CN105311905A - 一种脉冲袋式过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲袋式过滤器，包括上封头、筒体和下锥管，筒体内依次设有上花板、下花板和隔板，下花板和隔板之间分别设有多个并列布置的旋风分离器，上花板、下花板之间分别设有多个并列布置的滤袋，上花板的上侧设有多个带有喷吹头的喷吹管，气包通过脉冲电磁阀与喷吹管连通，喷吹管的喷吹头、上花板的开孔、滤袋、下花板的开孔、旋风分离器之间一一对应，旋风分离器的入风口与进风口连通，滤袋通过内嵌的弹性圈分别卡设在上花板的开孔、下花板的开孔中，且滤袋上端与喷吹管的喷吹头相连连通、下端与旋风分离器的出风口连通。本发明具有颗粒分离性能好、滤袋负荷小、滤袋反吹频率低、滤袋使用寿命长、颗粒分离效率高的优点。

Description

一种脉冲袋式过滤器

技术领域

本发明涉及化学工程非均相分离领域，具体涉及一种脉冲袋式过滤器。

背景技术

我国是化工、水泥、钢铁及电力等行业的生产大国，这些行业也是粉尘污染比较严重的行业。随着节能减排的呼声越来越高，工艺要求及环保排放标准越来越严，因此针对上述行业所需要粉尘治理的设备应该是——高效、紧凑和节能。过去传统的方法是，在处理类似水泥厂的生料磨和水泥磨、钢厂的烧结机、电厂的锅炉及干法脱硫，粉尘浓度高于50～100g/Nm³时，一般需要两级(旋风分离器+袋式过滤器或电除尘器)以上的除尘系统，不仅投资大、系统复杂、阻力高、漏风率大、温度降也大等，已不符合当今的工艺与节能要求。

旋风分离器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从含尘气流中分离出来的一种气固分离装置。它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较低，阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点，但其缺点是对细颗粒分离效率不高，对于流量变化大的含尘气体分离性能较差。

袋式过滤器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式过滤器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。

虽然袋式过滤器具有较高的分离性能，但是它也存在着一些缺点。由于捕集灰尘的操作过程，在过滤袋表面的滤饼会逐渐增厚，压力降会逐渐增大，结果使正常操作难以进行。因此清除操作必需周期性的进行，也就是说，积聚在过滤袋表面的滤饼必须清除。以这样的方式进行清除操作，必须使用机械力或强力动能除去积聚在过滤袋表面上的滤饼。然而，如果在进口的灰尘浓度较高，或如果过滤速度较高，或对于清除操作说来滤饼难以处理，那么为了袋式过滤器进行有效的工作，清除操作必须更加频繁地进行，或者必须用大量的压缩空气喷射流射入过滤袋的项部。当进行这种强力清除操作时，过滤袋的孔径会增大，灰尘颗粒通过过滤袋扩大的孔，其结果是集尘效率降低。进而，由于清除操作的间隔缩短，在过滤袋和袋滤框架(俗称袋笼)之间发生腐蚀，造成过滤袋的磨损和损坏，从而使过滤袋的寿命缩短。此外，如果设定的过滤速度较快，虽然袋式过滤器的尺寸会减小，但是压力降会迅速增大。因此必须施加较低的过滤速度。如果在袋式过滤器上灰尘负载较高，压力降会迅速增大。因此，为了降低灰尘负载，一个有效的方法是将旋风分离器安装在袋式过滤器的上游，以便首先收集较大的灰尘颗粒，从而降低袋式过滤器的灰尘负载。

