CN108211541A - 一种气体净化装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种气体净化装置，通过在壳体中设置允许填料通过的一级填料通道，使高温含尘气体通过流动的填料，让填料与含尘气体中的灰尘发生碰撞，以及填料对灰尘的吸附，进而使得灰尘与气体分离，随填料一起排出。同时填料由一级填料进口运动至填料出口，通过其自身的运动，有效的避免了灰尘附着一级填料通道的侧壁上或在堆积在一级填料通道中，造成填料通道堵塞的问题；该气体净化装置不仅结构简洁，易于维护，而且灰尘能及时的排出到除尘器的外部，克服可灰尘在除尘器中积累过多，导致爆炸的缺陷。

Description

一种气体净化装置和方法
技术领域
本发明涉及气体净化技术领域，具体涉及一种对高温气体净化除尘的设备和方法。
背景技术
粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒，其粒径一般小于75μm，可以长时间悬浮在大气中，是导致空气污染的主要的污染源之一。大气中粉尘的主要来源有工业形成粉尘和自然形成粉尘。而工业形成粉尘中往往含有大量的镉、锰、铬等重金属，对人体的危害更为严重。经研究表明，人类长期暴露在工业形成粉尘量过高的气体中会导致严重的呼吸道疾病、心血管疾病以及增加患癌几率。因此减少工业形成粉尘在大气中含量至关重要。
工业形成粉尘的一个重要来源是冶金、化工合成、煤化工以及垃圾处理等产生的含尘气体，例如秸秆裂解气、褐煤裂解气、垃圾裂解气或者废塑料裂解气等。这些含尘气体的温度一般在200℃以上，由于该种气体的温度较高，所以对除尘设备的要求也非常高。目前常用除尘设备有电除尘设备、滤袋除尘设备和旋风除尘设备。其中，电除尘设备在对高温含尘气体除尘时，由于电除尘的工作温度一般低于200℃，所以这就需要先对高温含尘气体降温，不仅增加了除尘的成本，且电除尘在除尘的过程中还会产生一定量的臭氧，对大气造成二次污染。滤袋除尘设备利用纤维编制物制作的袋式过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物；该种除尘设备虽然不会造成对大气的二次污染，但是对气体阻力大，除尘效率低；旋风除尘装置是通过使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离，再借助重力作用使尘粒落入灰斗，虽然其阻力较小，但是旋风除尘装置对于粒径小于10μm的粉尘颗粒清除能力较差。
为了弥补上述除尘设备的缺陷，提供更加高效的对高温含尘气体的除尘设备，中国专利文献CN10653750A公开了一种具有搅动部件的气体除尘装置、除尘系统和除尘方法，该除尘装置包括具有进气口和出气口的壳体，设置在所述壳体中的介质单元和搅拌部件，所述壳体的侧壁上设置有电极，通过搅动部搅拌使介质单元与电极发生碰撞产生静电，通过静电将气体中的灰尘吸附在介质单元上，达到对气体除尘的效果。上述除尘设备通过电场作用实现了对粒径较小的颗粒吸附的效果，但是其必需有搅拌部件，而搅拌部件对高温的耐受能力有限，而且当除尘装置中的当粉尘量到达一定量时，在有一定量的静电的情况下极易发生爆炸。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有除尘设备对高温含尘气体除尘效果差，且存在安全隐患的缺陷，从而提供了气体净化装置和方法。
一种气体净化装置，包括壳体，所述壳体上设置有进气口和出气口，所述壳体的顶部和底部分别设置有填料进口和填料出口；
所述壳体中设置有至少一允许填料流动的一级填料通道，所述一级填料通道与所述填料进口、所述填料出口、所述进气口和所述出气孔连通；
