FI124675B - Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista sekä vastaava sovitelma - Google Patents

Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista sekä vastaava sovitelma Download PDF

Info

Publication number
FI124675B
FI124675B FI20125919A FI20125919A FI124675B FI 124675 B FI124675 B FI 124675B FI 20125919 A FI20125919 A FI 20125919A FI 20125919 A FI20125919 A FI 20125919A FI 124675 B FI124675 B FI 124675B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
gas
fine particles
ion source
space
flue gases
Prior art date
Application number
FI20125919A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20125919A (fi
Inventor
Jorma Keskinen
Ari Laitinen
Mika Räihä
Seppo Paavilainen
Original Assignee
Tassu Esp Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tassu Esp Oy filed Critical Tassu Esp Oy
Priority to FI20125919A priority Critical patent/FI124675B/fi
Priority to EP13834861.0A priority patent/EP2892653B1/en
Priority to PCT/FI2013/050851 priority patent/WO2014037617A1/en
Priority to ES13834861.0T priority patent/ES2660441T3/es
Priority to US14/426,714 priority patent/US20150226427A1/en
Priority to CN201390000733.4U priority patent/CN204866198U/zh
Priority to CA2882898A priority patent/CA2882898C/en
Publication of FI20125919A publication Critical patent/FI20125919A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI124675B publication Critical patent/FI124675B/fi
Priority to US16/367,096 priority patent/US20190270094A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/12—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by separation of ionising and collecting stations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/06—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by presence of stationary tube electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/38—Particle charging or ionising stations, e.g. using electric discharge, radioactive radiation or flames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/41—Ionising-electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/49—Collecting-electrodes tubular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/74—Cleaning the electrodes
    • B03C3/743—Cleaning the electrodes by using friction, e.g. by brushes or sliding elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/82—Housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/08—Ionising electrode being a rod
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/30—Details of magnetic or electrostatic separation for use in or with vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/10—Intercepting solids by filters
    • F23J2217/102—Intercepting solids by filters electrostatic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

MENETELMÄ PIENHIUKKASTEN KERÄÄMISEKSI SAVUKAASUISTA SEKÄ VASTAAVA SOVITELMA
Keksinnön kohteena on menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi 5 savukaasuista, jossa menetelmässä palotilasta poistuvat pienhiukkasia sisältävät savukaasut johdetaan valittuun seinämien rajaamaan tilaan, joka on osa virtauskanavaa, muodostetaan ionilähteen koronaelektrodin avulla kaasui-10 oneja tilan suhteen erillisessä kanavassa, johdetaan muodostetut kaasuionit valittuun seinämien rajaamaan tilaan ja sekoitetaan savukaasujen kanssa savukaasun sisältämien pienhiukkasien varaamiseksi kaasuionien avulla, 15 - kerätään varautuneet pienhiukkaset keräyspinnoille. Keksinnön kohteena on myös vastaava sovitelma.
Aerosolihiukkasia, eli kaasussa leijailevia hiukkasia, syntyy monissa luonnollisissa sekä ihmisten luomissa prosesseissa. 20 Esimerkkeinä luonnollisista prosesseista voidaan mainita kasvien synnyttämät siitepölyhiukkaset, tuulen ja haihtumisen aiheuttamat meriaerosolit sekä maanpinnasta tuulen nostattama pöly. Ihmisten luomista prosesseista yleisin on orgaanisperäisten polttoaineiden käyttö, kuten fossiilisten tai biopolttoaineiden 25 käyttö energian tuotannossa. Monet näistä aerosolihiukkasista ovat haitallisia terveydelle. Luonnon prosesseissa syntyvät ^ hiukkaset saattavat aiheuttaa ihmisille allergisia oireita ja o ^ osassa voi olla myös mukana haitallisia orgaanisia yhdisteitä.
O) 9 Poltto- ja teollisissa prosesseissa syntyvät hiukkaset puoles ta co 30 taan sisältävät usein haitallisten orgaanisten yhdisteiden jr lisäksi myös raskasmetalleja. Pienet, alle yhden mikrometrin o) kokoiset hiukkaset saattavat aiheuttaa terveydellisiä ongelmia ^ jo pelkän pienen kokonsa vuoksi käynnistäessään elimistössä
CM
q puolustusreaktioita.
CM
Aerosolihiukkasten suodattamiseksi kaasuista tunnetaan useita eri menetelmiä. Tehokkaimpia näistä ovat erilaiset kuitusuodat- 35 2 timet sekä sähkösuodattimet. Kuitusuodattimissa erottuminen perustuu aerosolihiukkasten inertian aiheuttamiin törmäyksiin suodattimen materiaalin kanssa. Sähkösuodattimissa aerosolihiukkaset varataan sähköisesti ja niiden liikkeeseen vaikutetaan 5 sähkökentän avulla niin, että ne törmäävät keräyspinnoille. Sähkösuodattimien etuna on pieni painehäviö ja helpompi kerätyn kiintoaineen irrottaminen keräyspinnoilta jatkokäsittelyä varten.
10 Perinteisissä sähkösuodattimissa aerosolihiukkaset varataan tyypillisesti koronapurkauksessa syntyvien kaasuionien avulla. Varatut aerosolihiukkaset siirretään ulkoisen sähkökentän avulla keräyslevylle. Koronapurkauksen synnyttävät elektrodit sijaitsevat yleensä savukaasussa ja voivat myös muodostaa aerosolihiuk- 15 kasten keräämisen käytettävän sähkökentän (niin sanottu yksivaiheinen sähkösuodatin). Menetelmän tunnettuja ongelmia on koronapurkauksessa käytettävien elektrodien ja korkeajännite-eris-timien puhtaana pitäminen. Perinteisten sähkösuodattimien toiminta aiheuttaa myös rajoituksia laitteiston geometrialle.
20 Hyvä suodatustehokkuus saavutetaan ainoastaan sylinterimäisillä tai tasolevyrakenteilla.
Perinteisiin sähkösuodattimiin voidaan yhdistää muitakin toimintoja, kuten lämmön talteenotto. Tällöin joudutaan kuitenkin 25 toimimaan suodatuksen asettamien rajaehtojen sisällä, eikä c\j ^ lämmönsiirtoprosessia voida optimoida.
c\j σ> 1 Aerosolihiukkasia voidaan kerätä myös ilman ulkoisen sähkökentän
CD
° vaikutusta. Tämä tilavaraussuodattumiseksi kutsuttu ilmiö x £ 30 perustuu unipolaarisesti varattujen hiukkasten synnyttämän sähkökentän hyödyntämiseen hiukkasten ohjaamisessa keräyspin- 5) LO noille. Unipolaarisesti varautuneiden aerosolihiukkasten muodos- o tama pilvi pyrkii laajenemaan sisäisten sähköisten repulsiovoi- mien vaikutuksesta ja rajatussa tilassa osa hiukkasista ajautuu 35 seinämille. Menetelmä ei ole kuitenkaan erityisen tehokas ja sillä voidaan saavuttaa teoriassa vain noin 40 %:n puhdistusas- 3 te. Varattujen aerosolihiukkasten muodostama sähkökenttä ei ole yhtä voimakas kuin ulkoisella jännitelähteellä muodostettava kenttä. Lisäksi aerosolihiukkaspilven muodostama sähkökenttä heikkenee suodattumisen edetessä.
