CN109248506B - 歧管式脉冲反吹清灰结构及运用该清灰结构的过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种歧管式脉冲反吹清灰结构及运用该清灰结构的过滤器，该歧管式脉冲反吹清灰结构包括：反吹主管和多个歧管，反吹主管具有第一封闭端和第二封闭端，其中部顶壁上设置进气口；多个歧管设置在反吹主管斜下方侧壁上，其中，位于进气口和第一封闭端之间的歧管的中部朝向第一封闭端方向弯曲，位于进气口和所述第二封闭端之间的歧管的中部朝向第二封闭端方向弯曲；歧管的上端形成入口端，歧管的下端形成出口端，入口端与反吹主管平滑连接，进气口的进气方向与出口端的出气方向一致。本发明实施例能有效解决过滤管间清灰不均匀及清灰效率低的问题，与此同时，减少反吹气体能耗，延长过滤管的使用寿命。

Description

歧管式脉冲反吹清灰结构及运用该清灰结构的过滤器

技术领域

本发明涉及气固分离技术领域，尤其涉及一种歧管式脉冲反吹清灰结构及运用该清灰结构的过滤器。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

在石油催化裂化、煤化工、生物质气化、垃圾焚烧和热解及冶金等行业中，常产生高温含尘气体。为了满足不同工艺过程及环保排放标准的要求，需要对这些高温含尘气体进行净化。高温气体净化技术是指温度在260℃以上条件下对气体中固体颗粒物的分离以及高温气体中所含二氧化硫(SO₂)、氮氧化物、微量碱金属、以及痕量重金属等组分的脱除。针对含尘气体中气体与固体颗粒物的分离，常通过高温过滤器实现，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。

高温过滤器的核心为由多孔金属材料及多孔陶瓷材料制备而成的烧结金属过滤管及陶瓷过滤管等刚性过滤元件。烧结金属过滤管具有良好的机械强度、韧性及机械加工性能等优点。烧结陶瓷过滤管具有耐高温、抗腐蚀以及热膨胀系数小等优点。同时二者均具有较好的阻力特性、过滤精度及过滤效率，因此被广泛应用于高温气体净化领域。

高温含尘气体进入高温过滤器后，含尘气体中的固体颗粒物由于惯性碰撞、直接拦截及布郎扩散等原因沉积在过滤管的外表面，形成稳定致密的粉尘层，净化后的气体通过过滤管中的多孔通道进入到后续工艺中。其中，经过滤管过滤后的气体称为洁净气体，该气体中固体颗粒物浓度较小。随着过滤过程的进行，过滤管外表面的粉尘层逐渐增厚，导致过滤器压降不断升高，装置运行阻力增大。当过滤器压降升高到一定范围或者过滤器运行一定时间后，可以采用脉冲反吹方式实现过滤元件的循环再生。脉冲反吹时，高速反吹气体由过滤管开口端进入，沿过滤管轴向流动过程中其速度能头逐渐转化为压力能头，并通过过滤管的多孔通道径向流出，利用其瞬态能量克服粉尘层与过滤管外表面的粘附力，从而将粉尘层剥离及清除。使过滤管的压降骤降，基本上恢复到初始过滤时的状态，从而实现过滤管性能的循环再生。

高效脉冲反吹方式是实现过滤管性能循环再生的重要途径，清灰性能的优劣决定了高温气体过滤器能否长周期稳定运行。因此，脉冲反吹清灰系统的组成结构起着至关重要的作用。

常见的脉冲反吹系统包括主要由压缩机、储气罐、脉冲阀、调压阀、反吹管路分布器及喷嘴等组成。按单个喷嘴反吹过滤管数量的不同，可以分为单个喷嘴对应单根过滤管(即单对单)的结构形式，以及单个喷嘴对应多根过滤管(即单对多)的结构形式。在现有工艺中，除Shell煤气化工艺中的高温过滤器采用单对多的结构形式外，绝大多数工艺过程中的过滤器均采用单对单的结构形式。

现有高温气体过滤器的结构主要有两种形式：矩形结构和圆形结构(依据管板的形状区分)。如图1A和图1B所示，为矩形结构的高温过滤器的结构示意图。该矩形结构的高温过滤器主要用于高温低压的工况，例如以整体煤气化联合循环(IGCC-CC)和增压流化床燃气-蒸汽联合循环(PFBC-CC)为代表的洁净煤发电技术。该技术工艺中为了保护燃气轮机叶片以及满足环境排放标准，涉及到350℃至850℃的高温气体过滤技术，操作压力为0.2MPa至0.4MPa。

如图2A和图2B所示，为圆形结构的高温过滤器的结构示意图。该圆形结构的高温过滤器主要用于高温高压的工况，例如催化汽油吸附脱硫技术(S-Zorb)，该技术基于吸附作用原理，具有脱硫率高、辛烷值损失小、氢耗和能耗低等优点，其中产品油含硫量低至10μg/g；为了实现油气和吸附剂颗粒的分离，S-Zorb装置中设有反应器过滤器，其内温度为370℃至440℃，压力3.0MPa，要求1.3μm以上颗粒的分离效率达到99.97％。上述两种不同结构的高温过滤器的工作原理是相同的。

