BR112018012140B1 - Sistema para filtragem de uma mistura gás e sólidos, e método para filtragem de uma mistura de gases - Google Patents

Abstract

SISTEMA PARA FILTRAGEM DE UMA MISTURA GÁS E SÓLIDOS, E MÉTODO PARA FILTRAGEM DE UMA MISTURA DE GASES. Um sistema (300) para filtragem de uma mistura de sólidos e gás compreende: um alojamento (302); um corpo de separação que divide o alojamento (302) em uma câmara de gás bruto (310) e uma câmara de gás limpo (312), a câmara de gás bruto (310) sendo acessível através de uma entrada para a mistura gás e sólido e a câmara de gás limpo (312) compreendendo uma saída para descarregar um gás limpo; vários elementos de filtro suspensos do corpo de separação; as extremidades inferiores dos elementos de filtro estando conectadas a uma grade de suporte (360), a grade de suporte (360) compreendendo uma série de braços; um ou mais elementos de limpeza (380) fornecidos nos braços da grade de suporte (360) para limpeza dos mesmos.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um sistema e um método para filtragem de uma mistura de sólidos e gás. A mistura de sólidos e gás odendo compreender gás de síntese produzido por um sistema de gaseificação.

[0002] Os sistemas de gaseificação incluem tipicamente um reator ou um gaseificador para converter materiais carbonáceos em uma mistura de monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H2). A mistura também pode conter algum dióxido de carbono (CO2). Isto é conseguido pela reação dos materiais a temperaturas elevadas (tipicamente superiores a 700 °C), sem combustão, com uma quantidade controlada de oxigênio e/ou vapor. A reação de gaseificação pode ser referida como combustão parcial ou oxidação parcial. A mistura gasosa resultante pode ser referida como syngas, gás de síntese, gás sintético ou gás de produção, e é ela própria um combustível.

[0003] O gás de síntese pode ser usado, por exemplo, para a produção de combustíveis sintéticos (como diesel, gasolina ou metano sintético), produtos químicos (como metanol ou amônia), ceras ou energia (tipicamente eletricidade). Por exemplo, uma instalação de energia de ciclo combinado de gaseificação integrado (IGCC) inclui um ou mais gaseificadores para produzir gás de síntese.

[0004] Os materiais carbonáceos da matéria-prima podem incluir qualquer matéria-prima carbonácea, tal como carvão pulverizado, biomassa ou resíduo de óleo. O resíduo de óleo se refere tipicamente a hidrocarbonetos líquidos, tipicamente óleos de hidrocarbonetos pesados, por exemplo, óleos brutos ou resíduos brutos pesados. Carvão e biomassa pulverizados são exemplos de materiais carbonáceos sólidos.

[0005] A matéria-prima é parcialmente oxidada em um reator de gaseificação de uma unidade de gaseificação. Durante o processo, a temperatura no reator de gasificação pode, por exemplo, ser tão elevada como cerca de 1300 a 1600°C, enquanto a pressão de operação pode tipicamente ser de 3 a 6,5 MPa.

[0006] O gás de síntese resultante pode incluir impurezas, como alcatrão ou cinza. O gás de síntese pode ser direcionado através de uma unidade de resfriamento para resfriar o gás de síntese até a temperatura de saturação. A unidade de resfriamento brusco também pode remover uma parte das impurezas como uma escória.

[0007] O teor de cinzas ou sólidos do gás de síntese normalmente depende da matéria-prima. Por exemplo, a gaseificação do carvão produzirá tipicamente mais cinza do que a que pode ser removida apenas com uma unidade de resfriamento brusco. Além disso, um processo subsequente pode requerer gás de síntese limpo. Uma unidade de filtragem pode receber o gás de síntese da unidade de resfriamento brusco para uma limpeza adicional e para a remoção de cinzas volantes.

