專利名稱：：用于除塵和氣體凈化的靜電再循環方法及裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及具有靜電加強再循環的旋風器系統，適合于氣體除塵和凈化裝置。本發明還涉及對應于這種系統的方法。
背景技術：
：旋風器和再循環旋風器是用于許多行業的除塵器，它具有兩個不同的目的在釋放到大氣中之前，從由生產過程釋放的氣流中去除微粒(以控制空氣污染或回收產物)，或者通過適當反應劑(吸收劑)的干注入，用作氣體凈化的反應器，在這后一種情況，通常隨后是使用袋濾器，以回收反應產物和多余的吸收劑。工業用旋風器具有不同的類型，但是使用最多的旋風器是所謂的逆流式。理論上，增大進氣速度，可提高旋流效率，但是實際上，存在速度極限，超過該速度極限，收集效率降低。這是由于跳躍現象(Licht，1980)，這種現象類似于沙丘由于過大的風而發生的滾沙現象。為了減少乃至消除滾沙現象，有人提出利用氣體和未捕獲微粒的局部再循環(參看專利PT102392、W00141934、US6733554、CA2394651和EP1272278)。這些系統使用再循環旋風器進行除塵和氣體凈化，它們由逆流式旋風器(收集器)和直流再循環旋風器(集中器)組成，其串聯布置且進行再循環，其特征為收集器位于集中器的上游，再循環回路使部分被處理氣體再循環，從集中器回到收集器，再循環通過文丘里管、吹風機或排出器進行(圖1)。這些采用上述工作原理的系統已經應用于不同行業(Salcedo和Pinho，2002、2003;Salcedo和SousaMendes，2003;Salcedo等人，2004)，且能去除所有約IO微米以上的微粒。這些系統的總效率由下式給出n_I其中，n。d和n。。n分別是收集器和集中器的效率。因此，事實證明，通過再循環，特別是使用在直流旋風器(集中器)的上游具有逆流式旋風器(收集器)的系統，可提高旋風器或多重旋風器(幾個旋風器并聯)的效率。電濾器自上世紀初以來(White,1963)，存在一種除塵器稱為靜電除塵器(通常稱ESP)，其利用與高壓電源連接的導線的放電所產生的電力，所述電力一般是直流電，對稱地位于一筒體(管式ESP)的軸線上，或位于平行極板(平行極板式ESP)的中間距離上。筒體和平行極板接地，產生的電場導致微粒帶電，大多數微粒獲得與放電導線極性相同的電荷。因此，這些微粒在整個靜電除塵期間的路徑中為筒體或其極性與放電導線相反的集電板所吸引，在那里被俘獲，然后由氣動錘或振動裝置、乃至由適當的洗滌液除去(Oglesby和Nichols,1978;Parker，1997)，落在集塵箱中，隨后從集塵箱清除掉。因此，一個ESP需要-—個小曲率的放電電極(以獲得10-20千伏的適當電壓的氣體電離，取決于廢氣的溫度和成分)，其與設備的其余部分電絕緣，且連接于一個高壓電源，一般為高達70千伏的直流電；-—個大曲率的收集電極(圓柱體或平行極板)，其接地，因而與放電電極形成大的電位差；-—個洗滌、振動或錘擊收集電極、以通過重力去除沉積灰塵的系統；-—個收集和從ESP箱清除灰塵的集塵箱系統。如果是具有圓柱形或相似的幾何形狀的管式ESP(例如具有六邊形橫截面)，那么，灰塵通常用適當的液體進行滌除而從器壁上去除，以除去氣流中夾帶的微粒，因此，這些ESP總是豎直的，廢氣在底部進入，在頂部排出(White,1963;Oglesby和Nichols,1978;Parker,1997)。如果是平行極板式ESP，使用洗滌液去除微粒不大常見，但是，極板也始終是豎直的。—個管式ESP如果要順利工作，按照傳統方式，即作為一個微粒收集裝置，必須同時具備以下條件1.必須有一個適當的高壓直流電源，實際上相應于使用約60-70千伏的低電壓(Parker,1997);2.放電電極必須具有小曲率半徑，其就圓柱形導線而言，相當于使用1-3毫米直徑的圓柱形導線。實際上，使用2-3毫米的導線(Parker,1997)。放電導線的直徑越小，氣體的電暈放電起始電壓越低(White,1963;Parker，1997)，但是，收集電極附近的電場將減小，從而在某種程度上降低收集效率；3.