PT107312A

PT107312A - Ciclone aglomerador de fluxo invertido e respectivo processo

Info

Publication number: PT107312A
Application number: PT107312A
Authority: PT
Inventors: Luis Ribera Salcedo Romualdo; José Da Silva Paiva Júlio
Original assignee: Advanced Cyclone Systems S A
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-05-25
Also published as: EP3085454B1; EP3085454A1; US10518276B2; JP2016538126A; CA2931607C; CN106457266A; PT107312B; WO2015075702A1; US20160368004A1; CA2931607A1; EP3085454C0; BR112016011952B1

Abstract

A INVENÇÃO RESPEITA A UM CICLONE DE FLUXO INVERTIDO E A PROCESSOS DE DESPOEIRAMENTO DE GASES, EVENTUALMENTE COM LAVAGEM A SECO. PARA A CAPTURA DE PARTÍCULAS SUBMICROMÉTRICAS POR PARTÍCULAS MAIORES, COM DIÂMETROS DE 10-20 MICROMETROS, CONCEBEU-SE UMA FAMÍLIA OPTIMIZADA DE GEOMETRIA DEFINIDA PELOS SEGUINTES PARÂMETROS ADIMENSIONAIS: A/D 0,110-0,170; B/D 0,110-0,170; S/D 0,500-0,540; DE/D 0,100-0,170; H/D 2,200-2,700; H/D 3,900-4,300; DB/D 0,140-0,180, SENDO A E B, OS LADOS DA ENTRADA TANGENCIAL (110) DE SECÇÃO RECTANGULAR DO CICLONE, O PRIMEIRO DELES PARALELO AO EIXO (2) DE TAL CICLONE, SENDO ESTE DOTADO DE UM CORPO (1) DE ALTURA H COM UM TROÇO SUPERIOR CILÍNDRICO (11) DE DIÂMETRO INTERNO D E ALTURA H E COM UM TROÇO INFERIOR TRONCO-CÓNICO INVERTIDO (12) DE BASE MENOR DE DIÂMETRO DB; E DE UM TUBO DE VÓRTICE CILÍNDRICO (111) DE ALTURA S E DIÂMETRO DE. MAXIMIZA-SE A EFICIÊNCIA GLOBAL, MAXIMIZANDO-SE A RELATIVA ÀS PARTÍCULAS MAIS FINAS E/OU MENOS DENSAS.

Description

necessidade de recorrer a equipamentos muito mais caros (quer em custos de investimento, quer em custos operacionais), como sejam os ditos filtros de mangas e electrofiltros. Em alguns casos de processos a elevadas temperaturas e pressão, os ciclones são actualmente os únicos despoeiradores que se podem aplicar.

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

Os fabricantes de ciclones especificam os seus projectos através de "famílias ou geometrias", caracterizadas por apresentarem relações fixas de 7 dimensões-chave (os rácios de a, b, s, De, h, H e Db relativamente ao diâmetro D) .

Ora verificou-se recentemente que as partículas mais finas se conseguem aglomerar com as partículas maiores, desde que sejam cumpridas determinadas condições de projecto do ciclone (Paiva et al., 2010). Esta aglomeração, que ocorre no interior do ciclone, é de difícil compreensão, envolvendo modelos de interação sólido-sólido dentro de fluxos turbulentos muito complexos, e correspondentes cálculos muito exigentes mesmo executados em computadores modernos e rápidos. 2 - Estado anterior da técnica

