從氣流中去除顆粒物的系統的制作方法
【專利說明】從氣流中去除顆粒物的系統
[0001]本申請是申請日為2013年8月19日、申請號為201380002903.7、發明名稱為“從氣流中去除顆粒物的系統及方法”的發明專利申請的分案申請。
【背景技術】
[0002]美國環境保護署(“EPA”)管理美國的顆粒物空氣污染。更具體地說，EPA制定了關于兩種尺寸類別的顆粒物(PM10和PM2.5)的空氣質量標準(40 CFR § §50.6和50.7)。依據上述(及其他)規定，EPA空氣質量標準可能要求從氣流中去除至少某些PM10和/或PM2.5顆粒物。

【發明內容】

[0003]總體上來說，本公開內容涉及用于從氣體中去除顆粒物的水平型顆粒物洗滌器以及與其相關的系統和方法。一般而言，洗滌器在液體引入歧管和位于液體引入歧管下游的除霧器之間基本上沒有流向偏轉構件。
[0004]—方面，用于從氣流中去除顆粒物的水平導管洗滌系統包括水平設置的殼體，位于水平設置的殼體內的液體引入歧管，和設置在殼體內的除霧器，其中，水平設置的殼體在液體引入歧管和除霧器之間基本上沒有流向偏轉構件。所述殼體包括用于接收包含顆粒的氣流的廢氣入口和用于排放經處理的氣流的處理氣體出口。所述除霧器可以設置在緊鄰處理氣體出口的地方。
[0005]液體引入歧管可以包括多個噴嘴，這些噴嘴的取向使得其可以噴射與流經水平設置的殼體的、包含顆粒的氣流同向流動的液滴。在這方面，所述液體引入歧管適于向多個噴嘴供應液體，并且多個噴嘴中的每一個適于由液體生成液滴，其中所生成的液滴具有從240微米到600微米的體積中值液滴直徑(DV0.5)。
[0006]在一種實施方式中，引入的包含顆粒的氣流在其進入廢氣入口時具有至少為0.7mg/m3的PM10顆粒物濃度。在一種實施方式中，引入的包含顆粒的氣流在其進入廢氣入口時具有至少為0.3mg/m3的PM2.5顆粒物濃度。由于(至少部分是由于)液滴尺寸大小的緣故，洗滌器能夠實現從包含顆粒的氣流中去除至少50wt.%的PM10和/或PM2.5顆粒物，對此下面將作進一步的詳細描述。如下所述，洗滌器尤其還可以實現低的壓力降和/或低的L/G值。
[0007]同樣，本說明書公開了從包含顆粒的氣流中去除PM10和/或PM2.5顆粒物的方法。在一種方案中，方法包括以下步驟:(i)引導包含顆粒的氣流經由廢氣入口進入水平設置的殼體；(ii)使氣流穿過所述殼體的基本上不受限制的顆粒-液體接觸區(詳情如下)；(iii)經由液體引入歧管向多個噴嘴供應液體，由此穿過基本上不受限制的顆粒-液體接觸區并且與氣流的流動同向地噴射液滴，其中，所述液滴具有從240微米到600微米的體積中值液滴直徑；以及(iv)使至少一些顆粒物與至少一些液滴接觸，由此從氣流中去除至少50wt.%的PM10和/或PM2.5顆粒物。在一種實施方式中，引入的包含顆粒的氣流在其進入廢氣入口時具有至少為0.7mg/m3的PM10顆粒物濃度。在一種實施方式中，引入的包含顆粒的氣流在其進入廢氣入口時具有至少為0.3mg/m3的PM2.5顆粒物濃度。如下所述，該方法尤其還可以實現低的壓力降和/或低的L/G值。水平設置的殼體可以包括:在一端的廢氣入口 ；在相對端的處理氣體出口 ；鄰近廢氣入口的液體引入歧管，該液體引入歧管包括多個噴嘴，其中，所述噴嘴的取向使得可與所述氣流同流地噴射液滴；以及鄰近處理氣體出口的除霧器，其中，所述水平設置的殼體在液體引入歧管和除霧器之間基本上沒有流向偏轉構件，因而在液體引入歧管和除霧器之間限定了一個基本上不受限制的顆粒-液體接觸區。
[0008]該項新技術的這些和其他方面以及優點和新穎特征將會在接下來的說明書中部分地闡述，而且本領域技術人員在研究下列說明書和附圖后將對此顯而易見，或者可以通過實施本公開內容所提供的技術的一個或多個實施方式來了解。
【附圖說明】
[0009]圖1是水平型顆粒物洗滌系統的一種實施方式的示意圖。
[0010]圖2是圖1所示水平型顆粒物洗滌系統在朝氣體入口方向俯視殼體時得到的局部剖視圖。
[0011]圖3是管道系統內水平型顆粒物洗滌系統的一種實施方式的示意圖。
[0012]圖4是說明該實施方式的各種數據的圖表。
【具體實施方式】