收集電極必須具有大曲率半徑，其實際上相當于使用豎直布置的圓柱形或六邊形腔室，氣體在底部進入，在頂部排出；4.在放電電極和收集電極之間必須有恰當的空隙，以產生高強度電場("5X105伏/米)和微粒朝收集電極的高遷移速度(對于0.1-10微米的粒徑，"0.1-1米/秒；Parker,1997)，在管式ESP中使用150-250毫米的常見空隙；5.必須有足夠的停留時間(收集電極的大長度，或者，待處理廢氣的低氣體速度)，在實際當中，約為1.5-2.5米/秒的平均氣體速度；6.必須有去除器壁上沉積微粒的某些輔助方法，即通過振動、錘擊或洗滌器壁去除沉積的微粒，微粒必須收集在圓柱形ESP的基部；7.微粒必須具有適當的電性能，特別是其電阻率(收集電極上積塵層的電荷去除速率的一種測量)，它既不能太低(<106歐姆，米)，以避免極快速的放電和廢氣中夾帶微粒，又不能太高(>109歐姆米)，以避免積塵層中形成很大的電場(White,1963;Salcedo，1981)，因為這兩種現象都將降低收集效率。還有逆流式旋風器(無任何再循環系統)，其直接通電(Lim等人，2001;Shrimpton和Crane，2001;Lim等人，2004)，逆流式旋風器本身具有電場，其目的是提高其收集效率(在等式[l]中，其為n=nMl)。這后一構思的例子在專利US6355178B1中述及。特別是，該專利的圖4和5及相應的說明書示出用于氣體除塵的逆流式旋風器，其中，一緩沖區域分開上部區域與底部區域。差動電壓施加到這兩個區域，其目的是使上部區域的微粒帶電，在下部區域器壁上捕獲它們。根據該專利的圖11和15所示的兩個不同的變型，在旋風收集器(逆流式旋風分離裝置)的上游配有一個微粒預先帶電器，全部廢氣通過其中。此外，目的是在逆流式旋風器的器壁上捕獲微粒。在一個特定布置(示于所述專利的圖13)中，渦旋管的上部部分用于使進入旋風器的微粒預先帶電；在另一布置(示于所述專利的圖12)中，預先帶電器是縱向插入到輸入管中的一放電電極。此外，目的是在逆流式旋風器的器壁上捕獲微粒。最后，在第三種布置(示于所述專利的圖14)中，放電電極(一導線)位于旋風器縱軸上。上述實施例和裝置通常意味著使用輔助裝置使旋風器振動(用機械、氣動或電裝置)，可選地，輔以使用聲波或超聲波振動裝置，在兩種情況下，使微粒從旋風器器壁上去除。這些輔助裝置的例子示于所述專利的圖16和17。除了必須借助于這些輔助振動裝置的缺陷之外，因為微粒在旋風器的器壁上被捕獲，所以事實上，采用專利US6355178中圖13和14所示的實施例，微粒加電裝置的效果應該很小，因為對于旋風器的通常尺寸而言，加電裝置沒有足夠的長度以確保有效的微粒帶電。在上述第三種配置的情況下，放電導線的裸露部分不能太接近旋風器的底部，因為在放電導線和旋風器壁之間將產生電弧。為了加大微粒帶電，增加放電元件的長度(或高度)，將相應地使旋風器增大到非常累贅的尺寸，或導致一個遠非高效旋風器的幾何結構，從而實質上效率很低。此外，無人將這種裝置應用于解決工業除塵問題(不僅僅在實驗室規模或試驗規模上)。聚結器專利US4718923涉及靜電聚結器，其用于使廢氣中的灰粒增大粒徑(通過促進粒間的聚結作用)，使之隨后用離心裝置、例如旋風器予以去除。在采用并聯的靜電管聚結器的配置中，全部氣流首先通過靜電聚結器，然后(還有全部氣體流率)，通過離心收集器、例如并聯的旋風器(可選地為逆流式)。旋風器并聯布置，與聚結管一致，位于其下游。聚結管為雙極，每個聚結管具有一個放電電極，其縱向定位，具有橫向極板，連接于負極性，與具有正極性的管本身電絕緣。兩電極之間形成大的電位差。雖然構成該裝置操作基礎的物理原理未在文獻中述及，但是，首先由于在某一時期微粒沉積在管壁上，然后由于通過某種振動或等效的機械作用釋放聚結微粒，因此可發生微粒聚結作用。無論如何，尺寸增大的粒間聚結作用是所需的效果，如所述專利的附圖所示。因為離心收集器對于分離較大的微粒(較大的塊)更為有效，所以這種裝置的基本目的是在使微粒經過離心收集器之前，通過聚結作用增大微粒的尺寸。