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

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

Sabendo que o valor da dispersão turbulenta é um parâmetro afectado pela geometria, condições operatórias e granulometria, Salcedo e Coelho (1999) conseguiram obter uma fórmula que estima a difusividade turbulenta e que a faz depender dos parâmetros acima referidos. Foi a junção de técnicas de optimização global (Salcedo, 1992) acopladas ao modelo de Mõthes e Loffler (1988), com a previsão de dispersão turbulenta segundo Salcedo e Coelho (1999), que permitiu desenvolver os ciclones constantes na patente EP0972572. No entanto, até há alguns anos (Paiva et al., 2010) não era possível estimar o efeito de aglomeração na eficiência dos ciclones de fluxo invertido. 0 problema da obtenção de geometrias mais eficientes tem sido abordado, desde há cerca de 25 anos atrás, quer através da via empírica (por tentativa e erro) , como o demonstram os poucos trabalhos existentes sobre o assunto (Li et al., 1988; Schmidt, 1993; Molerus e Gluckler, 1996; Ray et al, 1998; Sun et ai., 2005), quer através de optimização global (Salcedo e Campos, 1999; Ravi et al., 2000; Salcedo e Cândido, 2001; Salcedo e Pinho, 2003; Salcedo e Sousa Mendes, 2003; Salcedo et ai., 2004) mas sempre descurando o processo de aglomeração de partículas. As melhorias por via empírica não são geralmente muito significativas, requerendo demasiado tempo e custo de desenvolvimento, e a optimização global, ignorando a aglomeração interparticular, embora consiga obter geometrias significativamente mais eficientes (por exemplo, as constantes na patente EP0972572), introduz erros muito significativos na estimativa de captura das poeiras mais finas.

Resumindo, não há até à presente data, qualquer garantia de que existam no mercado os melhores ciclones de fluxo invertido que incluam no seu projecto a aglomeração interparticular, pois apenas de há alguns anos para cá (Paiva et al., 2010) foi possível começar a compreender este fenómeno de uma forma quantitativa, de modo a ser incorporada no modelos de previsão do comportamento de ciclones de fluxo invertido. 3 - Base da invenção - uma nova abordagem A presente invenção assentou na convicção de que a compreensão do fenómeno de aglomeração de partículas em fluxo turbulento poderia eventualmente permitir desenvolver geometrias de ciclones que maximizassem a captura de partículas finas, por maximização da sua aglomeração com partículas mais grosseiras, maximizando assim a eficiência global de captura de partículas. 0 trabalho desenvolvido na base da invenção recorreu à junção de técnicas de optimização global, do tipo das que estiveram na base da invenção da patente EP0972572, e em particular das correspondentes famílias de ciclones - aqui doravante designadas famílias Cyclop_HE e Cyclop_K - com a modelação numérica de aglomeração interparticular.

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

Numa segunda fase, identificaram-se os rácios geométricos das geometrias obtidas, numa tentativa de identificar traços comuns e que pudessem configurar uma família que aproximasse de forma correcta todos os resultados. 4 - Descrição da invenção

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

Os traços comuns característicos dos ciclones segundo a invenção são dados pelos intervalos de valores infra para cada um de sete rácios adimensionais entre dimensões de elementos constitutivos dos ciclones de fluxo invertido integrando uma entrada tangencial de secção rectangular de lados a e b, o primeiro deles paralelo ao eixo do ciclone; um corpo de altura H com um troço superior cilíndrico de diâmetro interno D e altura h e com um troço inferior tronco-cónico invertido de base menor de diâmetro Db; e um tubo de vórtice cilíndrico de altura s e diâmetro De: a/D 0,110-0,170; b/D 0,110-0,170; s/D 0,500-0,540;

De/D 0,100-0,170; h/D 2,200-2,700; H/D 3,900-4,300;

Db/D 0,140-0,180.

Um exemplo de geometria de ciclone aglomerador segundo a invenção consta do desenho da figura. 2. A tabela 1, infra, onde o ciclone segundo a invenção consta sob a dita designação HR_MK, fornece os valores para os sete rácios geométricos obtidos, definidos através dos intervalos acima indicados, comparando-os, a título exemplificativo, com os característicos das geometrias optimizadas da patente EP0972572. A tabela 2 fornece, para as geometrias disponíveis na literatura, incluindo algumas patentes de ciclones, e na base de dados da ACS, os valores dos respectivos rácios, totalizando 182 casos distintos. Por exemplo, só em Ramachandran et al. (1991) aparecem 97 geometrias das presentes na tabela 2.

