CN111643979A - 一种高温烟气的恒温过滤净化装置及净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温烟气的恒温过滤净化装置及净化方法，属于高温除尘技术领域，其技术方案要点是，包括除尘器壳体，除尘器壳体内由上而下依次设置有上箱体、中箱体和除尘器灰斗，中箱体内设置有高温过滤组件，高温过滤件包括第一蓄热净化组件和第二蓄热净化组件；高温烟气通过烟气入口进入除尘器壳体，在高温过滤组件的净化作用下从净烟气出口排出。本发明能够减少滤管受到的温度差，提高滤管的使用寿命，确保过滤净化处理的有效进行。

Description

一种高温烟气的恒温过滤净化装置及净化方法
技术领域
本发明涉及高温除尘技术领域，特别涉及一种高温烟气的恒温过滤净化装置及净化方法。
背景技术
在化工、石油、冶金、电力及其他行业中，常产生高温含尘气体。由于不同工艺需要或回收能量抑或达到环保排放标准，都需对这些高温含尘气体进行除尘。烟气中的热量以显热和潜热两种形式存在。显热数量取决于烟气的温度和烟气组成成分的热容量。潜热数量取决于烟气中以水蒸汽形态存在的水量的多少。根据温度的高低，可将烟气分为高温烟气(>600℃)、中温烟气(230～600℃)和低温烟气(<230℃)，这是热能动力工程关于烟气的划分。但关于过滤烟气的温度划分还没有统一的标准，目前只是笼统的认为220℃以上的烟气就叫高温烟气。
高温烟气的热能由于温度高，其能级较高，因此很容易加以利用，一般都应最大限度地将其转化为机械能，用于动力，既所谓的“高质高用”。在利用这些“高质”烟气之前，都需要对这些高温烟气进行气固分离，也就是重点将超高温烟气中的粉尘除去，超高温烟气有时会达到600℃～1400℃，
根据除尘机理，高温气体干法除尘技术大致可分为惯性除尘、静电除尘及过滤式除尘。这些干法除尘技术在高温烟气治理方面都存在一定的局限性。目前，过滤式干法除尘装置中的主要选择材料，陶瓷滤料。陶瓷滤料元件受到较大的交变热应力。陶瓷滤料元件在交变热应力的作用下，使用寿命短，日常维护、维修工作量很大，对电炉炼钢或转炉炼钢都将造成较大影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温烟气的恒温过滤净化装置，能够减少滤管受到的温度差，提高滤管的使用寿命，确保过滤净化处理的有效进行。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高温烟气的恒温过滤净化装置，包括除尘器壳体，所述除尘器壳体内由上而下依次设置有上箱体、中箱体和除尘器灰斗，所述中箱体内设置有高温过滤组件，所述高温过滤组件包括第一蓄热净化组件和第二蓄热净化组件，所述第一蓄热净化组件和第二蓄热净化组件沿竖直方向上下分布，所述第一蓄热净化组件包括滤管、第一蓄热棒和花板，所述花板固定连接在除尘器壳体内，所述花板位于上箱体和中箱体之间，所述滤管竖直安装在花板上，所述蓄热棒同轴安装在滤管内，所述第二蓄热净化组件包括固定架、第二蓄热棒，所述固定架固定连接在中箱体内侧壁，所述第二蓄热棒安装在固定架上，所述第一蓄热棒的孔隙率小于第二蓄热棒，所述除尘器壳体上开设有烟气入口和净烟气出口，所述烟气入口设置在除尘器灰斗的侧壁，所述净烟气出口开设在除尘器壳体的上端，所述除尘器灰斗内固定连接有气流均布板，所述气流均布板上开有若干气流孔。
