(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を混合するデバイスであって、
第１の流体のための実質的に上向きの経路と、
前記経路を横切る実質的に２次元のグリッドを形成する複数のノズルと、を有し、第１の流体は、前記グリッドを通過し、
更に、第２の流体を前記グリッドの上方の前記経路内に注入する手段を有し、
前記グリッドを通過する第１の流体が、第１の流体の複数の噴流を、前記グリッドの上方の前記経路内において前記複数のノズルによって形成するように、且つ、
複数の前記噴流を相互作用させて、第１の流体の非線形流れを、前記グリッドの上方の前記経路内に形成するように、且つ、
第１の流体の非線形流れと、前記経路内に注入された第２の流体とを、前記グリッド全体の上方の前記経路内で接触させ且つ相互作用させるように、
前記複数のノズルが、前記グリッド内に形作られ且つ位置決めされ、
第１の流体の非線形流れは、実質的に上方に流れる複数の渦流を含み、前記渦流は、実質的に同じ方向に回転する、デバイス。
【請求項２】
第１の流体は、気体であり、第２の流体は、液体である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ノズルは、スロット又は孔である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記ノズルは、上方に向かって狭くなるスロット、平行スロット、又は、前記グリッドから下方に延びる傾斜要素を有する孔である、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
更に、前記経路を横切る実質的に２次元の第２のグリッドを形成する複数のノズルを有し、第１の流体は、前記第２のグリッドを通過し、
第２の流体を前記経路内に注入する前記手段は、前記第２のグリッドの上方に位置し、
前記第２のグリッドを通過する第１の流体が、第１の流体の少なくとも１つの噴流を、前記第２のグリッドの上方の前記経路内において前記複数のノズルごとに形成するように、且つ、
複数の前記噴流を相互作用させて、第１の流体の非線形流れを、前記第２のグリッドの上方の前記経路内に形成するように、且つ、
第１の流体の非線形流れと、前記経路内に注入された第２の流体とを、前記第２のグリッド全体の上方の前記経路内で接触させ且つ相互作用させるように、
前記複数のノズルが、前記第２のグリッド内に形作られ且つ位置決めされる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
流体を混合する方法であって、
第１の流体を、実質的に上向きの経路に沿って、前記経路を横切るように位置するノズルの実質的に２次元のグリッドを通過させ、
前記グリッドを通過した第１の流体は、第１の流体の複数の噴流を、前記グリッドの上方の前記経路内において複数の前記ノズルによって形成し、
複数の前記噴流を相互作用させて、第１の流体の非線形流れを、前記グリッドの上方の前記経路内に形成し、
第２の流体を、前記グリッドの上方の前記経路内に注入し、
第１の流体の非線形流れと、前記経路内に注入された第２の流体とを、前記グリッド全体の上方の前記経路内で接触させ且つ相互作用させ、
第１の流体の非線形流れは、実質的に上方に流れる複数の渦流を含み、前記渦流は、実質的に同じ方向に回転する、方法。
【請求項７】
第１の流体は、気体であり、第２の流体は、液体である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ノズルは、スロット又は孔である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ノズルは、上方に向かって狭くなるスロット、平行スロット、又はプレートから下方に延びる傾斜要素を有する孔である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
第１の流体を、前記経路を横切るように位置するノズルの実質的に２次元の第２のグリッドを通過させ、