5
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason ratkaisuja tehokkaampi ja edullisempi menetelmä, laite ja sovitelma pienhiukkasten poistamiseksi savukaasuista. Tämän keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta 10 patenttivaatimuksista 1. Tämän keksinnön mukaisen laitteen tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksista 9. Tämän keksinnön mukaisen sovitelman tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksista 11.
is Tämä keksinnön mukaisen menetelmän tarkoitus voidaan saavuttaa menetelmällä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista, jossa palotilasta poistuvat pienhiukkasia sisältävät savukaasut johdetaan valittuun seinämien rajaamaan tilaan, joka on osa virtauskanavaa. Ionilähteen korkeajännitteisen koronaelektrodin 20 ja koronaelektrodin suhteen maapotentiaalissa olevan pinnan avulla muodostetaan kaasuioneja tilan suhteen erillisessä kanavassa, jotka muodostetut kaasuionit johdetaan valittuun seinämien rajaamaan tilaan ja sekoitetaan savukaasujen kanssa savukaasun sisältämien pienhiukkasien varaamiseksi kaasuionien 25 avulla. Varautuneet pienhiukkaset kerätään keräyspinnoille. c\i >- Menetelmässä erillinen kanava on sähköisesti passiivinen osa o
CM
, lonilähdettä ja kaasuionien avulla muodostetaan sähkökenttä, O) joka ainakin tietyllä pituudella valittua virtauskanavaa on
CO
° voimakkaampi kuin koronaelektrodin muodostama sähkökenttä x £ 30 maapotentiaalia vastaan. Edelleen koronaelektrodin vastapotenti- cr> aali ja varattujen pienhiukkasten keräyspinta muodostetaan CJ) LO valitun tilan seinämistä. Toisin sanottuna keksinnön mukaisessa
Cvl δ menetelmässä sähköisesti varatut aerosolihiukkaset kerätään
C\J
hyödyntämällä kaasuionien muodostamaa sähkökenttää. Näin pien-35 hiukkasten keräystehokkuutta voidaan nostaa jopa yli 90 %:n savukaasujen sisältämien pienhiukkasten kokonaismäärästä.
4
Menetelmää voidaan toteuttaa ilman erillistä keräysaluetta, sillä valitun tilan seinämät toimivat sellaisenaan keräysaluee-na.
5 Edullisesti kaasuionien avulla muodostettu sähkökenttä on voimakkaampi kuin koronaelektrodin muodostama sähkökenttä maapotentiaalia vastaan 3-30 cm, edullisesti 10 - 25 cm pituudella valittua virtauskanavaa.
io Edullisesti menetelmässä kerätään pienhiukkasia, jotka ovat kooltaan alle 10 pm, edullisesti alle 2 pm. Näiden pienhiukkasten kerääminen on erityisen vaikeaa tavallisten kuitusuodattimi-en avulla.
15 Koronaelektrodin avulla muodostettujen kaasuionien elinikä voi olla 30 - 150 ms, edullisesti 50 - 80 ms. Näin ne ehtivät varaamaan huomattavan suuren määrän pienhiukkasista.
Edullisesti menetelmässä ionilähteen koronaelektrodin käyttöjän-20 nite on 50 - 95 %, edullisesti 80 - 90 % läpilyöntijännitteestä. Jännite pyritään maksimoimaan ilman läpilyöntejä, jotka heikentävät suodatusta.
Menetelmässä kaasuionit voidaan sekoittaa savukaasuihin, joiden 25 lämpötila on alle 700 °C, edullisesti alle 400 °C. Näissä
CVI
ί- lämpötiloissa pienhiukkasten kerääminen tapahtuu tehokkaasti.
CvJ
σ> ? Erään sovellusmuodon mukaan menetelmässä kaasuionit sekoitetaan
CD
° savukaasuihin kohdassa, joka on polton liekin ulottumattomissa, x £ 30 Tällöin palamisen yhteydessä syntyvät ionit eivät häiritse en pienhiukkasten varaamista.
σ>
LO
C\J
o Menetelmässä kanavassa käytettävä ylipaine voi olla 50 - 2000
C\J
Pa, edullisesti 100 - 500 Pa suhteessa tilaan. Näin saadaan 35 aikaan riittävä suojakaasun virtaus, jotta savukaasujen pääsy ionilähteen kanavaan voidaan estää.
5
Erään sovellusmuodon mukaan pienhiukkaset kerätään polttokatti-lan sisään. Tällöin pienhiukkasten kerääminen voidaan toteuttaa ilman erillisiä prosessivaiheita esimerkiksi savupiipussa.
5 Edullisesti menetelmässä käytetty käyttöjännite on verrannollinen koronaelektrodin ja valitun tilan seinämien väliseen etäisyyteen .
Keksinnön mukaisen laitteen tarkoitus voidaan saavuttaa lait-10 teella pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista, jolla laitteella kerätään palotilasta poistuvien savukaasujen sisältämät pienhiukkaset. Laitteeseen kuuluu koronaelektrodilla varustettu ionilähde kaasuionien muodostamiseksi, suurjännitelähdelähde koronaelektrodia varten ja puhallin tai suojakaasulähde ko-15 ronaelektrodin puhtaana pitämiseksi. Ionilähteeseen kuuluu kanava koronaelektrodin erottamiseksi valitusta tilasta ja koronaelektrodin maapotentiaalissa oleva vastapinta. Laitteessa ionilähteen kanava on sähköisesti passiivinen. Näin koronaelektrodilla luotavien kaasuionien määrä ja elinikä kasvaa, jolloin 20 pienhiukkasten erottamisen tehokkuutta voidaan nostaa.
Edullisesti laitteen koronaelektrodin käyttöjännite on 50 - 95 %, edullisesti 80 - 90 % läpilyöntijännitteestä.