进一步的，所述除尘器壳体上连接有喷吹组件，所述喷吹组件包括输送管、气源阀、分气环管和喷吹管，所述气源阀连接在输送管上，所述分气环管环形环绕在除尘器壳体外，所述分气环管与输送管连通，所述喷吹管沿分气环管的外周壁设置有若干个，所述喷吹管的出口连通到除尘器灰斗上方，所述输送管与外部供气系统连通，所述输送管上还连接有预热器，所述预热器的出口端连接有分气包，所述分气包的出口端连接有清灰管，所述清灰管延伸到花板的上方，所述清灰管上连通有若干喷头，所述喷头竖直向下朝向滤管设置。
进一步的，所述花板的孔洞内嵌入文氏管，所述文氏管呈上宽下窄设置，所述文氏管延伸至滤管内，所述花板上固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆设置在孔洞的外周壁，所述螺纹杆上穿设有垫圈，所述垫圈挤压在文氏管上端，所述螺母抵紧在垫圈上。
进一步的，所述文氏管的内侧壁固定连接有支架，所述支架包括支腿和连接套，所述支腿固定连接在文氏管的内侧壁，所述支腿设置有至少三个，所述连接套固定连接在支腿的中心位置，所述第一蓄热棒穿设在连接套内，所述第一蓄热棒延伸出连接套的上端螺纹连接有螺母，所述第一蓄热棒的上端螺纹连接有导流头，所述导流头呈圆锥形。
进一步的，所述第二蓄热棒螺纹连接在固定架上，所述第二蓄热棒的上端螺纹连接有螺母。
进一步的，所述除尘器壳体上开有检修孔门，所述检修孔门位于第一蓄热净化组件和第二蓄热净化组件之间，所述检修孔门内连接有冲击波吹灰管，所述冲击波吹灰管的出口向着除尘器壳体内，所述冲击波吹灰管与外部动力系统连接。
进一步的，所述除尘器灰斗的出口设置有气力输送发送器。
进一步的，一种使用如上所述的装置进行净化的方法，包括以下步骤：
步骤S1：高温烟气通过烟气入口进入除尘器壳体内时，首先经过第二蓄热净化组件，第二蓄热净化组件先将高温烟气中的部分热量蓄储于其中，同时第二蓄热棒对高温烟气中杂质进行吸收；
步骤S2：经过步骤S1处理的高温烟气继续向上运动，经过第一蓄热净化组件，第一蓄热净化组件继续对高温烟气中的杂质进一步吸收，得到净烟气；
步骤S3:净烟气继续向上运动，从净烟气出口排出。
进一步的，步骤S1中，经过烟气入口时，高温烟气中的大颗粒杂质直接落入除尘器灰斗内。
进一步的，所述滤管采用表面沾附有V2O5与TiO2触媒颗粒的陶瓷纤维复合材料制成。
进一步的，综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.第一蓄热净化组件和第二蓄热净化组件中的第一蓄热棒和第二蓄热棒的设置，能够先将高温烟气中的一部分热量储蓄在其中，当低温烟气经过该设置进行过滤净化处理时，第一蓄热棒和第二蓄热棒能够释放出所储蓄的能量，对烟气进行加热，充分缩小了吸放热之间的温度差，减少滤管发生热震裂的现象。
2.通过喷吹组件的设置，装置在工作一段时间后，除尘器壳体的内侧壁、滤管、第一蓄热棒以及第二蓄热棒上会有积灰，喷吹组件能够将积灰有效吹落，降低了灰尘对储蓄热量干扰得到可能性。
附图说明
图1是实施例中用于体现本装置的整体结构的示意图；
图2是实施例中用于体现图1中A部分的放大示意图；
图3是实施例中用于体现图2中D-D方向的剖视图；
图4是实施例中用于体现图1中A-A方向的剖视图；
图5是实施例中用于体现图1中B-B方向的剖视图；
图6是实施例中用于体现图1中C-C方向的剖视图。
图中，1、除尘器壳体；2、上箱体；3、中箱体；4、除尘器灰斗；5、高温过滤组件；501、第一蓄热净化组件；502、第二蓄热净化组件；6、滤管；7、第一蓄热棒；8、花板；9、固定架；10、第二蓄热棒；11、烟气入口；12、净烟气出口；13、气流均布板；14、气流孔；15、喷吹组件；16、输送管；17、气源阀；18、分气环管；19、喷吹管；20、预热器；21、分气包；22、清灰管；23、喷头；24、文氏管；25、垫圈；26、导流头；27、支架；28、支腿；29、连接套；30、检修孔门；31、冲击波吹灰管；32、气力输送发送器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例：
