PT2316576E - Sistema híbrido de recolha de partículas de poeira - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "SISTEMA HÍBRIDO DE RECOLHA DE PARTÍCULAS DE POEIRA"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema hibrido de recolha de particulas de poeira, que compreende um precipitador eletrostático e um filtro de barreira localizado a jusante do precipitador eletrostático. A invenção refere-se também a um método para remover particulas de poeira, num coletor hibrido de particulas desse tipo.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

Em caldeiras e outros tipos de instalações de combustão, há muitas vezes a necessidade de se removerem matérias em particulas, como sejam cinzas volantes, originadas nos gases de combustão, gerados no processo de combustão. A patente US n° 5,024,681 descreve um método para a remoção de particulas de um gás, compreendendo tal método os passos de, primeiramente, se passar o gás e as particulas através de um precipitador eletrostático convencional (ESP), por meio do qual são removidas 90-99% das referidas particulas e depois, passarem-se as restantes particulas e o referido gás, saidos do referido ESP, por um filtro de barreira instalado a jusante do referido precipitador eletrostático. A JP 2008 012060 refere-se a um ventilador de limpeza do ar, que compreende um pré-filtro do tipo de barreira, instalado em série com um filtro eletrostático. O pré-filtro está localizado, relativamente à direção de um fluxo de ar principal, a montante do filtro eletrostático. Uma corrente ar filtrado é devolvida para montante do filtro de 2 barreira e "espécies ativas", isto é, radicais hidroxilo, são geradas no ar filtrado da passagem de retorno, por meio de uma unidade de descarga de corrente elétrica.

Um sistema de remoção de partículas exige manutenção periódica e consome energia durante o funcionamento; devido a isso, há necessidade de reduzir o consumo de energia e facilitar as exigências de manutenção de tais sistemas. Há também um esforço constante para aumentar a eficácia da recolha total de partículas, dos sistemas hibridos de recolha de partículas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Constitui um objeto da presente invenção, resolver, ou pelo menos mitigar, uma parte ou todos os problemas acima referidos. Com essa finalidade, proporciona-se um método para a remoção de partículas de poeira de uma corrente de gás em bruto, a qual compreende partículas de poeira de gás em bruto, num sistema híbrido de recolha de partículas de poeira, que compreende um precipitador eletrostático (ESP) e um filtro de barreira localizado a jusante, em relação a uma direção principal do fluxo de gás através do sistema do referido precipitador eletrostático, compreendendo o método a limpeza de pelo menos uma porção maior da corrente de gás em bruto no precipitador eletrostático, de modo a obter-se uma porção de corrente de gás limpa pelo ESP; e a transferência de uma fração desviadas das referidas partículas de poeiras de gás em bruto, para uma região de retorno da fração desviada, localizada dentro ou a jusante de uma saída do referido precipitador eletrostático e a montante do referido filtro de barreira, tendo a referida fração desviada uma composição de partículas de poeira mais grossa, quando comparada com a composição das partículas de 3 poeira, que ficam na porção da corrente de gás limpa no ESP. A "grossura" de uma composição de partículas de poeira é definida pelo diâmetro médio da massa DmmD de uma amostra de poeira, que tenha essa composição de partículas. 0 diâmetro médio da massa Dmmd de uma amostra de poeira, que compreende n partículas, é calculado como D/UjUD - Σ'»λ Σ'"; onde d± e mi se referem ao diâmetro e à massa de cada uma das partículas i para i=l para n da amostra. Quanto mais elevado o diâmetro médio da massa OmD de uma amostra de poeira, mais grossa é a composição de partículas de poeira da amostra. Em termos mais gerais, isso significa que, quanto mais da massa total de partículas de poeira M transportada por uma corrente de gás seja representado por partículas maiores, mais grossa é a composição das partículas de poeira transportadas por essa corrente de gás. 0 DMMd pode também ser aproximado com precisão por meio da execução das somas, não sobre partículas individuais, mas sobre intervalos entre tamanhos de partícula.

As partículas de poeira de gás em bruto relativamente grossas, transferidas para a região de retorno das desviadas, irão por isso acumular-se, sob a forma de um bolo de poeiras relativamente poroso e permeável, no filtro de barreira. Em comparação com o bolo de poeiras, compacto e relativamente impermeável formado apenas por uma corrente 4 de gás limpa num ESP, um bolo de poeiras poroso, formado com a ajuda de uma fração desviada mais grossa de partículas de poeira pode permitir um maior intervalo de limpeza do filtro de barreira. Uma limpeza menos frequente do filtro de barreira, reduz o desgaste do filtro de barreira e por conseguinte prolonga os seus intervalos de serviço. Uma menor frequência de limpeza pode também reduzir a emissão total de partículas para o ar ambiente, uma vez que um pico de emissão de poeira é frequentemente observado no gás de combustão limpo, imediatamente depois da limpeza do filtro de barreira. Além disso, um bolo de poeira mais poroso pode resultar numa menor perda de pressão do gás através do filtro de barreira. Isso reduz a quantidade de energia necessária para forçar o gás através do filtro de barreira.

De acordo com uma forma de realização, a referida fração desviada é transportada para a referida região de retorno da fração desviada por uma porção não limpa no ESP da própria corrente de gás em bruto referida. Ao transportar-se a fração desviada por meio do próprio gás em bruto, não é necessário designar quaisquer veículos para transportar a fração desviada. A título de exemplo, a referida porção desviada não limpa no ESP, pode ser transferida de uma região de entrada de desvio, a montante do precipitador eletrostático, para a referida região de retorno da fração desviada, por meio de uma conduta de desvio. Uma conduta pode, facilmente, ser dimensionada para se adaptar exatamente às necessidades de desvio de instalações existentes, de tal modo que sejam facilitadas adaptações posteriores da invenção.

Como outra alternativa, a referida porção desviada não limpa pelo ESP pode ser transferida para a referida região 5 de retorno da fração desviada por intermédio de uma passagem de desvio, através de uma porção inativa do referido precipitador eletrostático, de tal modo que a referida porção desviada não limpa pelo ESP seja transferida através do precipitador eletrostático, sem ser limpa por meio de um campo elétrico. Evidentemente, esta é uma forma de realização muito barata e compacta. Além disso, apenas por meio da desativação temporária de pelo menos uma porção do precipitador eletrostático, de modo a criar a referida passagem de desvio, a passagem de desvio através do precipitador eletrostático pode ser aberta ou fechada à vontade, por exemplo através do desligamento ou da ligação de secções de bus.

De acordo com uma forma de realização, a referida fração desviada compreende uma porção das partículas de poeira, separadas da porção da corrente de gás limpa no ESP, num primeiro campo do precipitador eletrostático. 0 primeiro campo do precipitador eletrostático remove, tipicamente, as partículas mais grossas da corrente de gás em bruto. Por meio do reenvio de uma porção da fração de partículas mais grossas recolhida no primeiro campo, pode obter-se um bolo de poeiras ainda mais poroso no filtro de barreira.

De preferência, a referida fração desviada das referidas partículas de poeira de gás em bruto corresponde a 2 - 30%, da massa e mais preferivelmente, a 3 - 20% da massa, da quantidade total partículas de poeira na corrente de gás em bruto. Dentro destes limites, o benefício da remoção das poeiras no ESP ainda é mantido a um nível atrativo, porquanto a poeira que entra no filtro de barreira tem uma composição de tamanhos de partícula, que permite a formação de um bolo de poeiras poroso. 6

De preferência, o método compreende o ajustamento da quantidade da fração desviada a ser transferida para a região de retorno da fração desviada para uma quantidade escolhida de fração desviada. Por meio do ajustamento da quantidade é possível adaptar a quantidade da fração desviada às condições particulares do processo.

De acordo com uma forma de realização, o método compreende o controlo, com base num evento nos equipamentos, a jusante ou a montante do precipitador eletrostático, da quantidade da fração desviada a ser transferida para a região de retorno da fração desviada. Desse modo, é possível ajustar a quantidade de fração desviada, em resposta a modificações das condições do processo.

