JPS6168114A - ガス状媒体からガス状、固体及び／又は液状粒子を除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は、補助媒体を使用することにより、ガス状媒体
からガス状、固体及び／又は液状粒子を除去する方法に
関する。

詳細には、本発明は、微粒子及び極微粒、すなわちミク
ロン程度の寸法を有するものをガス状媒体から分離する
ことができ、かつ例えば化学工業における灰吹炉及び乾
燥機で起こるような５００００〜１０００００　ｍ／ｈ
及びそれ以上の大容量の流れから粒子を除去するのに特
に適当である方法に関する。

従来方法： 前記方法は、英国特許明細書第１５２１８５９号から公
知である。この公知方法の場合、洗浄液はガス中に噴霧
され、引続きガスは、若干の異形成形された棒材かも構
成されている装置によって分流に分割され、その後にこ
れらの分流は再び合流し、これには衝突効果を伴なう。

この方法の欠点は、分流に分割されかつこれらの分流が
衝突することによって、速度に太きい差が発生し、した
がって比較的高い動的摩擦損失が生じ、このことにより
比例的圧力減少が惹起されることにある。これは、この
公知方法には比較的大量のエネルギーが必要であること
を示唆する。

また、清浄化すべきガスを１個又はそれ以上の濾布又は
フィルターバッグに通過させるような方法及び装置も公
知である。この方法及び装置忙対しても、実際に濾布又
はフィルターバッグにわたって比較的大きい抵抗が存在
し、したがってガスを清浄化するためには、比較的大量
のエネルギーが必要となり、また目詰りの危険がある。

発明を達成するための手段： 本発明の目的は、比較的低い圧力減少が存在しかつ殊に
微粒子を効果的に除去するような、ガス状媒体から粒子
を除去する方法を得ることである。

本発明による方法は、９０％（ｍ／ｍ　）が５゜〜５０
００μの寸法を有する第１の粒状補助媒体をガス状媒体
の第１帯域中に導入し、ガス状媒体の第２帯域中に第２
の粒状補助媒体を導入し、この第２の粒状補助媒体の９
０％（ｍ／ｍ　）が０〜１００μの寸法を有しかつこの
粒子と第１の補助媒体の粒子との間に相互作用を生じる
ような性質を有することを特徴とする。

２つの相互作用する媒体、すなわちそれらの間で機械的
、物理的又は化学的に相互作用する媒体が存在すること
は、本発明にとって本質的なことである。これは、これ
らの補助媒体が必ず適合するものでなければならないと
いうことを意味するものではない。本明細書中の補助媒
体は、第２の補助媒体と一緒になって補助媒体として利
用される。既にガス状媒体中に存在する物質をも意味す
るものと解釈しなければならない。相互作用は、必要性
に応じ１つ又は双方の補助媒体の粒子の状態において物
理的又は化学的変化の発生を生じ、また例えば静電界に
よって発揮される影響を生じることを意味するものであ
る。双方の補助媒体の粒子の物理的相互作用の例は、例
えば第１の補助媒体の粒子上又はその粒子に隣接しての
第２の補助媒体の縮合である。他の例は、第１の補助媒
体の粒子中への第２の補助媒体の粒子の溶解である。他
の例は、双方の補助媒体の粒子間での化学反応である。

相互作用のなお他の例は、１つの補助媒体の粒子の静電
帯電であり、したがってこの粒子は、他方の媒体粒子と
できるだけ大量に結合するであろう。また、相互作用は
、双方の補助媒体の粒子間での接着力又は凝集力のため
に発生することもできる。

第１の補助媒体は、液体であることができるが、固体で
あってもよい。好ましくは、除去すべき粒子と適合する
液体が導入される。成る場合には、場合により添加剤を
添加した後に水で十分である。この添加剤は、除去すべ
き粒子と、第１の補助媒体の粒子との間の相互作用を強
化させるような性質をもつ必要がある。例えば、ガス状
媒体から、例えばアンモニアを除去するために、酸を第
１の補助媒体、例えば水に添加することが考えられる。

第２の補助媒体としては、好ましくは第２帯域中で得ら
れる圧力及び温度で縮合可能な蒸気又は極微細に噴霧さ
れる液体が適用される。固体、例えば粉末状プラスチッ
クを第１の補助媒体として第１帯域中に導入しかつ蒸気
を第２帯域中に導入する場合には、第１と第２の補助媒
体の粒子間での相互作用は、第１の補助媒体の粒子上又
はその粒子に隣接しての蒸気の縮合に存在することがで
き、この場合には、勿論第１の補助媒体の粒子の温度は
、第２の補助媒体の縮合温度よりも低い。

