[实用新型]高温气体过滤装置

说明书

技术领域

本实用新型是关于高温气固分离技术，尤其涉及一种适用于含尘工艺气中的粉尘颗粒物粘度大，同时伴生有焦油和水蒸气等复杂工况的高温气体过滤装置。

背景技术

在化工、石油、冶金、电力等行业中，常产生高温含尘气体；由于不同工艺需要回收能量和达到环保排放标准，都需对这些高温含尘气体进行除尘。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。

高温气体过滤技术被公认为最具发展潜力的高温气固分离技术。高温气体过滤技术的主要设备是高温气体过滤器，其中的烧结金属过滤管或陶瓷过滤管等刚性过滤管强度高，耐高温性能好，通常能够在600℃以上的高温工况下操作；过滤精度高，通常可除去5μm以上的粉尘颗粒物，过滤后的气体含尘浓度小于5mg/Nm³，分离效率达99.9％。满足后续工艺要求。这两种形式的刚性过滤管在高温气体过滤技术中具有广泛的应用。

现有技术中使用的烧结金属过滤管或陶瓷过滤管多为圆筒状，过滤管的一端封闭，另一端开口，开口端设有法兰，用来悬挂固定在过滤器的管板上；过滤管的管体为微孔材料，过滤时含尘气体中的粉尘颗粒物被拦截在过滤管的外表面，净化后的气体经过微孔材料的多孔通道进入后续工艺。

过滤操作过程中，粉尘颗粒物在过滤管的外壁面逐渐累积，形成滤饼层，随着滤饼层的厚度逐渐增加，过滤管的阻力也随之增大，当阻力达到一定值时，通常采用脉冲反吹的方式对过滤管进行清灰。脉冲反吹的气体流动方向与过滤气流相反，反吹气体由过滤管的开口端进入到过滤管的内部，利用瞬态的能量将过滤管外表面的粉饼层剥离，使得过滤管的阻力基本上恢复到初始状态，从而实现过滤管的性能再生。

在高温气体过滤工艺中，含尘气体的成分通常比较复杂，采用现有的高温气体过滤器及其过滤方法处理含尘工艺气体时存在如下问题：

(1)操作过程中过滤管的过滤效率不稳定。

过滤管在初始运行阶段和反吹清灰后的过滤效率较低，只有过滤管外壁面形成一定厚度的滤饼层后，其过滤效率才有所提高，因此，在整个过滤操作过程中的过滤效率是不稳定的。

过滤管的微孔孔径大小要与被处理的含尘工艺气中的粉尘颗粒物粒径相匹配，在实际的操作中，含尘气体中的粉尘颗粒物的粒径范围较广，过滤管的微孔孔径通常只与粉尘颗粒物的平均粒径大致相当，从而兼顾过滤管的运行阻力和过滤效率。通常过滤微孔的孔径大时，过滤管的阻力相对较低，过滤器的运行能耗小，但是过滤效率也较低；过滤微孔的孔径小时，过滤管的阻力较高，过滤器的运行能耗较大，但是可以获得较高的过滤效率。过滤操作过程中，过滤管的外壁形成的滤饼层对拦截细小粉尘颗粒物和提高过滤效率是具有积极作用的；但是这样就不可避免的存在一个问题，在最初运行阶段以及反吹清灰后的一段时间，过滤管外壁面尚未形成滤饼层，过滤微孔允许气体通过的同时，也会使得小于微孔的颗粒物穿过过滤管进入净化后的工艺气，使得过滤管的过滤效率较低，导致洁净气体中的含尘浓度过高，影响后续工艺生产。

(2)细小粉尘颗粒物沉积在过滤管的微孔通道内部导致过滤管的阻力不断增加，减少过滤管的运行寿命。

由于过滤管的微孔是不规则的迷宫式通道，因此，小于过滤管微孔孔径的粉尘颗粒物容易在过滤的过程中，嵌入和沉积在过滤微孔的内部，反吹清灰时不能将沉积在过滤管内的粉尘颗粒清除，堵塞过滤通道，使得过滤管的阻力不断增大，减少过滤管的使用寿命。

(3)当含尘工艺气中的粉尘颗粒物粘性大，并且还伴生有焦油和水蒸气等物质时，高温气体过滤的操作难度增加；含尘气体中的焦油、水蒸气等物质对过滤管的运行有严重的危害，与粉尘颗粒物相互作用，粘附在过滤管表面时，增加反吹清灰的难度，甚至会堵塞过滤管的微孔通道，导致过滤管过早失效。如图5所示，为现有技术中反吹清灰时滤饼剥离的示意图，过滤管21’外表面的滤饼层A’是呈小碎块脱落，反吹清灰后过滤管的外表面仍有较厚的残余粉尘层B’，增加了过滤管的阻力。

上述现象在过滤操作的开车和停车过程中尤为明显，由于开车和停车过程的操作温度和压力变化较大，焦油和水蒸气冷凝析出，焦油和冷凝水一旦附着在过滤管的外壁面，容易渗入到过滤管的微孔内部，造成过滤管微孔的永久堵塞，过滤管的性能不可再生；在过滤器的正常运行阶段，当工艺气的温度和压力等工况变化起伏时，也容易导致工艺气中的焦油和水蒸气冷凝析出，因此，在现有技术中过滤管过早失效的情况时有发生。