De acordo com uma forma de realização, a transferência da referida fração desviada é controlada com base na iniciação de uma limpeza do filtro de barreira, de maneira que o filtro de barreira seja escorvado pela fração desviada. Alguns tipos de filtros de barreira são particularmente sensíveis à cegueira imediatamente a seguir a terem sido limpos. De acordo com esta forma de realização, um bolo protetor de poeira porosa pode ser rapidamente acumulado, antes do filtro de barreira ter sido exposto a grandes quantidades das partículas finas arrastadas na corrente de gás em bruto limpo no ESP.

De acordo com outro aspeto da invenção, uma parte ou todos os problemas acima referidos são solucionados, ou pelo menos mitigados, por meio do sistema híbrido de recolha de partículas de poeira, destinado à remoção de partículas de poeira de uma corrente de gás em bruto, a qual contém partículas de poeiras de gás em bruto, compreendendo o referido sistema um precipitador eletrostático e um filtro de barreira, estando o referido filtro de barreira ligado a 7 jusante do referido precipitador eletrostático, estando o precipitador eletrostático configurado para limpar, pelo menos uma porção maior da corrente de gás em bruto, de modo a obter-se uma porção de corrente limpo no ESP, compreendendo o sistema um dispositivo de transferência, configurado para transferir uma fração desviada das referidas partículas de poeira de gás em bruto, para uma região de retorno da fração desviada, localizada na, ou a jusante de uma saída do referido precipitador eletrostático e estando o dispositivo de transferência a montante do referido filtro de barreira, configurado para transferir uma fração desviada, que possui uma composição de partículas de poeira mais grossa, quando comparada com a composição das partículas de poeira que permanecem na porção da corrente de gás limpa no ESP.

Mais uma vez, a "grossura" de uma composição de partículas de poeira é definida pelo diâmetro médio da massa Dmmd de uma amostra de poeira, que tenha essa composição de tamanho de partículas.

As partículas de poeira de gás em bruto relativamente grossas, transferidas pelo dispositivo de transferência para a região de retorno de desvio, acumular-se-ão, sob a forma de um bolo de poeiras relativamente poroso e permeável, sobre o filtro de barreira. Em comparação com o bolo de poeiras, compacto e relativamente impermeável apenas formado por uma corrente de gás limpa num ESP, um bolo de poeiras poroso, formado com a ajuda de uma fração desviada grossa, pode permitir um maior intervalo de limpeza do filtro de barreira. Uma limpeza menos frequente do filtro de barreira reduz o desgaste do filtro de barreira. Uma menor frequência de limpeza pode também reduzir a emissão total de partículas para o ar ambiente, uma vez que um pico de emissão de poeira é frequentemente observado no gás de combustão limpo, imediatamente depois da limpeza do filtro de barreira. Além disso, um bolo de poeira mais poroso pode resultar numa menor perda de pressão do gás através do filtro de barreira. Por esse motivo, a quantidade de energia necessária para forçar o gás limpo no ESP através do filtro de barreira é reduzida.

De acordo com uma forma de realização, o referido dispositivo de transferência é configurado para transferir a referida fração desviada para a referida região de retorno da fração desviada, transportada por uma porção desviada não limpa no ESP, da referida corrente de gás em bruto.

De acordo com uma forma de realização, o referido dispositivo de transferência compreende uma conduta de desvio, que liga uma região de entrada de desvio, a montante do precipitador eletrostático, à referida região de retorno da fração desviada. A conduta de desvio pode, de acordo com uma forma de realização particular, estar munida de uma válvula de controlo, de tal modo que a transferência de uma fração desviada possa ser iniciada ou ajustada à vontade.

De acordo com uma forma de realização, o referido dispositivo de transferência compreende uma passagem de desvio através de uma porção inativa do referido precipitador eletrostático, de tal modo que a referida porção desviada não limpa pelo ESP, pode ser transferida através do precipitador eletrostático sem ser limpa por meio de um campo elétrico. 0 dispositivo de transferência pode, de acordo com uma forma de realização particular, compreender ainda um 9 controlador, que é configurado para, durante o funcionamento do sistema hibrido de recolha de partículas de poeira, desativar temporariamente, pelo menos a referida porção do precipitador eletrostático, de tal modo que a referida porção desviada não limpa pelo ESP, possa ser transferida através do precipitador eletrostático sem ser limpa.

De acordo com uma forma de realização, o referido dispositivo de transferência compreende uma conduta de desvio, que liga uma região de uma tremonha de recolha de poeira de um primeiro campo do precipitador eletrostático para a referida região de retorno da fração desviada, estando a referida conduta de desvio configurada para transferir a poeira recolhida, que foi separada da referida corrente de gás limpa pelo ESP, para a referida região de retorno de desvio.

De preferência, o referido dispositivo de transferência está adaptado para transferir 2 - 30% em massa e mais preferivelmente, 3 - 20% em massa da quantidade total de partículas de poeira presentes na corrente de gás em bruto.

De acordo com uma forma de realização, o referido dispositivo de transferência compreende um sistema de controlo, destinado a controlar a transferência da fração desviada, para a região de retorno da fração desviada. O sistema de controlo é, de acordo com uma forma de realização, configurado para controlar, com base num evento ocorrido no equipamento, a jusante ou a montante do precipitador eletrostático, a quantidade da fração desviada a ser transferida para a região de retorno da fração desviada. De acordo com uma forma de realização particular, o sistema de controlo é configurado para iniciar uma transferência da referida fração desviada com base na 10 iniciação de uma limpeza do filtro de barreira, de tal modo que o filtro de barreira seja escorvado pela fração desviada.

De acordo com uma forma de realização, o referido precipitador eletrostático e o referido filtro de barreira estão inseridos no mesmo compartimento. Esta forma de realização é particularmente bem adaptada para instalações compactas.

Outros objetos e caracteristicas da presente invenção tornar-se-ão aparentes a partir da descrição e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS O objeto acima, bem como objetos, caracteristicas e vantagens adicionais da presente invenção, serão melhor entendidos através da descrição pormenorizada, ilustrativa e não limitadora, de formas de realização preferidas da presente invenção, com referência aos desenhos anexos, onde os mesmos números de referência serão usados para elementos semelhantese nos quais: A Fig.l é uma vista diagramática lateral de uma primeira forma de realização de um sistema híbrido de recolha de partículas de poeira; A Fig.2 é um gráfico, que ilustra um exemplo de mudança na composição dos tamanhos da poeira; A Fig.3a é uma vista diagramática, lateral, de uma segunda forma de realização de um sistema híbrido de recolha de partículas de poeira; A Fig.3b é uma vista diagramática, de topo, do ESP do sistema híbrido de recolha de partículas de poeira da Fig. 3a; 11 A Fig.4 é um fluxograma, que ilustra um método para a remoção de partículas de poeira de uma corrente de gás em bruto; A Fig.5 é um fluxograma, que ilustra um método para a remoção de partículas de poeira de uma corrente de gás em bruto; e A Fig.6 é uma vista diagramática, lateral, de uma terceira forma de realização de um sistema híbrido de recolha de partículas de poeira;

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DE EXEMPLOS DE FORMAS DE REALIZAÇÃO A Fig.l ilustra uma primeira forma de realização de um sistema híbrido de recolha de partículas de poeira 10, conforme visto a partir de um lado e em corte perpendicular. 0 sistema 10 da Fig.l compreende um precipitador eletrostático (ESP) 12, que está ligado em série a um filtro de barreira 14. O filtro de barreira 14, ilustrado na Fig.l é, neste exemplo, um filtro de tecido, do tipo de filtro de sacos, descrito em mais pormenor na US 4,336,035. O ESP 12 possui uma entrada ESP 16 para o gás em bruto, carregado de poeira 18 e uma saída ESP 20, para o gás limpo no ESP 22, do qual a maior parte das partículas de poeira foi removida. O gás em bruto 18 pode, por exemplo, ser gás de combustão vindo de uma caldeira 24, na qual um combustível, como seja o carvão, é queimado. A caldeira 24 da Fig.l, que é controlada pelo sistema de controlo da caldeira 25, está ligada ao ESP 12 por intermédio de uma conduta de gás em bruto 26. O precipitador eletrostático 12 possui um invólucro 28, no qual são proporcionados, um primeiro campo, um segundo campo e um terceiro e último campo. Cada um dos campos está 12 munido de um certo número de elétrodos de descarga, dos quais dois elétrodos de descarga 30 estão representados na Fig.l, e um certo número de placas de elétrodos de recolha, das quais uma placa de elétrodos de recolha 32 está representada na Fig.l, conforme é conhecido na técnica, por exemplo a partir da patente US 4,502,872. Na Fig.l, apenas os elétrodos do primeiro campo do ESP 12 estão representados para maior clareza. Tipicamente, os elétrodos de recolha 32 são mantidos num potencial de terra, enquanto que os elétrodos de descarga 30 operam a um potencial positivo ou negativo de vários kV.

