CN104258639A - 恢复高温气体过滤器过滤通量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可有效恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，具体针对的高温气体过滤器为使用工况下有使其过滤元件堵塞的碳产生，并且具备可满足下述温度条件的耐高温性能的过滤器，该方法的步骤包括：首先，停止向过滤器通入原待过滤气体并确保过滤器中的煤气含量维持在安全范围内；然后，向过滤器中通入第一气体和第二气体，其中，第一气体为水蒸气，第二气体为燃烧炉工作产生的温度在750至1000℃的含氧炉气，控制好水蒸气与含氧炉气的比例，以使由水蒸气引入的水和过滤器中待除去的碳所发生的吸热反应与由含氧炉气引入的氧和过滤器中待除去的碳所发生的放热反应之间达到热平衡，从而在高温气体过滤器可耐受的温度内维持一段除碳反应时间。

Description

恢复高温气体过滤器过滤通量的方法
技术领域
本发明涉及一种恢复高温气体过滤器过滤通量的方法。其中，所述的高温气体过滤器具体为使用工况下有使其过滤元件堵塞的碳产生(例如过滤矿热炉冶炼烟气、煤化工高温烟气等)，并且至少可耐受750℃高温烟气的高温过滤器。术语“过滤通量”，是指在一定时间和过滤压力下从高温过滤器中过滤元件的单位过滤面积上过滤通过的气体体积。
背景技术
将高温气体过滤技术应用于矿热炉冶炼烟气及煤化工高温烟气的过滤净化领域过程中，解决这些烟气中所含有的大量焦油对过滤的影响至关重要。以往的思路集中在避免高温气体过滤器的整个运行过程中过滤器内部温度发生变化引起焦油结露析出的技术路线上，例如申请人在CN102631820A的中国专利申请公开文献中披露的技术方案。但是在实践中，要完全避免焦油析出并附着在过滤元件上从而导致过滤元件堵塞却并不容易。目前，在发生焦油析出附着于过滤元件并导致过滤通量下降的情况发生后，需将过滤器停机并取出过滤元件进行离线清洗，这种方式不仅费时费力，同时对过滤元件的再生效果也不理想。
发明内容
基于上述背景，本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效恢复高温气体过滤器过滤通量的方法。
本发明恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，针对的高温气体过滤器为使用工况下有使其过滤元件堵塞的碳产生，并且具备可满足下述温度条件的耐高温性能的过滤器，该方法的步骤包括：首先，停止向过滤器通入原待过滤气体并确保过滤器中的煤气含量维持在安全范围内；然后，向所述过滤器中通入第一气体和第二气体，其中，所述第一气体为水蒸气，第二气体为燃烧炉工作产生的温度在750至1000℃的含氧炉气，控制好水蒸气与含氧炉气的比例，以使由水蒸气引入的水和过滤器中待除去的碳所发生的吸热反应与由含氧炉气引入的氧和过滤器中待除去的碳所发生的放热反应之间达到热平衡，从而在高温气体过滤器可耐受的温度内维持一段除碳反应时间；此后再结束除碳反应。
发明人通过对过滤元件离线清洗后再生效果不理想的问题进行研究后发现，过滤元件被堵塞的主要原因其实是焦油等有机物在通过过滤元件的孔道时发生裂解碳化进而引起的堵塞，以往即便将过滤元件表面附着的焦油去除，由于过滤元件孔道中的碳仍然存在，因此再生效果十分有限。基于这样的发现，遂采取了上述方法，一方面使过滤器内发生除碳反应去除过滤元件孔道中的碳，另一方面由于反应过程中过滤器内温度很高可使过滤元件上的大部分附着的焦油挥发，从而有效恢复高温气体过滤器过滤通量。附加的好处是，上述这种方法无需将过滤元件从过滤器中取出，故其工作效率也较高。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明方法一种实施方式的原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，其中有一个用于对矿热炉冶炼烟气进行过滤除尘净化的高温气体过滤器100，该过滤器100包括外筒体110，外筒体110中安装有一孔板120，孔板120上安装有多根由耐高温过滤材料构成的管式过滤元件130，外筒体110内位于孔板120上方为净气腔150，外筒体110内位于孔板120下方为原气腔140，外筒体110下侧部设有与所述原气腔140导通的进气口111，外筒体110上侧部设有与所述净气腔150导通的排气口112；在外筒体110的上部设有反吹清灰装置，其包括反吹阀k1，当开启反吹阀k1时，外部的压缩反吹气体(如压缩氮气)就会由上往下作用于过滤元件130，实现对过滤元件130的反吹清灰。为保证过滤器100的耐高温性能，过滤元件130一般可采用耐高温烧结金属多孔过滤元件或耐高温烧结陶瓷多孔过滤元件。为了满足本发明恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，过滤元件130应至少可耐受750℃高温烟气。过滤元件130建议采用烧结FeAl金属间化合物多孔过滤元件，该种过滤元件具有优良的耐高温性能，特别的适合在本发明的方法中应用。在上述进气口111处连接有主进气管道210，在所述主进气管道210上设有可切断待过滤高温烟气进气的阀门k5。在正常工作时，来自于矿热炉的待过滤高温烟气q2通过主进气管道210进入外筒体110内，并从原气腔140过滤至净气腔150，然后再从排气口112排出。在所述的正常工作过程中，通过周期性的启动反吹阀k1，对过滤元件130进行反吹清灰。为了实施本发明的方法，还设置了燃烧炉700(采用煤气或天然气为其燃料气q4)，燃烧炉700的排烟口通过封闭的管道(管道上设有阀门k6)连接至主进气管道210上；另外，还设有水蒸气q1的供气系统(设有主阀门k2)，该供气系统通过第一供气管220(设有阀门k3)连接至反吹清灰装置的压缩反吹气体的进气管道上，从而借助了原压缩反吹气体的进气管道向过滤器100通入水蒸气q1，此外，该供气系统还通过第二供气管230(设有阀门k4)连接至主进气管道210，从而借助原主进气管道210向过滤器100通入水蒸气q1。
当反吹清灰无法有效恢复过滤通量时，首先通过阀门k5切断待过滤高温烟气q2，然后可打开阀门k2、k3和k4，向过滤器100中通入水蒸气q1(最好是过热水蒸气)，同时连接于排气口112的抽风管道继续开启，这样，水蒸气q1将逐渐置换过滤器100中的原气体，使过滤器100中的煤气含量降至爆炸极限以下；然后，打开阀门k6，通入燃烧炉700产生的温度为800℃左右的含氧炉气q3，含氧炉气q3与来自第二供气管230的水蒸气q1(最好是饱和水蒸气)在进气口111前发生混合，然后进入原气腔140；含氧炉气q3进入过滤器100后会主要引起以下的化学反应：①2C+O2＝2CO+246434kj/kmol(放热反应)，②CO+O2＝CO2+571246kj/kmol(放热反应)，③C+H2O(g)＝＝＝(高温)CO+H2(吸热反应)，④C+2H2O(g)＝＝＝(高温)CO2+2H2(吸热反应)，其中，含氧炉气q3一来为反应③、④提供了反应热量(③、④反应的有效温度在750℃以上)，二来为反应①、②提供了氧源，而水蒸气q1则为反应③、④提供了水源，由于反应①、②是放热反应而反应③、④吸热反应，因此应控制好进入过滤器100中水蒸气q1与含氧炉气q3的比例，从而保持将过滤器100中的温度控制在既可有效发生除碳反应又不超过过滤器100所能耐受的范围，上述反应过程中，连接于排气口112的抽风管道继续开启，过滤器100净气腔150中的气体q5仍会沿净气输出方向排出过滤器100，因此，除碳反应过程中分以下三条气路同时作用于所述过滤器100：第一气路是将水蒸气q1与含氧炉气q2掺混后沿过滤方向通入过滤器100(即从上述进气口111进入过滤器100)，第二气路是将水蒸气q1沿与过滤方向相反的反吹方向通入过滤器100(即图1中虚线箭头方向)，第三气路是将过滤器100净气腔150中的气体q5沿净气输出方向排出过滤器100,这种方式的主要优点在于：第一，可限制反应①、②的发生速度，避免过滤器100温度超高，第二，除碳反应可发生于过滤元件130过滤和反吹两个相反方向上，对过滤器100通量的恢复非常有效，第三，净气腔150中的气体q5沿净气输出方向持续排出过滤器100确保了过滤器100中正常的压力分布，可通过直接检测进气口111与排气口112之间的压差判断过滤元件的再生效果；维持一段除碳反应时间，当判断过滤元件的再生可以结束后，先停止向过滤器通入含氧炉气q3(关闭阀门k6)，然后继续通入水蒸气q1对过滤器中的气体进行置换，确保氧含量在安全范围后再打开阀门k5从而回到原过滤状态。

