CN101537283A - 具有反吹系统的气固分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有反吹系统的气固分离装置，其包括内部设有处理空间的装置本体、设置于装置本体一侧的粗气入口、设置于装置本体另一侧的气体出口、设置在处理空间内并将处理空间分隔成过滤室和净气室的隔板、以及至少一个从隔板向过滤室内延伸并气体连通过滤室与净气室的滤芯，粗气入口与过滤室连通，气体出口与净气室连通，其中，气固分离装置进一步包括设置于净气室内并包括至少一个反吹口的反吹系统，至少一个反吹口对应设置于至少一个滤芯的顶端。本发明采用反吹系统有效地将附着在滤芯上的固体颗粒吹落，避免发生固体颗粒堵塞滤芯的现象，从而保证了装置的稳定运行。

Description

具有反吹系统的气固分离装置

技术领域

本发明涉及一种过滤装置，尤其涉及一种用于生物质能转换系统的气固分离装置。

背景技术

随着世界经济的不断发展，能源和环境问题日益突出。人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭3种。根据国际能源机构统计，地球上这3种能源供人类开采的年限分别只有40年、50年和240年。开发新能源已成关系人类社会可持续发展的重大课题。

生物质能是由植物与太阳能的光合作用而贮存于植物中的太阳能。据估计，植物每年贮存的能量相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1％。通过生物质能转换技术，可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天然气等燃料。

目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源，保障能源安全，实现CO₂减排，促进经济、社会的可持续发展。生物质能将成为未来能源重要组成部分，专家估计到2015年全球总能耗将有40％来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化发展实现。

目前，通过高温快速热解将生物质转变为液体燃料(生物油)是实现生物质能高效利用的重要途径之一。根据传热方式不同，生物质热裂解液化工艺一般可分为3类：(1)壁面间接加热式反应器。其主要通过灼热的反应器表面与生物质接触，将热量传递到生物质使其快速升温从而达到快速热裂解，如英国Aston大学的烧蚀热裂解反应器、NREL提出的涡流反应器及荷兰Twente大学设计的旋转锥生物质热裂解制油反应器等；(2)辐射换热式反应器，这类反应器的主要特征是由一高温的表面或热源提供生物质热裂解所需的热量，其主要通过热辐射进行热量传递，如美国washington大学的热辐射反应器；(3)气固混合直接加热式反应器，其主要是借助热气流或气固两相流对生物质进行快速加热，其能提供高的加热速率以及相对均匀的反应温度，同时快速流动的载气便于热裂解一次产物及时析出，如加拿大waterloo大学的流化床热裂解系统、加拿大Ensyn提出的循环流化床反应器和GTFJ的快速引射流反应器等。壁面间接加热式反应器的设备规模较为庞大，同时机械接触磨损厉害而使得运行维护成本也较高，因此在规模化应用中将受到限制，此类反应器一般主要提供机理性试验所需。而辐射式换热器换热效果较差，能耗大而难以规模化。相比于前两种类型，国外已开发并且试图规模化的生物质热裂解液化反应装置侧重于第三类。流化床(或循环流化床)热解液化工艺因能实现高的加热速率、较短的气相停留时间、简捷的温度控制、方便的炭回收、较低的投资以及成熟的设计方法而使得其成为目前最有发展潜力的热裂解制取液体燃料的工艺。

如中国专利第CN200510057215.8号所揭示的一种生物质热解液化的工艺方法及其双塔式装置系统。其工艺方法包括把生物质材料送入热解反应塔内让高温流化气和高温载热体与生物质材料混合以对生物质进行热裂解的步骤，在分离器中把热解气与残碳、灰份进行气固分离的步骤，以及在冷凝器中把热解气冷凝成生物油的步骤等。其中，载热体是与热解气、残碳等一道从热解反应塔内输出循环系统的；残碳被用来对载热体进行预加热。其装置系统还包括将载热体和残碳一道与其他物质先分离一次的初级分离器、燃烧残碳的载热体加热塔、以及用于将从载热体加热塔内出来的载热体-废气-灰分进行分离的载热体分离器。但是，从以上描述可以看出，第CN200510057215.8号专利具有以下不足之处：现有技术的气固分离器的滤芯在使用一段时间后都容易被生物质颗粒堵塞，从而导致热解气流动不畅，进而导致产率损失，因此必须定期进行人工清理或更换，这将给生产带来相当大的麻烦。

因此，提供一种可自动清理滤芯以避免滤芯堵塞的气固分离装置成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能自动清理滤芯的气固分离装置。

本发明的技术方案是这样实现的：提供一种具有反吹系统的气固分离装置，其包括内部设有处理空间的装置本体、设置于装置本体一侧的粗气入口、设置于装置本体另一侧的气体出口、设置在处理空间内并将处理空间分隔成过滤室和净气室的隔板、以及至少一个从隔板向过滤室内延伸并气体连通过滤室与净气室的滤芯，粗气入口与过滤室连通，气体出口与净气室连通，其中，气固分离装置进一步包括反吹系统，反吹系统包括至少一个设置于净气室内的反吹口，至少一个反吹口对应设置于至少一个滤芯的顶端。