如图1A至图2B所示，过滤器100、200的管板103、203将过滤器密封分隔为两部分，下部分为含尘气体侧104、204，上部分为洁净气体侧110、212；含尘气体由过滤器100、200的气体入口101、201进入到含尘气体侧104、204，并在气体推动力的作用下到达各个过滤单元。气流中的固体颗粒物沉积在过滤管102、202的外表面，形成稳定致密的粉尘层。含尘气体通过过滤管102、202的多孔通道过滤后进入洁净气体侧110、212，经气体出口105、205排出进入后续工艺。随着过滤过程的进行，过滤管102、202外表面的粉尘层逐渐增厚，导致过滤器100、200的压降增大，这时可以采用脉冲反吹的方式实现过滤管102、202的性能再生。

对于如图1A和图1B所示的过滤器100，脉冲反吹清灰时，处于常闭状态的脉冲反吹阀108开启，反吹气体储气罐109中的高压氮气瞬间经连接管线进入反吹管路分布器107中。然后通过反吹管路分布器107上的喷嘴106向过滤管102轴心方向喷射高压高速的反吹气体，反吹气体进入对应的过滤管102内部。

同样的，对于如图2A和图2B所示的过滤器200，脉冲反吹清灰时，处于常开状态的闸阀209保持开启，处于常闭状态的脉冲反吹阀210开启，高压气体经由反吹气体储气罐从进气口211进入，经连接管线及预热盘管208进入反吹管路分布器207中。然后通过反吹管路分布器207上的喷嘴206向过滤管202轴心方向喷射高压高速的反吹气体，反吹气体进入对应的过滤管202内部。利用瞬态能量克服粉尘层与过滤管202外表面的粘附力从而将粉尘层剥离及清除。使得过滤管202的阻力基本恢复至初始状态，使过滤管202的压降骤降，基本上恢复到初始过滤时的状态，从而实现过滤管202性能的循环再生。

如图1A和图1B所示，对于过滤管排布方式为矩形的过滤器100，过滤管102在矩形的管板103上按照行、列等间距方式排布，以行为单位划分成若干组。

通常每行设有几根至十几根过滤管102不等，每行过滤管102对应一个反吹管路分布器107，每一个反吹管路分布器107上设有多个喷嘴106，每一个喷嘴106的正下方对应一个过滤管102。反吹过程是以行为单位分组进行的，即第一行脉冲反吹阀108开启，对应的反吹管路分布器107反吹完该行过滤管102后，经过一定时间，第二行的脉冲反吹阀108开启，第二行反吹管路分布器107反吹第二行的过滤管102，再经过一定时间，第三行的脉冲反吹阀108开启，反吹第三行的过滤管102，如此循环往复。

如图2A和图2B所示，对于过滤管排布方式为扇形的过滤器200，一个过滤单元安装有多根过滤管202(常见的有13和17根)，每个扇形过滤单元共用一个反吹气体分布器207，每一个反吹管路分布器207上设有多个喷嘴206，每一个喷嘴206的正下方对应一个过滤管202。在扇形的过滤单元内，过滤管202按照等边三角形方式排布，分别对应反吹气体分布器207及喷嘴206。在过滤器的管板203上通常安装6个过滤单元，脉冲反吹时，按照设定好的反吹时间间隔，第一组脉冲反吹阀210开启，对应的反吹管路分布器207反吹完该组过滤单元后，经过一定时间，第二组的脉冲反吹阀210开启，对应的反吹管路分布器207反吹第二组过滤单元，再经过一定时间，第三组的脉冲反吹阀210开启，反吹第三组过滤单元，如此循环往复。

综上所述，现有技术中的高温气体过滤器的脉冲反吹方式，都是靠高压反吹气体在过滤管内产生一个脉冲压力波的瞬态能量实现清灰效果的。通常用过滤管内动态压力变化特性的起始变化点、压力上升速率及压力峰值来衡量及评价脉冲反吹特性。其中，动态压力特性的起始变化点是同组过滤单元不同过滤管间清灰同步特性的直接体现，清灰不同步易导致已清灰过滤管在负压回吸阶段二次沉积的粉尘量增多，降低清灰效率。动态压力特性的压力上升速率及压力峰值是清灰强度的直接体现，压力上升速率越快、压力峰值越高表明高压高速脉冲反吹气体的动态传播性能越好，瞬态能量越大，越有利于清灰。

目前，为了满足大处理气量的工艺要求以及降低反吹气体能耗，单个反吹管路分布器对应的过滤管数量由十几根发展到多达数十根。但现有技术中脉冲反吹装置的反吹管路分布器却始终为均匀的长直管结构(如图1A和图1B所提供的实施例)或多段短直管的组合结构(如图2A和图2B所提供的实施例)，且各喷嘴均竖直安装在反吹管路分布器的正下方，这在实际操作中不可避免的会产生以下很多问题：

(1)脉冲反吹清灰不均匀

由于反吹管路分布器均为长直管结构或多段短直管的组合结构，高压反吹气体在进入分布器后依次通过喷嘴喷出的过程中，高压气体能量会依次递减，导致沿着反吹气体在分布器内流动方向的反吹强度依次衰减，各过滤管内动态压力特性存在差异。即靠近反吹管路分布器进气口位置的喷嘴对应的过滤管清灰强度大，而远离反吹管路分布器进气口位置的喷嘴对应的过滤管清灰强度小。出现脉冲反吹清灰不均匀的现象，长期运行导致未完全清灰部分的过滤管(即远离反吹管路分布器进气口位置的喷嘴对应的过滤管)间的粉尘层架桥，造成过滤管的断裂。

