DE2362739C2 - Adsorptionsfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsfilter zum Entfernen radioaktiver Isotope aus radioaktiv verunreinigten Abgasen einer Kernkraftanlage, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Vielzahl paralleler, mit teilchenförmigem Filtermaterial gefüllter Filterbetten mit perforierten Stirnwänden und im Gehäuse angeordneten, an die Abgaszuleitung angeschlossenen und in die Filterbetten eingesetzten Blindkanälen mit parallel zu den Stirnwänden des Filterbettes liegenden perforierten weiteren Stirnwänden, an eine Abgasableitung angeschlossenen Hohlräumen sowie oberen Einfüll- und unteren Auslauföffnungen für das Filtermaterial.

Die rasche Entwicklung der Kernkrafterzeugung erforderte es aus ökologischen Gründen, zwingende Sicherheitsmaßnahmen gegen eine radioaktive Verunreinigung der Luftatmosphäre zu ergreifen. Dies gilt insbesondere für die Schaffung von Einrichtungen, die auch in Notfällen oder bei Betriebsstörungen, z. B. beim Verlust von Kühlmittel, eine unbedingte Sicherheit gewährleisten, daß keine nukleare Verunreinigungen in die Atmosphäre gelangen.

Ein wesentliches Element einer solchen Einrichtung ist ein wirksames Hochleistungs-Adsorptionsfilter, mit dem verunreinigtes Abgas gereinigt werden kann.

Aus der DE-PS 41 572 ist ein Gasreinigungsfilter mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt. Dieses besitzt füUsettig und auslaßscitig miteinander verbundene Filterbetten, so daß sieh Hohlstellen im Filtermaterial bilden können. Ferner sind bei dem bekannten Filter hohe, dünne, lotrechte Säulen mit Filtermaterial vorgesehen, die, wegen der Höhe der Maicrialsäulen dazu neieen. das am Boden der Filterbetten befindliche Filtermaterial zu einer nichtfließfähigen Masse zusammenzupressen. Infolgedessen kann das Filtermaterial beim Austausch mit frischem Filtermaterial nicht ordnungsgemäß aus der Vorrichtung ausfließen, sondern muß, insbesondere bei feuchter Atmosphäre in mühsamer Weise mittels Stangen und Hacken frei gestochert werden, um aus den Filterbetten herausgezogen werden zu können.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugründe, ein Adsorptionsfilter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein bei gegebenem Volumen an Filtermaterial größtmöglicher Anströmquerschnitt des Filterbettes geschaffen wird, wobei das Filter eine möglichst niedrige Bauhöhe erhalten soll und daß ein Zusar/imenpressen des Filtermaterials vermieden und eine leichte Gleitfähigkeit des Filtermaterials erzieh werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den

kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Adsorptionsfilter bietet die Gewähr, daß jedwedes verunreinigtes Abgas durch das Filtermaterial strömen muß. Das Gehäuse des Adsorptionsfilters ist optimal mit Filtermaterial gefüllt und gestattet einen problemlosen Austausch des Filtermaterials.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiei der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

jo Fig. I eine perspektivische Darstellung eines Adsorptionsfilters,

F i g. 2 eine Rückansicht des Adsorptionsfilters,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie Ill-Ill in Fig. 1,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil der Abzugeinrichtung,

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 3, und Fig.6 ein Adsorptionsfilter in perspektivischer Explosionsdarstellung.
F i g. I zeigt in perspektivischer Oarstellung ein Hochlcistungs-Adsorptionsfilter C, das in einem Luftführungsstrang einer Gasbehandlungsanlage zur Entfernung radioaktiver Verunreinigungen aus einem Gasstrom einsetzbar ist.
Wie die Fig. 1 —3, 5 und 6 zeigen, besteht das Adsorptionsfilter Caus einer Vielzahl von mit waagerechtem Abstand voneinander angeordneten, parallelen Filterbetten Cl. dis in einem Gehäuse C2 untergebracht sind. Jedes Filterbett Cl enthalt als Filtermaterialfüllung tcilchcnförmige Aktivkohle. Diese befindet sich inncrhalb einer perforierten Hülle, die aus einem Paar beiderseits eines mittleren Blindkanals mit Abstand voneinander angeordneten Siebflächen besteht, so daß die eingekapselte Aktivkohle einen Käfig um den Blindkanal bildet. Die parallel angeordneten Filterbetten Cl sind an eine gemeinsame Abgaszuleitung 40 angeschlossen. Das Abgas gelangt in die Filterbetten C1 aus einem stromaufwärts gelegenen Filter und wird mit laminarer Strömung durch einen Kohlekäfig geleitet, um in den Kanälen zwischen benachbarten Filterbetten seine Fremdkörper abzugeben. Die so gefilterte Luft wird dann aus den mit Abstund voneinander angeordneten Kanälen in einen vom Gehäuse C2 begrenzten Auslaßkanal 42 in ein stromabwärts gelegenes Teilchenfilter geleitet und anschließend an die Atmosphäre entlassen.