25 Keksinnön mukaisen sovitelman tarkoitus voidaan saavuttaa
CM
ί- sovitelmalla pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista, johon
CM
, sovitelmaan kuuluu seinämien rajaama tila palotilasta poistuvia o ? savukaasuja varten ja ionilähde sisältäen korkeajännitteisen
CD
° koronaelektrodin sijoitettuna seinämien rajaaman tilan suhteen x £ 30 erilliseen kanavaan ja koronaelektrodin suhteen maapotentiaalis- σ> sa oleva vastapinta kaasuionien muodostamiseksi. Edelleen S sovitelmaan kuuluu puhallin ionilähteen likaantumisen estämisek-
CM
δ si sijoitettuna ennen sijoitettuna ennen suojakaasuliitäntää.
CM
Sovitelmassa käytetään edellä kuvatun mukaista laitetta. Näin 35 koronaelektrodilla luotavien kaasuionien määrä ja elinikä 6 kasvaa, jolloin pienhiukkasten erottamisen tehokkuutta voidaan nostaa.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa hiukkasten keräämiseen käytet-5 tävän sähkökentän keskimääräinen voimakkuus voidaan nostaa yhtä suureksi kuin perinteisissä sähkösuodattimissa ulkoisella jännitelähteellä muodostettu kenttä.
Koska sekä aerosolihiukkasten varaamiseen sekä keräyskentän 10 synnyttämiseen käytettävät ionit synnytetään suojailmavirtauk-sessa varsinaisen puhdistettavan kaasun ulkopuolella, vältytään koronaelektrodien ja eristeiden likaantumisongelmalta.
Aerosolihiukkasten varaamiseen ja hiukkasia keräävän sähkökentän 15 luomiseen tarvittavat ionit voidaan tuottaa joko samalla kertaa (yksivaiheinen suodatus) tai erikseen (kaksivaiheinen suodatus).
Erään suoritusmuodon mukaan hiukkasten varaaminen ja kerääminen voidaan suorittaa missä tahansa puhdistettavaa kaasua sisältä- 20 vässä osittain rajatussa tilassa. Esimerkkinä tällaisesta tilasta voidaan mainita pellettipolttimen lämmönvaihdin, jossa on valmiiksi olemassa kerätyn kiintoaineen puhdistamiseksi tarvittava laitteisto. Toisena esimerkkinä voidaan mainita takan tuhka-astian yhteyteen liitettävä savukanavan osa, johon kerään- 25 tynyt kiintoaine voidaan tyhjentää tuhka-astian tyhjentämisen c\j >- yhteydessä. Suodattaminen voidaan toteuttaa myös erityisesti
CVJ
, suodattamista varten suunnitellussa, osittain rajatussa tilassa.
O) o
CD
° Keksinnön mukainen menetelmä ja vastaavat laite ja sovitelma
X
£ 30 soveltuvat parhaiten pienhiukkasten puhdistamiseen diesel- ja o puupolttoprosessien sekä lasiteollisuuden prosessien savuin kaasuista. Puunpoltossa tulevien pienhiukkasten koko on keski- o määrin alle 0,3 mikrometriä, diesel poltossa hiukan tätä pienem- c\j pää ja lasiteollisuuden prosesseissa alle 0,7 mikrometriä. 35 Keksinnön mukaisessa menetelmässä pienhiukkasten talteenotto 7 voidaan suorittaa ilman erillistä kerääjää käyttäen suljetun tilan seinämiä keräämiseen.
Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla 5 oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissa
Kuva 1 esittää kaasunpuhdistuslaitteiston, joka sisältää ionilähteen hiukkasten varaamiseksi ja suodatuskentän io luomiseksi sekä pinnan hiukkasten keräämiseksi,
Kuva 2 esittää kaasunpuhdistuslaitteiston, joka sisältää ionilähteen hiukkasten varaamiseksi, ionilähteen suodatuskentän luomiseksi sekä pinnan hiukkasten keräämiseksi, 15 Kuva 3a esittää ionilähteen erästä suoritusmuotoa,
Kuva 3b esittää ionilähteen erästä toista suoritusmuotoa,
Kuva 4 esittää esimerkkinä perinteisen sähkösuodattimen sähkökentän kentänvoimakkuutta,
Kuva 5 esittää esimerkkinä ionilähteen erään suoritusmuodon 20 muodostamaa sähkökenttään,
Kuva 6 esittää esimerkkinä keksinnön mukaisen ionien muodostaman sähkökentän kentänvoimakkuutta,
Kuva 7 esittää erästä keksinnön suoritusmuotoa,
Kuva 8 esittää erästä keksinnön suoritusmuotoa.
25
C\J
T- Kuvissa on esitetty selvyyden vuoksi vain keksinnön kannalta
C\J
, tarpeelliset yksityiskohdat. Keksinnön kannalta tarpeettomat, o ? mutta ammattihenkilölle selvät rakenteet ja yksityiskohdat on
CD
° jätetty kuvista pois keksinnön ominaispiirteiden korostamiseksi, x £ 30 Tällaisia tarpeettomia yksityiskohtia ovat muun muassa tulipesän o) ja lämmönvaihtimen tarkemmat rakenteet.
σ> m
CM
o Keksinnön mukaisessa menetelmässä pienhiukkasia sisältävä
CM
savukaasu, joka voi olla peräisin esimerkiksi polttokattilasta, 35 puhdistetaan pienhiukkasista keräämällä pienhiukkaset keräyspin-noille. Menetelmässä esimerkiksi polttokattilan palotilasta 8 poistuvat pienhiukkasia sisältävät savukaasut johdetaan valittuun seinämien rajaamaan virtauskanavana toimivaan tilaan kuten esimerkiksi kattilan alaspäin virtaavaan virtauskanavaan. Virtauskanavaan on sijoitettu valitusta seinämien rajaamasta 5 tilasta erillinen ionilähde, joka sisältää korkeajännitteisen koronaelektrodin ja sähköisesti passiivinen kanavan, jonne koronaelektrodi on sijoitettu. Ionilähteeseen voi kuulua myös puhallin, jolla puhalletaan suojakaasua koronaelektrodin ympärille likaantumisen estämiseksi. Koronaelektrodin korkea jännite 10 purkautuu koronaelektrodin ja koronaelektrodin suhteen maapoten-tiaalissa olevien rajatun tilan seinämien välisenä koronapur-kauksena, joka muodostaa yhdessä suojakaasun kanssa varautuneita kaasuioneja. Toisin sanottuna keksinnön mukaisessa menetelmässä ionilähteen kanava on sähköisesti passiivinen.
15
Kun kaasuionit johdetaan ulos ionilähteen kanavasta, ne sekoittuvat savukaasujen kanssa ja samalla kaasuionit varaavat savukaasujen sisältämät pienhiukkaset. Kaasuionit muodostavat ionipilven, joka aikaansaa seinämien rajaamassa tilassa tilava-20 rausilmiön kautta sähkökentän E, joka ajaa varatut pienhiukkaset VH valitun tilan keräysalueelle Ka muodostamille keräyspinnoille eli valitun tilan seinämille. Kaasuionien muodostama sähkökenttä on edullisesti tietyllä matkaa valitun tilan muodostamaa vir-tauskanavaa voimakkaampi kuin koronaelektrodin muodostama 25 sähkökenttä maapotentiaalia vastaan. Edullisesti tämä matka on ^ 3-30 cm, edullisesti 10 - 25 cm, jolloin kaasuionien elinikä ^ on jopa kymmenkertainen tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin.