优选地，反吹系统设有用于感测气体状态变化的压力传感器和/或温度传感器，以及用于根据压力传感器和/或温度传感器获得的信息控制反吹系统启动或关闭的控制器。比如，压力传感器或温度传感器可以设置在过滤室和/或净气室内，当滤芯堵塞时，过滤室内的压力和温度将变高，而净气室内的压力和温度将变低，控制器可以将获得的这些信息与预先设定的数据进行比较，从而自动开启反吹系统使滤芯上的灰尘脱落，当压力和/或温度正常时反吹系统自动地关闭。

可选择地，反吹系统设有用于定时开启和关闭反吹系统的定时控制器，以便经过一定的时间间隔自动地开启反吹系统并在工作一定的时间后自动地关闭反吹系统。

其中，反吹系统可以控制各个反吹口同时工作或独立工作。

可选择地，气固分离装置间隔设置三个或三个以上滤芯，反吹系统包括对应设置于每个滤芯顶端的三个或三个以上的反吹口。优选地，气固分离装置间隔设置六个或六个以上滤芯，反吹系统包括对应设置于每个滤芯顶端的六个或六个以上的反吹口。

可选择地，滤芯贯穿隔板并悬垂固定于隔板，或卡固于隔板，或螺纹连接于隔板，或采用本领域其他常用方式设置于隔板上。

可选择地，进一步在高温热解气入口与处理空间之间设置除尘隔栅以进行初步气固分离。通过采用两级分离，克服了一级过滤造成的过滤层太厚，而使滤芯堵塞的缺点，保证了设备的正常运转。

可选择地，进一步在处理空间的过滤室下方形成集尘室以收集从过滤室落下的固体颗粒。其中，集尘室优选地为漏斗状，集尘室下部可设置平时密封的灰尘出口，在需要时打开以取出积聚的固体颗粒。

气固分离装置可以采用新型高温过滤滤材，既保证可以在高温下操作，也可以保证将灰尘处理干净，避免了由于滤布使用时间短、容易损坏而造成的损失。

本发明可应用于生物质快速热解液化系统。一般地，生物质快速热解液化系统包括热解反应器、与热解反应器的热解气出口相连的气固分离子系统、与气固分离子系统的气相出口相连的生物油冷凝储备子系统、以及与气固分离子系统的固相出口相连的热循环介质加热分离子系统。其中，气固分离子系统一般包括至少一个高温旋风初级分离器以及至少一个用于将剩余固体颗粒分离的高温气固分离器。即，本发明的气固分离装置可用作该系统的高温气固分离器。

具体针对生物质快速热解液化系统，气固分离装置的粗气入口与生物质快速热解液化系统的热解反应器的高温热解气出口相连。气固分离装置的气体出口与生物质快速热解液化系统的生物油冷凝储备子系统的高温热解气入口相连。

优选地，气固分离装置的反吹系统的进气口与生物质快速热解液化系统的燃气净化储备子系统的循环燃气出口相连，以便利用该系统获得的循环燃气作为反吹气，这样可以避免氧气的带入，减少整个过程气体的损失量。此外，可以采用煤气压缩系统进行循环系统的加压，避免普通压缩机的腐蚀和损坏。

优选地，反吹系统的进气口之前设置加热器以对反吹气进行预热，这样可以减少由于气体温度低而和高温气体换热造成的系统的整个温度的降低。

更优选地，加热器为设置在生物质快速热解液化系统的热循环介质加热分离子系统的尾气出口的盘管换热器，这样减少了能源的消耗，提高了热利用率，节约了成本。此外，气固分离装置的构件都可以采用耐高温材料制备，使得本发明的气固分离装置可以在900℃以下的高温操作，避免因气体的冷凝液化造成的产率损失以及管路堵塞。本发明的气固分离装置，可以在高温条件下，将有机蒸汽与热载体和生物质灰在高温下进行彻底分离，从而保证了生物油的洁净度，避免了生物后续处理带来的困难。

此外，本发明还可以应用于其它需要进行气固分离的场合，比如除尘净化系统。

本发明的有益效果是：1.采用反吹系统可以有效地将附着在滤芯上的固体颗粒吹落，避免发生固体颗粒堵塞滤芯的现象，从而保证了装置的稳定运行；2.通过采用传感器和控制器和/或定时控制器，反吹系统可以根据装置运行情况自动地开启和关闭，或者定时地开启和关闭，避免了人工操作的麻烦，并且不需暂停装置的正常工作。

以下结合附图和实施例，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。

附图说明

图1为本发明具有反吹系统的气固分离装置的示意图。

图2为本发明具有反吹系统的气固分离装置的局部放大示意图。

具体实施方式

实施例1

在本实施例中，本发明的具有反吹系统的气固分离装置应用于生物质快速热解液化系统。其中，生物质快速热解液化系统一般包括一个高温旋风初级分离器以及一个用于将剩余固体颗粒分离的高温气固分离器。本发明的气固分离装置可用作该系统的高温气固分离器。