[0008] O documento norte-americano US20140047806 divulga um sistema de filtragem de cinzas volantes a alta temperatura e alta pressão para a limpeza de um gás contendo alcatrão ou cinzas. O sistema de filtragem compreende um alojamento que consiste essencialmente em uma porção de parede cilíndrica que é fechada na sua extremidade superior por uma tampa em forma de cúpula e conectada na sua extremidade inferior a um coletor de pó com uma forma cônica. O alojamento é dividido em uma câmara de gás bruta e uma câmara de gás limpo por uma lâmina de tubo que se estende ao longo de toda a seção transversal da porção de parede cilíndrica em sua extremidade superior. A câmara de gás bruto é acessível através de uma entrada de gás de alimentação através da qual o gás bruto pode ser introduzido na câmara de gás bruto. A porção em forma de cúpula do alojamento compreende uma saída de gás limpo através da qual o gás limpo pode ser descarregado. A lâmina de tubo compreende uma pluralidade de aberturas que acomodam uma pluralidade de módulos de filtro em forma de vela.

[0009] Uma desvantagem do sistema do documento norte- americano US20140047806 é que as extremidades inferiores dos módulos de filtro têm uma tendência a vibrar durante o uso. Essas vibrações podem ser tão severas que os módulos de filtro adjacentes se encaixam, potencialmente danificando ou quebrando os módulos de filtro.

[00010] Em uma melhoria, por exemplo, incluída no elemento de filtragem ALFA, Herding®, vendido por Herding Filtration L.L.C., Waterford, EUA, as extremidades inferiores dos módulos de filtro podem ser conectadas a uma grade de suporte. Isso fixa as extremidades inferiores dos módulos e, assim, evita danos por vibração. No entanto, durante o uso, as cinzas se acumulam na estrutura de suporte e, em algum ponto, começam a bloquear as extremidades inferiores de pelo menos alguns dos elementos de filtro, exigindo um desligamento operacional para manutenção e limpeza manual da estrutura de suporte.

[00011] É um objetivo da invenção fornecer um sistema e método melhorados para a filtragem de gases.

[00012] A invenção fornece um sistema para filtragem de gás, compreendendo uma mistura de gás e sólidos, o sistema compreendendo: - um alojamento; - um corpo de separação que divide o alojamento em uma seção de gás bruto e uma seção de gás limpo, sendo a câmara de gás bruto acessível por uma entrada para a mistura de gás e sólidos e a câmara de gás limpo compreendendo uma saída para descarregar um gás limpo; - vários elementos de filtro suspensos do corpo de separação; - as extremidades inferiores dos elementos de filtro sendo conectadas a uma grade de suporte, a grade de suporte compreendendo um certo número de braços; e - um ou mais elementos de limpeza fornecidos nos braços da grade de suporte para limpeza dos mesmos.

[00013] Durante a operação do filtro, os elementos de limpeza removem pelo menos parte da acumulação de sólidos na grade de suporte. Os elementos de limpeza podem ser dimensionados de tal modo que a acumulação de sólidos nunca exceda um limiar, evitando o bloqueio das extremidades inferiores dos módulos de filtro. O filtro da divulgação pode operar continuamente por um período mais longo, limitando o gasto operacional.

[00014] Em uma modalidade, os elementos de limpeza estão adaptados para vibrar para remover a acumulação de sólidos.

[00015] Em outra modalidade, os elementos de limpeza compreendem molas helicoidais enroladas em torno dos braços da grade de suporte. As molas helicoidais podem ser redondas, quadradas ou retangulares na seção transversal. Em uma modalidade, os enrolamentos subsequentes das molas helicoidais têm um diâmetro crescente.

[00016] Os dispositivos de limpeza podem compreender uma seção de fixação para fixar o respectivo dispositivo de limpeza em relação à grade de suporte, e uma ou mais extensões de vibração conectadas à seção de fixação para vibrar em relação à grade de suporte. As seções de vibração podem compreender seções enroladas de forma helicoidal. As seções enroladas de forma helicoidal podem ter um diâmetro crescente em uma direção afastada da seção de fixação. A seção de fixação pode incluir uma banda.