Tabela 1 - Geometrias de famílias optimizadas Rácio HR_MK(1) Cyclop_HE(2) Cyclop_K(2) a/D 0,110-0,170 0,270-0,360 0,270-0,310 b/D 0,110-0,170 0,270-0,360 0,270-0,310 s/D 0,500-0,540 0,330-0,495 0,330-0,395

De/D 0,100-0,170 0,280-0,370 0,405-0,430 h/D 2,200-2,700 1,001-1,300 2,050-2,260 H/D 3,900-4,300 4,050-4,250 3,500-3,700

Db/D 0,140-0,180 0,200-0,300 0,250-0,300 (1) - Optimizada incluindo aglomeração interparticular (2) - Optimizadas excluindo aglomeração interparticular (EP0 972572)

Tabela 2 - Geometrias de famílias disponíveis na literatura/mercado

(a)

(b)

(b) (b) (b) (c) (a) EPO972572; (b) EP1487588; (c) EP0564992

Após análise estatística da ocorrência de violações aos rácios impostos na Tab.l para a geometria HR_MK, verifica-se que há 37% (67 geometrias) que violam apenas um rácio e 14% (25 geometrias) que violam exactamente dois rácios, tal como se pode observar respectivamente nas tabelas 3 e 4. Por violação de um rácio entende-se, no presente pedido de patente, a existência pelo menos um ciclone do estado da técnica que, para esse rácio ou parâmetro adimensional, apresenta pelo menos um valor compreendido no intervalo caracteristico indicado na tabela 1, para a presente invenção (HR_MK), com respeito a tal rácio. Não há qualquer qeometria que viole mais de 2 rácios, pelo que a família HR_MK é de facto muito distinta dos ciclones conhecidos até ao presente. Tal não é de estranhar, pois nunca antes havia sido optimizada a geometria de ciclones de fluxo invertido com o propósito de maximizar a eficiência incorporando a previsão de aglomeração interparticular. Surpreendente, sim, foi o facto de se ter conseguido identificar os referidos traços comuns, pois nada garantia que houvesse tal possibilidade, na medida em que a complexidade do processo de interacção das partículas poderia estar de tal modo dependente de cada caso concreto (geometria incluída) que não fosse possível estabelecer elos de conexão gerais.

Como características principais que distinguem a família optimizada conforme a presente invenção, em relação às restantes famílias, ressaltam os seguintes factores:

Entrada do gás, tubo de vórtice e de descarga de sólidos mais estreitos; - Corpo cilíndrico mais comprido e cone mais curto.

Tabela 3 - Identificação das geometrias que violam um só rácio da geometria HR MK

X = violação de um rácio

Tabela 4 - Identificação das geometrias que violam dois rácios da geometria HR_MK

X = violação de um rácio 0 presente pedido de patente refere-se a uma geometria de ciclones de fluxo invertido, que foi optimizada por computador, considerando simultaneamente aglomeração interparticular e optimização global. Conforme resulta do exposto a família de ciclones segundo a presente invenção é bem distinta das existentes no mercado e na literatura científica, tendo para isso sido analisadas 182 geometrias diferentes. A família, segundo a invenção é de eficiência máxima, ultrapassando significativamente a eficácia dos ciclones numericamente optimizados referidos na patente EP0972572, os quais já havia sido demonstrado serem significativamente mais eficientes do que outros ciclones de fluxo invertido vulgarmente designados como de alta eficiência. A presente invenção respeita ainda a um processo de despoeiramento de gases em que se faz passar o fluxo gasoso por um ciclone segundo a presente invenção.

Segundo um modo de concretização particular o despoeiramento é acompanhado de lavagem a seco dos gases, mediante a introdução de um pó reagente apropriado, no dito fluxo gasoso, antes da entrada no ciclone segundo a invenção. A invenção respeita ainda à utilização do processo e do ciclone, segundo a invenção, na lavagem de gases ácidos. são de HC1 (cloreto e hidrogénio) , HF (fluoreto de hidrogénio), SO2 (dióxido de enxofre) e/ou N0X (óxidos de azoto).

