DE2540141A1

DE2540141A1 - Filteranlage zum reinigen von gas- oder luftstroemen

Info

Publication number: DE2540141A1
Application number: DE19752540141
Authority: DE
Inventors: Manfred Ohlmeyer; Juergen Dipl Chem Wilhelm
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1975-09-09
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1977-03-10
Also published as: GB1558074A; FR2323430B1; JPS6390B2; DE2540141C3; FR2323430A1; BR7605952A; CH610527A5; DE2540141B2; BE845711A; JPS5233885A

Description

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GESELLSCHAFT FÜR

KERNFORSCHUNG MBH Karlsruhe, den 1. Sept. 1975

PLA 7541 Sdt/lb

Filteranlage zum Reinigen von Gas- oder Luftströmen

Dxe Erfindung betrifft eine Filteranlage zum Reinigen von Gasoder Luftströmen insbesondere für radioaktive Stoffe enthaltende Abluft mittels schütt- oder rieselfähigem Kontaktmaterial, wie z.B. Aktivkohle, wobei die Abluft das ein Wanderbett bildende Filtermaterial durchströmt, bestehend aus einer durchströmbaren Filterkammer, die mit einer Zugabe- und einer Abzuqsöffnung für das Filtermaterial versehen ist, zwischen welchen dieses kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels der Schwerkraft gefördert wird.

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 Entleerungsstutzen wieder abgelassen und durch neues Filtermaterial ersetzt. Da ein minimaler Abscheidegrad durch eine Filteremrichtung garantiert werden muß, wird der Wechsel des gesamten Filtermaterial 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 ständig eine Fremdbeladung durch bereits vorhandene Verunreinigungen in der Zuluft sowie durch Luftfeuchtigkeit erfolat.

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Dieses Verfahren stellt bei den meist beträchtlichen Kosten des Filtermaterial 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 Filtermaterial gefährdet werden.

Aus der DT-OS 2 239 327 und der DT-OS 2 213 360 sind bereits solche Filteranlagen 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 Filtermaterial 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 das Filterbett vom Gas- oder Luftstrom nach dem Gegenstromprmzip 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 Gasoder Luftstromes das Filterbett teilweise aufgelockert wird und somit kein Mindestabscheidegrad mehr gewährleistet ist. Darüber hinaus sind Wanderbettfilter mit beweglichen Teilen im Luftstrom und zusätzlichen Äbdichtungsproblemen bei einer Filtermaterialumlenkung sehr aufwendig und neigen häufig zu Betriebsstörungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, bei einer solchen Filteranlage die Kapazität des Filtermaterials voll auszuschöpfen wobei die aus der Filteranlage austretende Reinluft möglichst nur mit der reinen Aufgabenseite des Filtermateriales 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.

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Die Erfindung schlägt nun zur Lösung dieser Aufgabe bei einer Filteranlage der eingangs beschriebenen Art vor, daß der Luftstrom nach Durchströmen des Fermaterials mindestens einmal umgelenkt bzw. zurückgelenkt und mindestens einmal erneut oberhalb der ersten Beaufschlagung quer durch das Filterbett geführt ist und dieses mindestens zum zweiten Mal beaufschlagt. Eine spezielle Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, daß der Luftstrom zweimal in je entgegengesetzter Richtung um 180 umgelenkt und von unten nach oben dreimal durch das Filterbett geführt ist. Ein weiterer , besonders vorteilhafter Vorschlag gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Wandung der im wesentlichen allseitiq geschlossenen Filterkammer mindestens drei quer zur Filterbettiefe bzw. zur Förder richtung des Filtermaterial gelegene öffnungen für den Luftdurchtritt aufweist, von denen mindestens zwei übereinanderliegend auf der einen Seite des Filterbettes und mindestens eine auf der anderen Seite des Filterbettes gelegen sind, wobei auf diese öffnung eine Umlenkkammer gasdicht aufgesetzt ist, die den aus dem unteren Teil der öffnung austretenden Luftstrom nach oben umlenkt und ihn durch den oberen Teil der öffnung erneut durch das Filterbett lenkt und auf die anderen beiden, übereinandergelegenen öffnungen unten die Zuströmkammer und oben die Abströmkammer ebenfalls dicht aufgesetzt sind vmd daß in die öffnungen Siebe, bzw. Gitter zur Begrenzung des Filtermateriales gelegt sind. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung schlägt vor, daß auf der einen, der Rohluft zugewendeten Seite der Filterkammer auf einer unteren öffnung die Zuströmkammer und darüberliegend auf einer weiteren öffnung eine Umlenkkammer und auf der, der Reinluft zugewendeten Seite der Filterkammer auf einer unteren öffnung eine weitere, entgegengesetzt wirkende Umlenkkammer und über dieser auf einer oberen öffnung die Abströmkammer aufgesetzt sind, und daß sich dabei jeweils die Zuströmöffnung und der untere Teil der einen öffnung,sowie der obere Teil der einen öffnung und unterer Teil der anderen 'iffnuni sowie Abströmöffnung und oberer Teil der anderen öffnung einander gegenüberliegen. Letztlich ist es besonders günstig, daß der Querschnitt der Öffnungen für die Umlenkkammern mindestens doppelt so groß

