BRPI1009396B1 - sistemas para reduzir a ocorrência de incêndios em um sistema de coleta de poeira de filtro de tecido, e de controle de poluição para um processo de carregamento de forno de coque, e pára-centelha para evitar incêndios em um sistema de coleta de poeira - Google Patents

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Abstract

sistema para reduzir a ocorrência de incêndios em um sistema de coleta de poeira de filtro de tecido, e de controle de poluição para um processo de carregamento de forno de coque, e, pára-centelha para evitar incêndios em um sistema de colete de poeira. um sistema para reduzir a ocorrência de incêndios em um sistema de coleta de poeira de filtro de tecido. o sistema inclui um alojamento alongado, tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade distal da primeira extremidade. uma entrada de fluxo de gás é provida em comunicação de fluxo com uma parte interna do alojamento para fluxo de gás e particulados de uma fonte para dentro do alojamento. uma saída de fluxo de gás é provida em comunicação de fluxo com o alojamento para fluxo de gás e particulados fora do alojamento para fora do alojamento e para dentro do sistema de coleta de poeira. um pára-centelha alongado é disposto dentro do alojamento entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. o pára-centelha tem uma pluralidade de membros afastados entre si, em forma de cunha, tendo um intervalo entre membros adjacentes suficiente para interromper o fluxo de partículas combustíveis da fonte para o sistema de coleta de poeira.

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A descrição refere-se a sistema de coleta de poeira e, em particular, a sistemas que incluem pára-centelhas aptos a serem limpos entre uma fonte de centelhas e um material combustível, tal como um alojamento de saco de coleta de poeira.
FUNDAMENTOS E SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[002] Um pára-centelha é um termo genérico usado para descrever um dispositivo que é destinado a evitar que materiais combustíveis, tais como centelhas, escapem para dentro de áreas que poderiam resultar em ignição e incêndio. Os mais reconhecidos pára-centelhas são aqueles dispositivos de tela metálica usados como coberturas de chaminés de chaminés ou tubos de exaustão para lareiras e fogões de madeira em casas em prédios. Por contraste, os pára-chamas, tais como aqueles dispositivos que são uma parte integrante de uma unidade de silencioso de um veículo "fora de estrada", são usados para evitar que chamas escapem dos silenciosos e provoquem incêndios.
[003] Com o advento de exigências de controle de poluição de ar mais rigorosas para muitas indústrias, os alojamentos de saco contendo filtros de tecido são tipicamente os dispositivos de escolha para capturar matéria particulada. Entretanto, aplicações industriais que produzem centelhas transportadas pelo ar, bem como poeira e particulados, não podem utilizar alojamentos de saco ou materiais de filtro de tecido devido ao potencial de incêndios de filtro de tecido sem o uso de um dispositivo pára-centelha eficaz. Os dispositivos pára-centelha que tenham sido usados com sucesso limitado, dependendo dos volumes de fluxo de gás e tamanhos das partículas, têm incluído caixas de desligamento, defletores, tela metálica, tubos de imersão submersos, separadores ciclônicos, separadores multiciclônicos e sensores para ativar pulverizadores de água. Entretanto, sistemas sensores e de pulverização de água não são 100 por cento eficazes e com frequência fracassam devido a uma variedade de fatores, incluindo desalinhamento, acúmulo de sujeira, corrosão ou outras causas.
