SE536263C2 - Reningsanordning för gasmedium innefattande medel för kontrollerad tillförsel av joniserad luft - Google Patents

Abstract

11 Sammanfattning Reningsanordning för rening av kontaminerat gasmedium innefattandeen joniseringsutrustning (3) för jonisering av luft, ett tillförselsrör (1) förtillförsel av kontaminerad luft, och åtminstone en blandningskammare (2),varvid nämnda kontaminerade luft förs genom blandningskammaren (2) i etthuvudflöde och joniserad luft läggs till i huvudflödet, ett inlopp (10) för attintroducera omgivande luft till nämnda huvudflöde av nämnda kontamineradegasmedium före blandningskammaren (2), en första temperatursensor (11)anordnad i nämnda tillförselsrör (1) före nämnda inlopp (10) och anordnad attdetektera det kontaminerade gasmediets temperatur, varvid om detkontaminerade gasmediets temperatur detekterad av nämnda förstatemperatursensor (11) är över 70°C, släpps omgivande luft in genom nämndainlopp (10) in i nämnda huvudflöde.

Description

25 30 535 263 2 Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning, så tillhandahålles en reningsanordning för rening av kontaminerat gasmedium enligt krav 1.

Föreliggande uppfinning baseras på insikten att för att tillhandahålla en förbättrad reningsanordning för rening av kontaminerade gasmedium med joniseringsluft i blandningskammaren, så är temperaturen och flödet av joniseringsluften väsentligen annorlunda än det kontaminerade gasmediet.

Det är vidare insett att effektiviteten av reningsprocessen kan förbättras genom att bibehålla det kontaminerade gasmediets temperatur då det kommer in i blandningskammaren under en förutbestämd temperatur.

Temperaturen på det kontaminerade gasmediet som förses i tillströmningsledningen kan vara upp till 80-90°C. Det kontaminerade gasmediet kan till exempel innehålla varm processluft med en varierande grad av kontamination. Reaktionen mellan joniserade partiklar och den kontaminerade luften i reningsanordningens blandningskammare fungerar inte optimalt vid temperaturer över 70°C. Reningsprocessen sker i blandningskammaren varvid det kontaminerade gasmediet blandas med joniserad luft och reningsprocessen förbättras när det kontaminerade gasmediets temperatur är 70°C eller lägre.

En fördel med uppfinningen är att det kontaminerade gasmediets temperatur detekteras av den första temperatursensom och om det kontaminerade gasmediets temperatur överstiger 70°C så sänks temperaturen till 70°C innan huvudflödet når blandningskammaren så att effektiviteten av reningsanordningen förbättras. När den första temperatursensorn detekterar en temperatur över 70°C så släpps omgivningsluft in till huvudflödet. Omgivningsluft släpps in via ett inlopp anordnad efter den första temperatursensorn i tillströmningsröret.

En annan fördel med föreliggande uppfinning är att flera blandningskammare kan användas för att göra reningsanordningen mer effektiv.

En ytterligare fördel med uppfinningen är att inloppet för omgivningsluft också kan användas till att sänka temperaturen på det kontaminerade gasmediet ytterligare under den tidigare nämnda förutbestämda gränsen 10 15 20 25 30 536 263 3 genom att lägga till mer omgivningsluft till huvudflödet när omgivningsluftens temperatur är lägre än huvudflödets temperatur.

I ett utförande av uppfinningen kan reningsanordningen vidare innefatta en andra temperatursensor anordnad i tillströmningsröret efter inloppet, varvid nämnda andra temperatursensor är konfigurerad att detektera det kontaminerade gasmediets temperatur, varvid ett flöde av joniserad luft from joniseringsutrustningen regleras baserat på temperaturen som den andra temperatursensorn detekterat.

En fördel med det här utförandet är att temperaturen på huvudflödet av det kontaminerade gasmediet kan sänkas genom att justera flödet av joniserad luft från joniseringsutrustningen.

En ytterligare fördel är att genom ökning av matningen av den joniserade luften in till blandningskammaren så kommer den joniserade luften penetrera ner in i huvudflödet snabbare och kommer därmed öka sannolikheten att en kontaminerande molekyl träffas av joniserade partiklar eftersom fler joniserade partiklar är närvarande i blandningskammaren.

Enligt en utföringsform av uppfinningen så kan luften som skall joniseras av joniseringsutrustningen med fördel vara omgivningsluft.

En fördel med den utföringsformen är att det är effektivt och kostnadseffektivt att använda omgivningsluft. Omgivningsluften kan vara frisk luft från utanför reningsanordningen. l en utföringsform av uppfinningen kan reningsanordningen vidare innefatta ett kylelement konfigurerat att sänka temperaturen på huvudflödet efter att huvudflödet passerat blandningskammaren.