進入離心收集器(例如逆流式旋風器)的全部氣流預先由位于收集器上游的沉積電極處理。脫離離心收集器的凈化氣體全部排出，不經任何隨后的局部再循環或完全再循環。相同的原理應用于專利US5458850述及的裝置的工作和設計。專利US6004375也涉及微粒聚結器。沒有再循環。在其它的聚結器中，問題在于聚結微粒如何增大其尺寸，以便以后更容易捕獲。還為了根據聚結微粒的集中度及其結構，以及根據所獲得的聚結微粒的尺寸，控制聚結微粒的特性。裝置為雙極，電極是與氣流呈徑向布置的成對的相對的針狀體。在存在反向帶電微粒的不完全結合的情況，應防止這種微粒可能沿所述徑向方向偏移。擦洗器公知的特定擦洗裝置使用反應粉末的干注入，但是，與用作相同目的的反應器的旋風器(Fonseca等人，2001)相比，投資和生產成本高(Carminati等人，1986;He即，1996)。
發明內容本發明的目的是提供高效的氣體-固體分離方法及裝置，與文獻W00141934中述及的裝置相比，效率大為提高，對于去除直徑小于10微米的微粒，尤其如此。還一個目的是為了使這種裝置可有效地用于ESP所特有的微粒電阻率范圍之外的微粒，即用歐姆*米表示的區間[106，109]之外的微粒，并且結構簡單，通用性強，成本低，與ESP相比尤其如此，不需要ESP中存在的從收集器器壁去除微粒的裝置。另一個目的是使生產成本相同于乃至低于W00141934中述及的再循環系統的生產成本。另一個目的是對于相似的收集效率，投資費用(生產和組裝)低于現有技術的投資費用，本發明的裝置可用于高溫氣體的干法凈化和/或處理，且體積適合典型的工業應用，與W00141934中述及的裝置的尺寸相當，與管式ESP相反，如果工業場地的布局有局限性，不會失去使集中器的布局從垂直改變到水平的可能性。本發明還有一個目的，就是尤其在要從氣流除去的微粒的容許電阻率范圍內，提供應用廣泛的高效除塵方法。本發明的另一個目的是酸干氣體凈化且從廢氣去除微粒，且有效地從柴油機的廢氣中去除微粒。其它目的將從說明書和權利要求書中體現。聚結器的原理是增大粒徑，提高微粒分離器(尤其是離心除塵器)隨后的集塵能力，ESP(乃至帶電逆流式旋風器)的原理是分離氣流中的微粒，在非常帶電的裝置上予以捕獲，與聚結器和ESP相反，本發明提出的裝置類似于專利W00141934的裝置，但是其中，集中器設計成靜電再循環裝置。事實證明，雖然裝置的主要部件與現有技術中的裝置基本上相同，即一個逆流式旋風器(收集器)布置在一個直流旋風器(集中器)的上游，但靜電再循環顯著地增大等式中的項n。。n，將顯著地提高總效率n，遠遠超過單獨的機械再循環的總效率，靜電再循環的目的既不是在再循環裝置(直流集中器)中捕獲微粒，也不是促進粒間的聚結作用，而是使再循環氣流中的微粒返回到逆流式旋風器(唯一的收集器)。這種對直流旋風器(集中器)的增加，使之變成靜電再循環裝置，示意地示于圖2。雖然在該示意圖上，靜電再循環裝置和常規的圓柱形ESP之間存在明顯的相似性，但是，這種相似性完全是錯覺。實際上，再循環裝置用作ESP完全達不到預期目的，因為器壁上的微粒捕獲量最少，或者一點也沒有，而在ESP中，微粒捕獲量應該最大。采用靜電再循環，唯一的目的是從位于再循環裝置的軸線上的排出通道清除微粒，使之接近再循環裝置的器壁(不在器壁上被捕獲)，因此集中在切向出口，切向出口是到逆流式旋風器(收集器)的回路。這樣，在再循環裝置(集中器)中提供一個直流電電場，可提高再循環效率，只要放電電極和收集電極用于防止再循環裝置作為ESP工作，即防止或使微粒在器壁上的沉積最小化。總之，可以說，如果將本發明的靜電再循環裝置用作ESP，則廢氣至逆流式旋風器(收集器)的(局部)再循環基本上無效。此外，裝置將具有與上述ESP有關的缺陷，S卩，需要豎直布置(管式ESP)，需要配置復雜的去除微粒的輔助裝置，根據微粒的電阻率(通常限于較小的范圍)，易捕獲微粒的類型有局限性。另一方面，出于上述動機，如同專利US6355178，直接在收集器的旋風器上使用任何電場是有缺陷的。根據本發明的創新方法，可獲得由旋風器組成的除塵器，其比現有市場上存在的那些更為有效，投資和經營成本相似，且尺寸有限，可在很高的溫度下使用，或者用于干法氣體凈化，符合所有嚴格的法定排放限制。