[004] Apesar da variedade dos dispositivos atualmente disponíveis, continua a haver necessidade de um pára-centelha, que seja eficaz para satisfazer certos critérios de projeto críticos para aplicações industriais, onde incêndios e explosões não podem ser tolerados e onde deve haver mínima paralisação para o sistema de pára-centelha e de coleta de poeira. As indústrias que podem gerar centelhas que poderiam causar incêndio ou explosões incluem, mas não são limitadas a fundições de metal para recuperação e processamento de metal, incluindo linhas de fundição de elevada temperatura, retalhamento metálico, moagem metálica, soldagem metálica e polimento de partes metálicas; painel de fibra e partículas, incluindo processamento do painel de fibra e partículas, bem como serragem e lixamento de placa acabada; as indústrias químicas que utilizam secadores de pulverizador e o transporte pneumático das várias poeiras e poeiras; indústrias de processamento de alimentos, tais como café, chocolate, secagem de tabaco, moagem de condimentos e temperos e o transporte pneumático de produtos alimentícios em poeira. Também incluídos são todos os tipos de fontes de combustão industrial.
[005] Em vista do acima, a descrição provê um pára-centelha, um sistema de coleta de poeira e um sistema de controle de poluição, que é eficaz para substancialmente eliminar incêndios de casa de saco de coleta. O pára-centelha inclui um alojamento e uma pluralidade de membros alongados, em forma de cunha, afastados entre si, fixados a um membro de suporte alongado, disposto em uma área de fluxo de gás do alojamento. Os membros em forma de cunha têm um intervalo mínimo entre membros em forma de cunha adjacentes, variando de cerca de 50 a cerca de 400 mícrons.
[006] Em outra forma de realização, a descrição provê um sistema para reduzir a ocorrência de incêndios em um sistema de coleta de poeira e para filtro de tecido. O sistema inclui um alojamento alongado tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade distal da primeira extremidade. Uma entrada de fluxo de gás é provida em comunicação de fluxo com uma parte interna do alojamento para fluxo de gás e particulados de uma fonte para dentro do alojamento. Uma saída de fluxo de gás é provida em comunicação de fluxo com o alojamento para fluxo de gás e particulados para fora do alojamento e para dentro do sistema de coleta de poeira. Um pára-centelha alongado é disposto no alojamento entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. O pára-centelha tem uma pluralidade de membros afastados entre si, em forma de cunha, tendo um intervalo entre membros adjacentes suficiente para interromper o fluxo de partículas combustíveis da fonte para o sistema de coleta de poeira.
[007] Outra forma de realização da descrição provê um sistema de controle de poluição para um processo de carregamento de forno de coque. O sistema inclui uma coifa disposta sobre uma porta de forno de coque para coletar poeira, centelhas e emissões do forno quando o carvão é carregado no forno. Um alojamento alongado é fixado a uma exaustão de saída da coifa. O alojamento tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade distal da primeira extremidade, uma entrada de fluxo de gás em comunicação de fluxo com uma parte interna do alojamento para fluxo de gás e particulados da coifa para dentro do alojamento, uma saída de fluxo de gás em comunicação de fluxo com o alojamento para fluxo de gás e particulados para fora do alojamento e para dentro do sistema de coleta de poeira, e um pára-centelha disposto no alojamento entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. O pára- centelha tem uma pluralidade de membros afastados entre si, em forma de cunha, tendo um intervalo mínimo entre membros adjacentes, suficiente para interromper o fluxo de partículas de combustível da fonte para o sistema de coleta de poeira. Um sistema de coleta de poeira é provido em comunicação de fluxo com a saída de fluxo de gás do alojamento.
[008] Vantagens do pára-centelha descrito aqui podem incluir a eliminação substancial de 100 por cento de centelhas de um tamanho mínimo específico, operação substancialmente contínua do pára-centelha, com essencialmente nenhum tempo ocioso para manutenção, quedas de pressão minimizada para fluxos de gás através do pára-centelha variando de cerca de 140 a cerca de 1400 m3/min, uma capacidade do pára-centelha manusear temperaturas flutuantes relativamente elevadas, até cerca de 550 °C e a provisão de um pára-centelha mecanicamente robusto, que é adequado para aplicações industriais.