不仅如此，对于单个长直反吹管路分布器对应数十根过滤管的实际工况，过滤管内动态压力变化特性的起始变化点存在明显的先后关系，这将造成同一反吹管路分布器不同喷嘴对应的过滤管中一部分先完成清灰而另一部分后完成清灰，先完成清灰的过滤管极易在反吹即将结束的负压回吸阶段以及反吹结束后正向过滤气流及邻近未完成清灰过滤管的反吹气流的共同作用下发生粉尘的二次沉积，大大降低清灰效率。

(2)脉冲反吹压力高，过滤管寿命低

由于同一分布器对应的多根过滤管脉冲反吹清灰存在不均匀特性，为了保证过滤器的整体稳定运行，需提高脉冲反吹压力，使反吹强度较低、清灰效果较差的过滤管也能达到比较理想的清灰效率。但是，过高的反吹压力极易引发过滤管强烈的振动，而且由于反吹气体温度通常远远低于过滤器内正向过滤的气体温度，会使过滤管承受更大的热冲击，对过滤管的机械强度和抗热震性能提出了更高的要求。长期运行会加速过滤管的疲劳断裂，使过滤管寿命明显降低。

与此同时，部分反吹强度较高的过滤管会产生过度清灰的情况，使反吹结束后一段时间内正向过滤过程的过滤精度明显降低，不利于后续设备的稳定运行。此外，由于各喷嘴均竖直安装在反吹管路分布器的正下方，较高的反吹压力易使反吹分布器本体结构尤其是喷嘴部分发生偏心甚至形变，反吹气体无法正常喷射进入过滤管内部完成清灰，造成不可逆转的损失。

(3)脉冲反吹清灰强度和清灰效率低

清灰效果主要体现在清灰强度和清灰效率上，反吹过程中过滤管内压力峰值及压力上升速率是衡量清灰效果的重要指标。过滤管内压力峰值是指脉冲反吹瞬间，反吹装置喷出的脉冲气流在过滤管内部产生的最大静压值。在一定范围内，该数值越高，清灰效果越好。过滤管内压力上升速率是指过滤管内动态压力峰值与其由零上升至峰值所需时间的比值。该数值越高，清灰强度越高，压力特性的动态响应越好。

对于现有的反吹清灰装置，反吹气流沿反吹管路分布器流动时的能量传递的效率较低、各喷嘴流量分配不均匀。且由于反吹喷嘴均竖直安装在反吹管路分布器的正下方，反吹气流流动阻力高，由分布器进入喷嘴后未能充分发展，使得压力特性的动态响应较差，最终导致过滤管内压力峰值及压力上升速率较低，影响了清灰强度和清灰效率。

(4)分布器结构单一，反吹过滤管数量少

目前，为了满足大处理气量的工业实际，要求单个过滤器中过滤管的数量最大化。但受限于现有直管式反吹管路分布器结构单一的影响，无法最大程度利用过滤器内的有限空间使过滤管在管板上的排布方式最优化。

同时，由于单个分布器内不同过滤管间清灰不均匀现象明显，较多的过滤管数量势必会造成单次脉冲反吹存在过度清灰及不完全清灰两种不稳定工况。因此只能减少单个反吹管路分布器所对应的过滤管，增加过滤器内的反吹管路分布器的组数。最终导致反吹系统结构复杂，脉冲电磁阀等易损件数量增加，不利于反吹清灰装置的长期稳定运行。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种歧管式脉冲反吹清灰结构及运用该清灰结构的过滤器，其能有效解决过滤管间清灰不均匀及清灰效率低的问题，与此同时，减少反吹气体能耗，延长过滤管的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种歧管式脉冲反吹清灰结构，包括：反吹主管和多个歧管；

所述反吹主管水平设置且横向延伸，其具有相对的第一封闭端和第二封闭端，所述反吹主管的中部顶壁上设置进气口；

多个歧管设置在所述反吹主管斜下方侧壁上，其中，位于所述进气口和所述第一封闭端之间的歧管的中部朝向所述第一封闭端方向弯曲，位于所述进气口和所述第二封闭端之间的歧管的中部朝向所述第二封闭端方向弯曲；

所述歧管的上端形成入口端，所述歧管的下端形成出口端，所述入口端与所述反吹主管平滑连接，所述出口端的出气方向与所述进气口的进气方向一致。

优选地，由所述进气口指向所述反吹主管两端的方向上，所述反吹主管的横截面积逐渐缩小，所述第一封闭端和第二封闭端呈光滑过渡的球形或椭球形。

优选地，所述歧管的弯曲程度与所述歧管至所述进气口之间的距离呈正相关关系，即，所述歧管与所述进气口之间距离越大，其曲率也越大。

优选地，所述歧管的入口端截面面积与所述歧管至所述进气口之间的距离呈正相关关系，即，所述歧管与所述进气口之间距离越大，其入口端截面面积越大。

优选地，所有所述歧管中最大的入口端截面面积不大于所述反吹主管截面面积的一半。

优选地，同一个所述歧管的内部流通面积沿其内的反吹气体流动方向逐渐缩小。

优选地，所述歧管的出口端指向位于下方的管板，所有所述歧管的出口端位于同一水平面上且平行于所述管板所在的平面。

优选地，所有所述歧管的出口端截面面积相等，且均小于所有所述歧管中最小的入口端截面面积。

优选地，所述歧管与所述反吹主管在连接处的交界面呈椭圆形，所有所述歧管的出口端截面面积为以所有所述歧管中最小的入口端椭圆截面短半轴为半径的圆面积。

优选地，呈椭圆形的所述交界面的长轴方向与所述反吹主管的轴线平行，且所述长轴与所述反吹主管相交于所述反吹主管的斜下方。

优选地，所述反吹主管在所述交界面的横截面呈圆形，呈圆形的所述横截面的圆心与呈椭圆形的所述交界面的中心之间的连线与重力方向的夹角小于90°但不等于0°。

优选地，由所述进气口指向所述反吹主管两端的方向上，多个呈椭圆形的所述交界面的长轴长度不变，短轴长度逐渐增加。

优选地，多个所述歧管分两列排布，两列所述歧管沿所述反吹主管的长度延伸方向跨列于所述反吹主管轴线的两侧；并且，位于其中一侧的多个所述歧管与所述反吹主管在连接处形成的呈椭圆形的所述交界面的中心位于第一水平线上，位于另一侧的多个所述歧管与所述反吹主管在连接处形成的呈椭圆形的所述交界面的中心位于第二水平线上，所述第一水平线和第二水平线共同限定一水平面。