本發明的主要目的是采用再循環提高旋風器系統的收集效率，利用電力集中在再循環裝置器壁附近從逆流式旋風器(收集器)排出的微粒，同時使微粒在器壁上的沉積最小化。微粒集中的氣流從再循環裝置切向排出，再循環氣體部分("20至30%)被引回到收集器的旋風器。本發明還提出一種提高氣_固分離效率的方法，以及提高從工業廢氣進行干法氣體凈化的效率的方法。根據本發明的方法，廢氣進入逆流式旋風器(收集器)，旋風器捕獲一部分進入的微粒，然后，廢氣流向一個直流旋風集中器(再循環裝置)，其具有一個中央通道，用于排出凈化氣體，氣流中剩余的部分微粒進行集中和再循環，部分回流到收集旋風器。這種方法的特征在于，進入集中器的微粒通過機械(慣性)力和電力的組合而離開(偏離)中央排出通道，電力是微粒穿過電離的高壓電場的結果，所述偏離致使流向逆流式旋風器的部分氣流中的微粒集中，而不沉積在集中器壁上，其中部分微粒在旋風器中被收集。因此，增加再循環回到逆流式旋風器(收集器)中的微粒部分，就會提高效率。這樣，通過在再循環裝置(集中器)中加入電力，通過增加n,而增加等式[i]中的n，電力的作用加到W00141934描述裝置的集中器中唯一存在的機械力上。但是，如果不是使用再循環裝置(集中器)，而是使用ESP，那么，微粒會在這種ESP上捕獲，這樣，返回到逆流式旋風器的微粒部分會接近零。這意味著系統不再根據等式[1]起作用，而總效率將與ESP非常近似，無需具有一個逆流式旋風器和再循環回路。因此，將會有很多與ESP相關的缺陷。因此，事實證明，根據本發明，使用除塵和干法氣體凈化的再循環旋風器即可達到所述目的，所述再循環旋風器包括一個逆流式收集旋風器和一個直流集中旋風器(再循環裝置)，帶有一個中央通道用于排出凈化氣體，其中，這些旋風器串聯布置且采用再循環，收集器布置在集中器的上游，并且具有部分氣流得到處理的再循環線路，從集中器回到收集器；其特征在于，在再循環裝置中，具有施加高壓的電裝置，產生一個電離場，賦予穿過集中器朝器壁運動的微粒一個凈速度分量，不會促使它們在該器壁上的沉積。根據本發明，施加高壓的電裝置由一個或多個放電電極構成，放電電極沿集中器(再循環裝置)的縱軸定位，穿過再循環裝置的器壁，并通過已知方法與之電絕緣，器壁本身接地，以在該器壁和放電電極之間產生高的電壓差。施加于放電導線的電壓、放電電極的直徑以及放電電極和集中器器壁之間的距離(其取決于集中器的標稱直徑(D2))進行組合，使得器壁處的電流密度小于0.1毫安/平方米。放電電極可呈導線的形狀。即使本發明的主要目的是使未捕獲的微粒循環回到逆流式旋風器(收集器)，人們也希望由于靠近再循環裝置器壁的較大的微粒集中，可能有必要甚至有益的是使較少的氣體部分(20至30%，而用于純機械再循環的是30_40%)再循環，因此，生產費用將較低，因為電力僅作用于微粒而不作用于氣體。事實上，使50000立方米/小時的氣流的30-40%進行再循環，需要約18-25千瓦的循環風機功率，使同樣的氣流的20%再循環，僅需12千瓦，這已包括了通過電離場建立靜電再循環所需的電力。電力的節約高于35%，這是很可觀的。因此，看似矛盾的是，本發明在W00141934描述的純機械再循環系統中增加了高壓電氣部件，但總功率消耗實際上降低了。圖1是全機械的旋風再循環系統的示意圖。圖2是本發明的裝置的示意圖。圖3是圖2系統的總效率(n)的圖表。圖4是圖1和2的集中器的分級效率圖(分別為曲線1和2)。圖5和6示出本發明(實線)的靜電集中器的不同的幾何結構(源于電極間距)如何使之不同于常規的ESP(虛線)。圖7-8示出根據EP0972572的獨立高效旋風器(0)、根據W00141934的純機械再循環的旋風器(1)和本發明的旋風器(2)之間的效率差異。圖9示出圖7-8所示裝置的不同的分割粒徑。圖10示出本發明裝置(2)的捕獲效率的平均增量。圖11-13示出在試驗規模的實驗中針對三種不同類型微粒的效率提高。圖14示出獨立逆流式旋風器(0)、純機械再循環旋風裝置(1)和本發明裝置(2)之間的捕獲空氣傳播細菌的比較結果。