Die Konstruktion der Filtcrbcltcn Cl ergibt sich am besten aus den F i g. 3, 5 und 6. Jedes Filterbett C I hat eine im Querschnitt allgemein achteckige äußere Schale 44 und eine im wesentlichen quadratische innere Schale

45. Die äußere Schale 44 besieht aus einem Paar einander gegenüberstehender perforierter Stirnwände 46,47, deren Umfang von einem Metallrahmen mit Wänden 48,50,52,54,56 und 58 umgeben ist. Ein an einer rechteckigen öffnung 60 der Oberseite des Rahmens vorgesehener Flansch 62 ist am unteren Teil des Steges 64 eines Füllschachtes 66 befestigbar. Der Boden jedes Filterbettes Cl hat eine rechteckige, offene Auslaßöffnung 68, die sich cn eine Grube 70 öffnet

Die innere Schale 45 besteht aus einem Paar mit Abstand zwischen den äußeren perforierten Stirnwänden 46,47 angeordneten perforierten, weiteren Stirnwänden 72,73. Der quadratische Rahmen der inneren Schale 45 steht unter einem Winkel von 45° zur Waagerechten und besitzt Wände 74, 76,78 und 80, die mit symmetrischem Abstand von den entsprechenden Wänden 48,50, 56 und 58 des äußeren Rahmens angeordnet sind. In einer schrägen Wand 80 der inneren Schale 45 ist eine rechteckige öffnung 81 vorgesehen, die mit einer entsprechenden öffnung 59 in der Wand 58 der äußeren Schale 44 flüchtet. Die öffnungen 59,81 sind durch einen rechteckigen Kragen verbunden, der ein', η Einiaßschacht 82 von der Abgaszuleitung 40 in einen Blindkanal 84 begrenzt, der jeweils zwischen einem Filterbett Ci ausgebildet ist und nur zu den perforierten Stirnwänden 72, 73 hin durchlässig ist, die die Aktivkohle zurückhalten.

Jedes Filterbett C1 ist an der oberen geneigten Wand 41 der Abgaszuleitung 40 dadurch befestigt, daß der Einlaßschacht 82 auf der zugeordneten öffnung 41Λ in der Wand 41 sitzt und eine Endwand 58 darum herum geschweißt ist Versteifungsrippen 86, 88 bilden eine Zwischenhaiterung für die inneren perforierten Stirnwände 72,73 gegen die Belastung durch die in der Hülle befindliche Aktivkohle. Die am oberen Teil jedes Filterbettes C1 befindlichen Flanschen 62 sind mit Flanschen 64 des Füllschachtes 66 verschweißt Der Füllschacht 66 bildet einen länglichen, in ein an der Oberseite 90 des Gehäuses C 2 befindliches Fenster eingesetzten und daran angeschweißten Trog. Am Füllschacht 66 ist eine an dessen Flanschen 65 anschraubbare Deckplatte 92 vorgesehen. Auf Füllöffnungen 96 in der Dfckplatte 92 sind Hilfskappen 94 geschraubt während Gruppen von nach unten konvergierenden Trichterwänden 98 im Füllschacht 66 unterhalb der Füllöffnungen % die Aktivkohle in die entsprechenden Filterüetten C! leiten.

Die Filterbetten umgeben somit den inneren Blindkanal 84 völlig mit einem Käfig aus Aktivkohle, der zwischen den inneren Stirnwänden 72,73 und den äußeren Stirnwänden 46,47 gebildet ist. Es ist so ein völlig eingefaßter Käfig aus Aktivkohle vorgesehen, durch den alles Abgas strömen muß. Dieser Käfig bedeckt alle Schweißflächen und -verbindungen, so daß auch /wischen den Einlaß- und den Auslaßseiten des Adsorptionsfilters keine Leckstcllen entstehen können, abgesehen von der mindestens 15 cm starken Kohleschicht

Die den Käfig begrenzenden perforierten Wände bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl und haben z. B. Löcher von 1,25 mm Durchmesser und 37,7% freier Fläche, Bei einem Nenndurchsatz von 6800 mVh beträgt die Auftreffgeschwindigkeit der Luft beim Eintreten und Verlassen des Filterbettes etwa 12,2 m/min. Das wirksame Gewicht der Aktivkohle, die direkt der Luftströmung ausgesetzt ist, ist so groß, daß das Kohlefilter 5 · 550 g radioaktives Jod und Methyljodid zu absorbieren vermag.