旋风分离器和袋式过滤器各有优缺点，为充分利用两者的优势，传统的收尘器是将旋风分离器与袋式过滤器两种分离装置分开设置，但该方法的风机功率与风压要求比较大，生产成本高且设备占地面积大。近年来，已出现将旋风分离器和脉冲袋式过滤器组装为一体化的分离器。例如中国专利文献公开号为CN203355545U记载的技术方案公开了一种旋风布袋复合除尘器，包括旋风壳体、内筒、滤袋、喷吹管、脉冲阀和灰斗，旋风壳体的上端设有烟气入口，旋风壳体的顶端设有净气流出口，灰斗设置于旋风壳体的底端，内筒设置于旋风壳体内，净气流出口位于内筒的顶端，滤袋设置于内筒内，喷吹管设置于净气流出口上，脉冲阀和喷吹管相连。该装置结合旋风除尘器和袋式除尘器的优点，不需要动力，体积相对较小，结构简单，制作方便，易于检修，清灰效率高，对于流量变化大的灰尘也能够很好的清理。但其缺点是旋风除尘器为一个以外壳为直径的大筒体切向进口结构，这种大直径的旋风除尘器其分离效率是不高的；同时所有的滤袋只能布置在旋风的出口区域，滤袋数量较少，浪费了宝贵的内部空间，单台除尘器处理能力不高。又例如中国专利文献公开号为CN202207521U记载的技术方案公开了一种将旋风除尘和脉冲布袋除尘组合为一体的旋风脉冲袋式收尘器。它包括由上至下依次设置的脉冲与气包、内设有多个垂直布袋的圆柱形布袋除尘简体、圆锥斗状简体和位于该圆锥斗状筒体底部的卸料阀；在其圆柱形布袋除尘筒体下部的筒壁内侧至最外圈布袋之间夹设有一旋风风道；该旋风风道上部为由外向内下斜的圆锥状旋风筒，下部为圆柱状旋风筒；其中，圆锥状旋风筒的高度是圆柱状旋风筒高度的1/5；圆柱状旋风筒与圆柱形布袋除尘筒体内壁之间的间距为50mm。由于其结构的特殊性，减少了各种管道和弯头的连接，机构紧凑，故障率低，利于对高细度产品的收尘效果。但其缺点同样是旋风除尘器为一个以外壳为直径的大筒体切向进口结构，这种大直径的旋风除尘器其分离效率是不高的；同时滤袋布置数量会因旋风结构限制而减少，单台除尘器处理能力不高。再例如中国专利文献公开号为CN103212253A记载的技术方案公开了一种改进进气结构的袋式除尘器。它改善袋式除尘器进气分布，延长滤袋使用寿命。除尘器的壳体上设有进气口，所述进气口切向连接在壳体上。进气口与壳体的连接采用平齐式或内伸式。由于采取含尘气体从壳体侧面切向进入，通过旋流运动产生离心力，可实现较大粉尘的分离，减少过滤气体中的除尘量，降低滤袋运行阻力；由于采取气体导流板，可以强化气体旋流运动，提高除尘效果。但其缺点还是旋风除尘器为一个以外壳为直径的大筒体切向进口结构，这种大直径旋风除尘器其分离效率是不高的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种颗粒分离性能好、滤袋负荷小、滤袋反吹频率低、滤袋使用寿命长、颗粒分离效率高的脉冲袋式过滤器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种脉冲袋式过滤器，包括依次相连的上封头、筒体和下锥管，所述下锥管的下部设有排灰口，所述筒体的侧壁上设有进风口、排风口和支架，所述支架上装设有相互连接的气包和脉冲控制仪，所述筒体内从上往下依次设有上花板、下花板和隔板，所述进风口设于筒体的侧壁上位于下花板、隔板之间的位置，所述排风口设于筒体的侧壁上位于上花板、下花板之间的位置，所述下花板和隔板之间分别设有多个并列布置的旋风分离器，所述上花板、下花板之间分别设有多个并列布置的滤袋，所述上花板的上侧设有多个带有喷吹头的喷吹管，所述气包通过脉冲电磁阀与喷吹管连通，所述喷吹管的喷吹头、上花板的开孔、滤袋、下花板的开孔、旋风分离器之间一一对应，所述旋风分离器的入风口与进风口连通，所述滤袋通过内嵌的弹性圈分别卡设在上花板的开孔、下花板的开孔中，且所述滤袋上端与喷吹管的喷吹头相连连通、下端与旋风分离器的出风口连通。

优选地，所述旋风分离器包括筒体，所述筒体的外壁上设有蜗壳进口，所述蜗壳进口与进风口连通，所述筒体的一端设有相互连接的出口管及连接大小头、另一端设有小锥管，所述连接大小头与下花板的开孔焊接并与滤袋相连，所述小锥管的下端设有排料管，所述排料管与下锥管连通。

