NO327344B1 - Metode og anordning for rensing av gasser ved bruk av blandeskovler - Google Patents

Description

Bakgrunn

Oppfinnelsen gjelder en renseanordning for fjerning av små partikler og forurensende bestanddeler i forbrenningsgasser dannet av

forbrenningsanordninger, slik som en motor forsynt med diesel eller hydrokarbon. Forbrenningsgassene passerer gjennom et bad med rensevasske, omfattende en skrå matrise med stasjonære blandeskovler som skaper turbulens og dannelse av små spredtliggende bobler, hvori vasske-/gassblandingen forsterker oppløsningen av forurensende gasser i rensevassken.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Forbrenningsgasser dannes av mange industrielle- og transportanordninger. Miljømessige bekymringer og likedan industrielle konsekvenser av forurensende utslipp eller forurensende stoffer, krever utskilling eller reduksjon. I nyere tid har det blitt lagt mer vekt på redusering av forurensende stoffer i røykdamp, enten fra fabrikker, elektrisitetsverk, kjøretøy eller skip. Likedan har det også vært lagt vekt på fjerning eller omforming av giftige kjemikalier sluppet ut fra industriprosesser, enten innen tremasse og papir, plast eller andre industrier. Det har også vært et mål å redusere avgitt varme fra motorenes forbrenningssystemer, enten for å oppnå bedre økonomi ved utskilling og gjenbruk av overskuddsvarme til andre og tertiær bruk, eller redusering av den infrarøde varmekarakteristikken til en motor som er beregnet for militær bruk. Ytterligere kan en renseanordning, som den som skisseres, ikke bare fjerne uønskete elementer, men også redusere støyen fra en eksosstrøm.

Det er mange eksempler på spesielle tilfeller hvor rensing er ønskelig. For eksempel kan det bestemmes at det skal fjernes forurensende gassholdige og små partikler, luktende sammensetninger eller andre uønskete elementer fra forbrenningsgasser som kommer fra forbrenning av fossile brennstoffer, enten gass, fyringsolje, dieselolje eller andre petroleumsprodukter. Brennstoffene brukes vanligvis i skipsdieselmotorer og kjeler, likedan også i dieselmotorer som brukes til transport og i bygge- og anleggsmateriell. Svoveldioksid er en spesiell bestanddel i mange prosesser som omhandler forbrenning, avstandsmåling ved termoelektriske utvikling, avfallsforbrenning, industrielle prosesser og forbrenningsgasser fra trekkvogner, som omfatter diesel motorer. I noen tilfeller, som ved skogbruks- eller gruvdriftsutstyr, er også bruk av vann ønsket som rensemiddel for å begrense eller fjerne gnistutslipp.

På et annet felt er det ønskelig å rense forbrenningsgasser fra industrielle prosesser, slik som kjemiske prosesser, varmeoverføringsprosesser, matproduksjon, landbruksprosesser, rengjøring av mekaniske deler, lakkeringsoperasjoner og lignende prosesser. På lignende måte, kan det være ønskelig å behandle produkter fra forbrenning av brennstoff i fast, flytende eller gassform, slik som biomasse, kull, vannslam fra kull, vannslam fra kull og kalkstein og slam fra kullholdig metanol. Rensing kan kreves for produkter fra systemer med forbrenning gjennom varmedestruering av avfallsprodukter i fast, flytende eller gassform. Disse kan omfatte industrielt og kommunalt avfall, biomedisinsk avfall, miljøfarlig og patologisk avfall i fast og flytende form, faste og flytende stoffer som inneholder gift, miljøfarlig og patologisk avfall, tilfeldig miljøfarlig og farlig søl fra avfall, og lignende avfallsprodukter. Samhandling mellom gass/vann kan brukes til å rense og fukte forbrenningsgasser før gjeninnføring av fuktig gass i innsugningsluften til en forbrenningsanordning for temperaturstyring, slik som det kan sees i et reduksjonssystem for nitrogenoksid.

Forskjellige typer for renseanordninger er kjent. Fjerning av fine partikler fra støv, svoveloksider og nitrogenoksider, luktende sammensetninger og lignende forurensende stoffer fra gasser er en prioritet for miljøprogrammer fra regulerende myndigheter for å minimere innvirkningen fra industrielle prosesser på miljøet, gjennom å redusere forsurende, ozonfremmende, utviklende næringsstoffer og beslektede motvirkende effekter. Anordninger som brukes for fjerning av forurensende stoffer omfatter sentrifuger, posefiltre, elektrostatiske støvutfellere og høyenergirensere. For disse anordningene ligger vanligvis effekten fra inngående til utgående innenfor 85% til > 99,99%, hvor høyenergirensere er de mest effektive, og sentrifuger og de inertielle separatorene minst effektive. Inngående til utgående effekt er definert som summen av partikler i alle størrelser i den utgående gassen fra systemet, som en prosentdel av konsentrasjonen i den samlete inngående gassen til gassrenseren. I mange forbrenningsanordninger, slik som for eksempel en dieselmotor, er bruken av eksosrensere begrenset på grunn av lavt tilgjengelig mottrykk, noe som krever en stor, kostbar og upålitelig eksosblåser.