本発明方法によれば、特に清浄化すべきガス状媒体中の
微粒子、すなわち１０μよりも小さい寸法を有する粒子
をガス状媒体から除去することは、補助媒体の粒子間に
相互作用が存在しないという立場と比較して著しく改善
されている。このことは、実施例及び比較例に基づいて
詳説される。

ガスを２つの帯域中又は２段階で清浄化するガス状媒体
の清浄化装置が自体公知であることは注目される。この
ような方法の１例は、ファウ・デー・イー（ＶＤＩ）一
定期刊行物、シリ−、（３ｍ３３．１９７０年１１月、
第３６頁以降の報告から公知である。この方法の場合に
は、液体を清浄化すべきガスと混合するためインゼクタ
ー又はベンチュリ管が使用される。この定期刊行物第５
５頁の第２７図から、エネルギー消費量は、極めて高い
、すなわち本発明を適用した場合に達成されるエネルギ
ー消費量の５倍程度であることが明らかになる。

本発明方法の実施態様によれば、第１と第２の帯域の双
方にそれぞれ補助媒体は、それぞれの帯域内でのガス状
媒体の単位容量当り、の補助媒体の平均的質量分布が導
入位置とは無関係であるように局部的に導入される。従
って、導入すべき補助媒体の量は、効果的に、しかも意
図される目的に対してできるだけ経済的に利用される。

導入位置、例えば清浄化すべき媒体が貫流する円筒管内
の半径を考慮に入れるだけでムく、粒子の寸法に依存す
る、媒体の局部速度及び粒子濃度をも考慮に入れる。

本発明方法の他の実施態様によれば、第１と第２の帯域
の双方において局部的に導入される補助媒体の合成速度
の方向は、ガス状媒体の局部速度の方向とほぼ同じであ
る。従って、清浄化すべきガス状媒体に対して導入され
る補助媒体の衝撃の移動は最大である。従って、エネル
ギーは蓄積され、成る場合には、清浄化すべき媒体を補
助装置（ファン）の使用なしに当該装置を介・して運搬
することでさえ可能である。

本発明方法のなお他の実施態様によれば、ガス状媒体に
対して導入される補助媒体の粒子の平均的初速度は、少
なくとも３　Ｑ　ｍ／　Ｓである。

このことは、効果的に、しかもガス状媒体の清浄化を経
済的に保証する。これは、恐らくガス状媒体中の粒子と
の補助媒体の衝突効果に貢献するに相違ない。従って、
付加的に清浄化すべきガスを分離装置を介して運搬する
ためにこの分離装置を使用することは不必要である。

本発明方法のさらに他の実施態様によれば、第１と第２
の帯域の間でガス状媒体は、導入される補助媒体９局部
速度の少なくとも３倍である速度に加速される。ガス状
媒体の速度が増加することにより、特に粗大粒子、すな
わち１０μよりも大きい寸法を有する粒子を除去するこ
との改善が得られる。この速度の増加は、ガス状媒体を
、例えば１個又は若干の異形成形された部材に通過させ
るか又はその部材の間に通過させることによって生じる
ことができる。これは、圧力減少を増大させるが、この
欠点は、増加した粒子の衝突効果によって相殺すること
ができる。

本発明方法のさらに他の実施態様によれば、ガス状媒体
は、第１と第２の帯域の間で少なくとも４５°及び最大
１８００少なくとも１回方向転換される。これは、特に
ガス状媒体中の前記のような粗大粒子及び第１の補助媒
体の粗大粒子が慣性のために全く方向変換することがで
きずかつ装置忙衝突して方向転換を生じることな保証す
る。従って、こうして除去すべき粒子の一部をガス状媒
体から分離することも得られる。

双方の補助媒体の粒子間での十分な相互作用には、除去
すべき粒子が第１帯域及び／又は第２帯域中に少なくと
も０．１秒間留まるのが望ましい。

本発明方法の実施態様によれば、第１の補助媒体は、第
２の補助媒体が導入される位置の上流に導入される。こ
れは、除去すべき最も粗大な粒子が第１の補助媒体の粒
子との衝突効果によって除去され、したがって第２帯域
において双方の補助媒体の粒子間での所望の相互作用が
粗大粒子の存在によつ℃殆んど影響を及ぼされないか又
は全く影響を及ぼされないことを保証する。

