BR112016011952B1

BR112016011952B1 - ciclone aglomerador de fluxo invertido, processo de despoeiramento de um fluxo gasoso e uso

Info

Publication number: BR112016011952B1
Application number: BR112016011952-5A
Authority: BR
Inventors: Romualdo Luís Ribera Salcedo; Julio José Silva Paiva
Original assignee: Advanced Cyclone Systems, S.A.
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2021-05-18
Also published as: EP3085454B1; WO2015075702A1; US10518276B2; EP3085454C0; CA2931607C; PT107312B; US20160368004A1; JP2016538126A; CA2931607A1; PT107312A; EP3085454A1; CN106457266A

Abstract

CICLONE AGLOMERADOR DE FLUXO INVERTIDO, PROCESSO DE DESPOEIRAMENTO DE UM FLUXO GASOSO, PROCESSO DE DESPOEIRAMENTO E LAVAGEM A SECO DE COMPOSTOS GASOSOS E USO Incorporando no cálculo de ciclones o fenómeno de aglomeração interparticular, principal responsável pela captura de partículas submicrométricas por partículas maiores, estas últimas preferencialmente com diâmetros de 10-20 (mi)m, detectou-se, com surpresa, uma família de ciclones optimizados de geometria definida pelos seguintes parâmetros adimensionais: a/D - 0,110-0,170; b/D - 0,110-0,170; s/D - 0,500-0,540; De/D - 0,100-0,170; h/D - 2,200-2,700; H/D - 3,900-4,300; Db/D - 0,140-0,180, sendo a e b, os lados da entrada tangencial de secção rectangular do ciclone, o primeiro deles paralelo ao eixo de tal ciclone, sendo este dotado de um corpo de altura H com um troço superior cilíndrico de diâmetro interno D e altura h e com um troço inferior tronco-cónico invertido de base menor de diâmetro Db; e de um tubo de vórtice cilíndrico de altura s e diâmetro De (dimensões internas). Ao maximizar a eficiência para as partículas mais finas e/ou menos densas, as mais difíceis de capturar, maximiza-se a eficiência global.

Description

Domínio técnico

[0001] A presente invenção respeita a um dispositivo despoeirador do tipo denominado ciclone de fluxo invertido. Adicionalmente a invenção respeita a processos de despoeiramento de gases, eventualmente com lavagem a seco dos mesmos.

[0002] Ciclones são despoeiradores utilizados em vários tipos de indústrias, com dois fins complementares: remoção de poeiras dos gases emitidos por processos antes de serem libertados para a atmosfera (por ex. fumos de caldeiras e de fornos), e recuperação de partículas finamente divididas de valor econômico significativo (por ex. indústria alimentar, química e farmacêutica).

[0003] Os ciclones têm a vantagem de apresentarem baixos custos de investimento e operatórios e a desvantagem de terem baixas eficiências de captura para partículas inferiores a 23 μm. Deste modo, para fazer face aos critérios de emissões de partículas da legislação Portuguesa e Comunitária, tem de se recorrer muitas vezes a equipamentos mais dispendiosos, tais como filtros de mangas e electrofiltros.

[0004] Assim, o desenvolvimento de ciclones com eficiências significativamente superiores às dos ciclones actualmente existentes, sobretudo para partículas abaixo de 2-3 μm, tem um elevado potencial para aplicação industrial. Várias indústrias (madeiras, metalomecânicas, cimenteiras, química - incluindo a produção de nanopartículas - alimentar e farmacêutica) poderiam usufruir de equipamentos de separação gás-sólido de baixo custo e com eficiência suficiente para colmatar à necessidade de recorrer a equipamentos muito mais caros (quer em custos de investimento, quer em custos operacionais), como sejam os ditos filtros de mangas e electrofiltros. Em alguns casos de processos a elevadas temperaturas e pressão, os ciclones são actualmente os únicos despoeiradores que se podem aplicar.

