionsbehälters wurde bislang durch die Überwachung verschiedener, durch das Eindringen des Kühlgases bedingter Veränderungen im Abgas, beispielsweise durch den Temperaturabfall dei ?.u behandelnden Abgases oder durch Veränderungen der NO_x- und der SOi-Konzentrationen im behandelten Abgas erfaßt. Mit zunehmendem Volumen des zu behandelnden Abgases wird allerdings der Nachweis eines sehr kleinen Schadens an der Fensterfolie äußerst schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die es ermöglicht, sehr kleine Brüche der Fensterfolien des Reaktionsbehälters zuverlässig und sofort zu erfassen.

so Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge-Ic3t.

Die Eingliederung des von den Fensterfolien des Reaktionsbehälters und des Strahlengenerators begrenzten Raums in ein geschlossenes Strömungssystem eines zur Kühlung der Fensterfolien dienenden Strömungsmittels eröffnet die Möglichkeit, durch ständige Überwachung der physikalischen und/oder chemischen Parameter des Kühlungs-Strömungsmittels Brüche in der Fensterfolie unabhängig vom Volumen des zu behandelnden Abgases mit gleichbleibend hoher Zuverlässigkeit und Ansprechgenauigkeit zu erfassen, wobei sich der zusätzliche Vorteil ergibt, daß das Volumen des Strömungsmittel-Kreislaufs relativ klein gehalten werden kann, so daß die Ansprechgenauigkeit generell angehoben werden kann. Die Vorrichtung ist darüber hinaus vorrichtungstechnisch einfach realisierbar, da man kein zusätzliches Detektions-Strömungsmittel, sondern