CN105833623B - 脉冲反吹清灰装置及其气体引射器、过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脉冲反吹清灰装置及其气体引射器、过滤装置。所述脉冲反吹清灰装置和过滤装置应用的气体引射器包括引射器本体，所述引射器本体包括依次相互连接的入口部、颈部和拱形部，所述入口部、颈部和拱形部的纵截面上的宽度先增大后减小、高度逐渐减小，且所述气体引射器相对于过滤装置的滤管横向设置。通过改进气体引射器的形状和其在脉冲反吹清灰装置中的设置方式，可以使与气体引射器对应的滤管都得到了较均匀的反吹，改善了吹进气体引射器的气流分布状况，使得滤管得到了均匀彻底地清灰。这样一是可以降低反吹清灰压力，减少了滤管的震动，降低了热冲击和疲劳断裂的风险；二是可以避免滤管间的粉尘层架桥，避免了滤管失效。

Description

脉冲反吹清灰装置及其气体引射器、过滤装置

技术领域

本发明属于气固分离技术领域，涉及一种过滤装置，尤其是一种过滤装置中的脉冲反吹清灰装置及其气体引射器。

背景技术

随着空气质量日趋恶化，用于高温废气过滤排放的滤料开发得到越来越多的关注。近年来，大量排放的高温工业废气对大气环境造成了严重污染，“空气质量”、“雾霾”、“PM2.5”等话题迅速升温，成为全球关注的热点问题。因此对高温除尘技术的研发和优化极其重要。

化工、石油、冶金、电力等行业中，常产生高温含尘气体。由于这些不同的工艺都需要回收能量和达到环保排放标准，因此需对这些高温含尘气体进行除尘。高温气体除尘是指在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和增压流化床联合循环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。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。

高温含尘气体进入过滤器后，气流中的粉尘颗粒物被拦截在过滤元件的外表面形成滤饼层，气体通过过滤元件的多孔通道进入到后续工艺中，经过滤后的气体为洁净气体，粉尘浓度很小。随着过滤时间的进行，过滤元件外表面的粉饼层逐渐增厚，导致过滤元件的压降增大，这时需要采用反吹的方式实现过滤元件的性能再生。反吹气流的方向与过滤气流方向相反，高压低温反吹气流瞬间进入到过滤元件的内部，依靠产生的瞬态能量将附着于过滤元件表面的粉饼层剥离，使得过滤元件的阻力基本上恢复到最初过滤时的状态，从而实现过滤元件性能的再生。

脉冲反吹清灰方式是实现过滤元件的性能循环再生的重要途径，脉冲反吹清灰装置的清灰性能决定了高温气体过滤器能否长期稳定运行。

在现有的脉冲反吹清灰装置中，反吹气流需要克服过滤器的操作压力和过滤气流的流动阻力，反吹气流能量不能全部作用到滤管上。并且，在共用一个引射器的情况下，反吹气流往往集中于引射器中心的滤管，从而使得引射器中的滤管清灰不均匀不彻底。滤管清灰的不均匀不彻底会导致以下问题：

首先，为使引射器内部处于边缘位置的滤管也得到有效地清灰，在实际操作中往往需要大于过滤器操作压力两倍左右的反吹清灰压力，在高温高压操作工况下高的反吹清灰压力会使滤管受到很大的冲击力，这一过程中容易造成滤管震动，反吹清灰压力越高，滤管的震动越剧烈，这种高压清灰操作容易造成滤管因热冲击疲劳而引发破损甚至断裂。

此外，脉冲反吹时，由于高压高速的反吹气流会从滤管的开口端周围引射洁净的气体进入滤管的内部，这样在开口端附近容易形成“负压区”，负压区的存在使得过滤管外的粉尘被卷吸到该区域的滤管表面，如果不能完全清灰，则会引发滤管间的粉尘层架桥，容易造成滤管失效。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种过滤器的脉冲反吹清灰装置及其气体引射器，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种脉冲反吹清灰装置及其气体引射器、过滤装置，能够实现滤管的均匀彻底清灰。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一方面，本发明的实施例提供了一种脉冲反吹清灰装置的气体引射器，其包括引射器本体，所述引射器本体包括依次相互连接的入口部、颈部和拱形部，所述入口部、颈部和拱形部的纵截面上的宽度先增大后减小、高度逐渐减小；拱形部的底面为悬挂滤管的管板平面、顶面为倾斜的平面或弧面，引射器本体的横截面可以为扇形。

