DE2755964C2 - Filteranordnung zur Abscheidung toxischer oder radioaktiver Stoffe aus der Atem- oder Prozeßluft, insbesondere von kerntechnischen Anlagen - Google Patents

Filteranordnung zur Abscheidung toxischer oder radioaktiver Stoffe aus der Atem- oder Prozeßluft, insbesondere von kerntechnischen Anlagen

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung zur Abscheidung toxischer oder radioaktiver Stoffe aus der Atem- oder Prozeßluft, insbesondere von kerntechnischen Anlagen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Bei mit gefährlichen Stoffen angereicherten oder gesättigten Filterelementen ist es aufgrund der Langzeitwirkung üblich, diese entweder mit hohen Temperaturen zu veraschen oder im zusammengepreßten Zustand in Abfallbehälter einzugeben und an schwer zugänglichen, meist unterirdischen Orten abzulagern. Die Belange des Umweltschutzes erfordern für diesen Entsorgungsvorgang in beiden Fällen die Einhaltung besonders strenger Vorschriften.
  • Bei der Abscheidung radioaktiver Stoffe aus der Luft, insbesondere bei kerntechnischen Anlagen, ist es bekannt, die verseuchte Luft in einem Kanalsystem durch ein Filterelement zu führen, das in einem in das Kanalsystem integrierten Gehäuse angeordnet ist. Nach Sättigung, d. h. nach Verseuchung, muß das Filterelement ohne Gefährdung der Umwelt aus dem Gehäuse entnommen und der Entsorgung zugeführt werden, wobei es in einen in seiner Form und Ausbildung behördlich vorgeschriebenen Abfallbehälter eingegeben werden muß. Der Austausch einer verseuchten Filterzelle in dem Gehäuse erfolgt unter Verwendung der bekannten Schutzbeuteltechnik. Dabei muß das verseuchte in einen Schutzbeutel eingeschlossene Filterelement in dem vorgeschriebenen Abfallbehälter untergebracht werden. Üblicherweise besitzen die bekannten Filterelemente starre Rahmen, die zur dichtenden Aufnahme der Filterelemente mit Hilfe von Anpreßelementen in dem Aufnahmegehäuse dienen. Außerdem besitzen diese bisher verwendeten Filterelemente Formgebungen und Abmessungen, die sich nicht in dem Abfallbehälter unterbringen lassen, so daß das in dem Schutzbeutel eingeschlossene Filterelement zerkleinert und aufgearbeitet werden muß. Diese bisher erforderliche Aufbereitung des verseuchten Filterelementes machte einen erheblichen Aufwand erforderlich, da eine Verunreinigung der Umwelt mit absoluter Sicherheit vermieden werden muß.
  • Aus der DE-OS 25 45 309 ist ein Verfahren zum Austauschen von Filterelementen bei kerntechnischen Anlagen bekannt, bei dem die Filterelemente reihenweise über- und nebeneinander angeordnet an einem Einbaurahmen eines Filterkanals aufgenommen sind.
  • Der Austausch der Filterelemente erfolgt von der Reinluftseite her. Dies wird dadurch ermöglicht, daß bei der Schutzbeuteltechnik anstelle der Filterbeutel Filterschläuche verwendet werden, die in besonderer Weise beim Austauschvorgang gehandhabt werden.
  • Aus dem DE-GM 69 40 825 ist eine besonders ausgebildete Filterpatrone bekannt, die einen Wegwerfkörper bildet. Bei der Auswechselung werden die gesättigten Patronen abgeschraubt und in einen Plastiksack gegeben, der nach Verschweißung der Vernichtung zugeführt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filteranordnung zur Abscheidung toxischer oder radioaktiver Stoffe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zu schaffen, bei der die Beseitigung der verbrauchten Filterelemente für die Umgebung kontaminationssicher gemacht wird und insbesondere die Entnahme der Filterelemente aus den Aufnahmegehäusen vermieden wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
  • Dadurch, daß das Aufnahmegehäuse als Abfallbehälter ausgebildet und an einer an den Zuluft- und den Abluftkanal angeschlossenen Deckelhaube in dichtender Anlage gehalten ist und daß der Innenraum des Abfallbehälters durch das Filterelement in einen Zuluftraum und einen Abluftraum getrennt ist, ist ein Austausch der Filterelemente bei Kernkraftanlagen bei günstigen Bedingungen in einer sehr kurzen Zeit bei einem ebenfalls sehr geringen Aufwand durchzuführen. Beim Austausch ist es lediglich erforderlich, unter Verwendung der bekannten Schutzbeuteltechnik den Abfallbehälter mit dem in ihm enthaltenen Filtermaterial von der Filteranlage, d. h. von der Deckelhaube, zu trennen und durch den üblichen Verschlußdeckel zu schließen, was ohne jede Kontaminationsgefahr erfolgen kann, so daß das Bedienungspersonal ohne Verwendung von Schutzanzügen tätig werden kann und die Anordnung der bisher erforderlichen besonderen Schutzräume entfällt.
  • Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
  • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Filteranordnung mit Abfallbehältern und einem Hubwagen;
  • Fig. 2 eine Seitenansicht der Filteranordnung;
  • Fig. 3 einen teilweisen Schnitt durch die Filteranordnung;
  • Fig. 4 die Ansicht auf einen abgesenkten Abfallbehälter mit schematischer Ansicht des Wechselvorganges mit der Schutzschlauchtechnik;
  • Fig. 5 eine Ansicht mit Abfallbehälter in seitlich verschobenem Zustand;
  • Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teils der erfindungsgemäßen Filteranlage, bei der der Austausch mit einer Fernbedienung möglich ist;
  • Fig. 7 einen Schnitt gemäß Fig. 6;
  • Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filteranlage;
  • Fig. 9 einen Schnitt gemäß Fig. 8;
  • Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abfallbehälters;
  • Fig. 11 die Aufsicht gemäß Fig. 10;
  • Fig. 12 einen Schnitt gemäß Fig. 11;
  • Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abfallbehälters mit einer zick-zack-förmig eingelagerten Taschenfilterschicht;
  • Fig. 14 und 15 eine Teilansicht einer vom Behälter gelösten Deckelhaube mit eingeschweißtem Schutzschlauch während der Wartungsphase;
  • Fig. 16 eine Aufsicht auf den Behälter nach Fig.. 15;
  • Fig. 17 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abfallbehälters mit Filterelement im Schnitt;
  • Fig. 18 einen Schnitt durch den Behälter gemäß Fig. 17;
  • Fig. 19 einen mit einem Standarddeckel versehenen Abfallbehälter im Schnitt;
  • Fig. 20 eine Aufsicht auf den Behälter nach Fig. 19; und
  • Fig. 21 und 22 eine Darstellung der Deckelhaubenverbindung zum Abfallbehälter.
  • Wie die Filteranordnung nach Fig. 1 im einzelnen zeigt, sind die im Abfallbehälter 1 eingegossenen, nicht dargestellten Filterelemente über Deckelhauben 4 mittels Rohrstutzen 3 und Flanschverbindungen 6 unmittelbar an Zu- und Abluftkanäle 7 angeschlossen, deren Stützen 2 so hoch angesetzt sind, daß sich unter den frei hängenden Abfallbehältern 1 ein Zwischenraum 11 bildet, der es während der Filterwechselphase ermöglicht, daß vor der Filterwechselphase unter jeden auszutauschenden Abfallbehälter 1 ein fahrbarer Hubwagen 10 geschoben werden kann.
  • Nach Lösen der Spann- oder Verbindungselemente 5 wird der Abfallbehälter 1 von der stationären Deckelhaube 4 mit dem Hubwagen 10 auf den Boden abgesenkt. Dabei wird ein eingeklemmter, nicht dargestellter Schutzschlauch zwischen Bordringen 8, 9 auseinandergezogen, damit der bekannte Schweiß- und Trennvorgang zwecks Abisolierung von der Deckelhaube 4 und dem Behälter 1 durchgeführt werden kann.
  • In Fig. 2 sind eine Reihe von neben- oder hintereinander geschalteten mit Filterelementen versehene Abfallbehälter 1 direkt unter den mit dem Gestell 2 abgestützten Lüftungskanälen 7 angeordnet, wobei die Abluftrohre 3 den Zuluftkanal 7 teilweise durchdringen, während die zuluftseitigen Rohrstutzen 3 a der Deckelhauben 4 lediglich an der entsprechenden Kanalunterseite luftdicht befestigt sind.
  • In Fig. 3 weist der Abfallbehälter 1 versetzt zueinander angeordnete Filterelemente 48, 49 auf, wobei der Behälter bereits von der Deckelhaube 4 gelöst und mit dem Hubwagen 10 abgesenkt ist. Dabei verbleiben die Spann- oder Verbindungselemente 5 am umlaufenden Flansch der stationären Deckelhaube 4. Der auseinandergezogene Schutzschlauch 9 zwischen den beiden Bordringen 8 kann danach mittels Schweiß- und Trenngerät in der Mitte luftdicht voneinander geteilt werden.