[009] Outras vantagens da invenção tornar-se-ão evidentes por referência à descrição detalhada de formas de realização preferidas, quando consideradas em conjunto com os desenhos, que não são em escala, em que caracteres de referência semelhantes designam elementos iguais ou similares por todos os diversos desenhos como segue:
[010] A Fig. 1 é uma vista em planta de topo, não em escala, de uma parte de uma coifa e pára-centelha para um sistema de coleta de poeira, de acordo com a descrição;
[011] A Fig. 2 é uma vista em seção transversal, não em escala, através de uma parte da coifa e pára-centelha da Fig. 1;
[012] A Fig. 3 é uma vista em perspectiva, não em escala, de uma parte de um pára-centelha ilustrando um membro conformado e cunha do pára-centelha de acordo com a descrição;
[013] A Fig. 4 é uma ilustração esquemática de uma coifa e sistema de coleta de poeira incluindo um pára-centelha de acordo com a descrição; e
[014] A Fig. 5 é uma ilustração esquemática de um sistema de carga de forno de coque incluindo um sistema de coleta de poeira e pára-centelha de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO EXEMPLARES
[015] A fim de prover um pára-centelha que seja adequado para aplicações industriais, é desejável prover-se um dispositivo e sistema que seja adequado para satisfazer um número de parâmetros de projeto críticos. De máxima preocupação é prover um dispositivo e sistema que substancialmente elimine a possibilidade de falhas operacionais que poderiam provocar incêndios e/ou explosões.
[016] Um projeto eficaz para um pára-centelha é diretamente relacionado com o tamanho da partícula para uma partícula de centelha. Entretanto, há outras variáveis independentes que devem ser consideradas quando projetando-se um pára-centelha. Por exemplo, a temperatura da partícula de centelha, o calor específico da partícula de centelha, a combustibilidade do poeira coletado em um sistema de coleta de poeira a jusante e a combustibilidade do material de coleta de poeira usado no sistema de coleta de poeira a jusante são todos fatores importantes a considerar para prover um sistema pára-centelha eficaz. Das precedentes variáveis independentes, o tamanho da partícula de centelha, temperatura da partícula de centelha e calor específico das partículas de centelha podem ser combinados em uma única variável referida como "energia de ignição".
[017] Uma relação entre a energia de ignição das partículas de centelha, a combustibilidade do poeira coletado e a combustibilidade do material de coleta de poeira pode ser usada para determinar um "diâmetro de centelha permissível máximo". Na maioria dos sistemas da arte anterior, tais como aqueles descritos acima, conta-se na maior parte com a separação inercial da partícula de centelha. Entretanto, a separação inercial tipicamente somente remove as maiores partículas com alta eficiência e não provê remoção de substancialmente todas as partículas menores do que o diâmetro de partícula permissível máximo. Por exemplo, a eficiência de remoção de partícula para um ciclone de elevada eficiência típico é mostrado na seguinte tabela em relação ao tamanho da partícula. Tabela 1
Figure img0001
[018] Como mostrado pela tabela precedente, somente partículas aproximando-se do tamanho de 62 mícrons podem ser removidas com um alto grau de certeza, usando-se um ciclone de alta eficiência. Desse modo, para uma taxa de fluxo de gás de 850 m3/min, o ciclone de alta eficiência acima pode ter uma queda de pressão de 13,2 cm de água, que pode requerer um cavalo-vapor (hp) de cerca de 40 hp. Um tal ciclone pode ter uma altura total de cerca de 11 metros e um diâmetro corporal de 2 metros. Desse modo, um ciclone de alta eficiência não somente tem uma eficiência de remoção relativamente baixa para partículas menores de cerca de 25 mícrons, porém o dispositivo é relativamente grande e pode requerer uma quantidade de energia para operação relativamente grande.