第２の流体を前記経路内に注入することを、前記第２のグリッドの上方で行い、
前記第２のグリッドを通過する第１の流体が、第１の流体の少なくとも１つの噴流を、前記第２のグリッドの上方の前記経路内において前記複数のノズルごとに形成し、且つ、
複数の前記噴流を相互作用させて、第１の流体の非線形流れを、前記第２のグリッドの上方の前記経路内に形成し、且つ、
第１の流体の非線形流れと、前記経路内に注入された第２の流体とを、前記第２のグリッド全体の上方の前記経路内で接触させ且つ相互作用させるように、
前記複数のノズルを、前記第２のグリッド内に形作り且つ位置決めする、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願〕
本出願は、２０１３年１１月１日に出願された米国仮特許出願第６１／８９８，７１３号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、例えば気体から塵埃及び汚染化学物質を除去するために、気体及び液体などの２つの流体間の熱交換、質量交換及び／又は化学交換、並びに相互作用に関与する化学産業、冶金産業、エネルギー産業及びその他の産業に関する。本発明は、洗浄機、吸収器、脱着器、熱交換器又は化学反応器として使用することができる。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１は、円筒形のハウジングと、ハウジングの垂直軸線に沿って渦を形成するブレード式旋回デバイスとを備えた集塵装置を使用するデバイスを記載している。旋回デバイスは、空力キャビティ内に配置されて水を振りかけられる。水は、縁部にスロットを含み且つ水で満たされたプレートから、旋回翼ブレードの上に直接供給される。リングディフレクタがキャビティの上部に取付けられ、フラット撒水型給水ノズルの列が、キャビティの下に配置される。このデバイスは、１２００〜１３００Ｐａの気流抵抗、及び０．１〜０．１５ｌ／ｎｍの還流水消費量で、気体から塵埃を９９．５〜９９．９％取除く。これらの特徴は、旋回翼の周辺部にわたる高効率な水及び気体分布、活性領域の散水を何倍にも増大させる旋回翼での水（パルプ）の再循環、浄化給水によるドロップトラップ前の清浄気体の洗浄、ねじ線を覆って配置されたコーナー部材を含む高効率なフード型ドロップトラップの設置によってもたらされる。このデバイスは、高い気体清浄効率を提供する。
【０００４】
特許文献２は、電力工学、冶金、化学及びその他の産業部門で使用される、乳化液体流内のガス状排出物から有毒物質を捕捉するデバイスを記載している。平行六面体の形のアダプタが形成され、アダプタは、その底部に固定され且つ鈍角三角形の形状の４つの羽根で形成された軸線方向の旋回羽根を有し、鈍角三角形の鈍角は、平行六面体の二面角で内接する。ベースの中央部は、平行六面体の軸線内に位置する１つの箇所で互いに接する。窓が平行六面体の壁に且つ羽根の真上に設けられ、４つのプレートの形態の乳化イニシエータが、窓の上に位置決めされ、４つのプレートは、平行六面体の二面角内で内接する直角三角形の形状を有し、流れ断面を１０〜２５％減少させる。
【０００５】
ガス状汚染物などの気体から塵埃を除去するために使用される既知の発泡ガス洗浄機又はプレートガス洗浄機は、孔又はスロットを有する水平プレートを含む。灌流液をプレート上に上方から滴下し、気体を下方から供給するとき、乱流泡が形成され、乱流泡内において、気泡が連続的に形成され、融合され、破壊される。通常、かかるプレートには、直径４〜８ｍｍの孔又は幅４〜５ｍｍのスロットが形成される。孔又はスロットの数は、プレートの総面積に対する孔又はスロットの累積断面積の比率が０．１５〜０．２５になるように選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ロシア国特許第２１３２２２０号明細書
【特許文献２】ロシア国特許第２１０４７５２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のデバイスは、高効率のガス、熱及び化学交換、反応を有し、気体と液体の間の相互作用は、製造及び作動の両方にとって信頼性が高く安価である。
