(57)【要約】  好ましくは１０〜２０μｍの直径を有する大きい粒子によるサブミクロン粒子の捕捉の主な理原因である、サイクロン計算に粒子間凝集を組み込んだときに、最適化されたサイクロンのファミリーが思いがけず検出されたが、最適化サイクロンのファミリーは、以下の無次元パラメータによって定義された幾何形状を有し：ａ／Ｄ０．１１０−０．１７０；ｂ／Ｄ０．１１０−０．１７０；ｓ／Ｄ０．５００−０．５４０；Ｄｅ／Ｄ０．１００−０．１７０；ｈ／Ｄ２．２００−２．７００；Ｈ／Ｄ３．９００−４．３００；Ｄｂ／Ｄ０．１４０−０．１８０、ここでａおよびｂは、矩形断面を有する正接サイクロン入口の辺であり、これらの辺の１つ目はサイクロンの軸と平行であり、これは、内径Ｄおよび高さｈを有する円筒形上部セクションと、小基部が直径Ｄｂを有する反転円錐台形の下部セクションとを有する、高さＨの本体と；高さｓおよび直径Ｄｅ（内部寸法）の円筒形ボルテックスチューブと、を有する。捕捉するのが最も困難な、より微細な、および／またはあまり密度が高くない粒子での効率が最大化されるという点において、全体効率が最大化される。
2016538126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要サイクロン軸と平行な辺ａおよびｂの矩形断面の正接入口と；内径Ｄおよび高さｈの上部円筒形部分ならびにその小さい方の基部が小径Ｄｂを有する底部反転円錐部分を有する全高Ｈの本体と；高さｓおよび直径Ｄｅの１つの円筒形ボルテックスチューブと、を備える、逆流型の凝集サイクロンであって、以下の無次元比に対して、値の間隔の以下の組み合わせにしたがって、サイクロン本体の内径Ｄに対する言及される辺、高さ、および直径の内部寸法の比に関して定義された幾何形状を呈することを特徴とする、逆流型の凝集サイクロン。
【表１】
2016538126.tif 000013
【請求項２】
入口セクションが正方形となるように、辺ａおよびｂの寸法が等しいことを特徴とする、請求項１に記載のサイクロン。
【請求項３】
入口セクションが螺旋型であることを特徴とする、請求項１または２に記載のサイクロン。
【請求項４】
ガスストリームが請求項１による装置内を循環することを特徴とする、ガスストリームの除塵方法。
【請求項５】
１０００ｋｇ／ｍ３未満の真密度を有する粒子を運搬するガスストリームが請求項１に記載の装置内を循環することを特徴とする、請求項４に記載の除塵方法。
【請求項６】
９０％から１００％の範囲内で１０〜２０μｍ未満の積算分率（質量または体積）を有する粒子を運搬するガスストリームが請求項１に記載の装置内を循環することを特徴とする、請求項４または５に記載の除塵方法。
【請求項７】
２０％から３０％の範囲内のサブミクロン積算分率（質量または体積）を有する粒子を運搬するガスストリームが請求項１に記載の装置内を循環することを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の除塵方法。
【請求項８】
サイクロンの上流で、酸性ガス除去用の粉体形状の適切な反応剤が注入されることを特徴とする、請求項４に記載の、ガスストリームからの、除塵および酸性ガス乾式洗浄方法。
【請求項９】
請求項１に記載の装置および請求項８の対応する方法が、除塵および酸性ガスの洗浄のために採用されることを特徴とする、使用法。
【請求項１０】
酸性ガスが、ＨＣｌ（塩化水素）、ＨＦ（フッ化水素）、ＳＯ２（二酸化硫黄）、および／またはＮＯｘ（窒素酸化物）であることを特徴とする、請求項９に記載の使用法。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置および請求項４の対応する方法が、ディーゼルエンジンからの煙道ガスの除塵のために採用されることを特徴とする、使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆流サイクロン型の除塵装置に関する。加えて、本発明は、可能であれば同じ気体の乾式洗浄を用いて、気体から粒子を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクロンは、多くのタイプの産業で使用される除塵装置であり、２つの補完的な目的を有する：すなわち、大気中に排出される前にプロセスによって生成されたガスからの粒子の除去（たとえば、炉またはオーブンからの排気）、および高付加価値の微粒子の回収（たとえば、食品、化学、および製薬産業）である。
【０００３】
サイクロンは、投資および運転コストが低いという利点を有するが、２〜３μｍ未満の粒子では効率が低いという不都合を有する。ゆえに、ポルトガルおよびＥＵの法定排出制限を満たすために、バッグフィルタおよび静電集塵機など、より高額な除塵装置を頻繁に使用する必要がある。
【０００４】