在实际的使用中，多个所述扇形的气体引射器能够拼接形成圆形的气体引射器。

另一方面，本发明的实施例提供了一种脉冲反吹清灰装置，包括反吹储气罐，所述反吹储气罐连接有反吹管路，所述反吹管路上设有喷嘴，所述喷嘴连接气体引射器，所述气体引射器包括引射器本体，所述引射器本体包括依次相互连接的入口部、颈部和拱形部，所述入口部、颈部和拱形部的纵截面上的宽度先增大后减小、高度逐渐减小；拱形部的底面为悬挂滤管的管板平面、顶面为倾斜的平面或弧面；引射器本体的横截面为扇形，且所述气体引射器相对于过滤装置的滤管横向设置。

在实际的使用中，多个所述扇形的气体引射器能够拼接形成圆形的气体引射器。

一个脉冲反吹清灰装置可以使用六个扇形的气体引射器，该六个所述扇形的气体引射器能够拼接形成一个圆形的气体射器。

在脉冲清灰装置的结构上，每个扇形的气体引射器对应一个喷嘴，多个所述喷嘴对应一个反吹管路。

并且，每个扇形的气体引射器对应多个所述滤管。

又一方面，本发明的实施例提供了一种过滤装置，包括管板，所述管板将所述过滤装置的空间分隔为洁净气体腔室和含尘气体腔室，在含尘气体腔室侧的所述管板上设有滤管，在洁净气体腔室侧的所述管板上设有如上述任一项技术方案所述的脉冲反吹清灰装置。

综上所述，本发明的各项技术方案都使用了新型的气体引射器，该引射器包括入口部、颈部和拱形部，所述入口部、颈部和拱形部的纵截面上的宽度先增大后减小、高度逐渐减小，且在将该气体引射器使用在脉冲反吹清灰装置和过滤装置的过程中，气体引射器相对于过滤装置的滤管横向设置，即气体引射器的底面即为过滤装置的管板。这样，一方面，从入口部到颈部，气体引射器的纵截面由大变小，气体流过时在纵截面减小的颈部形成比入口部压力低的低压区，这有利于提高进气速率和进气量；另一方面，气体引射器的拱形部起到储气罐的作用，可以缓冲高压反吹气体，反射到拱形部壁面上的气流可以自上而下地吹进滤管。通过改进气体引射器的形状和其在脉冲反吹清灰装置中的设置方式，可以使反吹气流不再集中于中心位置，而是使与气体引射器对应的滤管都得到了较均匀的反吹，改善了吹进气体引射器的气流分布状况，减少了扩散损失，提高了气体引射器的传能效率，使得滤管得到了均匀彻底地清灰。这样一是可以降低反吹清灰压力，减少了滤管的震动，降低了热冲击和疲劳断裂的风险；二是可以避免滤管间的粉尘层架桥，避免了滤管失效。

附图说明

图1a和1b为本发明实施例提供的气体引射器结构的正视示意图和俯视示意图；

图2为带有图1a和1b所示的气体引射器的过滤装置及其脉冲反吹清灰装置的结构示意图；

图3为图2所示的管板上滤管的分布示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚地理解，现在对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1a和1b为本发明实施例提供的一种脉冲反吹清灰装置的气体引射器。该气体引射器包括引射器本体，所述引射器本体包括依次相互连接的入口部101、颈部102和拱形部103，其中入口部101、颈部102和拱形部103的纵截面上的宽度(图1b所示的竖直方向为气体引射器的宽度方向)先增大后减小、高度(图1a所示的竖直方向为气体引射器的高度方向)逐渐减小。

这样，从入口部101到颈部102，气体引射器的纵截面由大变小，气体流过时在纵截面减小的颈部102形成比入口部101压力低的低压区，这有利于提高进气速率和进气量。在将气体引射器横向设置作为过滤装置的管板后，其拱形部103起到储气罐的作用，可以缓冲反吹气体，反射到拱形部壁面上的气流可以自上而下地吹进滤管。通过改进气体引射器的形状和其在脉冲反吹清灰装置中的设置方式，可以使反吹气流不再集中于中心位置，而是使与气体引射器对应的滤管都得到了较均匀的反吹，改善了吹进气体引射器的气流分布状况，减少了扩散损失，提高了气体引射器的传能效率，使得滤管得到了均匀彻底地清灰。这样一是可以降低反吹清灰压力，减少了滤管的震动，降低了热冲击和疲劳断裂的风险；二是可以避免滤管间的粉尘层架桥，避免了滤管失效。