[019] Com referência agora às Figs. 1 - 3, é ilustrado um dispositivo e sistema pára-centelha, de acordo com a descrição. A Fig. 1 é uma vista em planta de topo, não em escala, de um sistema pára-centelha e coifa 10. O componente pára-centelha 12 do sistema 10 inclui um alojamento alongado 14 tendo uma primeira extremidade 16 e uma segunda extremidade 18 distal da primeira extremidade 16. Uma entrada de fluxo de gás 20 (Fig. 2) é provida no alojamento 14 para comunicação de fluxo de gás com o interior 22 do alojamento 14. Pelo menos uma saída de fluxo de gás 26, adjacente à primeira extremidade 16 do alojamento 14, é provida para fluxo de gás e particulados para fora do alojamento 14 e para dentro de um sistema de coleta de poeira 30 (Fig. 4) acoplado à saída 26. Dependendo da taxa de fluxo de gás através do sistema 10, uma segunda saída de fluxo de gás 28 pode ser incluída adjacente à segunda extremidade do alojamento 14.
[020] Dentro do alojamento 14 é disposto um componente pára-centelha alongado 32, disposto entre a primeira extremidade 16 e a segunda extremidade 18 do alojamento 14. O componente pára-centelha 32 inclui uma pluralidade de membros afastados entre si, em forma de cunha 34, que são fixamente presos a um membro de suporte alongado 36, para prover um componente pára-centelha substancialmente rígido 32. O componente pára-centelha 32 tem um intervalo mínimo 38 entre membros em forma de cunha adjacentes 34, que é suficiente para interromper o fluxo de partículas de centelha de uma fonte para dentro do sistema de coleta de poeira 30.Dependendo das exigências da aplicação particular e da taxa de fluxo, o intervalo 38 pode variar de cerca de 50 a cerca de 500 mícrons, para prover remoção de substancialmente todas as partículas de centelha menores do que o diâmetro máximo de centelha permissível, definido acima.
[021] Com referência específica ao componente pára-centelha 32, todas as partes do componente 32 podem ser feitas de um material resistente a corrosão, tal como aço galvanizado, titânio ou aço inoxidável. O componente pára-centelha 32 pode ter uma altura H variando de cerca de 0,3 m a cerca de 1,5 m e um comprimento L dentro do alojamento 14 variando de cerca de 1 m a cerca de 5 m para taxas de fluxo de gás variando de cerca de 7500 m3/h a cerca de 170.000 m3/h. Cada um dos membros 34 do componente 32 pode ter uma largura W variando de cerca de 0,5 milímetros a cerca de 5,0 milímetros e uma altura h variando de cerca de 0,9 milímetros a cerca de 9,0 milímetros.
[022] Como mostrado na Fig. 3, o componente pára-centelha 32 inerentemente possui uma resistência a ligação por partículas por causa dos membros em forma de cunha 34, em que o fluxo através do componente pára-centelha 32 é na direção das setas 40, selecionando um intervalo 38, o pára-centelha 32 pode prover uma barreira absoluta para quaisquer centelhas ou escombros quentes que tenham um tamanho de partícula maior do que o intervalo 38 entre membros adjacentes 34. O pára-centelha 12 pode incluir uma cobertura 42 para prover acesso para o interior 22 do pára-centelha 12 para manutenção e reparo de componentes do pára-centelha 12.
[023] A fim de direcionar o fluxo de gás contendo partículas de centelha para o pára-centelha 12, uma coifa fendida alongada 50 pode ser usada. A coifa 50 inclui um pálio 52 para capturar emissões de uma fonte e direcionar as emissões, indicado pelas setas 54, para dentro da entrada de fluxo de gás 20 do pára-centelha 12. Como com o pára-centelha, a coifa 50 pode ser feita de uma variedade de materiais, incluindo mas não limitado a aço galvanizado, titânio, aço inoxidável e similares. Para as taxas de fluxo de gás dadas acima, a coifa 50 pode ter um comprimento total LH de cerca de 1 metro a cerca de 10 metros e uma largura de abertura Sw variando de cerca de 18 mm a cerca de 37 mm. A fenda 56 da coifa 50 provê distribuição substancialmente uniforme do fluxo de gás para dentro do pára-centelha 12, de modo que a eficiência de remoção de partícula é mantida para as taxas de fluxo de gás largamente flutuando.
