[發明專利]用于高溫氣體凈化的過濾裝置

有效

• 申請號: 201410331406.8
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104107603A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 姬忠禮;楊亮;吳小林;陳鴻海
• 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;B01D46/00
• 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，尤其涉及一種用于高溫氣體凈化的過濾裝置。

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凈化。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，該技術通常可除去5μm以上的顆粒，出口工藝氣含塵濃度小于5mg/Nm³，分離效率達99.9％。能夠滿足后續工藝要求。以燒結金屬過濾管和陶瓷過濾管為代表的微孔剛性過濾元件，具有耐高溫、抗酸堿腐蝕、抗熱震性好、過濾精度高等眾多優點，因此成為高溫氣體過濾器的核心元件。

微孔剛性過濾管工作時，含塵氣體由過濾管的外側表面通過過濾材料的微孔進入過濾管內，氣體中的固體顆粒被截留在過濾管的外壁上，形成粉塵層，潔凈的氣體由過濾管的開口端排出進入潔凈氣體側，經氣體出口排出進入后續工藝。隨著過濾操作的進行，過濾管外表面的粉餅層逐漸增厚，導致過濾管的壓降增大，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，反吹氣體利用瞬態的能量將過濾管外表面的粉塵層剝落，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。目前工業應用的過濾管形狀多為圓筒狀，長度1m～2.5m，一端封閉，另一端開口，開口端設有法蘭。以陶瓷過濾管為例說明，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，用來保證過濾管的強度，支撐體層的外徑一般為60mm，支撐體層的厚度為10～15mm，支撐體層的顆粒粒徑通常為200～350微米，而在支撐體層的外表面加上一層平均孔徑較小的過濾膜層，用來攔截粉塵顆粒物，以實現對粉塵顆粒的表面過濾，過濾膜層厚度約為150～200μm，構成過濾膜層的顆粒的粒徑約為15～30μm，過濾膜層的氣孔平均孔徑約10～15μm。

但是，作為高溫氣體過濾器的核心元件，剛性過濾管運行過程中常常存在如下問題：

(1)由于操作工況波動、脈沖反吹氣流沖擊及過濾管本身材料特性等原因，過濾管運行過程中常常出現破損和斷裂等現象，當過濾管發生破損或斷裂時，含塵工藝氣將直接通過破損或斷裂的過濾管通道進入潔凈氣體側，對過濾器下游的設備造成損害，嚴重影響后續工藝。

(2)研究表明，在脈沖反吹接近結束時，反吹氣體速度逐漸減小，在這個過程中，過濾管內部的壓力要小于其外面的壓力，過濾管外壁附近的氣體會出現由管外側通過管壁向管內側流動的“回流”現象，使己經從過濾管的管外壁吹掉的固體顆粒重新沉降在其外壁上，甚至穿嵌至過濾管內部的多孔通道，這種“回流”現象會加速堵塞過濾管的多孔通道，減少過濾管的使用壽命，不利于過濾器的穩定運行。

(3)由于工業含塵工藝氣中的粉塵濃度較高，過濾氣流的速度也較高，過濾管的運行負荷較大，這種高負荷的運行會加快過濾管的熱疲勞，過濾管的壓降上升也較快，使得脈沖清灰頻率增加，過濾管承受較多的熱沖擊，容易過早失效。

(4)由于過濾操作時靠近過濾管開口端的氣流曳力較大，使得沿過濾管軸向，由頂端向下，過濾氣速呈梯度遞減的趨勢，而脈沖反吹過程，脈沖氣流進入過濾管內部時，沿過濾管頂端向過濾管底端的脈沖氣流軸向速度不斷減小，動能轉化為壓力能，沿過濾管的軸線，頂端向底端，脈沖氣流由過濾管內部向外部流動的過程中氣速呈梯度遞增的趨勢。這種現象導致粉塵層沿過濾管的軸向分布不均勻，也使得脈沖反吹過程的清灰效果沿過濾過濾管的軸向存在較大的差異，不利于過濾管的長周期穩定運行。

由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種用于高溫氣體凈化的過濾裝置，以克服現有技術的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于高溫氣體凈化的過濾裝置，能夠在過濾管發生破損斷裂時，起到安全保護的作用，含塵氣體不會進入潔凈氣體側，可以保護下游設備，進而不影響后續生產工藝，同時克服現有技術中存在的“回流”現象。

本發明的另一目的在于提供一種用于高溫氣體凈化的過濾裝置，可以對進入過濾器的含塵氣體進行預分離，降低過濾管的運行負荷。

本發明的又一目的在于提供一種用于高溫氣體凈化的過濾裝置，能夠改善過濾管運行過程中存在過濾和脈沖反吹過程的不均勻現象，延長過濾管的使用壽命。