用于灰尘和其他污染物的过滤装置的制作方法

本发明涉及处理由工业过程(例如用在钢铁厂、炼油厂、废物发电厂等的那些)放出的烟的过滤的部分，并且特别地涉及用于细和超细灰尘颗粒和其他污染剂的过滤装置。

背景技术：

众所周知地，通常用在工业厂例如钢铁厂、炼油厂、废物发电厂等的工业过程产生包含有毒的，致病的和/或污染的试剂，例如颗粒物，二恶英，呋喃，多氯联苯，氯苯氧基化合物，氮氧化物或二氧化物、二氧化硫等。

一般地，颗粒物，酸酐、一氧化氮和二氧化物对于呼吸系统来说是刺激物，导致人类的呼吸道疾病、例如哮喘，支气管炎等疾病以及呼吸道感染。而且，颗粒物，特别是超细灰尘颗粒还可以将污染物传递到肺泡中。

目前已知的过滤烟的系统包括例如电过滤器，袋式过滤器，旋风灰尘分离器，液压灰尘分离器，活性炭等。

然而这些系统具有一系列的缺点。例如，他们需要频繁的定期保养并因此具有高昂的保养费。而且，他们由于显著地压力损失而受制于故障。

进一步地，已知的系统具有并非无关紧要的物理和机械特性的限制。例如，袋式过滤器通过能够保留直径大于其孔的直径的灰尘颗粒的微穿孔袋进行过滤。然而，这些过滤器允许直径小于其孔的直径的灰尘颗粒通过。如果孔的直径太小，那么空气流动就会有问题。因此，这些过滤器不适合以有效率的方式保留直径小于5微米的超细灰尘颗粒。

这些系统中的许多也不兼容高温，受到存在的湿气的不利影响(袋式过滤器)，有时在颗粒物过滤方面具有非常有限的效率(常规旋风分离器)。除了使用昂贵的等离子体热破坏系统，进行烟的后续洗涤和干燥的，它们几乎总是包含仅仅具有非常有限的对烟的除尘能力、不适合移除污染物的系统。

已知的例如描述的那些系统的示例包含在公开KR20020044845，WO200908710，WO8800610A1和WO0006289中。

其他系统也可以从文档US2014/238239，DE102004039182，FR1024439，WO2009155974，US2008250933和US3348830中得知。这些系统是大体常规的旋风分离器，即它们具有绕烟流动所沿的延伸轴线螺旋延伸的形式。烟沿着旋风分离器行进的烟经受离心力，该离心力将烟中所含的固体颗粒推向所述旋风分离器的外壁。而且，这些系统中管的设置没有创造有助于颗粒物移除的真空效果的必要特性。

当颗粒撞击壁时被从烟流中分离和收集。这些系统具有上述缺点。而且，正如已经描述的，它们不适合移除直径小于10μm(微米)的细的灰尘颗粒。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述缺点，特别是提供一种能够以低构造和管理成本获得烟的有效净化的装置。

而且，也能够移除直径小于5μm的极细灰尘颗粒也是根据本发明的装置的一个目的。

该结果通过根据本发明的用于过滤细和超细灰尘颗粒以及其他污染剂的装置实现，该装置的必要特性特征在独立权利要求1中分别被描述。进一步的重要特性特征也在从属权利要求中被描述。

附图说明

根据本发明的装置的特色特征和优势将从以下参照附图对以非限制示例的方式提供的优选实施例的详细描述中变得清楚，其中

图1是根据本发明的装置的整体视图；

图2是通过根据图1的装置的轴向截面图；

图3示出了装置的透明视图，其中用于分离用于储存收集的灰尘颗粒的腔和过滤部分的手段是可见的；

图4是图3的较大比例的视图；

图5a和5b仍以横截面视图示出了管的实施例的第一变型，吹风手段在图5b中示出；图6b和6b示出了管的实施例的第二变型，吹风手段同样在图6b中示出；

图7是管的实施例的进一步的第三变型；

图8是管的实施例的第四也是最后的变型。

具体实施方式

参照前述附图，该装置包括基本上螺旋的管1，管1以叠加的涡壳1a的形式围绕竖直轴线或母线X螺旋地延伸。母线还限定了烟从所述螺旋的入口(未示出)到出口10的前进运动的方向。

更详细地，尤其参照图2，入口和出口关于该螺旋以可操作连续的方式布置。

过滤器竖直布置，即入口和出口沿着母线相互叠加布置。可选地，出口和入口可以颠倒，即烟的流动可以沿着螺旋向上(在入口布置在高度低于出口的情况下)或向下(在入口布置在高度高于出口的情况下)同样好地行进。

在优选的实施例中，该螺旋管在其整个延伸上具有恒定的横截面。该横截面是生成截面，即沿着轴线X延伸的截面决定过滤器的几何形状。

更详细地，每个涡壳具有扁平的横截面，即具有一个尺寸大于另一尺寸。所述较大的尺寸y是沿着基本上垂直于母线X的横向Y测量的尺寸。较小的尺寸x则是沿着母线X测量的尺寸；特别地，在非矩形横截面的情况下，该较小的尺寸是在管的最大高度和最小高度之间的中间点计算的。