[024] Outro componente importante do pára-centelha 12 é um sistema de limpeza por pulverização 60. O sistema de limpeza por pulverização 60 inclui um conduto de entrada de fluido 62, que provê fluxo de fluido para os coletores de fluido 64 e 66 dispostos em lados opostos do pára-centelha 12. Os coletores de fluido 64 e 66 proveem fluido para uma pluralidade de bocais de pulverização 68 dispostos no interior 22 do alojamento 14. Os bocais de pulverização 68 podem prover um pulverizador em forma de cone 70 com um ângulo de cone variando de cerca de 100 a cerca de 130 graus para limpar partículas e escombros que possam se acumular nos membros 34 do componente pára-centelha 32. Os bocais 68 podem ser feitos de aço inoxidável ou outro material resistente a corrosão, que possa ser usado em aplicações de alta temperatura e possa prover um fluxo de fluido variando de cerca de 4 litros por minuto (LPM) a cerca de 20 LPM em uma pressão variando de cerca de 3,4 atmosferas a cerca de 6,8 atmosferas. É desejável que os pulverizadores conformados em cone 70 sobreponham-se para cobrir o inteiro comprimento L do componente pára-centelha 32. É também desejável que os membros 34 do componente pára-centelha 32 seja orientado em uma posição substancialmente vertical, de modo que os escombros e partículas lavadas dos membros 34 possam cair de volta para baixo através da fenda 56 da coifa 50.
[025] A necessidade de limpeza do componente pára-centelha 32 pode ser determinada em uma base de caso por caso e pode ser dependente de se ou não as emissões matéria particulada pegajosa. Portanto, os bocais de pulverizador 68 podem ser automática ou manualmente operados para limpeza intermitente do componente pára-centelha 32.
[026] Uma aplicação do sistema pára-centelha 10, de acordo com a descrição, pode ser carga de forno de coque, em que o sistema pára-centelha é adjacente a um forno aberto 80 e máquina de carga 82, como ilustrado esquematicamente na Fig. 5. Quando o forno é carregado, coque e emissões incandescentes 84 são emitidos pelo forno 80. Quando o forno de coque 80 é carregado com coque 86, um grande volume de gás, emissões e partículas de centelha 84 são emitidas pelo forno 80. Os emissões e partículas de centelha são arrastados no gás 84, o que é causado pela coifa fendida 50, para fluir através do pára-centelha 12 para remover partículas de centelha e então para o sistema de coleta de poeira 30. Em razão de o pára-centelha 12 eliminar substancialmente todas as partículas de centelha, o sistema de coleta de poeira 30 contendo os filtros de saco 92 pode ser usado. O sistema de coleta de poeira de filtro de saco 30 é mais eficaz na remoção de particulados da corrente de gás gerada pelo processo de carregamento de forno de coque do que outros sistemas de coleta de poeira.
[027] As formas de realização precedentes são susceptíveis a considerável variação em sua prática. Desse modo, as formas de realização não são destinadas a serem limitadas às exemplificações específicas expostas acima. Sem dúvida, as formas de realização precedentes estão dentro do espírito e escopo das reivindicações anexas, incluindo seus equivalentes disponíveis, como uma questão de direito.
[028] Os patenteados não pretendem dedicar quaisquer formas de realização descritas ao público e, na extensão em que quaisquer modificações ou alterações descritas possam não literalmente situarem-se dentro do escopo das reivindicações, elas são consideradas serem parte dele sob a doutrina de equivalentes.