一种高温烟气的恒温过滤净化装置，如图1所示，包括除尘器壳体1，除尘器壳体1内由上而下依次设置有上箱体2、中箱体3和除尘器灰斗4。
如图1所示，中箱体3内设置有高温过滤组件5，高温过滤组件5包括第一蓄热净化组件501和第二蓄热净化组件502，第一蓄热净化组件501和第二蓄热净化组件502沿竖直方向上下分布。第一蓄热净化组件501包括滤管6、第一蓄热棒7和花板8，花板8焊接在除尘器壳体1内，花板8位于上箱体2和中箱体 3之间，滤管6竖直安装在花板8上，滤管6采用表面沾附有V2O5与TiO2触媒颗粒的陶瓷纤维复合材料制成，可对高温烟气中的灰尘进行精细过滤，还可去除高温烟气中所含的二噁英/呋喃等有害物。滤管6沿花板8的孔洞一一对应设置有多个。蓄热棒同轴安装在滤管6内，蓄热棒也设置有多个，蓄热棒与滤管6一一对应设置。
如图1所示，第二蓄热净化组件502包括固定架9、第二蓄热棒10，固定架9固定连接在中箱体3内侧壁，固定架9与中箱体3的内侧壁焊接。第二蓄热棒 10安装在固定架9上，除尘器壳体1上开设有烟气入口11和净烟气出口12，烟气入口11设置在除尘器灰斗4的侧壁，净烟气出口12开设在除尘器壳体1的上端。
如图1所示，在除尘器壳体1内焊接有气流均布板13，气流均布板13设置在烟气入口11处，气流均布板13上开有多个气流孔14，高温烟气进入除尘器壳体1内会形成一个很大的回转涡，对第一蓄热净化组件501和第二蓄热净化组件502形成强烈的冲刷作用，因此，气流均布板13的设置能够提高系统的除尘或净化效率。
如图1和4所示，本装置在线处理高温烟气时，高温烟气从烟气入口11沿轴向进入除尘器壳体1内，高温烟气中的一部分大颗粒杂质直接落入除尘器灰斗内。高温烟气呈涡流式向上运动，部分高温烟气中的杂质在离心力的作用下，附着在除尘器壳体1的内壁，并沿内壁滑落到除尘器灰斗4内。高温烟气先经过第二蓄热棒10，第二蓄热棒10先吸收一部分热量，同时吸收一部分颗粒较小的灰尘，其余的高温烟气继续向上运动，经过第一蓄热棒7对其进行降温，同时滤管 6上的微孔继续对烟气进行净化，从而使得净化后的净烟气从净烟气出口12排出。
如图1和5所示，当所需处理的高温烟气中含有易燃易爆的气体时，比如氢气或一氧化碳等，所以需要对本装置设置一安全措施。在除尘器壳体1上连接有喷吹组件15，喷吹组件15包括输送管16、气源阀17、分气环管18和喷吹管19，气源阀17连接在输送管16上，分气环管18环形环绕在除尘器壳体1外，分气环管18与输送管16连通，喷吹管19沿分气环管18的外周壁设置有多个，喷吹管19的出口连通到除尘器灰斗4上方，输送管16与外部供气系统连通。
如图1所示，输送管16沿着除尘器壳体1的高度方向竖直设置，输送管16 的管身上还连接有预热器20，预热器20的出口端连接有分气包21，分气包21 的出口端连接有清灰管22，清灰管22延伸到花板8的上方，清灰管22上连通有多个喷头23，喷头23竖直向下朝向滤管6设置，喷头23与滤管6一一对应设置。
如图1和6所示，当本装置工作一定时间后，由于装置内的灰尘的积累，压力会产生变化，所以，此时工作人员打开外部供气系统的开关和气源阀17，使得氮气沿着输送管16、分气环管18进入喷吹管19，之后从喷头23喷出，从而降低由于除尘器壳体1内的易燃易爆气体浓度含量高，发生爆炸的可能性。同时，输送管16内的另外一部分气体经过预热器20、分气包21，沿着清灰管22喷出，也能够对除尘器内壁以及花板8上的灰尘起到清理的效果。