このため、特に２〜３μｍ未満の粒子向けの、市場で入手可能なサイクロンによって達成可能なよりも高い集塵効率を有するサイクロンの開発は、工業用途向けの大きな可能性を有する。いくつかの産業（木工、鉄鋼、セメント、化学−ナノ粒子の生成を含む−、食品、および製薬）は、先に言及されたバッグフィルタおよび静電集塵機などの（資本および運転コストの両方で）より高額な機器を使用する必要性をなくすのに十分な効率を有する、廉価な気固分離装置の恩恵を受ける可能性がある。高温および高圧でのプロセスにおいて、サイクロンは現時点で唯一適用可能な除塵装置である。
【０００５】
工業用サイクロンには様々なタイプがあるが、最も使用されているのは、図１に模式的に示されている、逆流型のものである。その機能を簡単に説明すると、気体はセクションａｂに侵入して下向きの螺旋運動を描かなければならず、その後圧力場によって方向を反転し（このため「逆流」と称される）、長さｓおよび直径Ｄｅのボルテックスパイプによって上から出ていく。その下方運動において、固体粒子は壁に向かって加速されて最終的にサイクロンの底に行き着き、こうして気体から分離される。サイクロンにおいて、微粒子は、原則的に、気体によって課せられる加速度に対する応答が弱いので、運搬ガスからの分離がより困難なものである。
【０００６】
サイクロンメーカーはサイクロンを「ファミリーまたは幾何形状」によって特徴付けており、これらは７つの主要寸法（サイクロン径Ｄに対するａ、ｂ、ｓ、Ｄｅ、ｈ、Ｈ、およびＤｂ）の間に不変の関係性を呈することを特徴とする。
【０００７】
最近、特定のプロジェクト条件が満たされる限り、微粒子はより大きい粒子と凝集することが検証された（Ｐａｉｖａら，２０１０）。このクラスタ化は予測が困難であって、乱流場の中の固体−固体相互作用のかなり複雑なモデル、ならびに近代的な高速コンピュータであっても相応して要求の多い数値計算を、伴う。
【０００８】
最初のサイクロンは１９世紀末に遡るが、サイクロンモデリングの予測モデルは、純粋に経験的に、より基本的なものから発展した。経験的モデルの最先端対基本的なものの近辺には、ＭｏｔｈｅｓおよびＬｏｆｆｌｅｒ（１９８８）によって開発された、実験室、試作、または工業規模のすべてでのサイクロンに対する既存データの多くを非常によく調整することができる理論が存在する。
【０００９】
この理論の不都合は、予測的なものの代わりに診断的なもの（観察された実験データをうまく適応させる）しかないこと、つまり、この理論の基本パラメータである粒子の乱流分散係数の知識に依存するので、任意の条件下で任意の幾何形状のサイクロンの挙動を予測するのが得意ではないということである。第二の不都合は、この理論は、実際に発生する現象である乱流の下での粒子間凝集（クラスタ化）を完全に無視していることである。
【００１０】
乱流分散係数はサイクロン幾何形状、動作条件、および粒度分布の影響を受けるので、ＳａｌｃｅｄｏおよびＣｏｅｌｈｏ（１９９９）は、上記の条件からこのパラメータを予測できるようにする半実験式を得ることができた。これは、大域的最適化アルゴリズム（Ｓａｌｃｅｄｏ，１９９２）とＭｏｔｈｅｓおよびＬｏｆｆｌｅｒの基本モデル（１９８８）との組み合わせ、ならびにＳａｌｃｅｄｏおよびＣｏｅｌｈｏの予測モデル（１９９９）であり、これにより欧州特許第０９７２５７２号明細書によるサイクロンに到達できるようになった。しかしながら、数年前（Ｐａｉｖａら，２０１０）まで、逆流サイクロンの集塵効率における粒子間凝集の影響を予測することはできなかった。
【００１１】
約２５年前から、この分野におけるいくつかの主要な業績（Ｌｉら，１９８８；Ｓｃｈｍｉｄｔ，１９９３；ＭｏｌｅｒｕｓおよびＧｌｕｃｋｌｅｒ，１９９６；Ｒａｙら，１９９８；Ｓｕｎら，２００５）によって示されるように経験的に（試行錯誤）、ならびに大域的最適化（ＳａｌｃｅｄｏおよびＣａｍｐｏｓ，１９９９；Ｒａｖｉら，２０００；ＳａｌｃｅｄｏおよびＣａｎｄｉｄｏ，２００１；ＳａｌｃｅｄｏおよびＰｉｎｈｏ，２００３；ＳａｌｃｅｄｏおよびＳｏｕｓａ  Ｍｅｎｄｅｓ，２００３；Ｓａｌｃｅｄｏら，２００４）によって、より効率的なサイクロン幾何形状を得るという課題に取り組んできたが、いつも粒子間凝集の現象は無視していた。経験的方法によって得られた改善は、通常あまり意義あるものではなく、あまりにも多くの開発時間およびコストを必要とする。はるかに優れたサイクロンの獲得を可能にしながら、粒子間凝集を無視した大域的最適化（たとえば、欧州特許第０９７２５７２号明細書より）は、超微粒子の収集の予測において大きな誤差を発生する。
【００１２】
要するに、サイクロン設計の予測モデルに凝集が含まれるように、この現象を定量的に理解し始めることができたのはほんの数年前なので（Ｐａｉｖａら，２０１０）、こんにちまで、粒子間凝集の現象をその設計に含めた最良の逆流サイクロンが市場に存在するといういかなる保証もない。
