專利名稱：氣體清潔的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從氣體分離粒子。
背景技術(shù)：
例如當(dāng)燃燒木材、木材顆粒、泥炭或城市垃圾時(shí)，在燃燒過(guò)程中可能形成氣溶膠粒子。氣溶膠粒子還可能在エ業(yè)過(guò)程中形成，例如熱鍍鋅、焊接或者玻璃熔煉。所述氣溶膠粒子通常對(duì)環(huán)境和健康有害。具體地，所謂的納米粒子當(dāng)被吸入?yún)?，因?yàn)榭赡軙?huì)滲入人體肺部，所以它們可能導(dǎo)致健康問(wèn)題。在エ業(yè)過(guò)程中蒸發(fā)的有毒重金屬也可能會(huì)濃縮并富集在納米粒子中。術(shù)語(yǔ)納米粒子在本文中是指直徑小于或等于500nm的粒子。已知?dú)馊苣z粒子可以通過(guò)利用過(guò)濾、或者通過(guò)利用靜電濾塵器來(lái)與煙道氣體分 離。靜電濾塵器通常特征在于低壓降以及處理高粒子濃度的能力。在常規(guī)靜電濾塵器中，粒子通常借助電暈放電來(lái)充電，并且?guī)щ娏Ｗ咏柚妶?chǎng)移位到收集板。通常，充電和電移位設(shè)置為在相同體積內(nèi)發(fā)生。在常規(guī)靜電濾塵器中，目標(biāo)在于將高電場(chǎng)與低電荷密度一起使用，因?yàn)榕c高電荷密度結(jié)合的強(qiáng)電場(chǎng)會(huì)増加能量消耗。在1-100 μ m狀態(tài)的粒子的有效充電需要強(qiáng)電場(chǎng)。常規(guī)靜電濾塵器通常被優(yōu)化用于分離直徑在1-100 μ m范圍內(nèi)的粒子。另ー方面，納米粒子的有效充電需要在帶粒氣體中的高電荷密度。因此，當(dāng)任務(wù)是分離納米粒子時(shí)，常規(guī)靜電濾塵器通常不是非常有效的和/或經(jīng)濟(jì)的。清潔靜電濾塵器的收集板的現(xiàn)有技術(shù)解決方案的問(wèn)題在于，在清潔處理期間松散的粒子可能被捕獲回氣流。如果在清潔處理期間切斷氣流，那么這可以被避免。然而，這樣會(huì)使得氣體清潔系統(tǒng)變得更復(fù)雜。粒子可以由電暈放電來(lái)充電以便充電與電移位分開(kāi)地發(fā)生。然而，在那種情況下粒子會(huì)沉積在電暈電極附近的所有表面上，并且這樣會(huì)使靜電濾塵器的清潔更困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種用于氣體清潔的設(shè)備。本發(fā)明的目的還在于提供用于氣體清潔的方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種氣體清潔設(shè)備(500)，包括
-充電單元(150)，其設(shè)置為通過(guò)對(duì)帶粒氣體(FG)的粒子(PO)充電而形成帶電粒子(PD ；
-流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)，其設(shè)置為通過(guò)引導(dǎo)所述帶粒氣體(FG)而提供氣體射流(JETl)；
以及
-集電極，其具有設(shè)置為通過(guò)電場(chǎng)(El)從所述氣體射流(JETl)收集粒子(Pl)的有效收集區(qū)域(EFFZ)，其中所述有效收集區(qū)域(EFFZ)定位成所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的每個(gè)點(diǎn)處的氣體速度梯度(△ v/Ay)小于或等于所述氣體射流(JETl)的最大氣體速度(Vmax)除以所述射流的高度尺寸(dl’)的10%，所述高度尺寸(dl’)在所述流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)的位置處確定。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種從帶粒氣體(FG)分離粒子(PO、Pl)的方法，所述方法包括
-通過(guò)對(duì)帶粒氣體(FG)的粒子(PO)充電來(lái)形成帶電粒子(Pl),
-通過(guò)由流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)引導(dǎo)所述帶粒氣體(FG)來(lái)提供氣體射流(JET1)，
-以及通過(guò)電場(chǎng)(El)從所述氣體射流(JETl)收集粒子(Pl)到集電極(10)的有效收集區(qū)域(EFFZ)，
