SE450870B - Forfarande for avlegsnande av partiklar ur en gasstrom - Google Patents

Description

15 20 PJ Uï SS 40 450 870 ökad kärnbildníng vid isoterma betingelser genom att gasens sta- tiska tryck varieras (fig 1).

Mer speciellt får en gasström innehållande submikrona partiklar passera genom två zoner, vari den statiska tryckvaria- tionen åstadkommes på strömmen i närvaro av återförd vätska vid gastemperaturen od1i a1sådæ1 mängd att den totala temperaturen är väsentligen konstant. l :Gasen som är mättad med vätskeångan och befinner sig vid den våta termometerns temperatur inträder i zon 1 vid temperaturen TS, gasen, Ps. det totala trycket vi och partialtrycket av vätskeångan i Det totala eller statiska trycket minskas i denna zon under det att temperaturen T förblir väsentligen konstant. Par- tialtrycket av vätskeångan i gasen minskar normalt i samma förhål- lande som totaltrycket (linje A). I närvaro av stora mängder avg vätskan vid temperaturen T? kommer emellertid vätskan att för- ångas i gasströmmen för bibehållande av ett partialtryck av vätskan i ångan i jämvikt med temperaturen av vätskan (ångtryck P5 i jämvikt med vätskan vid temperaturen Tš).

Såsom framgår av figuren har partialtrycket av vätskan i gasen tendens att anta nivån PS genom kontinuerlig förångning som uppträder i zon 1.

När gasen fortsätter till zon 2 ökas totaltrycket. Par- tialtrycket av vätskan i gasen har tendens att stiga-proportionellt till totaltrycket. När partialtrycket av vätskan i gasen över- stiger ångtrycket av vätskan, punkt C, störs jämvikten åter och kondensation av förängad vätska börjar.

Såsom framgår av fig 1 är det slutliga trycket no större än ni. Detta är ej kritiskt för förfarandet om endast partial- trycket av vätskeångan i gasen är större än P i vilket som helst stadium av förfarandet och det måste vara så om någon sta- tisk tryckåtergång uppträder.

Kondensationen sker selektivt på de submikrona partiklarna som svävar i gasströmmen. I själva verket verkar de submikrona partiklarna såsom kärnor för kondensationen av vätska i den över- mättade gasen under bildning av våta partiklar. Genom inelastisk zkollision enligt Brown agglomererar partiklarna till en storlek 'som är tillräcklig för att de skall ínfångas med konventionella uppsamlingsmetoder med mycket låg energiförbrukning. Sålunda uppnås förhöjd kärnbildning vid ísotermiska betingelser 10 15 20 25 r: '13 *vw 3- 450 870 genom att det statiska trycket av gasen varieras i närvaro av en tillräcklig mängd av dispergerad vätska i temperaturjämvikt med inloppsgasen för bibehållande av isotermiska betingelser.

Uppfinníngen-förklaras närmare med hänvisning-till rit- ningarna, varpå fig 1 visar ett diagram som belyser förhållandet mellan ångtrycket och partialtrycket; och fig 2 och 3 är shhema- gtiska vyer av enheter som användes vid tillämpning av uppfin- ningen.

I det följande beskríves uppfinningen med hänvisning till avlägsnandet av föroreningsmaterial som utgöres av fast eller vätskeformigt partikelformígt material från gasströmmar. Upp- _finningen kan speciellt tillämpas vid avlägsnande av partiklar av en storlek av 1 pm eller mindre. Typiskt förbehandlas gas- strömmen för avlägsnande av större partiklar.

I fig 2 visas en venturianordning 10 som innefattar ett konvergerande inlopp 12, en strypsektion 14 och en diffusionsan- ordning T6. En ledning 18 är fäst vid det konvergerande inloppet 12 och innefattar ett vätskespridningsmunstycke 20 í sin utlopps- ände. Beroende delvis på gasströmmens flödeshastigheg partikel- belastning, önskvärt statiskt tryckfall och flödeshastígheten av vattnet som införes i den konvergerande_sektionen kan munstycket utsträcka sig in i strypsektionen och orienteras i vilken som helst riktning. Dessutom kan ett flertal munstycken användas.