[00017] As extensões de vibração podem compreender elementos de vibração alongados, tendo uma primeira extremidade conectada à banda. Opcionalmente, uma extremidade dos elementos de vibração alongados pode ser fornecida com um peso.

[00018] Os dispositivos de limpeza podem ser adaptados para limitar a acumulação de sólidos na grade de suporte a um nível máximo de limiar, ajustando um ou mais parâmetros selecionados do grupo de: taxa de fluxo da mistura de gás e sólidos; energia do imimpulso mecânico e/ou hidráulico; vibrações na grade de suporte resultantes do impulso; frequência de repetição do imimpulso mecânico e/ou hidráulico; número de impulsos mecânicos e/ou hidráulicos por vez; e período de tempo do imimpulso mecânico e/ou hidráulico.

[00019] De acordo com outro aspecto, a invenção fornece um método para filtragem de uma mistura gasosa, o método compreendendo as etapas de: - fornecer de um sistema de filtro, compreendendo um alojamento, uma grade de suporte disposta de forma fixa no alojamento, a grade de suporte compreendendo uma série de braços interconectados nos nós, vários elementos de filtro dispostos nos nós da estrutura de suporte e elementos de limpeza nos braços da grade de suporte entre nós adjacentes; e - limpar a grade de suporte por vibração e movimento dos elementos de limpeza.

[00020] O método pode compreender a etapa de induzir a vibração e o movimento dos elementos de limpeza pelas forças de fluido dinâmicas da mistura gasosa.

[00021] Em uma modalidade, o método compreende a etapa de induzir a vibração e movimento dos elementos de limpeza através de um pulso de gás através dos elementos de filtro para limpeza dos mesmos, o dito pulso de gás estando adaptado para ativar os elementos de limpeza por energia cinética.

[00022] A invenção será descrita a seguir em maior detalhe e a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Fig. 1 mostra uma vista em seção transversal de um sistema de filtro para um sistema de gaseificação incluindo uma estrutura de suporte de acordo com a divulgação. A Fig. 2 mostra uma vista inferior de uma modalidade de uma estrutura de suporte de acordo com a divulgação. A Fig. 3 mostra uma vista em perspectiva de outra modalidade de uma estrutura de suporte de acordo com a divulgação. A Fig. 4 mostra uma seção transversal de uma grade de suporte fornecida com uma modalidade de um dispositivo de limpeza de acordo com a divulgação; A Fig. 5 mostra uma seção transversal de uma grade de suporte fornecida com outra modalidade de um dispositivo de limpeza de acordo com a divulgação; A Fig. 6 mostra uma vista em perspectiva da modalidade da Fig. 5; A Fig. 7 mostra uma vista lateral em perspectiva de uma modalidade de um dispositivo de limpeza. A Fig. 8 mostra uma vista lateral em perspectiva de ainda outra modalidade de um dispositivo de limpeza. As Figs. 9A e 9B mostram uma vista em perspectiva de uma seção da grade de suporte fornecida com outras modalidades de um dispositivo de limpeza de acordo com a divulgação A Fig. 10 mostra uma vista superior de uma grade de suporte fornecida com dispositivos de limpeza de acordo com a divulgação; e A Fig. 11 mostra uma vista em perspectiva de um detalhe da grade de suporte da Fig. 10.

[00023] A figura 1 mostra um exemplo de um sistema de filtro de cinzas volantes a alta temperatura e alta pressão 300. O sistema de filtro 300 compreende um alojamento 302 que, por exemplo, compreende uma porção de parede cilíndrica 304 que é fechada na sua extremidade superior por uma tampa em forma de cúpula 306 e está conectada na sua extremidade inferior a um coletor de pó 308 com uma forma cônica.

[00024] O alojamento 302 pode ser dividido em uma câmara de gás bruto 310 e em uma câmara de gás limpo 312 por uma lâmina de tubo 314 que se estende através de toda a seção transversal da porção de parede cilíndrica 304 na sua extremidade superior.