【０００８】
グリッドプレートは、清浄対象の気体噴流が、垂直方向ではなく、様々な方向に傾斜するように構成される。複数の気体噴流は、交差し、相互作用して、泡等の気液混合物をグリッドプレートの上方に形成する。気体噴流が交差することにより、気体噴流内の気体と液滴の相対速度が急速に増大する。これにより、たとえグリッドプレートのスロット又は開口が（例えば、先行技術のデバイスよりも）比較的大きいときでも、気体と灌流液の間の熱及び質量の交換の効率を向上させる。
【０００９】
異なる方向に傾斜する噴流を形成するために、様々なグリッドプレートの特定の形態がある。気体と液体の間の向上させた相互作用の効果が非常に顕著なのは、グリッドプレートに対して垂直な方向から大きく離れた方向に且つグリッドプレートの面にできる限り近い方向に噴流を形成するプレートの場合であり、グリッドプレートの総面積に対する開口（又はスロットの）累積断面積の比率に最も有利である。様々な方向に傾斜した気体噴流を形成するプレートは、傾斜した噴流を形成するように気体を通過させる開口又は孔が形状決めされた有孔シートであってもよいし、ブレードを有する平行な旋回ノズルのアレイであってもよいし、例えば角度付き要素で構成されたスロットのアレイであってもよい。
【００１０】
本発明の１つの実施形態は、装置であり、装置は、入口及び出口を含むハウジングを有し、流体が、入口からハウジング内の流路に沿って出口に流れ、装置は、グリッドに配列された複数のノズルを有し、グリッドは、ハウジングの内側に且つ流路内に配置され、各ノズルは、３次元構造を有し、複数の軸線方向旋回翼ブレードが、３次元構造の内側に配置され、各旋回翼ブレードは、傾斜した四角形であり、各四角形は、３次元構造の隣接した２つの側面に接触する隣接した２つの側面と、隣接した他の２つの側面を有し、他の２つの側面は、３次元構造の垂直方向軸線上の同じ実際の又は仮想の頂点のところで交差する。ハウジングの内側を通る流体は、気体であるのがよい。装置は、更に、流灌流液をハウジングに供給する入口を有し、入口は、流路に沿ってグリッドよりも後に且つ出口よりも前に配置される。傾斜した四角形は、傾斜した矩形であってもよく、湾曲していてもよい。装置の３次元構造は、平行六面体であってもよい。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、グリッドの各ノズルが、気体を１方向に旋回させるように構成される。グリッド内のノズルは、グリッド内で平行に配置されてもよい。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態では、グリッドは、複数の締結要素を含み、複数のノズルの各々は、複数のノズルの仮想頂点のところに配置される。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態では、３次元構造の各側面の各縁部の少なくとも一部は、各縁部の少なくとも一部分が、３次元構造に接触する四角形の隣接した２つの側面の一方を越えて突出しないように切断される。
【００１４】
本発明の方法は、流体を入口から供給して、ハウジングの中に入れ、流体経路に沿って、ハウジング内の入口と出口の間に配置されたグリッドの複数のノズルを通過させ、流体が複数のノズルの隣接した軸線方向旋回翼ブレードによって形成された間隙を通過するとき、流体から複数の交差流れを形成し、灌流液を、少なくとも１つの入口を通してグリッドの上方からハウジング内に供給し、複数の交差流れと灌流液とを、グリッドの上方で混合させ、複数のノズルの各々は、３次元構造を有し、複数の軸線方向旋回翼ブレードが、３次元構造の内側に配置され、各旋回翼ブレードは、傾斜した四角形であり、各四角形の隣接した２つの側面は、３次元構造の隣接した２つの側面と接触し、各四角形の他の隣接した２つの側面は、３次元構造の垂直方向軸線上の同じ実際の又は仮想の頂点のところで交差する。
【００１５】
