專利名稱：纖維床組件和用于該纖維床組件的纖維床的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及用于從氣流中分離液體微粒(其中溶解或者懸浮有 或者沒有固體)的改進的纖維床組件。更具體地，本發明涉及具有改進的 防止已收集的液體再夾帶的能力的纖維床組件。
背景技術：
在必須從氣體或者蒸汽(下面以及權利要求書中總稱為"氣體")流中
除去(特別是小于3微米的)浮質的場合，除霧器已經獲得了廣泛應用。 這些除霧器包含纖維床，氣流通過它們實現分離。 一些更經常應用除霧器 的場合包括在制酸過程中消除酸霧例如硫酸霧、例如在制造聚氯乙烯地板 或者墻面涂料時消除增塑劑霧、消除從硝銨造粒塔中散發的水溶性固體浮 質。在消除潤濕的可溶性固體浮質時，利用澆濕的纖維床或者在纖維床之 前噴入到氣流中的液體例如水的噴霧，把收集的固體微粒溶解在纖維床內 部的液體中，或用該液體將固體孩t粒洗去。
已收集的液體從纖維床的下游表面被再夾帶常常導致一些問題。這些 問題可以包括下面的任何一種或者幾種污染下游的工藝設備、降低產品 純度、腐蝕管道系統，在某些情況下，還難于達到排放要求。纖維床分離 器中的再夾帶可能起因于兩種機理。由于液體向下通過纖維床和/或它的下 游表面排出，因此移動的氣流可以使一些正在排出的液體中斷，或者說使 下行的液體流起泡，并且在氣流中被再夾帶成微滴。在垂直排列的纖維床 的底部，這一問題特別嚴重，這是因為纖維床收集的所有的液體必定排到 底部，并且由于作用在液體上的氣相阻力，因此從實際的觀點出發，所述 液體必定被排到纖維床底部的下游表面外。在積聚最多的排放物出現的這個分離位置處，氣相阻力可以導致正在排出的液體起泡、噴射或 者破裂。當這些氣泡破裂時，會形成大至亞微米尺寸的碎片或者微滴，它 們,皮移動的氣流帶走，這就是所謂的"氣泡再夾帶，，。
第二個再夾帶機理被稱為"床再夾帶"，在床中氣體速度太高使得在整
泡、分散、噴射和破裂時，出現"床再夾帶，，。因此，在給定的纖維床中 和在恒定的液體負荷下，隨著床中氣體速度的增加，逐漸達到氣泡再夾帶 的起始點。這首先出現在纖維床的底部、收集介質的排氣表面上。隨著床 中氣體速度的繼續增加，再夾帶開始出現在纖維床上的較高位置，直到速 度僅小幅增加時，再夾帶出現在纖維床的基本上整個排氣表面上。這一般 #皮稱為完全溢滿狀態。
之前已有人試圖防止再夾帶，并通過從纖維床中除去收集的液體和可 溶性固體而在較干的條件下操作纖維床。在一個例子中，管狀的纖維床由 兩個或更多的較短的部段形成，這些部段一個堆在另一個頂上，從而形成 纖維床。在兩個相鄰的堆疊的部段之間安放金屬板，以形成隔板，從而阻 止液體從一個部段進入相鄰的下方的部段，并使液體沿徑向流動離開部段 (并流出纖維床)。然而，在這一配置中，液體會流出纖維床，到達纖維 床的排放(即下游)面。在這個位置處，液體被再夾帶的機會增加。另外， 在纖維床的部段和金屬板之間很難保持必要的氣封，從而難以避免氣體在 該部段和相鄰的金屬板之間走旁路。
發明內容
在本發明的一個方面，用于從運動的氣流中除去浮質和/或潤濕的可溶 性固體的纖維床除霧器的纖維床組件一般包括纖維床支承件，該支承件具 有限定上游空間和下游空間的壁。該壁上有開口，以允許氣流從上游空間 總體上自由地穿過該壁運動到下游空間。纖維床由纖維床支承件支承，并 且總體上蓋住壁上的開口 ，從而當氣流從上游空間運動到下游空間時會通 過纖維床。纖維床包括纖維收集介質和位于纖維收集介質下游側的排液介質。排液介質包括沿著纖維床的高度設置的通道條，通道條設置成限定重 疊區，在重疊區中， 一個通道條與相鄰的一個通道條重疊。
在本發明的另 一方面，纖維床組件一般包括一般如前段所述的纖維床 支承件。纖維床由纖維床支承件支承，并且總體上蓋住壁上的開口，從而 當氣流從上游空間運動到下游空間時會通過纖維床。纖維床包括纖維收集 介質和位于纖維收集介質上游側的預過濾介質。預過濾介質包括一層纖維 收集介質和一般位于纖維收集介質和纖維收集層之間的排液介質。
在本發明的又一方面，纖維床組件一般包括一般如前段所述的纖維床 支承件。纖維床由纖維床支承件支承，并且總體上蓋住壁上的開口，從而 當氣流從上游空間運動到下游空間時會通過纖維床。纖維床包括纖維收集 介質和位于纖維收集介質下游側的排液介質。纖維床的形狀一般是具有上 端部和下端部的管狀。下游空間至少部分位于管狀纖維床的內部。再夾帶
液體收集構件至少部分位于管狀纖維床內部的下游空間內。
其他目的和特點中的一部分是顯而易見的， 一部分將在下文指出。
圖l是除霧器的透視圖，它的儲罐的一部分被剖開，以顯示出根據本
發明的原理構造的除霧器的纖維床組件；
圖2是纖維床組件的放大的透視圖，它的一部分被剖開，以顯示出內 部結構；
圖3是圖1的除霧器的放大的局部縱剖面簡圖，該剖面取自纖維床組 件的頂部；