【００１３】
本発明は、乱流中の粒子間凝集の理解が、より大きい粒子との凝集を最大化して、大域的サイクロン効率を最大化することにより、微粒子の収集を最大化する幾何形状の開発を可能にするかもしれないという、仮定に基づいている。
【００１４】
この発明のために開発された業績は、欧州特許第０９７２５７２号明細書に記載された発明を生み出したタイプの大域的最適化技術と、粒子間凝集の数値モデリングを伴う具体的にはそのサイクロンのファミリー−以下、Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥおよびＣｙｃｌｏｐ＿Ｋと称する−に対応するものとの、組み合わせを使用した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】欧州特許第０９７２５７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
粒子間凝集の現象をその設計に含めた、現在市場で入手可能なものよりもはるかに高い集塵効率を有するサイクロンを設計する目的で、凝集をモデリングするためのＰＡＣｙｃモデル（Ｐａｉｖａら，２０１０）、および可能な限り最適な幾何形状を得るための大域的オプティマイザＭＳＧＡ（Ｓａｌｃｅｄｏ，１９９２）を同時に使用して、第一段階で大域的最適化が実行された。使用された動作条件は、実験室、試作、および工業規模のすべてであり、粒度分布は、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｙｃｌｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓ．Ａ．（ポルトガル）（以下、ＡＣＳと称される）のデータベースに含まれるいくつかのものであった。構築可能なサイクロンとして数値解法が割り当てられるように、オプティマイザに幾何学的制約が課せられ、最大圧力降下は、サイクロンの工業用途には一般的なので、約２５００Ｐａ（２５０ｍｍｗ．ｇ．）に固定された。ＫａｌｅｎおよびＺｅｎｚ（Ｌｉｃｈｔ，１９８０）の基準を用いて、（先に捕捉された粒子の大気への放出を防止するため）再飛散現象に対するサイクロン幾何形状の低感度のさらなる制約が追加された。このように、実験的なものに可能な限り一致する予測（理論的）効率を有する最適なサイクロンを得ることを、目的とした。
【００１７】
第二段階において、可能であればすべての実験データに正確に近づく幾何学形状のファミリーを定義できるようにする共通の軌跡を特定しようと試みて、幾何学特性の比が特定された。
【００１８】
結果の詳細な分析の後、粒子間凝集の存在の中で効率を最大化する、以下ＨＲ＿ＭＫと称される、逆流サイクロンの新しいファミリーを定義する公比を特定することができた。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明によるサイクロンの特性である共通の軌跡は、主要サイクロン軸と平行な辺ａおよびｂの矩形セクションの正接入口；内径Ｄおよび高さｈの上部円筒形部分ならびに底基部径Ｄｂの反転下部円錐セクションを有する全高Ｈの本体；ならびに高さｓおよび直径Ｄｅの円筒形ボルテックスファインダ、を有する逆流サイクロンの寸法の間の７つの無次元比の各々に対応する、以下の間隔によって与えられたものである。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
本発明による凝集サイクロンの幾何形状の一例は、図２に示されている。
【００２２】
本発明によるサイクロンがＨＲ＿ＭＫとして指定されている下の表１は、得られた７つの公比の値−このような値は上記で提供された間隔によって定義される−を提供し、一例として、欧州特許第０９７２５７２号明細書による最適な幾何形状の特性比とこれらを比較する。
【００２３】
表２は、サイクロンに関するいくつかの特許を含む文献およびＡＣＳのデータベースからも入手可能な幾何形状について、合計１８２の異なるケースの対応する比の値を示す。たとえば、Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎら（１９９１）には、表２のもののうち９７の幾何形状がある。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
幾何形状ＨＲ＿ＭＫについて表１に課された比の違反の発生に対する詳細な統計的分析の後、表３および表４に見られるように、単比に違反するものが３７％（６７の幾何形状）、ちょうど２つの比に違反するものが１４％（２５の幾何形状）あることがわかる。比に違反することにより、本特許明細において、従来技術からの少なくとも１つのサイクロンが存在し、これはその比（または無次元パラメータ）について、その比に対して本発明によるサイクロンで表１において指定された特定の間隔（ＨＲ＿ＭＫ）に属する少なくとも１つの値を有することが、理解される。