入口から供給される流体は、気体であるのがよい。流体経路に沿う気体の作動速度は、約５ｍ／ｓであるのがよい。ノズルは、グリッド内に平行に配置される。本発明は、各ノズルが気体を同じ方向に旋回できることを想定している。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、灌流液を少なくとも１つの入口からハウジング内に供給することは、噴霧ジェットを使用することなしに行われる。少なくとも１つの入口は、グリッドよりも後に且つ出口よりも前に、流体経路に沿って配置される。
【００１７】
本発明の方法のさらに別の態様では、グリッドは、更に、複数の締結要素を含み、各締結要素は、複数のノズルの仮想頂点に配置される。
【００１８】
本発明のさらに別の態様では、グリッドを形成するノズルが、３次元構造を有し、複数の軸線方向旋回翼ブレードが、３次元構造の内部に配置され、各旋回翼ブレードは、傾斜した四角形であり、四角形は、隣接した側面の第１の対と、隣接した側面の第２の対を有し、第１の対の隣接した側面は、３次元構造の隣接した側面に接触し、隣接した側面の第２の対は、３次元構造の垂直方向軸線の同じ実際の又は仮想の頂点のところで交差し、複数の軸線方向旋回翼ブレードのうちの隣接した２つの旋回翼ブレードごとに、間隙を形成し、間隙から出る流体流れが、それと隣接したノズルの間隙から出た別の流体流れと交差する。
【００１９】
ノズルは、更に、ノズルの仮想頂点のところに配置された締結要素を含むことができる。さらに、ノズルの３次元構造の各縁部の少なくとも一部は、３次元構造に接触する四角形の隣接した側部の第１の対の一方の側面を越えて突出しないように切断される。
【００２０】
当業者には、本発明を実施するのに適した最良の形態のほんの一例として本発明の好ましい実施形態を図示し説明する以下の説明から、本発明のさらに他の目的及び態様が容易に明らかになるであろう。当業者であれば理解するように、本発明は、他の異なる実施形態も可能であり、そのいくつかの詳細は、全て本出願の範囲から逸脱することなく様々な明らかな態様において修正することができる。従って、図面及び説明は本質的に例示であり、限定的なものと見なすべきではない。
【００２１】
本明細書に組み込まれてその一部を形成する添付図面は、本発明を例示するものであり、記述と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】１段式デバイスの中を流れる気体を概略的に示す図である。
【図１ａ】２段式デバイスの中を流れる気体を概略的に示す図である。
【図２ａ】グリッドプレートの例を示す図である。
【図２ｂ】ノズルによって形成される気体噴流を表す矢印を含むグリッドプレートを示す図である。
【図２ｃ】図２ａに示すグリッドプレートの多重の例によって形成されたグリッドプレートの例を示す図である。
【図２ｄ】ノズルによって形成される気体噴流を表す矢印を含む、図２ａに示すグリッドプレートの多重の例によって形成されたグリッドプレートを示す図である。
【図３ａ】４つのブレードを含む四角形軸線方向旋回ノズルを示す図である。
【図３ｂ】ノズルによって形成される気体噴流を表す矢印を含む、図３ａの４つのブレードを含む四角形軸線方向旋回ノズルを示す図である。
【図３ｃ】９つの図３ａのノズルからなるグリッドプレートを示す図である。
【図４ａ】４つのブレードを含む別の四角形軸線方向旋回ノズルを示す図である。
【図４ｂ】ノズルによって形成される気体噴流を表す矢印を含む、図４ａの４つのブレードを含む四角形軸線方向旋回ノズルを示す図である。
【図４ｃ】９つの図４ａのノズルからなるグリッドプレート示す図である。
【図５】ノズルによって形成される気体噴流を表す矢印を含む、９つの図３ａ又は図４ａのノズルで構成されたグリッドプレートを示す図である。
【図６ａ】６つのブレードを含む六角形軸線方向旋回ノズルを示す図である。
【図６ｂ】ノズルによって形成される気体噴流を表す矢印を含む、図６ａの６つのブレードを含む六角形軸線方向旋回ノズルを示す図である。
【図６ｃ】７つの図６ａのノズルからなるグリッドプレート示す図である。
【図６ｄ】ノズルによって形成される気体噴流を表す矢印を含む、７つの図６ａのノズルからなるグリッドプレートを示す図である。