具體實施例方式圖1是采用純機械再循環的旋風器系統的示意圖，如同現有技術中描述的，其由一個稱為收集器Col的逆流式旋風器、一個位于下游的稱為集中器Con的直流旋風器以及一個具有吹風機、文丘里管或排出器的再循環系統組成。圖2是本發明裝置的示意圖，其包括一個逆流式旋風器、一個直流旋風器以及一個再循環系統，逆流式旋風器稱為收集器Col，直流旋風器稱為集中器或靜電再循環裝置Con，位于下游，由一個高壓直流電源AT加電，再循環系統可以是一個吹風機、文丘里管或排出器。該圖僅用作說明，是非限制性的，其示出含塵氣體的進入GS、捕獲的微粒的排出P以及凈化氣體的排出GL。事實證明，本發明和如圖1所示的現有技術中再循環(純機械再循環)旋風器的主要區別在于集中器的帶電。但是，施加于放電電極的電壓AT、放電電極的直徑及其與集中器器壁之間的距離都組合在一起，以產生低于約O.l毫安/平方米的電流密度，使該裝置具有完全不同于常規ESP的特征。本發明的原理示于圖3和4。圖3示出圖2系統的總效率n，系統的效率始終大于單獨的收集器nMl的效率，提高集中器的效率n。。n將提高系統效率n。9圖4示出圖1和2所示集中器的取決于微粒尺寸[直徑小]的分級效率(分別為曲線i和2)，示出靜電再循環效率n比純機械再循環效率n大很多，而微細顆粒在器壁上的微粒沉積n可忽略不計(曲線3)。該圖是通過模擬生成的，使用在進行機械再循環的全尺寸設備上試驗獲得的結果，且運用適當的理論(Salcedo，1981)對靜電再循環進行外推法。由圖4證實，使用本發明的靜電式集中器(這里也稱為靜電再循環裝置)，對于微細顆粒，器壁上的微粒沉積很少(曲線3)，其多為從收集旋風器漏出而進入集中器，回到逆流旋風器的再循環效率顯著提高，靜電再循環效率(曲線2)比純機械再循環效率(曲線1)大得多，特別是對于亞微米微粒，從而增大等式[1]中的項n。。n。圖3示出在總效率n中增大項n。。n的有利效果。即使使用一個在示意圖中(圖2)明顯類似ESP的裝置-靜電再循環裝置，所提出的靜電再循環的構思與常規的ESP具有相當大的不同，這些不同由圖4中的曲線3體現。其它的不同點在于1.管式ESP是豎直的，因此器壁上捕獲的微粒可通過基部去除。所提出的再循環裝置可定向在任何位置，包括水平位置，因為不是用作微粒收集器。2.管式ESP具有一個用于振動、錘擊或洗滌器壁、以去除沉積微粒的系統。這不是所提出的集中器的情況，因為它不需要任何灰層去除裝置。3.管式ESP具有集塵箱，收集從器壁去除的微粒。所提出的集中器不需要任何集塵箱，因為它不是一個收集器(這項任務留給位于集中器上游的逆流式旋風器)。4.管式ESP以強電場(>5乂105伏/米)工作，因此，電流密度高(>1毫安/平方米)，導致微粒朝向收集電極的大遷移速率w(對于0.1-10微米的粒徑，"0.1-1米/秒)和大收集效率(>95%)。對于約60-70千伏的最高施加電壓，使電極隔開約200毫米的距離(典型地為150-250毫米；Parker，1997)，即可達到上述結果。這不是所提出的再循環裝置的情況，在再循環裝置中，電極之間隔開的距離很大("450-600毫米)。最大的外加電壓約50千伏，所產生的電場低(<2X105伏/米)，具有低電流密度(<0.1毫安/平方米)，導致微粒朝器壁的低遷移速率(對于0.1-10微米的粒徑，"0.01-0.05米/秒)，并且器壁上的微粒沉積很少(理想地，再循環裝置器壁上的微粒沉積應為零)。5.如果靜電再循環裝置的靜電分量工作不正常，機械再循環仍然工作。反之，ESP中電場失效則完全危害這些裝置的效率及其作為微粒去除器的使用。下面的表I概括了這些不同點。表I管式ESP(Parker，1997)與本發明的靜電再循環裝置之間的顯著不同10<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><10(**)-對于生物燃料鍋爐(廢木)排出的顆粒尺寸分布圖5示出，對于靜電式集中器，如果施加電壓超過200千伏，那么，對于一個大的微粒直徑小范圍，微粒朝器壁的遷移速度w的數值僅接近于由ESP得到的數值。