DE2130726A1

DE2130726A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gasreinigung durch Filtern

Info

Publication number: DE2130726A1
Application number: DE19712130726
Authority: DE
Inventors: J L Kovach
Original assignee: North American Carbon Inc
Current assignee: North American Carbon Inc
Priority date: 1970-06-22
Filing date: 1971-06-21
Publication date: 1971-12-23
Also published as: FR2097991A5; GB1343830A; US3720043A; SE376175B

Description

PATENTANWALT

DR. HANS ULRICH MAY

D S MÜNCHEN S₁ OTTOSTRASSEIa 4L I O U / C. 0

TEI-EQRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN TELEFON C08T0 093682

60862 MUnchen, 21. Juni 1971

H-5-F-1/981 Dr M /Ma

North American Carbon, Inc. in Columbus, Ohio, V-St. v> A. Verfahren und Vorrichtung zur Gasreinigung durch Filtern

Kurze Zusammenfassung (abstract) der Erfindung;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum hochwirksamen Abfiltern von sowohl gasförmigen als auch feinverteilten radioaktiven Verunreinigungen, welches gekennzeichnet ist durch ein einmaliges Durchleiten eines die Verunreinigungen mitführenden Luftstroms durch ein einziges Bett von körnigen Materialien und anschließendes Ausblasen des gefilterten Luftstroms in die. Umgebung'. Das gekörnte Bett ist gekennzeichnet durch eine gegebene Miridesttiefe adsorbierender Teilchen einer gegebenen Mzndestgrößenverteilung, die vorzugsweise auf einer von einer gegebenen Minöestab« trennwirkung der radioaktiven gasförmigen und feinverteilten Stoffe abhängigen Basis berechnet ist.

Die Erfindung betrifft allgemein Filtersysteme und insbesondere ein neues Piltersystem und -verfahren zum hochwirksamen Abfiltern von sowohl feinverteilten als auch gasförmigen gefährlichen Verunreinigungen.

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Beispielsweise ist bei Kernreaktoren ein hoher Sicherhert-sgrad gegen mögliches Entweichen von radioaktiven Verunreinigungen in die umgebende Atmosphäre ein wichtiges Konstruktions- und Baumerkraal ο Während des Reaktorbetriebs sammeln sich Spaltprodukte in den Brennstoff elementen an. Unter normalen Betriebsbedingungen werden dies® Spaltprodukte in der Hülle zurückgehalten, bis ihre Fähigkeit §ot Wärmeerzeugung abgeklungen ist. Dann werden dieser Produkte aus dem Kernreaktor und der Reaktoranlage zusammen mit den verbrauchten Brennstoffelementen entfernt. Die Brennstoffelemente sind in einem Druckbehälter öder Kernreaktor angeordnet.. Der Reaktor und bestirnte Wärmetibertragungseinrichtungen sind in einem Abschirmungssystem angeordnet-. Daher sind drei Barrieren zwischen der Radioaktivität des

und spaltbaren Kernbrennstoffs und den Spaltprodukten einerseits/der Umgebung andererseits eingerichtet, nämlich die Umhüllung der Brennstoffelemente, das Kernreaktordruckgefäß und das Abschirmungssysteme Das Abschirmungssystem ist die letzte Barriere, und seine Sctotawirkung muß aufrechterhalten bleiben, falls eine der anderen Barrieren versagt.

Segenwärtig in Verbindung mit Kernreaktoren benutzte übliche tersysteme zum kombinierten Abfiltrieren von sowohl feinverteilten als auch gasförmigen Verunreinigungen bestehen jm allgemeinen aus einem Vorfilter für grobkörnige Stoffe, einem Nebelseparatoi* zvx Entfernung von Wassertröpfchen aus dem Luftstrom, einem üblichen. hochwirksamen Kornluftfilter für kleinere körnige Masse, welcher allgemein als HEPA-Filter (high efficiency particulate air filter) bezeichnet wird, einem üblichen Flachbett-Kohlefilter und zuletzt einem weiteren HEPA-Filter. Diese Filtersysteme sind als aus' Einheiten von Standardgröße, beispielsweise elnsm HEPA-Piltsr

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für je 28,32 mr/miai/ivJit,aufgebaut wnd im allgemeinen in

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schirmungskonstruktion etagenweise angeordnet.