【図７ａ】角度付き要素で構成されたスロット付きグリッドプレートの断面を示す図である。
【図７ｂ】スロットによって形成される気体噴流を表す矢印を含む、図７ａのスロット付きグリッドプレートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明のデバイスは、気体と液体の間の効率的な熱及び質量の交換を行いながら、信頼性が高く、資本コスト及び動作コストの面でコスト効率が高い。
【００２４】
図１は、ハウジング３内の本発明の実施形態を概略的に示す。気体入口１から供給された気体は、グリッドプレート（「グリッド」とも称する）６を通過し、気液混合物２の中を通って気体出口４に至る。気液混合物２には、グリッドプレート６の上方に位置するノズル５から水などの液体が注入される。液体は、グリッドプレート６を下向きに通過して、排水管７から排出される。
【００２５】
気体は、例えば入口１から圧送され、及び／又は、出口４から吸引されることによって、デバイスの中を通って移動する。ファンによって圧力差を生じさせることにより、気体がグリッドプレート６の中を通って上昇するようにしてもよい。ノズル５からの液体は、グリッドプレート６を湿らせる。このデバイスには、液体を噴霧する設備は不要である。
【００２６】
グリッドプレート６は、図２ａ〜図２ｄ、図３ａ〜図３ｄ、図４ａ〜図４ｃ、図５、図６ａ〜図６ｄ及び図７ａ〜図７ｂに示すような（プラスチック製、金属製などの）ノズルからなり、ノズルは、気体混合噴流を気液混合物２内に生じさせ、気体混合噴流は、グリッドの上方から供給された液体と効率的に混合及び相互作用できるように、気体の乱流、渦流及び／又はその他の非線形流れを形成する。
【００２７】
ノズルは、グリッドプレート６内の開口又はスロットを有し、異なる方向を有する気体噴流を形成する。ノズル５からの液体は、気体噴流によって（好ましくは、気体噴流のノズルの付近で）捕捉され、液滴を形成する。気体噴流は、図２ｄ、図５、図６ｄ及び図７ｂの例に示すように、グリッドの上方で互いに編まれたような構造を形成するが、本発明は、これらの特定の噴流形態の例に限定されるものではなく、他の噴流角度、形態及び位置も可能である。気体噴流が混合されるとき、気体噴流内の気体と液滴の相対速度は劇的に増大する。基体噴流内の流れの動特性により、ノズルによる灌流液の噴霧を必要とすることなしに、グリッドプレートの上方の液体の分布の一様性、及び、ハウジングの断面全体に沿ったグリッドプレート６全体にわたる気体と液体の混合の一様性をもたらす。これにより、結果として得られた気液混合物内に、非線形的な（例えば、乱れた）流れが生じ、気液混合物は泡であってもよい。この気液混合物は、体積当たりの気液接触面積が非常に大きい。この気液混合物は、素早く新しいものと入れ替わり、且つ、一様である。これにより、たとえ開口又はスロットが先行技術のデバイスと比べて大きいときであっても、熱及び質量の交換の効率を向上させる。１つの実施形態では、ハウジングの断面を通過する気体流が約５ｍ／ｓであり、グリッドプレート内のノズルの中を通る流れは約１５〜３０ｍ／ｓである。
【００２８】
グリッドプレート６の開口又はスロットを通過する気体噴流と、ノズル５から供給された水などの液体との混合は、グリッドプレート６上ではなく、グリッドプレート６の上方で行われる。これにより、グリッドプレートの摩耗が減少して、有効寿命が延長される。
【００２９】
気体及び灌流液がそれぞれ、入口１及びノズル５からデバイスに入るとき、液体が気液混合物層（又は泡）２の中で堆積し始める。気液混合物層の高さは、グリッドプレートの開口又はスロットを通過する気体の上昇するガス圧が、グリッドプレートの上方の気液混合物層の重量と平衡するようになるまで増大する。引き続いて、ノズル５から供給される液体の量は、気液混合物の重量によって押されてグリッドプレートのスロット又は開口からハウジング３の下部内に下降する液体の量に一致する。また、ノズル５からデバイス内に液体を供給している間、気体及び蒸気と共に出口４から逃げる液滴の影響、及び、液体の蒸発及び凝縮の影響を考慮しなければならない。排出された液体の残部は、排水管７を通してデバイスから移送される。