Alle konstruktiven Winkel der mit der Aktivkohle in Berührune stehenden Teile des Adsorptionsfilters betragen 45° oder mehr und sind somit stets größer als die Schüttwinksl des verwendeten Filtermaterials. Dieser beträgt bei Aktivkohle etwa 30° bei einer Korngröße von 0,6 · 1,2 mm. Damit besteht keine Möglichkeit, während der Füllung Hohlräume zu bilden, und es wird sichergestellt, daß das Filterbett gleichförmig ohne Bildung von Seitenkanälen beladen wird, durch die das Abgas beim Durchgang durch das Filterbett entweichen könnte. Da alle im Filterbett vorhandenen Grenzflächenwinkel wesentlich größer sind, als der Schüttwinkel für Aktivkohle, können weder Setzerscheinungen noch Schwingungsstöße oder seismische Belastungen die Dicke des Kohlekäfigs verändern oder verringern.

Um die verbrauchte Aktivkohle aus den Filterbetten

is Ci zu entfernen, ist eine Abzugseinrichtung vorgesehen, die in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist

Dicht an den Boden 100 des Gehäuses C2 angeschlossene Gruben 70 enthalten nach unten offene Behälter oder Glocken 102 Einander gegenüberstehende Rohrleiturtgen 104, 106 stehen mit dem Innern jeder Glocke 102 in Verbindung und erstreben sich durch die Wände der Grube 70. Mittels Schläucher, 108,110 ist an den Flanschen 105,107 der Rohrleitungen 104,106 ein geschlossener Absaugkreis D angeschlossen, der sus einem Behälter 112 besteht, unterdessen Deckel 111 eine Tasche :14 aufgehängt ist Ein hochtouriges Fördergebläse 116 saugt durch den Boden der Glocke 102 alle Aktivkohle an, die sich in der Grube 70 ablagert bis das betreffende Filterbett C1 geleert ist. Wenn die Filterbetten C\ nicht im Filtereinsatz stehen, werden die Glocke 102 und die Rohrleitungen 104, 106 verstopft. Hierzu ist am Flansch 105 eine Kappe 118 mit einem Stopfen 119 so angebracht, daß dieser die Rohrleitung 104 ausfüllt und sich bis in die Glocke 102 erstreckt.

Ebenso ist am Flansch 107 eine Kappe 120 mit einem Stopfen 121 befestigt, der die Rohrleitung 106 ausfüllt. Das Füllen und Entleeren der Aktivkohle erfolgt nur dann, wenn ein Austausch des Filtermaterials erforderlich ist, z. B. wenn Aktivkohle infolge einer Verunreinigung bei einer Betriebsstörung benutzt worden ist oder we in sie lange Zeit, z. B. drei Jahre lang, unbenutzt in der Anlage verblieben ist.

Im Gehäuse CI des Adsorptionsfilters ist ferner eine Wasserüberflutungseinrichtung eingebaut, die automatisch unmittelbar auf die Filterbetten Wasser leitet, wenn eine unvorhergesehene Überhitzung auftreten sollte und ein Temperaturfühler eine Temperatur über 190° ermittelt, d. h. eine Temperatur weit unterhalb des Flammpunktes für Kohle. Das Wasser, das mehr als

so Kühlmittel für die Aktivkohle statt als Löschmittel dienen soll, taucht die Granalien infolge der Schwerkraft nach unten und durchdringt das Filterbett infolge seiner Kapillarwirkung und sorgt so für die erforderliche Kühlung. Überschußwasser fließt durch die perforierten Stirnwände, die dan Kohlekäfig begrenzen und fließt dann durch den Bodenabzug zum Sumpf für radioaktive Abfälle.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Adsorptionsniter zum Entfernen radioaktiver Isotope aus radioaktiv verunreinigten Abgasen einer Kernkraftanlage, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Vielzahl paralleler, mit teilchenförmigem Filtermaterial gefüllter Filterbetten mit perforierten Stirnwänden und im Gehäuse angeordneten, an die Abgaszuleitung angeschlossenen und in die Filterbetten eingesetzten Blindkanälen mit parallel zu den Stirnwänden des Filterbettes liegenden perforierten weiteren Stirnwänden, an eine Abgasableitung angeschlossenen Hohlräumen sowie oberen Einfüll- und unteren Auslauföffnungen für das Filtermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Blindkanal (84) bis auf den Anschluß für die Abgaszuleilung völlig von einem Filterbett (Ci) umhüllt ist

2. Adsorptionsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Stirnwände (46, 47) jedes Filterbettes (C 1) durch eine im Querschnitt achteckige äußere Schale (44) und die perforierten weiteren Stirnwände (72, 73) jedes Blindkanals (84) durch eine im Querschnitt quadratische innere Schale (45) verbunden sind und daß dh Wände (74,76,78, 80) der inneren Schale (45) mit symmetrischem Abstand zu Wänden (48,50,56,58) der äußeren Schale (44) angeordnet sind.

3. Adsorptionsfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, iiü die innere Schale (45) unter einem Winkei von 45" zur Waagerechten angeordnet ist.