Zu jedem dieser Standardsysteme gehört eine große Menge an Zubehör, beispielsweise Halterahmen, Feuchtigkeitsseparatoren, Dichtungsmaterial, welches jeden Rahmen jeder Standardfiltereinheit umgibt, und im allgemeinen Kühlschlangen zur Abführung von Wärme und zur Verringerung des Drucks.

Bisher waren in großen Anlagen diese Systeme mit Rückführung ausgelegt, so daß die Luft durch das System im Kreis geführt wurde, bis eine genügende Entfernung von radioaktiven Stoffen aus dem Abschirmungssystem erreicht ist» Systeme für einmaligen Durchgang sind ebenfalls bekannt, jedoch nur bei kleinen Kernreaktoren verwendet worden. Ihre Verwendung bei großen Leisfcungsreaktoren ist nicht möglich wegen der Gefahr des Freiwerdens viel größerer Mengen an radioaktiven Stoffen und der ungenügenden Zuverlässigkeit üblicher Filtersysteme. Diese Unzuverlässigkeit ist in der Konstruktion dieser Systeme begründet, worin beispielsweise die Kornfilter und Feuchtigkeitsseparatoren mit Glasfasermedien verhältnismäßig brüchig und struktureller Schwächung durch Altern unterworfen sind.

Außerdem besitzen diese üblichen Filteranordnungen weitere Nachteile im Hinblick auf die Art der Unfälle, bei denen radioaktive gasförmige und körnige Stoffe frei werden und in das Abschirmungssystem gelangen können.

Beispielsweise kann bei einem Unfall, bei dem die zweite Barriere versagt und ein Kühlmittelverlust auftritt, die erste Barriere unfolge Überhitzung ebenfalls versagen, was zum Entweichen- von Spaltprodukten in die Abschirmungsatmosphäre führt. In Wasser gekühlten Kernreaktoren würden große Mengen an Dampf und Wassertröpfchen zusätzlich zu den anderen Gasen und körnigen Stoffen in das Ab-

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schirmungssystem entveichen. Es besteht daher die Gefahr" einer Verstopfung der HEPA-Filter durch Feuchtigkeit, vas ihren Wirkungsgrad herabsetzt! und der möglichen Überflutung der flachen Kohle·* bettfilter, wenn dia im Fließweg stromaufwärts angeordneten Feuchtigkeit sseparatoxen versagen.

Ein anderer möglicher Unfall ist «in auf die Konstruktion zurückgehender Unfall (design basis accident), vorin ein Versagen im Primärsystem auftritt. Diese Art von Unfall ist gekennzeichnet durch ein Entweichen von gasförmigen und körnigen radioaktiven Stoffen P in das Abschirmungssystem» wobei gleichzeitig ein rascher .Temperatur- und Druckanstieg im Abschirmungsbauwerk auftritt. In Druckwasser- und - giedewasser-Kernreaktoren werden Kühlschlange*?, Kühlsprüheinrichtungen oder Dämpfungstanks benutzt, um Temperatur und Druck zu verringern. Die Anwendung dieser Art von Ausrüstung erfordert jedoch immernoch eine sehr teure und komplizierte Abschirmungsanlage, um dem anfänglichen Druck- und Temperaturanstieg zu widerstehen.

Im allgemeinen benutzt die Erfindung ein einziges Bett yon körnigem * adsorbierendem Material von der mehrfachen Tiefe, wie-sie in üblichen adsorbierenden Filtern benutzt wird, welches die Entfernung

feinverteilten

von sowohl gasförmigen als auch y Stoffen aus dem eintretenden Luftstrom bewirkt. Für das Bett werden Teilchen mit-verhältnismäßig großen Abmessungen im Verhäfcnis zu den bei bisher üblichen adsorbierenden Betten benutzten kleinen Korngrößen verwendet. Das Bett ist in einem Gefäß von einfacher Bauweise enthalten und vorzugsweise waagerecht darin angeordnet und für einen nach unten durch das Bett gerichteten eintretenden Luftstrom eingerichtet.