[00025] A câmara de gás bruto 310 é acessível através de uma entrada de gás de alimentação 316 através da qual gás bruto pode ser introduzido na câmara de gás bruto 310. A porção em forma de cúpula 306 do alojamento 302 compreende uma saída de gás limpo 318 através da qual gás limpo pode ser descarregado. Por favor, note que o fluxo de gás pode também ser invertido, isto é, pode entrar através do conduto 318 e sair através do tubo 316.

[00026] A lâmina de tubo 314 compreende uma pluralidade de aberturas 320 que acomodam extremidades superiores de uma pluralidade de módulos de filtro em forma de vela 330. As aberturas 320 podem ter qualquer forma adequada para acomodar os módulos de filtro, por exemplo, redondos ou retangulares. Os módulos de filtro podem ser suspensos a partir da lâmina de tubo 314. Cada módulo de filtro 330 pode compreender uma pluralidade de elementos de filtro em forma de vela (não mostrados). A agregação de múltiplos elementos de filtro em um módulo de filtro facilita sua substituição mais eficiente, por exemplo, para manutenção.

[00027] Em uma modalidade prática, a lâmina de tubo 314 é suficientemente forte para suportar o peso combinado de todos os módulos de filtro 330. A lâmina de tubo pode, por exemplo, ser feita de aço. A lâmina de tubo pode ter uma espessura na ordem de 50 mm ou mais para fornecer a resistência e rigidez à flexão apropriadas.

[00028] Uma grade de suporte 360 compreende uma pluralidade de vigas de suporte interconectadas 362, conectadas nos nós 364. As extremidades inferiores 366 dos módulos de filtro 330 podem ser conectadas à grade de suporte. Por exemplo, cada extremidade inferior 366 pode estar conectada a um respectivo nó 364 da grade de suporte. Os stubs de interconexão 368 podem conectar as extremidades inferiores dos módulos de filtro aos nós. A grade 360 pode ter qualquer forma adequada, por exemplo, retangular (Fig. 2) ou triangular (Fig. 3). Uma ou mais colunas verticais 372 podem ligar a grade 360 à lâmina de tubo 314. As colunas verticais podem ligar a grade diretamente à lâmina de tubo para, pelo menos em certa medida, restringir o movimento vertical e horizontal da grade de suporte. Além disso, as colunas verticais fornecem suporte adicional e evitam a tensão nos elementos de filtro dos módulos de filtro 330.

[00029] A grade 360 pode fixar o movimento horizontal das extremidades inferiores dos módulos de filtro em relação uns aos outros, evitando assim que os módulos de filtro se encaixem e danifiquem uns aos outros, por exemplo, durante ou logo após um pulso de limpeza.

[00030] Para regenerar os métodos de filtro individuais 330,o sistema de filtro 300 pode incluir um sistema de impulsos de retorno 350 compreendendo uma fonte de pressão 352, bem como uma pluralidade de linhas de abastecimento 354 que terminam dentro da tampa em forma de cúpula 306 acima dos módulos de filtro individuais 330.

[00031] Um sistema de impulsos de retorno alternativos pode compreender cúpulas de gás cônicas acima dos topos dos módulos de filtro. Veja por exemplo o documento chinês CN201329226 como um exemplo.

[00032] Alternativamente, ou além disso, para regenerar os módulos de filtro individuais 330, o sistema pode incluir um ou mais dispositivos de impacto 370, 374. O dispositivo de impacto pode fornecer um pulso, isto é, um impacto mecânico, aos módulos de filtro. O impacto pode ser fornecido diretamente a (uma parte) os módulos de filtro, à grade de suporte 360, ao alojamento 302 e/ou à lâmina de tubo 314. O dispositivo de impacto 370 pode fornecer um pulso na direção horizontal. O dispositivo de impacto 374 pode fornecer um impacto na direção vertical. O fornecimento de um impacto na direção vertical, por exemplo, na direção do comprimento dos elementos de filtro, pode ser benéfico para limitar a deformação nos elementos do filtro dentro dos limiares de material dos elementos de filtro.