Cada um dos campos do ESP é alimentado com corrente vinda de um fornecedor de energia elétrica. Na Fig.l, o primeiro campo do ESP 12 recebe uma corrente de elétrodo de um primeiro fornecedor de energia elétrica 34, o segundo campo recebe corrente de um segundo fornecedor de energia elétrica 36 e o terceiro campo recebe corrente de um terceiro fornecedor de energia elétrica 38. A corrente de saida de cada fornecedor de energia elétrica 34, 36, 38, é controlada por um sistema de controlo 40. O sistema de controlo 40 controla também a batida (rapping) das placas de elétrodo de recolha 32, de uma maneira que é bem conhecida dos técnicos do ramo.

Cada um dos campos do ESP 12 está também munido de uma tremonha 42, que se encontra disposta por baixo das respetivas placas de elétrodos de recolha 32 do campo, de tal modo que, quando as placas de elétrodos de recolha 32 forem batidas, as partículas de poeira recolhidas, caiem das placas de elétrodos de recolha para dentro do funil 42. A poeira recolhida 44 é removida da tremonha 42 e é eliminada noutro local. 13 0 filtro de sacos 14 está munido de uma entrada para o filtro de sacos 46, que está ligada à saida do ESP 20, por intermédio de uma conduta 36 e uma saída do filtro de sacos 50, que está ligada, por intermédio de uma conduta de gás de combustão limpo 48 a uma pilha 52 para emissão de gás de combustão limpo para o ar ambiente. O filtro de sacos 14 está ainda munido de um compartimento de entrada 54, que comunica com a entrada do filtro de sacos 4 6 de modo a receber o gás limpo no ESP 22 vindo do ESP 12 e um compartimento de saida 56, o qual comunica com a conduta de gás limpo 48 por intermédio da saida do filtro de sacos 50. A conduta de gás limpo 48 pode compreender, opcionalmente, um ventilador 49 para extrair o gás através do filtro de sacos 14. Os dois compartimentos 54, 56 são separados por uma parede 58, a qual está configurada de modo a permitir que o gás passe, do compartimento de entrada 54 para o compartimento de saída 56 apenas através de um filtro de tecido. No exemplo particular apresentado na Fig.l, o filtro de tecido é constituído por um certo número de sacos de filtro 60, dos quais apenas dois estão representados por razões de clareza. A poeira, que fica na corrente de gás filtrada pelo ESP será por isso recolhida no lado exterior dos sacos de filtro 60 e eventualmente forma um bolo de poeira sobre a superfície dos sacos de filtro 60. Após um período de funcionamento do filtro de sacos 14, esse bolo de poeira acumulada ter-se-á tornado tão espesso e compacto que irá cegar os sacos de filtro 60 e desse modo induzir uma queda de pressão significativa através dos sacos de filtro 60. Por isso, os sacos de filtro 60 são periodicamente limpos por meio de sopros de ar limpo dirigidos na direção inversa, relativamente ao fluxo do gás de combustão, através dos sacos de filtro 60, de tal modo que o bolo de poeira é forçado a soltar-se dos sacos de filtro 60 e a cair para o interior do funil 61. Com essa finalidade, bicos de ar limpo 62, alimentados por um tanque 14 de ar sob pressão 63, encontram-se dispostos em cada um dos sacos de filtro 60. O sopro de ar limpo é controlado por um sistema de controlo do filtro de barreira 64. A limpeza com o sopro de ar é, de acordo com o estabelecido na técnica, tipicamente executado com suficiente frequência para manter a queda de pressão através dos sacos de filtro 60 razoavelmente baixa, mas é evitada uma limpeza desnecessária. A limpeza demasiado frequente, por meio de sopros de ar, consome energia e expõe os sacos de filtro a um excessivo desgaste mecânico. Além disso, o bolo de poeira também contribui significativamente para o efeito total de filtragem do filtro de sacos 14: quando o bolo de poeira é removido, a eficácia da limpeza do filtro de sacos é, temporariamente, ligeiramente reduzida. A cegueira dos sacos pode ser descrita, em termos genéricos, como o estado em que o bolo de poeira obstrui a passagem do gás através dos sacos do filtro. Um tipo particular de cegueira dos sacos ocorre quando partículas finas penetram profundamente no tecido dos sacos de filtro; uma quantidade relativamente pequena de poeira fina pode ser suficiente para causar uma cegueira significativa dos sacos. Os sistemas híbridos de recolha de partículas da técnica anterior baseiam-se no paradigma de que, quanto mais partículas sejam removidas em cada filtro consecutivo, melhor. Por isso, num sistema híbrido da técnica anterior, todo o gás em bruto é passado através do e limpo pelo ESP. No entanto, o ESP não remove apenas as partículas; ele também modifica a composição dos tamanhos de partículas, uma vez que partículas maiores possuem uma mais elevada tendência para serem recolhidas pelo ESP. A composição dos tamanhos de partículas da fração que fica na corrente de gás limpa no ESP tem, por isso, uma porção relativamente mais elevada de partículas finas e tem mais tendência a cegar um saco de filtro do que a composição de tamanhos de 15 partículas de um gás em bruto, não limpo no ESP. 0 efeito mais elevado de cegueira da corrente de gás limpo no ESP é atribuído ao facto de as partículas finas terem tendência a penetrar profundamente no tecido dos sacos de filtro e também ao facto de as partículas finas tenderem a formar um bolo de poeira mais compacto do que o fazem as partículas grossas. As partículas grossas, por outro lado, não penetram profundamente no tecido dos sacos de filtro e impedem mesmo a penetração de partículas finas no tecido dos sacos de filtro. A contribuição para a cegueira dos sacos das partículas abaixo de um mícron, isto é, partículas finas com um diâmetro inferior a cerca de 1 pm, é particularmente importante.

Partículas de poeira grossas, especialmente partículas com um diâmetro superior a cerca de 30 pm, tendem a formar um bolo de poeira muito poroso, que não só permite um elevado fluxo de gás através dele, como também é capaz de absorver uma quantidade relativamente elevada de partículas de poeira mais finas. Por outras palavras, a presença de partículas muito grossas a jusante do ESP pode ser particularmente benéfica à eficácia do filtro de barreira; uma modificação da composição do tamanho de partículas da corrente de gás pode por isso reduzir a eficácia da recolha de poeira do filtro de barreira.