【００３０】
図１ａは、本発明の２段式の実施形態を示し、第２のグリッドプレート６ａが、グリッドプレート６の上方に位置している。第２のグリッドプレート６ａの上方のノズル５から供給された液体は、第２のグリッドプレート６ａの上方の気液混合物２ａ内の気体と相互作用する。次いで、液体は、第２のグリッドプレート６ａの中を通って下方に滴り、グリッドプレート６の上方の気液混合物２内の気体と相互作用する。
【００３１】
一般的に、互いに上下に配置された２つ又は３つ以上のグリッドプレートを含む２段式又は多段式のデバイスでは、灌流液がノズル５から一番上のグリッドプレート６ａの上に供給され、液体の一次的な堆積が、一番上のグリッドプレート６ａの上方の気液混合物２ａ内で起こる。液体は、一番下のグリッドプレート上の気液混合物内で堆積した後、ハウジング３の底部に排出され、排水管７を通してデバイスから移送される。清浄にすべき気体は、気体入口１から供給され、清浄にされた気体が気体出口４から取出される。
【００３２】
グリッドプレート間の距離は、０．４〜０．６ｍであるのがよい。図１ａに示すデバイス内の逆流は、気体の冷却に必要な液体の量、及び／又は、汚染物質の濃度が高い気体の浄化に必要な液体の量を減少させる。この場合、グリッドプレートの総面積に対する開口又はスロットの累積断面積の比率は、一番下のグリッドプレートにおいて、他のグリッドプレートよりも増大することがある。この増大は、例えば、２５０℃よりも高温の気体では、約２０％であり、４００℃よりも高温の気体では、約３０％である。
【００３３】
図１〜図１ａに示す気体の代わりに、液体などの任意の流体を、全体的に同じ仕方で使用してもよい。
【００３４】
図１〜図１ａに示す液体の代わりに、気体（特に空気よりも重い気体）などの任意の流体を、全体的に同じ仕方で使用してもよい。
【００３５】
図２ａは、図１〜図１ａに示すデバイスで使用するグリッドプレートの例を示し、グリッドプレートは、３つのノズル孔を有するプレートとして形成されている。このグリッドプレートの各ノズルは、三角形ベースのピラミッドとして形成されている。各ピラミッドは、ベース面及び１つの側面がない。３つの同一のピラミッドは、プレート中心２２の周囲に互いに１２０°の角度で対称的に配置されている。下方に延びる傾斜要素を有する他の孔も可能である。
【００３６】
図２ｂは、図２ａに示すグリッドプレートのノズルから上方に流れる気体噴流を（矢印として）示す。これらの気体噴流は、ハウジング３内で上方に移動する渦流を形成する。
【００３７】
図２ｃは、図１〜図１ａに示すデバイスで使用するグリッドプレートの例を示し、グリッドプレートは、複数のノズル孔を有するプレートとして形成されている。このグリッドプレートの各ノズルは、三角形ベースのピラミッドとして形成されている。各ピラミッドは、ベース面及び１つの側面がない。これらのピラミッドは、３つにグループ化され、各グループは、グリッドプレート上のそれぞれの中心の周囲に互いに１２０°の角度で対称的に配置されている。
【００３８】
図２ｄは、図２ｃに示すグリッドプレートのノズルから上方に流れる気体噴流を（矢印として）示す。これらの気体噴流は、ハウジング３内で上方に移動する渦流を形成する。これらの気体噴流は、交差し、相互作用し、混合され、上方に移動する渦流を形成する。
【００３９】
図３ａは、図１〜図１ａに示すデバイスのグリッドプレート６及び／又は６ａを形成する四角形旋回ノズル３０の例を示す。ノズル３０は、４つの気体噴流を形成する４つのブレード３１１、３１２、３１３、３１４を有する。ブレードのコーナーは、地点３２で出会う。各ブレードは、１次元の一様な湾曲を有する四角形である。各ブレードの湾曲は、地点３２を通過するそれぞれの軸線を取囲み、ノズル３０の側面のうちの１つに対して垂直である。１つのこのような軸線を、一点鎖線３３として示す。ブレード３１１、３１２は、間隙δ１を形成し、ブレード３１２、３１３は、間隙δ２を形成し、ブレード３１３、３１４は、間隙δ３を形成し、ブレード３１４、３１１は、間隙δ４を形成する。
【００４０】