[00033] Ao fornecer um pulso de pressão de gás utilizando o sistema de impulsos de retorno 350 ou uma estrutura de cone de gás como divulgado no documento chinês CN201329226, as cinzas e a poeira serão sopradas para fora dos módulos de filtro 330 e cairão devido à gravidade. Similarmente, o impacto mecânico fornecido por um ou mais dos dispositivos de impacto 370, 374 excita as vibrações nos módulos de filtro 330 e os elementos de filtro, o que faz com que as cinzas e a poeira nos módulos de filtro liberem-se dos módulos de filtro e/ou elementos e caiam devido à gravidade. Parte das cinzas e poeira liberadas, no entanto, podem se acumular na grade de suporte 360.

[00034] De acordo com a presente descrição, a grade de suporte é fornecida com dispositivos de limpeza 380. Os dispositivos de limpeza são adaptados para remover pelo menos parte dos sólidos acumulados, tais como cinza e poeira, da grade de suporte.

[00035] Em uma modalidade, os dispositivos de limpeza podem ser móveis ao longo das vigas de suporte 362, entre os nós adjacentes 364. Os dispositivos de limpeza podem incluir estruturas flexíveis adequadas capazes de se moverem ao longo da grade de suporte.

[00036] Em uma modalidade, os dispositivos de limpeza são molas enroladas em volta da grade 360. Uma ou mais seções da grade 360, entre os respectivos nós 364, podem ser fornecidas com uma mola separada.

[00037] Em uma modalidade econômica, as molas podem ser molas helicoidais (Figs. 1 a 3). As molas helicoidais podem ter qualquer número de enrolamentos, selecionados para fornecer a ação de limpeza apropriada em resposta à energia cinética disponível no sistema. As vibrações na estrutura suspensa a partir da lâmina de tubo 314 após um pulso de pressão ou outra ação de limpeza vão ressoar na grade 360. As vibrações ativam os dispositivos de limpeza, tais como as molas 380 mostradas nas Figs. 1 e 2, que se se moverão ao longo ou contra as respectivas seções da grade 362 e envolverão o pó acumulado. Como o pó tem uma estrutura relativamente solta e/ou pulverulenta, um toque relativamente leve dos dispositivos de limpeza já removerá pelo menos parte da acumulação de poeira. Os dispositivos de limpeza podem ser dimensionados de modo que a acumulação de sólidos possa ser suficientemente limitada para evitar o bloqueio dos elementos de filtro.

[00038] Na seção transversal, as molas helicoidais podem, por exemplo, ser redondas, quadradas ou retangulares. A forma da seção transversal dos dispositivos de limpeza pode ser selecionada para se ajustar à forma da seção transversal externa da grade de suporte.

[00039] As vigas de suporte de grade ou ligações transversais 362 podem ter uma forma relativamente fina e alta, significando que a altura 392 das mesmas excede significativamente a largura 390. Opcionalmente, a viga de suporte também pode ser fornecida com uma extremidade superior pontiaguda ou afiada 394. A seção de grade fina, bem como a extremidade superior afiada, limitam a superfície superior da seção de grade e, portanto, também limitam a coleta de poeira.

[00040] Os nós 364 mostrados na Fig. 3 têm uma forma substancialmente cilíndrica na vista de cima. Os nós podem ter qualquer outra forma adequada. Os nós podem, por exemplo, ter uma forma hexagonal na vista de topo, permitindo que cada ligação transversal 362 seja conectada a uma superfície lateral separada de um nó.

[00041] Como mostrado na Fig. 4, a seção transversal do dispositivo de limpeza 380 pode seguir de perto a superfície externa da respectiva viga de grade 362. Aqui, o dispositivo de limpeza 380 pode ser uma mola helicoidal. Alternativamente, o dispositivo de limpeza pode compreender um, ou uma multiplicidade de enrolamentos individuais móveis ao longo da viga de grade 362.

[00042] Em uma modalidade (Figs. 5 e 6), o dispositivo de limpeza 380 compreende um material do tipo mola enrolado à volta da viga de grade 362. O dispositivo de limpeza compreende uma seção de fixação 400 que está conectada à viga de grade 362. A seção de fixação é conectada a um ou mais elementos de vibração ou extensões de vibração 410, 412.