本発明方法の実施態様によれば、第１帯域は２つの副帯
域からなり、ガス状媒体の流れ方向に見て、第１の副帯
域中で液体は、ガス状媒体の流れ方向とほぼ反対の方向
の合成速度でガス状媒体中忙導入され、かつ第２の副帯
域中で液体は、ガス状媒体の方向の合成速度で導入され
、その際第２の副帯域中の液体の合成速度は、第１の副
帯域中の液体の合成速度よりも大きい。

この実施態様は、清浄化すべきガス状媒体が導入される
液体に可溶の粗大粒子の比較的高い割合を有する場合に
特に有利である。液体を第１の副帯域中にガス状媒体の
方向と反対方向で導入する場合には、ガス状媒体中の粒
子と、液状粒子との間の速度の差は、最大であり、した
がって液状粒子との粒子の衝突の機会、ひいては粒子の
除去の機会は、できるだけ高くなる。液体を第２の副帯
域中にガス状媒体の流れ方向で導入する場合には、ガス
の速度は、衝撃移動によって可能となるのと同様に良好
に維持される。

本発明方法の実施態様によれば、第１帯域と第２帯域は
部分的に重なり合う。この実施態様は、ガス状媒体中に
既に存在する物質を補助媒体として使用する場合に有利
である。

実施例： 次に、本発明を第１図〜第３図につき詳説するが、本発
明はこれによって限定されるものではない。本発明で適
用される装置の主要部分は、明瞭化のために記載される
。

第１図において、１は、洗浄装置を表わし、■及び■は
、それぞれ第１帯域及び第２帯域を表わす。工及び■が
補助媒体をガス状媒体中に導入することの一定の順序を
表わすものではないことは注意すべきである。

供給されるガス状媒体の流れ方向は、矢印Ａによって示
されている。

２は、装置の側筒面であり、３は、清浄化すべき媒体に
対する供給管であり、牛は、清浄化されたガス状媒体に
対する排出管であり、５は、ガス状媒体を装置を介して
運搬するためのファンであり、かつ６は、このファンに
対する駆動装置である。２ｏは、側筒面２内にある供給
管３の一部である。

７は・第１帯域中に導入された補助媒体を再循環させる
ための装置である。例えば、第１の補助媒体には、液体
８が選択され、実施例において除去すべき粒子は、この
液体に十分に可溶である。

しかし、ガス状、固体及び／又は液状であることができ
る、除去すべき粒子の性質に応じて、他の補助媒体を適
用することもできる。例は、次のものである二粒状又は
粉末状プラスチック、粒状又は粉末状で多孔質の、例え
ば焼結された、自体吸着性である材料、例えば多孔質炭
素、１毛状“表面を有することができる比較的に（幅に
対して）長い繊維及び容易に導くことができかつ磁界に
よって分離させることもできる１つの利点を有する鉄粒
子。勿論、装置７ならびに吸引管路１０．搬送管路１１
及び噴霧装置ユ２は、適用される補助媒体の特殊な性質
に適合させることができる。

洗浄装置１の底部９から、液体８は、装置７（ポンプ）
によって管路１０を介して吸引されかつ管路１１を介し
て装置１２に搬送され、この装置は、液体をガス状媒体
中に矢印日の方向で導入する。

この場合、装置１２は、噴霧ノズルであるが又は若干の
噴霧ノズルから構成されている。明瞭にするために、そ
れは略示したにすぎない。

装置１２の支持部材は図示しなかった。噴霧ノズルは、
供給管の横断面にわたっての速度の全ての差及びガス状
媒体から除去すべき物質の濃度差を考慮に入れて、導入
される補助媒体が供給管３の横断面にわたって均一に供
給されるように配置することができる。適当な噴霧ノズ
ルは、中空コーン又はフルコーン噴霧ノズル型の単相又
は２相噴霧ノズルである。

第１帯域工と第２帯域■との間には、装置１４が存在し
、この装置中でガス状媒体の速度は、補助媒体の局部速
度の少なくとも３倍の速度だ加速される。好ましくは、
装置１４は、この装置にわたっての圧力減少を最小にす
るためにガス状媒体の流れ方向に流線型に異形成形され
た棒材から構成されている。ガス状媒体及びこのガス状
媒体中の粒子は、１５で装置１の壁面上に衝突する。従
って、ガス状媒体の速度方向は、矢印Ａ′の方向に転換
される。勿論、このガス状媒体の方向転換は、別の方法
で、例えばス）　ＩＪツブ状又は板状部材によって可動
又は非可動で行なうこともできる。機能的には、粒子が
ガス、　　状媒体から分離するように、除去すべき粒子
ト、前記装置との間に衝突効果が存在するという条件に
有利に適合しなければならない。この分離は、この装置
をガス状媒体から除去すべき粒子上に接着力又は、凝集
力を発揮する物質で洗浄することによって促進すること
ができる。また、この装置は、例えば電磁力又は静電力
を除去すべき粒子上に発揮することもできる。第１の補
助媒体は、この位置で既に完全には分離する必要がない
ことに注意すべきである。