En dimelimineringsanordning 22 med en utloppsledning 24 står i förbindelse med utloppsänden av diffusionsanordningen 16.

En gasström införes i den konvergerande sektionen 12 av venturíanordningen. Vatten införes genom munstycket 20 in í den konvergerande sektionen. Munstycket kan vara beräknat för tryck- alstrad, pneumatisk eller genom roterande skiva alstrad vätske~ finfördelning. De avgivna små dropparna uppvisar en medeldiameter i längdriktning (LMD) av 50-2000 um. Vätskan som strömmar genom ledningen uppvisar en flödeshastighet av'75_570 1/míñ,per- 2830 Ing/min. Den dispergerade vätskan' sättesï 'till Odch fördelas i gasen och den kombinerade strömmen får därefter passera genom stryp- sektionen 14. När strömmen strömmar genom strypsektionen minskar det statiska trycket n,och partialtrycket P1 av vätskan i gas- strömmen.minskar under det att ângtrycket av vattnet PS förblir konstant under isoterma betingelser. Följaktligen avdunstar *vätska in i gasströmmen-' När gasen strömmar in i diffusionsanordningen 16 ökar 10 '15 20 Z5 30 450 870 4 det statiska trycket n i jämförelse med det statiska trycket i strypsektionen och partialtrycket P1 ökar i jämförelse med par- etialtrycket i strypsektionen. Partialtrycket överstiger jämvikts- kurvan för ångtrycket Ps vilket medför kondensation av vattnet , på de submikrona partiklarna (heterogen kärnbildning). Partik- larna fungerar såsom kärnor och de partikelinnehällande vätske- dropparna avlägsnas ur strömmen genom konventionell utrustning, såsom dimelimineringsanordningen ZZ.

Följande exempel belyser användningen av uppfinningen med en venturianordning.

En gasström uppvisande följande karakteristika: Flöde 3400 mš/min Temperatur 138°C Daggpunkt 66°C Partikelkoncentration 0,8 GR/DSCF (60 % mindre än 1/um) behandlades för avlägsnande av partikelformigt material.

Två alternativa förlopp användes vilka bägge fordrade föregående mättnad av gasen. Z Statiskt tryck- variation:Vcnturig + Packad bädd Konventionell Venturi + Puckad bädd Tryckfallssystem kPa (Ö) 3,7 3,7 Vätskebegjutningg ' Venturi-1/mini' 570 5700 Fläkt, kW _ i 350 soo Partiklar i utflödet 7 GR/DSCF 0,01 0,05 Med användning av det statiska variationsförloppet och utan att vätskedroppbildningskrav ställdes på venturianordningen var utflödet av partikelformigt material 80 % lägre än med den kon- vontionella anordningen under 57 % reduktion av fläkteffekten.

I fig 3 belyses att en gasformig ström ínföres vid mättnads- betingelser i en fläkt 30. När strömmen inträder í ledningen 32 begjuts den med en del av den âterförda vätskan via ledning 34.

Det totala eller statiska trycket minskar från vi till rf när strömmen inträder i fläktens navzon (ekvivalent med zone 1 i fíg 1). Denna ström begjuts kontinuerligt med en del av åtcrförd vätska som insprutas i denna zon från ett totalt tryck E till WO (ekvivalent med zon 2 i fig 1). ' _ 'h u_ En gasström uppvisande följande karakteristika: Flöde ssoo m3/min Temperatur 149OC 15 5.5 450 870 Daggpunkt 70°C _ 1,5 GR/DSCF (50 % mindre än hum) behandlades för avlägsnande av det partikelformiga materialet.

