用于高溫氣體過濾的直流式預分離裝置及其過濾器制造方法及圖紙

本實用新型專利技術為一種用于高溫氣體過濾的直流式預分離裝置及其過濾器，該直流式預分離裝置包括圓筒狀主體、軸向設置在圓筒狀主體內的螺旋導流體、套設在圓筒狀主體外側的筒形外罩；該直流式預分離裝置能夠有效降低過濾單元的粉塵負荷，降低反吹清灰的頻率，從而減少反吹氣流對過濾管的熱沖擊，進而延長過濾管的使用壽命；該直流式預分離裝置的壓降低，從而能夠降低整個過濾系統的運行能耗；該預分離裝置能夠合理的匹配粉塵粒徑與過濾管的關系，以克服現有技術造成過濾管的微孔被細小顆粒堵塞而過早失效的現象；該直流式預分離裝置不改變來流氣體的方向，便于與管路連接，可以優化布局，使過濾系統結構緊湊。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術是關于一種高溫氣固分離裝置，尤其涉及一種用于高溫氣體過濾的直流式預分離裝置及其過濾器。
技術介紹
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。高溫氣體過濾技術采用設備是高溫氣體過濾器，高溫氣體過濾器的結構如圖3A、圖3B和圖3C所示。過濾器9的管板93將過濾器密封分隔為兩部分，下部分為含塵氣體偵牝上部分為潔凈氣體側；含塵氣體(或稱為粗合成氣)由過濾器的氣體入口 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內安裝有過濾元件921，過濾元件921為陶瓷過濾管或者燒結金屬過濾管。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，過濾管在圓形的過濾單元內按照等三角間距排布，結構緊湊。在過濾過程中，含塵氣體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，氣體中的固體顆粒被截留在過濾管的外壁上形成粉餅層，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 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，反吹清灰時，脈沖閥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，反吹氣體經引射器94擴壓后進入過濾管內部，利用瞬態的能量將過濾管外表面的粉餅層剝落，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。粉塵落入過濾器的灰斗中，定期移除。高溫氣體過濾器典型的工況為:過濾器的操作壓力3.96MPa，操作溫度340°C，粗合成氣中的粉塵濃度668g/m3，反吹氣體的壓力8.02MPa。采用循環反吹的方式對每組過濾單元中的濾管進行清灰，不可以同時對所有的過濾單元清灰。每組過濾單元的平均反吹時間約為5分鐘，即某一時刻反吹完一組過濾單元后，按照一定的順序，間隔5分鐘反吹另一組，直至所有過濾單元都反吹清灰完畢，循環往復。綜上所述，高溫氣體過濾器在高溫高壓及高粉塵濃度下操作，過濾管的工作負荷很高。高溫氣體過濾器穩定運行時，過濾效率可達99.9%以上，凈化后氣體中的含塵濃度小于20mg/Nm3，完全滿足氣體凈化的要求。但是，由于過濾管的工作性能不穩定，經常發生破損和斷裂的現象，使得過濾管過早失效，導致潔凈氣體側的粉塵濃度急劇上升，致使除塵效率下降，影響后續工藝，嚴重時整個生產系統被迫停車。造成過濾管過早失效的主要原因是含塵工藝氣中的顆粒物濃度較高，所以反吹清灰的頻率高，頻繁的清灰操作會使過濾管受到較多的熱沖擊，容易發生斷裂和破損。基于上述情況，申請號為200810146809.X的技術申請提出了一種“內置旋風預除塵的復合飛灰過濾器”，該技術申請采用旋風分離器作為預分離設備，將旋風分離器放置于氣體過濾器的內部，以期達到降低過濾管工作負荷的目的。上述技術申請中采用了 “逆流反轉式”結構的旋風分離器，其工作原理是:含塵氣體沿與旋風分離器筒體頂部相切的水平管路進入分離器，在特殊的流道設計下，氣流由上至下做旋轉運動，旋轉運動產生離心力，沿器壁產生“外旋流”，固體顆粒由于質量大，受到的離心力也大，固體顆粒迅速向器壁移動，與壁面碰撞失去速度，沿器壁在向下的氣流和重力的共同作用下，向下從排塵口被排出，落入進入旋風分離器底部的灰斗中，而“甩”掉大部分粉塵的氣流在“內旋流”的作用下，由旋風分離器的升氣管向上被引出，從而實現了氣固兩相的分離。這種結構的旋風分離器獨立工作時，底部灰斗是密封的，氣體只能從升氣管流出，當作為預分離裝置設置于過濾器內部，旋風分離器的排塵口和升氣管都敞開在同一空間內，進去的含塵氣體是分別從升氣管和排塵口兩端流出的，很顯然，這其中的流動有其特殊性，不能簡單的套用旋風分離器獨立工作時的研究結果來進行設計。