优选地，同一个所述歧管的出口端沿所述进气口指向所述反吹主管两端的方向上位于所述入口端的外侧；从而同一列的多个所述歧管的出口端的排列长度大于同一列的多个所述歧管的入口端的排列长度。

优选地，多个所述歧管的出口端分别连接有喷嘴，同一个所述喷嘴的内部流通面积沿其内的反吹气体流动方向逐渐缩小。

优选地，所述喷嘴的出口截面面积与所述喷嘴至所述进气口之间的距离呈负相关关系，即，所述喷嘴与所述进气口之间距离越大，其出口截面面积越小。

优选地，所有所述喷嘴的出口端截面面积之和与所述反吹主管的横截面面积之比在40％～60％之间。

优选地，所述反吹主管斜下方侧壁上设置有二级歧管、三级歧管…N级歧管，所述歧管、二级歧管、三级歧管…N级歧管沿所述反吹主管的径向向外的方向上依次设置，且所述歧管、二级歧管、三级歧管…N级歧管的出口截面面积相同，入口截面面积依次增大。

优选地，所述二级歧管、三级歧管…N级歧管的出口端分别设置有二级喷嘴、三级喷嘴…N级喷嘴，所述喷嘴、二级喷嘴、三级喷嘴…N级喷嘴的出口截面面积依次减小。

一种过滤器，包括：

具有内部容置空间的壳体，所述壳体中设置有管板，所述管板将所述壳体分隔成含尘气体腔和洁净气体腔，所述管板上设置有多个安装孔，多个所述安装孔中穿设有过滤管，所述过滤管的侧壁设置有连续均匀的多孔通道，所述过滤管通过连续均匀的所述多孔通道与所述含尘气体腔连通，所述过滤管的上端开口，所述过滤管通过所述上端开口与所述洁净气体腔连通；

如上述任意一个实施例所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，所述进气口用于与反吹气源连通，所述歧管的出口端与所述过滤管一一对应，且所述歧管的出口端对准对应的所述过滤管的上端开口。

优选地，所述歧管的出口端设置有喷嘴，所述歧管的出口端、所述喷嘴以及所述过滤管三者同轴心设置。

由上所述，本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构以及运用该清灰结构的过滤器，不仅可以改善反吹主管内脉冲反吹气体流动的动态性能及气流分布状况，减少脉冲反吹气体的流动损失，提高传能效率，克服脉冲反吹时过滤管间的清灰不均匀性。而且也克服了现有技术中，脉冲反吹气体偏心与过滤管振动等缺陷。

此外，本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构灵活多变，结构紧凑，适用于不同的管件排布方式，尤其适用于大处理量、多过滤管的实际工况。

实践证明，本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构以及运用该清灰结构的过滤器可以取得如下有益的技术效果：

(1)改善了过滤管间脉冲反吹清灰的不均匀性，提高了清灰效率。

利用本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构，可以提高反吹主管内脉冲反吹气体流动的动态性能，通过反吹主管、歧管及喷嘴结构的设计及匹配，使同一个歧管式脉冲反吹清灰结构反吹几根至数十根过滤管的不均匀性得到显著改善，相同条件下，清灰不均匀程度小于5％，清灰效率提高10％以上。

(2)降低了反吹耗气量及反吹气体压力。

由进气口向反吹主管的两端，通过采用反吹主管截面积渐缩，以及歧管与反吹主管在处连接处所形成的呈椭圆形截的交界面的面积渐扩的方式，有效调节各歧管内气体流量的分配，降低了反吹耗气量。并且，通过采用喷嘴出口截面积渐缩的方式，提高了过滤管内动态压力峰值及压力上升速率，降低了反吹压力。

(3)适用于大处理量的实际工况，延长了过滤管的寿命

结构紧凑，同一个歧管式脉冲反吹清灰结构可设计多级歧管，可同时反吹数十根过滤管。且结构多变，应用灵活，可适用于不同形式的管件排布。歧管结构具有优良的抗热冲击性能，不易产生偏心，延长了过滤管的使用寿命。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施例包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：

图1A为现有技术中矩形结构的高温过滤器的结构示意图；

图1B为现有技术中矩形结构的高温过滤器的过滤管排布方式结构示意图；

图2A为现有技术中圆形结构的高温过滤器的结构示意图；

图2B为现有技术中圆形结构的高温过滤器的过滤管排布方式结构示意图；

图3A为本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构的正视图；

图3B为本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构的俯视图；

图4为本发明实施例的过滤器的过滤管排布方式结构示意图；

图5为本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构的侧剖视图；

图6为本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构的多级歧管排布结构示意图；

图7为本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构的与现有技术反吹时过滤管内压力峰值对比图；

图8为本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构的与现有技术的反吹清灰效率对比曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图3A和图3B所示，本发明实施例提供了一种歧管式脉冲反吹清灰结构300，其可以包括反吹主管301和多个歧管302a。