Para mitigar esses problemas, o sistema híbrido de recolha de partículas da Fig.l compreende uma conduta de desvio 66, ligada entre a conduta de gás em bruto 26 e a conduta de gás limpo do ESP 36. A conduta de desvio 66 funciona de modo a permitir o desvio de uma porção 68, não limpa no ESP, da corrente de gás em bruto 18, sendo essa porção desviada 68 portadora de uma porção desviada da poeira presente na corrente de gás em bruto 18, desviada para ultrapassar o ESP 12 e misturar-se com a corrente de gás 16 limpa no ESP 22, numa zona de retorno da fração desviada 70, situada a jusante do ESP 12. A fração desviada da poeira presente na corrente de gás em bruto 18, sendo essa porção desviada transportada através da conduta de desvio 66, pela porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, entra na conduta de desvio 66 numa região de entrada de desvio 67, localizada na conduta de gás em bruto 26 e por isso tem essencialmente a mesma composição de partículas, no que se refere ao tamanho, que a corrente de gás em bruto 18 presente no interior da conduta de gás em bruto 26. A corrente de gás limpo no ESP 22, que deixa o ESP 12 através da sarda do ESP 20, por outro lado, transporta principalmente partículas de poeira relativamente finas, uma vez que o ESP 12, pelos seus princípios fundamentais de funcionamento, remove mais eficazmente as partículas grossas do que remove as partículas finas. Misturando-se a fração de partículas finas de poeira da corrente de gás limpo no ESP 22 com a fração desviada, relativamente mais grossa, transportada pela porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, a poeira que entra no filtro de saco 14 irá formar um bolo de poeira mais poroso nos sacos do filtro 60, do que o faria apenas a poeira fina da corrente de gás limpa no ESP 22. Por outras palavras, a cegueira dos sacos do filtro 60 será reduzida graças à composição mais grossa da poeira que entra no filtro de sacos 14. A conduta de desvio 66 pode opcionalmente ser munida com uma válvula 72, para controlar a quantidade de gás em bruto a ser desviado e por consequência, também para controlar a quantidade de poeira, que será desviada para uma localização a jusante do ESP 12, a qual não é minimamente afetada pelo ESP 12. A válvula de controlo 72 pode, por exemplo, ser uma válvula amortecedora de qualquer dos tipos conhecidos dos técnicos do ramo. A conduta de desvio pode 17 opcionalmente ser equipada com um ventilador 73, destinado a manter o fluxo da porção desviada 68, da corrente de gás em bruto 18, a uma velocidade elevada. Para alguns tipos de composições do gás em bruto, a utilização de um ventilador pode ser benéfica, a fim de assegurar que as partículas de poeira mais grossas da fração desviada não caiam no fundo da conduta de desvio 66, mas sejam antes mantidas no fluxo de desvio durante todo o percurso até à região de retorno da fração desviada 70. O ventilador 73 pode também ser usado em vez de, ou em combinação com a válvula 72, para controlar a velocidade do fluxo de desvio através da conduta de desvio 66. De preferência, cerca de 70-98%, e mais preferivelmente, cerca de 80-97% da corrente de gás em bruto 18, no interior da conduta de gás em bruto 26, são passados através do e limpos no ESP 12, enquanto que os restantes cerca de 2-30%, e mais preferivelmente, cerca de 3-20% da corrente de gás em bruto 18 presente no interior da conduta de gás em bruto 26, são desviados, por intermédio da conduta de desvio 66, para uma região de retorno da fração desviada 70, situada a jusante do ESP 12. A Fig.2 ilustra um exemplo numérico, baseado em resultados de medições reais numa instalação alimentada a carvão. O exemplo numérico ilustrado na Fig.2 assume uma eficácia de 97% (em massa de poeira M) da remoção de poeira pelo ESP 12 e uma porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, que atinge 7% da corrente de gás em bruto 18. A porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, assume-se que seja portadora de uma fração desviada com uma composição idêntica, no que se refere ao tamanho de partículas, à da corrente de gás em bruto 18. O gráfico da Fig.2 ilustra a massa da poeira M como uma função do diâmetro das partículas d; mais precisamente, a massa da poeira dM por intervalo logarítmico de diâmetro d(log(d)), que passa uma 18 porção respetiva do coletor hibrido de partículas 10 por unidade de tempo, é traçada em relação ao logaritmo do diâmetro, log(d). As respetivas curvas ilustram a massa total das partículas de poeira do gás em bruto 19, transportadas pela corrente de gás em bruto 18 desde a caldeira; a massa da fração desviada 17, transportada pela porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18; a massa da fração de poeira fina 21, que fica na corrente de gás limpa no ESP 22; e a massa total da fração de partículas de poeira misturadas 23, isto é, a soma da fração de poeira fina 21 e da fração desviada 17, que entram no filtro de sacos 14 a jusante da região de retorno da fração desviada 70. Uma fração de poeira fina 21, compreendendo 3% em massa da poeira de gás em bruto, que entra no ESP 12, sai do mesmo transportada pela corrente de gás limpa no ESP 22. Na região de retorno do desvio 70, a fração de poeira fina 21 é misturada com a fração desviada 17, que corresponde a 7% da poeira de gás em bruto 19, de modo a formar uma fração mista 23. Conforme se pode ver na Fig.2, na fração de poeira fina 21, transportada pela corrente de gás limpa no ESP 22, mais de 10% da massa de partículas pertence à fração de tamanho inferior a um micron, que tem um diâmetro d inferior a 1 ym (log(d)<0). Por outro lado, na fração mista 23, a jusante da região de retorno do desvio 70, menos de 5% da massa das partículas pertence ao tamanho de fração possuidor de um diâmetro abaixo de 1 ym. Quanto ao teor relativo de partículas muito grossas, pertencentes ao tamanho de fração, que possui um diâmetro d de mais de 30 ym (log(d)<1.5), a diferença entre a fração fina 21 e a fração mista 23 é mesmo mais notável; uma grande porção da fração mista 23 é constituída por partículas de poeira muito grossas, enquanto que a fração fina 21 contém muito poucas de tais partículas de poeira grossas. Por outras palavras, a poeira transportada pela corrente de gás de combustão irá, a jusante da região de retorno da fração 19 desviada 70, comportar-se essencialmente como uma corrente de gás em bruto, no que se refere à cegueira do filtro de sacos, ao mesmo tempo que contém menos de 10% da massa de poeira inicialmente transportada pela corrente de gás em bruto 18.

De novo com referência à fig.l, um efeito adicional do desvio de uma porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, é que, na região de retorno da fração desviada 70, a fração desviada, que é transportada pela porção desviada 68 do gás em bruto, será misturada com a fração de partículas de poeira fina eletricamente carregada, que ficam na porção da corrente de gás 22 limpa no ESP. Quando se dá a mistura das duas frações, as partículas finas de poeira, que estão eletrostaticamente carregadas após terem passado pelo ESP 12, irão aglomerar-se com as partículas desviadas não carregadas, relativamente grossas, de modo a formarem partículas aglomeradas, ainda mais grossas. As partículas aglomeradas são mantidas juntas por forças eletrostáticas, forças de van der Waals e outras forças coloidais, com o efeito de tais partículas finas aglomeradas serem impedidas de penetrar profundamente no tecido dos sacos do filtro. Esse efeito contribui ainda mais para o aumento da porosidade do bolo de poeira sobre os sacos do filtro 60. A fim de melhorar a mistura da corrente de gás limpo no ESP 22 com a porção desviada 68 do gás em bruto, a conduta 36 está opcionalmente, equipada com um misturador estático 71, imediatamente a jusante da região de retorno de desvio 70. O misturador estático 71 da fig.l, que poderia, da mesma forma, estar localizado no interior da região de retorno de desvio 70, está representado como um conjunto de lâminas de mistura, no interior da conduta 36, muito embora diferentes tipos de misturadores estáticos sejam bem conhecidos dos técnicos do ramo. 20 A Fig.3a é uma vista diagramática lateral de uma segunda forma de realização de um sistema híbrido de recolha de partículas de poeira 10. 0 sistema 10 da Fig.3a compreende um precipitador eletrostático (ESP) 12, que está ligado em série a um filtro de sacos 14, de uma maneira semelhante à que é descrita acima com referência à fig.l. 0 ESP 12 tem uma entrada no ESP 16, destinada ao gás em bruto, carregado de partículas de poeira 18 e uma saída do ESP 20. À semelhança do ESP 12 da fig.l, o precipitador eletrostático 12 da fig.3a, está dividido em campos consecutivos, cujo funcionamento pode ser controlado independentemente. Na fig. 3a, o ESP 12 está dividido em dois campos: um primeiro campo e um segundo e último campo. Cada um dos campos está munido de um certo número de elétrodos de descarga 30 e de um certo número de placas de elétrodos de recolha 32, conforme será melhor explicado abaixo com referência à fig. 3b. Na fig. 3a, apenas estão esquematicamente ilustrados, por razões de clareza, um elétrodo de recolha 32 e dois elétrodos de descarqa 30, apenas no primeiro campo do ESP 12.