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Vorzugsweise enthält das Bett eine Schicht von adsorbierenden Teilchen eines bestimmmten Größenbereichs mit einer bestimmten Mindest-

feinverteilten tiefe, um die wirksame Entferung von gasförmigen und^körnigen oder

tröpfadenförmigen), radioaktiven Stoffen zu gewährleisten* jedoch können andere nicht-adsorbierende Filterraittelteilchen in Verbindung mit dem adsorbierenden Material entweder in getrennten Schichten oder im Gemisch mit den adsorbierenden Teilchen zugesetzt sein, um eine genügende Entfernung von teilchenförmigen Stoffen wie auch von den gasförmigen Materialien zu gewährleisten. Die besondere Ausbildung des Bettes kann je nach den besonderen Umständen jeder Anwendung und des hinsichtlich des für die Entfernung von sowohl gasförmigen als auch teilchenförmigen Stoffen gewünschten Wirkungsgrades innerhalb vorbestimmter Grenzen verändert werden.

Hauptzweck der Erfindung ist daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung für hochwirksame Filtersysteme zu schaffen, welche die Wirksamkeit hinsichtlich der Abtrennung von sowohl gasförmigen aid auch feinverteilten Produkten erhöhen und gleichzeitig die Konstruktion solcher Systeme gegenüber bisher bekannten Methoden und Einrichtungen vereinfachen.

Durch die Erfindung sollen weiterhin ein Verfahren und ein Vorrichtung der beschriebenen Art geschaffen werden, welche Druckstößen besser widerstehen und Fluten und überhitzen vermeiden.

Außerdem soll durch die Erfindung ermöglicht werden, die Regeneration an Ort und Stelle in verhältnismäßig kurzer Zeit und in einfacher Weise durchzuführen und so das kostspielige und zeitraubende Austauschen von Filtereinrichtungen und Filtermitteln zu vermeiden.

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soll - durch die iSr&inättng eine Vorrichtung der bescteimhmmsn Art geschaffen- werden, welche die Zufügung anderer geschicktster FiXtermedien in' Form eines einsigen . :Bettes ermöglicht, um di@ Ab-» trennwir&ung hinsichtlich feinverteilter Stoffe über einen w Teilchengrößenbereich, einschließlich des Aitken - Kerngrößenbe Reichs, au'verbessern.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnung tert durch die folgende Beschreibung« in den Zeichnungen seig@h,s

f. 1 teilweis® scheraatisch eine erfindungsgemäße Filtervörrieh* tmng im Schnitt längs dei» Mittellinie in Seitenansicht?

2 eine Bndansicht des Schnittes längs 2-2 der Fig. 1?

Pig» 3 eine graphische Darstellung der unter bestimmten ange Bedingungen bei Verwendung der erfindungsgemäßen Prinaipiem tenen Testergebnisse«

Fig. 1 zeigt eine Ausfühfungsform einer erfindungsgemäBen tea Teilchen — und Gasfiltervorrichtung, velche ein Gehäuse Behälter 20 aufweist» Dei» Behälter 20 weist einen Einlaß 22 für den zuströBiendenj₈ mit- Verunreinigungen bäladenen Gasstrom Auslaß 24 füi« dan austretenden gefilterten Gasstrom auf»

dem Einlaß 22- steht ein nicht gezeigtes übliches Gebläsesjst®® in Verbindung _t welches eine Quelle von Luft darstellt, welch© die gas- wad teilchenförmigen Verunreinigungen durch das Systm. Außerdem sollte der eintretende- StI¹Om über das Bett 26 im liehaa gleicSmä^ig verteilt werden,,., wofür sahireiche bei üblicfee Methoden aur gleichmäßigen ¥®rteilung von Gasströmeno wie Prallplatte» öü@t "dergieichon beirotgt werden können_D die für di© ^wdcls© der 'Irf iaduag braiachbar siad uaö" daher aichfc weites⁴ la ■"'.-■■ ■ 1-09852/1764 .- ■

einzelnen gezeigt oder beschrieben sind.