Kylelementet kan i en annan utföringsform av uppfinningen vara anordnat i reningsanordningens utloppsrör.

Huvudflödets temperatur efter reningsprocessen innan det släpps ut ur utloppsröret skall helst inte överstiga 30°C. Huvudflödets temperatur kan således regleras av både flödet av joniseringsluft och av kylelementet.

Kyleffekten från flödet av joniseringsluft beror också på relationen mellan mängden kontaminering i det kontaminerade gasmediet och mängden av joniserad luft som krävs för att uppnå tillräcklig rening i blandningskammaren. 10 15 20 25 30 536 253 4 En fördel med kylelementet är att det kan kyla den renade luften till en förutbestämd temperatur, till exempel 30°C eller lägre innan luften lämnar utloppsröret och därmed möjliggör användning av luften från utloppet i andra processer.

I nâgra utföranden kan en temperatursensor anordnad i huvudflödet efter blandningskammaren användas för att detektera huruvida temperaturen i huvudflödet efter blandningskammaren är över 30°C, och om temperaturen överstiger denna temperatur så kan huvudflödet ledas genom ett kylelementi anslutning till utloppsröret i ett flöde skilt från utloppsröret. Kylelementet kan till exempel anordnas i ett separat rör, varvid det separata röret är fäst till utloppsröret och är konfigurerat att släppa igenom huvudflödet om temperaturen av huvudflödet överstiger 30°C. Om temperaturen är 30°C eller lägre kan detta kylningssteget undvikas och luften lämnar utloppsröret utan att passera kylelementet. Det separata röret som innefattar kylelementet kan återkopplas till utloppsröret efter kylelementet så att luften lämnar genom samma utlopp.

Genom att mata joniserad luft in till blandningskammaren med en hastighet som väsentligen överstiger huvudflödets flödeshastighet så kommer den joniserade luften snabbt penetrera ner till huvudflödet och därmed väsentligen öka sannolikheten att en kontaminerande molekyl stöter på en joniserad partikel.

Enligt en utföringsform av uppfinningen så är den joniserade luften vidare försedd via flera efter varandra anordnade öppningar i huvudflödesriktningen. Sannolikheten ökar på detta sätt ytterligare och därmed också reningsnivàn.

Enligt en utföringsform av uppfinningen kan åtminstone tre sådana öppningar anordnas efter varandra.

Enligt en utföringsform av uppfinningen så kan den joniserade luftens flödeshastighet vara åtminstone 3 gånger snabbare än huvudflödets flödeshastighet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen så kan den joniserade luftens flödeshastighet vara åtminstone 5 gånger snabbare än huvudflödets flödeshastighet. 10 15 20 25 30 536 263 5 Enligt en utföringsforrn av uppfinningen så kan den jonlserade luftens flödeshastighet vara omkring 10 gånger snabbare än huvudflödets flödeshastighet.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen så kan den joniserade luften läggas till i huvudflödet med en flödesriktning som har åtminstone en 40° vinkel relativt huvudflödets flödesriktning. Genom detta förbättras blandningen ytterligare.

Kort beskrivning av ritningarna Dessa och andra aspekter of föreliggande uppfinning kommer nu beskrivas i mer detalj med hänvisning till de bifogade figurerna som visar en utföringsformexempel av uppfinningen, varvid: Fig.1 illustrerar schematiskt en reningsanordning enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Beskrivning av föredragna utföringsformer En reningsanordning enligt en utföringsform av uppfinningen illustrerad i Fig. 1 innefattar ett tillförselrört för tillförsel av kontaminerad luft, en reningsdel som innefattar tre blandningskamrar 2 och ett utloppsrör 6 för avlägsning av renad luft. En första temperatursensor 11 är anordnad i tillförselröret 1. I föreliggande utförande används tre blandningskamrar 2 men naturligtvis kan andra antal, såsom en, två eller fler blandningskammare likväl användas. Mellan den första temperatursensorn 11 och blandningskamrarna 2, anordnas ett inlopp i tillförselsröret 1 för att låta omgivningsluft blandas med det kontaminerade gasmediet i tillförselsröret för att sänka huvudflödets temperatur ner till 70°C om så krävs. Kriteriet för att släppa in omgivningsluft tillförselsröret är att den första temperatursensorn detekterar att det kontaminerade gasmediets temperatur överstiger 70°C.

En andra temperatursensor 12 fästs i tillförselsröret 1 mellan blandningskamrarna 2 och inloppet 10.