Conforme se mostra melhor na Fig. 3b, que é uma vista esquemática, de topo, do precipitador eletrostático 12 da fig.3a, cada um dos campos está, neste exemplo, dividido em três unidades paralelas independentes, denominadas secções de bus. Uma secção de bus é definida como uma unidade individual do ESP 12, que possui a sua própria fonte de energia elétrica, para fornecer corrente ao elétrodo ou elétrodos da secção de bus. No exemplo das figs. 3a-b, o primeiro campo possui três secções de bus paralelas 74a-c e o segundo campo tem também três secções de bus paralelas 7 6a-c. 21

Cada uma das secções de bus 74a-c, 7 6a-c está munida de elétrodos de descarga 30 e de placas de elétrodos de recolha 32. Cada uma das secções de bus 74a-c, 76a-c está também munida de uma fonte independente de corrente elétrica 34a-c, 36a-c, cada uma das quais aplica uma corrente e uma tensão entre os respetivos elétrodos de descarga 30 e placas de elétrodos de recolha 32 dessa secção de bus 74a-c, 76a-c especifica. Cada uma das fontes de corrente 34a-c, 36a-c é individualmente controlada por um sistema de controlo 40 (fig. 3a).

Os elétrodos 30, 32 estão dispostos num invólucro 28, que compreende uma entrada de funil 27 e uma saida de funil 29.

Similarmente ao sistema descrito acima com referência à fig.l, o precipitador 12 das figs.3a-b está configurado de modo a receber uma corrente de gás em bruto 18, vinda de uma conduta de gás em bruto 26. A divisão do ESP 12 em secções de bus 74a-c, 76a-c, paralelas, individualmente controladas, torna possível fazer com que seja inativada uma passagem selecionada 74b, 76b, através do ESP 12. Isso pode ser feito, por exemplo, por meio do ajustamento para zero da corrente e da tensão através dos elétrodos de um subconjunto 74b, 76b das secções de bus 74a-c, 76a-c. Assim, uma porção desviada 68 da corrente de gás em bruto não limpa no ESP 18, que é portadora de uma fração desviada da poeira da corrente de gás em bruto 18, pode passar através da passagem desativada 74b, 76b do ESP 12, sem ser limpa pelo ESP 12. A fração de poeira desviada, transportada através da passagem desativada 74b, 76b do ESP 12 pela uma porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, possui essencialmente a mesma composição de partículas, relativamente ao tamanho, que a corrente de gás em bruto 18 na conduta de gás em bruto 26. 22 A porção desviada 68 é misturada com a corrente de gás limpa no ESP 22, numa região de retorno da fração desviada 70, a jusante dos elétrodos 30, 32 do ESP 12; neste exemplo, a região de retorno da fração desviada 70, está localizada na saida 20 do ESP 12. A saida 20 do ESP 12 é definida como a localização imediatamente a jusante dos elétrodos 30, 32 do último campo do ESP. No exemplo apresentado na fig. 3b, isso significa que a saida 20 está localizada a montante do funil de saida 29 do ESP 12.

Por meio da mistura da fração de poeira de partículas finas da corrente de gás limpo no ESP 22 com a porção desviada 68 da fração desviada, relativamente mais grossa, da corrente de gás em bruto, a poeira que entra no filtro de sacos 14 irá formar um bolo de poeira mais poroso nos sacos do filtro 60, do que o faria apenas a poeira fina da corrente de gás limpa no ESP 22. Por outras palavras, a passagem desativada 74b, 76b, através do ESP 12 da fig. 3a-b tem essencialmente a mesma função que a conduta de desvio 66 da fig.1.

As secções de bus a serem desativadas são selecionadas pelo sistema de controlo 40, ou por um operador, de tal modo que uma quantidade escolhida 68 do gás em bruto seja passada através do ESP 12 sem ser limpa. De preferência, cerca de 70-98%, e ainda mais preferivelmente, cerca de 80-97% da corrente de gás em bruto no interior da conduta de gás em bruto 26, é limpa pelo ESP 12, enquanto que os restantes cerca de 2-30%, ou mais preferivelmente, 3-20% do gás em bruto presentes na conduta de gás em bruto 26, são desviados por intermédio das secções de bus desativadas 74b, 76b, para a região de retorno da fração desviada 70.

Um técnico do ramo estará ciente de que, a fim de se desativar uma secção de bus, não é necessário reduzir para 23 zero a tensão e a corrente aplicadas através dos elétrodos dessa secção de bus; é suficiente baixá-las até um valor inferior a um valor máximo selecionado, a cujo valor máximo essa secção de bus é tornada essencialmente inativa relativamente à eficiência na remoção de poeiras.

Similarmente, não é necessário que o percurso de desvio 74b, 76b esteja disposto em secções de bus separadas, munidas de fontes individuais de energia elétrica 34b, 36b. Uma alternativa será ligar os elétrodos da passagem de desvio 74b, 76b, por intermédio de um respetivo comutador de desativação, às fontes de energia 34a, 36a. Dessa maneira, os elétrodos da passagem de desvio 74b, 76b podem ser acionados como escravos em relação às secções de bus 74a, 76a, durante o tempo em que não seja desejada qualquer passagem de desvio. Sempre que seja desejada uma passagem de desvio, os elétrodos da secção escrava 74b, 7 6b podem ser desativados através do seu desligamento das fontes de energia 34a, 36a, por meio dos comutadores de desativação.

Se for desejado um desvio permanente, é possível, durante a construção do ESP, reservar uma passagem de desvio através do ESP 12, simplesmente por meio da omissão do equipamento de uma porção do ESP 12 com elétrodos de descarga e de preferência com o isolamento dessa passagem em relação a quaisquer porções do ESP 12 que possam ser acionadas para limpar o gás. Esta alternativa pode também ser atrativa para reconversões de instalações existentes.No entanto, a capacidade de abrir ou fechar à vontade uma passagem de desvio, durante o funcionamento do filtro, abre também possibilidades adicionais, conforme será melhor explicado abaixo.

Como se pode ver nas fig. 3a-b, o sistema de controlo 40, destinado a controlar o funcionamento dos elétrodos 30, 32, 24 das secções de bus 74a-c, 76a-c, está também ligado a um sistema de controlo 64, destinado a controlar a limpeza dos sacos do filtro 60 do filtro de sacos 14. Em vez de desviar constantemente uma porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, é por vezes preferido variar a fração de poeira desviada de uma forma dependente do momento. A titulo de exemplo, pode ser benéfico desviar uma fração grossa da poeira imediatamente depois da limpeza dos sacos do filtro 60, de tal modo que, quando a poeira começar a depositar-se de novo sobre os sacos de filtro 60 limpos, seja primeiramente depositada uma camada de poeira mais grossa. Ao escorvar dessa forma os sacos do filtro 60, eles ficarão menos sensíveis à cegueira devida a frações de poeira mais fina recebidas do ESP. Um método para o funcionamento do sistema hibrido de recolha de partículas de poeira das figs. 3a-b, de modo a escorvar os sacos do filtro 60 com partículas de poeira relativamente grossas, será agora descrito com referencia à fig. 4.