Das Bett 26 enthält adsorbierende Materialien, vie Kohle, Aluminiumoxide oder Zeolite, und ist zwischen den gegenüberliegenden Innenwänden des Behälters 20 durch geeignete Träger waagerecht gehalten· Eine einfache .widerstandsfähige Vorrichtung zum Halten des Bettes 26 ist ein Gitter 28, das in irgendeiner üblichen Weise an den Seitenwänden des Behälters 20 befestigt ist. über das Gitter 28 ist ein übliches Gewebenetz, oder Drahtnetz gebreitet, dessen öffnungen kleiner als die kleinsten Teilchen des darüberliegenden Bettes sind, um den Verlust der einzelnen adsorbierenden Teilchen zu verhindern und dennoch den Durchtritt von Flüssigkeiten und Gasen zu erjnögliehen.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die adsorbierenden Teilchen des Bettes 26 verhältnismäßig sorgfältig verteilt sein müssen, um eine dichte Packung zwischen den Innenwänden des kBehälters 20 und den das Bett bildenden Teilchen zu gewährleisten. Dadurch wird ein Lecken (Durchbruch) des eintretenden LuftStroms um das Bett herum und der mögliche Austritt von Verunreinigungen durch den Aus-IaQ 24 verhindert. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß dieser Typ von Filterbett den bisherigen FiIterbett-Typen, worin eine Mehrzahl von Einheiten von Standardgröße nebeneinander angeordnet und Abdichtungen rings um die einzelnen Rahmen jeder Standardeinheit erforderlich sind, weit überlegen ist. Es ist erwünscht, das Erfordernis solcher Abdichtungen und Packungen zu vermeiden, da hierbei stets die Gefahr von Lecks besteht, wodurch ungefilterte Teile" des Luftstroms die Filtermittel durch Fehler in den Packungen bzw. Dichtungen umgehen.

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Der Behälter 20 weist ferner in seinem Boden einen Fltissigkeitsabzugsstutzen 28 zur Entfernung von möglicherweise angesamm-eltem Wasser oder anderer kondensierter Flüssigkeit auf. Eine Inertgasoder Dampfleitung 30 mit geeigneten Öffnungen 'ist vorgesehen, um das Filterbett periodisch zu regenerieren, /odurch der bei üblichen Vorrichtungen und Methoden erforderliche häufige und kostspielige Austausch von Filtermedien vermieden wird.

Die Tiefe D des Filterbettes 26 und die Teilchengröße der das Bett bildenden .adsorbierenden Teilchen spielen für die Erfindung eine besonders wesentliche Rolle und hängen bis zu einem bestimmten Grad voneinander ab.

Zum klareren Verständnis der Erfindung sei bemerkt, daß bisherigen hochwirksame Filtersysteme für kombinierte gasförmige und feinverteilte Stoffe eine Reihe oder Foige von getrennten Filtermitteln benutzten, wie oben angegeben. Das in diesen Folgen benutzte adsorbierende Filterbett besteht aus einem flachen Bett von feinen adsorbierenden Teilchen« Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit der Entfernung von gasförmiger und feinverteilter Materie pro Centimeter Bettiefe mit abnehmender Teilchengröße des Bettmaterials ansteigt. Dieser Weg wurde bei den bisherigen Filtersystemen eingeschlagen, nämlich ein flaches Bett von Filtermitteln mit verhältnismäßig kleinen Korngrößen. Um eine hohe Wirksamkeit bei der Entfernung von gasförmigen Verunreinigungen bei Drücken zu erreichen, welche die stromaufwärts angeordneten verhältnismäßig zerbrechlichen HEPA-Filter nicht zerbrechen, mußte die Tiefe des verwendeten Bettes auf etwa 5 »08 cm und die maximale Teilchengröße des Adsorptionsmittels auf 2,38 χ 1,19 mm (8 κ 16 mesh ASTM Standard E 11) begrenzt werden. ■ -

