Theory and Practice of a New Class of Equipment for Separation of Particulates from Gases: the Turbulent Flow Precipitator Le précipitateur turbulent : un nouveau type de dispositif de séparation de particules présentes dans un courant de gaz. Théorie et technologie

Abstract

The main classes of separators of particulates from gases comprise inertial separators, filters, (wet) scrubbers and electrostatic precipitators, each of which technique has its proper niche and each has its advantages and its disadvantages. In the present paper a new class of equipment, the turbulent flow precipitator (TFP) for gas cleaning is described that, though at the present only in its infancy, is rapidly gaining popularity because it has some advantages over each and every known type of separator and it has very few limitations. TFPs are far more efficient for the removal of fine particles than inertial separators, unlike filters they do not plug up, they do not present secondary disposal problems and they require less maintenance (and are less expensive) than electrostatic precipitators. They can be very efficient also in the submicron range of particle size and there are no practical limitations as far as high temperatures and/or corrosive atmospheres are concerned. They are equally suitable for the removal of solid and liquid particles from gases. Turbulent flow precipitators work on the principle of turbulent eddy penetration into deep regions where there is no net flow, where the eddies die out and where the fine particulates carried by the eddies deposit on collector surfaces. TFPs comprise two well defined regions:- straight, uniform and unobstructed flow passages in which the gas carrying the suspended fine particulates is passed in turbulent flow;- and adjacent collection regions where there is no net gas flow and where all of the separation of particles from the gas takes place. Hence, a TFP is a filter in which the separation of the particulates from the gas takes place outside the passages where the gas flows. Les principaux séparateurs de particules dans un courant de gaz existants sur le marché sont les séparateurs par inertie, les filtres, les laveurs et les électrofiltres. Chaque type de séparateur est destiné à une utilisation spécifique et possède des avantages et des inconvénients. Cet article décrit une nouvelle catégorie de dispositifs appliqués à la purification des gaz, les précipitateurs turbulents (FIT) qui, malgré leur nouveauté, ont gagné rapidement en popularité parce qu'ils présentent des avantages par rapport à chacun des autres types de séparateurs ; ils ont aussi très peu de limitations. Les précipitateurs turbulents sont beaucoup plus efficaces que les séparateurs par inertie pour la séparation des particules très fines, ne se colmatent pas comme les filtres, ne posent pas de problème de traitement secondaire, exigent moins d'entretien et sont moins coûteux que les électrofiltres. Ils peuvent atteindre une efficacité élevée même en présence de particules submicroniques, et ils ne sont pas soumis à des contraintes liées aux hautes températures et/ou aux environnements corrosifs. Ils peuvent séparer aussi bien des particules solides que liquides contenues dans un courant de gaz. Le mécanisme de précipitation turbulente consiste à faire pénétrer les tourbillons d'un courant turbulent d'un gaz dans des cavités profondes, caractérisées par l'absence d'un courant net, où la turbulence se dissipe et où les particules fines emportées par ces tourbillons sont captées sur des surfaces collectrices. Tous les précipitateurs turbulents incluent deux zones bien définies : - des conduits droits, uniformes et non obstrués dans lesquels s'écoule le gaz turbulent, portant les particules fines en suspension ; - des zones adjointes collectrices dans lesquelles il n'y a pas d'écoulement net et où s'effectue la séparation des particules présentes dans le gaz. Ainsi, les précipitateurs turbulents sont des séparateurs dans lesquels les particules sont séparées en dehors du flux gazeux.