如图1和2所示，为了进一步提高气流进入滤管6内的流速，增强气流的清理能力，在花板8的孔洞内嵌入文氏管24，文氏管24呈上宽下窄设置，文氏管 24延伸至滤管6内。花板8上焊接有螺纹杆，螺纹杆设置在孔洞的外周壁，螺纹杆上穿设有垫圈25，垫圈25挤压在文氏管24上端，螺母抵紧在垫圈25上。第一蓄热棒7的上端螺纹连接有导流头26，导流头26呈圆锥形，圆锥形的导流头26有效减少了气流经过文氏管24的受到的阻力，确保气流稳定地流过文氏管 24。
如图1和3所示，在文氏管24的内侧壁焊接有支架27，支架27包括支腿 28和连接套29，支腿28焊接在文氏管24的内侧壁，支腿28设置有三个，三个支腿28关于文氏管24的轴心对称设置，连接套29固定连接在支腿28的中心位置，连接套29与文氏管24一体成型。第一蓄热棒7穿设在连接套29内，第一蓄热棒7延伸出连接套29的上端螺纹连接有螺母。同时，第二蓄热棒10螺纹连接在固定架9上，第二蓄热棒10的上端螺纹连接有螺母。将第一蓄热棒7和第二蓄热棒10可拆卸地安装在支架27和固定架9上，便于工作人员对第一蓄热棒 7和第二蓄热棒10的更换。
如图1所示，在除尘器壳体1上开有检修孔门30，检修孔门30位于第一蓄热净化组件501和第二蓄热净化组件502之间，检修孔门30内连接有冲击波吹灰管31，冲击波吹灰管31的出口向着除尘器壳体1内，冲击波吹灰管31与外部动力系统连接。同时，在除尘器灰斗4的出口设置有气力输送发送器32，冲击波吹灰管31能够将除尘器壳体1内的第二蓄热棒10上的灰尘吹落下来，灰尘进入到除尘器灰斗4内，在气力输送发送器32的作用下将灰尘快速清出。
本发明还公开了一种使用如上所述的装置进行净化的方法，包括以下步骤：
步骤S1：高温烟气通过烟气入口11进入除尘器壳体1内时，在外接的轴流风机的作用下，以涡流形式向上运动，高温烟气中的一部分大颗粒杂质直接落入除尘器灰斗4内。高温烟气经过第二蓄热净化组件502，第二蓄热净化组件502 先将高温烟气中的部分热量蓄储于其中，同时第二蓄热棒10对高温烟气中部分杂质进行吸收；
步骤S2：经过第二蓄热净化组件502处理的高温烟气继续向上运动，经过第一蓄热净化组件501，第一蓄热净化组件501继续对高温烟气中的杂质进一步吸收，采用表面沾附有V2O5与TiO2触媒颗粒的陶瓷纤维复合材料制成的滤管6，能够吸收高温烟气中所含的二噁英/呋喃等有害物，从而得到净烟气；
步骤S3：净烟气继续向上运动，从净烟气出口12排出。
具体实施过程：本装置在线使用时，含有灰尘的高温烟气从烟气入口11进入，一部分大颗粒杂质直接落入除尘器灰斗4内，高温烟气在除尘器壳体1内以涡流形式运动，经过第二蓄热净化组件502和第一蓄热净化组件501，滤管6、第一蓄热棒7和第二蓄热棒10进一步对烟气中的更小的杂质进行吸收，使得净烟气从净烟气出口12排出。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高温烟气的恒温过滤净化装置，包括除尘器壳体(1)，其特征在于：所述除尘器壳体(1)内由上而下依次设置有上箱体(2)、中箱体(3)和除尘器灰斗(4)，所述中箱体(3)内设置有高温过滤组件(5)，所述高温过滤组件(5)包括第一蓄热净化组件(501)和第二蓄热净化组件(502)，所述第一蓄热净化组件(501)和第二蓄热净化组件(502)沿竖直方向上下分布，所述第一蓄热净化组件(501)包括滤管(6)、第一蓄热棒(7)和花板(8)，所述花板(8)固定连接在除尘器壳体(1)内，所述花板(8)位于上箱体(2)和中箱体(3)之间，所述滤管(6