圖4是類似于圖3的放大的局部剖面示意圖，但該剖面取自纖維床組 件的底部；
圖5是另一個實施方式的纖維床組件的放大的局部剖面示意圖，該剖 面總體上取自纖維床組件的底部；
圖6是除霧器的透視圖，它的儲罐的一部分被剖開，以顯示出另一種 結構的纖維床組件。在全部附圖中，相應的參考標記表示相應的部件。
具體實施例方式
現在參考附圖，尤其是圖1，除霧器(總體以1標識)可以放在氣流 的流動管線上，以從氣流中除去浮質和/或潤濕的可溶性固體。該除霧器特 別適用于含有要從其中除去的液體浮質(尤其是，但是不局限于亞微米尺
寸的液體浮質孩史粒)的氣流中。除霧器1包括具有可拆下的蓋子5的儲罐 3,蓋子5密封地附裝在儲罐上，以封閉儲罐的頂部開口。儲罐3內部的環 形安裝板7將儲罐分成上腔9和下腔11。氣流可以僅通過環形安裝板7的 中心孔13，從下腔11流到上腔9。儲罐3包括用于將攜帶浮質和/或潤濕 的可溶性固體的氣流接納到儲罐下腔11內的氣流進口 15，和過濾過的純 氣流的出口 17,該出口 17與儲罐內的上腔9流體相通，從而允許過濾過 的純氣體流出除霧器l,流到排氣設備或其他處理設備(未顯示)。
總體標識為19的纖維床組件位于儲罐3的下腔11內，總體為管形， 且具有封閉的底部和開口的頂部。濾床組件19密封地安裝在安裝&7上， 使得濾床組件的頂部開口與安裝板的中心孔13對正。除非通過纖維床組件 19,否則氣體無法從下腔11流到上腔9。安裝fel 7支承著儲罐3內部的濾 床組件19,使得濾床組件從安^1垂下。纖維床組件19從排到儲罐3底 部的氣流中除去比例很高的浮質和/或潤濕的可溶性固體。靠近儲罐3底部 的外部排放管21用于排出在儲罐底部收集的液體和/或潤濕的可溶解并且 已溶解的固體。
圖1所示的除霧器1是順流式或者"掛式"除霧器。已知還有其他結構 的除霧器，例如逆流或"立式"除霧器或者平床除霧器(未顯示)，在逆流 或"立式"除霧器中，氣體從元件的中心流到外面。此外，還可以使用同軸 的纖維床組件，它們具有同軸的順流和逆流的纖維床。本發明可用于包括 上述所有除霧器的多種形式的除霧器。
現在參考圖2，順流除霧器1的纖維床組件19包括排放腿25，它位于 儲罐3的底部的上方并與該底部間隔開。排放腿25包括排放管25A、環形底板25B、和貫穿排放管并且開口于底板上的通道25C。通道25C通向儲 罐3，以排放所收集的、由纖維床組件19從氣流中除去的液體和孩i粒。在 儲罐3底部收集的液體和潤濕的或者溶解的可溶性固體通過排放管21排 放。儲罐3底部的液位形成氣封，以允許在纖維床組件19中收集的液體通 過排放管25A排到儲罐的底部。
總體分別用27和29標識的內層篩網和外層篩網從底板25B向上延伸 到安M 7，并且徑向隔開地同軸布置。在如圖所示的實施方式中，內層 和外層篩網27、 29共同構成壁，該壁將位于內層篩網27內的芯部內部(下 游)空間31與位于儲罐3內但位于內層篩網27外的外部(上游)空間33 分開。不難理解，該壁可以用其他方法來構造(例如，僅有單個篩網或者 沒有篩網)，而不會脫離本發明的范圍。內層和外層篩網27、 29—般是網 孔結構，以便它們都限定出相對較大的孔，從而允許氣流一般能自由地通 過芯部內部空間31和外部空間33之間的內層和外層篩網。篩網27、 29 與位于環形安^！ 7頂側的環形凸緣34相連。環形凸緣34連接到安^！ 7，并且支承篩網27、 29和排放腿25。在所示的實施方式中，內層篩網27、 外層篩網29和環形凸緣34構成纖維床支承件。不難理解，也可以使用其 他的用于支承纖維床的結構，而不會背離本發明的范圍。
纖維床組件19的纖維床(總體標識為35)位于內層和外層篩網27、 29之間的徑向空間中，并基本上充滿該空間，且蓋住篩網上的孔，以便氣 流必須通過纖維床才能從環繞纖維床組件的外部空間33流到纖維床組件 內部的芯部內部空間31 (見圖1)。纖維床35—般呈管形，并且在相對端 部用本領域普通技術人員已知的方式可操作地密封安裝到安裝板7和排放 腿25的底板25B上，以便氣體在從儲罐3內的外部空間33流到芯部內部 空間31時不會繞過纖維床。
現在參考圖3和4，纖維床35示出為包括纖維收集介質39和纖維排 液介質41 (兩個參考數字總體標識它們的對象)。纖維收集介質39由合 適的材料形成，例如由平均直徑約為0.5-15微米的隨機分布的纖維形成的 非墊式床，該床纟皮壓縮到大約85%到98%的基本一致的床空隙率。隨機的纖維由附加的網篩(未顯示)支承。作為另一個例子，纖維收集介質39 可以是針刺的(needle-punched)由平均直徑約為0.5-15微米的纖維形成 的墊子，該墊子形成約85%到98%的基本一致的床空隙率，并且該墊子不 需要附加的篩網支承件。附圖將纖維收集介質39示出為這樣一種針刺的墊 子，該墊子基本上在纖維床組件19的整個高度上延伸。纖維收集介質39 可以由多張這種墊子形成(未顯示)。松散的纖維可以壓在相對的支承件 27、 29之間，從而形成纖維收集介質。另外，纖維收集介質還可以具有在 2005年1月7日提交的序號為11/031,820的共同轉讓的美國申請中所給的 那種纏繞結構，該申請公開的內容引用在此作為參考。為簡化視圖，纖維 收集介質39示出為單張墊子。