O) ? Koronaelektrodin vastapotentiaali ja varattujen pienhiukkasten
CD
° keräyspinta on muodostettu valitun tilan seinämistä.
E 30 o Kuvassa 1 on esitetty eräs keksinnön mukaisen laitteen sovellusko muoto. Kyseinen laite sisältää valitun seinämien 200 rajoittaman
c\j J
o tilan 20, jossa puhdistettava, pienhiukkasia sisältävä savukaasu c\j PK virtaa sekä ionilähteen 100 ionisoidun kaasun IK eli kaasuio-35 nien syöttämiseksi valittuun tilaan 20. Ionilähteen 100 tilaan 20 syöttämä ionisoitu kaasu IK voidaan sekoittaa puhdistettavaan 9 savukaasuun PK ionilähteen 100 kanavan 110 aiheuttaman turbulenssin vaikutuksesta. Koska ionisoidun kaasun IK unipolaariset kaasuionit hylkivät toisiaan, kaasuionit I voivat sekoittua puhdistettavaan savukaasuun PK sähköstaattisten voimien avulla. 5 Ionisoidun kaasun IK sisältämät kaasuionit I varaavat kaasussa olevat pienhiukkaset H. Pienhiukkaset H voivat olla esimerkiksi kiinteitä tai nestemäisiä hiukkasia. Kaasuionit I yhdessä muodostavat yhdessä varattujen pienhiukkasten VH kanssa ionipil-ven IP. Ionipilvi muodostaa tilavarausilmiön kautta sähkökentän 10 E, joka ajaa varatut pienhiukkaset VH valitun tilan 20 keräys-alueella KA muodostamille keräyspinnoille KP.
Suojakaasu SK estää likaista savukaasua pääsemästä ionilähteen 100 kanavan 110 sisään. Suojakaasun ominaisuuksia, kuten koostu-15 musta ja lämpötilaa, voidaan säätää suodattimen toiminnan optimoimiseksi. Suodatuksen tehoa voidaan parantaa käyttämällä useita yksivaiheisia suodatinyksikköjä SU1.
Kuvassa 2 on esitetty eräs toinen keksinnön mukaisen laitteen 20 sovellusmuoto. Kyseinen laite sisältää valitun seinämien rajaaman tilan 20, jossa puhdistettava savukaasu PK virtaa sekä ionilähteet 100 ionisoidun kaasun IKI ja IK2 syöttämiseksi valittuun tilaan.
25 Ionilähteiden 100 tilaan 20 syöttämä ionisoitu kaasu IKI ja IK2
(M
ς voidaan sekoittaa puhdistettavaan savukaasuun PK kanavien 110 c\j aiheuttaman turbulenssin vaikutuksesta. Koska ionisoitujen
<35 J
O
^ kaasujen IKI ja IK2 unipolaariset kaasuionit hylkivät toisiaan, ° kaasuionit II ja 12 voivat sekoittua puhdistettavaan savukaasuun x £ 30 PK sähköstaattisten voimien avulla. Ionilähteen 100 tuottaman £2 ionisoidun kaasun IKI sisältämät kaasuionit II varaavat kaasussa O) olevat pienhiukkaset H. Pienhiukkaset H voivat olla esimerkiksi p kiinteitä tai nestemäisiä pienhiukkasia. Toisen ionilähteen 100
CM
tuottaman ionisoidun kaasun IK2 kaasuionit 12 muodostavat 35 yhdessä varattujen pienhiukkasten VH kanssa ionipilven IP. Ionipilvi muodostaa tilavarausilmiön kautta sähkökentän E, joka 10 ajaa varatut pienhiukkaset VH tilan keräysalueella KA muodostamille keräyspinnoille KP.
Suojakaasu SK estää likaista kaasua pääsemästä ionilähteiden 100 5 sisään. Suojakaasun ominaisuuksia, kuten koostumusta ja lämpötilaa, voidaan säätää suodattimen toiminnan optimoimiseksi. Suodatuksen tehoa voidaan parantaa käyttämällä useita varaajia VA ja kerääjiä KE eri kombinaatioissa.
ίο Kuvassa 3a on esitetty eräs ionilähteen edullinen suoritusmuoto. Ionilähde 100 voi käsittää kanavan 110 muodostavan rungon 301, joka on valmistettu sähköä johtamattomasta materiaalista, kaasunohjaimen 302, koronaelektrodin 303, suojakaasuliitännän 304 suojakaasulle SK, suurjännitejohtimen 305 sekä suurjännite-15 lähteen 306. Ionilähde 100 on sijoitettu puhdistettavan savukaasun PK sisältävän tilaan 20, kuten kanavan, sisälle. Kaasui-onit syntyvät koronapurkauksessa, joka muodostuu koronaelektrodin 303 sekä tilan 20 seinämän 200 välille. Savukanavan tilan 20 seinämien 200 tulee olla kohtuullisesti sähköä johtavaa materi-20 aalia ja maadoitettu. Kohtuullisesti sähköä johtavalla materiaalilla tarkoitetaan materiaalia, jonka sähkönjohtavuus on riittävä estämään merkittävän varausmäärän kasaantumisen tilan 20 seinämän 200 sisäpinnalle.
25 Ionilähteen rungon tulee olla sähköiseltä erotuskyvyltään CM . .
·- riittävä, jotta koronapurkaus tapahtuu vain koronaelektrodin 303
CM
, ja tilan 20 seinämän 200 välillä. Tämä on mahdollista muun o> ? muassa valitsemalla ionilähteen 100 rungon 301 materiaaliksi co ° riittävän hyvän eristyskyvyn omaavaa ainetta. Riittävä eristys- x £ 30 kyky voidaan saavuttaa esimerkiksi monilla keraamisilla materiel aaleilla. Ionilähteen 100 rungon 301 sähköistä eristyskykyä O) LO voidaan parantaa muotoilemalla rungon 301 ulkopinta niin, että δ pintapurkauksen matka kasvaa. Kuvassa 3a sähköisesti passiivinen
CM
osa on merkitty ristiviivoituksella (hatch) . Halkaisukuvassa 35 rungon 301 alaosassa on eräs esimerkki tällaisesta pintakuvioin-nista 307. Ionilähteen runko 301 voidaan myös valmistaa yhdiste- 11 lemällä useampia materiaaleja. Runko 301 voi olla osittain valmistettu eristeestä, kuten keraamista, ja osittain esimerkiksi metallista. Ionilähteen kaasunohjaimen 302 avulla voidaan kasvattaa suojakaasuvirtauksen SK nopeutta ja tehostaa näin sen 5 puhtaana pitävää vaikutusta.