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Bei der Erfindung wird jedoch ein neuer und ganz anderer Weg eingeschlagen» wodurch die Tiefe des Bettes wesentlich erhöht und auch die Teilchengröße im Bett erhöht wird. Die Gesamtwirksamkeit der Entfernung von Verunreinigungen bleibt erhalten und wird sogar durch geeignete Auslegung erhöht. Die überraschenden Ergebnisse, die durch den erfindungsgemäß eingeschlagenen Weg erhalten werden, liegen jedoch in der Ausschaltung öder wesentlichen Verringerung vieler der Schwierigkeiten und Gefahren, die bei der Verwendung der bisherigen Filtersysteme auftraten, bei gleichzeitiger Verringerung sowohl der Anlage-' als auch der Betriebskosten.

Beispielsweise ist eine der Schwierigkeiten, die bei in Kernenergieanlagen eingesetzten üblichen hochwirksamen Filtersystemen auftreten, der Verlust an Wirksamkeit der Kohlefilterbetten infolge des Temperaturanstiegs, der durch die Zerfallswärme von abgeschiedenen radioaktiven Jodformen verursacht wird. Wenn die Temperatur erheblich steigt, neigen die Jodformen zur Wanderung durch das Bett und können in die Umgebung entweichen.

Diese Schwierigkeit wird bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich verringert oder sogar vollständig beseitigt, da die im Bett benutzten größeren Teilchen pro Centimeter der Tiefe des Bettes eine geringere Abtrennwirksamkeit aufrechterhalten, wodurch die Spaltprodukte und die von diesen erzeugte Zerfallswärme über ein breiteres Band verteilt werden. Der Temperaturanstieg des Bettes ist daher nicht so groß, und die Wahrscheinlichkeit von Wanderung ist geringer. Wenn tatsächlich eine Wanderung auftritt, ist die Tiefe des Bettes groß genug, um eine Durchtreten der Jodformen durch das Bett zu verhindern. In Verbindung mit der gleichen Schwierigkeit wird durch Anwendung

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des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Feuergefahr aus dem gleichen Grund wesentlich herabgesetzt, da nämlich eine an einem Punkt oder in einem engen Band durch die Zerfallswärme von abgeschiedenen radioaktiven Verbindungen erzeugte Überhitzung im wesentlichen ausgeschaltet wird=»

Eine Erhitzung an einem Punkt oder in einem engen kBand erfolgt in üblichen Filterbetten deshalb, weil die angewandten Teilchengrößen klein sind, und die Adsorption der Spaltprodukte in einem sehr engen Band von 1 cm oder darunter an der Eingangsfläche des Filter-. betts konzentriert ist, wodurch die Zerfallswärme auf möglicherweise gefährliche Höhe konzentriert werden kann.

Beispielsweise zeigen Tests der Wirksamkeit der Jodabtrennung, daß bei einer Luftgeschwindigkeit von 30,48 m/min und Kohlkörnern mit einer Korngröße von 2,38 χ 1,19 mm (8 χίβ mesh ASTM) 99,99% des abgetrennten radioaktiven elementaren. Jods in den ersten 12,7 mm des Bettes konzentriert waren» Bei Verwendung von beispielsweise Kohlkörnern von 4»7δ χ 3,36 mm (4 χ 6 mesh ASTM) wurde jedoch dieser gleiche Prozentsatz über etwa die ersten 17,78 cm des Bettes verteilt.

Eine weitere Schwierigkeit, welche durch die Erfindung behoben wird, ist das Fluten des Kohlebettes, welches infolge der Zurückhaltung von kondensiertem Wasser in den Zwischenräumen zwischen den Körnern auftritt. Bei üblichen Systemen stellt das eine erhebliche Gefahr dar, wenn ein Versagen in den stromaufwärts von ■ den Kohlefiltern angeordneten Feuchtigkeitsseparatoren auftritt. Erfinciungsgemäß wird diese Gefahr jedoch vermieden, da die angewandten größeren Korngrößen viel höhere Gasgeschwindigkeiten im System zulassen, was in Verbindung mit dem größeren Zwischenraumvolumen zwischen den

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Körnern die Möglichkeit des Fluten des Bettes beseitigt. Kondensierter V7asserdampf fließt durch die zwischen den Körnern im Bett gebildeten größeren Zwischenkanäle zum Boden des Behälters und kann beispielsweise durch den Kondensatablaß 28 einfach entfernt werden.