圖3和4中的箭頭指的是氣流通過纖維床組件19的流向。圖3和4 示意性地圖解說明了各個部分，以顯示纖維床35的構造。纖維床35和內 層篩網27之間所示的間隙以及纖維床的其他構件之間的間隙不會存在于 纖維床的實際結構中。然而，為了容易、清楚地展示不同的構件和所收集 的液體的通道，將它們顯示了出來。在本說明書中，"下游側"和"上游側" 是基于氣流流過纖維床組件19的法線方向表示的各部件的總體相對位置， 這兩個術語不要求各構件彼此接觸，甚至不要求各構件彼此直接相鄰(即 可以存在插入的結構)。
排液介質41包括沿著纖維床35的高度排列的通道條45。通道條45 包括位于纖維床35的頂部和底部的端部通道條，它們呈環形并圍繞纖維床 延伸。端部之間的通道條45可以由單根長材料圍繞內層篩網27螺旋纏繞 而成。在本發明范圍內，其他配置也可以。例如但不限于，可用多根長材 料來形成螺旋纏繞部，或者各排放條也可以是單獨的、沿圓周纏繞的材料 段。為了敘述本發明，螺旋纏繞部的每一圏都被當成一個"通道條"。此夕卜， 各個"條"可以由多層材料形成(未顯示)。在所示的實施方式中，所有的 通道條45都被安排成限定出重疊區(總體標識為47)，在重疊區中，其 中 一個通道條與 一個相鄰的通道條重疊。 一種適合作通道條的材料可以是 例如薄的針刺的纖維床，該纖維床由平均直徑約3-20微米的纖維制成，并形成基本一致的約85%到98%的床空隙率。纖維平均直徑和床空隙率最好 按如下方式選擇，即在設計的氣體速度和浮質負荷下，介質中不會充滿所 收集的液相，并且介質的克服液相的氣相阻力的殘余飽和度Rv小于克服 液相重力排液的殘余飽和度(Rg)。克服氣相阻力的殘余飽和度(Rv)是 下述特征的量度，即在氣體按設計規范流過介質時——此時氣流傾向于沿 氣流方向將液體推出介質，介質將液體(和/或可溶性固體)保持在它里面 的能力。克服重力流動的殘余飽和度(Rg)是介質克服地心引力保持液體 (和/或可溶性固體)的趨勢的量度。這些殘余飽和度特征和測定它們的方 法被公開在美國專利No.4，086，070中，該專利公開的內碧4皮引用在此作為 參考。
排液介質41具有一般位于通道條45下游側的附加構件。在所示的實 施方式中，排液介質包括多個一般彼此重疊地鋪設并且沿纖維床35的整個 高度延伸的全長的排液層49或者墊子。不難理解，排液層49也可以有其 他結構，包括沒有排液層、具有任何數目的這種排液層(包括僅有單層)、 或者排液層分別延伸小于纖維床35的完整高度。環形擋板50從凸緣34 向下伸出，它有利于與纖維床35在頂端形成密封，從而防止氣體繞過過濾 床。內層篩網27通過焊接連接到擋板50上。排液介質41還包括排放條 51。排放條51的一部分位于由通道條45限定的重疊區47中，并插在重疊 區中相鄰的、重疊的通道條之間。舉例來說，排放條51的材料可以是由以 化學的方式粘合的平均直徑約20-35微米的纖維形成的纖維床，該纖維床 形成基本一致的約85%到99%的床空隙率。纖維平均直徑和床空隙率優選 按如下方式選擇，即讓介質的克服液相的氣相阻力的殘余飽和度大于克服 液相重力排液的殘余飽和度(即Rg〈Rv)。排液層49可以由與排放條51 相同或者不同的排液材料組成。
排放條51可以在纏繞通道條45的同時通過螺旋纏繞在內層篩網27 上而形成。在此情況下，每圏螺旋限定出一根排放條51。也可以使用形成 排放條51的其他方法，而不會脫離本發明的范圍。盡管排放條51示出為 高度僅僅略高于通道條45，但是一根或多根排放條可以從它露出各重疊區47的位置一直伸到纖維床35的底部。
由于有這樣的結構，因此每根通道條45的下端53都被安排在其中一 根排放條51的一部分的上方，以便排出通道條的液體直接流到排放條上。 類似地，每根排放條51的下端55 —般位于相鄰的下方排放條的一部分的 上方。液體可以從每根排放條51滴到該排放條下游側上的相鄰的排液層 49上，或者從該排放條的下端55離開該排放條，從而滴到下一排放條。 該結構有助于防止液體積聚在通道條45中。結果，纖維收集介質39工作 時，其內部的空隙空間中僅有少量液體。本發明的這一實施方式的優點之 一是纖維床35收集的液體和/或可溶性固體的再夾帶減少。在獲得這一優 點時，通過除霧纖維床組件19具有相對較小的壓降。此外，因為纖維收集 介質39在較干的條件下工作，所以亞微米微粒的收集效率得以提高。