Sähköisesti passiivisen ionilähteen kanavan avulla kaikki koronapurkauksen avulla muodostuneet kaasuionit saadaan ioniläh-teestä ympäröivään seinämien rajaamaan tilaan. Sähköisesti ίο passiivinen ionilähteen kanava ei toimi kaasuioneja tuhoavana maana toisin kuin tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa, joissa ainoastaan noin kymmenes muodostuneista kaasuioneista pääsee ulos ionilähteen kanavasta valittuun tilaan. Sähköisesti passiivisella ionilähteen kanavalla päästään suurempaa kaasuio-15 nien tiheyteen ainakin osalla matkaa valittua tilaa, jolloin kaasuionien muodostama sähkökenttä on voimakkaampi kuin ko-ronaelektrodin muodostama sähkökenttä. Kaasuioneja tilan seinämille ajava sähkökenttä on keskimäärin vähäisempi kuin tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa. Tästä syystä kaasuionien elinikä 20 on moninkertainen tekniikan tason ratkaisuihin verrattuna. Tähän perustuen keksinnön mukaisella menetelmällä sekä vastaavilla sovitelmalla ja laitteella voidaan päästä pienhiukkasten suhteen jopa yli 90 %:n puhdistusasteisiin.
25 Kaasunohjaimen 302 avulla voidaan myös vaikuttaa suojakaasun SK
<AJ
^ virtaukseen ionilähteen 100 jälkeen sekoittumisen edistämiseksi.
c\j ^ Suojakaasu SK johdetaan lonilähteeseen 100 suojakaasuliitännän ^ 304 kautta. Suojakaasu SK voi olla olennaisesti hiukkasista co ° vapaata kaasua, mikä tarkoittaa, että hiukkaspitoisuus on niin x £ 30 pieni, että ionilähteen sisään kerääntyvät hiukkaset eivät ^ aiheuta ionilähteen 100 sisäosien merkittävää likaantumista.
<35
Suojakaasu SK voi olla esimerkiksi ilmaa, vesihöyryä, hiilidiok-o sidia, typpeä tai useamman kaasun sekoitusta. Suojakaasun painetta, virtausmäärää ja lämpötilaa voidaan säätää suodattimen 35 toiminnan optimoimiseksi.
12
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa suojakaasun paine voidaan pitää huomattavasti tekniikan tason mukaisia ratkaisuja pienempänä, koska sen tehtävä on estää ionilähteen likaantuminen. Suoja-kaasun paineen tulee kuitenkin olla riittävän suuri, jotta se 5 estää savukaasujen pääsyn ionilähteen kanavaan.
Koronapurkaus synnytetään nostamalla koronaelektrodin 303 potentiaali koronapurkauksen kynnysjännitteen yläpuolelle suurjännitelähteen 306 avulla. Suurjännitelähde on yhdistetty 10 koronaelektrodiin suurjännitejohtimen 305 kautta. Suurjännite-lähteen toinen napa on maadoitettu. Syntyvää ionien I määrää voidaan säätää koronaelektrodin potentiaalia säätämällä. Ioni-lähteen käyttämän suurjännitteen arvo on verrannollinen sovelluskohteena olevan tilan dimensioihin. Jotta koronaelektrodista 15 tapahtuu koronapurkaus, tarvitaan suurjännite, joka on maksimissaan luokkaa 7 kV/cm. Näin ollen käytettävä jännite määräytyy käytettävän tilan dimensioiden mukaan 10 - 200 kV:n, edullisesti 10 - 100 kV:n tilan dimensioiden ollessa alle puoli metriä. Tällä tarkoitetaan siis sitä että yhdellä ionilähdettä voidaan 20 käyttää maksimissaan puolen metrin säteellä. Suuremmissa tiloissa tila voidaan jakaa useaan pienempään kanavaan, jossa kussakin käytetään omaa ionilähdettä, jolloin menetelmää voidaan käyttää suuriinkin tiloihin.
25 Kuvan 3a mukaisesti ionilähteen 100 runko eli kanava 110 on ^ kauttaaltaan eristetty, jolloin se ei toimi maana varautuneille o ^ kaasuioneille. Kanava 110 voi muodostua putkimaisesta komponen- σ> 9 tista, jonka keskelle koronaelektrodi 303 on sijoitettu. Kanava
CD
° voi olla myös poikkileikkaukseltaan neliö tai vastaava muoto, x g 30 Edullisesti kanavassa 110 on takaseinä 308, jonka läpi ko- σ> ronaelektrodi 303 on johdettu. Takaseinän 308 ja kanavan 110 S välillä on suojakaasuliitäntä 304 eli yhde, jonka kautta suoja-
C\J
o kaasu puhalletaan sisään kanavaan 110. Puhallus voidaan hoitaa
C\J
esimerkiksi matalatehoisen puhaltimen avulla, joka saa aikaan 35 kanavan sisään ylipaineen suhteessa valittuun, ionilähdettä ympäröivään tilaan. Puhallin voi olla osa ionilähdettä tai 13 puhaltimena voidaan käyttää polttokattilan puhallinta tai erillistä puhallinta. Puhaltimen sijasta voidaan käyttää myös pumppu tai kompressoria suojakaasuvirtauksen tuottamiseksi. Takaseinän 308 jälkeen kanavassa 110 on suurempi kammio 309, 5 joka päättyy kanavan 110 päässä olevaan kaasunohjaimeen 302.
Kaasunohjaimen 302 tarkoituksena on kiihdyttää suojakaasun virtausta kanavan 110 loppuosassa ja samalla olla esteenä savukaasujen pääsylle kanavaan 110. Kaasunohjaimet voivat olla ίο esimerkiksi kappaleita, joihin kuuluu kavennusosa 310 ja dif-fuusoriosa 311. Molemmat osat voivat olla esimerkiksi 30 - 40° kulmassa suhteessa kanavan 110 pituussuuntaan. Edullisesti kavennusosan 310 ja diffuusoriosan 311 välillä on kannas 312. Koronaelektrodin 303 runko-osa 313 päättyy edullisesti dif-15 fuusoriosan 311 ja kannaksen 312 yhdyskohtaan, ja runko-osaan on kiinnitetty erillinen koronaneula 314, jonka päästä koronapur-kaus tapahtuu. Toisin sanottuna koronaneula 314 on dif-fuusoriosan 311 matkalla.
20 Keksinnön mukaisessa laitteessa savukaasun aerosolihiukkasien varaamiseen käytettävän ionilähteen tekniikkaa on esitetty osittain patentissa FI 119468.