在上述实施例提供的气体引射器中，所述拱形部103的底面为悬挂滤管的管板平面、顶面为倾斜的平面或弧面。在该气体引射器中：与喷嘴对应的入口部101形成气体收缩段，用于引射周围的气体形成“二次射流”；颈部102形成气体混合段，能够更好地混合喷嘴喷出的“一次射流”和气体引射器引射的“二次射流”；拱形部103形成气体减速增压的扩压段。拱形部103的上壁面(即顶面，形状为平面或弧面)与过滤装置的管板之间构成一个夹角，使得在扩压段处，引射器内部的气体流动空间逐渐减小，气体压力逐渐增大。这样形成的高压气体能够均匀有效地对管板上的滤管进行清灰。

在实际的使用中，为了安装设置地方便，以及从反吹清灰的效果出发，优选将引射器本体的纵截面设置为扇形，该多个扇形的气体引射器就能够拼接形成圆形的气体引射器。关于扇形的气体引射器的数量，可以根据实际情况具体选择。

本发明还提供了一种过滤装置及其脉冲反吹清灰装置的实施例。如图2所示，本发明的过滤装置包括管板3，管板3将过滤装置密封分隔为上部的洁净气体腔室和下部的含尘气体腔室，含尘气体腔室中设有气体入口1，洁净气体腔室中设有气体出口5。如图3所示，管板3按扇形划分为六个区域，但并不局限于六个，在其他的实施方式中，其数量可以根据需要进行设置，如五个、八个等，每个扇形区域上均设有滤管2，滤管2可以为陶瓷滤管或多孔烧结金属滤管，滤管2位于含尘气体腔室中，其底部设有灰斗。脉冲反吹清灰装置设置在过滤装置的顶部，即位于管板3上方的洁净气体腔室中。

脉冲反吹清灰装置包括反吹储气罐8、竖向设置的反吹管路7和气体引射器4。对应于管板3上的六个扇形区域，在管板3上横向设置(横向设置，相对于滤管2的纵向设置而言，即图2中所示的水平设置)了六个扇形的气体引射器4，多个滤管2共用一个气体引射器4，对应每个气体引射器4，连接反吹储气罐8的反吹管路7在管板3的上方分流成六个喷嘴，每个喷嘴设置在气体引射器4的入口部，且每个喷嘴上均设置有一个对应的脉冲反吹阀6。

含尘气体由过滤装置的气体入口1进入到含尘气体腔室中，在气体推动力的作用下到达滤管2，气流中的粉尘颗粒物被拦截在滤管2的外表面并形成粉饼层，气体通过滤管2的多孔通道过滤后进入洁净气体腔室，经气体出口5排出进入后续工艺。随着过滤操作的进行，滤管2外表面的粉饼层逐渐增厚，导致过滤装置的压降增大，这时需要采用脉冲反吹的方式实现滤管性能的再生。脉冲反吹清灰时，处于常闭状态的脉冲反吹阀6开启，脉冲反吹阀6开闭的时间很短，属于瞬态过程，反吹储气罐8中的高压氮气或洁净合成气体瞬间进入反吹管路7中，然后通过横向设置的气体引射器4，在气体引射器4的引射作用下，从洁净气体腔室引入大量的洁净气体一同进入气体引射器4的内部，反吹气体穿过滤管2的内壁，利用瞬态的能量将滤管2外表面的粉尘层剥落，使得滤管2的阻力基本上恢复到初始状态，从而实现了滤管性能的再生。剥离的粉尘落入灰斗中，定期移除。

在本实施例中，脉冲反吹清灰装置使用了新型的气体引射器4，该引射器4包括入口部101、颈部102和拱形部103，所述入口部101、颈部102和拱形部103的纵截面上的宽度先增大后减小、高度逐渐减小，且在将该气体引射器4使用在脉冲反吹清灰装置和过滤装置的过程中，气体引射器4相对于滤管2横向设置，即气体引射器的底面成为过滤装置的管板。这样，一方面，从入口部101到颈部102，气体引射器4的纵截面由大变小，气体流过时在纵截面减小的颈部102形成比入口部101压力低的低压区，这有利于提高进气速率和进气量；另一方面，气体引射器4的拱形部103起到储气罐的作用，可以缓冲反吹气体，反射到拱形部壁面上的气流可以自上而下地吹进滤管2。通过改进气体引射器4的形状和其在脉冲反吹清灰装置中的设置方式，可以使反吹气流不再集中于中心位置，而是使与气体引射器4对应的滤管2都得到了较均匀的反吹，改善了吹进气体引射器的气流分布状况，减少了扩散损失，提高了气体引射器的传能效率，使得滤管得到了均匀彻底地清灰。这样一是可以降低反吹清灰压力，减少了滤管的震动，降低了热冲击和疲劳断裂的风险；二是可以避免滤管间的粉尘层架桥，避免了滤管失效。