[00043] Como mostrado nas Figs. 5 e 6, as extensões de vibração 410, 412 podem compreender enrolamentos de molas helicoidais 402, 404, 406, 408 tendo um diâmetro progressivamente crescente, respectivamente.

[00044] A Fig. 7 mostra uma modalidade, em que o elemento de limpeza compreende uma seção de fixação 400, conectada às extensões de vibração 410, 412. O elemento de limpeza 380 tem uma forma substancialmente alongada na seção transversal. A forma alongada pode ser particularmente adequada para limitar a largura das extensões 410, 412 para limitar a deposição de poeira no elemento de limpeza quando este está em repouso. Ao mesmo tempo, a altura do elemento de limpeza 380 pode exceder significativamente a largura para seguir de perto a forma externa da viga de grade 362, enquanto permite espaço suficiente entre as extensões de vibração e a grade para o movimento relativo do primeiro em relação ao último. Compare com a Figura 4.

[00045] A Fig. 8 mostra uma modalidade, em que a forma da seção transversal do elemento de limpeza é substancialmente circular ou elíptica.

[00046] A Fig. 9 mostra uma modalidade, em que a seção de fixação 400 compreende uma banda 420. A banda 420 é enrolada de forma apertada em volta da seção de viga de grade 362.

[00047] As extensões de vibração 410 podem ter uma primeira extremidade 422 fixa entre a banda 420 e a seção de grade. As extensões de vibração 410 podem compreender elementos alongados 430, que se estendem ao longo e podem vibrar em relação à superfície da grade 362. Uma segunda extremidade 424 do membro alongado 430 pode ser fornecida com um peso ou seção mais pesada 432. Os pesos 432 podem suportar ou melhorar a resposta de vibração dos elementos de limpeza em reação à energia de vibração disponível no sistema de filtro.

[00048] Cada seção da grade pode ser fornecida com um ou mais, por exemplo, dois ou três, dos elementos alongados 430. Os membros alongados 430 dos dispositivos de limpeza podem se estender ao longo e perto da seção superior 394 da respectiva seção de grade 362.

[00049] O membro alongado 430 pode ser um fio reto (Fig. 9A). Alternativamente, o(s) membro(s) alongado(s) 430 pode(m) ser um fio curvo ou dobrado (Fig. 9B), permitindo que o membro alongado se conforme com a forma externa da grade 362.

[00050] A Fig. 10 mostra uma vista superior de uma modalidade da grade de suporte 360. Aqui, os nós adjacentes 364 estão localizados em um nível vertical diferente, esquematicamente indicado com números para indicar, por exemplo, três, diferentes níveis verticais, 1., 2. e 3.

[00051] Na modalidade da Fig. 10, a grade de suporte é triangular e tem nós dispostos em três níveis diferentes para assegurar que todos os nós 364 estão em um nível vertical diferente do que qualquer um dos nós adjacentes. Este último assegura que as seções das vigas de grade 362 que interconectam dois nós adjacentes estão inclinadas em relação ao plano horizontal 440. Outras formas da grade, e mais de três níveis, ou dois níveis verticais diferentes, são também concebíveis.

[00052] Devido aos nós adjacentes estarem em uma localização vertical diferente, diferentes seções das vigas 362 da grade de suporte estão inclinadas em relação à horizontal 440. Devido aos múltiplos níveis verticais, uma seção de viga 362 pode estar em um ângulo α, enquanto outra seção de viga pode estar em um ângulo diferente β em relação ao plano horizontal 440 (Fig. 11).