Kuvassa 3b on esitetty eräs toinen ionilähteen 100 toteutusmuo-25 to. Tämä toteutusmuoto poikkea kuvan 3a toteutusmuodosta siinä,
CM
^ että tässä ratkaisussa kanava 110 on päästään suljettu etuseinän ^ 315 avulla ja kanavan 110 sivuun kuuluu aukkoja 316. Jokaiseen σ> S5 aukkoon voi olla sijoitettu yksi koronaneula 314.
CD
O
X
g 30 Kuva 4 esittää esimerkkinä tekniikan taso mukaisessa säh- σ> kösuodattimessa muodostuvat keräyspintaa KP kohti olevat sähköin kentän komponentit Ε± ja Ε11:ί. Kenttä Ei muodostuu koronaelektro- c\i o din ja vastaelektrodina toimivan keräyspinnan KP väliin. Kuten
CVJ
kuvasta 4 nähdään, kentät Ε± ja Ε11:ί ovat koronaelektrodin lähei-35 syydessä toisilleen vastakkaiset, mikä heikentää tällä alueella hiukkasiin kohdistuvan kohti keräyspintaa olevan sähkökentän E
14 arvoa ja näin heikentää hiukkasten suodattumista. Varattujen hiukkasten muodostama, keräyspintaa KP kohti oleva, sähkökenttä Eu käyttäytyy sekä tekniikan tason sähkösuodattimissa että tämän keksinnön mukaisesti toteutetussa sähkösuodattimessa 5 vastaavalla tavalla kuin ionien muodostama sähkökenttä Ε11±, eikä sitä tässä siitä syystä esitetä erikseen.
Kuvassa 5 periaatekuvana ionipilven aiheuttama sähkökentän keräyspintaa KP kohti olevan komponentin ELii suuruus eri kohdis- 10 sa keräysaluetta. Tämän keksinnön mukaiselle ratkaisulle on tyypillistä, että ainakin tietyllä pituudella keräysaluetta sähkökenttä ELLL on keskimäärin merkittävästi voimakkaampi kuin sähkökenttä Ei. Keskimääräisesti voimakkaammalla tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että sähkökenttä E^ on voimakkaampi kuin 15 sähkökenttä Ei suurelta osalta tiettyä pituutta virtauskanavaa, mutta tällä matkalla voi olla tiettyjä paikallisia alueita, joissa voimakkuus on päinvastoin. Tällaisia alueita voivat olla esimerkiksi virtauskanavan laidat.
20 Kuvassa 6 on esitetty periaatekuvana ionilähteen koronaelektro-din aiheuttama sähkökentän keräyspintaa kohti olevan komponentin E± suuruus eri kohdissa keräysaluetta. Varattujen pienhiukkasten kerääntymisen tehokkuuteen keräyspinnoille vaikuttaa pienhiukkasten saama varaus, pienhiukkasiin vaikuttavan sähkökentän 25 keräyspintaa kohti olevan komponentin voimakkuus sekä pienhiuk-c\j Ί- kasten vnpymäaika keräysalueella. Hiukkasiin vaikuttava sähkö-
CM
, kentän keräyspintaa kohti oleva komponentti E koostuu ioniläh- ? teen koronaelektrodin aiheuttamasta sähkökentästä E1, varattujen
CD
° hiukkasten muodostamasta sähkökentästä Ε1± sekä tämän keksinnön x £ 30 mukaisesti ionien muodostamasta sähkökentästä Ε±11 toteuttaen O) yhtälön σ> m c\j O E = Et + E±i + Elll
C\J
35 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa sähkökentät Ε11± ja Ε1± ovat kerääntymisalueella voimakkaammat kuin E± ja erityisesti Ε11± on 15 hiukkasten kerääntymisalueella voimakkaampi kuin Ei. Kenttä E± voidaan mieltää tekniikan tason sähkösuodattimissa käytetyksi keräysjännitteeksi. Kenttä E^ liittyy tekniikan tason tilava-raussuodattimissa hiukkasten keräytymisen aiheuttavaksi sähkö-5 kentäksi. Ionien aiheuttama sähkökenttä Ε11± on tälle keksinnölle ominainen kerääntymistä tehostava kenttä. Tekniikan tason sähkösuodattimissa ilmenee myös kenttä Ε11±, mutta näissä ratkaisuissa se on suodattumisen kannalta haitallinen.
10 Kuvassa 7 on esitetty kattilajärjestely, jossa on eräs keksinnön mukainen kaasunsuodatuslaitteiston suoritusmuoto. Kyseinen kattilajärjestely sisältää ainakin tulipesän 710, siihen yhteydessä olevan lämmönvaihtimen 730, liitynnän savuhormiin 740 sekä ionilähteen 100 ionisoidun kaasun IK syöttämiseksi puhdis-15 tettavaan savukaasuvirtaukseen PK. Lisäksi lämmönvaihtimen 730 yhteydessä on lämmönvaihtimen pintojen puhdistamiseen soveltuva toimielin 732 ja tuhka-astia 750. Ionilähde tulee sijoittaa tulipesän liekkien ulottumattomiin, sillä heti palamisen yhteydessä muodostuu ioneja, jotka häiritsevät pienhiukkasten 20 puhdistusta. Lisäksi puhdistuksen kannalta on edullista, että savukaasujen lämpötila on alle 700 °C, edullisesti alle 400 °C. Ionilähteen 100 syöttämän ionisoidun kaasun IK ionit varaavat puhdistettavan savukaasun PK pienhiukkaset. Ionilähteen 100 syöttämän ionisoidun kaasun IK kaasuionit muodostavat lämmön-25 vaihtimen 730 alueelle tilavarauskentän, jonka vaikutuksesta varatut savukaasuhiukkaset kerääntyvät lämmönvaihtimen 730 ^ seinämille 200.
O) o
CD
° Lämmönvaihtimen 730 seinämille 734 kerätyt hiukkaset voidaan £ 30 irrottaa puhdistuselimen 732 avulla, jolloin ne putoavat keen räysastiaan 750. Suojakaasu SK estää likaista kaasua pääsemästä S ionilähteen 100 sisään. Suojakaasun ominaisuuksia, kuten koostu en 5 musta ja lämpötilaa, voidaan säätää suodattimen toiminnan en optimoimiseksi. Puhdistuselin 732 voi olla esimerkiksi jonkin-35 lainen nuohouselin, esimerkiksi jatkuvatoiminen tai väliajoin 16 toimiva spiraali tai niin sanottu räpsäyttäjä. Puhdistus voidaan suorittaa myös käytön aikana.