圖6示出，對于靜電式集中器，如果施加電壓超過200千伏，則器壁上取決于尺寸[直徑小]的微粒滯留效率n(在本發明中應最小化)的數值僅接近由ESP得到的數值。圖5和6中，虛線表示ESP的典型值(Parker,1997)，連續曲線表示當以50千伏工作時本發明的裝置，中斷的曲線表示需要施加(模擬)到本發明裝置的電壓，其約為200千伏，以便分別在微粒遷移速度和器壁上的微粒收集效率方面，使其表現接近常規的ESP。圖5和6示出，要獲得ESP的典型的遷移速度w和收集效率n(Parker,1997)，需要使本發明提出的再循環裝置工作在大約200至300千伏。由于成本和安全原因，這種極端電壓從未用于ESP。另一方面，本發明的裝置(其中再循環裝置被加電)和現有技術中的電收集器(反向逆流式旋風器)之間的不同示于下面的表II，其示出旋風器直徑和相應容積，需要一個放電電線長度，在渦旋管的下端和錐體的起點之間測得，為2.7米，視為用于工業應用的本發明的靜電式集中器(再循環裝置)中的一個典型值，且考慮一個具有0.6米的標稱直徑(D2)和1.13立方米的相應容積的靜電式集中器。表II具有2.7米放電導線的三種類型的旋風器的標稱直徑和容積<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>當從低效率旋風器改變到高效率和很高效率的旋風器時，保持靜電效應所需的容積急劇增加。在逆流式旋風器中，純機械捕獲和機械-電混合捕獲之間的結合在工業上不實用，因為旋風器必須巨大，或者機械效率低，從而使之類似于純ESP。如前所述，本發明的集中器(靜電再循環裝置)在其長度上由一個電極或放電電極系統部分地或完全地穿過，所述電極或放電電極系統連接于一個高壓電源，且適當地進行電絕緣。放電僅發生在集中器(再循環裝置)，其器壁以及逆流式收集旋風器和連接管路應適當接地。三個部件的連接如下待處理或凈化的氣體進入逆流式旋風器，一部分微粒在此被捕獲。逃脫收集的微粒與全部氣流一起進入集中旋風器(靜電再循環裝置)，一小部分氣體與大部分的未收集微粒一起通過吹風機、文丘里管或排出器再循環回到逆流式旋風器。與純機械再循環不同，通過在集中器中施加電離電場，所述大部分的未收集微粒被更有效地集中。集中器應工作在一個施加的電壓，該電壓允許放電電極與其壁之間有一定的電流，但是微粒在再循環裝置壁上的沉積應最小化。對于約0.l毫安/平方米或以下的電流密度，可達到這種效果。為了更好地理解這些現象，所提出的系統使用基于Mothes和Loffler的有限擴散理論(1988)的計算機程序來建立模型，對于逆流式旋風器中的微粒捕獲的模擬，該有限擴散理論是現有的最好的理論(在診斷級別)。因為該模型需要關于微粒渦流彌散系數的知識，使用適當的關聯來獲得(Salcedo和Coelho，1999)。圖4示出，對于工業規模的系統，在與全機械再循環裝置比較時，所提出系統的預測分級效率曲線(效率取決于微粒尺寸)，兩者涉及相同的氣體流率和微粒，對于大多數較小的微粒，得到再循環效率的顯著提高。這使得系統總效率大為提高。例如，使用圖4的數據，僅采用機械再循環，總效率n預計約為83.2%，而采用靜電再循環，應為約94.7%，就是說，導致68%的排放降低。因為再循環裝置中的靜電效應受益于長的微粒帶電時間，最好使系統以低的氣體速度工作，這樣，與全機械再循環系統相比，總的壓降和生產費用降低。使用文丘里管進行再循環，只要氣體流率不太高，就允許在很高的溫度下使用系統。對于較高的氣體流率，可使用適當的排出器或次級風機。這些系統也可用于酸性氣體的經濟地干法凈化，因為它們將使部分轉變為固體產物的固體反應物部分地再循環回到逆流式旋風器。廢氣的除塵和/或氣態組分的干法凈化，特別是對于酸性氣體、例如氯化氫、氟化氫、二氧化硫和氧化氮，是通過使這種氣流穿過具有串聯旋風器的一個旋風器系統，其中，收集器在加電集中器之前，并且有一個從集中器回到收集器的再循環回路，在干法氣體凈化的情況下，在收集器的上游，或者在循環風機、文丘里管或排出器的上游，有適當的固體吸附劑(例如以細分割的形式)的注入(圖中未示出)。