【００２７】
２つより多くの比に違反する幾何形状はなく、このことはＨＲ＿ＭＫファミリーを以前知られていたサイクロンとは全く違うものにしている。その設計に粒子間凝集の現象を含める前には最適化された逆流サイクロンが得られたことはないので、これは驚くことではない。驚くのは、粒子間相互作用の高度な複雑さが各具体例（幾何形状が含まれる）とあまりにも密接に関連付けられていて、一般的な軌跡の関係を得ることが不可能であるならば、このような可能性が存在すると保証することはできないので、この新しいファミリーについて共通の軌跡（特徴）が認識され得るという事実である。
【００２８】
本発明による最適化ファミリーを他のファミリーから識別する主な特性として、以下を指摘することができる：
−より狭い気体入口、ボルテックスチューブ、および固体排出；
−より長い円筒形上部本体および短い円錐形下部本体。
【００２９】
【表４】
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【００３０】
【表５】
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【００３１】
本特許明細書は、粒子間凝集および大域的最適化を同時に考慮して数値的に最適化された逆流サイクロンの幾何形状に関する。上記よりわかるように、本発明によるサイクロンのファミリーは、１８２の異なる幾何形状が分析された、市場および科学文献中に存在するものとは、全く異なっている。本発明によるサイクロンファミリーは、通常高効率タイプと称されるその他の逆流サイクロンよりもはるかに効率的であると既に実証された、欧州特許第０９７２５７２号明細書に開示されたサイクロンの１つよりも、はるかに高い最大効率のものである。
【００３２】
本発明はまた、煙道ガスが本発明によるサイクロンを通る除塵方法にも関する。
【００３３】
特定の実施形態によれば、除塵は、本発明によるサイクロンの上流に、粉体形状の適切な反応剤（吸着剤）を導入することによる、気体の乾式除去を伴ってもよい。
【００３４】
本発明はまた、酸性ガスの洗浄のための、本発明によるサイクロンおよびその方法の使用法にも関する。特定の実施形態によれば、酸性ガスは、ＨＣｌ（塩化水素）、ＨＦ（フッ化水素）、ＳＯ２（二酸化硫黄）、および／またはＮＯｘ（窒素酸化物）である。
【００３５】
その他の特定の実施形態に続いて、本発明はまた、ディーゼル排ガスからの微粒子物質除去のための、開示された方法およびサイクロンの使用法にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】既に詳細に記載された寸法である、以前参照された無次元比を計算するための基礎である線寸法、ならびにそれぞれ未処理ガス（ＧＳ）、洗浄済みガス（ＧＬ）、および捕捉された粒子（Ｐ）の、サイクロンに出入りする流れを示す、逆流サイクロンの図である。
【図２】本発明による典型的な凝集サイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）を示す図である。
【図３】４５０ｋｇ／ｍ３の超低粒子密度（ρｐ）での１３５ｍｍ内径（Ｄ）の本発明による小型サイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）で使用される粒度分布のグラフである。縦軸は累積篩下頻度（ＦＣ）をパーセンテージ（体積）で表し、横軸は粒子の直径（φ）をミクロンで表す。
【図４】（図３の粒子について）本発明の幾何形状（ＨＲ＿ＭＫ）および幾何形状Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥの部分分離効率曲線が比較されるグラフを示す。縦軸は効率（η）を表し、横軸は粒子の直径（φ）をミクロンで表す。
【図５】９０６ｋｇ／ｍ３の粒子密度（ρｐ）で４６０ｍｍ内径（Ｄ）の、本発明によるサイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）で使用される粒度分布でのグラフを示す。軸は図３のものと同一である。
【図６】（図５の粒子について）本発明の幾何形状（ＨＲ＿ＭＫ）および幾何形状Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥの部分分離効率曲線が比較されるグラフを示す。軸は図４のものと同一である。
【図７】３１０ｋｇ／ｍ３の超低粒子密度（ρｐ）で７００ｍｍ内径（Ｄ）の、本発明によるサイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）で使用される粒度分布でのグラフを示す。軸は図３のものと同一である。