Kuvassa 8 on esitetty kattilajärjestely, jossa on eräs keksinnön 5 mukainen kaasunsuodatuslaitteiston suoritusmuoto. Kyseinen kattilajärjestely sisältää ainakin tulipesän 810, siihen yhteydessä olevan savukanavan 820, liitynnän savuhormiin 850, tuhka-astian 840 sekä ionilähteen 100 ionisoidun kaasun IK syöttämiseksi puhdistettavaan savukaasuvirtaukseen PK. Ioniläh-10 teen 100 syöttämän ionisoidun kaasun IK ionit varaavat puhdistettavan savukaasun PK pienhiukkaset. Ionilähteen 100 syöttämän ionisoidun kaasun IK kaasuionit muodostavat tuhka-astian 840 sisään eli valittuun tilaan 20 tilavarauskentän, jonka vaikutuksesta varatut savukaasuhiukkaset kerääntyvät tuhka-astian 840 15 seinämille 845. Tuhka-astia 840 voidaan puhdistaa esimerkiksi irrottamalla se ja ravistelemalla kerätty tuhka sopivaan astiaan. Suojakaasu SK estää likaista kaasua pääsemästä ionilähteen 830 sisään. Suojakaasun ominaisuuksia, kuten koostumusta ja lämpötilaa, voidaan säätää suodattimen toiminnan optimoimiseksi. 20 Edullisesti ionilähteen kanava suunnataan siten, että varautuneet pienhiukkaset kerääntyvät tilan seinämiin tulovirtauksen puolelle. Tällöin puhdistuksen aikana mahdollisesti irtoavat pienhiukkaset eivät pääse karkaamaan ionilähteen ohitse.
25 Keksinnön mukaista menetelmää ja vastaavia sovitelmaa ja laitet-
CM
^ ta voidaan käyttää savukaasujen pienhiukkasten puhdistamiseen ^ suoraan polttokattilassa. Keksintöä voidaan soveltaa jo olemassa σ> ? oleviin polttoprosesseihin jälkiasennuksena, joka vaatii ainoas- co ° taan aukot ionilähdettä varten. Edullisia käyttökohteita ovat £ 30 0,01 - 5,0 MW tehoiset polttokattilat.
σ> S Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa tietyin muutoksin
C\J
o myös muiden erilaisten kiintoaineiden ja kaasujen yhdistelmien
C\J
puhdistamiseen kanavassa, kuten esimerkiksi asuntojen ilmastoin-35 tien kanavissa. Tällöin menetelmässä käytettävät laitteet tulee sovittaa käyttökohteen mukaan.

Claims (9)

17
1. Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista, jossa 5 menetelmässä palotilasta poistuvat pienhiukkasia (H) sisältävät savukaasut (PK) johdetaan valittuun seinämien (200) rajaamaan tilaan (20), joka on osa virtauskanavaa, muodostetaan ionilähteen (100) koronaelektrodin (303) 10 avulla kaasuioneja (IK) sanotun tilan (20) suhteen erilli sessä kanavassa (110) , johdetaan muodostetut kaasuionit (IK) valittuun seinämien (200) rajaamaan tilaan (20) ja sekoitetaan savukaasujen (PK) kanssa savukaasun (PK) sisältämien pienhiukkasien (H) 15 varaamiseksi kaasuionien (IK) avulla, kerätään varautuneet pienhiukkaset (VH) keräyspinnoille (KP) , tunnettu siitä, että menetelmässä muodostetaan kaasuioneja (IK) ionilähteen (100) korkeajän-20 nitteisen koronaelektrodin (303) ja koronaelektrodin (303) suhteen maapotentiaalissa olevan pinnan välisen koronapur-kauksen avulla, sanottu erillinen kanava (110) on sähköisesti passiivinen osa ionilähdettä (100), 25. muodostetaan kaasuionien (IK) avulla sähkökenttä (Ε11±, ) , co ^ joka ainakin tietyllä pituudella valittua virtauskanavaa CM , on voimakkaampi kuin koronaelektrodin (303) muodostama o ^ sähkökenttä (E1) maapotentiaalia vastaan ja σ> ° - muodostetaan koronaelektrodin (303) vastapotentiaali ja X £ 30 varattujen pienhiukkasten (VH) keräyspinta (KP) sanotun O) valitun tilan (20) seinämistä (200). σ> LO CM δ
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, CM - että menetelmässä kerätään pienhiukkasia (H), jotka ovat kool-35 taan alle 10 pm, edullisesti alle 2 pm. 18
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koronaelektrodin (303) avulla muodostettujen kaasui-onien (IK) elinikä on 30 - 150 ms, edullisesti 50 - 80 ms.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä ionilähteen (100) koronaelektrodin (303) käyttöjännite on 50 - 95 %, edullisesti 80 - 90 % läpilyöntijännitteestä.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä kaasuionit (IK) sekoitetaan savukaasuihin (PK), joiden lämpötila on alle 700 °C, edullisesti alle 400 °C.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä kaasuionit (IK) sekoitetaan savukaasuihin (PK) kohdassa, joka on polton liekin ulottumattomissa. 20
7 . Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä kanavassa (110) käytettävä ylipaine on 50 - 2000 Pa, edullisesti 100 - 500 Pa suhteessa tilaan (20).