[0005] Os ciclones industriais são de vários tipos, sendo os mais utilizados, os do tipo de fluxo invertido, cujo esquema se mostra na Fig.1. Descrevendo sucintamente o seu princípio de funcionamento, o gás entra pela seção ab e é obrigado a descrever uma espiral descendente, até que muda de direcção devido ao campo de pressões estabelecido (daí a designação de “fluxo invertido”) saindo no topo pelo tubo de vórtice de comprimento s e diâmetro De. No seu trajeto descendente, as partículas são aceleradas para as paredes e acabam por cair no fundo do ciclone, sendo assim separadas do gás. Num ciclone, são as partículas mais finas aquelas que, em princípio, são as mais difíceis de separar do gás que as transporta, devido à sua resposta mais reduzida em relação à aceleração imposta pelo gás.

[0006] Os fabricantes de ciclones especificam os seus projetos através de “famílias ou geometrias”, caracterizadas por apresentarem relações fixas de 7 dimensões-chave (as razões de a, b, s, De, h, H e Db relativamente ao diâmetro D).

[0007] Ora verificou-se recentemente que as partículas mais finas se conseguem aglomerar com as partículas maiores, desde que sejam cumpridas determinadas condições de projeto do ciclone (Paiva et al., 2010). Esta aglomeração, que ocorre no interior do ciclone, é de difícil compreensão, envolvendo modelos de interação sólido-sólido dentro de fluxos turbulentos muito complexos, e correspondentes cálculos muito exigentes mesmo executados em computadores modernos e rápidos.

Estado anterior da técnica

[0008] Os primeiros ciclones datam do final do século XIX, tendo os modelos teóricos de previsão do comportamento de partículas em fluxos ciclónicos evoluído de empíricos para mais fundamentais. Dentro dos modelos na fronteira entre os empíricos e os mais fundamentais, existe uma teoria que consegue ajustar razoavelmente muitos dos dados existentes relativos a ciclones laboratoriais e à escala piloto ou industrial, tendo sido desenvolvida por Mothes e Loffler (1988).

[0009] Uma desvantagem desta teoria é que apenas podia ser utilizada como diagnóstico (ajuste de resultados obtidos com ciclones existentes) e não como prognóstico (ou previsão do comportamento de ciclones com geometrias arbitrárias), uma vez que o desconhecimento do valor da difusividade turbulenta das partículas (parâmetro fundamental nesta teoria), não permitia fazer um prognóstico seguro da performance do sistema. Uma segunda desvantagem reside na presença do fenômeno de aglomeração interparticular, o qual é completamente desprezado neste modelo teórico.

[0010] Sabendo que o valor da dispersão turbulenta é um parâmetro afectado pela geometria, condições operatórias e granulometria, Salcedo e Coelho (1999) conseguiram obter uma fórmula que estima a difusividade turbulenta e que a faz depender dos parâmetros acima referidos. Foi a junção de técnicas de optimização global (Salcedo, 1992) acopladas ao modelo de Mothes e Loffler (1988), com a previsão de dispersão turbulenta segundo Salcedo e Coelho (1999), que permitiu desenvolver os ciclones constantes na patente EP0972572. No entanto, até há alguns anos (Paiva et al., 2010) não era possível estimar o efeito de aglomeração na eficiência dos ciclones de fluxo invertido.

[0011] O problema da obtenção de geometrias mais eficientes tem sido abordado, desde há cerca de 25 anos atrás, quer através da via empírica (por tentativa e erro), como o demonstram os poucos trabalhos existentes sobre o assunto (Li et al., 1988; Schmidt, 1993; Molerus e Gluckler, 1996; Ray et al, 1998; Sun et al., 2005), quer através de optimização global (Salcedo e Campos, 1999; Ravi et al., 2000; Salcedo e Cândido, 2001; Salcedo e Pinho, 2003; Salcedo e Sousa Mendes, 2003; Salcedo et al., 2004) mas sempre descurando o processo de aglomeração de partículas. As melhorias por via empírica não são geralmente muito significativas, requerendo demasiado tempo e custo de desenvolvimento, e a optimização global, ignorando a aglomeração interparticular, embora consiga obter geometrias significativamente mais eficientes (por exemplo, as constantes na patente EP0972572), introduz erros muito significativos na estimativa de captura das poeiras mais finas.