第２の補助媒体は、管路２１を介して供給され、かつ装
置１６によってガス状媒体中に導入される。本質的なこ
とは、この補助媒体と、第１の補助媒体の粒子との間に
か又は除去すべき粒子とに化学的又は物理的相互作用が
存在することである。この第２の補助媒体は、例えば凝
縮可能な蒸気中、例えば水蒸気、又は第１の補助媒体に
対して化学的親和力を有する物質、例えば第１の補助媒
体のように酸性にされた液体と一緒になったアンモニア
ガス中に存在することができる。第２帯域において、殊
忙微粒子、すなわち３μよりも小さい粒子は、結合され
て大きい粒子を形成するか又はそれは、第１帯域からの
比較的大きい粒子と結合される。好ましくは、第２の補
助媒体は、ガス状媒体の局部方向とほぼ同じ方向、すな
わち矢印Ｃの方向に導入される。

第１図には、自体公知のデミスタ−ニアが示されている
。第１図による実施′例において、第２帯域とデミスタ
−との間でガスは低い速度のみを有する。ガス中の粒子
は、この帯域中で重力により誘発される沈降によって分
離することができ、この場合この粒子は、洗浄装置１の
底部９に捕集される。ところで、この帯域中での分離は
、第２の補助媒体をほぼ接線方向に導入することによっ
て促進することができ、したがつてガス状媒体は旋回さ
れる。デミスタ−１７は、なおガス状媒体中に存在する
全部の液状又は固体粒子を捕集するのに役立つ。適当な
デミスタ−は、ラビリンス効果に基づいて作業するよう
なものであり、したがって圧力損失は、最小である。液
体は、装置１６によってデミスタ−上に噴霧され、この
デミスタ−の捕集効率は改善される。洗浄装置１の底部
９中での液体８の水準は、排出ノズル１９によって一定
に保持される。

第１表は、第１図に対して変形可能な幾つかの適切な方
法ならびに２つの実施例及び１つの比較例を示す。

第２表は、第２図に対して変形可能な幾つかの適切な方
法を示す。付加的に、３つの関連した実施例が記載され
ている。

第１表 ガス状媒体及びその中に含有されている粒子に関するデ
ータ容量の流れ　　　　　　：　　１ｏｏｏ　ｍ／ｈ圧
力　　　　　　　　　二　大気圧 温度　　　　　　　　　：　約４ｏ℃ 相対湿度　　　　　　　：　約７０％ 粒子　　　　　　　　　　：　尿素ダスト粒子の濃度（
供給管中）：　　２５０　ｍｇ／ｍ５粒子の寸法分布　
　　　：　　１００％（ｍ／ｍ）＜１００μ：　　９０
％（ｍ／ｍ）＜　　１０μ ：　　７５％（ｍ、’ｍ）＜　　５μ ：　　５０％（ｍ／ｍ）＜　　　１μ ・　　　５％（ｍ／ｍ）＜　　０．５μガスの速度、供
給管　　：１０ｍ／Ｓ ガスの速度、装置１４　　　：　　５０ｍ／ｓガフ′）
速度・デミスター：　　　２ｍ／Ｓの前 洗浄装置にわたっての 全圧力減少’　　約　１５００　　Ｎ７ｍ”ｘ　ネ／Ｌ
／　キー消費量　　　　’　　約　１−４　　ｋＷｈ／
１０００ｍ３捕集効率は、排出管の位置で測定される粒
子濃度に基づいて計算される。帯域１中の補助媒体に対
して使用される噴霧ノズルは、市場で入手シラる所謂フ
ルコーンノズルであり、１００〜５００μの範囲内の液
体粒子を生じた。例１及び例２において補助媒体を帯域
■中に導入するために使用される噴霧ノズルは、″レイ
パル（Ｌａｖａｌ　）　’ノズル型のものであり、例３
で使用される噴霧ノズルは、前記のフルコーンノズル型
のものであった。