參照圖4，纖維床組件19還包括附加的排液插件(總體以59標識)。 該排液插件位于纖維床35的底部附近，并向上延伸纖維床的約1/3高度。 在該實施方式中，排液插件59的頂端可以位于纖維床35的約1/3到1/2 的高度處。在本發明的范圍內，排液插件的高度和定位可以有所不同。排 液插件59包括支承篩網61和兩張由排液材料制成的墊子63。不難理解， 在本發明的范圍內，可以使用 一張墊子63或者兩張以上的墊子。舉例來說， 墊子63的排液材料可以是由纖維通過化學方式粘合的纖維床，所述纖維具 有約20-35孩t米的平均直徑，并且纖維床形成基本一致的約85%到99%的 床空隙率。纖維平均直徑和床空隙率優選按如下方式選擇，即讓介質克服 液相的氣相阻力的殘余飽和度大于克服液相的重力排液的殘余飽和度(即 Rg<Rv)。支承篩網61—般具有與內層和外層篩網27、 29相同的結構， 只不過它的高度較短。在本發明的范圍內，所用墊子的數目可以不是兩塊。 在纖維床35的底部一一在該位置處需要處理從纖維床上方較高位置排出 并且收集在纖維床下部的液體的較高液體流量一一附近，排液插件59提供 了顯著的附加排液能力。如果纖維床35的纖維收集介質39的下部包含4氐 充填密度區域，那么排液插件59的另一個優點就得以實現。在此情況下， 排液插件59會有助于減少因優先流過收集介質39中的低充填密度區域的氣體速度較高而引起的局部再夾帶。
仍參照圖4，環形擋板67在排液層49的下游側靠著內層篩網27從底 板25B向上伸出。內層篩網27通過焊接連接到擋板67上。擋板67是致 密的，并阻擋沿徑向通過它的氣流。位于擋板67下游側的一般為圓盤形的 排放墊片69從底板25B向上延伸到擋板的頂端上方。例如，排放墊片69 的高度可以為擋板67的大約兩倍。在所示的實施方式中，排液插件59靠 在排放墊片69的頂部上。排放墊片由合適的材料制成，例如絲徑為0.011 英寸、密度為5到12磅/立方英尺的不銹鋼絲網。液體易于聚集在纖維床 35內和纖維床底部附近的排液介質41內。在滿溢狀態下，氣流可以把液 體向內推入下游芯部內部空間31，從而可能導致在氣流中出現再夾帶。然 而，排液插件59和排放墊片69阻斷了溢出擋板67頂部的這一徑向液流。 當液體在排液插件59和排放墊片69內部下移到與擋板67正對時，液體與 徑向氣流隔開，從而液體能排到排液插件和排放墊片的底部，而不是被再 夾帶在氣流中。包含擋板(或稱"折流板")的類似結構被展現在美國專利 No.4，053，290中，該專利公開的內^^皮引用在此作為參考。
作為防止再夾帶的附加防護裝置，再夾帶插件(概括地說，"再夾帶 液體收集件")可以從通用的沖擊裝置系列中選擇，該沖擊裝置至少部分 位于纖維床組件19的芯部內部空間31內。在圖l-4所示的實施方式中， 再夾帶插件是網墊73。網墊73位于纖維床35的從頂部向下約1/3的距離 處，并將芯部內部空間31分成上部和下部。穿過纖維床35在網墊73下方 或網墊處進入內部空間的氣體在通過中心孔13進入上腔9之前，必須通過 網墊。在一個實施方式中，網墊由ll密耳的金屬絲制成，并且密度約為5 到12磅/立方英尺。在所示的實施方式中，網墊73約3到6英寸厚。網墊 可以是平紋網墊(如圖所示)或者共同編織的網墊(未顯示)。共同編織 的網墊具有與主金屬絲網細絲編織在一起的較細的纖維。當在這里的權利 要求中使用時，"網墊"可以是平紋網墊、共同編織的網墊或者其他多孔 墊子。
優選地，網墊73在纖維床組件19的內部位于氣體芯部速度在約400到700英尺/分鐘(fpm)范圍內的位置處。共同編織的網墊(未顯示)一 般在較低的芯部氣體速度下工作。其他位置也可以，但是氣體速度低于最 大值(例如，低于約700fpm)的位置能保證網墊73的最佳操作，以便在 氣流通過纖維床35之后，除去在其他情況下可能已經被再夾帶在氣流中的 任何液體。纖維床35的液體最有可能被再夾帶的區域是纖維床的下半部。 這是因為液體在纖維床35內在重力的影響下向下流動，并且易于積聚在底 部。被網墊73捕獲的液體可以離開插件，進入排放墊片69,從而通過通 道25C離開纖維床組件19。優選地，網墊73產生的附加壓緊小于1英寸 水柱。纖維床35底部的背壓的輕微增加有望迫使一些附加的氣流流過纖維 床的在搮作中往往保持較干的上部。因此，再夾帶總體上較少出現，這是 因為在較濕條件下運行的包括纖維床底部的下部，氣流較少，而在在較干 條件下工作的纖維床的上部，氣流較多。
除了網墊73之外，或者作為它的替代物，再夾帶插件可能還包含波紋 板(chevron )(或者折^^設備).圖形6示出了結構與除霧器1基本相 同的除霧器l'，只不過除網墊73，之外，還用到了波玟板75'。除霧器l，的 與除霧器1的部件對應的部件用相同的參考數字表示，只是后面加上"，"。 波紋板75'包括一系列通過掛搭結構連接在一起的一般為波紋板形的折流 板，并且一般是類似于網墊的盤狀。在本發明的范圍內，其他形狀的波紋 板也可以。例如，折流板的間距可以在0.75到4英寸(19到102mm)之 間。波紋板75'最好位于圩維床的芯部區31，內、氣體芯部速度在約卯O到 1,500英尺/分鐘之間的位置處。在一般情況下，越經波紋板的壓降可為0.1 到2英寸水柱(2到50毫米水柱)。波故板75'位于芯部內部空間31'內、 網墊73'上方，并與該網墊隔開。網墊73'和波玟板75，的組合允許較高的芯 部工作氣速，并且有利于從氣流中除去更多的較小的微粒。不難理解，網 墊73，可以安放成緊靠波紋板75',雖然這會將網墊放在它的最佳的芯部氣 速操作范圍之外。在此情況下，網墊73，將充當波紋板75'的預過濾器或者 預凝聚過濾器。