所述一级填料通道中的填料由所述填料进口运动至所述填料出口。
优选的是，所述的气体净化装置中，所述壳体的内部设置有至少一隔板，所述隔板的外壁与所述壳体的内壁形成所述一级填料通道。
优选的是，所述的气体净化装置中，沿填料流动方向，所述一级填料通道的径向截面积增加或减小。
优选的是，所述的气体净化装置中，所述进气口为一对，一对所述进气口设置在所述壳体的侧部。
优选的是，所述的气体净化装置中，所述第一填料通道的侧壁与所述壳体内壁之间设置有一与所述一级填料通道和所述进气口连通的气体缓冲空间。
优选的是，所述的气体净化装置中，还包括：设置在所述壳体内部的、允许填料流动的二级填料通道和三级填料通道；
所述二级填料通道与所述填料进口和所述填料出口连通；所述三级填料通道与所述填料进口和所述填料出口连通；
所述一级填料通道、所述二级填料通道和所述三级填料通道依次连通设置，形成了一气体由所述进气口至所述出气口的气体流动通道；
所述二级填料通道为具有若干拐点的曲折通道。
优选的是，所述的气体净化装置中，还包括：螺旋导料机构，设置在所述三级填料通道内；
所述螺旋导料机构包括支撑轴和设置所述支撑轴上的螺旋叶片；
所述支撑轴内部设置有气腔，所述气腔与所述二级填料通道连通，所述支撑轴上开设在若干与所述气腔连通的喷气孔。
优选的是，所述的气体净化装置中，所述填料为三氧化铝、氧化铁、磁性氧化铁红、多孔陶瓷、沸石、尖晶石、石英砂、堇青石、多孔陶瓷和分子筛中的一种或几种；
所述填料的温度为300-500℃。
一种气体净化的方法，包括将气体通过流动的填料。
优选的是，所述的方法中，所述气体的流动方向与所述填料的流动方向垂直。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的气体净化装置，通过在壳体中设置允许填料通过的一级填料通道，使高温含尘气体通过流动的填料，让填料与含尘气体中的灰尘发生碰撞，以及填料对灰尘的吸附，进而使得灰尘与气体分离，随填料一起排出。同时填料由一级填料进口运动至填料出口，通过其自身的运动，有效的避免了灰尘附着一级填料通道的侧壁上或在堆积在一级填料通道中，造成填料通道堵塞的问题；该气体净化装置不仅结构简洁，易于维护，而且灰尘能及时的排出到除尘器的外部，克服可灰尘在除尘器中积累过多，导致爆炸的缺陷。
2.本发明提供的气体净化装置，在一级填料通道与进气口之间设置气体缓冲空间，通过缓冲空间降低含尘气体进入到一级填料通道中的气体流速，减少气体对一级填料通道的冲击，增加含尘气体与填料的接触时间，有效的增加除尘效果。
3.本发明提供的气体净化装置，含尘气体通过一级、二级和三级填料通道，气体通过三级净化，实现了气体与灰尘的分离；将二级填料通道设置成具有若干拐点的曲折通道，极大的增加了含尘气体与填料的接触时间，进一步提高了除尘的效果；含尘气体首先通过缓冲空间、一级填料通道的缓冲，减缓了含尘气体的气速，避免了含尘气体通过填料通道过快，导致气体净化效果不佳的缺陷。
4.本发明提供的气体净化装置，在三级填料通道中设置螺旋导料机构，部分三级填料通道中的填料沿螺旋叶片移动，延长了填料的流动的路径，增加了气体与填料的接触时间，且螺旋轴中设置气腔，使部分的含尘气体由喷气孔喷出，喷出的含尘气体与螺旋叶片上的填料接触，进一步的增加了除尘效果。
5.本发明提供的气体净化装置，采用温度为300-600℃的高温的填料，在该温度下，增加了含尘气体中有机物的流动性，或使其气化，如焦油等，使含尘气体中的有机物可以更好的随气体穿过填料，而气体中灰尘则随填料排出，实现了高效净化气体中灰尘的同时，降低了气体中其他有机物的损失。