其中，反吹主管301具有相对的第一封闭端301a和第二封闭端301b。这样，反吹主管301的内部流道是密闭的。并且，反吹主管301的中部顶壁上设置与其内部流道连通的进气口303。该进气口303进一步优选为设置在反吹主管301顶端中点的位置处。

该进气口303用于与清灰气源连通，从而向反吹主管301中提供脉冲反吹气体。具体的，如图4所示，该进气口303可以通过连接管路307与气体储气罐309(清灰气源)连通。并且，连接管路307上可以设置脉冲反吹阀308，以控制清灰气源与反吹主管301之间的通断。

在本实施例中，反吹主管301水平设置且横向延伸，其可以为横截面为圆形、椭圆形、三角形、多边形、异形的管体。此外，反吹主管301可以为均一管，即其内部流道的过流面积不变。当然，在一个优选的实施例中，反吹主管301的内部流道从中间向两端逐渐缩小，即反吹管自进气口303向两端采用平滑过渡的渐缩式。

具体的，如图5所示，在由进气口303指向反吹主管301两端的方向上，反吹主管301的横截面积逐渐缩小。由此形成的反吹主管301呈现中间粗两端细的外部轮廓。如此，使脉冲反吹气体沿反吹主管301流动方向流道横截面积逐渐减小。反吹主管301收缩程度根据歧管302a数量、反吹耗气量等不同的工况要求进行设计，本发明对此不作限定。

由于经进气口303进入脉冲反吹气体在反吹主管301向两端流动的过程中会减速，导致静压增大。并且，靠近进气口303位置的脉冲反吹气体的速度快，而远离进气口303位置的脉冲反吹气体的速度缓慢。

通过上述结构设计，使得反吹主管301沿脉冲反吹气体的流动方向的过流面积渐缩，根据伯努利流体原理，可以使反吹主管301中远离进气口303的位置的脉冲反吹气体也能保持较快的速度。如此，可以改善脉冲反吹气体的出气速度的均匀性，提高清灰效率。

此外，通过上述结构设计，一方面有利于反吹主管301的内部流道内动压向静压的转换，提高反吹主管301两端附近的歧管302a入口的静压，减弱沿反吹主管301长度方向各歧管302a入口静压的不均匀程度。另一方面可以减少脉冲压力波在反吹主管301内传播的损失，提高脉冲压力波对清灰效率的贡献。

进一步地，如图5所示，反吹主管301的两端即第一封闭端301a和第二封闭端301b呈光滑过渡的球形或椭球形。如此，可以使得反吹主管301的内壁和外壁较为光滑，避免壁面因突变产生应力集中，提高反吹主管301的抗围压强度。此外，通过上述结构设计，还可以稳定反吹气体的气流，避免反吹气体发生扰动或紊乱，从而使各歧管302a的出气具有较佳的均匀性。

如图3A和图3B所示，多个歧管302a设置在反吹主管301斜下方侧壁上。如此，经进气口303进入反吹主管301中的脉冲反吹气体(方向向下)，可以紧接着在不改向或者轻微改向的情况下，顺利进入歧管302a中。从而，脉冲反吹气体的流动路径较为平缓，避免脉冲反吹气体流动路径的曲折性，降低脉冲反吹气体的速度和压强损失。

并且，多个歧管302a分两列排布，两列歧管302a沿反吹主管301的长度延伸方向跨列反吹主管301轴线的两侧。此外，跨列在反吹主管301轴线两侧的两列歧管302a非对称分布。

歧管302a具有一定的长度及曲率。具体的，如图3A所示，位于进气口303和第一封闭端301a之间的歧管302a的中部朝向第一封闭端301a方向弯曲，位于进气口303和第二封闭端301b之间的歧管302a的中部朝向第二封闭端301b方向弯曲。

沿反吹主管301长度不同位置处的歧管302a的长度及曲率存在一定的差异。具体的，歧管302a的弯曲程度与歧管302a至进气口303之间的距离呈正相关关系。即，与进气口303之间距离越大的歧管302a的曲率也越大。

这样，每个歧管302a的出口端沿进气口303指向反吹主管301两端的方向上位于对应的入口端的外侧。从而同一列的多个歧管302a的出口端的排列长度大于同一列的多个歧管302a的入口端的排列长度。

由此，多个歧管302a的入口端可以尽量靠近进气口303的位置，降低脉冲反吹气体因流动路径延长而导致速度和压强损失。并且，使每个歧管302a的出口端位于对应的入口端的外侧，可以避免同一列的多个歧管302a的出口端之间发生互相干涉。从而可以提高歧管302a的设置数量，提高单根反吹主管301的清灰时效。

歧管302a的上端形成入口端，下端形成出口端。入口端与反吹主管301平滑连接，从而可以降低脉冲反吹气体由反吹主管301流向歧管302a的阻力，减小脉冲反吹气体的流动损失，提高脉冲反吹气体流出的速度和压强，进而提高清灰效果。

在本实施例中，出口端的出气方向优选与进气口303的进气方向一致。具体的，出口端的出气方向与进气口303的进气方向均向下。这样，脉冲反吹气体的流动方向不会出现较大幅度的改变，避免因流动路径曲折造成脉冲反吹气体的速度和压强损失。