Claims (20)

1. Sistema para reduzir a ocorrência de incêndios em um sistema de coleta de poeira de filtro de tecido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um alojamento alongado tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade distal da primeira extremidade, uma entrada de fluxo de gás em comunicação de fluxo com uma parte interna do alojamento para fluxo de gás e particulados de uma fonte para dentro do alojamento; uma saída de fluxo de gás em comunicação de fluxo com o alojamento para fluxo de gás e particulados para fora do alojamento e para dentro do sistema de coleta de poeira; e um pára-centelha alongado disposto dentro do alojamento entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, o pára-centelha compreendendo uma pluralidade de membros afastados entre si e em forma de cunha, tendo um intervalo mínimo entre membros adjacentes suficiente para interromper o fluxo de partículas combustíveis da fonte para o sistema de coleta de poeira.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um sistema de limpeza de pára-centelha fixado ao alojamento para remover partículas do pára-centelha.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de membros em forma de cunha são dispersos dentro do alojamento em uma orientação vertical.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o intervalo mínimo entre membros em forma de cunha adjacentes varia de 50 mícrons a 400 mícrons.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pára-centelha é compreendido de materiais de aço inoxidável.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de coleta de poeira compreende um alojamento de saco tendo sacos de filtro de pano.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de bocais de pulverização de água dentro do alojamento, para limpar o pára-centelha.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma coifa para coleta de gás contendo centelha e matéria particulada para direcionar o fluxo para dentro do alojamento e através do pára- centelha.
9. Sistema de controle de poluição para um processo de carregamento de forno de coque, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma coifa disposta sobre uma porta de forno de coque aberta, para coletar poeira, centelhas e emissões da carga de carvão para dentro do forno de coque; um alojamento alongado afixado a uma exaustão de saída da coifa, o alojamento tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade distal da primeira extremidade, uma entrada de fluxo de gás em comunicação de fluxo com a parte interna do alojamento para fluxo de gás e particulados da coifa para dentro do alojamento; uma saída de fluxo de gás em comunicação de fluxo com o alojamento para fluxo de gás e particulados para fora do alojamento e para dentro do sistema de coleta de poeira; e um pára-centelha alongado disposto dentro do alojamento, entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, o pára-centelha compreendendo uma pluralidade de membros afastados entre si, em forma de cunha, tendo um intervalo mínimo entre membros adjacentes suficiente para interromper o fluxo de partículas combustíveis da fonte para o sistema de coleta de poeira; e um sistema de coleta de poeira em comunicação de fluxo com a saída de fluxo de gás do alojamento.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um sistema de limpeza de pára-centelha afixado ao alojamento, para remover partículas do pára-centelha.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de membros em forma de cunha é disposta dentro do alojamento em uma orientação vertical.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o intervalo mínimo entre membros em forma de cunha adjacentes varia de 50 mícrons a 400 mícrons.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o pára-centelha consiste de materiais de aço inoxidável.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de coleta de poeira compreende um alojamento de saco tendo sacos de filtro de pano.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda bocais de pulverização dentro do alojamento para pulverizar e limpar o pára-centelha.
16. Pára-centelha para evitar incêndios em um sistema de coleta de poeira, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um alojamento e uma pluralidade de membros alongados, afastados entre si e em forma de cunha, fixados a um membro de suporte alongado, disposto em uma área de fluxo de gás do alojamento, em que os membros em forma de cunha têm um intervalo mínimo entre membros em forma de cunha adjacentes variando de cerca de 50 a cerca de 400 mícrons.
17. Pára-centelha, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de membros em forma de cunha é disposta dentro do alojamento em uma orientação vertical.
18. Pára-centelha, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que consiste de materiais de aço inoxidável.
19. Pára-centelha, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de bocais de pulverização de água dispostos dentro do alojamento para limpar o pára-centelha.
20. Pára-centelha, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que os bocais de pulverização de água proveem um pulverizador em forma de cone com um ângulo de cone de 120 graus.
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US12/403,391 US8172930B2 (en) 2009-03-13 2009-03-13 Cleanable in situ spark arrestor
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