其中所述有效收集區(qū)域(EFFZ)定位成所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的每個(gè)點(diǎn)處的氣體速 度梯度(Δν/ Ay)小于或等于所述氣體射流(JETl)中的最大氣體速度(Vmax)除以所述射流的高度尺寸(dl’)的10%，所述高度尺寸(dl’)在所述流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)的位置處確定。本發(fā)明的其他方面呈現(xiàn)在獨(dú)立權(quán)利要求中。根據(jù)本發(fā)明，首先對(duì)粒子充電，并且隨后將帶電粒子從氣流分離到集電極，以便電極的有效收集區(qū)域基本上與氣流分開(kāi)。因此，在電極的清理處理期間，能夠從電極去除粒子，以便它們不被捕獲回到所述氣流。結(jié)果，可以獲得納米粒子的高收集效率。在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)粒子電離氣體由離子源產(chǎn)生，并且粒子通過(guò)在混合區(qū)域中將電離氣體與帶粒氣體混合來(lái)充電。結(jié)果，離子源不被污染，并且不需要清潔它。歸功于將電離氣體與帶粒氣體混合，停留時(shí)間可以變長(zhǎng)，并且可以提高對(duì)納米粒子充電的效率。當(dāng)分開(kāi)執(zhí)行粒子的充電和粒子的收集時(shí)，這樣可以對(duì)選擇氣體清潔設(shè)備的操作參數(shù)提供相當(dāng)大的自由。例如，可以使用高電場(chǎng)用于從氣流移位帶電粒子，而不會(huì)過(guò)分地増加氣體清潔設(shè)備的電功耗。(當(dāng)使用相同的電場(chǎng)來(lái)充電和收集時(shí)，較高的電場(chǎng)可能導(dǎo)致増大的電暈電流，并且隨后也導(dǎo)致過(guò)分高的功耗)。離子源內(nèi)部的溫度和氣體組成可以基本上與帶粒(煙道)氣體的溫度和氣體組成偏離。這樣可以允許例如在電極的使用壽命、電極的材料和/或功耗方面的最優(yōu)化。因?yàn)榱Ｗ拥某潆姾土Ｗ拥氖占珠_(kāi)執(zhí)行，所以混合區(qū)域不需要包括會(huì)使離子遠(yuǎn)離混合區(qū)域偏轉(zhuǎn)的電極對(duì)。結(jié)果，混合區(qū)域中的表面可以保持基本上清潔。因此，氣體清潔設(shè)備可以是基本上免維護(hù)的。實(shí)際上，集電極可以是預(yù)期需要定期維護(hù)的唯一部件。此外，離子在混合區(qū)域中可以具有延長(zhǎng)的使用壽命，因?yàn)榛旌蠀^(qū)域中的電場(chǎng)是非常小的。因此，與常規(guī)靜電濾塵器中相比，更容易實(shí)現(xiàn)高電荷密度。因此，氣體清潔設(shè)備可以以低功耗有效地操作。因?yàn)榱Ｗ拥某潆姾土Ｗ拥氖占珠_(kāi)執(zhí)行，所以沉積在集電極上的粒子不干擾離子源的操作。因?yàn)榱Ｗ拥某潆姾土Ｗ拥氖占珠_(kāi)執(zhí)行，所以集電極的表面上的電流密度可以是較低的。結(jié)果，沉積在集電極上的電絕緣粒子不顯著地降低粒子偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)度。因?yàn)榱Ｗ拥某潆姾土Ｗ拥氖占珠_(kāi)執(zhí)行，所以粒子偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的空間分布可以選擇為帶電粒子基本上僅撞擊在集電極上。這樣減少了清潔氣體清潔設(shè)備內(nèi)部的其他表面的需要，即不在集電極上的表面。通過(guò)本文下面給出的描述和示例，并且還通過(guò)所附權(quán)利要求，本發(fā)明的實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得更清晰。


在下面的示例中，將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中
圖Ia表示包括離子供應(yīng)部、粒子充電區(qū)域、流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)以及粒子集電極的氣體清潔設(shè)備，
圖Ib表示圖Ia的氣體清潔設(shè)備的尺寸，
圖2以三維視圖示出氣體清潔設(shè)備，
圖3表示集電極相對(duì)于氣體射流的位置，
圖4a表示引導(dǎo)氣流以便它不撞擊在集電極的有效粒子收集區(qū)域上，
圖4b表示在氣流中心的第一點(diǎn)和在流動(dòng)限定孔的頂部的第二點(diǎn)，
圖5表示替代的流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，
圖6a舉例表示集電極上方和氣體清潔設(shè)備的進(jìn)氣導(dǎo)管中的氣體速度分布，
圖6b舉例表不集電極上方的氣體速度分布，
圖6c舉例表示在再循環(huán)旋渦的情況下的集電極上方的氣體速度分布，