Claims (8)

1.恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，所述高温气体过滤器为使用工况下有使其过滤元件堵塞的碳产生，并且具备可满足下述温度条件的耐高温性能的过滤器，该方法的步骤包括：首先，停止向过滤器通入原待过滤气体并确保过滤器中的煤气含量维持在安全范围内；然后，向所述过滤器中通入第一气体和第二气体，其中，所述第一气体为水蒸气，第二气体为燃烧炉工作产生的温度在750至1000℃的含氧炉气，控制好水蒸气与含氧炉气的比例，以使由水蒸气引入的水和过滤器中待除去的碳所发生的吸热反应与由含氧炉气引入的氧和过滤器中待除去的碳所发生的放热反应之间达到热平衡，从而在高温气体过滤器可耐受的温度内维持一段除碳反应时间；此后再结束除碳反应。
2.如权利要求1所述的恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，其特征在于，除碳反应过程中分以下三条气路同时作用于所述过滤器：第一气路是将水蒸气与含氧炉气掺混后沿过滤方向通入过滤器；第二气路是将水蒸气沿与过滤方向相反的反吹方向通入过滤器；第三气路是将过滤器净气腔中的气体沿净气输出方向排出过滤器。
3.如权利要求1或2所述的恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，其特征在于：通过向过滤器中通入安全置换气体将过滤器中的煤气含量确保在安全范围内。
4.如权利要求3所述的恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，其特征在于：所述安全置换气体与所述第一气体相同。
5.如权利要求1或2所述的恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，其特征在于：结束除碳反应时，先停止向过滤器通入第二气体，然后继续通入第一气体对过滤器中的气体进行置换，确保氧含量在安全范围后再切换回原过滤状态。
6.如权利要求1或2所述的恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，其特征在于：通入过滤器的第二气体的温度为750至850℃。
7.如权利要求1或2所述的恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，其特征在于：所述过滤器使用耐高温烧结金属多孔过滤元件或耐高温烧结陶瓷多孔过滤元件。
8.如权利要求7所述的恢复高温气体过滤器过滤通量的方法，其特征在于：所述过滤器使用烧结FeAl金属间化合物多孔过滤元件。
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