请参照图1和图2，本发明的气固分离装置包括内部设有处理空间的装置本体100、设置于装置本体100一侧的粗气入口145、设置于装置本体100另一侧的气体出口125、设置在处理空间内并将处理空间分隔成过滤室140和净气室120的隔板400、在过滤室140下方形成的漏斗状的集尘室160、六个从隔板400向过滤室140内延伸并气体连通过滤室140与净气室120的滤芯200、将过滤室140与粗气入口145隔开的除尘隔栅500、以及包括六个设置于净气室120内的反吹口300的反吹系统。

如图1所示，滤芯200贯穿隔板400并悬垂固定于隔板400。滤芯200的末端离开集尘室160一定距离。

其中，粗气入口145通过除尘隔栅500与过滤室140连通。气体出口125与净气室120连通。每个反吹口300对应设置于每个滤芯200的顶端。具体针对生物质快速热解液化系统，粗气入口145将与生物质快速热解液化系统的热解反应器的高温热解气出口相连。气体出口125将与生物质快速热解液化系统的生物油冷凝储备子系统的高温热解气入口相连。

此外，反吹系统还设有用于感测气体状态变化的压力传感器(图未示)以及用于根据压力传感器和/或温度传感器获得的信息控制反吹系统启动或关闭的控制器(图未示)。其中，压力传感器设置在过滤室140内，当过滤室140内的压力变高时，控制器可以将获得的这些信息与预先设定的数据进行比较，一旦确定滤芯200可能堵塞，则自动开启反吹系统，从反吹口300向滤芯200吹风，以吹落堵塞在滤芯200上的灰尘。请参照图2，正常过滤时的气体流向如箭头L-L所示，反吹时的气体流向如箭头F-F所示。当压力正常时反吹系统将自动地关闭。

实施例2

作为本发明的另一种方案，其它部分与实施例1相同，不同之处在于：

在本实施例中，本发明的气固分离装置应用于空气除尘净化系统。并且，气固分离装置间隔设置三个滤芯200，反吹系统包括对应设置于每个滤芯200顶端的三个反吹口300。

其中，反吹系统设有用于定时开启和关闭反吹系统的定时控制器，以便经过一定的时间间隔自动地开启反吹系统并在工作一定的时间后自动地关闭反吹系统。

此外，反吹系统可以控制各个反吹口300独立地工作。

Claims (10)

1、一种具有反吹系统的气固分离装置，包括内部设有处理空间的装置本体、设置于所述装置本体一侧的粗气入口、设置于所述装置本体另一侧的气体出口、设置在所述处理空间内并将所述处理空间分隔成过滤室和净气室的隔板、以及至少一个从所述隔板向所述过滤室内延伸并气体连通所述过滤室与所述净气室的滤芯，所述粗气入口与所述过滤室连通，所述气体出口与所述净气室连通，其特征在于，所述气固分离装置进一步包括反吹系统，所述反吹系统包括至少一个设置于所述净气室内的反吹口，所述至少一个反吹口对应设置于所述至少一个滤芯的顶端。

2、如权利要求1所述的气固分离装置，其特征在于，所述反吹系统设有用于感测气体状态变化的压力传感器和/或温度传感器，以及用于根据所述压力传感器和/或温度传感器获得的信息控制所述反吹系统启动或关闭的控制器。

3、如权利要求1所述的气固分离装置，其特征在于，所述反吹系统设有用于定时开启和关闭所述反吹系统的定时控制器。

4、如权利要求1～3之一所述的气固分离装置，其特征在于，所述气固分离装置间隔设置三个或三个以上滤芯，所述反吹系统包括对应设置于每个所述滤芯顶端的三个或三个以上的反吹口。

5、如权利要求4所述的气固分离装置，其特征在于，所述滤芯贯穿所述隔板并悬垂固定于所述隔板。

6、如权利要求1～3之一所述的气固分离装置，其特征在于，所述处理空间的所述过滤室下方形成集尘室。

7、如权利要求1～3之一所述的气固分离装置，其特征在于，所述高温热解气入口与所述处理空间之间设置除尘隔栅。

8、如权利要求7所述的气固分离装置，其特征在于，所述粗气入口与生物质快速热解液化系统的热解反应器的高温热解气出口相连，所述气体出口与生物质快速热解液化系统的生物油冷凝储备子系统的高温热解气入口相连，所述反吹系统的进气口与生物质快速热解液化系统的燃气净化储备子系统的循环燃气出口相连。

9、如权利要求8所述的气固分离装置，其特征在于，所述反吹系统的进气口之前设置加热器。

10、如权利要求9所述的气固分离装置，其特征在于，所述加热器为设置在生物质快速热解液化系统的热循环介质加热分离子系统的尾气出口的盘管换热器。

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