【図８】（図７の粒子について）本発明の幾何形状（ＨＲ＿ＭＫ）および幾何形状Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥの部分分離効率曲線が比較されるグラフを示す。軸は図４のものと同一である。
【図９】１４５０ｋｇ／ｍ３の超低粒子密度（ρｐ）で１４００ｍｍ内径（Ｄ）の、本発明によるサイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）で使用される粒度分布でのグラフを示す。軸は図３のものと同一である。
【図１０】（図９の粒子について）本発明の幾何形状（ＨＲ＿ＭＫ）および幾何形状Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥの部分分離効率曲線が比較されるグラフを示す。軸は図４のものと同一である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
得られたシミュレーション結果を確認するため、直径１３５、４６０、７００、および１４００ｍｍの、本発明による４つの異なるサイズのサイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）がテストされた。異なる粒子および粒度分布で得られた効率は、超低密度で超微粉について、またはこれら両方の特性で、Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥタイプの類似サイズのサイクロン（本発明以前で最も数値的に最適化されたもの）で得られたものと比較された。いずれの場合も、微粒子の捕捉効率、結果的には全体的な効率における、著しい向上が観察された。
【００３８】
より高密度で、また１ミクロン未満、さらには１０ミクロン未満のいずれかかなりのサイズ分画で、ＨＲ＿ＭＫとＣｙｃｌｏｐ＿ＨＥとの幾何形状の比較もまた行われたが、この場合には幾何形状Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥの方が良かった。
【００３９】
６ａ−１３５ｍｍのＨＲ＿ＭＫ
図３は、無孔質粒子だが超低密度（４５０ｋｇ／ｍ３のヘリウムピクノメトリで得られた真密度）での、１３５ｍｍ径の本発明のサイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）でのテスト粒度分布を示す。残りの動作条件は：４０ｍ３／ｈ＠１６５℃のガス流量および５３０ｍｇ／ｍ３の入口濃度である。図４は、同等の圧力降下（２．６ｋＰａ）で、サイクロンＨＲ＿ＭＫおよびＣｙｃｌｏｐ＿ＨＥ（欧州特許第０９７２５７２号明細書）の性能を比較している。密着粒子衝突（Ｐａｉｖａら，２０１０）を生成することにより、低粒子密度が粒子間凝集を強化することに注目すべきである。全体効率は、幾何形状Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥおよび最適化されたＨＲ＿ＭＫでそれぞれ５７および７６％であり、すなわち本発明による最適なサイクロンの排出量はＣｙｃｌｏｐ＿ＨＥのものよりも約５６％低かった。
【００４０】
６ｂ−４６０ｍｍのＨＲ＿ＭＫ
図５は、９０６ｋｇ／ｍ３の水銀ピクトメトリで得られた骨格密度（粒子内孔を含む）の粒子について、４６０ｍｍ径の本発明のサイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）でのテスト粒度分布を示す（無孔質粒子では、真密度は骨格密度と一致するが、多孔質粒子では骨格密度は必ず親密度よりも低く、サイクロンモデリングで使用されるべきものである）。残りの動作条件は：３１０ｍ３／ｈ＠３０℃のガス流量および４３０ｍｇ／ｍ３の入口濃度である。図６は、同等の圧力降下（１．８ｋＰａ）で、サイクロンＨＲ＿ＭＫおよびＣｙｃｌｏｐ＿ＨＥ（欧州特許第０９７２５７２号明細書）の性能を比較している。全体効率は、幾何形状Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥおよび最適化されたＨＲ＿ＭＫでそれぞれ６２および９２％であり、すなわち本発明による最適なサイクロンの排出量はＣｙｃｌｏｐ＿ＨＥのものよりも約７８％低かった。
【００４１】
６ｃ−７００ｍｍのＨＲ＿ＭＫ
図７は、３１０ｋｇ／ｍ３の骨格密度の粒子について、７００ｍｍ径の本発明のサイクロン（ＨＲ＿ＭＫ）でのテスト粒度分布を示す。残りの動作条件は：６４０ｍ３／ｈ＠２０℃のガス流量および３６０ｍｇ／ｍ３の入口濃度である。図８は、同等の圧力降下（１．９ｋＰａ）で、サイクロンＨＲ＿ＭＫおよびＣｙｃｌｏｐ＿ＨＥの性能を比較している。本発明によるサイクロンの排出量は、Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥのものよりも約７５％低い。