进一步，如图5所示，反吹主管301与歧管302a连接处交界面305形状为椭圆形，椭圆形交界面305长轴方向与反吹主管301轴线方向平行，长轴与反吹主管301相交于反吹主管301的斜下方。将椭圆形交界面305的中心与反吹主管301在该处的圆形截面的圆心连线，该连线与竖直向下的方向(重力方向)夹角小于90°但不等于0°，优选为30～90°。

位于反吹主管301其中一侧的多个歧管302a与反吹主管301在连接处形成的呈椭圆形的交界面305的中心位于第一水平线上。位于另一侧的多个歧管302a与反吹主管301在连接处形成的呈椭圆形的交界面305的中心位于第二水平线上。第一水平线和第二水平线共同限定一水平面。这样，两列歧管302a平行设置，且所有的歧管302a位于同一个水平面上。如此，有利于提高出气均匀性。

此外，自进气口303附近至反吹主管301两端的方向上，椭圆形交界面305的长轴长度不变，短轴长度逐渐增加，即椭圆形交界面305的面积逐渐增加。

也就是说，歧管302a的入口端截面面积与歧管302a至进气口303之间的距离呈正相关关系，即与进气口303之间距离越大的歧管302a的入口端截面面积越大。通过上述所有歧管302a的入口端截面面积自进气口303附近至反吹主管301两端呈递增趋势的结构设计，有利于提高远离进气口303处的歧管302a内的反吹气量，改善各歧管302a内的流量分配。

此外，同一个歧管302a的内部流通面积沿其内的反吹气体流动方向(如图3A所示意的向下的方向)逐渐缩小。如此，可以使反吹主管301中的脉冲反吹气体获得较高的流出或喷射速度，有利于提高清灰效果。

歧管302a的出口端为圆形截面，其指向位于下方的管板310。且所有歧管302a的出口端位于同一水平面上并与位于其下方的管板310所在平面平行。所有歧管302a的出口端截面面积大小一致，略小于所有歧管302a中最小的入口端截面面积。具体的，歧管302a的出口端截面形状为圆形，所有歧管302a的出口端截面面积为以所有歧管302a中最小的入口端椭圆形截面短半轴为半径的圆面积。此外，所有的歧管302a均具有相近的长度及曲率，以最大程度保证脉冲反吹气体的动态传播性能。

如图3A所示，在一个实施例中，多个歧管302a的出口端分别连接有喷嘴304a，与各歧管302a相连通的喷嘴304a采用收缩结构，即同一个喷嘴304a的内部流通面积沿其内的反吹气体流动方向逐渐缩小。

此外，自进气口303附近至反吹主管301两端，喷嘴304a的出口截面面积呈递减趋势。也就是说，喷嘴304a的出口截面面积与喷嘴304a至进气口303之间的距离呈负相关关系，即与进气口303之间距离越大的喷嘴304a的出口截面面积越小。如此，进气口303附近的喷嘴304a的出口截面面积应大于反吹主管301两端附近喷嘴304a的出口截面面积。以使反吹主管301两端附近的喷嘴304a出口气体流速较高，增强反吹气流的引射能力，从而可以在过滤管306内产生较高的压力峰值，有利于提高反吹效果。

进一步，在本实施方式中，除了反吹主管301截面面积、各歧管302a入口端截面面积以及各喷嘴304a出口截面面积三者本身独有的结构尺寸渐变关系之外，三者之间亦应相互匹配。

具体的，所有歧管302a中最大的入口端截面面积S₁应略小于或等于反吹主管301截面面积S的一半，所有喷嘴304a的出口截面面积之和S₂与反吹主管301截面面积S之比的较佳取值范围应为40％～60％。

因为歧管302a入口端截面面积与反吹主管301截面面积的关系决定了反吹气体的动态传播性能。而各喷嘴304a出口截面面积之和S₂与反吹主管301截面面积S之比过小易导致反吹主管301内静压过大，引发气流振荡，各歧管302a的反吹性能不稳定。而各喷嘴304a出口端截面面积之和S₂与反吹主管301截面面积S之比过大会使反吹过程中进气口303附近的喷嘴304a喷出的气量过多，反吹主管301两端的反吹气量不足，导致各过滤管306内压力分布不均匀。

进一步，如图6所示，在一个实施例中，歧管可以采用多级形式。即反吹主管301斜下方侧壁上设置有二级歧管302b、三级歧管302c…N级歧管(未示出)。以便满足不同的过滤管306根数及不同过滤管306排布方式的需求，应用灵活多变。其中，上文所述的歧管302a可以定义为一级歧管302a。

一级歧管302a、二级歧管302b、三级歧管302c…N级歧管沿反吹主管301的径向向外的方向上依次设置。二级歧管302b、三级歧管302c…N级歧管与反吹主管301相连处的椭圆交界面305与前述规律一致。并且，二级歧管302b、三级歧管302c…N级歧管的截面面积变化情况与上文相似，在此不足赘述。

此外，一级歧管302a、二级歧管302b、三级歧管302c…N级歧管的入口截面面积依次增大。即一级歧管302a的入口端截面面积最小，二级歧管302b的入口端截面面积大于一级歧管302a的入口端截面面积，三级歧管302c的入口端截面面积大于二级歧管302b的入口端截面面积，…，N级歧管的入口端截面面积大于N-1级歧管302a的入口端截面面积，以此类推。由此，有利于提高远离反吹主管301处的二级歧管302b、三级歧管302c…N级歧管内的反吹气量，改善各歧管302a内的流量分配。