如前所述，本發明的系統的效率始終大于其再循環裝置不加電的現有技術裝置的效率(圖3和4)。下面給出的實例將確保效率的提高(圖7至9)。本發明的系統也可用于代替目前使用的用于酸性氣體干法凈化的反應器(例如噴霧干燥器或文丘里反應器)，由于有效的再循環回路，使得可以設計極其緊湊和高效率的裝置，既可用于酸性氣體去除，也可用于未反應的吸附劑的使用。本發明的系統還具有以下的優點-靜電再循環裝置可在任何方向上使用，甚至在水平方向；-不需要復雜的系統從壁上去除微粒，因為特別由于電極間的大間距，沉積實質上被最小化，這是本發明裝置的一個特征；-再循環裝置中不需要集塵箱，因為收集器是逆流式旋風器；-使用通常用于ESP的電壓電平，甚至更低；-不存在與低或高的灰塵電阻率相關的問題；_能夠通過吹風機、文丘里管或排出器進行再循環；-能夠從廢氣去除微粒和/或進行酸性氣體的干法凈化；-通過使用文丘里管或排出器進行再循環，能夠在很高的溫度下工作；-在再循環由文丘里管或排出器提供的情況下，沒有運動部件；以及-在出現高壓故障(例如放電電極破裂)時，作為全機械再循環旋風器系統進行工作。實際實施例建立一個試驗規模的裝置，通過使用促使機械再循環的一個吹風機和促使靜電再循環的一個高壓電源，來演示系統的靜電再循環的能力。圖7-8根據微粒直徑[直徑小]示出分別在試驗規模上獲得的獨立旋風器的效率n(曲線o)、全機械再循環的效率n(曲線i)、以及靜電再循環的效率n(曲線2)，均在兩種極端條件下進行旋風器中極低的壓降(400帕)(圖7)和旋風器中的典型壓降(1620帕)(圖8)。這些圖示出通過向旋風器供給很細小氣載微粒(1.8至2.3微米的質量中值)而得到的數據，其示出采用靜電再循環的系統的總效率(曲線2)始終顯著地大于采用全機械再循環的系統的效率，但是，尤其是對于旋風器中的低壓降，即對應于長滯留時間的低速度。換句話說，在全機械再循環不太有效的情況下，靜電再循環基本上都優于全機械再循環。圖9示出旋風器的分割粒徑d50，其取決于進入旋風器的平均氣流速度U，其示出三種情況實心圓點(曲線0)表示獨立收集旋風器；空心圓點(曲線1)表示機械再循環；方塊(曲線2)表示附加的靜電再循環。該圖示出，對于相同的微粒，應用機械再循環(1)或靜電再循環(2)時旋風器的分割粒徑(旋風器效率為50%的微粒直徑)的差異。顯然，靜電再循環更為有利，對于相同的氣體進入旋風器的速度，具有較小的分割粒徑。圖10示出應用全機械再循環(曲線1)或靜電再循環(曲線2)時，在試驗規模上獲得的取決于微粒尺寸[直徑小]的微粒捕獲效率的平均增量An。該圖示出一系列運行的平均效率增量，其在獨立收集旋風器之上。再一次，靜電再循環(2)表明了超過全機械再循環(1)的顯著的效率提高。由燃燒廢木和軟木的鍋爐產生的工業飛灰進行的實驗證實了由氣載微粒得到的結果。圖11示出對于廢氣的不同速度U，采用全機械再循環(空心圓點，l)和靜電再循環(實心圓點，2)處理具有6.2微米的中等容積直徑的磷酸二鈣微粒的效率n。圖12示出對于廢氣的不同速度U，采用全機械再循環(空心圓點，l)和靜電再循環(實心圓點，2)處理具有7.5微米的中等容積直徑的鐵礦石高爐微粒的效率n。圖13示出對于廢氣的不同速度U，采用全機械再循環(空心圓點，l)和靜電再循環(實心圓點，2)處理具有13.2微米的中等容積直徑的磷鈣土微粒的效率n。因此，事實證明，當與逆流式旋風器、或在收集器的上游或下游具有集中器的其它再循環系統相比，所提出的系統可顯著地減少微粒排放。采用收集器的效率很高的設計方案(即所述專利EP0972572中的設計方案)，使所提出的系統在效率方面與成本較高的設備(擦洗器、文丘里管、袋濾器和ESP)相比具有競爭力，即使是對于約0.5微米以下的微粒尺寸，還具有在很高溫度下工作的額外優越性，并且通過適當的干吸附劑注入、特別是粉末，可用于酸氣的干法凈化。使用簡單且低成本的技術，開發其效率顯著超過現有的旋風器或再循環旋風器系統的、主要用于直徑2-3微米以下的微粒尺寸的除塵器，在工業應用上具有很大的潛力。