Enhetstypen for en spesiell anordning avgjøres av flere faktorer, omfattende hvilken type industriell prosess, hvilken type og størrelse av partikler som slippes ut, temperaturen til gasstrømmen, prosessens økonomi, bruken av landjorden i det nærliggende området, og flere andre faktorer. Høyenergirensere som bruker kalkstein og løsninger for vannslamrensing, har vært brukt med suksess for rensing av svovel fra forbrenningsgasser som dannes ved forbrenning av brennstoffer inneholdende svovel, slik som kull, tung fyringsolje, osv.

En vanlig metode for rensing av, for eksempel, forbrenningsgasser, er å dusje et rensemiddel, slik som vann, over forbrenningsgassens passasje, eller å føre forbrenningsgassen gjennom et teppe som er kontinuerlig forsynt av vann, eller langs en kanal med fuktige sider. Disse teknikkene for rensing av små partikler fra gasstrømmer er avhengige av mekaniske delsystemer til å produsere store mengder med små dråper av rensemiddel. I hver instans er størrelsen på dråpens overflate den parameteren som bestemmer effektiviteten til renseren. For å øke overflaten på dråpene for en gitt vannmengde i renseren, må gjennomsnittlig dråpediameter avta. Energien som kreves for å minske den gjennomsnittlige dråpestørrelsen og på denne måten øke også den gjennomsnittlige dråpeoverflaten, øker vesentlig. Derfor er effektiviteten til en tradisjonell renser for fjerning av små partikler, en funksjon av energiinntaket målt ved hjelp av trykktapet over renseren. Typisk høyeffektive rensere (>99% effektivitet) opererer med trykktap innenfor et område på 0,112 bar- 8,968 bar. Slike anordninger har høye anleggskostnader og høye energi- og vedlikeholdskostnader.

Kjent teknikk

I kontrast til den nevnte tradisjonelle metoden for rensing, står konseptet å føre stråler eller strømmer av gasser inn i bad med væske. US-patentskrift 4,300,924 (Coyle 1981), beskriver en anordning for rensing av eksos fra en dieselmotor ved hjelp av å føre eksosen gjennom et rør til en tank fylt med vann, slik at eksosen kan boble gjennom vannet. Coyle-apparatet opererer når tilstrekkelig eksosen strømmer ut av fra enden av røret.

US-patentskrift 6,402,816 (Trivett m.fl. 2002), legger frem en renseanordning som har en samlepassasje, flere rensekammere og en passasje for forbrenningsgasser, hvor rensekamrene fører forbrenningsgassene nedover til et væskebad, hvor forbrenningsgassene passerer en rekke av spalter i røret som fører nedover, hvilket tilfører boblene en angulær eller roterende bevegelse ettersom de stiger. Gassene føres deretter videre gjennom dråpeutskilleren og varmeutvekslende rør for å fjerne rensedamp, før de føres til utløpsrøret.

Andre renseanordninger, slik som den som legges frem i US-patentskrift 4,091,075 (Pessel 1978), benytter vannholdige kjemikaliebad for reaksjon med forurensede gasser, slik som svoveldioksid inneholdt av forbrenningsgasser eller røykgasser.

Sammendrag av oppfinnelsen

Problemene beskrevet ovenfor løses med en anordning i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1, og en framgangsmåte i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 15. Ytterligere fordelaktige trekk er gitt i de tilhørende uselvstendige kravene.