また、測定は、洗浄装置中に連続せる供給管３の一部（
部分２０）及び装置１４が取外されかつ導入装置１２が
デミスタ−の下に設置されたような洗浄装置で行なわれ
た。この場合、アンモニア蒸気は、帯域■中に導入され
、酸性にされた液体は、帯域１中に導入された。この立
場は、第２図に示されている。

第２表は、第２図により変形可能な幾つかの適切な方法
を示す。付加的に、３つの実施例が包含された。ガス状
媒体から除去すべき粒子の寸法及び除去された粒子の寸
法は、第３図の線図に記載されている。

第３図において、横座標には、μでの粒径がプロットさ
れ、縦座標には、何マイクロメートルよりも小さい粒径
が何％（ｍ／ｍ　）であるかの粒度分布が表わされてい
る。ＡとＢは、それぞれ例３及び例４の供給材料ならび
に例５の供給材料の粒度分布を表わす。Ｃは、例３〜例
５の全部で測定された、排出管の位置での粒度分布を表
わす。

第２表 ガス状媒体及びその中に存在する粒子に関するデータ容
量の流れ　　　　　　：　ユｏｏｏ　ｍりｈ圧力　　　
　　　　　　　：　大気圧 温度　　　　　　　　　：　約３０℃ 相対湿度　　　　　　　：　約４０％ 粒子　　　　　　　　　　：　尿素゛ダスト粒子濃度　
　　　　　　：　　２５０　ｍｇ／ｍ３粒度分布　　　
　　　　　：　第３図参照工ｒ−ルギー消１ｔＮ　　　
　　：　　１．２　　ｋｗｈ／１０００ｍ’

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガス状媒体からガス状、固体及び／又は液状
粒子を除去する本発明方法を実施するための洗浄装置の
１実施例を示す略図、第２図は、第１図による洗浄装置
において供給管３の一部（部分２０）及び装置１４を取
外しかつ導入装置１２をデミスタ−１７の下に設置した
場合の実施例を示す略図、かつ第３図は、ガス状媒体か
ら除去すべき粒子の寸法及び除去された粒子の寸法を示
す線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、補助媒体を使用することによりガス状媒体からガス
   状、固体及び／又は液状粒子を除去する方法において、
   ９０％（ｍ／ｍ）が６０〜５０００μの寸法を有する第
   １の粒状補助媒体をガス状媒体の第１帯域中に導入し、
   ガス状媒体の第２帯域中に第２の粒状補助媒体を導入し
   、この第２の粒状補助媒体の９０％（ｍ／ｍ）が０〜１
   ００μの寸法を有しかつこの粒子と第１の補助媒体の粒
   子との間に相互作用を生じるような性質を有することを
   特徴とする、ガス状媒体からガス状、固体及び／又は液
   状粒子を除去する方法。 ２、第１と第２の帯域の双方にそれぞれ補助媒体を、そ
   れぞれの帯域中でのガス状媒体の単位容量当りの補助媒
   体の平均的質量分布が導入位置とは無関係であるように
   局部的に導入する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、第１と第２の帯域の双方において局部的に導入され
   る補助媒体の合成速度の方向がガス状媒体の局部速度の
   方向とほぼ同じである、特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の方法。 ４、ガス状媒体に対して導入される補助媒体の粒子の平
   均的初速度が少なくとも３０ｍ／ｓである、特許請求の
   範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方法
   。 ５、第１と第２の帯域の間でガス状媒体を導入される補
   助媒体の局部速度の少なくとも３倍である速度に加速す
   る、特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１
   項に記載の方法。 ６、ガス状媒体を第１と第２の帯域の間で少なくとも４
   ５°及び最大１８０°少なくとも１回方向転換させる、
   特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に
   記載の方法。 ７、ガス状媒体から除去すべき粒子の、第１と第２の帯
   域中での滞留時間が全体で少なくとも０．１ｓである、
   特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に
   記載の方法。 ８、第１の補助媒体を第２の補助媒体の導入位置の上流
   に導入する、特許請求の範囲第１項から第７項までのい
   ずれか１項に記載の方法。 ９、第１の帯域が２つの副帯域からなり、ガス状媒体の
   流れ方向に見て、第１の副帯域中で液体をガス状媒体の
   流れ方向とほぼ反対の方向の合成速度でガス状媒体中に
   導入し、かつ第２の副帯域中で液体をガス状媒体の方向
   の合成速度で導入し、その際第２の副帯域中の液体の合
   成速度は第１の副帯域中の液体の合成速度よりも大きい
   、特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項
   に記載の方法。 １０、第１と第２の帯域が部分的に重なり合う、特許請
   求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項に記載の
   方法。