[0012] Resumindo, não há até a presente data, qualquer garantia de que existam no mercado os melhores ciclones de fluxo invertido que incluam no seu projeto a aglomeração interparticular, pois apenas de há alguns anos para cá (Paiva et al., 2010) foi possível começar a compreender este fenômeno de uma forma quantitativa, de modo a ser incorporada no modelos de previsão do comportamento de ciclones de fluxo invertido.

Base da invenção - uma nova abordagem

[0013] A presente invenção assentou na convicção de que a compreensão do fenômeno de aglomeração de partículas em fluxo turbulento poderia eventualmente permitir desenvolver geometrias de ciclones que maximizassem a captura de partículas finas, por maximização da sua aglomeração com partículas mais grosseiras, maximizando assim a eficiência global de captura de partículas.

[0014] O trabalho desenvolvido na base da invenção recorreu à junção de técnicas de optimização global, do tipo das que estiveram na base da invenção da patente EP0972572, e em particular das correspondentes famílias de ciclones - aqui doravante designadas famílias Cyclop_HE e Cyclop_K - com a modelação numérica de aglomeração interparticular.

[0015] Com o objetivo de conseguir projetos de ciclones de eficiência significativamente superior à dos ciclones disponíveis no mercado, que incluam no seu projeto o fenômeno de aglomeração interparticular, efectuaram-se, numa primeira fase, optimizações globais recorrendo simultaneamente ao modelo PACyc (Paiva et al., 2010), para modelizar a aglomeração, e ao optimizador global MSGA (Salcedo, 1992), para obtenção da melhor geometria. Como condições operatórias utilizaram-se condições às escalas laboratorial, piloto e industrial, para várias distribuições granulométricas constantes da base de dados da Advanced Cyclone Systems, S.A. (Portugal) (aqui doravante designada ACS). Como restrições à optimização foram impostos vários critérios geométricos para permitir a obtenção de ciclones com viabilidade de construção, e critérios de máxima queda de pressão admitida, a qual foi fixada em aproximadamente 2500 Pa (250mm c.a.), tal como é vulgar em aplicações industriais deste tipo de equipamento. Foi igualmente incluída, como restrição, a condição de que a geometria obtida não conduzisse ao fenômeno de ressuspensão das poeiras (emissão para a atmosfera por arrastamento de partículas previamente capturadas), tendo para isso sido utilizado o critério de Kalen e Zenz (Licht, 1980). Isto é, pretendeu-se que os ciclones optimizados tenham uma eficiência de projeto o mais próximo possível da real.

[0016] Numa segunda fase, identificaram-se as razões geométricas das geometrias obtidas, numa tentativa de identificar traços comuns e que pudessem configurar uma família que aproximasse de forma correcta todos os resultados.

Descrição da invenção

[0017] Após análise detalhada dos resultados, conseguiram- se identificar traços comuns que definem uma família de ciclones, aqui doravante designada HR_MK, que maximiza a eficiência na presença de aglomeração interparticular.

[0018] Os traços comuns característicos dos ciclones segundo a invenção são dados pelos intervalos de valores infra para cada uma das setes razões adimensionais entre dimensões de elementos constitutivos dos ciclones de fluxo invertido integrando uma entrada tangencial de seção rectangular de lados a e b, o primeiro deles paralelo ao eixo do ciclone; um corpo de altura H com um troço superior cilíndrico de diâmetro interno D e altura h e com um troço inferior tronco-cônico invertido de base menor de diâmetro Db; e um tubo de vórtice cilíndrico de altura s e diâmetro De:

[0019] Um exemplo de geometria de ciclone aglomerador segundo a invenção consta do desenho da figura. 2.

[0020] A tabela 1, infra, onde o ciclone segundo a invenção consta sob a dita designação HR_MK, fornece os valores para as sete razões geométricas obtidas, definidas através dos intervalos acima indicados, comparando-os, a título exemplificativo, com os característicos das geometrias optimizadas da patente EP0972572.