En renser for forbrenningsgasser har et innløp fra gasskilden, slik som en motor, sammenkoblet gjennom en rekke av innkapslete motstrøms rørformete passasjer, for en gassutstrømning. Gasser strømmer fra innløpsrøret og fortsetter i en motstrøms eller motsatt retning gjennom et varmt plenum. Det varme plenumet kan ha spiralformet eller flersløyfet overflate, eller kan for å lette konstruksjonen være sylindrisk. Et bad med rensevæske omgir utgangen til det varme plenumet, forbrenningsgassene stiger opp gjennom væskebadet og strømmer igjen motsatt i motstrøms retning gjennom et rørformet utløpsplenum som omgir det spiralformete varme plenumet, hvoretter forbrenningsgassene føres ut av renseren. Valgfritt kan også fuktig dusjing omfattes i det varme plenumet for å innføre rensevæske i forbrenningsgassene før de føres inn i rensebadet. Varme forbrenningsgasser har oppdrift i vann og denne oppdriften driver gassen oppover gjennom badet med rensevæske. Hvis det ikke innføres mer blanding eller avledning, er det kjent at et stort volum av destillert gass kan passere gjennom et system med liten eller ingen påvirkning med rensevæsken. I oppfinnelsen blir forbrenningsgassene, når de fra det varme plenumet passerer gjennom væskebadet, fanget opp av et sett med blandeskovler som omfatter skrå, plane, delvis overlappende skovler som omdirigerer gassene til å strømme mellom skovlene, noe som forårsaker turbulens i forbrenningsgassene. Skovlene har tilpasset størrelse og er plassert slik at bare en liten fraksjon av den totale forbrenningsgassen passerer gjennom hver spalte og dermed sprer gassen og den strømmer jevnt fordelt mellom en matrise med blandeskovler.

Når blandeskovlene senkes ned i væskebadet, forårsaker skovlene turbulens i blandingen av forbrenningsgasser og rensevæske, og danner spredte små bobler, hvilket forsterker løsningen av forurensende forbrenningsgasser i rensevæsken. Blandeskovlene forebygger tendensen fra oppdriften til gassen om å holde gassene og væskene adskilte, likedan lager en turbulent strøm som øker sammenblandingen og på denne måten overfører stoffet fra gass til vann, og omvendt.

I rensevæsken blir også de små partiklene skilt ut fra forbrenningsgassene og samlet i fundamentet til badet for fjerning. Rensende dusjer kan plasseres i utløpsplenumet for å oppløse boblene. De rensende dusjene kan også plasseres i innløpet til det varme plenumet for å avkjøle gassen. Badet og dusjene reduserer temperaturen til forbrenningsgassene. Et ytterligere system med disfjernerskovler plasseres på tvers i utløpsplenumet for å skille ut innblandet rensevæske fra forbrenningsgassene, som deretter passerer gjennom resten av utløpsplenumet, tilstøtende til den indre veggen som er felles med det varme plenumet. Varmen fra den indre veggen fordamper eventuelle gjenværende væsker og øker temperaturen og duggpunktet til gassene. Dette systemet er meget effektivt til redusering av små partikler, utskilling av svovel- og nitrogenkomponenter fra forbrenningsgassene og dermed reduksjon av varmekarakteristikken.

Et aspekt med gassrenseren i oppfinnelsen, er at forbrenningsgassene blir renset for små partikler og gassaktige forurensende stoffer ved hjelp av en bobledanner-anordning av blandeskovler, som lager et stort antall små bobler av forbrenningsgass inne i væskebadet, dermed øker overflaten og kontakten mellom forbrenningsgassen og rensevæsken betydelig og løsningen av forurensede gasser i rensevæsken, slik som SOx og NOx, forsterkes.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen er at rensing utføres gjennom bobledannelse med et minimalt mottrykk på motoren. Mottrykket kan være så lite som 0,005 bar til 0,020 bar.

Et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen er at et konsentrisk eller på en annen måte innkapslet varmt plenum og utløpsplenum, har en felles vegg med spiralformet tverrsnitt som danner en større overflate mellom de to passasjene og gir økt varmeutveksling under motstrømspassering av forbrenningsgasser. En spiralformet eller stjerneformet vegg skiller det varme plenumet fra forbrenningsgassplenumet og lar oppstrøms forbrenningsgasser varme opp veggen og overføre varme til nedstrøms forbrenningsgasser, som kommer fra utløpsplenumet. Dette reduserer graden av relativ fuktighet i forbrenningsgassene, øker duggpunktet og reduserer virkningen av senere kondensering i systemet.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen er at et væskebad med rensevæske avslutter reverseringspassasjen mellom det varme plenumet og utløpsplenumet, hvori reversering av gasstrømmens retning danner turbulens i forbrenningsgassene før de passerer gjennom en matrise med blandeskovler.

Disse og andre formål og trekk ved oppfinnelsen kommer frem gjennom den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.

Kort beskrivelse av tegningene

Prinsippene og metoden for bruk av anordningen i henhold til oppfinnelsen, er heretter forklart i sammenheng med eksempler og ikke-begrensende utførelsesformer av oppfinnelsen, med hjelp fra tegninger, hvor: Figur 1 viser et isometrisk riss av en renseanordning, i samsvar med oppfinnelsen, Figur 2 viser et vertikalt tverrsnitt av renseanordningen sett langs linjen 2-2 i figur 3,

Figur 3 viser et horisontalt tverrsnitt sett langs linjen 3-3 i figur 2,

Figur 4 viser et forstørret riss av blandeområdet og skovlene som er illustrert i figurene 2 og 3, Figur 5 viser et skjematisk riss som illustrerer strømningen av gass gjennom væskebadet og blandeskovlene i figur 4.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Beskrivelsen som følger og utførelsesformene beskrevet der, er laget med illustrasjoner av eksempler og med spesielle utførelsesformer av oppfinnelsen. Eksemplene er laget med hensyn til forklaring, og er ikke begrensende, av prinsippene til oppfinnelsen.