Segundo outro modo particular de concretização, a invenção respeita ainda à utilização do processo e do ciclone descritos, para o despoeiramento de gases da queima de motores diesel. 5 - Breve descrição das figuras A figura 1 representa um ciclone de fluxo invertido no qual estão representadas quer as dimensões lineares na base dos rácios adimensionais anteriormente referidos, dimensões essas já descritas em pormenor, quer os fluxos de entrada e saida do ciclone, a saber o gás sujo (GS) o Gás limpo (GL) e as partículas capturadas (P) . A figura 2 representa um exemplo típico de um ciclone aglomerador segundo a invenção (HR_MK). A figura 3 representa um gráfico com a distribuição granulométrica usada num ciclone segundo a invenção (HR_MK) de 135mm de diâmetro (D) para uma massa volúmica das partículas (PP) de 450 kg/m3. O eixo das ordenadas representa a frequência cumulativa (FC) em percentagem (Volume) e o eixo das abcissas o diâmetro (φ) das partículas em micrómetros. A figura 4 representa um gráfico com a comparação de eficiências fraccionais para as geometrias da invenção (HR_MK) e Cyclop_HE (para as partículas da Fig. 3). O eixo das ordenadas representa a eficiência {Tj) e o eixo das abcissas o diâmetro (φ) das partículas em micrómetros. A figura 5 representa um gráfico com a distribuição granulométrica usada num ciclone segundo a invenção (HR_MK) de 4 60mm de diâmetro (D) para partículas com pp=90 6 kg/m3. Os eixos são idênticos aos da figura 3. A figura 6 representa um gráfico com a comparação de eficiências fraccionais para as geometrias da invenção (HR_MK) e Cyclop_HE (para as partículas da Fig. 5) . Os eixos são idênticos aos da figura 4. A figura 7 representa um gráfico com a distribuição granulométrica usada num ciclone segundo a invenção (HR MK) de 700mm de diâmetro (D) para partículas com pp=310 kg/m3. Os eixos são idênticos aos da figura 3. A figura 8 representa um gráfico com a comparação de eficiências fraccionais para as geometrias da invenção (HR_MK) e Cyclop_HE (para as partículas da Fig. 7) . Os eixos são idênticos aos da figura 4. A figura 9 representa um gráfico com a distribuição granulométrica usada num ciclone segundo a invenção (HR_MK) de 1400mm de diâmetro (D) para partículas com pp=1450 kg/m3. Os eixos são idênticos aos da figura 3. A figura 10 representa um gráfico com a comparação de eficiências fraccionais para as geometrias da invenção (HR_MK) e Cyclop_HE (para as partículas da Fig. 9) . Os eixos são idênticos aos da figura 4. 6 - Exemplos concretos e descrição detalhada das figuras. A figura 1 mostra um ciclone de fluxo invertido por onde entra gás sujo (GS) com partículas que, depois de circular no ciclone, é expelido sob a forma de gás limpo (GL) , uma vez que as partículas (P) capturadas são removidas pelo fundo do ciclone.

As figuras 1 e 2, mostram que o ciclone com um eixo (2) é constituído, por um corpo (1) que integra um troço superior cilíndrico (11) e um troço inferior tronco-cónico invertido (12), sendo que no primeiro de tais troços há uma entrada tangencial (110), por onde entra o gás a limpar, e um tubo de vórtice cilíndrico (111), por onde sai o gás limpo.