  • Der Auswechselvorgang ist weiterhin in Fig. 4 und 5 gezeigt, wobei das erforderliche Trenngerät 14 zur Trennung des Schutzschlauches 9 angedeutet ist.
  • Der Abfallbehälter 1 wird mit dem Hubwagen 10 seitlich von der Filteranordnung 2 im Bereich des Bodens 11 weggezogen, wobei über Hebel 12 vorgesehene Drosselklappen 13 geschlossen sind. Der Schlauchrest 9 an der Deckelhaube 4 wird nach dem Unterstellen eines frischen Filterbehälters 1 in den neuen Schutzschlauch 9, der am Behälter 1 und der Deckelhaube 4 in den Bordringen befestigt ist, hineingezogen. Der verbrauchte Behälter 1 wird mit einem Standarddeckel 15 verschlossen und für den Abtransport bereitgestellt.
  • Fig. 6 zeigt eine vollautomatische fernbedienbare Ausführung der Filteranordnung mit dem Abfallbehälter 1. Eine derartige Lösung wird besonders in solchen Einsatzgebieten bevorzugt, die von einem starken Verseuchungscharakter, zum Beispiel in heißen Zellen, gekennzeichnet sind. Der Abfallbehälter 1 mit dem eingegossenen Filterelement 16 wird durch hebelübersetzte Anpreßelemente 20 (z. B. hydraulische Zylinder) an die zwecks besserer Führung mit einer trichterförmigen umlaufenden Randabdeckung 4 a versehenen Deckelhaube 4 luftdicht angepreßt. Dabei dringt eine Prüfrillenvorrichtung 22 der Deckelhaube 4, die durch ein dachförmiges Sperrstück 21 die Staub- und Reinluftseite voneinander unterteilt, in die elastische Dichtung 16 a des in dem Behälter 1 eingegossenen oder eingefüllten Filterelementes 16 ein und dichtet mit der Deckelranddichtung 4 a zusammen den Abfallbehälter 1 gegen Nebenluft ab. Während des Filterbetriebes sind in zu- und abluftseitigen Rohranschlüssen 24, 25 auf der Deckelhaube 4 vorgesehene Drosselklappen 23 durch Anpreßelemente 23 a (z. B. Hydraulikzylinder) geöffnet. Der Filteraustausch des verbrauchten und verseuchten Filterelementes 16 im Behälter 1 geschieht wie folgt:
  • Die Anpreßelemente 23 a werden durch Fernauslösung auf Schließstellung der Drosselklappen 23 verschoben. Der Rein- und Staubluftkanal 19 ist dadurch hermetisch abgesperrt. Danach werden die drei hebelübersetzten Anpreßelemente 20 an der Deckelhaube 4 entriegelt. Hierdurch ist der Behälter 1 mit dem Filterelement 16 senkrecht nach unten frei beweglich. Ein unter dem Behälter 1 angeordneter ausfahrbarer Hubzylinder 28 mit Druckzylinder 29 wird belastet und schließlich durch Freigabe einer Sperrschaltung so weit nach unten verschoben, bis der Behälter 1 auf einem zweigeteilten Förderband 31 oder auf einem angetriebenen Rollenband 30 aufliegt. Auf diese Weise kann der Abfallbehälter 1 samt verbrauchtem Inhalt nach vorherigem Aufsetzen des Standarddeckels 15 bis zur Ausschleusungsposition horizontal automatisch abgefahren werden. Vor Inbetriebnahme eines neuen Behälters mit einem frischen Filterelement geht der Bedienungsablauf in umgekehrter Reihenfolge vor sich. Dabei kann eine fernüberwachte letzte Dichtigkeitsüberprüfung zwischen Filterelemente 16 und Deckelhaube 4 und andererseits eine Überprüfung der Abdichtung zwischen dem Zu- und Abluftkanal 24, 25 mittels der Prüfrillenvorrichtung 22 vorgenommen werden.
  • Gleichzeitig ist damit auch der Spanneffekt der Anpreßelemente 20 überprüfbar. Anstelle des Hubzylinders 28 kann auch das Förderband 31 oder das ganze Rollenband 30 über entsprechende Hubgeräte vertikal verschoben werden.
  • Aus Fig. 7 sind die durch das Filterelement 16 verbleibenden Zuluft- und Ablufträume 17, 18 für das Zu- und Abströmen der Luft in die Zu- und Abluftkanäle 24, 25 ersichtlich. Dies gilt ebenso für die Anordnung der Spann- oder Anpreßelemente 20 an der Deckelhaube 4.