[00053] As seções de viga inclinada asseguram que os dispositivos de limpeza 380, que estão dispostos de forma móvel em torno das respectivas seções de viga, deslizam em direção ao ponto mais baixo da seção de viga devido à gravidade. Quando as vibrações nos sistemas de filtragem excitam os dispositivos de limpeza, estes últimos vibram e se movem ao longo de suas respectivas seções de vigas, removendo os depósitos de sólidos ao fazê-lo. Quando as vibrações param, os dispositivos de limpeza voltam ao ponto mais baixo. As modalidades nas Figs. 10 e 11 fornecem uma melhor limpeza e ação de remoção de poeira dos dispositivos de limpeza, tais como o tipo de mola helicoidal, uma vez que eles são forçados a se mover ao longo das seções da viga devido à gravidade.

[00054] O sistema da divulgação funciona aplicando corpos sólidos separados em redor ou em partes selecionadas das estruturas de suporte, mais propensas a acumulação de cinzas volantes e/ou poeira. Os corpos de limpeza, por exemplo, molas espirais, são projetados e posicionados de tal forma que vibram e se movem constantemente sobre as áreas suscetíveis à acumulação de cinzas durante a operação normal. As vibrações e os movimentos podem ser induzidos por forças dinâmicas de fluido. Os dispositivos de limpeza com movimento e vibração 380 impedem o assentamento de cinzas e partículas de poeira nas superfícies da grade de suporte 360. Os dispositivos de limpeza se movem entre os respectivos nós 364 e limitam a acumulação de cinzas.

[00055] Além das forças de fluido dinâmicas, os dispositivos de limpeza 380 podem ser ativados por vibração da grade de suporte desencadeada, por exemplo, pelo impacto do dispositivo de impacto 370 e/ou pelo pulso de gás fornecido pelo sistema de impulsos de retorno 350.

[00056] Os dispositivos de limpeza 380 permitem limitar a acumulação de cinzas na grade de suporte a um limiar, ajustando um ou mais parâmetros do grupo de, por exemplo: energia cinética disponível pelo fluxo do gás de síntese; energia do impacto mecânico ou impulsos de gás; vibrações resultantes do impacto ou pulso na grade de suporte; frequência dos impactos ou impulsos; período de tempo dos impulsos de gás; e fornecimento de múltiplos impactos mecânicos ou impulsos de gás de cada vez, por exemplo, um número de 2 a 10 impactos de cada vez.

[00057] Em uma modalidade prática, o dispositivo de limpeza 380 pode ser feito de material de fio relativamente flexível. A flexibilidade dos dispositivos de limpeza é, de preferência, suficiente para permitir que o dispositivo vibre em resposta à energia disponível no sistema, sendo suficientemente rígido e forte para remover a poeira acumulada. De preferência, o material dos elementos de limpeza pode suportar a erosão de elementos potencialmente erosivos no gás, tal como o H2S.

[00058] Dependendo da composição do gás e dos seus componentes corrosivos, o material do dispositivo de limpeza 380 pode ser selecionado, por exemplo, de aço de mola de cromo-silício [5160 (A689), composição 0,55-0,65% de C, 0,751,00% de Mn, 0,70-0,90% de Cr], que é relativamente resistente à fadiga, e aço inoxidável temperado para mola com resistência à corrosão, [(A666); 0,08-0,15% de C, máx. 2,00% de Mn, 16,00-18,00% de Cr, 6,00 - 8,00% de Ni]. O material dos elementos de limpeza está, de preferência, na forma de fio relativamente fino, tornando-o relativamente flexível em relação à seção de grade 362. Relativamente, a constante de mola do material de fio pode ser pelo menos 100 vezes, mas de preferência, pelo menos 1000 vezes, menor que a constante de mola da respectiva seção de grade.

[00059] Evitando-se o assentamento de cinzas e poeira na grade de suporte, o início da acumulação (coleta, aglomeração) e o crescimento da acumulação de cinzas e poeira em aglomerados maiores podem ser limitados a um máximo predeterminado, evitando o bloqueio dos elementos de filtro e dispensando limpeza manual e a parada operacional associada. Os dispositivos de limpeza da divulgação fornecem economias de custo significativas devido à manutenção limitada e operação contínua prolongada.

[00060] A presente invenção não está limitada às modalidades descritas acima, em que várias modificações são concebíveis dentro do escopo das reivindicações anexas. As características de diferentes modalidades podem, por exemplo, ser combinadas.