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

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

A figura 3 mostra a distribuição granulométrica de teste para um ciclone da presente invenção (HR_MK) de 135mm de diâmetro, para partículas não-porosas mas muito pouco densas (densidade verdadeira, obtida por picnometria de hélio, de 450 kg/m3) . As restantes condições operatórias foram: caudal de 40m3/h@165°C e concentração na entrada de 530 mg/m3. A figura 4 compara a performance dos ciclones HR_MK e Cyclop_HE (EP0972572), para equivalente queda de pressão (2,6 kPa) . Convém referir que a aglomeração interparticular é favorecida por baixa densidades das partículas, tornando os choques entre elas inelásticos (Paiva et al., 2010). As eficiências globais foram respectivamente de 57 e 76% para os ciclones Cyclop_HE e optimizado HR_MK, ou seja, as emissões do ciclone optimizado segundo a presente invenção são cerca de 56% inferiores as do ciclone Cyclop_HE. 6b - HR_MK de 4 60mm A figura 5 mostra a distribuição granulométrica de teste para um ciclone segundo a presente invenção (HR_MK) de 460mm de diâmetro, para partículas de densidade esquelética (incluindo os poros intraparticulares) obtida por porosimetria de mercúrio, de 906 kg/m3 (para partículas não porosas, a densidade verdadeira coincide com a densidade esquelética, mas para partículas porosas, a densidade esquelética é sempre inferior à verdadeira, sendo esta a que interessa considerar para captura de partículas em ciclones). As restantes condições operatórias foram: caudal de 310m3/h@30°C e concentração na entrada de 430 mg/m3. A figura 6 compara a performance dos ciclones HR_MK e Cyclop_HE (EP0972572) do mesmo diâmetro, para equivalente queda de pressão (1,8 kPa). As eficiências globais foram respectivamente de 62 e 92% para os ciclones Cyclop_HE e optimizado HR_MK, ou seja, as emissões do ciclone optimizado segundo a presente invenção são cerca de 78% inferiores às do ciclone Cyclop_HE. 6c - HR _MK de 700mm A figura 7 mostra a distribuição granulométrica de teste para um ciclone segundo a presente invenção (HR_MK) de 700mm de diâmetro, para partículas de densidade esquelética de 310 kg/m3. As restantes condições operatórias foram: caudal de 64Om3/h02O°C e concentração na entrada de 360 mg/m3. A figura 8 compara a performance dos ciclones HR_MK e Cyclop_HE para equivalente queda de pressão (1,9 kPa). As emissões do ciclone optimizado segundo a presente invenção são cerca de 75% inferiores às do ciclone Cyclop_HE. 6d - HR_MK de 1400mm

Neste caso (figuras 9 e 10), utilizaram-se partículas mais densas e sem uma grande fracção submicrométrica, com apenas 20% abaixo de 10 ym, logo com menor tendência de aglomeração do que partículas menos densas e mais finas. A geometria segundo a presente invenção (HR_MK) não se revela superior à geometria Cyclop_HE, para quedas de pressão equivalentes (1,2 kPa), para partículas de densidade 1450 kg/m3, caudal de 72OOOm3/h088°C e concentração à entrada de 460 mg/m3. 7 - Considerações finais A geometria HR_MK é a que maximiza a eficiência, considerando a aglomeração interparticular com ressupensão de poeiras minimizada. A geometria HR_MK foi testada as escalas piloto e industrial, revelando eficiências substancialmente superiores (emissões em média 70% inferiores) a uma geometria de muito elevada eficiência disponível na literatura e patenteada (EP0972572). A geometria HR_MK é substancialmente diferente das geometrias de elevada eficiência existentes no mercado, sendo a única conhecida dos proponentes que foi numericamente optimizada incluindo o fenómeno de aglomeração interparticular.

Previsões para situações de caudais industriais indicam que as geometrias propostas terão eficiências significativamente superiores às dos melhores ciclones disponíveis no mercado, desde que as partículas a capturar sejam pouco densas e com substancial fracção submicrométrica e abaixo de 10-20 ym, com reduções de emissões em média, de 70% relativamente à geometria Cyclop HE. O processo e o ciclone segundo a invenção são particularmente preferenciais para a captura de partículas com densidade verdadeira inferior a 1000 kg/m3 transportadas em correntes gasosas. O processo e o ciclone segundo a invenção são particularmente preferenciais para o despoeiramento de fluxos gasosos (GS) em que as partículas tenham fracção submicrométrica da ordem de 20% a 30%. 0 processo e o ciclone segundo a invenção são particularmente preferenciais para o despoeiramento de fluxos gasosos (GS) em que as partículas tenham a fracção abaixo de 10-20 ym da ordem de 90% a 100%. O processo e o ciclone segundo a invenção são particularmente mais preferenciais para o despoeiramento de fluxos gasosos (GS) em que as partículas combinam duas quaisquer das três características indicadas nos três parágrafos anteriores, sendo ainda particularmente mais preferenciais para o despoeiramento de fluxos gasosos (GS) em que as partículas combinam as três citadas características.