No passo 110, o controlador do filtro de sacos 64 inicia a limpeza de pelo menos uma porção dos sacos de filtro 60 do filtro de sacos 14, por exemplo, através da libertação de um jato de ar através dos bicos de ar limpo 62, para o interior do saco ou sacos do filtro 60 a serem limpos. Este evento desencadeia, no passo 112, um sinal de limpeza de filtro de sacos, a ser enviado para o controlador do ESP 40, o qual neste exemplo também atua como um controlador de desvio, de modo que o controlador do ESP 40, tome conhecimento de que os sacos do filtro 60 estão agora limpos e expostos a ficarem cegos devido à poeira fina.

Com base no sinal de limpeza do filtro de sacos, o controlador do ESP 40 abre, no passo 114, uma passagem de desvio através do ESP 12, para a região de retorno de 25 passadas 70, por meio da desativação de todas as secções de bus 74a-c, 76a-c, isto é, todo o ESP 12.

No passo 116, a passagem de desvio é mantida aberta durante um tempo de desvio, de tal modo que uma porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, que é portadora de uma porção de poeira desviada, possa passar. Esta fração desviada, que possui a mesma composição de partículas de poeira que a poeira transportada na corrente de gás em bruto limpa no ESP 22 antes da desativação do ESP 12, vai agora escorvar os sacos de filtro limpos 60.

Depois de ter permitido que a porção desviada 68 passe pela passagem de desvio, isto é o ESP 12, as secções de bus 74a-c, 76a-c são uma vez mais reativadas, de modo a reassumirem o funcionamento normal, de remoção das poeiras, do ESP 12. A fim de desviar uma porção desviada 68 adequada do gás em bruto, para a região de retorno de desvio 70, o tempo de desvio, isto é a duração do desvio, baseia-se, de preferência, na frequência do desvio que, no exemplo acima, é idêntica à frequência da limpeza do filtro de sacos. Preferivelmente, o tempo de desvio é selecionado de modo a manter o desvio aberto entre 2 e 30% e mais preferentemente, entre 3 e 20% do tempo.

Como alternativa à passagem de todo o fluxo de gás de combustão através do ESP, é também possivel desativar apenas algumas secções de bus, correspondentes à desejada capacidade de fluxo do gás da passagem de desvio, quando se abre o desvio. A titulo de exemplo, quando se abre a passagem de desvio, no passo 114, a passagem de desvio pode ser limitada às secções de bus 74b, 76b, por meio da desativação dos fornecimentos de energia 34b, 36b. Além disso, é também possivel abrir-se uma passagem de desvio já 26 existente, de tal modo que um desvio de fluxo preexistente seja aumentado, ou fechar um desvio, de tal modo que o fluxo desviado seja reduzido. Por outras palavras, um desvio já aberto pode ser ainda mais aberto, ou um grau de abertura de um desvio aberto pode ser reduzido sem fechar completamente o desvio.

Em sistemas hibridos de partículas, que apresentam uma longa distância, entre o ESP 12 e o filtro de sacos 14, pode ser benéfico iniciar a limpeza do filtro de sacos 14 um curto período de tempo depois da abertura da passagem de desvio, de modo que a fração desviada chegue ao compartimento de entrada 54 do filtro de sacos 14, precisamente a tempo da limpeza do ou dos sacos 60.

Como se pode ver nas figs. 3a-b, o sistema de controlo 40, destinado a controlar o funcionamento dos elétrodos 30, 32, das secções de bus 74a-c, 76a-c, está também ligado ao sistema de controlo da caldeira 25. A abertura e o fecho de uma passagem de desvio, podem por isso ser também controlados com base em eventos, que têm lugar na caldeira 24 (fig.l). Tais eventos podem ser, por exemplo, eventos que tenham efeito sobre a composição das partículas de poeira do gás em bruto transportadas pela corrente de gás em bruto 18, de tal modo que motivem uma modificação no fluxo desviado. Um exemplo particular é o arranque de uma caldeira aquecida a carvão, com utilização de derivados de petróleo como combustível de partida para o preaquecimento da caldeira. A combustão dos derivados de petróleo pode produzir partículas de poeira mais finas do que a combustão do carvão; o desvio de gás de combustão de derivados de petróleo para um filtro de barreira não é por isso desejado na maioria dos casos. Além disso, o gás de combustão de derivados de petróleo pode conter resíduos de aerossóis de petróleo, os quais podem entupir o material do filtro de 27 sacos 14 e assim danificar permanentemente os sacos do filtro 60. A Fig.5 ilustra um exemplo de um procedimento de arranque para o funcionamento do sistema hibrido de recolha de partículas de poeira 10, das figs. 3a-b.

No passo 210, o sistema de controlo da caldeira 25 transmite um sinal de aviso de arranque para o controlador do ESP 40, de modo a notificar o controlador do ESP 40, de que a caldeira 24 (fig.l) irá ser submetida a um procedimento de arranque.

Com base no sinal de aviso de arranque, controlador do ESP 40 verifica, no passo 212, que o ESP 12 está em funcionamento e que quaisquer desvios estão fechados. O controlador do ESP 40 transmite um sinal de verificação para o sistema de controlo da caldeira 25.

Em resposta ao sinal de verificação, é iniciada, no passo 214, a combustão na caldeira 24, pelo sistema de controlo da caldeira 25, ou por um operador. Neste passo, a caldeira 25 é iniciada por meio da utilização de um combustível à base de petróleo.

No passo 216, a passagem de desvio é mantida fechada, isto é, todas as secções de bus 74a-c, 76a-c do ESP 12 são mantidas operacionais, enquanto a caldeira 24 está a trabalhar com derivados de petróleo ou com uma mistura de derivados de petróleo e carvão.

No passo 218, o sistema de controlo da caldeira 25 comuta a caldeira 24 para a combustão de carvão. Depois de ter verificado que foi obtido um funcionamento estável, normal, da caldeira, isto é, que a caldeira 24 tem estado a trabalhar a 0% de petróleo durante um período predeterminado de tempo, o sistema de controlo da caldeira 28 25 transmite um sinal de verificação de funcionamento normal para o controlador do ESP.

Com base no sinal de verificação de funcionamento normal vindo do sistema de controlo da caldeira 25, o controlador do ESP 40, no passo 220, abre uma passagem de desvio através do ESP, por exemplo, por meio da desativação das secções de bus 74b, 76b. A passagem de desvio assim formada, irá permitir que uma porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18, sendo essa porção desviada 68 portadora de uma fração desviada de poeira, seja desviada do ESP 12 e seja misturada com a corrente de gás limpa no ESP 22, na região de retorno da fração desviada 70.

Utilizando-se este procedimento de arranque, é possivel evitar a transferência de uma fração desviada potencialmente nociva da poeira do gás em bruto, quando a caldeira está funcionar com derivados de petróleo. Isto é particularmente utilizável num sistema híbrido de recolha de partículas de poeira otimizado para recolher um gás de combustão oriundo de um processo de combustão de carvão.

Os métodos acima descritos com referência às figs 4-5, baseiam-se apenas em exemplos de situações, nas quais pode ser desejável controlar o desvio com base em eventos que tenham lugar em equipamentos, a montante ou a jusante do coletor híbrido de partículas 10. Pode apreciar-se que, muitas dessas situações serão aparentes para um técnico do ramo; a título de exemplo, pode também ser desejável diminuir um fluxo de desvio durante um sopro de fuligem da caldeira 24. Outra situação em que é desejável reduzir, ou mesmo fechar, o desvio, é quando tenha sido detetado que um ou vários dos sacos do filtro 60, foi danificado, sendo tal dano num ou em vários dos sacos do filtro 60 detetado pelo sistema de controlo 64, ou por um nivel de partículas de 29 poeira, detetado na pilha 52, ultrapassar um valor limite predeterminado.