Två alternativa förfaranden användes för reduktion av par- tikelkoncentrationen i gasen. 1 Partikelkoncentration Konventionellt förfarande enligt Statiskt U S Patent nr variations~ '3 969 482 ' förlopp Systemtryck, kPa (ö) 4,6 3,7 Typ av fläkt torr våt Vätskeåterföring i fläkten ingen 300 l/min* kW 1150 930 Partiklar i utloppet, GR/DSCF 0,06 0,01 * 300 1/min_till_fläkten unpvisar varierande proportioner vatska till inloppet och flaktkapan 1 tvattaren be~ roende på hjulutformning. I ovan angivna exempel var fördelningen 190 l/min till fläktinloppet och 110 l/min till fläktkåpan.

Genom användning av det statiska variationsförloppet reduce-' rades partiklarna i utloppet med 83 % vilket uppnâddes tillsammans med en reduktion av fläkteffekten av 19,35 %.

Föreliggande uppfinning har beskrivits allmänt samt med spe- ciella utföringsexempel. Oberoende av det speciella dríftsättet är det betydelsefullt att gasströmmen som behandlas mättas med vatten i zon 1. När fläkten användes kan_vatten införas med en hastighet av 75-570 l/min ner 2830 må/min såsom vätskedroppar i ett storleksintervall av 100-1500 mm. Fläkttryckfallet kan variera frän 1,3-10 kPa (Ö). Vattenbegjutningen och droppstorleken i venturianordningen är densamma. Tryckfallet är 0,8-1,3 kPa (ö) netto totalt; från inloppet till stryppartiet 2,5-6,3 kPa (ö) och till återvinning 1,8-s kpa (6).

Claims (6)

450 870 ß' Patentkrav

1. Förfarande för avlägsnande av partiklar ur en gas- ström, innefattande U (a) att strömmen innehållande partiklar av en storlek av 1 pm eller mindre far strömma in i en ledning vid ett statiskt tryck P1, varvid strömmen innehåller vätskeànga vid ett par- tialtryck P1; ett angtryck av Ps; och en temperatur av T1; (b) införande av överskott av vätska i strömmen vid temperaturen T1 för bildning av mättad ånga; (c) transport av strömmen fràn steg (b) in i en första zon anordnad nedströms och dimensionerad för sänkning av det statiska trycket till P2 vid temperaturen Il; och för sänkning av partialtrycket av vätskeàngan i gasen till P2 som är lägre än P8; k ä-n n e t e c k n a t av Cd) transport av strömmen fran steg (c) in i en andra zon vid temperaturen T1 anordnad nedströms den första zonen och dimensionerad för ökning av det statiska trycket i den andra zonen P3, vilket vätskepartialtryck P3 är större än P2; varvid partialtrycket av vätskeànga P3 i den andra zonen är större än parialtrycket av vätskeànga P2 i den första zonen, varvid partialtrycket av vätskeànga P3 i den andra zonen är större än jämviktsàngtrycket Ps i den andra zonen, sa att åtminstone en del av vätskeàngan kondenseras och kommer i kontakt_med partiklarna, varvid partiklarna fungerar såsom kärnbildningsmedel för ökning av bildningen av vattendroppar, och " (e) avlägsnande av de partikelinnehàllande vattendrop- parna ur gasströmmen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att droppstorleken av vätskan som införes i strömmen i ledningen är cirka 50-2000 pm.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e s k n a t därav, att vätskedropparna införes med en hastighet av cirka 75-570 Umm per zsso m3/min.

4. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den mättade strömmen fràn steg (b) föres genom en venturianordning uppvisande en konvergerande sektion, en strvpsektion och en diffusioneanordning som definierar den andra zonen. så .45Ü 870 7

5. Pörfarande enligf krav 1, k ä n n e t e C k n a t därav, att den mättade strömmen fràn steg (b) föres genom en fläkt uppvisande ett inlopp, en navzon, som definierar den första zonen, och ett utlopp, som definierar den andra zonen.

6. Förfarande enligt krav 5,_ k ä n n e t e c k n a t av införande av vätekedroppar i navzonen och àterföring av en del av våtekedropparna införda i navzonen in i inloppet.