一种用于从带粒气体（FG）分离粒子（P0、P1）的方法，包括：-通过对带粒气体（FG）的粒子（P0）充电而形成带电粒子（P1），-通过由流动引导结构（30）引导所述带粒气体（FG）来提供气体射流（JET1），-以及通过电场（E1）从所述气体射流（JET1）收集粒子（P1）到集电极（10），其中所述集电极（10）的有效收集区域（EFFZ）定位为所述有效收集区域（EFFZ）的每个点处的气体速度梯度（Δv/Δy）小于所述气体射流（JET1）中的最大气体速度（VMAX）除以所述射流的高度尺寸（d1’）的10%。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从气体分离粒子。
技术介绍
例如当燃烧木材、木材颗粒、泥炭或城市垃圾时，在燃烧过程中可能形成气溶胶粒子。气溶胶粒子还可能在エ业过程中形成，例如热镀锌、焊接或者玻璃熔炼。所述气溶胶粒子通常对环境和健康有害。具体地，所谓的纳米粒子当被吸入吋，因为可能会渗入人体肺部，所以它们可能导致健康问题。在エ业过程中蒸发的有毒重金属也可能会浓缩并富集在纳米粒子中。术语纳米粒子在本文中是指直径小于或等于500nm的粒子。已知气溶胶粒子可以通过利用过滤、或者通过利用静电滤尘器来与烟道气体分 离。静电滤尘器通常特征在于低压降以及处理高粒子浓度的能力。在常规静电滤尘器中，粒子通常借助电晕放电来充电，并且带电粒子借助电场移位到收集板。通常，充电和电移位设置为在相同体积内发生。在常规静电滤尘器中，目标在于将高电场与低电荷密度一起使用，因为与高电荷密度结合的强电场会増加能量消耗。在1-100 μ m状态的粒子的有效充电需要强电场。常规静电滤尘器通常被优化用于分离直径在1-100 μ m范围内的粒子。另ー方面，纳米粒子的有效充电需要在带粒气体中的高电荷密度。因此，当任务是分离纳米粒子时，常规静电滤尘器通常不是非常有效的和/或经济的。清洁静电滤尘器的收集板的现有技术解决方案的问题在于，在清洁处理期间松散的粒子可能被捕获回气流。如果在清洁处理期间切断气流，那么这可以被避免。然而，这样会使得气体清洁系统变得更复杂。粒子可以由电晕放电来充电以便充电与电移位分开地发生。然而，在那种情况下粒子会沉积在电晕电极附近的所有表面上，并且这样会使静电滤尘器的清洁更困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种用于气体清洁的设备。本专利技术的目的还在于提供用于气体清洁的方法。根据本专利技术的第一方面，提供了一种气体清洁设备(500)，包括 -充电单元(150)，其设置为通过对带粒气体(FG)的粒子(PO)充电而形成带电粒子(PD ；-流动引导结构(30)，其设置为通过引导所述带粒气体(FG)而提供气体射流(JETl)；以及 -集电极，其具有设置为通过电场(El)从所述气体射流(JETl)收集粒子(Pl)的有效收集区域(EFFZ)，其中所述有效收集区域(EFFZ)定位成所述有效收集区域(EFFZ)的每个点处的气体速度梯度(△ v/Ay)小于或等于所述气体射流(JETl)的最大气体速度(Vmax)除以所述射流的高度尺寸(dl’)的10%，所述高度尺寸(dl’)在所述流动引导结构(30)的位置处确定。根据本专利技术的第二方面，提供了一种从带粒气体(FG)分离粒子(PO、Pl)的方法，所述方法包括 -通过对带粒气体(FG)的粒子(PO)充电来形成带电粒子(Pl), -通过由流动引导结构(30)引导所述带粒气体(FG)来提供气体射流(JET1)， -以及通过电场(El)从所述气体射流(JETl)收集粒子(Pl)到集电极(10)的有效收集区域(EFFZ)， 其中所述有效收集区域(EFFZ)定位成所述有效收集区域(EFFZ)的每个点处的气体速 度梯度(Δν/ Ay)小于或等于所述气体射流(JETl)中的最大气体速度(Vmax)除以所述射流的高度尺寸(dl’)的10%，所述高度尺寸(dl’)在所述流动引导结构(30)的位置处确定。本专利技术的其他方面呈现在独立权利要求中。根据本专利技术，首先对粒子充电，并且随后将带电粒子从气流分离到集电极，以便电极的有效收集区域基本上与气流分开。因此，在电极的清理处理期间，能够从电极去除粒子，以便它们不被捕获回到所述气流。结果，可以获得纳米粒子的高收集效率。在一个实施例中，无粒子电离气体由离子源产生，并且粒子通过在混合区域中将电离气体与带粒气体混合来充电。结果，离子源不被污染，并且不需要清洁它。归功于将电离气体与带粒气体混合，停留时间可以变长，并且可以提高对纳米粒子充电的效率。当分开执行粒子的充电和粒子的收集时，这样可以对选择气体清洁设备的操作參数提供相当大的自由。例如，可以使用高电场用于从气流移位带电粒子，而不会过分地増加气体清洁设备的电功耗。(当使用相同的电场来充电和收集时，较高的电场可能导致増大的电晕电流，并且随后也导致过分高的功耗)。离子源内部的温度和气体组成可以基本上与带粒(烟道)气体的温度和气体组成偏离。这样可以允许例如在电极的使用寿命、电极的材料和/或功耗方面的最优化。因为粒子的充电和粒子的收集分开执行，所以混合区域不需要包括会使离子远离混合区域偏转的电极对。结果，混合区域中的表面可以保持基本上清洁。因此，气体清洁设备可以是基本上免维护的。实际上，集电极可以是预期需要定期维护的唯一部件。此外，离子在混合区域中可以具有延长的使用寿命，因为混合区域中的电场是非常小的。因此，与常规静电滤尘器中相比，更容易实现高电荷密度。