[0021] A tabela 2 fornece, para as geometrias disponíveis na literatura, incluindo algumas patentes de ciclones, e na base de dados da ACS, os valores das respectivas razões, totalizando 182 casos distintos. Por exemplo, só em Ramachandran et al. (1991) aparecem 97 geometrias das presentes na tabela 2. Tabela 1 - Geometrias de famílias optimizadas

(1)-Optimizada incluindo aglomeração interparticular (2)-Optimizadas excluindo aglomeração interparticular (EP0972572)

(a) EP0972572; (b) EP1487588; (c) EP0564992

[0022] Após análise estatística da ocorrência de violações as razões impostos na Tab.1 para a geometria HR_MK, verifica- se que há 37% (67 geometrias) que violam apenas uma razão e 14% (25 geometrias) que violam exactamente duas razões, tal como se pode observar respectivamente nas tabelas 3 e 4. Por violação de uma razão entende-se, no presente pedido de patente, a existência pelo menos um ciclone do estado da técnica que, para essa razão ou parâmetro adimensional, apresenta pelo menos um valor compreendido no intervalo característico indicado na tabela 1, para a presente invenção (HR_MK), com respeito a tal razão.

[0023] Não há qualquer geometria que viole mais de 2 razões, pelo que a família HR_MK é de fato muito distinta dos ciclones conhecidos até ao presente. Tal não é de estranhar, pois nunca antes havia sido optimizada a geometria de ciclones de fluxo invertido com o propósito de maximizar a eficiência incorporando a previsão de aglomeração interparticular. Surpreendente, sim, foi o fato de se ter conseguido identificar os referidos traços comuns, pois nada garantia que houvesse tal possibilidade, na medida em que a complexidade do processo de interação das partículas poderia estar de tal modo dependente de cada caso concreto (geometria incluída) que não fosse possível estabelecer elos de conexão gerais.

[0024] Como características principais que distinguem a família optimizada conforme a presente invenção, em relação às restantes famílias, ressaltam os seguintes fatores: - Entrada do gás, tubo de vórtice e de descarga de sólidos mais estreitos; - Corpo cilíndrico mais comprido e cone mais curto.

[0025] O presente pedido de patente refere-se a uma geometria de ciclones de fluxo invertido, que foi optimizada por computador, considerando simultaneamente aglomeração interparticular e optimização global. Conforme resulta do exposto a família de ciclones segundo a presente invenção é bem distinta das existentes no mercado e na literatura científica, tendo para isso sido analisadas 182 geometrias diferentes. A família, segundo a invenção é de eficiência máxima, ultrapassando significativamente a eficácia dos ciclones numericamente optimizados referidos na patente EP0972572, os quais já haviam sido demonstrados serem significativamente mais eficientes do que outros ciclones de fluxo invertido vulgarmente designados como de alta eficiência.

[0026] A presente invenção respeita ainda a um processo de despoeiramento de gases em que se faz passar o fluxo gasoso por um ciclone segundo a presente invenção.

[0027] Segundo um modo de concretização particular o despoeiramento é acompanhado de lavagem a seco dos gases, mediante a introdução de um pó reagente apropriado, no dito fluxo gasoso, antes da entrada no ciclone segundo a invenção.

[0028] A invenção respeita ainda à utilização do processo e do ciclone, segundo a invenção, na lavagem de gases ácidos. Segundo um modo particular de concretização, os gases ácidos são de HCl (cloreto e hidrogênio), HF (fluoreto de hidrogênio), SO2 (dióxido de enxofre) e/ou NOx (óxidos de nitrogênio).

[0029] Segundo outro modo particular de concretização, a invenção respeita ainda à utilização do processo e do ciclone descritos, para o despoeiramento de gases da queima de motores diesel.

Breve descrição das figuras

[0030] A figura 1 representa um ciclone de fluxo invertido no qual estão representadas quer as dimensões lineares na base de razões adimensionais anteriormente referidos, dimensões essas já descritas em pormenor, quer os fluxos de entrada e saída do ciclone, a saber o gás sujo (GS) o Gás limpo (GL) e as partículas capturadas (P);

[0031] A figura 2 representa um exemplo típico de um ciclone aglomerador segundo a invenção (HR_MK);

