[發明專利]高溫氣體過濾裝置及其過濾方法

有效

• 申請號: 201310258483.0
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103341294A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 吳小林;陳鴻海;姬忠禮;楊亮
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01D46/24
• 分類號: B01D46/24;B01D46/42
• 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

本發明是關于高溫氣固分離技術，尤其涉及一種適用于含塵工藝氣中的粉塵顆粒物粘度大，同時伴生有焦油和水蒸氣等復雜工況的高溫氣體過濾裝置及其過濾方法。

背景技術

在化工、石油、冶金、電力等行業中，常產生高溫含塵氣體；由于不同工藝需要回收能量和達到環保排放標準，都需對這些高溫含塵氣體進行除塵。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。

高溫氣體過濾技術被公認為最具發展潛力的高溫氣固分離技術。高溫氣體過濾技術的主要設備是高溫氣體過濾器，其中的燒結金屬過濾管或陶瓷過濾管等剛性過濾管強度高，耐高溫性能好，通常能夠在600℃以上的高溫工況下操作；過濾精度高，通常可除去5μm以上的粉塵顆粒物，過濾后的氣體含塵濃度小于5mg/Nm³，分離效率達99.9％。滿足后續工藝要求。這兩種形式的剛性過濾管在高溫氣體過濾技術中具有廣泛的應用。

現有技術中使用的燒結金屬過濾管或陶瓷過濾管多為圓筒狀，過濾管的一端封閉，另一端開口，開口端設有法蘭，用來懸掛固定在過濾器的管板上；過濾管的管體為微孔材料，過濾時含塵氣體中的粉塵顆粒物被攔截在過濾管的外表面，凈化后的氣體經過微孔材料的多孔通道進入后續工藝。

過濾操作過程中，粉塵顆粒物在過濾管的外壁面逐漸累積，形成濾餅層，隨著濾餅層的厚度逐漸增加，過濾管的阻力也隨之增大，當阻力達到一定值時，通常采用脈沖反吹的方式對過濾管進行清灰。脈沖反吹的氣體流動方向與過濾氣流相反，反吹氣體由過濾管的開口端進入到過濾管的內部，利用瞬態的能量將過濾管外表面的粉餅層剝離，使得過濾管的阻力基本上恢復到初始狀態，從而實現過濾管的性能再生。

在高溫氣體過濾工藝中，含塵氣體的成分通常比較復雜，采用現有的高溫氣體過濾器及其過濾方法處理含塵工藝氣體時存在如下問題：

(1)操作過程中過濾管的過濾效率不穩定。

過濾管在初始運行階段和反吹清灰后的過濾效率較低，只有過濾管外壁面形成一定厚度的濾餅層后，其過濾效率才有所提高，因此，在整個過濾操作過程中的過濾效率是不穩定的。

過濾管的微孔孔徑大小要與被處理的含塵工藝氣中的粉塵顆粒物粒徑相匹配，在實際的操作中，含塵氣體中的粉塵顆粒物的粒徑范圍較廣，過濾管的微孔孔徑通常只與粉塵顆粒物的平均粒徑大致相當，從而兼顧過濾管的運行阻力和過濾效率。通常過濾微孔的孔徑大時，過濾管的阻力相對較低，過濾器的運行能耗小，但是過濾效率也較低；過濾微孔的孔徑小時，過濾管的阻力較高，過濾器的運行能耗較大，但是可以獲得較高的過濾效率。過濾操作過程中，過濾管的外壁形成的濾餅層對攔截細小粉塵顆粒物和提高過濾效率是具有積極作用的；但是這樣就不可避免的存在一個問題，在最初運行階段以及反吹清灰后的一段時間，過濾管外壁面尚未形成濾餅層，過濾微孔允許氣體通過的同時，也會使得小于微孔的顆粒物穿過過濾管進入凈化后的工藝氣，使得過濾管的過濾效率較低，導致潔凈氣體中的含塵濃度過高，影響后續工藝生產。

(2)細小粉塵顆粒物沉積在過濾管的微孔通道內部導致過濾管的阻力不斷增加，減少過濾管的運行壽命。

由于過濾管的微孔是不規則的迷宮式通道，因此，小于過濾管微孔孔徑的粉塵顆粒物容易在過濾的過程中，嵌入和沉積在過濾微孔的內部，反吹清灰時不能將沉積在過濾管內的粉塵顆粒清除，堵塞過濾通道，使得過濾管的阻力不斷增大，減少過濾管的使用壽命。

(3)當含塵工藝氣中的粉塵顆粒物粘性大，并且還伴生有焦油和水蒸氣等物質時，高溫氣體過濾的操作難度增加；含塵氣體中的焦油、水蒸氣等物質對過濾管的運行有嚴重的危害，與粉塵顆粒物相互作用，粘附在過濾管表面時，增加反吹清灰的難度，甚至會堵塞過濾管的微孔通道，導致過濾管過早失效。如圖5所示，為現有技術中反吹清灰時濾餅剝離的示意圖，過濾管21’外表面的濾餅層A’是呈小碎塊脫落，反吹清灰后過濾管的外表面仍有較厚的殘余粉塵層B’，增加了過濾管的阻力。

上述現象在過濾操作的開車和停車過程中尤為明顯，由于開車和停車過程的操作溫度和壓力變化較大，焦油和水蒸氣冷凝析出，焦油和冷凝水一旦附著在過濾管的外壁面，容易滲入到過濾管的微孔內部，造成過濾管微孔的永久堵塞，過濾管的性能不可再生；在過濾器的正常運行階段，當工藝氣的溫度和壓力等工況變化起伏時，也容易導致工藝氣中的焦油和水蒸氣冷凝析出，因此，在現有技術中過濾管過早失效的情況時有發生。