I beskrivelsen som følger er tilsvarende deler merket med spesifisering gjennom det hele og tegningene har de samme respektive referansetallene.

Med henvisning til Figur 1, kan renseanordning 1 som oftest omfatte et hus 2 som har et innløp 3 for innførsel av forbrenningsgasser og et utløp 4 hvor forbrenningsgassene slippes ut. Huset 2 kan være sylindrisk eller ha en annen passende form. En konisk eller V-formet tankdel 5 danner et reservoar for en rensevæske. Bad 5 omfatter en rensevæske, som er avhenger karakteren til forbrenningsgassene og bruken av renseanordningen, kan være et løsningsmiddel for forurensende stoff i gassen og kan på mange bruksområder fordelaktig være vann. Det er kjent at sjøvann er et effektivt rensemiddel ved maritime bruk. Både rensevæsken og restkonsentrasjonen fra renseoperasjonen kan pumpes ut fra renseanordningen 1 gjennom et avløpsrør 6. Som det kan sees i Figur 2, kan en tilleggstank 7 plasseres rundt tank 5 for å samle opp overstrømmende rensevæske. Et tilleggsutløp 8 kan brukes for å fjerne overskua1 dsvæske fra tank 7. Underordnete rørledninger for tilførsel av rensevæske til renseanordningen er ikke vist.

Som det kan sees i Figur 2, er de indre komponentene til renseanordningen 1 illustrert i med vertikalt tverrsnitt. Forbrenningsgasser, for eksempel gasser fra eksosen til en forbrenningsmotor, går inn i renseanordningen 1 gjennom innløpet 3, i retningen indikert med pil G. Forbrenningsgasser inneholder vanligvis både små partikler (sot) og gassaktig forurensende stoffer etter forbrenning. De små partiklene kan inneholde karbon eller hydrokarbon, mens gassene kan inneholde SOx og NOx og spesielt SO2. Gassene føres gjennom innløpspassasjen 10 dannet av vegg 11. Passasjen 10 kan være rørformet, ha en lengde Li og en diameter Di. Ved utgangen av passasje 10, føres gassene inn i et varmt plenum 20, dannet av vegger 21 som er sylinderformet, spiralformet eller bestå av flere klaffer. Som det kan sees i figur 3, er sideveggene fortrinnsvis spiralformet eller stjerneformet for å øke overflaten til plenumet. Det er åtte virvler eller armer, vanligvis er V-formet, som strekker seg radielt utover i illustrasjonen i figur 3, men avhengig av krav og størrelsen til den spesifikke anordningen, kan det være bare fire armer eller mange flere. Et rørformet (sirkulært) varmt plenum kan brukes, merket med 21' i figur 3, men det medfølger reduksjon av overflaten. De V-formete armene er avkortet av endeveggene 21a på hver arm. Fortrinnsvis er endeveggene 21a direkte festet til den ytre veggen til renseanordningen.

Passasjen til det varme plenumet 20 er lukket ved dets innløpsende av en endevegg 22 som har egnet form, (dvs. et stjerneformet tverrsnitt av stjerneplenumet 21 eller en kjegle av et sirkulært plenum 21'), og danner et øvre kammer 23. Gasser som kommer ut av innløpet 10, forandrer retning ved enden 22 i kammeret 23 og strømmer i motstrøms retning, (nedover i figur 2), langs passasjen til det varme plenumet 20. Kammer 23 har en tilstrekkelig lengde for å minimere mottrykket for tilførselen av forbrenningsgasser, som oppstår gjennom retningsforandringen til gasstrømmen ned plenum 20. Kammeret bidrar også til å redusere resonansen i renseanordningen. Veggene 21 i det stjerneformete plenumet avgrenses ved en ytre horisontal kant 24 innenfor omkretsen til rensevæsketanken 5.