現在參考圖5,如圖所示，本發明的第二實施方式的纖維床組件119包括由內層篩網127和外層篩網129形成的纖維床支承件、以及纖維床135 (所有的參考數字總體上表示它們的對象)。第二實施方式的纖維床組件 119的與第一實施方式的部件對應的部件將用相同的參考數字加"100"表 示。纖維床135包含纖維收集介質139，纖維收集介質139可以用與針對 第一實施方式的纖維收集介質所述的方法基本相同的方法形成，并且在圖 中表示為單張纖維材料墊。纖維床135還包含位于纖維收集介質139上游 側的預過濾介質(總體用140標識)和位于纖維收集介質下游側的后過濾 介質(總體用141標識)。
在所示的實施方式中，預過濾介質140優選構造成用于從氣流中除去 較大的微粒(例如，數量級為l微米或者更大)。因此，較大的微粒根本 到不了主纖維收集介質139，從而使主纖維收集介質保持較干。預過濾介 質140包含共同形成纖維收集層的纖維收集條142。預過濾介質140還包 括共同形成排液層的排放條144。纖維收集條142由合適的材料例如針刺 的纖維床制成，該纖維床由平均直徑約3-20微米的纖維制成，并形成基本 一致的約85%到98%的床空隙率。纖維平均直徑和床空隙率最好按如下方 式選擇，即在設計的氣體速度和浮質負荷下，介質不會溢滿所收集的液相， 并且纖維收集條142的克服液相的氣相阻力的殘余飽和度小于克服液相的 重力排液的殘余飽和度(即，Rv<Rg)。纖維收集條142中的纖維收集材 料從氣流中除去液體微滴。氣流的流向由圖5中的箭頭表示。排放條144 由合適的材料制成，例如化學粘合的纖維床，該纖維床由平均直徑約20-35 微米的纖維形成，并形成基本一致的約85%到99%的床空隙率。纖維平均 直徑和床空隙率優選按如下方式選擇，即讓介質的克服液相的氣相阻力的 殘余飽和度大于克服液相的重力排液的殘余飽和度(即Rg〈Rv)。顯示在 圖5中的纖維床組件119像顯示在圖l-4的纖維床組件19 一樣是管狀的。 然而，圖5的結構還應用于其他用途，例如扁平床。
纖維收集條142用于限定重疊區(總體用146標識)，其中， 一條纖 維材料收集條與一條相鄰的纖維材料收集條重疊。不難理解，各個"條" 可以由一層或多層材料制成。如圖5示意性地所示，各纖維收集條142中有一層。各排放條1"的下部位于各自的一個重疊區146中，并且暴露于 纖維床的上游側。除排放條I"之外，排液層還可以包含其他的層(未 顯示)。這些其他的層可以在纖維床的整個高度上延伸。在使用時，纖維 收集條142從氣流中捕獲液體和潤濕的可溶性固體。纖維收集條142與纖 維收集介質139相比相對較薄。在纖維收集條142內部氣流的影響下，捕 獲的液體往往會基本水平地移動。液體被轉到緊鄰的下游排放條144，在 這里，液體由于重力作用下移。纖維收集條142和排放條144的下端在各 自的重疊區146的下端暴露于纖維床135的上游側。凝結在纖維收集條142 和排放條144中的液體向外滴到纖維床135的上游側上。由于從介質中滴 出的大的微滴往往是優先靠重力被除去，而不是因氣體的力而回到介質內， 因此液體較少地存在于進入主纖維收集介質139的氣流中，從而使它在操 作中保持較干。在通過接近于干態操作的纖維床過濾器(不太濕的過濾器) 時，氣流中的液體和可溶性固體通常很少會被再夾帶。
通過促進從纖維收集介質中良好排液，后過濾排放介質141也有助于 使纖維收集介質139保持較干。后過濾介質141包括后過濾纖維通道收集 條150,相對于主纖維收集介質139,纖維通道收集條150較薄。舉例來說， 后過濾纖維通道收集條150可以由與預過濾纖維收集條142相同的材料制 成。不難理解，預過濾纖維收集條142和后過濾纖維收集條可以用不同的 材料來做。雖然各纖維通道收集條150示出為僅具有一層，但是各纖維通 道收集條可以包含多層材料。各纖維通道收集條150的下邊緣與相鄰的后 過濾纖維收集條重疊，從而形成重疊區152。后過濾介質141還包含一般 位于后過濾纖維通道收集條150下游側的后過濾排放條154。后過濾排放