Insbesondere wurde gefunden, daß geeignete Korngrößen, welche im erfindungsgemäßen Filtersystem gut arbeiten, im Bereich von etwa 1,68 mm bis 6,35 mm (12 mesh bis 0,25 inch mesh gemäß ASTM Standard E-11) liegen. Filterbetten mit einem erheblichen Anteil von adsorbierenden Teilchen mit einer Korngröße unter 1,68 mm (12 mesh) führen zu den bei den bisherigen Systemen auftretenden Schwierigkeiten, wie Überhitzung in einem engen Band, Flutungsgefahr und Erfordernis viel geringerer GasStromgeschwindigkeiten. Wenn die Krongröße erheblich größer als 6,35 mm (0,25 inch mesh) wird, steigt die erforderliche Filterbettiefe bis zu einem Punkt, bei dem sie' für die meisten Anwendungen unpraktisch ist.

Die Tiefe des Filterbettes ist abhängig von den besonderen Bedingungen des Systems, beispielsweise der möglichen Belastung mit Ver-

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unreinigungen pro m Luft und die Form und Größe der Teilchen der verwendeten körnigen Filtermittel. Die Mindesttiefe von wenigstens dem im Filterbett enthaltenen adsorbierenden Material betraft für die meisten Bedingungen in Systemen, in denen radioaktive Verunreinigungen auftreten, etwa 15,24 cm. Die bevorzugte Tiefe, um die meisten der unter den meisten gegenwärtigen Anwendungen geforderten Sicherheitsfaktoren zu erfüllen, liegt jedoch bei etwa 30,48 cm oder darüber. Die maximale Tiefe des Bettes ist nur begrenzt durch die praktische ausreichende Wirksamkeit in der Entfernung von Verunreinigungen.

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Bei Annäherung an die Mindesttiefe von 15,24 cm muß sich die angewandte Korngröße der unteren Grenze des Korngrößenbereichs, d.h.

(i2 wesh]

etwa 1,68 mm/ nähern. Für die Zwecke der Erfindung sollte der angewandte Mindestkorngrößenbereich nicht kleiner als 2,38 χ 1,68 mm (8 χ 12 mesh) in einem der Mindesttiefe von 15,24 angenäherten Bett sein. Mit steigender Tiefe der adsorbierenden Teilchen im Bett werden jedoch verhältnismäßig größere Korngrößen bevorzugt.

Bin typisches Beispiels einer bevorzugten erfindungsgemäßen Bauart, welche die gegenwärtigen amtlichen Standards für Kernenergie- "' verwendung erfüllt, zeigt die folgenden Systembedingungen:

Luftfluß; 283,2 Standard rn^/Hin (1OOOO SCFM) Behälter, Innen-

durchmesser: 1,52 m (5,0 ft)

Behälter, Länge: 3,66 m (12,0ft) Luftgeschwindigkeit: 50,60 m/Min (166 fpm)

Kohletypi 4 mm pellets (4,76 χ 3,36 mm = 4 χ 6 mesh) Kohlebettiefei 38,10 cm (15 inch) Druckabfall: 25,40 cm V/S (10 inch w.g.)

WS bedeutet Wassersäule bei Standardgewicht des Wassers.

Es sei ausdrücklich hervorgehoben, daß das Filterbett in abgestuften Schichten von adsorbierenden Teilchen innerhalb des oben

sein
angegebenen Bereichs aufgebaut/und auch Schichten von anderen nicht adsorbierenden körnigen Filtermitteln, wie Sand, gemahlener Kies u. dgl. einschließen kann, welche zur Verstärkung der Filterwirksamkeit des Systems für verteilte Stoffe bei geringeren Kosten beigemischt werden können.