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, co ^ tunnettu siitä, että sanotut pienhiukkaset (H) kerätään poltto- ^ kattilan sisään. o O)
° 9. Sovitelma pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista, johon X £ 30 sovitelmaan kuuluu o - seinämien (200) rajaama tila (20) palotilasta poistuvia S savukaasuja (PK) varten, C\1 δ - ionilähde (100) sisältäen korkeajännitteisen koronaelekt- C\J rodin (303) sijoitettuna seinämien (200) rajaaman tilan 35 (20) suhteen erilliseen kanavaan (110) ja koronaelektrodin 19 (303) suhteen maapotentiaalissa oleva vastapinta kaasuio-nien (IK) muodostamiseksi, puhallin sijoitettuna ennen kanavaan (100) kuuluvaa suoja- kaasuliitäntää (304) ionilähteen (100) likaantumisen 5 estämiseksi kaasuionien (IK) sekoittamiseksi savukaasuihin (PK) pienhiukkasten (H) varaamiseksi, keräyspinnat (KP) varautuneiden pienhiukkasien (VH) keräämiseksi, tunnettu siitä, että sovitelmassa sanotun ionilähteen (100) 10 kanava (110) on sähköisesti passiivinen ja sanotut seinämät (200) on sovitettu toimimaan keräyspintoina (KP). co δ (M ö O) o X DC CL σ> δ LO C\1 δ C\1 20
FI20125919A 2012-09-06 2012-09-06 Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista sekä vastaava sovitelma FI124675B (fi)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125919A FI124675B (fi) 2012-09-06 2012-09-06 Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista sekä vastaava sovitelma
EP13834861.0A EP2892653B1 (en) 2012-09-06 2013-09-04 Method for collecting fine particles from flue gases, and a corresponding device and arrangement
PCT/FI2013/050851 WO2014037617A1 (en) 2012-09-06 2013-09-04 Method for collecting fine particles from flue gases, and a corresponding device and arrangement
ES13834861.0T ES2660441T3 (es) 2012-09-06 2013-09-04 Método para recoger partículas finas de gases de escape y dispositivo y disposición correspondientes
US14/426,714 US20150226427A1 (en) 2012-09-06 2013-09-04 Method for collecting fine particles from flue gases, and a corresponding device and arrangement
CN201390000733.4U CN204866198U (zh) 2012-09-06 2013-09-04 从废气中收集微粒的设备及其中使用的装置
CA2882898A CA2882898C (en) 2012-09-06 2013-09-04 Method for collecting fine particles from flue gases, and a corresponding device and arrangement
US16/367,096 US20190270094A1 (en) 2012-09-06 2019-03-27 Boiler

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125919A FI124675B (fi) 2012-09-06 2012-09-06 Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista sekä vastaava sovitelma
FI20125919 2012-09-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20125919A FI20125919A (fi) 2014-03-07
FI124675B true FI124675B (fi) 2014-11-28

Family

ID=50236586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20125919A FI124675B (fi) 2012-09-06 2012-09-06 Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista sekä vastaava sovitelma

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150226427A1 (fi)
EP (1) EP2892653B1 (fi)
CN (1) CN204866198U (fi)
CA (1) CA2882898C (fi)
ES (1) ES2660441T3 (fi)
FI (1) FI124675B (fi)
WO (1) WO2014037617A1 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3039433B1 (fr) * 2015-07-28 2017-08-18 Commissariat Energie Atomique Methode d'epuration selective d'aerosols
FR3039435B1 (fr) * 2015-07-28 2017-08-18 Commissariat Energie Atomique Methode et dispositif de collecte de particules d'aerosols, a collecte selective en fonction de la granulometrie des particules
EP3330001B1 (de) * 2016-12-05 2024-05-22 Fröling Heizkessel- und Behälterbau, Gesellschaft m.b.H Heizkessel
FR3072309B1 (fr) * 2017-10-12 2023-02-10 Commissariat Energie Atomique Methode et dispositif de tri de fibres en suspension dans un aerosol par la combinaison de forces electrostatiques et de gravite
JP2019115893A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 帯電装置及び集塵装置
CN110743708A (zh) * 2019-10-21 2020-02-04 东北师范大学 基于传感节点的电晕极肥大数据采集系统
CN115791574B (zh) * 2023-02-08 2023-04-11 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种固态与液态云粒子比例测量装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4976752A (en) * 1988-09-26 1990-12-11 Astra Vent Ab Arrangement for generating an electric corona discharge in air
US6620224B1 (en) * 2002-08-12 2003-09-16 Kabushiki Kaisha Circland Air purification device with a needle-shaped electrode having a protective cover thereon
FI119468B (fi) 2003-04-22 2008-11-28 Jorma Keskinen Menetelmä ja laite sähköisen hiukkassuodatuksen tehostamiseksi polttolaitoksessa
JP4308610B2 (ja) * 2003-09-02 2009-08-05 株式会社コガネイ イオン発生装置
JP4823027B2 (ja) * 2006-06-14 2011-11-24 臼井国際産業株式会社 ディーゼルエンジン排気ガスの電気式処理方法およびその装置
US8038775B2 (en) * 2009-04-24 2011-10-18 Peter Gefter Separating contaminants from gas ions in corona discharge ionizing bars
JP2011052544A (ja) * 2009-08-31 2011-03-17 Ngk Insulators Ltd 排気ガス処理装置
FI122485B (fi) * 2009-10-01 2012-02-15 Jorma Keskinen Menetelmä ja laitteisto kaasun puhdistamiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
US20150226427A1 (en) 2015-08-13
EP2892653A1 (en) 2015-07-15
CA2882898C (en) 2020-09-01
EP2892653A4 (en) 2016-05-18
ES2660441T3 (es) 2018-03-22
EP2892653B1 (en) 2017-12-13
CA2882898A1 (en) 2014-03-13
WO2014037617A1 (en) 2014-03-13
FI20125919A (fi) 2014-03-07
CN204866198U (zh) 2015-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI124675B (fi) Menetelmä pienhiukkasten keräämiseksi savukaasuista sekä vastaava sovitelma
EP1787706B1 (en) Method for removing mercury from combustion gas
US7585352B2 (en) Grid electrostatic precipitator/filter for diesel engine exhaust removal
US7429365B2 (en) Method and system for removing mercury from combustion gas
KR101158672B1 (ko) 융합형 미세먼지 제거 장치
US9028589B2 (en) Method and device for gas cleaning
BR112021007586A2 (pt) método e sistema de remoção de poeira do ar
EP2868384B1 (en) Wet electric dust-collecting device and exhaust gas treatment method
PH12014000396B1 (en) Composite dust collector
KR101721925B1 (ko) 전기 쇼트 발생 방지용 전기 집진기 애자 및 이를 포함한 전기 집진기
CN103961962A (zh) 一种静电与无机多孔陶瓷管复合的含尘气体净化装置
Molchanov et al. Optimising parameters for improved electrostatic precipitation of fly ash from small-scale biomass combustion
KR102448562B1 (ko) 환형 방전 영역을 이용해 먼지입자를 포집하는 집진장치 및 이를 포함하는 집진시스템
JP7414819B2 (ja) 粒子を含有するガス状媒体の浄化装置
JP2019503840A (ja) 電気集塵を用いてタービンの動作を改善するためのシステム、装置、及び方法
US20190270094A1 (en) Boiler
CN209866326U (zh) 一种高压静电积尘模块烟气排放净化装置
US20190118191A1 (en) Electrostatic precipitator and method
Foanene et al. REDUCTION OF DUST EMISSIONS THROUGH THE INSTALLATIONS OF DUST EXTRACTION IN THE COMBUSTION GASES
PL233521B1 (pl) Sposób i urządzenie do odpylania spalin z instalacji spalania małej mocy, opalanych węglem i biomasą
Seetharama et al. Comparison of wet and dry electrostatic precipitator (ESP) technologies
EP4308303A1 (en) High efficiency negative ionisation cell for fine particles, ultrafine particles and nanoparticles present at high and ultra-high density in fumes, in vehicle exhaust gases and in the air
PL235068B1 (pl) Komora osadcza dla kotłów małej mocy do separacji cząstek sadzy i popiołu ze spalin
KR101556624B1 (ko) 전기 집진장치의 방전극 모듈 및 이를 적용한 습식 전기 집진장치
Buekens Electrostatic Precipitators

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 124675

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B