6.本发明提供的气体净化方法，通过使气体通过流动的填料，通道流动的填料清除气体中的灰尘，有效的起到了对气体除尘的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的第一种实施方式提供的气体净化装置的结构示意图；
图2为本发明的第二种实施方式提供的气体净化装置的结构示意图；
图3为本发明的第二种实施方式的一种变形实施方式提供的气体净化装置的机构示意图；
图4为本发明的第二种实施方式的另一种变形实施方式提供的气体净化装置的机构示意图；
图5为本发明的第三种实施方式提供的气体净化装置的结构示意图；
图6为本发明的第四种实施方式提供的气体净化装置的结构示意图。
1-壳体；2-一级填料通道；3-隔板；4-气体缓冲空间；5-二级填料通道；6-三级填料通道；7-螺旋导料机构；11-进气口；12-出气口；13-填料进口；14-填料出口；51、52-第一板；71-支撑轴；72-螺旋叶片；73-气腔；74-第二板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示，一种气体净化装置，包括壳体1，所述壳体1上设置有进气口11和出气口12，所述壳体1的顶部和底部分别设置有填料进口13和填料出口14；所述壳体1中设置有至少一允许填料流动的一级填料通道2，所述一级填料通道2与所述填料进口13、所述填料出口14、所述进气口11和所述出气口12连通；所述一级填料通道2中的填料由所述填料进口13运动至所述填料出口14。所述一级填料通道3上可以开设有若干出气孔，所述出气孔与所述出气口12连通；所述出气孔的孔径小于所述一级填料通道2中流动的填料的粒径。将出气孔的孔径设置为小于填料的粒径，避免填料由出气孔漏出。
含尘的含尘气体由进气口进入到一级填料通道，与其中的填料接触，填料与含尘气体中的灰尘发生碰撞，以及填料对灰尘的吸附，进而使得灰尘与气体分离，随填料一起排出。同时填料由一级填料进口运动至填料出口，通过其自身的运动，有效的避免了灰尘附着一级填料通道的侧壁上或在堆积在一级填料通道中，造成填料通道堵塞的问题。该气体净化装置不仅结构简洁，易于维护，而且灰尘能及时的排出到除尘器的外部，克服可灰尘在除尘器中积累过多，导致爆炸的缺陷。
作为第一种实施方式，如图1所示，所述壳体1的内部设置有一隔板3，所述隔板3的外壁与所述壳体的内壁形成所述一级填料通道3；可以在所述隔板3上设置若干出气孔，出气口与所述出气口12连通。
作为第二种实施方式，如图2所示，所述壳体1的侧部设置有一对相对设置进气口11，所述壳体1的顶部设置有一对填料进口12，所述壳体的底部设置有一对填料出口14；壳体1的内部设置有两块平行设置的隔板3，两块所述隔板3的外壁与所述壳体1的内壁形成两条个所述一级填料通道2，每一所述一级填料通道2与一进气口11连通，且每一所述一级填料通道2与一填料进口和一填料出口连通；每块所述隔板3上设置有出气孔。
上述两块隔板3的一种变形实施方式，如图3所示，沿填料的流动方向，两块隔板3以逐渐远离与其形成一级填料通道且相对的壳体1内壁的方式设置，即沿填料的流动方向，一级填料通道的径向截面积增加设置。
上述两块隔板4的另一种变形实施方式，如图4所示，沿填料的流动方向，两块隔板3以逐渐靠近与其形成一级填料通道且相对的壳体1内壁的方式设置，即沿填料的流动方向，一级填料通道的径向截面积减少设置。
作为第三种实施方式，如图5所示，所述第一填料通道2的侧壁与所述壳体1的内壁之间设置有一与所述一级填料通道2和所述进气口11连通的气体缓冲空间4。在一级填料通道与进气口之间设置气体缓冲空间，通过缓冲空间降低含尘气体进入到一级填料通道中的流速，减少气体对一级填料通道的冲击，同时增加含尘气体与填料的接触时间，有效的增加除尘效果。