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

Segundo um modo de concretização particular, a etapa adicional de desagrupamento é feita dispersando os agrupamentos em meio liquido. A geometria dos ciclones segundo a invenção é muito diferente das existentes no mercado, assim como das referidas na literatura da especialidade, uma vez que apenas partilha, na pior hipótese, dois dos sete rácios de valores que definem as geometrias dos outros ciclones.

Preferencialmente a secção recta da entrada (110) é quadrada, sendo as dimensões a e b iguais.

Embora a entrada (110) deva ser tangencial, poderá ser em voluta, caso as dimensões o justifiquem, sem invalidar qualquer dos pressupostos acima expostos. 8 - Bibliografia

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

Porto, 30 de Março de 2015

Reivindicações 1 - Ciclone aglomerador de fluxo invertido - integrando uma entrada tangencial (110) de secção rectangular, de lados a e b, o primeiro deles paralelo ao eixo (2) do ciclone; um corpo (1) de altura H com um troço superior cilíndrico (21) de diâmetro interno D e altura h e com um troço inferior tronco-cónico invertido (12) de base menor de diâmetro Db; e um tubo de vórtice cilíndrico (111) de altura s e diâmetro De caracterizado por ter uma geometria definida, em termos dos rácios das dimensões internas dos referidos lados, alturas e diâmetros pela dimensão do dito diâmetro interno D do corpo (1) do ciclone, pelo seguinte conjunto de intervalos de valores, relativos aos correspondentes parâmetros adimensionais: a/D 0,110-0,170; b/D 0,110-0,170; s/D 0,500-0,540;

De/D 0,100-0,170; h/D 2,200-2,700; H/D 3,900-4,300;

Db/D 0,140-0,180. 2 - Ciclone de acordo com a revindicação n.° 1, caracterizado por a dimensão dos lados a e b ser igual, sendo a secção de entrada quadrada. 3 - Ciclone de acordo com as revindicações n.°s 1 ou 2, caracterizado por a entrada tangencial (110) ser em voluta. 4 - Processo de despoeiramento de um fluxo gasoso (GS) , caracterizado por se fazer o fluxo (GS) atravessar um dispositivo conforme a primeira reivindicação.

Claims

5 - Processo de despoeiramento de acordo com a reivindicação n.° 4, caracterizado por se fazer um fluxo gasoso (GS) carregado com partículas com densidade verdadeira inferior a 1000 kg/m3 atravessar um dispositivo conforme a primeira reivindicação.
6 - Processo de despoeiramento de acordo com as reivindicações n.°s 4 ou 5, caracterizado por se fazer um fluxo gasoso (GS) carregado com partículas cuja fracção abaixo de 10-20 ym é da ordem de 90% a 100% atravessar um dispositivo conforme a primeira reivindicação.
7 - Processo de despoeiramento de acordo com as reivindicações n.°s 4, 5 ou 6, caracterizado por se fazer um fluxo gasoso (GS) carregado com partículas cuja fracção submicrométrica é da ordem de 20% a 30% atravessar um dispositivo conforme a primeira reivindicação.
8 - Processo de despoeiramento e lavagem a seco de compostos gasosos, de um fluxo gasoso (GS), de acordo com a reivindicação n.° 4, caracterizado por, a montante do ciclone, se injectar um pó reagente para lavagem de gases.
9 - Utilização caracterizada pelo emprego do dispositivo da primeira reivindicação e do processo da oitava reivindicação para despoeiramento e lavagem de gases ácidos.
10 - Utilização de acordo com a reivindicação n.° 9, caracterizada por os gases ácidos serem de HC1 (cloreto de hidrogénio), HF (fluoreto de hidrogénio), S02 (dióxido de enxofre) e/ou NOx (óxidos de azoto).
11 - Utilização caracterizada pelo emprego do dispositivo da primeira reivindicação e do processo da quarta reivindicação para despoeiramento de gases da queima de motores diesel. Porto, 30 de Março de 2015