Evidentemente que os métodos acima descritos, com referência às figs 4-5, não estão limitados à utilização em conjunto com o sistema hibrido de recolha de partículas de poeira das figs. 3a-b; vantajosamente, eles podem também ser combinados com a forma de realização da fig.l. Com essa finalidade, a válvula de controlo de passagem 72 da fig. 1, pode ser configurada de modo a responder a sinais de controlo de qualquer dos sistemas de controlo 25, 40 ou 64. Os métodos podem também ser combinados com a forma de realização que irá agora ser descrita com referência à fig. 6. O sistema hibrido de recolha de partículas de poeira 10 da fig. 6, compreende um precipitador eletrostático (ESP) 12, que está ligado em série a um filtro de sacos 14, de uma maneira semelhante à que foi descrita acima com referência às figs 1 e 3a-b. O ESP 12 tem uma entrada de ESP 16 para uma corrente de gás em bruto, carregada de partículas de poeira 18 e uma saida do ESP 20, para uma corrente de gás limpa no ESP 22.

De modo semelhante à dos precipitadores eletrostáticos das figs. 1 e 3a-3b, o precipitador eletrostático 12 da fig. 6 está dividido em campos consecutivos, cujo funcionamento, mesmo que isso não seja necessário, pode ser independentemente controlado. Na fig. 6, o ESP 12 está dividido em dois campos: um primeiro campo e um segundo e último campo. Cada um dos campos está munido de um certo número de elétrodos de descarga 30 e de um certo número de placas de elétrodos de recolha 32; de novo, apenas os elétrodos 30, 32 do primeiro campo do ESP 12 estão representados, esquematicamente ilustrados para maior 30 clareza. A energia elétrica é fornecida ao primeiro campo por meio de uma primeira fonte de energia 34 e ao segundo campo por meio de uma segunda fonte de energia 36. O primeiro campo do ESP 12 está ainda munido de uma primeira tremonha de campo 41, a qual está disposta por baixo das placas de elétrodos de recolha 32 do primeiro campo, de tal modo que, quando as placas de elétrodos de recolha 32 do primeiro campo são batidas, uma porção recolhida de partículas de poeiras de gás em bruto 44 irá cair das placas de elétrodos de recolha 32, para dentro da tremonha do primeiro campo 41. Também o segundo campo está munido de uma tremonha 42.

Conforme acima explicado com referência à fig.l, o ESP 12, pelos princípios fundamentais do seu funcionamento, remove mais eficazmente as partículas grossas do que remove as partículas finas. Isso significa que a porção recolhida 44 das partículas de poeira de gás em bruto, que são recolhidas pelo primeiro campo, são mais grossas do que as partículas de poeira recolhidas pelo segundo campo, que por sua vez são mais grossas do que as partículas de poeira fina, que ficam na corrente de gás limpa no ESP 22. De facto, a composição das partículas da porção recolhida 44 é tipicamente, ainda mais grossa do que a das partículas arrastadas na corrente de gás em bruto 18. O sistema híbrido de recolha de partículas de poeira 10 da fig.6 está munido de uma conduta de desvio 66, a qual se encontra ligada entre a primeira tremonha 41 e uma região de retorno da fração desviada 70. A conduta de desvio 66 está configurada de modo a transferir uma fração desviada da porção recolhida 44 das partículas de poeira de gás em bruto recolhidas pelo primeiro campo do ESP 12. Para facilitar a transferência, a conduta de desvio está munida de um soprador de ar comprimido 72, para soprar a fração 31 desviada das referidas partículas de gás em bruto, ao longo da conduta de desvio 66, para a região de retorno da fração desviada 70. Ao reenviar uma porção de fração grossa 44 recolhida no primeiro campo, para a região de retorno da fração desviada 70, pode obter-se um bolo de poeira ainda mais poroso no filtro de sacos 14, do que seria possível utilizando-se diretamente poeira de gás em bruto transportada por uma porção desviada 68 da corrente de gás em bruto 18.

Nas formas de realização aqui descritas anteriormente, com referência às figs. 1-5, a quantidade de poeira a ser transferida para a região de retorno de desvios 70 pode ser controlada por meio da variação da velocidade do fluxo de uma porção desviada do gás em bruto 68, por exemplo, por meio da variação do fluxo através de uma válvula de controlo ou do tamanho da passagem de desvio através de um ESP. Na forma de realização da fig. 6, a quantidade de poeira a ser transferida para a região de retorno de desvios 70, pode ser controlada, a título de exemplo, por meio do envio da poeira recolhida 44 para o soprador de ar comprimido 72 a uma velocidade escolhida. Um técnico do ramo entenderá que existem muitas alternativas a um soprador de ar 72. A título de exemplo, pode ser usado um transportador helicoidal, ou a poeira recolhida pode ser transportada pela força da gravidade, num transportador de leito fluido, para a região de retorno da fração desviada 70 .

Em resumo, um sistema híbrido de recolha de partículas de poeira, que compreende um precipitador eletrostático, em série com um filtro de sacos, para limpeza de uma corrente de gás de combustão, é descrito acima. O sistema está munido de meios de desvio, destinados a desviar uma fração grossa da poeira contida na corrente de gás de combustão, 32 para uma localização situada a jusante do precipitador eletrostático. A fração grossa compreende uma percentagem em massa de partículas de poeira, que têm abaixo de 1 ym de diâmetro, que é inferior à percentagem em massa de partículas de poeira, que têm menos de 1 ym e se mantêm na fração de poeira fina transportada pelo gás limpo pelo precipitador eletrostático. De preferência, a fração grossa compreende também uma percentagem em massa de partículas de poeira, que excedem 30 ym de diâmetro, que é superior à percentagem em massa de partículas de poeira, que excedem 30 ym e se mantêm na fração de poeira fina transportada pelo gás limpo no precipitador eletrostático. Ao transferir uma fração desviada das partículas de poeira grossa, para uma região de retorno de desvios situada a jusante do precipitador eletrostático, pode obter-se uma menor queda de pressão através do filtro de sacos. Isso proporciona economias de energia, uma vez que é necessária menos energia para extrair o fluxo de gás através do filtro de sacos. Além disso, é possível prolongar os intervalos entre limpezas do filtro de sacos, o que por sua vez, irá reduzir o desgaste do tecido do filtro e/ou reduzir a emissão total de partículas. A invenção foi descrita acima, principalmente com referência a vários exemplos de formas de realização. No entanto, será facilmente entendido por um técnico do ramo, que outras formas de realização, diferentes das acima descritas, são igualmente possíveis no âmbito da invenção, conforme definida nas reivindicações anexas.

Por exemplo, nos exemplos acima, um filtro de tecido, do tipo filtro de sacos, é empregue de modo a acumular poeira no lado exterior dos sacos do filtro. O filtro pode também ser empregue na direção inversa, isto é, de modo a acumular a poeira no interior dos sacos, de uma maneira que é bem 33 conhecida dos técnicos do ramo. Em vez de, ou em combinação com filtros de saco, podem também ser usados outros tipos de filtros de tecido, assim como filtros de barreira em geral para implementar a invenção. Um exemplo de tais filtros de barreira, são os filtros cerâmicos do tipo descrito na US 4,862,813. Além disso, a invenção pode ser usada em combinação com caldeiras destinadas à combustão de muitos tipos diferentes de combustiveis, como sejam carvão, desperdicios, turfa e combustiveis de biomassa, como sejam aparas de madeira. De facto, a invenção não está limitada à limpeza de gás de combustão vindo de uma caldeira; também outros tipos de gás carregado de poeiras, emanados de outros tipos de processos, incluindo os processos metalúrgicos, podem ser limpos por meio da invenção.

Muito embora nas formas de realização acima descritas pormenorizadamente, o precipitador eletrostático e o filtro de barreira sejam ilustrados como componentes separados, podem também estar dispostos no mesmo compartimento. E muito embora os controladores da caldeira, do ESP e do filtro de barreira 25, 40, 64 estejam ilustrados como componentes separados, podem, de facto, ser implementados na mesma placa de circuitos impressos, no mesmo computador, ou no mesmo software do mesmo computador. Os controladores 25, 40, 64 podem também, aliás, estar separados em mais de três unidades de controlo separadas.