不難理解，預過濾排放條144和后過濾排放條154可以用不同的材料來做。 后過濾排放條154示出為包含單層，但在本發明的范圍內，也可以使用多 于一層。后過濾排放條154的上邊緣延伸到由相鄰的后過濾纖維通道收集 條150形成的重疊區152。纖維通道收集條150和排放條154的下端位于 纖維收集介質139的下游。每個都在纖維床135的整個高度上延伸的附加的后過濾排放層156位于后過濾排放條154的下游。然而，也可以省略這 些附加的后過濾排放層156，而不會脫離本發明的范圍。
在4吏用中，后過濾纖維材料收集條有助于從主纖維收集介質139的排 液表面引導液體。這是因為，后過濾纖維材料通道收集條150的Rv與主 收集纖維139的Rv處于同一數量級，并且對于通道條150和主收集纖維 139來說，Rv<Rg。液體一般水平移動通過后過濾纖維材料收集條到&目 鄰的排放條。在排放條中，液體在重力的作用下較豎直地移動到排放條的 下端。在這里，液體向外滴到纖維收集介質的下游側上。允許液體從排放 條中滴出有助于避免纖維通道條150、排放條154或者排液層156過飽和。
第一實施方式的纖維床組件19的附加結構例如排液插件59、排放墊 片69和再夾帶插件73可用于第二實施方式的纖維床組件119。可以使用 這些附加結構中的任何一個或者所有。排液插件159的一部分顯示在圖5 中，它包含支承篩網161和位于支承篩網和內層篩網127之間的兩張排液 材料墊163。圖5所示的排液插件159與圖4所示的排液插件59的結構相 似。
本發明有利于從氣流中濾除液體和可溶性固體。在一個實施方式中， 裝有本發明的纖維床組件的除霧器可以在比過去更高的氣流速度和更大的 浮質負荷下進行操作。例如，所述除霧器可以在速度大于約50英尺/分鐘 時進行操作，此時氣流的液體浮質負荷大于約100毫克/立方英尺。人們相 信，M的霧減少，潤濕的可溶性固體大大地減少。特別的是，在主收集 介質中除去氣流中的亞微微粒的效率得以提高，這是因為更好的排液和較 大微粒的預過濾^吏得收集介質保持較干。根據布朗漫射機理，較干的收集 介質能更好地捕獲亞微微粒。預過濾和/或改善的排液防止或者推遲了纖維 床溢滿情況的出現，因此由于起泡、分散、噴射或者破裂導致的再夾帶得 以避免。此外，通過捕獲來自排液層的排液表面的液體和可溶性固體，排 液插件、排;^文墊片和再夾帶插件的使用減輕了溢滿情況的影響。此外，只 需越經纖維床組件的很小的附加壓降即可實現這些改進，因此操作除霧器 只需要較少的能量(從而只需較少的費用)。只要不產生多個接頭，上述優點即可實現，這些接頭必須小心密封，以免氣體走旁路。本發明的其他 實施方式可以有不同的優點，或者僅包含上述優點中的一部分。
已經對本發明進行了詳細的描述，很顯然，可以進行修改或變型而不 會脫離在所附的權利要求書中限定的本發明的范圍或者思想。
在介紹本發明或者它的優選實施方式的元件時，冠詞"一"、"一個"、 "該"和"所述"用于表示有一個或多個元件。術語"包括"、"包含"和"具有" 都是包括性的并且意味著除了所列的元件之外，還可能有附加的元件。此 外，使用，，上"、"下"、"內"、"夕卜"和其他方向術語是為了方便，但各元件 不需要任何特定的取向。
鑒于上述內容，不難看出本發明的幾個目的都得以實現，并且還獲得 了有利的其他結果。
由于上述結構可以進行多種變化而不脫離本發明的范圍，因此包含在 上述說明中以及顯示在附圖中的所有情況都應解釋為說明性的，而非限制 性的。
權利要求
1. 一種用于纖維床除霧器的纖維床組件，該纖維床除霧器用于從運動的氣流中除去浮質和/或潤濕的可溶性固體，所述纖維床組件包括
2. 如權利要求l所述的纖維床組件，其特征在于，排液介質還包括 一般位于通道條下游側的排液層。
3. 如權利要求2所述的纖維床組件，其特征在于，排液層基本上在 纖維床的整個高度上延伸。
4. 如權利要求l所述的纖維床組件，其特征在于，排液介質包括排 放條，排放條的一部分位于通道條之間的重疊區中。
5. 如權利要求4所述的纖維床組件，其特征在于，至少一些通道條 的下端設置在排》文條的一部分的上方，由此，從通道條中排出的液體被接 收到排放條中。
6. 如權利要求5所述的纖維床組件，其特征在于，排液介質包括至 少一個排液層，該排液層基本上在纖維床的整個高度上延伸；排放條的一 部分與墊子接合。
7. 如權利要求4所述的纖維床組件，其特征在于，具有多個排放條, 該多個排放條具有設置在相鄰通道條之間的重疊區中的部分。
8. 如權利要求7所述的纖維床組件，其特征在于，通道條由這樣的 材料制成，該材料的克服液相的氣相阻力的殘余飽和度(Rv)小于它的克服液相重力排液的殘余飽和度(Rg)。
9. 如權利要求8所述的纖維床組件，其特征在于，通道條的Rv約 等于纖維收集介質的Rv。
10. 如權利要求8所述的纖維床組件，其特征在于，排放條的Rv大 于Rg。
11. 如權利要求8所述的纖維床組件，其特征在于，通道條包括薄的 針刺纖維床，該纖維床由平均直徑約3-20微米的纖維制成，并形成基本上 一致的約85%到98%的床空隙率。