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ist wie der Querschnitt der Zu- bzw. Abströmöffnungen.

Durch diese Art der Filterung eines Luft- oder Gasstromes mittels eines fließfähigen Filtermateriales wird es durch die Erfindung ermöglicht, daß durch die besonders günstige Führung des Luftoder Gasstroms die Beladung des Filtermaterials insbesondere die Freradbeladung die Beladung z.T. überlagernd im wesentlichen von unten nach oben erfolgt. 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 Alisnutzung der Kapazität des Filtermateriales gewährleistet ist. Der Durchsatz des Filtermateriales im Filterbett kann dabei ohne IBetriebsemschränkung 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 Wechsel des Filtermateriales durchzuführen, wodurch die Möglichkeit von Betriebsstörungen verringert wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Gehäuse mit einfacher Umlenkung Figur 2 ein Gehäuse mit zweifacher Umlenkung

Figur 3 ein Gehäuse mit zweifacher Umlenkung in perspektivischer Darstellung.

Die Filteranlage mit einfacher Umlenkung gemäß der Figur 1 besteht aus der Filterkammer 1 zur Aufnahme des Filtermateriales 2 in Form 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

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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 seiner 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 die Stutzen 6 und 7 sind Zugabe- und Abzugsvorrichtungen für das Filtermaterial anschließbar, die eine automatische Betriebsweise ermöglichen. -In die Wand der Filterkammer 1 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 untere 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 um 180 nach oben umgelenkt und über der ersten Durchströraungsstelle erneut in entgegengesetzter Richtung über den oberen Teil der Öffnung 10 durch das Filtermaterial 2 geführt, wodurch die »astlichen 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.

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Die Durchtrittsöffnungen 8, 9 und 10 für den Luftstrom 11 in der Filterkaramer 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 1O eingelegt und mittels der Flansche zwischen Filterkammer 1 und den Kammern 3, 4 und 5 gehalten oder verschraubt werden.

Die Oberkante der öffnung 8 und die Unterkante der öffnung 9 liegen soweit auseinander, daß auch die Teilluftmenge, die den direkten Weg durch das Filtermaterial unter Umgehung der Umlenkkammer 5 nimmt, mindestens dieselbe Verweilzeit im Filtermaterial hat, wie der Hauptluft strom, dadurch wird eine Beeinträchtigung der Gesamtabscheideleistung der Filteranlage durch Leckluftströmung ohne zusätzliche Abdichtungsmaßnahmen ausgeschlossen.

Die Zu- und Abströmkammern 3 und 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 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 1 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 wild erreicht,daß ein sicherer Durchlauf des Filtermaterials ohne tote Bdcen gewährleistet ist. Für eine solche Gehäuseausbildung weisen dann die Zuström, Abström- und Otolenkkammern passende Querschnitte, z.B. Dreiecke oder Polygone auf.

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Ebenso kann die Luft- bzw. Gaszu- und abführung in den Kammern 3 und 4 von vorne und hinten bzw. oben oder unten erfolgen, d.h. mit einer Lufturalenkung 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 Figuren 2 und 3 dargestellt. Es ist im Prinzip dasselbe Gehäuse wie in der Figur 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 1 bzw. das Filterbett kann in seiner Tiefe durch eine oder mehrere Siebwände zusätzlich geteilt sein, wobei der Durchsatz des Fi It er mediums durch jede leilkamner 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 beidem Gehäuse gemäß der Figur 1 kontinuierlich oder diskontinuierlich geführt wird, wird danach in der ersten Umlenkkammer 19 um 180 umgelenkt, dann zum zweiten 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 Abströmkammer 23 ab. Auch bei diesem Gehäuse sind die Kammern 17, 19, 20 und 23 auf Öffnungen 24, 25, 26 und 27 der Filterkammer gasdicht mittels Flanschen und Dichtungen aufgesetzt. Diese Öffnungen sind ebenfalls durch Gitter, Siebe bzw. Lochbleche ähnlich wie bei der Ausführung gemäß der Figur 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 zugewendeten 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