圖7表示將集電極定位于氣流導(dǎo)管的側(cè)面上，
圖8表示定位在氣流導(dǎo)管上方的集電極，
圖9a表示由撞擊在電極室中的基本上豎直表面上的氣流產(chǎn)生的再循環(huán)旋渦，
圖9b表示設(shè)置為使再循環(huán)旋渦最小化的傾斜表面，
圖IOa表示基于電暈放電的離子源，
圖IOb表示基于電暈放電的離子源，
圖11表示包括設(shè)置為變更氣體射流中的氣體速度分布的彎曲進(jìn)氣導(dǎo)管的氣體清潔設(shè)
備，
圖12a以三維視圖示出由在側(cè)面上具有開(kāi)ロ的導(dǎo)管形成的氣體射流，以及 圖12b以三維視圖示出具有基本上矩形剖面的導(dǎo)管。
具體實(shí)施例方式參考圖1，氣體清潔設(shè)備500可以包括粒子充電單元150、流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30以及粒子集電極10。帶粒氣體FG可以經(jīng)由進(jìn)氣導(dǎo)管301引入氣體清潔設(shè)備500。粒子充電單元150設(shè)置為通過(guò)對(duì)帶粒氣流FG的中性粒子PO充電形成帶電粒子Plo帶粒氣體FG可以例如是來(lái)自燃燒過(guò)程的煙道氣體。粒子PO可以例如是固體或液體粒子。粒子PO的直徑可以例如是在5nm到500nm的范圍內(nèi)。充電單元150可以包括離子源100和進(jìn)氣導(dǎo)管301。離子源100設(shè)置為提供電離氣體IG流。電離氣體IG包括離子Jl,其如圖Ia的黑點(diǎn)所示。電離氣體IG可以經(jīng)由噴嘴130引入進(jìn)氣導(dǎo)管301?；旧蠠o(wú)粒子氣體AG可以經(jīng)由管140引導(dǎo)到離子供應(yīng)部100。電離氣體可以與帶粒氣體FG混合以便于提供離子Jl與帶粒氣體FG的混合物。由于電離氣體IG的單極離子Jl互相排斥，所以離子Jl可以通過(guò)靜電カ與帶粒氣體FG混合。
帶粒氣體FG和電離氣體IG也可以例如通過(guò)由流經(jīng)噴嘴130的電離氣體IG流產(chǎn)生的湍流來(lái)混合。換句話說(shuō)，噴嘴130可以設(shè)置為通過(guò)湍流加強(qiáng)混合。電荷在粒子充電區(qū)域CHRZ中可以從離子Jl轉(zhuǎn)移到帶粒氣體FG的中性粒子PO。進(jìn)氣導(dǎo)管301的一部分內(nèi)部體積可以用作充電區(qū)域CHRZ。
大部分中性粒子PO可以在充電區(qū)域CHRZ中轉(zhuǎn)化為帶電粒子Pl。攜帶帶電粒子Pl的氣體可以作為氣體射流JETl噴射到粒子集電極10與相對(duì)電極20之間的空間中。在粒子集電極10與相對(duì)電極20之間施加的電壓可以產(chǎn)生電場(chǎng)E1，其使帶電粒子Pl偏轉(zhuǎn)到集電極10。集電極10的極性選擇為它吸引帶電粒子P1。換句話說(shuō)，電場(chǎng)El使帶電粒子Pl遠(yuǎn)離氣體射流JETl偏轉(zhuǎn)并且使偏轉(zhuǎn)的帶電粒子Pl移動(dòng)到集電極10的表面。離子源100可以設(shè)置為操作以便所產(chǎn)生的離子Jl是單極的。例如，離子源100可以設(shè)置為操作以便多于90%的所產(chǎn)生的離子是正的并且小于10%的所產(chǎn)生的離子是負(fù)的。替代地，離子源100可以設(shè)置為操作以便多于90%的所產(chǎn)生的離子是負(fù)的并且小于10%的所產(chǎn)生的離子是正的。結(jié)果，在充電區(qū)域CHRZ中充電的大部分粒子Pl是正的或者是負(fù)的。電壓可以由高電壓源225產(chǎn)生。電壓可以經(jīng)由穿過(guò)絕緣體221的導(dǎo)體222聯(lián)接到集電極10。集電極10也可以由導(dǎo)體222和/或由絕緣體221機(jī)械地支撐。為了使收集效率最大化，電壓源225可以設(shè)置為操作以便聯(lián)接在電極10、20之間的電壓略小于電擊穿極限值。由集電極El產(chǎn)生的電場(chǎng)El可以例如比在環(huán)境氣體中產(chǎn)生電擊穿的最小電場(chǎng)小5%-30%。電擊穿極限值可以例如是7kV/cm。流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30可以設(shè)置為引導(dǎo)氣體射流JET1，以便所述氣體射流JETl不吹走沉積在集電極10上的粒子DEPl。流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30可以設(shè)置為引導(dǎo)氣體射流JET1，以便所述氣體射流JETl不顯著地捕獲沉積的粒子DEP1，其隨后作為團(tuán)聚物從集電極10釋放。集電極10可以設(shè)置在電極室302中。