[實用新型]陶瓷過濾器的脈沖反吹清灰裝置

有效

• 申請號: 201220255340.5
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN202569860U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 姬忠禮;楊亮;馮家迪;李浩;陳鴻海
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01D46/42
• 分類號: B01D46/42;C10K1/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術領域

本實用新型是關于一種氣固分離裝置，尤其涉及一種陶瓷過濾器的低壓脈沖反吹清灰裝置。

背景技術

高溫氣體除塵是高溫條件下直接進行氣固分離，實現氣體凈化的一項技術，它可以最大程度地利用氣體的物理顯熱，化學潛熱和動力能，提高能源利用率，同時簡化工藝過程，節省設備投資。

當前最具發展潛力的潔凈煤技術中，以整體煤氣化聯合循環(IGCC)和增壓流化床聯合循環發電(PFBC-CC)為代表的各種燃煤發電技術和以煤氣化為龍頭的煤化工多聯產技術中都涉及高溫氣體的除塵問題。IGCC等潔凈煤發電技術在向商業化發展過程中所遇到的一個共同難題就是高溫燃氣凈化，其目的一是保護燃氣輪機葉片和下游設備，二是使排出的煙氣符合環保標準。陶瓷過濾器被公認為最具發展潛力的高溫氣固分離技術，可除去5μm以上的顆粒，出口含塵濃度小于1mg/Nm³，分離效率達99.99％。

高溫過濾器的過濾元件主要采用單層排列的方式，以陶瓷過濾器為例，過濾器的管板將過濾器分為上下兩部分，上部分為潔凈氣體側，下部分為含塵氣體側，過濾器只有一層管板，將多個陶瓷過濾元件(陶瓷濾管)懸掛在管板上。所述多個陶瓷過濾元件(陶瓷濾管)又分為多組布置，每組共用一個引射器。

脈沖反吹清灰裝置是陶瓷過濾器穩定運行的重要保證。現有工業應用的陶瓷過濾器的脈沖反吹裝置如圖3A所示，脈沖反吹裝置主要由反吹氣體儲罐91、脈沖反吹閥92、反吹管路和噴嘴921組成，所述反吹管路的噴嘴921與陶瓷過濾器的引射器93保持一定距離(即：反吹管路不與引射器直接連接)。過濾器管板94將陶瓷過濾器的內部空間分隔為潔凈氣體側和含塵氣體側，一個過濾單元由多根陶瓷濾管95組成，通常一個過濾單元安裝有48根濾管，如圖中3B所示，在圓形的過濾單元管板上，陶瓷濾管是按照等三角方式排布。在過濾器的管板94上至少安裝一個過濾單元(通常安裝12個或24個過濾單元)。含塵氣體或稱為粗合成氣由過濾器的氣體入口96進入過濾器的含塵側，到達陶瓷濾管95表面。過濾除塵過程在陶瓷濾管95的外表面進行，隨著過濾的進行，濾餅層增厚，過濾器的壓降升高，當壓降增加到一定程度時，按照預先設定的時間間隔，采用高壓氮氣或合成氣對過濾元件(陶瓷濾管)95分組進行脈沖反吹，實現濾管的性能再生。即第一組過濾單元反吹后，經一定時間間隔后反吹第二組，再經一定時間間隔后反吹第三組，直到所有的過濾單元均反吹完畢。高壓反吹氣體穿過濾管內壁，利用瞬態的能量將濾管外壁的粉塵層吹落，粉塵落入灰斗98中。過濾后的氣體，進入由引射器93構成的共用氣室，之后進入潔凈氣體側，經氣體出口97排出進入后續工藝。

上述工藝典型的工況參數為：過濾器操作溫度340℃，操作壓力約為4MPa，脈沖清灰時采用高壓氮氣或工藝合成氣作為反吹氣質，反吹壓力約為8MPa，反吹溫度大于225℃。目前應用的高溫陶瓷過濾波器常常因為陶瓷濾管斷裂導致下游濃度驟升，使裝置被迫停車。現有脈沖反吹裝置的設計和高壓脈沖清灰操作不利于過濾器的長周期穩定運行，存在以下主要問題：

(1)脈沖反吹壓力過高：反吹氣流需要克服過濾器的操作壓力、過濾氣流的流動阻力和潔凈氣體側的氣體的慣性力，反吹氣流不能全部作用到過濾單元上。因此為保證清灰效果，需要大于過濾器操作壓力2倍左右的清灰壓力，反吹壓力高達8MPa，陶瓷濾管受到很大的氣流沖擊，脈沖反吹清灰造成濾管振動，反吹壓力越高，陶瓷濾管的振動越劇烈。由于陶瓷濾管的抗形變能力弱，故其斷裂失效現象的在工業應用中十分普遍。研究表明，這種高壓清灰操作是濾管發生疲勞斷裂失效的最重要原因。

(2)只能采用定時反吹方式，無法動態調整反吹參數：由于過濾器結構的設計原因，運行過程中無法判定每組過濾單元的壓差，只能根據操作經驗，按照預先設定的反吹周期來定時啟動反吹裝置。實際操作中，各過濾單元的運行負荷是有差別的，操作工況也時有波動，造成每組過濾單元的壓降不一致，對于不同的運行工況和過濾單元之間的差異，無法及時調整反吹清灰周期，影響整個系統的高效穩定運行。

(3)濾管斷裂失效嚴重影響后續工藝：即使一根陶瓷濾管發生斷裂，含塵氣體側的粗合成氣會通過斷裂后的陶瓷濾管進入潔凈氣體側，發生氣流“短路”現象，使得下游的氣體中含塵濃度急劇增加，使整個裝置被迫停車，嚴重影響后續生產工藝。