【００４２】
６ｄ−１４００ｍｍのＨＲ＿ＭＫ
この場合（図９および図１０）、使用される粒子はより高密度であり、目立ったサブミクロン率がなく、１０μｍ未満は２０％しかないので、より低密度で細かい粒子と比較して、凝集傾向が低い。本発明による幾何形状（ＨＲ＿ＭＫ）は同等の圧力降下（１．２ｋＰａ）で、密度１４５０ｋｇ／ｍ３の粒子、７２０００ｍ３／ｈ＠８８℃のガス流量、および４６０ｍｇ／ｍ３の入口濃度では、幾何形状Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥよりも優れていない。
【００４３】
幾何形状ＨＲ＿ＭＫは、粒子間凝集を考慮して粒子再飛散を最小化して、効率を最大化するものである。幾何形状ＨＲ＿ＭＫは試作および工業規模でテストされ、文献および市場で入手可能であって特許を取得した（欧州特許第０９７２５７２号明細書）非常に高効率のサイクロンよりも、著しく高い効率（平均で７０％低い排気量）を示した。
【００４４】
幾何形状ＨＲ＿ＭＫは、粒子間凝集を考慮に入れて数値的に最適化された、発明者らが知る限り唯一のものである、市場で入手可能な高効率形状とは著しく異なっている。
【００４５】
工業規模状況で予測される挙動は、捕捉される粒子が低密度であってかなりのサブミクロン率を有し、または約１０〜２０μｍ未満である限り、Ｃｙｃｌｏｐ＿ＨＥ幾何形状に対して平均７０％の予測排出量削減を伴って、提案された幾何形状が市場で入手可能な最も効率の良いサイクロンよりもはるかに高い効率を有することを示した
本発明による方法およびサイクロンは、気体中で搬送されたとき、１０００ｋｇ／ｍ３未満の真密度の粒子の捕捉において、特に優れている。
【００４６】
本発明による方法およびサイクロンは、サブミクロン率が２０％から３０％である煙道ガスからの粒子の捕捉において、特に優れている。
【００４７】
本発明による方法およびサイクロンは、１０〜２０μｍ未満の粒子が９０％から１００％である煙道ガスからの捕捉において、特に優れている。
【００４８】
本発明による方法およびサイクロンは、粒子が上記３つのパラグラフで示された３つの特性のうちのいずれか２つを有する煙道ガスの除塵においてさらに優れており、粒子が３つの特性を併せ持っている煙道ガスの除塵においては最も優れている。
【００４９】
本発明によるサイクロンおよびそれぞれの方法によって促進される粒子間凝集／クラスタ化が一時的であることを考慮して、すなわちサイクロンの内部で発生して粒子がその出口に堆積したときに（すなわち粒子がいずれかのホッパ内に収集されたときに）終了する上記４つのパラグラフの場合（特に上記セクションの例６ａおよび６ｃの場合）−このような凝集は一時的なクラスタ化である−、このようなサイクロンおよび方法は、ガスストリーム中に運搬される粉状物質の回収に特に適応されることが、見出された。本発明の特定の実施形態によれば、このようにサイクロンの内部に形成された粒子の凝集（クラスタ）を備える、本発明による粒子捕捉の方法の後、これらは、サイクロンの底からの除去後に、自然分離を補足する、デアグロメレーション（クラスタの破壊）の追加段階を受ける。特定の実施形態によれば、追加デアグロメレーション段階は、液状媒体中にクラスタを分散させて行われることが可能である。
【００５０】
本発明によるサイクロンの幾何形状は、市場に存在するものとも文献中で言及されるものとも大きく異なり、最悪の場合でも、サイクロン幾何形状を定義する７つの比のうちの２つしか同じではない。
【００５１】
入口の断面は好ましくは正方形構成であり、寸法ａとｂは等しい。
【００５２】
入口は接線型であるものの、サイズが合えば、上記検討事項のいずれも無効化することなく、螺旋型であり得る。
【００５３】
書誌
Ｃｌｉｆｔ，Ｒ．，Ｍ．ＧｈａｄｉｒｉおよびＡ．Ｃ．Ｈｏｆｆｍａｎ，“Ａ  Ｃｒｉｔｉｑｕｅ  ｏｆ  Ｔｗｏ  Ｍｏｄｅｌｓ  ｆｏｒ  Ｃｙｃｌｏｎｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ”，ＡＩＣｈＥ  Ｊ．，ｖｏｌ．３７，２８５−２８９，１９９１．
Ｇｒａｈａｍ，Ｌ．Ｊ．，Ｔａｉｌｌｏｎ，Ｒ．，Ｍｕｌｌｉｎ，Ｊ．およびＷｉｇｌｅ，Ｔ．，“Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ／ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｄｅｓｉｇｎ  ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ  ｃａｓｅ  ｓｔｕｄｙ：Ｃｙｃｌｏｎｅ  ｄｅｓｉｇｎ  ｔｏ  ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｓｐｒａｙ−ｄｒｉｅｄ−ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｖｏｌ．３４，１０４１−１０４８，２０１０．