[0013]現在將結合附圖進行詳細說明，所述附圖至少有助于顯示由本公開內容所提供的新技術的多種相關實施方式。現在參看圖1和2，其中示出了水平型顆粒物洗滌系統的一種實施方式。在所示出的實施方式中，水平型顆粒物洗滌系統1包括水平設置的殼體10，該殼體10包括用于接收包含顆粒的氣流24的廢氣入口 12和用于排放經過處理的氣流26的處理氣體出口 14。在所示的實施方式中，氣流GS從廢氣入口 12流入，流經水平設置的殼體10，并經由處理氣體出口 14排出。水平設置的殼體10還包括處于廢氣入口 12下游的液體引入歧管16。液體引入歧管16包括至少一個引入噴管17，每個引入噴管17至少部分是中空的，以便于液體流動通過。每個引入噴管具有至少一個與其連接的噴嘴18，有時與多個噴嘴18連接。多個噴嘴18在水平設置的殼體10內如此地取向，以使得其便于與氣流GS的流動同向地噴射液滴。在這方面，噴嘴18經由液體引入歧管16的引入噴管17與液體供應源(未示出)互相連通。水平設置的殼體10還包括位于液體引入歧管16下游的除霧器20。除霧器20適用于在氣流GS作為經過處理的氣流26經由處理氣體出口 14排出水平設置的殼體10之前去除氣流GS中的液滴。去除的液體經由液體出口 22排出水平設置的殼體10。
[0014]水平設置的殼體10在液體引入歧管16和除霧器20之間基本上沒有流向偏轉構件，由此限定了一個基本上不受限制的顆粒-液體接觸區28。如下所述，當使用合適的液滴時，可便于從氣流GS中相當多地去除顆粒物，并且沒有流向偏轉構件。
[0015]在此文中所使用的“顆粒物”是指直徑在0.1微米至30微米的固體顆粒。該顆粒物可以是可從氣流中去除的任何類型的固體材料，例如鋁冶煉廠、工業蒸汽鍋爐或鋼鐵制造廠的廢氣氣流中的煙灰或礦塵，當然還可以包括其他類型的顆粒物。可以從氣流GS中通過如下所述的方法來去除顆粒物，即，例如通過顆粒的液封技術和/或顆粒的造塊技術而使顆粒例如在重力的作用下從氣流中分離出。因此，顆粒物可以在顆粒-液體接觸區28中接觸一個或更多的液滴。
[0016]適合于從氣流GS中去除顆粒物的液滴包括體積中值液滴直徑從240微米到600微米的液滴。除此之外，液滴尺寸與噴嘴類型、供應給噴嘴18的液體的壓力、供應給噴嘴18的液體的流速以及供應給噴嘴18的液體的溫度都有密切關系。適合于生成這種液滴的噴嘴包括型號為 TF16、TF20 和 TF24 的噴嘴(ΒΕΤΕ Fog Nozzle, Inc.，50GreenfieldStreet, Greenfield, MA 01301)和可以從 Nels Consulting Service, Inc., (40NeilsonAve, St.Catharines, Ontar1, L2M-7M9,加拿大)獲得的噴嘴等。
[0017]在此文中所使用的“液滴直徑”是指體積與液滴的體積相等的液體球的直徑。液滴可以不是理想的球形，但是出于本專利申請的目的，將按球形來描述液滴，所述液滴與該球形至少共有一種特性。在形成液滴的噴嘴的噴射點測量液滴直徑。通過例如由生產商提供的數據或通過與圖像處理相結合的高速攝影技術來進行測量等，可以確定液滴直徑。
[0018]“DV0.X”是液滴直徑，其中，液體的總液體體積的“0.X”粒級由液滴直徑小于或等于設定值的液滴構成。例如，“DV0.9”是當液體的總液體體積的9/10 (十分之九)(即90vol.% )由液滴直徑小于或等于設定值的液滴構成時的液滴直徑。作為一個例子，在等式DV0.9 = 500 μ m時，液體的90vol.%由液滴直徑小于或等于500微米的液滴構成。
[0019]“體積中值液滴直徑”在此文中有時也被稱為“DV0.5”，是指當液體的總液體體積的1/2 ( 二分之一)(即50vol.% )由液滴直徑小于或等于設定值的液滴構成時的液滴直徑。例如，在等式DV0.5 = 400 μ m時，液體的50vol.%由液滴直徑小于或等于400微米的液滴構成。
[0020]如上所述，液滴可以具有從240微米到600微米的體積中值液滴直徑，這取決于顆粒物的尺寸大小。在一種實施方式中，由噴嘴18生成的液滴可以具有不大于575微米的體積中值液滴直徑。在其他實施方式中，液滴可以具有不大于550微米、或者不大于525微米、或者不大于500微米、或者不大于475微米、或者不大于450微米或更小的體積中值液滴直徑。在一