[實用新型]用于高溫氣體過濾的組合式過濾管及其過濾器

有效

• 申請號: 201320216393.0
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN203244870U
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 姬忠禮;吳小林;熊至宜;楊亮;馮家迪
• 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
• 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

本實用新型是關于高溫氣固分離技術，涉及一種用于高溫氣體過濾的元件及裝置，尤其涉及一種多段組合式過濾管及其過濾器。

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，過濾管是過濾器的核心元件；微孔陶瓷過濾管具有熱穩定性能好、過濾精度高等優點，尤其是過濾腐蝕性的含塵氣體時，陶瓷過濾管具有其他過濾材料無可比擬的優勢，通?？沙?μm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％。能夠滿足后續工藝要求。

如圖6A、圖6B和圖6C所示，現有技術中使用的陶瓷過濾管921多為圓筒狀，其長度L約為1m～1.5m，外徑D一般為60mm，內徑d為30～40mm；陶瓷過濾管的一端封閉，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；陶瓷過濾管的管體采用雙層結構，內層為平均孔徑較大的支撐體層9211，用來保證過濾管的強度，在支撐體層的外表面加上一層平均孔徑較小和厚度較薄的過濾膜層9212，用來攔截粉塵顆粒物，以實現對含塵氣體中顆粒物的過濾。

現有高溫氣體過濾器的結構如圖7A、圖7B和圖7C所示，過濾器9的管板93將過濾器密封分隔為兩部分，下部分為含塵氣體側，上部分為潔凈氣體側；含塵氣體(或稱為粗合成氣)由過濾器9的氣體入口91經過氣體分布器911和粗合成氣提升管912后進入到過濾器的含塵氣體側，在氣體推動力的作用下到達各個過濾單元92，各個過濾單元92內安裝有陶瓷過濾管921。通常過濾器中安裝有12組或24組過濾單元92，每個過濾單元92中安裝有48根過濾管，每個過濾單元共用一個引射器94；多根過濾管921在圓形的過濾單元內按照等三角方式排布。如圖8A所示，在過濾過程中，含塵氣體在壓差的作用下由過濾管的外側表面通過過濾材料上的微孔進入過濾管內，氣體中的粉塵顆粒被截留在過濾管的外壁上形成粉餅層，過濾后的氣體由過濾管的開口端排出進入潔凈氣體側，潔凈工藝氣由過濾器的氣體出口95排出進入后續工藝。

隨著過濾操作的進行，過濾管外表面的粉餅層逐漸增厚，導致過濾器的壓降增大，這時需要采用反吹的方式實現過濾管的性能再生，反吹的氣流與過濾的氣流方向相反。如圖8B所示，脈沖反吹清灰時，脈沖反吹閥98開啟，反吹氣體儲罐99中的高壓氮氣或潔凈合成氣瞬間進入反吹管路97中，然后通過反吹管路上的噴嘴96向對應的每組過濾單元92上方的引射器94內噴射高壓高速的反吹氣體，反吹氣體進入對應的過濾單元，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。

但是，上述現有的陶瓷過濾管至少存在以下問題：

(1)長度尺寸較大的陶瓷過濾管制備難度大，且質量不能得到有效控制。

小尺寸的陶瓷過濾管(過濾管的長度小于0.8m)的制備工藝成熟，生產成本也較低。大尺寸的過濾管主要是指長度超過1.5m的陶瓷過濾管(現有技術的過濾管的內徑和外徑的值是由經過實踐驗證后得到的較佳比例，因此，工業用陶瓷過濾管的內外徑大多采用現有技術的尺寸數值)。由于陶瓷過濾管制備工藝、設備及其材料特性的限制，過濾管越長，其制備難度和生產成本越高，同時制備過程中難以控制過濾管的質量，即過濾管的氣孔率、孔徑、強度、過濾膜的厚度等不能得到有效的保障，制備的過濾管性能差異較大，因此，現有技術使用的過濾管的長度多為1～1.5m。

高溫氣固分離工藝對大尺寸過濾管的需求十分迫切，含塵工藝氣的處理氣量與過濾管的過濾面積成正比，由于現有技術的過濾管的尺寸較小，單根過濾管的過濾面積有限，需要在過濾器內安裝較多數量的過濾管來達到提高處理氣量的目的，這樣會導致高溫氣體過濾器的體積龐大，操作和維護成本很高。

(2)現有技術的陶瓷過濾管在操作過程中易發生斷裂失效，不利于后續生產工藝；過濾和反吹清灰操作沿過濾管的軸向分布不均勻，影響過濾管的使用壽命。