[0032] A figura 3 representa um gráfico com a distribuição granulométrica usada num ciclone segundo a invenção (HR_MK) de 135mm de diâmetro (D) para uma massa volúmica das partículas (Pp) de 450 kg/m3. O eixo das ordenadas representa a frequência cumulativa (FC) em percentagem (Volume) e o eixo das abcissas o diâmetro (Φ) das partículas em micrómetros;

[0033] A figura 4 representa um gráfico com a comparação de eficiências fraccionais para as geometrias da invenção (HR_MK) e Cyclop_HE (para as partículas da Fig. 3). O eixo das ordenadas representa a eficiência (h) e o eixo das abcissas o diâmetro (Φ) das partículas em micrómetros;

[0034] A figura 5 representa um gráfico com a distribuição granulométrica usada num ciclone segundo a invenção (HR_MK) de 460mm de diâmetro (D) para partículas com Pp=906 kg/m3. Os eixos são idênticos aos da figura 3;

[0035] A figura 6 representa um gráfico com a comparação de eficiências fraccionais para as geometrias da invenção (HR_MK) e Cyclop_HE (para as partículas da Fig. 5). Os eixos são idênticos aos da figura 4;

[0036] A figura 7 representa um gráfico com a distribuição granulométrica usada num ciclone segundo a invenção (HR_MK) de 700mm de diâmetro (D) para partículas com Pp=310 kg/m3. Os eixos são idênticos aos da figura 3;

[0037] A figura 8 representa um gráfico com a comparação de eficiências fraccionais para as geometrias da invenção (HR_MK) e Cyclop_HE (para as partículas da Fig. 7). Os eixos são idênticos aos da figura 4;

[0038] A figura 9 representa um gráfico com a distribuição granulométrica usada num ciclone segundo a invenção (HR_MK) de 1400mm de diâmetro (D) para partículas com pp=1450 kg/m3. Os eixos são idênticos aos da figura 3; e

[0039] A figura 10 representa um gráfico com a comparação de eficiências fraccionais para as geometrias da invenção (HR_MK) e Cyclop_HE (para as partículas da Fig. 9). Os eixos são idênticos aos da figura 4.

Exemplos concretos

[0040] Para confirmar os resultados obtidos, foram testados 4 ciclones segundo a presente invenção (HR_MK) de tamanhos diferentes, com diâmetros de 135, 460, 700 e 1400mm. As eficiências obtidas com diferentes partículas e distribuições granulométricas foram comparadas com as obtidas com ciclones equivalentes do tipo Cyclop_HE (os melhores optimizados numericamente até à data da presente invenção), na captura de pós muito finos, muito pouco densos ou com ambas estas características. Em todos estes casos observou-se uma significativa melhoria na eficiência de captura de partículas finas e, consequentemente, da eficiência global.

[0041] Foi também feita a comparação entre as geometrias HR_MK e Cyclop_HE para um caso de partículas mais densas e quer sem apreciável fração submicrométrica, quer mesmo sem apreciável fração abaixo de 10μm, confirmando-se, para tal caso, a superioridade da geometria Cyclop_HE. 6a - HR_MK de 135mm

[0042] A figura 3 mostra a distribuição granulométrica de teste para um ciclone da presente invenção (HR_MK) de 135mm de diâmetro, para partículas não-porosas mas muito pouco densas (densidade verdadeira, obtida por picnometria de hélio, de 450 kg/m3). As restantes condições operatórias foram: caudal de 40m3/h@165°C e concentração na entrada de 530 mg/m3. A figura 4 compara a performance dos ciclones HR_MK e Cyclop_HE (EP0972572), para equivalente queda de pressão (2,6 kPa). Convém referir que a aglomeração interparticular é favorecida por baixas densidades das partículas, tornando os choques entre elas inelásticos (Paiva et al., 2010). As eficiências globais foram respectivamente de 57 e 76% para os ciclones Cyclop_HE e optimizado HR_MK, ou seja, as emissões do ciclone optimizado segundo a presente invenção são cerca de 56% inferiores às do ciclone Cyclop_HE. 6b - HR_MK de 460mm