优选地，所述排料管的下端设有双锥堵头。

优选地，所述双锥堵头的锥角β的大小为30～90°。

优选地，所述双锥堵头的外径D1与小锥管的下端内径D2之间的比值为0.4～0.8。

优选地，所述筒体的侧壁上位于上花板、下花板之间的位置设有人孔。

优选地，所述上封头上设有放空口。

优选地，所述上封头上设有吊耳。

优选地，所述筒体的侧壁上设有耳座。

优选地，所述下锥管的侧壁上设有手孔。

本发明脉冲袋式过滤器具有下述优点：本发明的下花板和隔板之间分别设有多个并列布置的旋风分离器，上花板、下花板之间分别设有多个并列布置的滤袋，上花板的上侧设有多个带有喷吹头的喷吹管，气包通过脉冲电磁阀与喷吹管连通，喷吹管的喷吹头、上花板的开孔、滤袋、下花板的开孔、旋风分离器之间一一对应，旋风分离器的入风口与进风口连通，滤袋通过内嵌的弹性圈分别卡设在上花板的开孔、下花板的开孔中，且滤袋上端与喷吹管的喷吹头相连连通、下端与旋风分离器的出风口连通，充分结合多管式高效旋风分离器及脉冲袋式过滤器各自的优势，前置的旋风分离器能将绝大部分粉尘颗粒分离出来，极大地减轻了后续的滤袋的负荷，有效降低了脉冲反吹的频率并延长了滤袋的寿命，适用于对气固混合物进行连续高效分离，尤其能满足带压气相含尘浓度高、要求单台处理能力大、稳定运行周期长且需分离效率高的工况条件，具有颗粒分离性能好、滤袋负荷小、滤袋反吹频率低、滤袋使用寿命长、颗粒分离效率高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图3为本发明实施例中旋风分离器的结构示意图。

图例说明：1、排灰口；2、下锥管；3、隔板；4、进风口；5、旋风分离器；51、双锥堵头；52、排料管；53、小锥管；54、筒体；55、蜗壳进口；56、出口管；57、连接大小头；6、下花板；7、筒体；8、人孔；9、支架；10、气包；11、脉冲控制仪；12、脉冲电磁阀；13、喷吹管；14、上封头；15、放空口；16、吊耳；17、上花板；18、排风口；19、滤袋；20、耳座；21、手孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1和图2所示，本实施例的脉冲袋式过滤器包括依次相连的上封头14、筒体7和下锥管2，下锥管2的下部设有排灰口1，筒体7的侧壁上设有进风口4、排风口18和支架9，支架9上装设有相互连接的气包10和脉冲控制仪11，筒体7内从上往下依次设有上花板17、下花板6和隔板3，进风口4设于筒体7的侧壁上位于下花板6、隔板3之间的位置，排风口18设于筒体7的侧壁上位于上花板17、下花板6之间的位置，下花板6和隔板3之间分别设有多个并列布置的旋风分离器5，上花板17、下花板6之间分别设有多个并列布置的滤袋19（数十至数百条），上花板17的上侧设有多个带有喷吹头的喷吹管13，气包10通过脉冲电磁阀12与喷吹管13连通，喷吹管13的喷吹头、上花板17的开孔、滤袋19、下花板6的开孔、旋风分离器5之间一一对应，旋风分离器5的入风口与进风口4连通，滤袋19通过内嵌的弹性圈分别卡设在上花板17的开孔、下花板6的开孔中，且滤袋19上端与喷吹管13的喷吹头相连连通、下端与旋风分离器5的出风口连通。本实施例针对带压的工况条件，筒体7等采用碳钢或不锈钢制成，所有接管均符合压力容器的设计及制造等规范要求。现有技术的脉冲袋式过滤器通常采用外滤式结构，其核心元件为过滤袋和袋滤框架(俗称袋笼)，但在压缩气体(如空气)的周期性强力清灰的情况下，过滤袋和袋滤框架之间容易发生反复摩擦而导致过滤袋容易破损，即滤袋的稳定运行周期不长。为克服此现象，本实施例采用了无袋滤框架结构，滤袋19为两端均为开口的结构，滤袋19通过内嵌的弹性圈分别卡设在上花板17的开孔、下花板6的开孔中，且滤袋19上端与喷吹管13的喷吹头相连连通、下端与旋风分离器5的出风口连通，从而实现了每一条滤袋19的严格密封，形成了内滤式结构，含尘气体从每一条滤袋19的内部流向外部进行过滤，因此滤袋19不会发生吸瘪现象。这种无袋滤框架结构既消除了滤袋19和滤袋框架之间因反复摩擦而导致过滤袋破损，同时还节约了设备成本，同时上花板17的上侧设有多个带有喷吹头的喷吹管13，气包10通过脉冲电磁阀12与喷吹管13连通，针对滤袋19的清灰采用了压缩气体周期性脉冲反吹方式，压缩气体从滤袋19的顶部一直吹入至底部，同时进入旋风分离器5，对防止旋风分离器5可能发生的堵塞有很好的抑制效果。同时，针对单台处理气量大且需高效分离的要求，摒弃采用大直径旋风的方案，选用了数量较多的小直径(旋风内径在300mm以下)旋风分离器5并联处理的方式,且通过将滤袋19和旋风分离器5有机结合，能够充分结合了多管式高效旋风分离器及脉冲袋式过滤器各自的优势。