Ｌｉ，Ｚ．，Ｚ．ＺｉｓｈｅｎｇおよびＹｕ  Ｋｕｏｔｓｕｎｇ，“Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｏｆ  ｃｙｃｌｏｎｅｓ”，Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｒｅｓ．Ｄｅｓ．，ｖｏｌ．６６，Ｍａｒｃｏ，１１４−１２０，１９８８．
Ｌｉｃｈｔ，Ｗ．，“Ａｉｒ  Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ−ｂａｓｉｃ  ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ”，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  ａｎｄ  Ｂａｓｅｌ，１９８０．
Ｍｏｌｅｒｕｓ，Ｏ．およびＧｌｕｃｋｌｅｒ，Ｍ．，“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｃｙｃｌｏｎｅ  ｓｅｐａｒａｔｏｒ  ｗｉｔｈ  ｎｅｗ  ｄｅｓｉｇｎ”，Ｐｏｗｄｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．８６，３７−４０，１９９６．
Ｍｏｔｈｅｓ，Ｈ．およびＦ．Ｌｏｆｆｌｅｒ，“Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｉｎ  ｃｙｃｌｏｎｅ  ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ”，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｖｏｌ．２８，２３１−２４０，１９８８．
Ｐａｉｖａ，Ｊ．，Ｓａｌｃｅｄｏ，Ｒ．およびＡｒａｕｊｏ，Ｐ．，“Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃｙｃｌｏｎｅｓ”，Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｊ．，ｖｏｌ．１６２，８６１−８７６，２０１０．
Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ，Ｇ．，Ｌｅｉｔｈ，Ｄ．，Ｄｉｒｇｏ，ＪおよびＦｅｌｄｍａｎ，Ｈ．，“Ｃｙｃｌｏｎｅ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｎｅｗ  ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｒｏｐ”，Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｓｃ．ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１５，１３５−１４８，１９９１．
Ｒａｖｉ，Ｇ．，Ｇｕｐｔａ，Ｓ．Ｋ．およびＲａｙ，Ｍ．Ｂ．，“Ｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｙｃｌｏｎｅ  ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ｇｅｎｅｔｉｃ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，ｖｏｌ．３９，４２７２−４２８６，２０００．
Ｒａｙ，Ｍ．Ｂ．，Ｌｕｎｉｎｇ，Ｐ．Ｅ．，Ｈｏｆｆｍａｎｎ，Ａ．Ｃ．，Ｐｌｏｍｐ，Ａ．およびＢｅｕｍｅｒ，Ｍ．Ｌ．Ｌ．，“Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ｔｈｅ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ−ｓｃａｌｅ  ｃｙｃｌｏｎｅｓ  ｆｏｒ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｓｍａｌｌｅｒ  ｔｈａｎ  ｆｉｖｅ  ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｅ”，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍｉｎｅｒ．Ｐｒｏｃｅｓｓ，ｖｏｌ．５３，３９−４７，１９９８．