BAD

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Die Verwendung von anderen nicht-adsorbierenden Stoffen ist jedoch für die Entfernung von feinverteilten Materialien nicht erforderlich, da Prüfungen gezeigt haben, daß die körnigen adsorbierenden Teilchen sehr gut arbeiten und sowohl gasförmige als auch feinverteilte Stoffe entfernen, so daß sie das bevorzugte Bettmaterial bilden. Wiederum kann jedoch die in Üblichen Kohlebetten verwendete kleine Korngröße nicht φηηβ Vorfiltern^in wesentlichem Ausmaß4-7 benutzt werden, da die feinverteilten zu entfernenden Stoffe und Kondensat die Neigung zeigen_f das zwischen den Körnern vorhandene Volumen zu füllen und den Luftdurchfluß zu begrenzen oder vollständig zu blockieren.

Es sei auch bemerkt, daß gegebenenfalls verschiedene Typen von adsorbierenden Stoff en als Schichten oder in Mischung die gesamte erfoderliche Tiefe des adsorbierenden Bettes bilden können, beispielsweise eine Kombination von Aluminiumoxid und Kohle in einem einzigen Bett,

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Gasdurchflußgeschwindigkeit wesentlich erhöht. Es wurde gefunden, daß in orfindungsgemäß aufgebauten Pilterbetten eine erhöhte Gasstromgeschwindigkeit den Wirkungsgrad bei der Entfernung von feinverteilten Spaltprodukten erhöht,ohne den Wirkungsgrad der Entfernung von gasförmigen Spaltprodukten zu beeinträchtigen. Durch die erfindungsgemäße wesentliche Erhöhung der Gasstromgeschwindigkeit gegenüber der bei bisherigen Methoden benutzten Geschwindigkeit wird daher nicht nur die Möglichkeit des Flutens der adsorbierenden Filtermittel verringert sondern auch die Wirksamkeit der Entfernung von feinverteilten Stoffen erhöht. Übliche Piltersysteme benutzen Luftstromge-

i¥0-?ü Ff/Min); schwindigkeiten im Bereich von 12,19 bis 21,34 m/Min/ während in

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der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Filtervorgang'bei weit höhere ft/A«n;

ren Luftstromgeschwindigkeiten bis 76·2 m/Min/durchgeführt werden kann. Die obere Grenze der Luftstromgesehwindigkeit wird hauptsäch lieh durch den Druckabfall durch das Bett bestimmt. Ein zu großer Druckabfall ist unerwünscht, jedoch ist ein Druckabfallbereich von 20,32 bis 30,48.cm WS durch das Bett für die meisten Anvendugen durchaus geeignet und kann unter Anwendung der Lehre der Erfindung ganz einfach aufrechterhalten werden.

In Fig. 3 sind Testergebnisse in einer logarithmischen Skala graphisch dargestellt. Der Druckabfall in 25:,4 min (1 inch) WS bei Standardgewicht (des Wassers) pro 25.4 nun (i inch.) Tiefe des Bettes ist aufgetragen gegen die Geschwindigkeit; des auftretenden Luftstroms in 0,3048 m/Min (ft/inin). Tests wurden durchgeführt unter Verwendung von Betten der gleichen Tiefe mit einer Füllung von Kohlekörnern verschiedener Teilchengröße oder, wie ducch die Linien 1 und 2 gezeigt, von verschiedenen. Formen der gleichen Teilchengröße«

Wie leicht ersichtlich ist bei einer Geschwindigkeit des eintre-" tenden^tru^tstroms-^v^QS etwa 21,34 m/Min (yö £ t/min) der Druckabfall

pro 25 »4 mm Bet tiefe für ein Bett^mit^Teilölienreliier^SröBe von " 2,38 χ 1,'19 mm (8 χ 1β mesh)o^ej^klmn^-srheblich größer als 25,4 mm (i inch) WS bei Standardgewicht.