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öffnung 24 etwa gegenüberliegt, um eine rechtwinklige Durchströmung des Filterbettes 2 zu ermöglichen. Der obere Teil der öffnung 2 5 liegt nun gegenüber dem unteren Teil der öffnung 26 für die zweite Umlenkkammer 20, die wiederum oberhalb der Einströmkammer 17 auf der Rohluftseite der Kammer 18 sitzt. Der oberen Hälfte der Öffnung 26 ist nun auf der anderen Seite, der Reinluftseite der Kammer 18, die Abströmoffnung 27 gegenüberliegend zugeordnet, so daß in dem Gehäuse ein dreifaches recht winkliges Durchdringen des Luftstromes 28 durch das Filterbett ermöglicht wird. Für die Form der Filterkammer 18 gilt das gleiche, was für die Form der Filterkamner aemäß der Figur 1 gesagt wurde.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Filtergehäuses besteht vor allem in dem optimalen Einsatz des Filtermateriales 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 Rohluftzuführung. Durch den Fortfall von Sicherheitszuschlagen bei der Filterbettiefe (kein FremdbeladungsZuschlag) wird ein gadngerer 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.

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Claims

GESELLSCHAFT FÜR ^- O 4 U KERNFORSCHUNG MBH Karlsruhe, den 1. Sept. 1975 PLA 7541 Sdt/lb Patentansprüche;

1. Filteranlage zum Reinigen von Gas- oder Luftströmen, insbesondere für radioaktive Stoffe enthaltende Abluft mittels schütt- oder rieselfähigem Kontaktmaterial, wie z. B. Aktivkohle, wobei die Abluft das ein Wanderbett bildende Filtermaterial durchströmt, bestehend aus einer durchströmbaren Filterkammer, die mit einer Zugabe- und einer Abzugsöffnung für das Filtermaterial versehen ist, zwischen welchen dieses kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels Schwerkraft gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom (11) nach Durchströmen des Filtermaterials (2) mindestens einmal umgelenkt bzw. zurückgelenkt und mindestens einmal erneut oberhalb der ersten Beaufschlagung quer durch das Filterbett (2) geführt ist und dieses zum zweiten Mal beaufschlagt.

2. Filteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom (11) zweimal in je entgegengesetzter Richtung um 18O ° umgelenkt und von unten nach oben dreimal durch das Filterbett (2) geführt ist.

3. Filteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Wandung der im wesentlichen allseitig geschlossenen Filterkammer (1) mindestens drei quer zur Filterbettiefe bzw. zur Förderrichtung des Filtermateriales (2) gelegene Öffnungen (8, 9, 10) für den Luftdurchtritt aufweist, von denen mindestens zwei (8, 9) übereinanderliegend auf der einen Seite des Filterbettes (2) und mindestens eine (10) auf der anderen Seite des Filterbettes gelegen sind, wobei auf diese Öffnung (10) eine Umlenkkammer (5) gasdicht aufgesetzt ist, die den aus dem unteren Teil der Öffnung (10) austretenden Luftrom nach oben umlenkt und ihn durch den oberen Teil der Öffnung (10) erneut durch das Filterbett (2) lenkt und auf die anderen , beiden übereinandergelegenen Öffnungen (8, 9) unten die Zuströmkammer (3) und oben die Abströmkammer (4) ebenfalls dicht aufgesetzt sind

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und daß in die Öffnungen (8, 9, 10) Gitter, Lochbleche bzw. Siebe (2) gelegt sind.

4. Filteranlage nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen, der Staubluft zugewendeten Seite der Filterkammer (18) auf eine untere öffnung (24) die Zuströmkammer (17) und darüberliegend auf einer weiteren öffnung (26) eine Umlenkkammer (20) und auf der, der Reinluft zugewendeten Seite der Filterkainmer (18) auf eine untere Öffnung (25) eine weitere, entgegengesetzt wirkende Umlenkkammer (19) und über dieser auf eine obere Öffnung (27) die Abströmkammer (23) aufgesetzt sind und daß sich jweils die Zuströmöffnung (24) und der untere Teil der öffnung (25) sowie der obere Teil der öffnung (25) und unterer Teil der Öffnung (26), sowie Abströmöffnung (27) und oberer Teil der öffnung (26) einander gegenüberliegen.

5. Filteranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der öffnungen (10, 25, 26) für die Umlenkkammern (5, 19, 20) mindestens doppelt so groß ist, wie der Querschnitt der Zu- bzw. Abströmöffnungen (8, 9, 24, 27) .

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