Et utløpsplenum 30 omgir det varme plenumet 20 og er begrenset av den sylindriske ytre veggen til renseanordningen. Utløpsplenumet 30 dannes av en ytre vegg 31 og den stjerneformete indre veggen 21 i det varme plenumet 20, og således gir en større overflate av veggen 21.1 den foretrukne utførelsesformen for designet av renseanordningen, kan veggene 21a i veggen 21 til det varme plenumet forsegles mot vegg 31, men alternativt kan de bare settes fast med jevne mellomrom mot veggen 31. Hvis de forsegles dannes det flere passasjer 30a for det ytre plenumet inntil de føres sammen til et enkelt plenum, tilstøtende til utgangen 4. Omvendt, om bare er festet med jevne mellomrom, er flere passasjer 30a innbyrdes forbundet og danner et plenum med en spiralformet indre overflate. I en renseanordning hvor det brukes en sirkulær vegg 21', er utløpsplenumet 30 ringformet. En hullete fordelingsplate (ikke vist) kan brukes i bunnen av plenumet 30, for å endre retningen til forbrenningsgassene gjennom en rekke av spalter inn i det ringformete utløpsplenumet 30. Plenumet 30 leder forbrenningsgassene i motstrøms retning til det varme plenumet 20 og fører rensete gasser til utgangen 4.

Som det kan sees fra figurene 2 og 3, ledes forbrenningsgassene gjennom innløpet 10, deretter motstrøms gjennom det varme plenumet 20 og deretter igjen i motstrøms retning gjennom utløpsplenumet 30 og ut av renseanordningen gjennom et utløp 4.

Badet 5 inneholder rensevæsken og har et væskenivå WL, når renseren ikke er i drift, som dekker den horisontale ytre leppen 24 og blandeskovlene som drøftes nedenfor.

Som det kan sees fra figurene 2, 3 og 4, er det ved den noe trekantformete innløpsenden 33 til utløpsplenumet 30 (begrenset av den horisontale ytre leppen 24 til det varme plenumets vegg 21 og den ytre veggen 31), anordnet flere sett med blandeskovler 40 i passasjen for delvis å hindre gjennomføring av forbrenningsgasser gjennom rensevæsken og inn i utløpsplenumet. Som det best kan sees i figur 4, med henvisning til figur 3, omfatter blandeskovlene 40 en rekke av flere horisontale flate skovler som delvis overlapper hverandre og er adskilte for å danne en skrå eller stegvis matrise som forbrenningsgassene passerer gjennom. Matrisen med skovler er skrått oppadgående og utoverrettet for å føre gasser i motsatt retning for videre å føres innvendig gjennom rommet mellom skovlene. Matrisen med skovler er nedsenket under væskenivået i tank 5.

Under drift av renseanordningen, fører trykket fra forbrenningsgassene på overflaten til rensevæsken WL, til at væskenivået ved utgangen til det varme plenumet 20 synker til et nivå WL' og dermed løfter væsken innenfor det trekantete innløpet 33 i passasjen 30a i utløpsplenumet 30 til et nivå WL". De nedsenkete gassene i det varme plenumet 10 skifter til retning og passerer under den ytre leppen 24 til det varme plenumet og strømmer eller bobler gjennom rensevæsken. Gassene kan til og med danne et gassvakuum under matrisen med blandeskovler, som vist ved det kurvede væskenivået WL' i figur 5. Forbrenningsgassene skifter igjen retning og passerer gjennom matrisen med blandeskovler 40. Antallet individuelle skovler 41 i blandeskovlene 40 avhenger av størrelsen til renseanordnings-systemet, men inneholder vanligvis fra 12 til 15 skovler. Skovlene 41 er vanligvis 1,905 cm brede horisontalt og 0,6925 cm tykke, med en avstand mellom skovlene på 0,6925 til 1,905 cm. Hver skovl er plassert tilnærmet 50% av dens bredde bak skovlen under. Skovlene forandrer retningen og akselerasjonen til gassene, som resulterer i turbulens og dannelse av bobler av forbrenningsgass i rensevæsken. De resulterende boblene fortsetter så innenfor blandeområdet 42 i utløpsplenumet 30.

Små partikler, slik som sot, fra forbrenning av karbon eller hydrokarboner, føres ned passasjen 20 til det varme plenumet og blir tatt opp i rensevæsken, for så langsomt å synke ned i bunnen av tank 5. Radielle skilleplater 43 inne i tanken hjelper til å legge partiklene i ro. Oppløselige gasser i forbrenningsgassen, slik som SOx og NOx, oppløses i rensevæsken, ikke bare ved filtrering gjennom væskebadet, men hovedsakelig ved kontakt mellom små bobler av væske/gass dannet av den virvlende, agiterte strømmen an gasser gjennom blandeskovlene. Det er underforstått at varigheten i tid, hvor gassene er nedsenket i rensevæsken, eller holdt på av boblene, påvirker oppløsningsgraden av forurensede gasser.