综合而言，本发明提供的各实施例具有以下有益效果：

(1)从入口部101到颈部102，气体引射器4的纵截面由大变到小，气体流过时在气体引射器横截面减小的颈部102处形成比入口部101压力低的低压区，这有利于提高进入气体引射器4的进气速率和进气量。气体引射器4的拱形部103可以起到储气罐的作用，改善了反吹气流进入气体引射器4时的气流分布状况，减少了扩散损失，克服了脉冲反吹时的不均匀性。进而可以提高引射效率(引射效率＝引射周围气体质量/喷嘴喷吹的气体质量)，提高反吹气体总量(反吹气体总量＝引射周围气体质量+喷嘴喷吹的气体质量)，由于反吹清灰气体为高压低温气体，容易对高温滤管形成热应力冲击，引射周围的高温气体可以提高反吹气体的温度，降低低温反吹气体对滤管的热应力冲击。且引射器内反吹气体压力均匀分布，彻底均匀地清除了滤管表面的滤饼，有效地恢复了滤管的压降，减少了滤饼架桥。

(2)划分扇形区域，且使每个气体引射器4对应多个滤管2，有利于增大气体引射器4影响的反吹面积，使反吹效果均匀，有利于工业上的应用。对于竖向布置的引射器4而言，每个引射器4在管板3上的投影均为圆形，由于圆形和圆形排列时不能实现无缝隙的连接，因此会导致部分滤管不能被引射器4所覆盖。而本发明的气体引射器的结构和布置方式，可以在过滤装置的管板3上布置尽可能多地滤管。

(3)每个气体引射器4对应一个喷嘴，多个所述喷嘴对应一个反吹管路7，简化了脉冲反吹清灰装置的结构。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脉冲反吹清灰装置的气体引射器，其特征在于，包括引射器本体，所述引射器本体包括依次相互连接的入口部、颈部和拱形部，所述入口部、颈部和拱形部的纵截面上的宽度先增大后减小、高度逐渐减小；拱形部的底面为悬挂滤管的管板平面、顶面为倾斜的平面或弧面；引射器本体的横截面为扇形。

2.根据权利要求1所述的脉冲反吹清灰装置的气体引射器，其特征在于，多个所述扇形的气体引射器能够拼接形成圆形的气体引射器。

3.一种脉冲反吹清灰装置，包括反吹储气罐，所述反吹储气罐连接有反吹管路，所述反吹管路上设有喷嘴，所述喷嘴连接气体引射器，其特征在于，所述气体引射器包括引射器本体，所述引射器本体包括依次相互连接的入口部、颈部和拱形部，所述入口部、颈部和拱形部的纵截面上的宽度先增大后减小、高度逐渐减小；拱形部的底面为悬挂滤管的管板平面、顶面为倾斜的平面或弧面；引射器本体的横截面为扇形，且所述气体引射器相对于过滤装置的滤管横向设置。

4.根据权利要求3所述的脉冲反吹清灰装置，其特征在于，多个所述扇形的气体引射器能够拼接形成圆形的气体引射器。

5.根据权利要求4所述的脉冲反吹清灰装置，其特征在于，六个所述扇形的气体引射器能够拼接形成一个圆形的气体引射器。

6.根据权利要求4所述的脉冲反吹清灰装置，其特征在于，每个扇形的气体引射器对应一个喷嘴，多个所述喷嘴对应一个反吹管路。

7.根据权利要求6所述的脉冲反吹清灰装置，其特征在于，每个扇形的气体引射器对应多个所述滤管。

8.一种过滤装置，包括管板，所述管板将所述过滤装置的空间分隔为洁净气体腔室和含尘气体腔室，在含尘气体腔室侧的所述管板上设有滤管，其特征在于，在洁净气体腔室侧的所述管板上设有如权利要求3-7任一项所述的脉冲反吹清灰装置。