12. 如權利要求l所述的纖維床組件，其特征在于，該纖維床組件還 包括一般位于纖維收集介質下游側并一般位于該下游側底部的擋板，該擋 板適于阻擋要經過該擋板的氣流，并且所述纖維床組件包括位于擋板下游 側、用于從纖維床底部排出液體的排放墊片。
13. 如權利要求12所述的纖維床組件，其特征在于，擋板一般位于 排液介質的下游側。
14. 如權利要求12所述的纖維床組件，其特征在于，該纖維床組件 還包括位于下游空間中的再夾帶液體收集構件。
15. 如權利要求14所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件包括網墊。
16. 如權利要求15所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件還包括一般位于網墊下游的折流板裝置。
17. 如權利要求14所迷的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件包括折流板裝置。
18. 如權利要求12所述的纖維床組件，其特征在于，纖維床的形狀 一般是具有上端部和下端部的管狀；下游空間至少部分位于管狀纖維床的 內部，纖維床組件還包括位于管狀纖維床內部、管狀纖維床上端部和下端 部之間的下游空間中的再夾帶液體收集構件，從而通過纖維床到達下游空 間的一部分氣流隨后通過再夾帶液體收集構件，而通過纖維床到達下游空 間的一部分氣流不通過再夾帶液體收集構件。
19. 如權利要求18所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件總體為圓盤形，并將管狀纖維構件內部的下游空間的下部與管狀纖 維床內部的下游空間的上部分開。
20. 如權利要求18所述的纖維床組件，其特征在于，該纖維床組件 還包括位于纖維床下游的排液插件，排液插件延伸的距離小于纖維床的整 個高度。
21. 如權利要求20所述的纖維床組件，其特征在于，排液插件包括 至少一個排液插件層和用于保持該排液插件層的支承件。
22. 如權利要求12所述的纖維床組件，其特征在于，該纖維床組件 還包括位于纖維床下游的排液插件。
23. 如權利要求l所述的纖維床組件，其特征在于，纖維床的形狀一 般是具有上端部和下端部的管狀；下游空間至少部分位于管狀纖維床的內 部，纖維床組件 還包括位于管狀纖維床內部、管狀纖維床上端部和下端部 之間的下游空間中的再夾帶液體收集構件，從而通過纖維床到達下游空間 的一部分氣流隨后通過再夾帶液體收集構件，而通過纖維床到達下游空間 的一部分氣流不通過再夾帶液體收集構件。
24. —種用于纖維床除霧器的纖維床組件，該纖維床除霧器用于從運 動的氣流中除去浮質和/或潤濕的可溶性固體，所述纖維床組件包括纖維床支承件，該纖維床支承件具有限定上游空間和下游空間的壁， 該壁包括位于其中的開口 ，以允許氣流從上游空間總體上自由地穿過該壁 運動到下游空間；纖維床，該纖維床由纖維床支承件支承，并總體上蓋住壁上的開口， 從而當氣流從上游空間運動到下游空間時會通過纖維床，纖維床包括纖維 收集介質和位于纖維收集介質上游側的預過濾介質，預過濾介質包括一層 纖維收集介質和一般位于纖維收集介質和纖維收集層之間的排液介質。
25. 如權利要求24所述的纖維床組件，其特征在于，纖維收集介質 由纖維收集材料條形成，排液介質暴露在相鄰的纖維收集材料條之間，以 將由纖維材料收集條收集的液體排到纖維床的上游側。
26. 如權利要求25所述的纖維床組件，其特征在于，纖維材料收集 條設置成限定重疊區，在該重疊區中， 一個纖維材料收集條與相鄰的一個 纖維材料收集條重疊。
27. 如權利要求26所述的纖維床組件，其特征在于，排液介質包括 排放條，排放條的一部分設置在纖維材料收集條之間的重疊區中。
28. 如權利要求27所述的纖維床組件，其特征在于，排放條的下端 位于相鄰的纖維材料收集條的重疊區中，并且暴露于纖維床的上游側。
29. 如權利要求28所述的纖維床組件，其特征在于，纖維床還包括 一般位于纖維收集介質下游側的后過濾介質。
30. 如權利要求29所述的纖維床組件，其特征在于，后過濾介質包 括與纖維收集介質相鄰的纖維收集墊，并包括一般關于纖維收集介質與纖 維收集墊相對的排液介質。
31. 如權利要求30所述的纖維床組件，其特征在于，纖維收集墊包 括纖維材料收集條，該纖維材料收集條沿著纖維床的高度設置，以限定重 疊區。
32. 如權利要求31所述的纖維床組件，其特征在于，后過濾排液介 質包括后過濾排放條，后過濾排放條的一部分位于相鄰的纖維床收集條之 間的重疊區中。
33. 如權利要求32所述的纖維床組件，其特征在于，位于重疊區中 的后過濾排放條的 一部分是后過濾排放條的上部。
34. 如權利要求32所述的纖維床組件，其特征在于，纖維床的形狀 一般是具有上端部和下端部的管狀；下游空間至少部分位于管狀纖維床的 內部，纖維床組件還包括位于管狀纖維床內部、管狀纖維床上端部和下端 部之間的下游空間中的再夾帶液體收集構件，從而通過纖維床到達下游空 間的一部分氣流隨后通過再夾帶液體收集構件，而通過纖維床到達下游空 間的一部分氣流不通過再夾帶液體收集構件。