[0043] A figura 5 mostra a distribuição granulométrica de teste para um ciclone segundo a presente invenção (HR_MK) de 460mm de diâmetro, para partículas de densidade esquelética (incluindo os poros intraparticulares) obtida por porosimetria de mercúrio, de 906 kg/m3 (para partículas não porosas, a densidade verdadeira coincide com a densidade esquelética, mas para partículas porosas, a densidade esquelética é sempre inferior à verdadeira, sendo esta a que interessa considerar para captura de partículas em ciclones). As restantes condições operatórias foram: caudal de 310m3/h@30°C e concentração na entrada de 430 mg/m3. A figura 6 compara a performance dos ciclones HR_MK e Cyclop_HE (EP0972572) do mesmo diâmetro, para equivalente queda de pressão (1,8 kPa). As eficiências globais foram respectivamente de 62 e 92% para os ciclones Cyclop_HE e optimizado HR_MK, ou seja, as emissões do ciclone optimizado segundo a presente invenção são cerca de 78% inferiores às do ciclone Cyclop_HE. 6c - HR _MK de 700mm

[0044] A figura 7 mostra a distribuição granulométrica de teste para um ciclone segundo a presente invenção (HR_MK) de 700mm de diâmetro, para partículas de densidade esquelética de 310 kg/m3. As restantes condições operatórias foram: caudal de 640m3/h@20°C e concentração na entrada de 360 mg/m3. A figura 8 compara a performance dos ciclones HR_MK e Cyclop_HE para equivalente queda de pressão (1,9 kPa). As emissões do ciclone optimizado segundo a presente invenção são cerca de 75% inferiores às do ciclone Cyclop_HE. 6d - HR_MK de 1400mm

[0045] Neste caso (figuras 9 e 10), utilizaram-se partículas mais densas e sem uma grande fração submicrométrica, com apenas 20% abaixo de 10 μm, logo com menor tendência de aglomeração do que partículas menos densas e mais finas. A geometria segundo a presente invenção (HR_MK) não se revela superior à geometria Cyclop_HE, para quedas de pressão equivalentes (1,2 kPa), para partículas de densidade 1450 kg/m3, caudal de 72000m3/h@88°C e concentração à entrada de 460 mg/m3. Considerações finais

[0046] A geometria HR_MK é a que maximiza a eficiência, considerando a aglomeração interparticular com ressupensão de poeiras minimizada. A geometria HR_MK foi testada às escalas piloto e industrial, revelando eficiências substancialmente superiores (emissões em média 70% inferiores) a uma geometria de muito elevada eficiência disponível na literatura e patenteada (EP0972572).

[0047] A geometria HR_MK é substancialmente diferente das geometrias de elevada eficiência existentes no mercado, sendo a única conhecida dos proponentes que foi numericamente optimizada incluindo o fenômeno de aglomeração interparticular.

[0048] Previsões para situações de caudais industriais indicam que as geometrias propostas terão eficiências significativamente superiores às dos melhores ciclones disponíveis no mercado, desde que as partículas a capturar sejam pouco densas e com substancial fração submicrométrica e abaixo de 10-20 μm, com reduções de emissões em média, de 70% relativamente à geometria Cyclop HE.

[0049] O processo e o ciclone segundo a invenção são particularmente preferenciais para a captura de partículas com densidade verdadeira inferior a 1000 kg/m3 transportadas em correntes gasosas.

[0050] O processo e o ciclone segundo a invenção são particularmente preferenciais para o despoeiramento de fluxos gasosos em que as partículas tenham fração submicrométrica da ordem de 20% a 30%.

[0051] O processo e o ciclone segundo a invenção são particularmente preferenciais para o despoeiramento de fluxos gasosos em que as partículas tenham a fração abaixo de 10-20 μm da ordem de 90% a 100%.

[0052] O processo e o ciclone segundo a invenção são particularmente mais preferenciais para o despoeiramento de fluxos gasosos em que as partículas combinam duas quaisquer das três características indicadas nos três parágrafos anteriores, sendo ainda particularmente mais preferenciais para o despoeiramento de fluxos gasosos em que as partículas combinam as três citadas características.