Uma fração desviada pode ser transferida através de uma de diversas condutas de desvio, através de uma ou diversas passagens desativadas de um ESP, ou através de uma combinação de condutas de desvio e passagens desativadas, para um número arbitrário de regiões de retorno de frações desviadas, a jusante das partes ativas do ESP.

Lisboa, 12 de Julho de 2013

Claims (22)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Método destinado à remoção de partículas de poeira de uma corrente de gás em bruto 18, a qual compreende partículas de poeira de gás em bruto, num sistema híbrido de recolha de partículas de poeira (10), que compreende um precipitador eletrostático (12) e um filtro de barreira (14) localizado a jusante, em relação a uma direção principal do fluxo de gás através do sistema (10), do referido precipitador eletrostático (12), compreendendo o método a limpeza de pelo menos uma porção maior da corrente de gás em bruto (18) no precipitador eletrostático (12), de modo a obter-se uma porção de corrente de gás limpa no ESP (22) e caracterizado por se transferir uma fração das referidas partículas de poeira de gás em bruto, para uma região de retorno da fração desviada (70), localizada a jusante de uma saída (20) do referido precipitador eletrostático (12) e a montante do referido filtro de barreira (14), tendo a referida fração desviada uma composição de partículas de poeira mais grossa, quando comparada com a composição das partículas de poeira, que ficam na porção da corrente de gás limpa no ESP (22) .

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida porção desviada ser transportada para a referida região de retorno da fração desviada (70) por uma porção desviada (68), não limpa no ESP da referida corrente de gás em bruto (18).

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a referida porção desviada não limpa pelo ESP (68) 2 ser transferida de uma região de entrada de desvio situada a montante do precipitador eletrostático (12) para a referida região de retorno da fração desviada (70) através de uma conduta de desvio (66).

4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a referida porção desviada não limpa pelo ESP (68) ser transferida para a referida região de retorno da fração desviada (70) , por intermédio de uma passagem de desvio através de uma porção inativa (74b, 76b) do referido precipitador eletrostático (12), de tal modo que a referida porção desviada não limpa pelo ESP (68) é transferida através do precipitador eletrostático (12) sem ser limpa por meio de um campo elétrico.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender ainda a reativação temporária de pelo menos uma porção (74b, 76b) do precipitador eletrostático (12), de modo a criar a referida passagem de desvio.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida fração desviada compreender uma porção das partículas de poeira (44) separadas da porção da corrente de gás limpa no ESP (22) num primeiro campo do precipitador eletrostático (12).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a referida fração desviada das referidas partículas de poeira de gás em bruto, corresponder a 2 - 30%, em peso, da quantidade total de partículas de poeira presentes na corrente de gás em bruto (18). 3

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender ainda o ajustamento da quantidade da fração desviada a ser transferida para a região de retorno da fração desviada (70) para uma quantidade escolhida de fração desviada.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender ainda o controlo, com base num evento ocorrido no equipamento (24, 25, 14, 64) a jusante ou a montante do precipitador eletrostático (12), da quantidade de fração desviada a ser transferida para a região de retorno da fração desviada (70).

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a transferência da referida fração desviada ser controlada com base na iniciação (110) de uma limpeza do filtro de barreira (14) , de tal modo que o filtro de barreira (14) é escorvado pela fração desviada.

11. Sistema híbrido de recolha de partículas destinado à remoção de partículas de poeira de uma corrente de gás em bruto (18), a qual compreende partículas de poeiras de gás em bruto, compreendendo o sistema (10) um precipitador eletrostático (12) e um filtro de barreira (14), estando o referido filtro de barreira (14) ligado, a jusante do referido precipitador eletrostático (12), estando o precipitador eletrostático (12) configurado para a limpeza de pelo menos uma porção maior da corrente de gás em bruto (18), de modo a obter-se uma porção de corrente de gás limpa no ESP (22), sendo o sistema caracterizado por, 4 um dispositivo de transferência, configurado para transferir uma fração desviada das referidas partículas de poeiras de gás em bruto, para uma região de retorno da fração desviada (70) localizada dentro ou a jusante de uma saida (20) do referido precipitador eletrostático (12) e a montante do referido filtro de barreira (14), estando o dispositivo de transferência configurado para transferir uma fração desviada, que tenha uma composição de partículas de poeira mais grossa, quando comparada com a composição das partículas de poeira que permanecem na porção de corrente de gás limpa no ESP (22).

12. Sistema híbrido de recolha de partículas de poeira de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o referido dispositivo de transferência estar configurado para transferir a referida fração desviada para a referida região de retorno da fração desviada (70) levada por uma porção desviada não limpa no ESP (68) da referida corrente de gás em bruto (18).

13. Sistema híbrido de recolha de partículas de poeira de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o referido dispositivo de transferência compreender uma conduta de desvio (66), que liga uma região de entrada de desvio, a montante do precipitador eletrostático (12), à referida região de retorno da fração desviada (70) .

14. Sistema híbrido de recolha de partículas de poeira de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a referida conduta de desvio (66) estar munida de uma válvula de controlo (72). 5

15. Sistema híbrido de recolha de partículas de poeira de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o referido dispositivo de transferência compreender uma passagem de desvio através de uma porção inativa (74b, 76b) do referido precipitador eletrostático, de tal modo que a referida porção desviada não limpa pelo ESP (68) pode ser transferida através do precipitador eletrostático sem ser limpa por meio de um campo elétrico.

16. Sistema híbrido de recolha de partículas de poeira de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o referido dispositivo de transferência compreender ainda um controlador (40), que está configurado para, durante o funcionamento do sistema híbrido de recolha de partículas de poeira (10), desativar temporariamente pelo menos uma porção do precipitador eletrostático (12) de modo a criar a referida passagem de desvio, de modo que a referida porção desviada da corrente de gás não limpa pelo ESP, possa ser transferida através do precipitador eletrostático sem ser limpa.

17. Sistema híbrido de recolha de partículas de poeira de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o referido dispositivo de transferência compreender uma conduta de desvio (66), que liga uma tremonha de recolha de poeira (41) de um primeiro campo do precipitador eletrostático, à referida região de retorno da fração desviada (70), estando a referida conduta de desvio (66) configurada para transferir a poeira recolhida (44), que tenha sido separada da 6 referida corrente de gás limpa no ESP (22) para a referida região de retorno da fração desviada (70).

18. Sistema hibrido de recolha de particulas de poeira de acordo com qualquer uma das reivindicações 11-17, caracterizado por o referido dispositivo de transferência estar adaptado para transferir 2 - 30%, em massa, da quantidade total de particulas de poeira presentes na corrente de gás em bruto (18).

19. Sistema hibrido de recolha de particulas de poeira de acordo com qualquer uma das reivindicações 11-18, caracterizado por o referido dispositivo de transferência compreender ainda um sistema de controlo (40) para controlar a transferência da fração desviada, para a região de retorno da fração desviada (70) .

20. Sistema hibrido de recolha de particulas de poeira de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por o referido sistema de controlo (40) estar configurado para controlar, com base num evento ocorrido nos equipamentos (24, 25, 14 ,64) a jusante ou a montante do precipitador eletrostático (12), a quantidade da fração desviada a ser transferida para a região de retorno da fração desviada (70).

21. Sistema hibrido de recolha de particulas de poeira de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por o referido sistema de controlo (40) estar configurado para controlar a referida transferência da referida fração desviada, com base na iniciação (110) de uma limpeza do filtro de barreira (14) , de tal modo que o 7 filtro de barreira (14) seja escorvado pela fração desviada.

22. Sistema hibrido de recolha de partículas de poeira de acordo com qualquer uma das reivindicações 11-21, caracterizado por o referido precipitador eletrostático (12) e o referido filtro de barreira (14) estarem inseridos no mesmo compartimento. Lisboa, 12 de Julho de 2013