因此，必要地，该螺旋管(仍参照横截面的较大尺寸)在垂直于生成轴线X的位置发展而延伸。

一般地，管的涡壳的横截面的最小比例是5，即最大尺寸至少是最小尺寸的5倍。

在过滤器内，由于管的螺旋形式和扁平的横截面，烟历经速度梯度。特别地，速度和距母线的距离即行进的路径的半径成反比。基于伯努利定律，这些速度上的不同使得高速区即过滤器的距母线最近的最内部区域产生了局部真空。在图2中以字母“c”示出的该区域中，较小直径的颗粒被收集，这些颗粒，准确地说是由于真空作用，从烟流中被分离。特别地，直径小于100微米的颗粒被收集。

而具有大于或等于100微米的直径尺寸的、以及由于其大小而经受离心力的较大颗粒在过滤器的最外部的区域被收集，即在距母线最远且图2中以字母“b”指示的区域被收集。以字母“a”示出的中间区域是被净化的烟一起流动之处。

优选地，但并非唯一地，区域“c”的最佳真空值小于-70帕斯卡。为了获得该真空值，横截面的尺寸之间即最大尺寸和最小尺寸之间的比例优选地大于或等于5。在优选的实施例中，该值等于10。

进一步地，沿着过滤器流动的气流优选地以10到25m/s的速度行进。

有利地，每个涡壳可以相对于母线X倾斜。详细地，具体参照图5a到8，管的横截面的中心轴线Z可以相对于横向Y以角度α正向或反向倾斜。优选地，但并非唯一地，该角度在5度和12度之间。优选地，但并非唯一地，最佳值为10度。如果待处理的烟特别热(温度高于大约80℃)或者凉(温度低于大约40℃)，那么该倾斜是特别有优势的。事实上，高温烟出现的地方，空气团倾向于朝管的最高的部分移动，而如果冷空气烟出现，空气团倾向于朝管的最低部分移动。这有助于保证污染剂的去除；事实上，除了真空的作用，气流的运动也用来朝管的外部或内部即进行过滤的真空下的区域引导烟以及伴随其的污染物。

在由于管的倾斜的优势中，通过渗滤较容易地消除由于颗粒物通过产生的任何沉积也是其中之一。

参照图5a到8，其示出了管特别是横截面的实施例的进一步的变型。更详细地，管可以有非恒定的或者正方形的可变的横截面，同时保持前述的比例(主尺寸至少两倍于较小尺寸)。

为了提高过滤器的效率，管的内部设有吹风手段13，例如雾化喷嘴，其放出(液体或气体的)加压喷流以帮助沿合适的方向推进污染的灰尘颗粒。例如，该喷流可以包括能够同时化学性地攻击烟中出现的各种污染物的水或液体溶液，因此也有助于通过化学手段移除污染物。

该喷嘴优选地以倾斜的状态靠近中心轴线布置在管的内侧，从而沿有利于流动的方向放出喷流。优选地，但并非唯一地，该喷流相对于横截面的中心轴线以45度和90之间的角度倾斜。

仍参照图3和4，管的一端或两端可以设有用于从烟流中分离出的污染剂的收集腔12。该腔采取例如一个或多个管的形式，该管绕螺旋行进并且具有等于或小于所述螺旋的横截面区的体积。

水或者其他的溶剂在这些腔的内部有利地循环从而有利于收集的污染剂的去除。收集腔也有开口(未示出)，该开口直接或通过灰尘颗粒储存箱连接到过滤器入口，从而灰尘颗粒不被排放到大气中，排出的气体中含有的任何污染物继而在二次通过过滤器时被消除。

收集腔12内部可以具有(机械或文丘里效应)抽吸器，该抽吸器工作从而在腔的内部产生真空而有助于抽取污染物并将污染物限制在所述收集腔内侧。

为了将每个收集腔和管截面分隔开，设有隔离手段14，例如平的分隔壁14'或凹面朝母线布置的叶片14"。可选地，一种或两种隔离手段可以以不同高度设在过滤器内侧。

根据本发明的装置解决了前述的问题。特别地，该装置也保证了尺寸小于5微米的、不能通过基于离心力作用的常规的旋风过滤器过滤的细颗粒和超细颗粒的有效过滤。

进一步地，特别有优势的事实是，该装置实现了细颗粒、超细颗粒和大于100微米的较大颗粒的分开过滤。如上所述，细颗粒和超细颗粒在管距母线最近的部分即螺旋中心被收集，而较大颗粒在外侧，即管最远离母线的部分被收集。因此，分开收集这些颗粒是可能的，这对于废物易处理的目的来说是极其有利的。事实上，灰尘颗粒一旦集中，可以使其在储存箱内部流动且因此能够被立刻去除以使得该灰尘颗粒被再次引入到可能的生产循环中，即，使得该灰尘颗粒通过合适的转换过程被用作惰性材料或绝缘体。

进一步地，收集腔12的开口回连到过滤器以带来烟至少第二次的再循环在污染物的收集效率和避免潜在的有毒的烟排放到大气中方面产生了显著的优势。

可选地，根据本发明的具有合适尺寸的过滤器也可以用作家用或工业使用的真空吸尘器的过滤单元。

进一步地，在一些实施例中，涡壳可选地具有不同于以下涡壳的横截面。在涡壳具有不同于彼此的横截面的情形中，最大尺寸和最小尺寸之间的最小比例5无论如何也必须被保持。

最后，过滤器也可以具有两个或多个管，该两个或多个管沿他们的螺旋路径布置在每个的顶部以实现不同烟流的同步过滤。

本发明已经参照其优选的实施例被描述至此。需要理解的是，此处通过实例的方式描述的优选的实施例中应用的每个技术方案可以以各种方式被互相有利地结合，从而产生涉及同样发明构思的、但都落入以下提供的权利要求的保护范围的其他实施例。