I blandeområdet 42 stiger boblene av forbrenningsgasser over overflaten til rensevæsken, hvor de koaleserer og brytes opp. Innenfor passasjen 30 eller 30a, kan dusjer eller dyser 44 brukes for å sprøyte inn rensevæske i passasjen til forbrenningsgassene, som videre vil forårsake koalesens og oppløsning av boblene med gass, men også fukter veggene 21 og 31 i passasjen 30 for videre kontaktsutveksling, av forurensende bestanddeler i gassen, med rensevæsken. Om det er ønskelig, kan liknende dusjer brukes i de nedre delene i plenumet 20 for å forhåndsfukte og kjøle de varme forbrenningsgassene.

Videre, langs passasjen 30 er det plassert et sett med disfjernerskovler 45. Disse skovlene er laget for å fjerne eventuell gjenværende rensevæske fra den fuktmettede strømmen med forbrenningsgasser og innblandete små dråper. Matrisen med disfjernerskovler 45 er liknende matrisen med blandeskovler 42 og kan være et speilbilde av den. De omfatter en matrise med overlappende, parallelt forskjøvet og flate skovlelementer 46. Hver skovl 46 er vanligvis 1,9 cm bred, 0,7 cm tykk og med en avstand på 0,7 til 1,9 cm mellom hverandre. Avstanden mellom skovlene 46 er tilstrekkelig kort for å oppnå god kontakt mellom mettet gass og skovlene, men samtidig tilstrekkelig stor nok til å unngå økning av gassenes hastigheter, hvilket kan fjerne fuktighet fra skovlene.

Væsken som er fjernet fra gasstrømmen av disfjernerne 45 dreneres ned sideveggene til passasjen 30a og tilbake til badet 5. Riller på passasjeveggene i blandeområdet 42 kan brukes til å styre retningen på dreneringen, og til og med forårsake videre gassutveksling med overflaten på veggene. Rensevæsken (dvs. vann, etc.) som er fjernet med disfjernerne og gjennom veggkontakt, drypper ned i bunnen av tanken, hvor radiell trykksvingning eller bølgeskilleplater hindrer agitasjon og lar de små partiklene roe ned. Slike små partikler og eksessbehandlet væske kan fjernes fra den konisk formete bunnen av tanken. Væsken kan deretter kjøles ned, behandles og gjeninnføres i systemet.

Ved utgangen til disfjernerskovlene, er forbrenningsgassene blitt kjølt ned til temperaturen til rensevæsken i badet 5. Vanligvis vil den være i størrelsesorden 40°C om det brukes resirkulert væske. Forbrenningsgassene utvannes av rensevæsken, men er vanligvis 100% mettet. Som det kan sees i figur 2 og figur 5, etter at forbrenningsgassene har passert gjennom disfjernerne 45, fortsetter de gjennom resten av passasjen 30a, omgitt av en større del av veggen 21 i det varme plenumet 20. Veggen 21 er varm på grunn av eksponering av varme forbrenningsgasser i et område innenfor 250°C-450°C, som kommer inn i kammer 23 fra innløpet 10. Det kan forventes at veggene 21 i det øvre kammeret 23 kan varmes opp innenfor et område på 250°C til 300°C av de innkommende forbrenningsgassene.

Etter at forbrenningsgassene er blitt kjølt ned og renset i rensevæsken og blandeområdet, og fjernet for eksessvæske av disfjernerskovlene 45, er forbrenningsgasstrømmen redusert til en mettet gass uten noen innblandete væskekomponenter av betydning. Mettet forbrenningsgass blir så gjenoppvarmet ved stråling, likedan som ved forbrenning og varmestrømming fra den varmeoverførende overflaten av den felles veggen 21. Avhengig av gasstrømmens mengde og lengden av den utsatte delen av veggen 21 til det varme plenumet, vil gassene bli gjenoppvarmet minst 30°C og kan bli gjenoppvarmet 200°C. Som et resultat av dette, vil fuktigheten i forbrenningsgassene, når de kommer ut fra eksosplenumet, normalt være under metningspunktet og vanligvis ved 75% metning, så fjernes kondensen fra væsker i den nedoverstrømmende rørledningen, og forhindrer/reduserer synlig damp i atmosfæren. Følgelig har utslippsgassen ingen synlig varmekarakteristikk eller noen fuktighetsskyer og er redusert for både små partikler og forurensende bestanddeler i gassen.

Det er underforstått at den ideelle strømmengden av forbrenningsgasser ikke alltid er opprettholdt, og nå og da vil det oppstå trykksvingninger i strømmengden. Oppfinnelsen tilpasser seg for uventet økt strømmengde ved å bruke passasje 47 som strekker seg ut fra badet 5 (under kanten 24) og toppen av blandeskovlene 40. Videre, i tilfellet hvor en trykksvingning i strømmengden av gass fører rensevæsken gjennom blandeskovlene 40 og inn i blandekammer 42, kan væsken da flyte over gjennom en rørformet drenering 48, plassert i den ytre omkretsen til passasjen 30a, indikert med pil D. Nettoeffekten er å lage renseanordningen mer pålitelig ved varierende strømningssituasjoner, et vanlig problem ved andre fuktighetsrenseanordninger.