[0053] Considerando que a aglomeração promovida pelo ciclone segundo a invenção e respectivo processo é temporária, designadamente nos casos previstos nos quatro parágrafos anteriores (especialmente nos casos dos exemplos 6a a 6c, supra) ocorrendo no interior do ciclone e cessando quando as partículas são depositadas no fundo do mesmo (mormente quando são retiradas por tal fundo) - constituindo, assim, tal aglomeração, mais precisamente um agrupamento temporário - constatou-se que tais ciclone e processo são particularmente indicados para a recuperação de materiais pulverulentos arrastados em fluxos gasosos. Segundo uma concretização particular da invenção, após o processo de captura de partículas, segundo a invenção, compreendendo, portanto, os aglomerados (agrupamentos) de partículas formados dentro do ciclone, estas, após a sua remoção pelo fundo do ciclone, são sujeitas a uma etapa adicional de desagregação (desagrupamento), que complementa a desagregação natural. Segundo um modo de concretização particular, a etapa adicional de desagrupamento é feita dispersando os agrupamentos em meio líquido.

[0054] A geometria dos ciclones segundo a invenção é muito diferente das existentes no mercado, assim como das referidas na literatura da especialidade, uma vez que apenas partilha, na pior hipótese, duas das sete razões de valores que definem as geometrias dos outros ciclones.

[0055] Preferencialmente a seção recta da entrada é quadrada, sendo as dimensões a e b iguais.

[0056] Embora a entrada deva ser tangencial, poderá ser em voluta, caso as dimensões o justifiquem, sem invalidar qualquer dos pressupostos acima expostos. Bibliografia

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[0074] Sun, G., Chen, J. e Sci, M., “Optimization and applications of reverse-flow cyclones”, China Particuology, vol. 3, 43-46, 2005.

Claims

1. Ciclone aglomerador de fluxo invertido, compreendendo uma entrada tangencial de seção transversal retangular, de lados A e B, a primeira paralela ao eixo do ciclone principal; um corpo de altura H com uma parte superior cilíndrica de diâmetro interno D e altura H e com uma parte inferior tronco-cônica invertida cuja base menor tem diâmetro menor DB; e um tubo de vórtice cilíndrico de altura A e diâmetro De, caracterizado pelo fato de ter uma geometria definida, em termos de razões das dimensões internas dos referidos lados, alturas e diâmetros para o diâmetro interno D do corpo do ciclone, de acordo com o seguinte conjunto de intervalos de valores, relativos as correspondentes razões adimensionais:

2. Ciclone, de acordo com a revindicação 1, caracterizado pelo fato de a dimensão dos lados a e b ser igual, sendo que a seção de entrada é quadrada.

3. Ciclone, de acordo com a revindicação 1, caracterizado pelo fato de a seção de entrada ser de um tipo voluta.

4. Processo de despoeiramento de um fluxo gasoso, caracterizado pelo fato de o fluxo circular através de um dispositivo definido na reivindicação 1.

5. Processo de despoeiramento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de um fluxo gasoso carregar partículas com densidade verdadeira inferior a 1000 kg/m3 que circula através de um dispositivo de acordo a reivindicação 1.

6. Processo de despoeiramento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de um fluxo gasoso carregar partículas com uma fração cumulativa, em massa ou volume abaixo de 10-20 μm na faixa de 90% a 100% que circula através de um dispositivo de acordo com a reivindicação 1.

7. Processo de despoeiramento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de um fluxo gasoso carregar partículas com uma fração submicrométrica cumulativa na faixa de 20% a 30% que circula através de um dispositivo conforme definido na reivindicação 1.

8. Processo de despoeiramento, de acordo com a reivindicação 4, para despoeiramente e lavagem a seco de compostos gasosos de um fluxo gasoso, caracterizado pelo fato de a montante do ciclone, ser injetado um pó reagente para lavagem de gases.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, para despoeiramento e lavagem a seco de compostos gasosos de um fluxo gasoso, caracterizado pelo fato de os gases submetidos ao despoeiramento e lavagemserem ácidos.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de os gases ácidos serem cloreto de hidrogênio, fluoreto de hidrogênio, dióxido de enxofre e/ou óxidos de nitrogênio.

11. Uso, caracterizado pelo fato de empregar o dispositivo da reivindicação 1 e o processo da reivindicação 4 para despoeiramento de gases da queima de motores diesel.