清潔的氣體CG可以經(jīng)由出氣導(dǎo)管303引導(dǎo)離開(kāi)。電極室302優(yōu)選地是氣密的，并且它與進(jìn)氣導(dǎo)管301和出氣導(dǎo)管303流體連接。沉積在電極10上的粒子DEPl由于重力而可能偶爾從電極10落到電極室302的底部。底部上的粒子沉積物DEP2可以例如經(jīng)由蓋80手動(dòng)或自動(dòng)地從室302去除。室302可以還包括用于將沉積物DEP2收集到更小底部區(qū)域中的漏斗70。SX、SY以及SZ表示正交方向(還參見(jiàn)圖2、圖12a以及圖12b)。氣體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30附近的氣流的方向可以基本上與方向SX平行。SG表示重力方向。圖Ib表示根據(jù)圖Ia的氣體清潔設(shè)備500的尺寸。氣體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30可以例如是氣體進(jìn)氣導(dǎo)管301的一部分。LI表示充電區(qū)域CHRZ的長(zhǎng)度，即離子注入噴嘴130與氣體引導(dǎo)裝置30的端部之間的距離。充電區(qū)域CHRZ的長(zhǎng)度LI可以例如大于或等于50cm。噴嘴130與集電極10之間的(縱向)距離L1+L4可以例如大于或等于50cm。噴嘴130與電極10的有效粒子收集區(qū)域EFFZ之間的(縱向)距離L1+L4可以大于或等于50cm。小于Ι.Ομπι的粒子主要由稱為擴(kuò)散充電的過(guò)程充電。在這種情況下充電效率取決于離子Jl的濃度，取決于在充電區(qū)域CHRZ中的停留時(shí)間，并且取決于氣體的溫度。在充電區(qū)域CHRZ中的停留時(shí)間可以通過(guò)增加長(zhǎng)度LI來(lái)增加。增加的停留時(shí)間提高了電荷從離子Jl轉(zhuǎn)移到中性粒子PO的概率。然而，長(zhǎng)度LI不應(yīng)該太長(zhǎng)，因?yàn)樵谶@種情況下帶電粒子Pl可能在進(jìn)氣導(dǎo)管301的壁上被中和到顯著程度。在充電區(qū)域CHRZ中的停留時(shí)間可以例如在O. 05s到Is的范圍，并且優(yōu)選地在O. Is到O. 2s的范圍。如果停留時(shí)間太短，那么電荷不能有效地從離子Jl轉(zhuǎn)移到粒子PO。如果停留時(shí)間太長(zhǎng)，那么大部分帶電粒子Pl會(huì)撞擊在導(dǎo)管301的壁上，從而被中和。氣體射流JETl的初始剖面由設(shè)置在氣體引導(dǎo)裝置30的端部處的流動(dòng)孔APEl限定。因此，氣體引導(dǎo)裝置30至少部分地限定流動(dòng)孔APE1。 dl表示流動(dòng)限定孔APEl的內(nèi)部高度尺寸。尺寸dl沿著與在氣體射流JETl中主導(dǎo)的電場(chǎng)El的平均方向(即主方向)平行的方向確定。在圖Ia和圖Ib中，電場(chǎng)El的主方向與方向SY平行。尺寸dl可以與氣體導(dǎo)管301在氣體引導(dǎo)裝置30的端部位置處的內(nèi)部尺寸相等。在基本上圓形導(dǎo)管的情況下，尺寸dl可以與進(jìn)氣導(dǎo)管301的直徑相等。相當(dāng)近似地，氣體射流JETl的高度尺寸dl’可以考慮為基本上與孔APEl (參見(jiàn)圖4a)的尺寸dl相等。氣體射流JETl的高度尺寸dl’在氣體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30的位置處確定，即在孔APEl的位置處確定。氣體射流JETl的高度尺寸dl’可以在氣體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30具有最小高度的位置處確定。d2表示電極10的收集表面與氣體引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30的端部之間的豎直距離。L2表示氣體引導(dǎo)裝置30與電極10的有效收集區(qū)域之間的最大距離。L3表示電極10的有效收集區(qū)域的長(zhǎng)度。d3表示集電極10與相對(duì)電極20之間的距離。相當(dāng)近似地，電極10、20之間的電場(chǎng)El與距離d3成反比。L4表示集電極10與周圍導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的最小距離。通常，L4對(duì)最大電場(chǎng)El設(shè)定極限值，其可以應(yīng)用在電極10、20之間。圖2表示氣體清潔設(shè)備500的三維視圖。集電極10的剖面可以例如是圓形的，以促進(jìn)沉積物DEPl遠(yuǎn)離電極10下落。