Den foreliggende utformingen drives med et minimalt mottrykk eller en topp fra 0,002 bar til 0,015 bar. Det samlete trykkfallet i systemet er mindre enn 0,015 bar, hovedsakelig fra det hydrostatiske trykket fra nivået i væskebadet.

Renseanordningen er effektiv for fjerning av SO2 og små partikler som kommer fra forbrenning av brennstoff, slik som dieselolje. En grad på 80% fjerning av partikkel og en grad på 95% fjerning av SO2 er oppnådd ved bruk av dette apparatet og denne metoden.

Det er også tydelig for en fagutdannet innen dette feltet, at kontinuerlig strøm og utskifting av rensevæske er nødvendig. Væske kan innføres gjennom dusjer, men er fortrinnsvis også innført i en normal strømmengde inn i badet 5 ved hjelp av en væskekilde, som ikke er vist her.

Parametrene for forbrenningsgassen i en gitt situasjon vil være avgjørende for størrelsen, strømmengden og temperaturene som brukes i renseanordningen i oppfinnelsen. Et eksempel på et sett av parametere ved bruk av et stjerneformet varmt plenum, med forbrenningsgasser fra en megawatt motor (1500 hk), er vist i

tabellen nedenfor:

Eksempel #1 -1500 hk (1 Megawatt motor)

Et ytterligere eksempel av parametere for renseanordning brukt for et sirkulært varmt plenum, i en 7500 hk motor, er vist i tabellen nedenfor:

Eksempel #2 7500 hk (5.6 Megawatt motor)

De nevnte utførelsesformene ble kjørt med et mottrykk med en topp på 0,015 bar. Fordelene med en minimert topp på mottrykket er fullt synlig for fagutdannete personer innenfor området og er en vesentlig forbedring av fra andre høyeffektive renseanordninger som benytter topp på trykket som er høyere.

Ved kjøring, kjøles forbrenningsgasser med temperaturer fra 200°C til 490°C, som inneholder sot og reaksjonsgasser slik som svoveldioksid og nitrogenoksid, ned til temperaturen til badet med rensevæske, de små partiklene fjernes i badet og betydelige prosentdeler svoveldioksid fjernes fra forbrenningsgasstrømmen gjennom oppløsning i rensevæsken. Søker har funnet ut at 90% svoveldioksid kan fjernes fra forbrenningsgassen ved hjelp av denne oppfinnelsen, og at 20% NOx kan fjernes. Den høye prosentdelen NOx-fjerning kommer av pH-nivået i rensevæsken, som dannes ved oppløsningen av SO2. Vanligvis, i eksempelet beskrevet ovenfor, er pH-nivået innenfor et område innen 2-3, hvilket er en ypperlig absorbator for NOx.

Søker har også funnet at opptil 90% av sot og 20% av hydrokarbonholdige små partikler fjernes av rensevæsken.

Den nevnte beskrivelsen er ment for å indikere egenskapene til oppfinnelsen, dens virkemåte og fordeler, uten å være begrensende for størrelse, temperatur eller driftsmessige faktorer. Variasjoner fra beskrivelsen og eksempler kan lett bli forstått av en fagutdannet person innenfor området og fremstilt uten å gå bort fra rekkevidden til oppfinnelsen.

Claims (20)

1. Renseanordning (1) for reduksjon av små partikler og forurensende bestanddeler fra forbrenningsgasser karakterisert ved at den omfatter: koaksiale innkapslete varmerør (20) og utløpsrør (30) for føring av forbrenningsgasser i motstrøms retning, en tank (5) omfattende et bad med rensevæske, hvori endene (24) til varmerøret (20) og utløpsrørene (30) er innbyrdes forbundet og nedsenket i rensevæske innvendig i tanken (5), hvor forbrenningsgassene passerer gjennom rensevæsken, et eller flere sett med blandeskovler (40), og et eller flere sett med disfjernerskovler (45), hvori blandeskovlene (40) er plassert inne den nedsenkete enden til utløpsrøret (30), og er anordnet for å lage turbulens i forbrenningsgassene for å danne veldig små bobler, og hvori disfjernerskovlene (45) er plassert i utløpsrøret (30) og nedstrøms med blandeskovlene, og er anordnet for fjerning av små dråper og dis fra forbrenningsgassene.

2. Renseanordning i patentkrav 1, karakterisert ved at varmerøret og utløpsrørene har en felles veggseksjon (21) som skiller seg helt fra de nedsenkete endene.

3. Renseanordning i patentkrav 2, karakterisert ved at den felles veggseksjonen (21) er en varmeveksler for å varme opp forbrenningsgassene som strømmer gjennom utløpsrøret.

4. Renseanordning i patentkrav 1, karakterisert ved at hvert sett med blandeskovler (40) omfatter en skrå matrise med tynne, flate, langstrakte skovler (41), adskilte fra hverandre og forskjøvet på tvers fra de tilstøtende skovlene.

5. Renseanordning i patentkrav 4, karakterisert ved at hvert sett med blandeskovler skrår radielt utover.

6. Renseanordning i patentkrav 1, karakterisert ved at hvert sett med disfjernerskovler (45) omfatter en skrå matrise med tynne, flate, langstrakte skovler (46), adskilte fra hverandre og forskjøvet på tvers fra de tilstøtende skovlene.

7. Renseanordning i patentkrav 6, karakterisert ved at disfjernerskovlene er skrår radielt innover.

8. Renseanordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at den omfatter et sentralt innløpsrør (10) som er festet og innbyrdes forbundet med det omgivende varmerøret (20).

9. Renseanordning i samsvar med patentkrav 4, karakterisert ved at dusjer (44) for sprøyting av rensevæske inn i forbrenningsgassene er plassert mellom settet med blandeskovler (40) og settet med disfjernerskovler (45).

10. Renseanordning i samsvar med patentkrav 3, karakterisert ved at varmeveksleren skaper tilstrekkelig gjenoppvarming av forbrenningsgassene slik at forbrenningsgassenes temperatur høynes over duggpunktet med minst 30°C.

11. Renseanordning i samsvar med patentkrav 4, karakterisert ved at den felles veggseksjonen (21) har et sirkulært tverrsnitt.

12. Renseanordning i samsvar med patentkrav 4, karakterisert ved at den felles veggseksjonen (21) håret tverrsnitt bestående av flere klaffer.

13. Renseanordning i samsvar med patentkrav 12, karakterisert ved at den felles veggseksjonen (21) er stjerneformet.

14. Renseanordning i samsvar med patentkravene 1-13, karakterisert ved at det operative mottrykket er mindre en 0,015 bar.

15. Metode for rensing av en strøm av forbrenningsgasser for å redusere innholdet av små partikler og forurensende bestanddeler i gassen og for å redusere forbrenningsgassenens temperatur, karakterisert ved at den omfatter; (a) føring av forbrenningsgasser fra en kilde gjennom et langstrakt innløpsrør (10); (b) føring av forbrenningsgasser i motstrøms retning gjennom et varmerør (20) som omgir innløpsrøret (10); (c) føring av forbrenningsgasser gjennom et væskebad (5) for å kjøle ned gassene og holde igjen små partikler; (d) føring av forbrenningsgasser i motstrøms retning inn et utløpsrør (30) som omgir varmerøret (20) og som har minst en delvis felles vegg (21) med varmerøret; (e) føring av forbrenningsgasser gjennom et eller flere sett med blandeskovler (40) anordnet for å endre retningen til gasstrømmen og lage turbulens i væskebadet, hvori små bobler dannes og blandes inn i gasstrømmen; (f) føring av forbrenningsgasser gjennom et eller flere sett med disfjernerskovler (45) for tilstrekkelig fjerning av innblandete bobler og fuktighet; (g) føring av forbrenningsgasser langs en oppvarmet overflate på den felles veggen (21) for å øke temperaturen til forbrenningsgassene over duggpunktet, og (h) utføring av forbrenningsgassene fra renseanordningen.

16. Metode i samsvar med patentkrav 15, karakterisert ved at det i steg (e) dannes små bobler av forbrenningsgassene gjennom tilgrumsings- og virvlingsturbulens, forårsaket ved at forbrenningsgassene føres gjennom en skrå matrise med nedsenkete blandeskovler (41).

17. Metode i samsvar med patentkrav 15, etter steg (e), karakterisert ved den omfatter føring av forbrenningsgassene og de innblandete boblene gjennom en dusjpassasje for oppløsing av boblene;

18. Metode i samsvar med patentkrav 15, karakterisert ved at i steg (f), er disfjernerskovlene (46) adskilte for å komme i kontakt med gasstrømmen og dermed fjerne fuktighet, samt forhindre økning i hastigheten til gasstrømmen, noe som ville trukket med seg fuktighet fra skovlene.

19. Metode i samsvar med patentkrav 15, karakterisert ved at i steg (g), blir forbrenningsgassene varmet opp i utløpsrøret (30) av forbrenningsgassene inne i det varme røret (20), ved hjelp av varme overført gjennom den felles veggseksjonen (21).

20. Metode i samsvar med patentkrav 19, karakterisert ved at temperaturen til forbrenningsgassene er høynet minst 30°C over duggpunktet.