  • Die Fig. 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem dicht nebeneinanderliegende runde Rohrleitungen 42 oder eckige Zuluft- und Abluftkanalleitungen 43 auf dem Rahmengestell 2 angeordnet sind. Über Flanschverbindungen 41, 45 sind Rohrleitungsstutzen 35, 38 und damit die Deckelhaube 36 und der daran angeklemmte Abfallbehälter 1 angeschlossen. Die Deckelhaube 36 ist mit einem schräg durch den Deckelraum verlaufenden Rohrstück 37 für den Zuluftstrom versehen, das am unteren Ende eine umlaufende kreisrunde Prüfrillenvorrichtung 39 aufweist, die im angespannten Zustand auf dem Filterelement 32 und seiner Dichtung 32 a aufliegt. Das im Abfallbehälter 1 eingelagerte Filterelement 32 besteht aus einer sternförmig um einen Zylinderraum 33 herum angeordneten Zick-zack- Taschenfilterschicht 32. Die staubige Luft strömt von der Rohrleitung 40 und 42 oder 43 aus durch den gesamten Deckelhaubenraum 36 zum Filterelement 32 und wird nach der Reinigung von hier aus durch den Deckelfreiraum 44 wieder in die Abluftrohrleitung 35 abgegeben. Am Rand der Deckelhaube 36 und am Rand des Abfallbehälters 1 ist jeweils ein umlaufender Mehrfachrillen-Bordring 46 befestigt, worin ein für den Wechselvorgang ausreichend langer klarsichtiger Schutzschlauch 47 durch eingelegte Schnüre eingeklemmt ist. Auch in diesem Falle wird der Abfallbehälter 1 mit einem fahrbaren Hubwagen 10 beim Wechselvorgang nach Lösen der Spannelemente abgesenkt, bis der Schutzschlauch 47 sich so entfaltet hat, daß dieser in je zwei Hälften abgeschweißt und getrennt werden kann.
  • In Fig. 10 ist das Filterelement block- oder quaderförmig ausgebildet und besteht zum Beispiel aus vier gleich großen Zick-zack-Taschenfilterpaketen 48, 49, die wechselweise so übereinandergeschichtet werden, daß mindestens 65% des Behälters damit ausgefüllt sind. Hierdurch entstehen für je zwei über Eck aneinanderliegende Luftanströmseiten zwei Ausströmseiten, die als kreissegmentförmige Freiräume 50 und 51 an vier Seiten des Behälterinnenraumes für den Zu- und Abluftstrom genutzt werden, der durch beide Rohrstutzen 56 und 57 und durch die Deckelhaube 53 mit gegenläufigen Stromrichtungen hindurchgeleitet wird. Aus Fig. 11 und 12 ist erkennbar, wie der Staubluftraum 56 vom Reinluftraum 57 in der Deckelhaube 53 diagonal über das Eckenmaß des Filterpaketes 48, 49 durch eine gerade Prüfrillenschiene 54 abgeteilt ist. Die am Behälterinnenrand anstoßenden Ecken der Filterschicht 48, 49 sind jeweils durch einen besonderen Verguß 52 abgedichtet.
  • Die Prüfrillenschiene 54 ist mit der Prüfrille 55 versehen. Im Behälterschnitt mit dem Behälter 1 ist die Lage der Filterelementdichtung 1 a zu erkennen.
  • Die Darstellungen in den Fig. 13, 14, 15 und 16 geben noch eine andere Ausbildung eines Filterelementes in einem Abfallbehälter wieder. Hierbei handelt es sich um gleichmäßig zick-zack-förmig übereinandergeschichtetes Papierfilterpaket 59, bei dem der Luftstrom U-förmig durch die Filterschicht 59 und den Behälter 1 strömt. In der Deckelhaube 60 ist die dachförmige Unterteilung 61 mit anschließender Prüfrillenvorrichtung 64 zu erkennen, die nach dem Zusammenbau auf die Dichtung 65 des Filterpaketes 59 drückt. Weiterhin sind gegen Nebenluft abgedeckte Freiräume 59 a, 59 b am Filterpakt 59, die schwarz schattiert ausgefüllt sind, zu erkennen. Die Fig. 14 und 15 sollen die Lage der Mehrfachrillen-Bordringe 66 und 67 und die Situation des zusammengeschweißten Schutzschlauches 68 nach dem Auseinanderziehen von Behälter und Deckelhaube verdeutlichen.
  • Die Fig. 17, 18, 19 und 20 sind Schnittdarstellungen durch die zwei grundlegenden Abfallbehälter-Filterschichtsysteme, und zwar in einem Fall als körniges Schüttgut 69 oder als Papierfilterblock und in der anderen Version als Faltpapierfilterstern 72 mit einer auf der Staubluftseite eingelegten zylindrischen Vorfilterschicht 73. Beide Abfallbehälter werden beim Antransport und Abtransport mit einem üblichen Standarddeckel 15 verschlossen.