多種工業(木材、金屬、水泥、化學、固體燃料鍋爐和生物燃料鍋爐)可受益于低成本的裝置，具有足夠的效率，以避免需要使用較昂貴的除塵器、例如袋濾器和ESP。同樣，汽車工業在力求凈化柴油機的排放方面可受益于這里所提出的裝置，其可在高溫下使用，且沒有任何運動部件。所提出的系統也可用于代替目前使用的用于酸性氣體、如氯化氫(HC1)、氟化氫(HF)、二氧化硫(S02)和氧化氮(N0X)的干法凈化的反應器，具有很大的優越性，由于靜電再循環回路，可設計非常緊湊的裝置，且在去除酸性氣體方面，以及未耗盡吸附劑的再利用方面都具有高收集效率。最后，如圖14所示，本發明的裝置和方法在捕獲微粒方面如此有效，以致可用于例如捕獲空氣傳播的細菌。實際上，圖14非常示意地示出捕獲氣載細菌的比較結果，其基于在二日(d=2)和六日(d=6)后的菌落形成單元的計數，將根據本發明(2)的以50千伏工作的試驗性靜電再循環系統、全機械再循環系統(1)和獨立旋風器(0)與進入系統的新鮮空氣樣品進行比較。附圖所示的菌落形成單元數由數值n給出，一個數是一個菌落形成單元。事實證明，具有大約90%的(細菌)捕獲效率，事實是-在2日的培養之后，有8個菌落進入系統(新鮮空氣)，僅一個菌落排出(采用靜電再循環)，結果是n=87.5%，以及-在6日的培養之后，多于50個菌落進入系統，僅4個菌落排出，結果是n>92.0%，表明90%的(大約)平均效率值。本發明的另一個實施例未在圖中示出，其特征在于，與具有用于提供電離高電壓AT的電裝置的直流旋風集中器(再循環裝置Con)并行，還具有其它的具有用于提供電離高電壓的電裝置的直流集中旋風器(再循環裝置)，限定一個平行的多靜電再循環裝置的布置，所有的再循環裝置由置于該布置上游的相同的逆流式旋風器Col供給，且使微粒集中的各自氣流的一部分再循環回到該旋風收集器。這種再循環裝置的平行布置降低了每個再循環裝置中的速度，提供了微粒的增加的滯留時間和增加的加電(圖11-13;實心圓2)。本發明的另一個實施例也未在圖中示出，其特征在于，與具有用于提供電離高電壓AT的電裝置的直流集中旋風器(再循環裝置Con)串聯，還有其它的具有用于提供電離高電壓的電裝置的直流集中旋風器(再循環裝置)，限定一個串聯的多靜電再循環裝置的布置，所有的再循環裝置由置于該布置上游的相同的逆流式旋風器Col供給，每個集中器使微粒集中的氣流的一部分再循環回到該收集旋風器。這種再循環裝置的串聯布置提供了微粒的增加的滯留時間和增加的加電(圖11-13;實心圓2)。在本文中，當規定本發明涉及的范圍的極限值時，"大約"一詞的使用必須視為所述極限包括10%的變化，使得范圍變寬。[OH4]參考文獻1986年，第7屆世界清潔空氣大會會刊，Carminati，A.、A.Lancia、D.Pellegrini和G.Volpiccelli的《廢氣中氯化氫的噴霧干燥器吸收》。A.M.Fonseca、J.M.Or伎0和R.L.Salcedo的《低溫下旋風反應器中用固體石灰的氯化氫干洗》，2001年，工程化學研究，40，no.1,304-313。He即，B.M.的《用于焚化爐廢氣處理的干洗方法的持續發展》，1996年，過濾分離，第33巻。Licht，W.的《空氣污染控制工程-微粒收集基本計算》，1980年，MarcelDekker，紐約和巴塞爾。Lim，K.S.、K.W.Lee和M.R.Kuhlman的《影響電旋風器的微粒收集效率的性能因數的實驗性研究》，2001年，懸浮微粒科學和技術，35，969-977。Lim，K.S.，H.S.Kim和K.W.Lee的《常規旋風器與有/無電場的雙旋風器的性能比較》，2004年，懸浮微粒科學，35，103-116。Mothes，H.和F.Loffler的《旋風分離器中微粒去除的預測》，1988年，國際化學工程，第28巻，231-240。Oglesby，S.Jr.和G.B.Nichols的《靜電沉積》，1978年，MarcelDekker公司。Parker，K.R.的《應用靜電沉積》，1997年，BlackieA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