Ein erfindungsgemäß gebautes Filterbett zeigt gegenüber Luftdurchfluß einen Widerstand -von veniger als 25,4 mm (1 inch) WS pro 25,4 mm Tiefe des Bettes, wenn der Luftärom mit einer Geschwindigkeit von etwa 21,34 m/kin (70 ft/min) eintritt* Jedoch wird ein Druckabfall von weniger als 17*78 mm (0,7 inch) WS pro 25»4 mm Tiefe des Bettes bei der gleichen Geschwindigkeit des eintreten-

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den Luft Stroms für die gegenwärtig im Anwendungsgebiet auftretenden Bedingungen bevorzugt.

Erfindungsgemäß kann daher die Tiefe des Bettes gegenüber der Tiefe üblicher adsorbierender Betten um ein Mehrfaches erhöht v/erden, ohne daß möglicherweise störende Druckabfälle durch das Bett auftreten, wobei die Geschwindigkeiten des eintretenden Luftstroms erheblich höher liegen,als bei Verwendung der bisherigen Verfahren und Vorrichtungen möglich war. Dadurch werden einige der oben erwäiinten erfindungsgemäßen Vorteile erzielt.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich ohne weiteres, daß die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung die meisten der Nachteile der bisherigen Systeme und Verfahren beseitigen oder wesentlich verringern, die mögliche V7irlcsamkeit solcher Systeme erhöhen, eine viel einfachere, sicherere, widerstandsfähigere und billigere Konstruktion ermöglichen und außerdem weniger Unterhalt im Vergleich mit bisherigen Systemen erfordern«

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Claims

Patentansprüche

Verfahren sum Reinigen eines sowohl gasförmige als auch fein- ■ verteilte Verunreinigungen enthaltenden Luftstronts durch Filtern, dadurch gekennzeichnet« daß der LuftStroms durch ein Bett von körnigen! Material geleitet wird» welches Über die gesamte Oberfläche des Bettes adsorbierende Teilchen in einer Menge entsprechend wenigstens -15J2V cm Tiefe und mit einem Teilchengrößenbereich von wenigstens 2,38 χ 1,68 mm (8.x 12 mesh gemäß ASTM Standard E-Vi) . enthält« und der gefilterte dekontaminierte Luftstrom anschließend in die Umgebung abgelassen wird.

2») Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Stroms wenigstens 21,34 m/Min beträgt.

3·) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als adsorbierendes Material Aktivkohle verwendet wird.

4«) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eintretende Luftstrom durch ein Bett von körnigem Material geleitet wird, welches eine wenigstens 15,24 cm tiefe Schicht von adsorbierenden Teilchen im angegebenen Größenbereich aufweist.

5.) Verfahren nach Anspruch ι zur Dekontaminierung eines sowohl gasförmige als auch feinverteilte radioaktive Produkte enthaltenden LuftStroms durch Filtern, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft strom durch ein Bett geleitet wird, welches eine Menge von körnigen adsorbierenden Teilchen mit einer Tiefe von wenigstens 15,24 cm enthält, wobei der Druckabfall durch das Bett bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 21,34 m/Min weniger als 2,54 cm Standard-WS

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pro 2,54 cm Tiefe des Bettes beträgt, und der 4ekontaminierte Strom anschließend in die Umgebung abgelassen wird*

6.) Filtervorrichtung sum Abtrennen von sowohl feinverteilten als auch gasförmigen . Verunreinigungen, insbesondere zur. Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (20) mit einem Einlaß (22) und Auslaß (24), in dem zwischen Einlaß und Auslaß ein Bett (26) von adsorbierendem Material waagerecht angeordnet ist, das eine Tiefe von wenigstens 15,24 cm von adsorbierenden Teilchen mit einer Grüße im Bereich von 2,38 χ 1,68 mm (8x 12 milsh gemäß ASTM Standard'£-11) öder größer aufweist·

7·) Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett eine klenge an adsorbierenden Teilchen mit einer Größe im angegebenen Bereich äquivalent zu einer Schicht mit einer Tiefe von wenigstens 20,32 cm enthält.

8.) Filtervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett bei einer Eintrittsgeschwindigkeit eines eintretenden. Gasstroms von etwa 21,34 m/Min dem Gasdurchfluß einem Widerstand von'weniger als 2,54 cm Standard-WS pro 2,54 cm Tiefe des Bettes entgegensetzt«

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