进一步地，多级歧管结构的各出口截面面积相同，二级歧管302b、三级歧管302c…N级歧管的出口端分别设置有二级喷嘴304b、三级喷嘴304c…N级喷嘴(未示出)。其中，上文所述的与一级歧管302a的出口端连接的喷嘴304a可以定义为一级喷嘴304a。

一级喷嘴304a、二级喷嘴304b、三级喷嘴304c…N级喷嘴的出口截面面积依次减小。即一级喷嘴304a的出口截面面积最大，二级喷嘴304b的出口截面面积小于一级喷嘴304a的出口截面面积，三级喷嘴304c的出口截面面积小于二级喷嘴304b的出口截面面积，…，N级喷嘴的出口截面面积大于N-1级喷嘴304a的出口截面面积，以此类推。由此，可以使远离反吹主管301的二级歧管302b、三级歧管302c…N级歧管的出口气体流速较高，从而可以在过滤管306内产生较高的压力峰值，有利于提高反吹效果。

进一步，在本实施例中，反吹主管301与歧管302a优选采用一体成型，各喷嘴304a与对应的歧管302a通过螺纹连接，以便根据实际工况更换不同结构的喷嘴304a。

本发明实施例提供了一种运用上述歧管式脉冲反吹清灰结构300的一种过滤器。结合图4所示，该过滤器包括：

具有内部容置空间的壳体，壳体中设置有管板310，管板310将壳体分隔成含尘气体腔和洁净气体腔。管板310上设置有多个安装孔，多个安装孔中穿设有过滤管306，过滤管306的侧壁设置有连续均匀的多孔通道，过滤管306通过连续均匀的多孔通道与含尘气体腔连通，过滤管306的上端开口，过滤管306通过上端开口与洁净气体腔连通；

如上述任意一个实施例所述的歧管式脉冲反吹清灰结构300，歧管式脉冲反吹清灰结构300的进气口303用于与反吹气源连通(具体连通方式请参见上文描述，在此不作赘述)，歧管302a的出口端与过滤管306一一对应，且歧管302a的出口端对准对应的过滤管306的上端开口。

此外，歧管302a的出口端设置有喷嘴304a，并且歧管302a的出口端、喷嘴304a以及过滤管306三者同轴心设置。籍此，经喷嘴304a喷出的反吹气体可以直接经过滤管306的上端开口进入其中，实现清灰操作。

在本实施例中，过滤器所包含的壳体、含尘气体腔、洁净气体腔、管板310、过滤管306等，可以选用包括如图1A至图2B在内的已知实施例所示意的任意合适的现有构造。为清楚简要地说明本实施例所提供的技术方案，在此将不再对上述部分进行赘述，说明书附图也进行了相应简化。但是应该理解，本发明在范围上并不因此而受到限制。

由上所述，本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300以及运用该清灰结构的过滤器，不仅可以改善反吹主管301内脉冲反吹气体流动的动态性能及气流分布状况，减少脉冲反吹气体的流动损失，提高传能效率，克服脉冲反吹时过滤管间的清灰不均匀性。而且也克服了现有技术中，脉冲反吹气体偏心与过滤管306振动等缺陷。

此外，本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300灵活多变，结构紧凑，适用于不同的管件排布方式，尤其适用于大处理量、多过滤管的实际工况。

实践证明，本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300以及运用该清灰结构的过滤器可以取得如下有益的技术效果：

(1)改善了过滤管间脉冲反吹清灰的不均匀性，提高了清灰效率。

利用本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300，可以提高反吹主管301内脉冲反吹气体流动的动态性能，通过反吹主管301、歧管302a及喷嘴304a结构的设计及匹配，使同一个歧管式脉冲反吹清灰结构300反吹几根至数十根过滤管306的不均匀性得到显著改善，相同条件下，清灰不均匀程度小于5％，清灰效率提高10％以上。

(2)降低了反吹耗气量及反吹气体压力。

由进气口303向反吹主管301的两端，通过采用反吹主管301截面积渐缩，以及歧管302a与反吹主管301在处连接处所形成的呈椭圆形截的交界面305的面积渐扩的方式，有效调节各歧管302a内气体流量的分配，降低了反吹耗气量。并且，通过采用喷嘴304a出口截面积渐缩的方式，提高了过滤管306内动态压力峰值及压力上升速率，降低了反吹压力。

(3)适用于大处理量的实际工况，延长了过滤管306的寿命

结构紧凑，同一个歧管式脉冲反吹清灰结构300可设计多级歧管，可同时反吹数十根过滤管306。且结构多变，应用灵活，可适用于不同形式的管件排布。歧管302a结构具有优良的抗热冲击性能，不易产生偏心，延长了过滤管306的使用寿命。

为更好的说明本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300的技术效果，现通过实际的实验数据予以验证。

实验在自行搭建的含有12根过滤管306的高温过滤器中进行，分别采用本发明的歧管式脉冲反吹清灰结构300及现有的行列式反吹管路分布器。在相同的实验条件下，反吹压力为0.5MPa，脉冲宽度为200ms时测定各过滤管306内动态压力峰值如图7所示。

以12根过滤管306内压力峰值的标准偏差作为衡量反吹均匀性的标准，采用本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300时，过滤管306内压力峰值的标准偏差为0.289。采用现有的行列式反吹管路分布器时，过滤管306内压力峰值的标准偏差为0.685。显然本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300可以显著改善清灰不均匀性。

如图8所示，利用过滤器脉冲反吹前后的压力降计算出的清灰效率发现，采用本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300时，清灰效率在85％以上。采用现有的行列式反吹管路分布器时，清灰效率低于78％。显然本发明实施例的歧管式脉冲反吹清灰结构300可以显著提高清灰效率。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (19)