35. 如權利要求34所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件總體為圓盤形，并將管狀纖維構件內部的下游空間的下部與管狀纖維床內部的下游空間的上部分開。
36. 如權利要求34所述的纖維床組件，其特征在于，該纖維床組件 還包括位于纖維床下游的排液插件。
37. 如權利要求36所述的纖維床組件，其特征在于，排液插件包括 至少一個排液插件層和用于保持排液插件層的支承件。
38. 如權利要求24所述的纖維床組件，其特征在于，纖維床的形狀 一般是具有上端部和下端部的管狀；下游空間至少部分位于管狀纖維床的 內部，纖維床組件還包括位于管狀纖維床內部、管狀纖維床上端部和下端 部之間的下游空間中的再夾帶液體收集構件，從而通過纖維床到達下游空 間的一部分氣流隨后通過再夾帶液體收集構件，而通過纖維床到達下游空 間的一部分氣流不通過再夾帶液體收集構件。
39. 如權利要求24所述的纖維床組件，其特征在于，該纖維床組件 還包括位于纖維床下游的排液插件。
40. 如權利要求24所述的纖維床組件，其特征在于，纖維床還包括 一般位于纖維收集介質下游側的后過濾介質。
41. 一種用于纖維床除霧器的纖維床組件，該纖維床除霧器用于從運 動的氣流中除去浮質和/或潤濕的可溶性固體，所述纖維床組件包括纖維床支承件，該纖維床支承件具有限定上游空間和下游空間的壁， 該壁包括位于其中的開口，以允許氣流從上游空間總體上自由地穿過該壁 運動到下游空間；纖維床，該纖維床由纖維床支承件支承，并總體上蓋住壁上的開口， 從而當氣流從上游空間運動到下游空間時會通過纖維床，纖維床包括纖維 收集介質和位于纖維收集介質下游側的排液介質，纖維床的形狀一般是具 有上端部和下端部的管狀；下游空間至少部分位于管狀纖維床的內部；至少部分位于管狀纖維床內部的下游空間內的再夾帶液體收集構件。
42. 如權利要求41所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件位于管狀纖維床的上端部和下端部之間，從而通過纖維床到達下游 空間的一部分氣流隨后通過再夾帶液體收集構件，而通過纖維床到達下游空間的一部分氣流不通過再夾帶液體收集構件。
43. 如權利要求42所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件總體為圓盤形，并將管狀纖維構件內部的下游空間的下部與管狀纖 維床內部的下游空間的上部分開。
44. 如權利要求41所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件位于管狀纖維床內部、在使用中氣流速度低于約700英尺/分鐘的位 置處。
45. 如權利要求44所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件位于管狀纖維床內部、在使用中氣流速度在約400和700英尺/分鐘 之間的位置處。
46. 如權利要求41所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件包括網墊和折流板裝置中的至少 一個。
47. 如權利要求46所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件既包括網墊，又包括折流板裝置。
48. 如權利要求47所述的纖維床組件，其特征在于，網墊位于在使 用中氣流速度低于約700英尺/分鐘的位置處，折流板裝置位于氣流速度低 于約1,500英尺/分鐘的位置處。
49. 如權利要求41所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件位于在使用中氣流速度低于約1,500英尺/分鐘的位置處。
50. 如權利要求49所述的纖維床組件，其特征在于，再夾帶液體收 集構件位于在使用中氣流速度在約卯0和1，500英尺/分鐘之間的位置處。
全文摘要
本發明涉及纖維床組件和用于該纖維床組件的纖維床。用于除霧器的纖維床組件，該纖維床組件的工作效率高，并且能防止再夾帶的液體離開除霧器。該纖維床組件的結構有利于纖維床收集的液體快速排出。在主收集介質的上游可以用預過濾介質，以除去較大的液滴。預過濾介質可與其他特征進行特定的組合使用，以減少液體再夾帶和/或允許增加流動能力。
文檔編號B01D46/52GK101421017SQ200780006999
公開日2009年4月29日 申請日期2007年1月19日 優先權日2006年1月27日
發明者D·阿茲威爾, F·L·穆勒, S·A·齊博德 申請人:Mecs公司