Temperatursensorerna innefattar exempelvis termistorer, termoelement eller resistiva termiska anordningar. 10 15 20 25 30 535 263 6 Ett huvudflöde av kontaminerad luft uppträder genom blandningskamrarna 2. Från sidan uppträder emellertid ett ytterligare matningsflöde av joniserad luft. Luften är joniserad i en joniseringsutrustning 3 som innefattar en elektriskt laddad yta som alstrar elektroner till den omgivande luften genom koronaurladdning. Luften som skall joniseras måste vara förhållandevis ren (luftkvalitet 1) för att tillåta önskad nivå av jonisering, vilket emellertid är fallet med vanlig frisk luft. 4 Efter nämnda luft joniserats leds luften via rör till öppningar 5 i blandningskamrarnas sidoväggar. Var och en av blandningskamrarna 2 är i det här exempelutförandet försedd med fyra öppningar 5 anordnade en efter den andra i huvudflödets flödesriktning.

Andra antal öppningar är naturligtvis möjliga men det är att föredra att ha mer än en öppning per kammare. Fler inloppsöppningar ger bättre blandning men samtidigt ökar huvudflödets hastighet (och mängden gas) vilket gör reningsprocessen svårare nedströms. Den högsta temperaturen i huvudflödet i blandningskammaren 2 ska helst vara 70°C. Det reglerade flödet från joniserlngsutrustningens 3 öppningar 5 baseras på temperaturen detekterad av den andra temperatursensom 12. Den andra temperatursensom 12 är konfigurerad att detektera temperatur runt åtminstone 70°C och flödet av joniserad luftjusteras beroende på den detekterade temperaturen. En högre detekterad temperatur ökar flödeshastigheten av joniserad luft med hänsyn till reningsprocessen.

Ett kylelement 13 är anordnat efter blandningskamrarna 2 i utloppsröret 6. Kylelementet 13 är konfigurerat att kyla den renade luften till en temperatur av 30°C eller lägre innan den släpps ut till omgivande luft eller återanvänds. Den renade luften flyttar värmen från huvudflödet till kylelementet 13 och därmed minskar den renade luftens temperatur.

Kylelementet 13 kan exempelvis innefatta räfflor fästa i utloppsröret 6 anordnade tillåta den renade luften att flöda mellan räfflorna på väg ut ur utloppsröret 6. Räfflorna kan innesluta ett kylelement 13 såsom kallt vatten som cirkulerar och tar bort värme från det renade gasmediet när det flödar förbi räfflorna. Kylningsmediet kan vara vilket typ av medium som helst lämpligt för värmebortforsling. Kylelementet 13 är inte begränsat till anordningen med räfflor; kylelementet 13 kan utföras på flera olika sätt. 10 15 20 25 30 536 253 7 Kylelementet 13 kan också vara ett rör anordnat som en helix runt utloppsröret 6 i termisk kontakt med det renade gasmediet eller vilken som helst känd typ av värmeväxlare.

En tredje temperatursensor 14 är anordnad mellan blandningskamrarna 2 och kylelementet 13. Temperatursensom 14 är konfigurerad att reglera kylelementet 13 så att kylelementets 13 kylningseffekt varierar beroende på temperaturen detekterad av temperatursensorn 14.

Kylelementet 13 kan exempelvis regleras genom reglering av kylningsmedieflödet i kylelementet 13 så att om huvudflödets temperatur efter blandningskamrarna 2 är under 30°C så flödar inget kylningsmedel i kylelementet 13.

Den joniserade luftens flödeshastighet ska helst vara avsevärt högre än huvudflödets flödeshastighet. Hastighetsförhållandet är lämpligen åtminstone 3/1 och helst åtminstone 5/1. Hastighetsskillnaden är viktig för att tillåta joniserad luft att penetrera in till huvudflödet. Hur stort det optimala hastighetsförhållandet är kommer emellertid bero på kontaminationskoncentrationen och densiteten på den gas som ska renas. En högre densitet innebär att hastigheten behöver vara högre och lägre densitet att hastigheten behöver vara lägre. Vanligtvis är ett hastighetsförhållande på 10/1 att föredra. Den joniserade luftens flödeshastighet bör emellertid vara minst 0,5 m/s så att lagen om massans tröghet är applicerbar istället för gaslagarna. Det finns vidare en övre kritisk gräns som beror pà öppningarnas 5 form. Denna övre gräns beror emellertid på det totala trycket men är vanligtvis omkring 18 m/s. Öppningarna 5 ska vidare vara anordnade så att den joniserade luftens flödesriktning är i vinkel relativt till huvudflödets flödesriktning. Denna vinkel bör vara åtminstone 40° och adderingen av joniserad luft sker helst vinkelrätt mot huvudflödet. Hur stor denna vinkel ska vara beror emellertid på skillnaden i densitet mellan gaserna och på joniseringsenergin.