作为第四种实施方式，如图6所示，壳体1的内部还设置有允许填料通过的二级填料通道5和三级填料通道6；
本实施方式中，设置有三个填料进口和三个填料出口，所述一级填料通道2与一填料进口13和填料出口14连通；所述二级填料通道5与一填料进口13和填料出口14连通；所述三级填料通道6与一填料进口13和填料出口14连通；
所述一级填料通道2由一对隔板3和壳体2的内壁围成，隔板3上开设有若干进气孔和若干出气孔；所述二级通道由一对轴向截面为齿状第一板51、52和壳体2的内壁围成，第一板51、52上开设有若干进气孔和若干出气孔，所述二级填料通道为具有若干拐点的曲折通道；所述三级通道由一第二板74和壳体2的内壁围成，第二板74上开设有若干进气孔，所述三级填料通道与所述出气口12连通，在出气口12上设置有滤网8，滤网8上开设的孔径小于三级填料通道中的填料的粒径，滤网8用于防止填料从出气口12漏出；
所述一级填料通道2、所述二级填料通道5和所述三级填料通道6依次连通设置，形成了一气体由所述进气口至所述出气口的气体流动通道；即含尘气体由进气口11进入到气体缓冲空间4中，之后由流入一级填料通道2中，然后进入到二级填料通道5中，之后进入到三级填料6中，再从出气口12流出气体净化装置。
具体的，还包括：螺旋导料机构7，设置在所述三级填料通道6内；所述螺旋导料机构7包括支撑轴71和设置所述支撑轴71上的螺旋叶片72；所述支撑轴71的内设置有气腔73，所述气腔73与所述二级填料通道5的出气口连接，所述支撑轴上开设在若干与所述气腔连通的喷气孔。
含尘气体通过一级、二级和三级填料通道，气体通过三级净化，实现了气体与灰尘的分离；将二级填料通道设置成具有若干拐点的曲折通道，极大的增加了含尘气体与填料的接触时间，进一步提高了除尘的效果；含尘气体首先通过缓冲空间、一级填料通道的缓冲，减缓了含尘气体的气速，避免了含尘气体通过填料通道过快，导致气体净化效果不佳的缺陷。在三级填料通道中设置螺旋导料机构，部分三级填料通道中的填料沿螺旋叶片移动，延长了填料的流动的路径，增加了气体与填料的接触时间，且螺旋轴中设置气腔，使部分的含尘气体由喷气孔喷出，喷出的含尘气体与螺旋叶片上的填料接触，进一步的增加了除尘效果。
具体的，所述填料为三氧化二铝、氧化铁、磁性氧化铁红、多孔陶瓷、沸石、尖晶石、石英砂、堇青石、多孔陶瓷和分子筛中的一种或几种；所述填料的温度为300-600℃。
采用温度为300-600℃的高温的填料，在该温度下，增加了含尘气体中有机物的流动性，或使其气化，如焦油等，使含尘气体中的有机物可以更好的随气体穿过填料，而气体中灰尘则随填料排出，实现了高效净化气体中灰尘的同时，降低了气体中其他有机物的损失。
实施例2
本实施例中处理的含尘气体的温度为500℃，含尘浓度为40g/m3；所述填料为镁铝尖晶石，其温度300℃；
本实施例提供了一种气体净化的方法，包括：
将含尘气体以10m/s2气速通过流速为2m/s2的填料，其中填料的用量与高温气体的质量体积比(g/mL)为10:1，含尘气体的流动方向与填料的流动方向垂直。
检测除尘后的含尘气体中的含尘浓度为6g/m3。
实施例3
本实施例中处理的含尘气体的温度为300℃，含尘浓度为40g/m3；第一填料通道中所用的填料为多孔陶瓷，第二填料通道中所使用的填料为三氧化二铝，第三填料通道中的填料为堇青石；第一、第二和第三填料通道中的填料温度均为400℃；采用实施例1中第二种实施方式中两块隔板平行设置的气体净化装置；
包括：
将含尘气体以10m/s2气速由进气口进入到壳体，由出气口排出；第一、第二和第三填料通道中填料的流速为1m/s2的填料，其中第一、第二和第三通道中的填料的用量与高温气体的质量体积比(g/mL)均为3:1。