通過對上述現有技術的結構以及實際運行數據的分析可以看出，該預分離裝置是參照旋風分離器獨立工作時的研究結果來進行設計的；因此，上述現有技術在使用的過程中至少存在以下缺點:(I)該現有技術中的預分離裝置的壓降高，預分離器本身的磨損也非常大。由于含塵氣流沿水平切向進入旋風分離器，對粉塵進行分離后，再從分離器的升氣管軸向向上引出，這一過程改變了氣流的運動方向，所以這種結構的旋風分離器一般具有較高的分離效率，但是本身的壓降也相對較高，因此，現有技術采用這種結構的旋風分離器作為預分離裝置時，傾向于分離效率而忽略了能量損失，這就增加了整套過濾系統的運行能耗；并且由于含塵氣流中的顆粒濃度很高，當“外旋流”向旋風分離器底部排塵口運動時，含塵氣流加速旋轉，加重了排塵口部位的磨損，現場的實際運行結果也證實了這一情況。(2)該現有技術的預分離裝置對小顆粒粉塵的分離效率較高，沒有考慮到粉塵粒徑與過濾管的匹配關系。由于旋風分離器的“內旋流”屬于強制渦旋，這種強制渦旋對小顆粒的分離效率較高，對5 μ m以上的粉塵顆粒有較高的分離效率，能完全除凈大于10 μ m的粉塵顆粒。粗合成氣中的粉塵顆粒的粒徑分布范圍較廣，從I μ m至200 μ m不等。對于現有過濾器來說，由于過濾管是微孔結構的，外表面的微孔平均孔徑1015 μ m,因此，預分離裝置如果對小顆粒的分離效率太高，將會導致到達過濾管表面的含塵合成氣中含有過多小于過濾微孔孔徑的粉塵，這些細粉塵會在過濾的過程中穿透過濾管的微孔，沉積在過濾管的內部，由于過濾管內部的多孔通道為不規則的迷宮型，所以容易造成過濾管的微孔的堵塞，反吹操作時也不能將微孔中的粉塵顆粒物吹出，最終會導致過濾管的失效。因此，經過預分離后到達過濾管表面的粉塵中，仍有足夠多的粗粉塵顆粒是非常必要的。上述現有技術正是忽略了這一點，導致過濾管的運行不穩定，由于微孔發生堵塞而過早失效。(3)該現有技術中的預分離裝置體積龐大，不便于安裝調試及合理布局。為了適應粗合成氣的氣量大和粉塵濃度高的工況，該預分離裝置的實際體積龐大；由于含塵氣體是水平切向進入分離器內部后再軸向向上引出進入提升管，為了能夠實現管路連接，需要對管路進行專門的改造，不便于安裝調試及合理布局。由此，本專利技術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過濾的直流式預分離裝置及其過濾器，以克服現有技術的缺陷。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種用于高溫氣體過濾的直流式預分離裝置及其過濾器，直流式預分離裝置能夠有效降低過濾單元的粉塵負荷，降低反吹清灰的頻率，從而減少反吹氣流對過濾管的熱沖擊，進而延長過濾管的使用壽命。本技術的另一目的在于提供一種用于高溫氣體過濾的直流式預分離裝置及其過濾器，該直流式預分離裝置的壓降低，從而能夠降低整個過濾系統的運行能耗，尤其適用于處理氣量大和高含塵濃度的工況；預分離裝置能夠合理的匹本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于高溫氣體過濾的直流式預分離裝置，其特征在于：所述直流式預分離裝置包括圓筒狀主體、軸向設置在圓筒狀主體內的螺旋導流體、套設在圓筒狀主體外側的筒形外罩；所述螺旋導流體由支撐體和設置在支撐體外側的多個葉片構成；所述支撐體由圓柱體及其上、下兩端的圓錐體構成，所述多個葉片呈螺旋狀沿支撐體的軸向盤設在支撐體兩端之間的外表面，所述各葉片的上、下兩端分別形成一段與支撐體軸向平行的豎直導流段，上、下豎直導流段之間為螺旋導流段；所述各葉片的內側邊與支撐體外表面固定連接；所述各葉片的外側邊與圓筒狀主體的內壁面固定連接；所述圓筒狀主體串接在高溫氣體過濾器的粗合成氣提升管中，圓筒狀主體的下端為氣體進口，圓筒狀主體上端為氣體出口；在該圓筒狀主體的筒壁上且沿筒壁周向設有多個第一排塵透孔，所述第一排塵透孔的軸向位置與葉片的螺旋導流段相對應；在該圓筒狀主體的外壁面上且位于第一排塵透孔上方設有用于固定筒形外罩的環形凸緣；所述筒形外罩由內筒和外筒構成；所述內筒套設在圓筒狀主體之外，所述內筒的內徑與圓筒狀主體的外徑相同，兩者為間隙配合；所述內筒的筒壁上設有與第一排塵透孔數量、結構和位置對應相同的多個第二排塵透孔；所述外筒套設在內筒外側，所述內筒與外筒的頂端固定連接且內筒與外筒之間形成環形空間。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：姬忠禮，吳小林，楊亮，熊至宜，陳鴻海，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：實用新型
國別省市：