電極10也可以例如是基本上平面板(參見(jiàn)圖7)。為了避免在電極室302中的電暈放電，電極10可以構(gòu)造為不具有尖銳邊緣。氣體清潔設(shè)備500可以包括一個(gè)或多個(gè)相鄰集電極10。定位在電極室302中的氣流導(dǎo)管304的一部分可以具有切ロ(開(kāi)ロ)306，以允許帶電粒子橫向漂移出氣流導(dǎo)管304。氣流導(dǎo)管304可以與進(jìn)氣導(dǎo)管301和出氣導(dǎo)管302 —起形成基本上連續(xù)的導(dǎo)管(也參見(jiàn)圖12a和圖12b)。如果氣流導(dǎo)管304或電極室302的頂部是導(dǎo)電的，那么它可以用作相對(duì)電極20。具體地，氣流導(dǎo)管304和/或電極室302的頂部可以由金屬制成。相對(duì)電極20也可以是與電極室302電絕緣的，以便增加電場(chǎng)El的強(qiáng)度(這個(gè)實(shí)施例未示出)。然而，在這種情況下，在電極室302的其他導(dǎo)電部分與相對(duì)電極20之間產(chǎn)生另外的電場(chǎng)。相對(duì)電極20的尺寸應(yīng)該確定為該另外的電場(chǎng)不會(huì)無(wú)意地使帶電粒子Pl偏轉(zhuǎn)到電極室302內(nèi)的暴露于高氣體速度的那些導(dǎo)電表面。原理上，如果電極室302由電絕緣材料制成，那么地面(即，房屋的地或水管系統(tǒng))也可以用作相對(duì)電極20。然而，在這種情況下電場(chǎng)El會(huì)是相當(dāng)弱的。參考圖3，氣流導(dǎo)管304的開(kāi)ロ 306可以定位在集電極10的上方。因此，沉積在集電極10上的粒子DEPl不會(huì)由于重力而回落到氣流導(dǎo)管304。作為替代，沉積在集電極10上的粒子DEPl可以落入到電極室302的底部，形成另ー個(gè)沉積物DEP2。所收集的粒子DEPl可以通過(guò)機(jī)械振動(dòng)例如通過(guò)敲擊或錘擊從集電極去除。由于本發(fā)明，使得僅最少量的粒子釋放回到氣體射流JETl。粒子也可以例如通過(guò)用液體尤其用水清洗而去除。參考圖4a，帶粒氣流FG由流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30引導(dǎo)到電極室302，從而形成氣體射流JET1。流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30可以是進(jìn)氣導(dǎo)管301的一部分。氣體射流JETl可以在電極室302中發(fā)散。氣體射流JETl具有邊界BNDl。邊界BNDl是指氣體速度下降到射流JETl的中心處的最大氣體速度的10%的值的極限值。帶電粒子Pl可以由電場(chǎng)El而遠(yuǎn)離氣體射流JETl偏轉(zhuǎn)到集電極10 (圖I)。收集在電極10上的粒子通常被中和，這意味著它們不再通過(guò)電場(chǎng)El附著于電極10。這樣繼而意味著沉積的粒子可以相當(dāng)容易地由高速氣體吹動(dòng)離開(kāi)電極10。中和粒子攜帯回到氣體射流JETl可以急劇地降低收集效率。電極10的有效粒子收集區(qū)域EFFZ優(yōu)選地定位在氣體射流JETl外部。具體地，用于從氣體FG分離粒子PO的設(shè)備500可以包括
-用于形成氣體射流JETl的部件(30)，
-用于對(duì)所述粒子(PO)充電的部件，以及
-設(shè)置成通過(guò)利用電場(chǎng)(El)來(lái)收集所述粒子(P0、P1)的至少ー個(gè)集電極(10)，
其中所述集電極(10)基本上與所述氣體射流JETl分開(kāi)。電極10的有效粒子收集區(qū)域EFFZ優(yōu)選地定位在氣體射流JETl的邊界BNDl的外部，其中所述邊界BNDl的位置在不存在電極10時(shí)確定。具體地，電極10的有效粒子收集區(qū)域EFFZ可以定位在氣體射流JETl的邊界BNDl下面，其中所述邊界BNDl的位置在不存在電極10時(shí)確定。因?yàn)楦鶕?jù)流體動(dòng)力學(xué)，氣體速度在固態(tài)物體的表面處等于零，所以邊界BNDl的位置在不存在電極10時(shí)確定。α I表示氣體射流JETl的邊界BNDl與孔APEl的位置緊前方的氣流的主方向之間的角度。在大電極室302的情況下，角度α I可以例如在10°到15°的范圍內(nèi)。因此，流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)30與有效收集區(qū)域EFFZ的邊界之間的最大距離L2可以通過(guò)等式估算
權(quán)利要求