本实施例中，滤袋19为两端开口结构，滤袋19两端口采用内置弹性圈的密封结构，配合上花板17与下花板6上的开孔，滤袋19被内置的弹性圈紧紧卡固在上花板17与下花板6的开孔内，从而实现了每一条滤袋19的严格密封。本实施例的滤袋19为内滤式结构，无需袋滤框架(俗称袋笼)；滤袋19的内表面可以根据需要进行PTFE覆膜、涂膜、表面抗结露处理或防水防油处理等表面处理，并选用各种材质以适应高温及腐蚀等工况，滤袋19的直径为120mm～400mm。

本实施例中，每一台旋风分离器5上下两端口分别于下花板6、隔板3焊接。如图3所示，旋风分离器5包括筒体54，筒体54的外壁上设有蜗壳进口55，蜗壳进口55与进风口4连通，筒体54的一端设有相互连接的出口管56及连接大小头57、另一端设有小锥管53，连接大小头57与下花板6的开孔焊接并与滤袋19相连，小锥管53的下端设有排料管52，排料管52与下锥管2连通。本实施例中，旋风分离器5具有蜗壳进口55，蜗壳进口55具有180°蜗壳进口结构，对二次涡流有较好地消除作用，有助于提升对细颗粒(如小于20μm的颗粒)分离效率。此外，可以针对筒体54等部件采用高性能刚玉衬里以增强耐磨性能。

本实施例中，排料管52的下端设有双锥堵头51。由于分离器内置旋风分离器5数量众多，各个旋风分离器5的排料管52之间的串气会引起气流的返混并导致效率的降低，为此小锥管53的下端特别地设置了一个降低返混现象发生的设有双锥堵头51，双锥堵头51对气流返混有明显地抑制作用，有效平衡了各个旋风分离器5之间的阻力差别，确保了大通量高温带压多管高效旋风分离器的总分离效率稳定。

本实施例中，双锥堵头51的锥角β的大小为30～90°。

本实施例中，双锥堵头51的外径D1与小锥管53的下端内径D2之间的比值为0.4～0.8。

本实施例中，筒体7的侧壁上位于上花板17、下花板6之间的位置设有人孔8，方便对上花板17、下花板6之间空间以及滤袋19的检查和维护。

本实施例中，上封头14上设有放空口15，方便进行排气放空；上封头14上设有吊耳16，方便筒体7的运输起吊；筒体7的侧壁上设有耳座20，方便筒体7的支承和安装；下锥管2的侧壁上设有手孔21，方便下锥管2的检查和维护。