Reningsanordningen enligt uppfinningen innefattar vidare ett styrsystem 7. Styrsystemet 7 innefattar en sensor 8 och 9 för mätning av graden av kontaminering i den inkommande kontaminerade luften och den renade utgående luften. Skillnaden mellan dess värden, given exempelvis 10 15 20 25 536 263 8 som en renhetsgrad i form av inkommande kontamineringsmängd minus utgående kontamineringsmängd och delat med inkommande kontamineringsmängd, kan senare användas för utföming av renhetsanordningen. Resultaten från sensorerna 8, 9 skickas därför via ledningar till joniseringsutrustningen 3 och används för utföring av joniseringsgraden och den joniserade luftens flödeshastighet. Vanligtvis är en 20-30% blandning av joniserad luft i huvudflödet önskvärt. Sensorerna kan exempelvis vara kommersiellt tillgängliga foto-joniserande instrument såsom Photovac PID 2020 eller Photovac IOS Plus.

Ytterligare parametrar kan också användas för styrningen såsom den direkta mängden av förorening i startluften, antalet joner i den utgående luften, etc.

Det är också en fördel att låta flödesröret för huvudflödet utvidgas innan blandningskamrarna 2, såsom sker i exempelutförandet, för att sålunda minska huvudflödets flödeshastighet genom blandningskamrarna 2.

Det är vidare möjligt att kombinera reningsanordningen enligt uppfinningen med andra typer av rening såsom olika typer av filter, etc för att förbättra reningseffekten ytterligare. Uppfinningen har beskrivits ovan med hjälp av ett exempelutförande. Det är emellertid uppenbart för en fackman att andra varianter är möjliga, varav några är nämnda, utan att förlora uppfinningsidén. Sådana uppenbara varianter måste därför ses som innefattade i föreliggande uppfinning såsom avgränsas av de följande patentkraven.

Claims (10)

10 15 20 25 30 535 253 PATENTKRAV

1. Reningsanordning för rening av kontaminerat gasmedium innefattande: en joniseringsutrustning (3) för jonisering av luft; ett tillförselsrör (1) för tillförsel av ett kontaminerat gasmedium; och åtminstone en blandningskammare (2), varvid nämnda kontaminerade gasmedium förs genom blandningskammaren (2) i ett huvudflöde och joniserad luft läggs till i huvudflödet; ett inlopp (10) för att introducera omgivande luft till nämnda huvudflöde av nämnda kontaminerade gasmedium före blandningskammaren (2); en första temperatursensor (11) anordnad i nämnda tillförselsrör (1) före nämnda inlopp (10) och anordnad att detektera det kontaminerade gasmediets temperatur; varvid nämnda inlopp är anordnat att öppna för att släppa in omgivande luft genom inloppet in i huvudflödet om det kontaminerade gasmediets temperatur detekterad av nämnda första temperatursensor (11) är över 70°C.

2. Reningsanordning enligt krav 1, vidare innefattande en andra temperatursensor (12) anordnad i nämnda tillförselsrör efter nämnda inlopp (10) och konfigurerad att detektera det kontaminerade gasmediets temperatur; varvid ett flöde av joniserad luft från joniseringsutrustningen regleras baserat på temperaturen detekterad av nämnda andra temperatursensor (12).

3. Reningsanordning enligt något av föregående krav, varvid luften som skall joniseras av nämnda joniseringsutrustning (3) är omgivningsluft.

4. Reningsanordning enligt något av föregående krav, vidare innefattande ett kylelement (13) konfigurerat att minska huvudflödets 10 15 20 25 535 263 10 temperatur efter att nämnda huvudflöde har passerat nämnda blandningskammare (2).

5. Reningsanordning enligt krav 4, vidare innefattande ett utloppsrör (6), varvid nämnda kylelement (13) är anordnat i nämnda utloppsrör (6).

6. Reningsanordning enligt något av föregående krav, varvid den joniserade luften tillförs via flera öppningar (5) anordnade en efter den andra i huvudflödets flödesriktning.

7. Reningsanordning enligt krav 6, varvid åtminstone tre sådana öppningar (5) är anordnade efter varandra.

8. Reningsanordning enligt något av föregående krav, varvid den joniserade luftens hastighet är anordnad att vara åtminstone 3 gånger större än huvudflödets flödeshastighet.

9. Reningsanordning enligt något av föregående krav, varvid den joniserade luftens hastighet är anordnad att vara åtminstone 5 gånger större än huvudflödets flödeshastighet.

10. Reningsanordning enligt något av föregående krav, varvid den joniserade luftens hastighet är anordnad att vara omkring 10 gånger större än huvudflödets flödeshastighet.