1.一種氣體清潔設(shè)備(500)，包括 -充電單元(150)，其設(shè)置為通過(guò)對(duì)帶粒氣體(FG)的粒子(PO)充電而形成帶電粒子(PD ； -流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)，其設(shè)置為通過(guò)引導(dǎo)所述帶粒氣體(FG)而提供氣體射流(JETl)；以及 -集電極(10)，其具有設(shè)置為通過(guò)電場(chǎng)(El)從所述氣體射流(JETl)收集粒子(Pl)的有效收集區(qū)域(EFFZ)，其中所述有效收集區(qū)域(EFFZ)定位成所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的姆個(gè)點(diǎn)處的氣體速度梯度(Δν/Δγ)小于或等于所述氣體射流(JETl)的最大氣體速度(Vmax)除以所述射流的高度尺寸(dl’)的10%，所述高度尺寸(dl’)在所述流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu) (30)的位置處確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備(500)，其中所述充電単元(150)包括設(shè)置為通過(guò)電離基本上無(wú)粒子氣體(AG)提供電離氣體(IG)的離子源(100)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(500)，其中所述離子源(100)設(shè)置為通過(guò)電暈放電產(chǎn)生離子(J1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備(500)，其中所述離子源包括電暈電極(110)和相對(duì)電極(120)，并且其中基本上阻止所述粒子(P0、P1)進(jìn)入到所述電暈電極(110)與所述相對(duì)電極(120)之間的空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4任意一項(xiàng)所述的設(shè)備(500)，其中所述充電単元(150)設(shè)置為將電離氣體(IG)與所述帶粒氣體(FG)在進(jìn)氣導(dǎo)管(301)中混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備(500)，其中所述電離氣體(IG)經(jīng)由噴嘴(130)引入到所述進(jìn)氣導(dǎo)管(301)，并且所述噴嘴(130)與所述集電極(10)之間的距離(L1+L4)大于或等于 50cmo
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6任意一項(xiàng)所述的設(shè)備(500)，其中所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的長(zhǎng)度(L3)大于或等于所述射流(JETl)的高度尺寸(dl’)的三倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到7任意一項(xiàng)所述的設(shè)備(500)，其中所述流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)設(shè)置為處于與所述集電極(10)不同的電勢(shì)中。
9.一種從帶粒氣體(FG)分離粒子(PO、Pl)的方法，所述方法包括 -通過(guò)對(duì)帶粒氣體(FG)的粒子(PO)充電來(lái)形成帶電粒子(Pl), -通過(guò)由流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)引導(dǎo)所述帶粒氣體(FG)來(lái)提供氣體射流(JET1)， -以及通過(guò)電場(chǎng)(El)從所述氣體射流(JETl)收集粒子(Pl)到集電極(10)的有效收集區(qū)域(EFFZ)， 其中所述有效收集區(qū)域(EFFZ)定位成所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的每個(gè)點(diǎn)處的氣體速度梯度(Δν/ Ay)小于或等于所述氣體射流(JETl)中的最大氣體速度(Vmax)除以所述射流的高度尺寸(dl’)的10%，所述高度尺寸(dl’)在所述流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)的位置處確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)所述帶電粒子(Pl)的直徑為IOOnm時(shí)，所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的最遠(yuǎn)點(diǎn)定位成，在所述氣體射流(JETl)的中心(CNTl)處行進(jìn)的帶電粒子(Pl)撞擊在所述有效收集區(qū)域(EFFZ)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中電場(chǎng)(E1)、氣體速度(ve)、以及從射流(JETl)的中心(CNTl)到集電極(10)的橫向距離已經(jīng)選擇為，IOOnm粒子從射流(JETl)的中心(CNTl)到集電極(10)的行進(jìn)時(shí)間(τ DEIFT)在O. 5到2s的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述帶粒氣體(FG)的流速保持在預(yù)定極限值以下，以便當(dāng)所述帶電粒子(Pl)的直徑為IOOnm時(shí)在所述氣體射流(JETl)的中心(CNTl)處行進(jìn)的帶電粒子(Pl)撞擊在所述有效收集區(qū)域(EFFZ)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述充電包括將所述帶粒氣體(FG)與通過(guò)電離基本上無(wú)粒子氣體(AG)而產(chǎn)生的電離氣體(IG)混合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，該方法包括通過(guò)電暈放電產(chǎn)生離子(J1)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備(500)，其中所述離子源包括電暈電極(110)和相對(duì)電極(120)，并且其中基本上阻止所述粒子(PO、Pl)進(jìn)入到電暈電極(110)與相對(duì)電極(120)之間的空間。
16.根據(jù)權(quán)利要求13到15任意一項(xiàng)所述的方法，該方法包括在進(jìn)氣導(dǎo)管(301)中將電離氣體(IG)與所述帶粒氣體(FG)混合。
17.根據(jù)權(quán)利要求13到16任意一項(xiàng)所述的方法，該方法包括將所述電離氣體(IG)經(jīng)由噴嘴(130)引入到進(jìn)氣導(dǎo)管(301)，以便所述噴嘴(130)與所述集電極(10)之間的距離(L1+L4)大于或等于50cm。
18.根據(jù)權(quán)利要求9到17任意一項(xiàng)所述的方法，其中在所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的每個(gè)點(diǎn)上方Icm ( Δ y)的氣體速度(Δν)小于或等于20cm/s。
19.根據(jù)權(quán)利要求9到17任意一項(xiàng)所述的方法，其中在所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的每個(gè)點(diǎn)處的速度梯度(Λ V/ Λ y)小于或等于20s'
20.根據(jù)權(quán)利要求9到19任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的長(zhǎng)度(L3)大于或等于所述射流(JETl)的高度尺寸(dl’)的三倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求9到20任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)處于與所述集電極(10)不同的電勢(shì)中。
全文摘要
一種用于從帶粒氣體(FG)分離粒子(P0、P1)的方法，包括-通過(guò)對(duì)帶粒氣體(FG)的粒子(P0)充電而形成帶電粒子(P1)，-通過(guò)由流動(dòng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)引導(dǎo)所述帶粒氣體(FG)來(lái)提供氣體射流(JET1)，-以及通過(guò)電場(chǎng)(E1)從所述氣體射流(JET1)收集粒子(P1)到集電極(10)，其中所述集電極(10)的有效收集區(qū)域(EFFZ)定位為所述有效收集區(qū)域(EFFZ)的每個(gè)點(diǎn)處的氣體速度梯度(Δv/Δy)小于所述氣體射流(JET1)中的最大氣體速度(VMAX)除以所述射流的高度尺寸(d1’)的10%。
文檔編號(hào)B03C3/36GK102648055SQ201080043971
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2010年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者喬馬·凱斯金倫, 考科·詹卡, 阿里·萊廷倫 申請(qǐng)人:喬馬·凱斯金倫, 考科·詹卡, 阿里·萊廷倫