本实施例的工作过程如下：含尘气体由进风口4进入隔板3与下花板6之间形成的空间，随后分别进入数十至数百个旋风分离器5的蜗壳进口55，气体随后在筒体54内部产生旋转，气体在高速旋转时会产生离心力，由于离心力作用，粉尘甩向筒体54的内壁上并因重力而落入小锥管53,进而通过排料管52与双锥堵头51之间的间隙排出，粉尘落入下锥管2并最终由排灰口1排出分离器。旋风分离器5具有180°蜗壳进口55，这种结构对二次涡流有较好地消除作用，有助于提升对细颗粒(如小于20μm的颗粒)分离效率。由于旋风分离器5数量众多，排料管52之间的串气会引起气流的返混并导致效率的降低，为此旋风分离器5的排料管52底部特别地设置了一个降低返混现象发生的双锥堵头51，双锥堵头51对气流返混有明显地抑制作用，有效平衡了各个旋风分离器5之间的阻力差别，确保了大通量高温带压多管高效旋风分离器的总分离效率稳定。由于旋风的分离机理所限，净化后的气体中仍含有少量的细颗粒粉尘，含尘气流经过旋风分离器5捕集分离后，净化后的气体由出口管56及连接大小头57导入滤袋19。滤袋19为两端开口结构，滤袋19两端口采用内置弹性圈的密封结构，配合上花板17与下花板6上的开孔，滤袋19被内置的弹性圈紧紧卡固在上花板17与下花板6开孔内，从而实现了每一条滤袋19的严格密封。因此气体只能由滤袋19上的精密过滤孔隙通过，在直接截留、惯性碰撞、筛分、布朗扩散、静电及吸附等多重效应作用下，细颗粒粉尘被捕集截留在滤袋的内表面，气体经滤袋19高效分离后最终由出气口18导出。随着滤袋19表面有越来越多的细颗粒粉尘被捕集，滤袋19内外两侧的阻力也越来越大，此时必须定期将滤袋19内表面积累的细颗粒粉尘，否则会影响分离器长期的稳定运行，此时由支架9、气包10、脉冲控制仪11、脉冲电磁阀12及喷吹管13共同构建的脉冲反吹系统可以实现这一功能，压缩气体定期脉冲吹入滤袋19，其内表面附着的细颗粒粉尘即被吹落下来，通过旋风分离器5内部所形成的通道，这些细颗粒粉尘落入大锥体2并最终由排灰口1排出分离器。滤袋19的内表面通常经PTFE覆膜、涂膜、表面抗结露处理或防水防油处理等表面处理，可适用于各种较难清灰的场合，同时滤袋19可选用各种材质以适应不同的温度或有腐蚀等工况。本实施例具体应用于浙江省某三氯氢硅合成气的两套生产装置的净化项目，操作温度250～280℃，操作压力0.2MPaG，气体流量1650m³/h(操作态)，进口粉尘含量107.4g/m³(操作态)，硅粉的平均粒径36.3μm，该项目第一套分离系统采用三级高效旋风分离器加一级高温脉冲袋式过滤器方案，经测定其运行数据为：气相出口含尘浓度为0.135g/m³,原分离系统总效率99.87%，出口粉尘的平均粒径3.7μm，分离器总阻力为17.5kPa。该项目后建的第二套分离系统采用了本实施例的脉冲袋式过滤器，该过滤器外部直径1624mm、总高度5250mm，内置24台旋风分离器5，其内直径150mm、高度870mm，同时设置了24条滤袋19，其内直径180mm长度2400mm，改造后经测定其运行数据为：气相出口含尘浓度为0.032g/m³,即一种脉冲袋式过滤器总效率99.97%，粉尘的平均粒径1.3μm，分离器总阻力为7.3kPa。比较两者实测数据可以得知：一种脉冲袋式过滤器具有非常明显的优势，适用于带压气相含尘浓度高、要求单台处理能力大、稳定运行周期长且需分离效率高的工况条件。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种脉冲袋式过滤器，其特征在于：包括依次相连的上封头（14）、筒体（7）和下锥管（2），所述下锥管（2）的下部设有排灰口（1），所述筒体（7）的侧壁上设有进风口（4）、排风口（18）和支架（9），所述支架（9）上装设有相互连接的气包（10）和脉冲控制仪（11），所述筒体（7）内从上往下依次设有上花板（17）、下花板（6）和隔板（3），所述进风口（4）设于筒体（7）的侧壁上位于下花板（6）、隔板（3）之间的位置，所述排风口（18）设于筒体（7）的侧壁上位于上花板（17）、下花板（6）之间的位置，所述下花板（6）和隔板（3）之间分别设有多个并列布置的旋风分离器（5），所述上花板（17）、下花板（6）之间分别设有多个并列布置的滤袋（19），所述上花板（17）的上侧设有多个带有喷吹头的喷吹管（13），所述气包（10）通过脉冲电磁阀（12）与喷吹管（13）连通，所述喷吹管（13）的喷吹头、上花板（17）的开孔、滤袋（19）、下花板（6）的开孔、旋风分离器（5）之间一一对应，所述旋风分离器（5）的入风口与进风口（4）连通，所述滤袋（19）通过内嵌的弹性圈分别卡设在上花板（17）的开孔、下花板（6）的开孔中，且所述滤袋（19）上端与喷吹管（13）的喷吹头相连连通、下端与旋风分离器（5）的出风口连通。

2.根据权利要求1所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述旋风分离器（5）包括筒体（54），所述筒体（54）的外壁上设有蜗壳进口（55），所述蜗壳进口（55）与进风口（4）连通，所述筒体（54）的一端设有相互连接的出口管（56）及连接大小头（57）、另一端设有小锥管（53），所述连接大小头（57）与下花板（6）的开孔焊接并与滤袋（19）相连，所述小锥管（53）的下端设有排料管（52），所述排料管（52）与下锥管（2）连通。

3.根据权利要求2所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述排料管（52）的下端设有双锥堵头（51）。

4.根据权利要求3所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述双锥堵头（51）的锥角β的大小为30～90°。

5.根据权利要求4所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述双锥堵头（51）的外径D1与小锥管（53）的下端内径D2之间的比值为0.4～0.8。

6.根据权利要求5所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述筒体（7）的侧壁上位于上花板（17）、下花板（6）之间的位置设有人孔（8）。

7.根据权利要求6所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述上封头（14）上设有放空口（15）。

8.根据权利要求7所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述上封头（14）上设有吊耳（16）。

9.根据权利要求8所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述筒体（7）的侧壁上设有耳座（20）。

10.根据权利要求9所述的脉冲袋式过滤器，其特征在于：所述下锥管（2）的侧壁上设有手孔（21）。