Ｓａｌｃｅｄｏ，Ｒ．およびＣｏｅｌｈｏ，Ｍ．，“Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ  ｉｎ  ｃｙｃｌｏｎｅ  ｆｌｏｗ−ａｎ  ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ａｐｐｒｏａｃｈ”，Ｃａｎ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．，ｖｏｌ．７７，６０９−６１７，１９９９．
Ｓａｌｃｅｄｏ，Ｒ．Ｌ．およびＰｉｎｈｏ，Ｍ．Ｊ．，Ｐｉｌｏｔ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ−Ｓｃａｌｅ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｃｙｃｌｏｎｅｓ，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，ｖｏｌ．４２，１４５−１５４，２００３．
Ｓａｌｃｅｄｏ，Ｒ．Ｌ．およびＳｏｕｓａ  Ｍｅｎｄｅｓ，Ｍ．，“Ｃａｐｔｕｒａ  ｄｅ  ｐｏｅｉｒａｓ  ｆｉｎａｓ  ｃｏｍ  ｃｉｃｌｏｎｅｓ  ｏｐｔｉｍｉｚａｄｏｓ：  ｅｓｔｕｄｏ  ｄｅ  ｄｏｉｓ  ｃａｓｏｓ  ｉｎｄｕｓｔｒｉａｉｓ”，Ｉｎｄｕｓｔｒｉａ  ｅ  Ａｍｂｉｅｎｔｅ，  ｎ°  ３０，２°  ｔｒｉｍｅｓｔｒｅ，１８−２２，２００３．
Ｓａｌｃｅｄｏ，Ｒ．Ｌ．，“Ｓｏｌｖｉｎｇ  Ｎｏｎ−Ｃｏｎｖｅｘ  ＮＬＰ  ａｎｄ  ＭＩＮＬＰ  Ｐｒｏｂｌｅｍｓ  ｗｉｔｈ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｒａｎｄｏｍ−Ｓｅａｒｃｈ”，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，ｖｏｌ．３１，ｎｏ．１，２６２−２７３，１９９２．
Ｓａｌｃｅｄｏ，Ｒ．Ｌ．Ｒ．およびＣａｎｄｉｄｏ，Ｍ．Ｇ．，“Ｇｌｏｂａｌ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｒｅｖｅｒｓｅ−ｆｌｏｗ  ｇａｓ−ｃｙｃｌｏｎｅｓ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｓｍａｌｌ−ｓｃａｌｅ  ｃｙｃｌｏｎｅ  ｄｅｓｉｇｎ”，Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ｓｃｉ．ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．３６（１２），２７０７−２７３１，２００１．
Ｓａｌｃｅｄｏ，Ｒ．Ｌ．Ｒ．，Ｃｈｉｂａｎｔｅ，Ｖ．Ｇ．およびＳｏｒｏ，Ｉ．，“Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｐｉｌｏｔ  ａｎｄ  ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ−ｓｃａｌｅ  ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ  ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  ｒｅｖｅｒｓｅ−ｆｌｏｗ  ｇａｓ  ｃｙｃｌｏｎｅｓ”，Ｔｒａｎｓ．ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｌｔ．Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．４（３），２２０−２２５，２００４．
Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｐ．，“Ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｃｙｃｌｏｎｅ  ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ”，Ｉｎｔ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．，ｖｏｌ．３３（１），８−１７，１９９３．
Ｓｕｎ，Ｇ．，Ｃｈｅｎ，Ｊ．およびＳｃｉ，Ｍ．，“Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｒｅｖｅｒｓｅ−ｆｌｏｗ  ｃｙｃｌｏｎｅｓ”，Ｃｈｉｎａ  Ｐａｒｔｉｃｕｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．３，４３−４６，２００５．
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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