1.一种歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，包括：反吹主管和多个歧管；

所述反吹主管水平设置且横向延伸，其具有相对的第一封闭端和第二封闭端，所述反吹主管的中部顶壁上设置进气口；

多个歧管设置在所述反吹主管斜下方侧壁上，其中，位于所述进气口和所述第一封闭端之间的歧管的中部朝向所述第一封闭端方向弯曲，位于所述进气口和所述第二封闭端之间的歧管的中部朝向所述第二封闭端方向弯曲；

所述歧管的上端形成入口端，所述歧管的下端形成出口端，所述入口端与所述反吹主管平滑连接，所述出口端的出气方向与所述进气口的进气方向一致；

由所述进气口指向所述反吹主管两端的方向上，所述反吹主管的横截面积逐渐缩小，所述第一封闭端和第二封闭端呈光滑过渡的球形或椭球形；

所述歧管的弯曲程度与所述歧管至所述进气口之间的距离呈正相关关系，即，所述歧管与所述进气口之间距离越大，其曲率也越大。

2.如权利要求1所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所述歧管的入口端截面面积与所述歧管至所述进气口之间的距离呈正相关关系，即，所述歧管与所述进气口之间距离越大，其入口端截面面积越大。

3.如权利要求1所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所有所述歧管中最大的入口端截面面积不大于所述反吹主管截面面积的一半。

4.如权利要求1所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，同一个所述歧管的内部流通面积沿其内的反吹气体流动方向逐渐缩小。

5.如权利要求1所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所述歧管的出口端指向位于下方的管板，所有所述歧管的出口端位于同一水平面上且平行于所述管板所在的平面。

6.如权利要求1所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所有所述歧管的出口端截面面积相等，且均小于所有所述歧管中最小的入口端截面面积。

7.如权利要求1所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所述歧管与所述反吹主管在连接处的交界面呈椭圆形，所有所述歧管的出口端截面面积为以所有所述歧管中最小的入口端椭圆截面短半轴为半径的圆面积。

8.如权利要求7所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，呈椭圆形的所述交界面的长轴方向与所述反吹主管的轴线平行，且所述长轴与所述反吹主管相交于所述反吹主管的斜下方。

9.如权利要求7所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所述反吹主管在所述交界面的横截面呈圆形，呈圆形的所述横截面的圆心与呈椭圆形的所述交界面的中心之间的连线与重力方向的夹角小于90°但不等于0°。

10.如权利要求7所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，由所述进气口指向所述反吹主管两端的方向上，多个呈椭圆形的所述交界面的长轴长度不变，短轴长度逐渐增加。

11.如权利要求7所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，多个所述歧管分两列排布，两列所述歧管沿所述反吹主管的长度延伸方向跨列于所述反吹主管轴线的两侧；并且，位于其中一侧的多个所述歧管与所述反吹主管在连接处形成的呈椭圆形的所述交界面的中心位于第一水平线上，位于另一侧的多个所述歧管与所述反吹主管在连接处形成的呈椭圆形的所述交界面的中心位于第二水平线上，所述第一水平线和第二水平线共同限定一水平面。

12.如权利要求1所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，同一个所述歧管的出口端沿所述进气口指向所述反吹主管两端的方向位于所述入口端的外侧；从而同一列的多个所述歧管的出口端的排列长度大于同一列的多个所述歧管的入口端的排列长度。

13.如权利要求1所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，多个所述歧管的出口端分别连接有喷嘴，同一个所述喷嘴的内部流通面积沿其内的反吹气体流动方向逐渐缩小。

14.如权利要求13所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所述喷嘴的出口截面面积与所述喷嘴至所述进气口之间的距离呈负相关关系，即，所述喷嘴与所述进气口之间距离越大，其出口截面面积越小。

15.如权利要求13所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所有所述喷嘴的出口端截面面积之和与所述反吹主管的横截面面积之比在40％～60％之间。

16.如权利要求13所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所述反吹主管斜下方侧壁上设置有二级歧管、三级歧管…N级歧管，所述歧管、二级歧管、三级歧管…N级歧管沿所述反吹主管的径向向外的方向上依次设置，且所述歧管、二级歧管、三级歧管…N级歧管的出口截面面积相同，入口截面面积依次增大。

17.如权利要求16所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，其特征在于，所述二级歧管、三级歧管…N级歧管的出口端分别设置有二级喷嘴、三级喷嘴…N级喷嘴，所述喷嘴、二级喷嘴、三级喷嘴…N级喷嘴的出口截面面积依次减小。

18.一种过滤器，其特征在于，包括：

具有内部容置空间的壳体，所述壳体中设置有管板，所述管板将所述壳体分隔成含尘气体腔和洁净气体腔，所述管板上设置有多个安装孔，多个所述安装孔中穿设有过滤管，所述过滤管的侧壁设置有连续均匀的多孔通道，所述过滤管通过连续均匀的所述多孔通道与所述含尘气体腔连通，所述过滤管的上端开口，所述过滤管通过所述上端开口与所述洁净气体腔连通；

如权利要求1至17任意一项所述的歧管式脉冲反吹清灰结构，所述进气口用于与反吹气源连通，所述歧管的出口端与所述过滤管一一对应，且所述歧管的出口端对准对应的所述过滤管的上端开口。

19.如权利要求18所述的过滤器，其特征在于，所述歧管的出口端设置有喷嘴，所述歧管的出口端、所述喷嘴以及所述过滤管三者同轴心设置。