図３ｂは、図３ａに示すノズル３０によって形成される４つの気体噴流を矢印として示す。各気体噴流は、間隙δ１〜δ４のうちの１つを通過する。
【００４１】
図３ｃは、９つの旋回ノズル３０からなるグリッドプレート３５の例を示す。グリッドプレート３５は、グリッドプレート３５の上方の気液混合物内に一様な液体分布を形成するように、規則的かつ一様である。
【００４２】
グリッドプレートの開口又はスロットによって形成される気体噴流は、著しい研磨性であり得る。従って、気体噴流が影響を及ぼすグリッドプレートの上方の構造要素の数及び寸法を最小にすることが有用である。そうでなければ、構造要素は、噴流形成を妨げるだけでなく、かなりの摩耗を受けるであろう。しかしながら、中心軸線の位置におけるノズルのブレード上方において、研磨効果は最小になり得る。中心軸線の位置は、軸線方向ロッド又はその他の構造要素のために使用されるのがよく、かかる構造要素は、例えば、グリッドプレートをその構成要素に取付けるためのものである。
【００４３】
図４ａは、図１〜図１ａに示すデバイスのグリッドプレート６及び／又は６ａを形成する四角形旋回ノズル４０の例を示す。ノズル４０は、４つの気体噴流を形成する４つのブレード４１１、４１２、４１３、４１４を有する。ブレードの縁部に沿った線は、仮想点４２において出会う。各ブレードは、四角形であり且つ平らである。各ブレードは、仮想点４２を通過する軸線の周りに傾斜し且つノズル４０の１つの縁部に対して垂直である。１つのかかる軸線を一点鎖線４３として示す。旋回ノズル４０の上縁部は、ブレードの縁部と整列する。ノズル縁部ａは、ブレード４１１の縁部と整列し、ノズル縁部ｂは、ブレード４１２の縁部と整列し、ノズル縁部ｃは、ブレード４１３の縁部と整列し、ノズル縁部ｄは、ブレード４１４の縁部と整列する。（設置及び取付けのための）中空スリーブ４５が、ノズルの中心垂直軸線に沿って配置される。ブレード４１１、４１２は、間隙δ１を形成し、ブレード４１２、４１３は、間隙δ２を形成し、ブレード４１３、４１４は、間隙δ３を形成し、ブレード４１４、４１１は、間隙δ４を形成する。
【００４４】
図４ｂは、図４ａに示すノズル４０によって形成される４つの気体噴流を矢印として示す。各気体噴流は、間隙δ１〜δ４のうちの１つを通過する。
【００４５】
図４ｃは、９つの旋回ノズル４０からなるグリッドプレートの例を示す。グリッドプレートは、グリッドプレートの上方の気液混合物内に一様な液体分布を形成するように、規則的かつ一様である。スリーブがロッド４６上に設置される。
【００４６】
図５は、１６の旋回ノズル３０、４０からなるグリッドプレートの上方の液体と混合され且つ交差する気体噴流を矢印として示す。各気体噴流は、１つの旋回ノズルによって形成される。各旋回ノズルは、図３ｂ及び図４ｂに示すように、４つの気体噴流を形成する。
【００４７】
図６ａは、図１〜図１ａに示すデバイスのグリッドプレート６及び／又は６ａを形成する六角形旋回ノズル６０の例を示す。ノズル６０は、図４ａに示す四角形旋回ノズル４０と同様の仕方で、６つの気体噴流を形成する６つの平らなブレードを含む。
【００４８】
図６ｂは、図６ａに示すノズル６０によって形成される６つの気体噴流を矢印として示す。各気体噴流は、ブレード間の間隙のうちの１つを通過する。
【００４９】
図６ｃは、７つの旋回ノズル６０からなるグリッドプレートの例を示す。グリッドプレートは、グリッドプレートの上方の気液混合物内に一様な液体分布を形成するように、規則的かつ一様である。
【００５０】
図６ｄは、７つの六角形旋回ノズル６０からなるグリッドプレートの上方の液体と混合され且つ交差する気体噴流を矢印として示し、各旋回ノズル６０は、６つのブレードを有する。各気体噴流は、旋回ノズルの１つによって形成される。各旋回ノズルは、図６ｂに示すように、６つの気体噴流を形成する。
【００５１】
図７ａは、図１〜図１ａに示すデバイスのための、角度付き要素で構成されたスロット付きグリッドプレートの断面を示す。角度αを有する角度付き要素７１１は下向きである。角度βを有する角度付き要素７１２は上向きである。角度βが角度αよりも小さいことによって間隙δが上方向に一様に狭くなるとき、かかるグリッドプレートの空気力学的抵抗は減少する。しかしながら、角度α及び角度δは等しくてもよい。矢印は、間隙δを通過する気体によって形成される気体噴流を示す。