检测出气口的含尘浓度为5g/m3。
实施例4
本实施例中处理的含尘气体的温度为200℃，含尘浓度为40g/m3；第一填料通道中所用的填料为多孔陶瓷，第二填料通道中所使用的填料为三氧化二铝，第三填料通道中的填料为堇青石；第一、第二和第三填料通道中的填料温度均为500℃；采用实施例1中第四种实施方式所述的气体净化装置；
包括：
将含尘气体以10m/s2气速由进气口进入到壳体，由出气口排出；第一、第二和第三填料通道中填料的流速为1m/s2的填料，其中第一、第二和第三通道中的填料的用量与高温气体的质量体积比(g/mL)均为3:1。
检测出气口的含尘浓度为3g/m3。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种气体净化装置，包括壳体(1)，所述壳体(1)上设置有进气口(11)和出气口(12)，其特征在于，所述壳体(1)的顶部和底部分别设置有填料进口(13)和填料出口(14)；
所述壳体(1)中设置有至少一允许填料流动的一级填料通道(2)，所述一级填料通道(2)与所述填料进口(13)、所述填料出口(14)、所述进气口(11)和所述出气孔(12)连通；
所述一级填料通道(2)中的填料由所述填料进口(13)运动至所述填料出口(14)。
2.根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，所述壳体(1)的内部设置有至少一隔板(3)，所述隔板(3)的外壁与所述壳体(1)的内壁形成所述一级填料通道(2)。
3.根据权利要求1或2所述的气体净化装置，其特征在于，沿填料流动方向，所述一级填料通道(2)的径向截面积增加或减小。
4.根据权利要求1-3任一所述的气体净化装置，其特征在于，所述进气口(11)为一对，一对所述进气口(11)设置在所述壳体(1)的侧部。
5.根据权利要求1-4任一所述的气体净化装置，其特征在于，所述第一填料通道(2)的侧壁与所述壳体(1)的内壁之间设置有一与所述一级填料通道(2)和所述进气口(11)连通的气体缓冲空间(4)。
6.根据权利要求5所述的气体净化装置，其特征在于，还包括：设置在所述壳体(1)内部的允许填料流动的二级填料通道(5)和三级填料通道(6)；
所述二级填料通道(5)与所述填料进口(13)和所述填料出口(14)连通；所述三级填料通道(6)与所述填料进口(13)和所述填料出口(14)连通；
所述一级填料通道(2)、所述二级填料通道(5)和所述三级填料通道(6)依次连通设置，形成了一气体由所述进气口(11)至所述出气口(12)的气体流动通道；
所述二级填料通道(5)为具有若干拐点的曲折通道。
7.根据权利要求6所述的气体净化装置，其特征在于，还包括：螺旋导料机构(7)，设置在所述三级填料通道(6)内；
所述螺旋导料机构(7)包括支撑轴(71)和设置所述支撑轴(71)上的螺旋叶片(72)；
所述支撑轴(71)内部设置有气腔(73)，所述气腔(73)与所述二级填料通道(5)连通，所述支撑轴(71)上开设在若干与所述气腔(73)连通的喷气孔。
8.根据权利要求1-7任一所述的气体净化装置，其特征在于，所述填料为三氧化铝、氧化铁、磁性氧化铁红、多孔陶瓷、沸石、尖晶石、石英砂、堇青石、多孔陶瓷和分子筛中的一种或几种；
所述填料的温度为300-500℃。
9.一种气体净化的方法，包括将气体通过流动的填料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述气体的流动方向与所述填料的流动方向垂直。
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