  • Im Beispiel der Fig. 17 kann als Vor- und Nachfilter zu der körnigen Schüttgutschicht 69 mit der Dichtung 71 noch eine eng gefaltete Papierfilterschicht 69 a vor und hinter der Filterschicht angeordnet werden. Die Fig. 18 ist eine Schnittzeichnung durch den Behälter 1 mit der Filterschicht 69 und 69 a und den Freiräumen 70. Fig. 20 zeigt die verbleibenden Freiräume im Abfallbehälter 1 für die Reinluftabströmung 75 auf. Die schwarz schattierten V-förmigen Filtertaschenabdeckungen 76 bewirken eine zwangsweise Luftpassage durch die Filterplatten 72 in die Reinlufträume 75. Der Hohlzylinder 74 mit der Vorfilterschicht 73 ist hierbei die Lufteinström- oder Staubluftseite.
  • In Fig. 21 und 22 ist die Art der Befestigung von Mehrfachrillen-Bordringen 77 und 78 an der Deckelhaube 4 und am Abfallbehälter 1 wiedergegeben. Damit der Schutzschlauch 81 bei der Wartung nicht verletzt wird, werden unterhalb des Behälterrandes 1 ringsum vorzugsweise Hutmuttern oder Blindmuttern 79 zur Aufnahme der Schrauben 80 dicht angeschweißt. Die Bolzen 80 werden durch die Deckelhaube 15 und durch den verseuchten Schutzschlauch 81 hindurchgesteckt und fest mit dem Behälter 1 verschraubt. Der Bordring 78 verbleibt in diesem Falle am Behälter 1 und wird für die Endlagerung nicht entfernt. Durch diese Konstruktion wird sichergestellt, daß der verseuchte Schutzschlauch 81 und das verseuchte Filterelement im Behälter 1 kontaminationsgeschützt verpackt sind und keine verseuchten Bestandteile in die Umgebung gelangen können.

Claims (7)

1. Filteranordnung zur Abscheidung toxischer oder radioaktiver Stoffe aus der Atem- oder Prozeßluft, insbesondere von kerntechnischen Anlagen, bei der das der Filtrierung dienende Filterelement auswechselbar in einem einen Zuluft- und einen Abluftkanal aufweisenden Aufnahmegehäuse angeordnet und nach erfolgter Sättigung in einen der Entsorgung dienenden Abfallbehälter überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegehäuse als Abfallbehälter (1) ausgebildet und an einer an den Zuluft- und den Abluftkanal (24, 25) angeschlossenen Deckelhaube (4) in dichtender Anlage gehalten ist, und daß der Innenraum des Abfallbehälters (1) durch das Filterelement (16 ) in einen Zuluftraum (17) und einen Abluftraum (18) getrennt ist.
2. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (16), der Zuluftraum (17) und der Abluftraum (18) sich über die Höhe des Abfallbehälters (1) erstrecken, daß der Abfallbehälter (1) mit der seinem Umfang entsprechenden Deckelhaube (4), von dieser nach unten hängend durch Anpreßelemente (20) dichtend und lösbar in Eingriff gehalten ist, und daß in der Deckelhaube (4) voneinander getrennte, in den Zuluft- und den Abluftkanal (24, 25) führende, mit den Räumen (17, 18 ) in dichter Verbindung stehende Leitorgane (24, 25, 21) angeordnet sind.
3. Filteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zuluftkanal (24) und in dem Abluftkanal (25) je eine bei Abnahme des Abfallbehälters (1) von der Deckelhaube (4) in die Schließstellung führbare Drosselklappe (23) angeordnet ist.
4. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (16) aus einer körnigen Schüttgutschicht besteht.
5. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (32) aus einer sternförmig angeordneten Filterschicht aus großflächigen durch Faltung gebildeten Filterpapiertaschen besteht, die einen mittigen hohlen, dem Lufteintritt dienenden Zylinderraum (33) besitzt.
6. Filteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mittige zylindrische Hohlraum mit einer ringförmigen gröberen Vorfilterschicht (73) ausgestattet ist.
7. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch der Deckelhaube (4) und der Flansch des oberen Randes des Abfallbehälters (1) jeweils mit einem mehrrilligen elastischen Bordring zur kontaminationssicheren Dichtung der Trennfuge zwischen Abfallbehälter (1 ) und Deckelhaube (4) versehen sind.
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