【００５２】
図７ｂは、図７ａのスロット付きグリッドプレートの上方の液体と混合され且つ交差する気体噴流を矢印として示す。
【００５３】
本発明によるデバイスの利点は、低品質な灌流液（機械的不純物の寸法及びパーセンテージの点を含む）に対する許容範囲が広く、それと同時に、浄化すべき気体と灌流液との相互作用の効率が高いことである。これにより、使用される化学物質のコスト、並びに、これらの化学物質を貯蔵して供給するコストを大幅に減少させる。例えば、酸性ガスを減少させ又は中和させるために、自然の石灰中に常に存在している砂を前もって濾過することなしに、石灰洗浄を使用することができる。
【００５４】
この高効率により、図２ａ〜図２ｄに示すような開口、（図３ａ〜図３ｄ、図４ａ〜図４ｃ及び図６ａ〜図６ｄにおける）約１５〜４０ｍｍ及びそれよりも大きな間隙δ１〜δ４、又は、１０〜２０ｍｍ及びそれよりも大きい幅のスロットを有するグリッドプレート、及び、グリッドプレートの総面積に対する開口又はスロットの累積断面積の比率が０．１５〜０．３であるグリッドプレートを使用することを可能にする。
【００５５】
石炭の煙から灰を濾過するために用いた本発明によるデバイスにおいて、９９．５％の灰が捕捉された。１７０℃における洗浄ガスの出口流量は、２０，０００ｍ3／時間であった。デバイスの寸法は、約１．５ｍｍ×１．６ｍｍ×２．５ｍであった。供給ガスの流体圧力は、１．９ｋＰａ以下であった。灌流液は、水であり、水をデバイスと簡単な集灰装置との間の密な外形内で循環させた。潅流に使用した水の中の粒子濃度は、３％〜５％であり、この濃度は、この目的で使用される他のほとんどのタイプのシステムにとって受入れ難いほど高い。
【００５６】
本発明による別のデバイスを、金鉱の濾過室の換気に使用された空気からＨＣＮを除去するために使用した。出口流量は、１２，３００ｍ3／時間であった。ＨＣＮの吸収は、０．２〜０．４ｇ／ｍ3の入口濃度で９４％〜９６％であった。灌流液は、未濾過の石灰乳の水溶液であり、最大５ｍｍの寸法の砂利を高含有量で含んでいた。この水溶液を、この目的で使用される他のほとんどのタイプのシステムでは使用することができない。
【００５７】
いずれの場合にも、グリッドプレートは、図４ａに示すような四角形旋回ノズルの配列であり、各ノズルは、１００×１００ｍｍの寸法であり、垂直方向から７１°ずらした角度の気体噴流を生成した。グリッドプレートの総面積に対する開口の累積断面積の比率は０．２２７であった。第１のデバイスでは、グリッドプレートを１３５個のかかるノズルで構成し、第２のデバイスでは、グリッドプレートを８１個のかかるノズルで構成した。
【００５８】
通常、ノズルからの渦流は、グリッドプレートの上方２０ｍｍ内に含まれ、さらに上方では、気体及び気液混合物の動きが乱流及び／又は無秩序になり、及び／又は、泡を形成する。
【００５９】
上述の本出願の好ましい実施形態についての説明は、例示及び説明の目的で示したものであり、完全なものではなく、或いは、開示した正確な形態に本出願を限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、明らかな修正例又は変形例が可能である。これらの実施形態は、本出願の原理及びその実施可能な応用を最も良く示すように選択して説明することにより、当業者が様々な実施形態において、想定される特定の用途に適した様々な修正を伴って本出願を使用できるようにしたものである。このような全ての修正例及び変形例は、これらの権利を公正に、法的に、かつ公平に認める外延に従って解釈した場合、添付の特許請求の範囲によって定められる本出願の範囲に含まれる。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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