[发明专利]陶瓷过滤器的脉冲反吹清灰装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种气固分离装置，尤其涉及一种陶瓷过滤器的低压脉冲反吹清灰装置。 

背景技术

高温气体除尘是高温条件下直接进行气固分离，实现气体净化的一项技术，它可以最大程度地利用气体的物理显热，化学潜热和动力能，提高能源利用率，同时简化工艺过程，节省设备投资。 

当前最具发展潜力的洁净煤技术中，以整体煤气化联合循环(IGCC)和增压流化床联合循环发电(PFBC-CC)为代表的各种燃煤发电技术和以煤气化为龙头的煤化工多联产技术中都涉及高温气体的除尘问题。IGCC等洁净煤发电技术在向商业化发展过程中所遇到的一个共同难题就是高温燃气净化，其目的一是保护燃气轮机叶片和下游设备，二是使排出的烟气符合环保标准。陶瓷过滤器被公认为最具发展潜力的高温气固分离技术，可除去5μm以上的颗粒，出口含尘浓度小于1mg/Nm³，分离效率达99.99％。 

高温过滤器的过滤元件主要采用单层排列的方式，以陶瓷过滤器为例，过滤器的管板将过滤器分为上下两部分，上部分为洁净气体侧，下部分为含尘气体侧，过滤器只有一层管板，将多个陶瓷过滤元件(陶瓷滤管)悬挂在管板上。所述多个陶瓷过滤元件(陶瓷滤管)又分为多组布置，每组共用一个引射器。 

脉冲反吹清灰装置是陶瓷过滤器稳定运行的重要保证。现有工业应用的陶瓷过滤器的脉冲反吹装置如图3A所示，脉冲反吹装置主要由反吹气体储罐91、脉冲反吹阀92、反吹管路和喷嘴921组成，所述反吹管路的喷嘴921与陶瓷过滤器的引射器93保持一定距离(即：反吹管路不与引射器直接连接)。过滤器管板94将陶瓷过滤器的内部空间分隔为洁净气体侧和含尘气体侧，一个过滤单元由多根陶瓷滤管95组成，通常一个过滤单元安装有48根滤管，如图中3B所示，在圆形的过滤单元管板上，陶瓷滤管是按照等三角方式排布。在过滤器的管板94上至少安装一个过滤单元(通常安装12个或 24个过滤单元)。含尘气体或称为粗合成气由过滤器的气体入口96进入过滤器的含尘侧，到达陶瓷滤管95表面。过滤除尘过程在陶瓷滤管95的外表面进行，随着过滤的进行，滤饼层增厚，过滤器的压降升高，当压降增加到一定程度时，按照预先设定的时间间隔，采用高压氮气或合成气对过滤元件(陶瓷滤管)95分组进行脉冲反吹，实现滤管的性能再生。即第一组过滤单元反吹后，经一定时间间隔后反吹第二组，再经一定时间间隔后反吹第三组，直到所有的过滤单元均反吹完毕。高压反吹气体穿过滤管内壁，利用瞬态的能量将滤管外壁的粉尘层吹落，粉尘落入灰斗98中。过滤后的气体，进入由引射器93构成的共用气室，之后进入洁净气体侧，经气体出口97排出进入后续工艺。 

上述工艺典型的工况参数为：过滤器操作温度340℃，操作压力约为4MPa，脉冲清灰时采用高压氮气或工艺合成气作为反吹气质，反吹压力约为8MPa，反吹温度大于225℃。目前应用的高温陶瓷过滤波器常常因为陶瓷滤管断裂导致下游浓度骤升，使装置被迫停车。现有脉冲反吹装置的设计和高压脉冲清灰操作不利于过滤器的长周期稳定运行，存在以下主要问题： 

(1)脉冲反吹压力过高：反吹气流需要克服过滤器的操作压力、过滤气流的流动阻力和洁净气体侧的气体的惯性力，反吹气流不能全部作用到过滤单元上。因此为保证清灰效果，需要大于过滤器操作压力2倍左右的清灰压力，反吹压力高达8MPa，陶瓷滤管受到很大的气流冲击，脉冲反吹清灰造成滤管振动，反吹压力越高，陶瓷滤管的振动越剧烈。由于陶瓷滤管的抗形变能力弱，故其断裂失效现象的在工业应用中十分普遍。研究表明，这种高压清灰操作是滤管发生疲劳断裂失效的最重要原因。 

(2)只能采用定时反吹方式，无法动态调整反吹参数：由于过滤器结构的设计原因，运行过程中无法判定每组过滤单元的压差，只能根据操作经验，按照预先设定的反吹周期来定时启动反吹装置。实际操作中，各过滤单元的运行负荷是有差别的，操作工况也时有波动，造成每组过滤单元的压降不一致，对于不同的运行工况和过滤单元之间的差异，无法及时调整反吹清灰周期，影响整个系统的高效稳定运行。 

(3)滤管断裂失效严重影响后续工艺：即使一根陶瓷滤管发生断裂，含尘气体侧的粗合成气会通过断裂后的陶瓷滤管进入洁净气体侧，发生气流“短路”现象，使得下游的气体中含尘浓度急剧增加，使整个装置被迫停车，严重影响后续生产工艺。