[发明专利]过滤模块

说明书

相关申请

本申请是基于2011年10月26日提交的共同待审查美国临时专利申请61/551,814的正规申请。

发明领域

本发明涉及用于除去气流的不期望的成分的过滤器，且尤其适合用于从烟气去除环境污染物。

背景技术

过滤器用于希望从流体流(例如，气流)分离颗粒或其它物质的各种各样的应用。过滤器的应用包括去除住宅或商用通风系统中的灰尘和其它颗粒。应用还包括从诸如来自水泥窑、燃煤和燃油发电厂、工业锅炉、城市垃圾焚烧炉和炼油厂的烟气中去除物质。这些烟气可包含诸如硫氧化物(S0₂和S0₃)、氮氧化物(NO和N0₂)、汞(Hg)蒸汽和颗粒物(PM)的大量不同种类的环境污染物。在美国，单单燃煤每年就产生大约二千七百万吨的S0₂和45吨的Hg。

早已认识到各种污染物对人类健康和对生态系统的破坏性影响。例如，SOx和NOx与受影响区域的呼吸道疾病的爆发有关联。它们还形成损害森林、渔业和建筑物的酸雨。至于Hg，它是神经系统的烈性毒素。暴露于汞可影响大脑、脊髓和其它生命器官。汞对发育中的胎儿和幼儿是特别危险的。

制定和提出的环保法规要求在短期限内的汞排放量显著减少。这些法规适用于不同行业；提出对各类设施(例如，水泥窑)的挑战。

在其内容以参见的方式纳入本文的美国专利第7,442,352号中描述了一种减少多种污染物(例如，硫氧化物、汞蒸汽和细小颗粒物)的工艺。在该工艺中，污染物可通过包括保持在聚合物基质内的微孔吸附剂材料(即，吸附剂)的模块去除。

汞蒸汽通过将汞蒸汽(例如，或者单质汞或氧化汞)化学地吸入聚合物母体从烟气中去除。在美国专利第7,442,352号中描述了包括多个吸附剂模块的吸附剂室，每个吸附剂模块包括固体框和由固体框保持在位的多块板。

发明内容

本文所述的实施例的目的是提供具有改良结构和降低制造成本的过滤器模块和组件。在这方面，可降低制造周期时间、部件成本和生产成本，同时保持或提高过滤器性能。而且，本文所述实施例提供了一种制造改良的过滤模块和组件的方法，该方法可操作成生产各种各样的模块形状，从而有效地适应各种各样的应用几何形状。

在一方面，提供了包括过滤构件和间隔构件的过滤模块，过滤构件和间隔构件沿每个构件的长度以分开的、接触配合的方式设置以限定过滤模块的预定构型。过滤构件的长度和间隔构件的长度可绕过滤器模块的纵轴各自延伸，以分别限定同心并分开的多个过滤层和交错的、同心并分开的多个间隔层。

在各种实施例中，间隔层和/或过滤层可设置成施加径向向内定向的力。在一个方法中，过滤构件和间隔构件可使用施加到间隔构件和/或过滤构件的张力卷绕，以限定多个过滤层和多个间隔层。如可理解的，径向向内定向的力的提供可有助于过滤层和间隔层的保持定位、而无须沿它们各自长度连接所述层的不同层的物理互连的部件(例如，边缘夹、粘合剂等)。

在某些实施方式中，间隔构件可弹性可变形。相应地，间隔构件的至少一部分可在过滤器模块中弹性变形。例如，间隔构件可在多个过滤层的相邻各层之间沿间隔构件长度的至少一部分弹性变形。在这方面，弹性变形的间隔层可向过滤层的不同相邻层施加径向向内定向的力和径向向外定向的力。为此，间隔构件可预制成具有未变形的预装构型，其中间隔构件在过滤模块中可弹性变形成不同的、组装好的构型，以施加径向向内定向和径向向外定向的力。

在某些实施例中，间隔构件可预制成具有包括沿其长度延伸横跨其宽度的多个波纹的波状构型。例如，间隔构件可打褶成限定延伸穿过间隔构件的多个褶。在这方面，每个褶可设置成沿与过滤模块的纵轴一致(例如，平行)的方向延伸。这样，多个褶可限定多个开放通道，这些通道沿与纵轴一致的方向从过滤模块的第一端向过滤模块的第二端延伸。相应地，开放通道可有助于气体以相对较低压降流过过滤模块，同时有助于气体和过滤构件接触。

在一个方法中，间隔构件可设有共同构造的波纹，其中所有或某些波纹的相应部分(例如，对准部分)构造成穿过间隔构件宽度的一部分(例如，在间隔构件的相对边缘之间)，以限定带凹口的或凹陷的表面部分。带凹口部分的大小可设置成将过滤构件的至少一部分接纳在其中。相应地，在组装过滤模块时，间隔构件的带凹口部分可沿多个间隔层限定通道或通道部分，其中至少部分相邻过滤层可位于其内。如可理解的，在间隔构件中设置带凹口部分可有助于过滤和间隔层保持所需的相对定位。