Claims (15)

1. SISTEMA PARA FILTRAGEM DE UMA MISTURA GÁS E SÓLIDOS, o sistema (300) compreendendo: - um alojamento (302) - um corpo de separação (314) que divide o alojamento (302) em uma seção de gás bruto (310) e em uma seção de gás limpo (312), sendo a seção de gás bruto (310) acessível através de uma entrada (316) para a mistura de gás e sólidos e a seção de gás limpo (312) compreendendo uma saída (318) para descarregar um gás limpo; - vários elementos de filtro (330) suspensos do corpo de separação (314); - uma grade de suporte (360), a grade de suporte (360) compreendendo uma série de braços (362) interconectados em nós (364), as extremidades inferiores (366) dos elementos de filtro (330) sendo conectadas a um respectivo nó (364) da grade de suporte (360) - caracterizado por um ou mais elementos de limpeza (380) fornecidos nos braços (362) da grade de suporte (360) para limpeza dos mesmos, os elementos de limpeza (380) dispostos de forma movível nos braços (262) da grade de suporte (360) entre nós adjacentes (364), referido sistema compreendendo pelo menos um dispositivo de impacto (370, 374) para fornecer um impulso mecânico e/ou hidráulico e/ou um sistema de pulsação de retorno (350) aos elementos de filtro (330) para a remoção de sólidos acumulados de uma superfície dos elementos de filtro (330)

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos de limpeza (380) serem adaptados para vibrar para remover a acumulação de sólidos.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos de limpeza (380) compreendendo molas helicoidais enrolarem-se em torno dos braços (362) da grade de suporte (360), as molas helicoidais sendo preferencialmente redondas, quadradas ou retangulares em seção transversal.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os enrolamentos subsequentes das molas helicoidais terem um diâmetro crescente.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido impulso ser adaptado para fornecer energia de excitação causando vibração dos elementos de limpeza (380).

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido impulso de gás ser adaptado para fornecer o pulso hidráulico.

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por os dispositivos de limpeza (380) serem adaptados para limitar a acumulação de sólidos na rede de suporte até um nível de limiar máximo, sintonizando um ou mais parâmetros selecionados do grupo de: taxa de fluxo da mistura de gases e sólidos; energia de impulso mecânico e/ou hidráulico; vibrações na grade de suporte resultantes do impulso; frequência de repetição do impulso mecânico e/ou hidráulico; número de impulsos mecânicos e/ou hidráulicos de cada vez; e período de tempo da impulso mecânico e/ou hidráulico.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os dispositivos de limpeza (380) compreenderem uma seção de fixação (400) para fixar o respectivo dispositivo de limpeza (380) em relação à grade de suporte (360), e uma ou mais extensões de vibração (410, 412) conectadas à seção de fixação (400) para vibrar em relação à grade de suporte (360).

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por as extensões de vibração (410, 412) compreenderem seções enroladas de maneira helicoidal, sendo que as seções enroladas de forma helicoidal têm preferencialmente um diâmetro crescente em uma direção afastada da seção de fixação.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a seção de fixação (400) compreender uma banda.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por as extensões de vibração (410, 412) compreenderem elementos de vibração alongados tendo uma primeira extremidade conectada à banda.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por uma extremidade dos elementos de vibração alongados ser dotada de um peso.

13. MÉTODO PARA FILTRAGEM DE UMA MISTURA DE GASES, o método caracterizado por compreender as etapas de: - fornecer um sistema (300) de filtro; e - limpar a grade de suporte por vibração e movimento dos elementos de limpeza.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender a etapa de induzir a vibração e o movimento dos elementos de limpeza (380) por forças de fluido dinâmicas da mistura de gás.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender a etapa de induzir a vibração e o movimento dos elementos de limpeza (380) por um pulso de gás através dos elementos de filtro (330) para limpeza do mesmo, o dito pulso de gás sendo adaptado para ativar os elementos de limpeza por energia cinética.

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