因此，气体清洁设备可以以低功耗有效地操作。因为粒子的充电和粒子的收集分开执行，所以沉积在集电极上的粒子不干扰离子源的操作。因为粒子的充电和粒子的收集分开执行，所以集电极的表面上的电流密度可以是较低的。结果，沉积在集电极上的电绝缘粒子不显著地降低粒子偏转电场的強度。因为粒子的充电和粒子的收集分开执行，所以粒子偏转电场的空间分布可以选择为带电粒子基本上仅撞击在集电极上。这样減少了清洁气体清洁设备内部的其他表面的需要，即不在集电极上的表面。通过本文下面给出的描述和示例，并且还通过所附权利要求，本专利技术的实施例及其优点对本领域的技术人员来说将变得更清晰。附图说明在下面的示例中，将參考附图更详细地描述本专利技术的实施例，其中 图Ia表示包括离子供应部、粒子充电区域、流动引导结构以及粒子集电极的气体清洁设备， 图Ib表示图Ia的气体清洁设备的尺寸， 图2以三维视图示出气体清洁设备， 图3表示集电极相对于气体射流的位置， 图4a表示引导气流以便它不撞击在集电极的有效粒子收集区域上， 图4b表示在气流中心的第一点和在流动限定孔的顶部的第二点， 图5表示替代的流动引导结构， 图6a举例表示集电极上方和气体清洁设备的进气导管中的气体速度分布， 图6b举例表不集电极上方的气体速度分布， 图6c举例表示在再循环旋涡的情况下的集电极上方的气体速度分布， 图7表示将集电极定位于气流导管的侧面上， 图8表示定位在气流导管上方的集电极， 图9a表示由撞击在电极室中的基本上竖直表面上的气流产生的再循环旋涡， 图9b表示设置为使再循环旋涡最小化的倾斜表面， 图IOa表示基于电晕放电的离子源， 图IOb表示基于电晕放电的离子源， 图11表示包括设置为变更气体射流中的气体速度分布的弯曲进气导管的气体清洁设备， 图12a以三维视图示出由在侧面上具有开ロ的导管形成的气体射流，以及 图12b以三维视图示出具有基本上矩形剖面的导管。具体实施例方式參考图1，气体清洁设备500可以包括粒子充电单元150、流动引导结构30以及粒子集电极10。带粒气体FG可以经由进气导管301引入气体清洁设备500。粒子充电单元150设置为通过对带粒气流FG的中性粒子PO充电形成带电粒子Plo带粒气体FG可以例如是来自燃烧过程的烟道气体。粒子PO可以例如是固体或液体粒子。粒子PO的直径可以例如是在5nm到500nm的范围内。充电单元150可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.01 FI 200960041.一种气体清洁设备(500)，包括 -充电单元(150)，其设置为通过对带粒气体(FG)的粒子(PO)充电而形成带电粒子(PD ； -流动引导结构(30)，其设置为通过引导所述带粒气体(FG)而提供气体射流(JETl)；以及 -集电极(10)，其具有设置为通过电场(El)从所述气体射流(JETl)收集粒子(Pl)的有效收集区域(EFFZ)，其中所述有效收集区域(EFFZ)定位成所述有效收集区域(EFFZ)的姆个点处的气体速度梯度(Δν/Δγ)小于或等于所述气体射流(JETl)的最大气体速度(Vmax)除以所述射流的高度尺寸(dl’)的10%，所述高度尺寸(dl’)在所述流动引导结构 (30)的位置处确定。2.根据权利要求I所述的设备(500)，其中所述充电単元(150)包括设置为通过电离基本上无粒子气体(AG)提供电离气体(IG)的离子源(100)。3.根据权利要求2所述的设备(500)，其中所述离子源(100)设置为通过电晕放电产生离子(J1)。4.根据权利要求3所述的设备(500)，其中所述离子源包括电晕电极(110)和相对电极(120)，并且其中基本上阻止所述粒子(P0、P1)进入到所述电晕电极(110)与所述相对电极(120)之间的空间。5.根据权利要求2到4任意一项所述的设备(500)，其中所述充电単元(150)设置为将电离气体(IG)与所述带粒气体(FG)在进气导管(301)中混合。6.根据权利要求5所述的设备(500)，其中所述电离气体(IG)经由喷嘴(130)引入到所述进气导管(301)，并且所述喷嘴(130)与所述集电极(10)之间的距离(L1+L4)大于或等于 50cmo7.根据权利要求I到6任意一项所述的设备(500)，其中所述有效收集区域(EFFZ)的长度(L3)大于或等于所述射流(JETl)的高度尺寸(dl’)的三倍。8.根据权利要求I到7任意一项所述的设备(500)，其中所述流动引导结构(30)设置为处于与所述集电极(10)不同的电势中。9.一种从带粒气体(FG)分离粒子(PO、Pl)的方法，所述方法包括 -通过对带粒气体(FG)的粒子(PO)充电来形成带电粒子(Pl), -通过由流动引导结构(30)引导所述带粒气体(FG)来提供气体射流(JET1)， -以及通过电场(El)从所述气体射流(JETl)收集粒子(Pl)到集电极(10)的有效收集区域(EFFZ)， 其中所述有效收集区域(EFFZ)定位成所述有效收集区域(EFFZ)的每个点处的气体速度梯度(Δν/ A...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿里·莱廷伦，考科·詹卡，乔马·凯斯金伦，
申请(专利权)人：阿里·莱廷伦，考科·詹卡，乔马·凯斯金伦，
类型：发明
国别省市：
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