)竖直安装在花板(8)上，所述蓄热棒同轴安装在滤管(6)内，所述第二蓄热净化组件(502)包括固定架(9)、第二蓄热棒(10)，所述第一蓄热棒(7)的孔隙率小于第二蓄热棒(10)，所述固定架(9)固定连接在中箱体(3)内侧壁，所述第二蓄热棒(10)安装在固定架(9)上，所述除尘器壳体(1)上开设有烟气入口(11)和净烟气出口(12)，所述烟气入口(11)设置在除尘器灰斗(4)的侧壁，所述净烟气出口(12)开设在除尘器壳体(1)的上端，除尘器灰斗(4)内固定连接有气流均布板(13)，所述气流均布板(13)上开有若干气流孔(14)。
2.根据权利要求1所述的高温烟气的恒温过滤净化装置，其特征在于：所述除尘器壳体(1)上连接有喷吹组件(15)，所述喷吹组件(15)包括输送管(16)、气源阀(17)、分气环管(18)和喷吹管(19)，所述气源阀(17)连接在输送管(16)上，所述分气环管(18)环形环绕在除尘器壳体(1)外，所述分气环管(18)与输送管(16)连通，所述喷吹管(19)沿分气环管(18)的外周壁设置有若干个，所述喷吹管(19)的出口连通到除尘器灰斗(4)上方，所述输送管(16)与外部供气系统连通，所述输送管(16)上还连接有预热器(20)，所述预热器(20)的出口端连接有分气包(21)，所述分气包(21)的出口端连接有清灰管(22)，所述清灰管(22)延伸到花板(8)的上方，所述清灰管(22)上连通有若干喷头(23)，所述喷头(23)竖直向下朝向滤管(6)设置。
3.根据权利要求1所述的高温烟气的恒温过滤净化装置，其特征在于：所述花板(8)的孔洞内嵌入文氏管(24)，所述文氏管(24)呈上宽下窄设置，所述文氏管(24)延伸至滤管(6)内，所述花板(8)上固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆设置在孔洞的外周壁，所述螺纹杆上穿设有垫圈(25)，所述垫圈(25)挤压在文氏管(24)上端，所述螺母抵紧在垫圈(25)上。
4.根据权利要求3所述的高温烟气的恒温过滤净化装置，其特征在于：所述文氏管(24)的内侧壁固定连接有支架(27)，所述支架(27)包括支腿(28)和连接套(29)，所述支腿(28)固定连接在文氏管(24)的内侧壁，所述支腿(28)设置有至少三个，所述连接套(29)固定连接在支腿(28)的中心位置，所述第一蓄热棒(7)穿设在连接套(29)内，所述第一蓄热棒(7)延伸出连接套(29)的上端螺纹连接有螺母，所述第一蓄热棒(7)的上端螺纹连接有导流头(26)，所述导流头(26)呈圆锥形。
5.根据权利要求1所述的高温烟气的恒温过滤净化装置，其特征在于：所述第二蓄热棒(10)螺纹连接在固定架(9)上，所述第二蓄热棒(10)的上端螺纹连接有螺母。
6.根据权利要求1所述的高温烟气的恒温过滤净化装置，其特征在于：所述除尘器壳体(1)上开有检修孔门(30)，所述检修孔门(30)位于第一蓄热净化组件(501)和第二蓄热净化组件(502)之间，所述检修孔门(30)内连接有冲击波吹灰管(31)，所述冲击波吹灰管(31)的出口向着除尘器壳体(1)内，所述冲击波吹灰管(31)与外部动力系统连接。
7.根据权利要求1所述的高温烟气的恒温过滤净化装置，其特征在于：所述除尘器灰斗(4)的出口设置有气力输送发送器(32)。
8.一种使用权利要求1所述的装置进行净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：高温烟气通过烟气入口(11)进入除尘器壳体(1)内时，首先经过第二蓄热净化组件(502)，第二蓄热净化组件(502)先将高温烟气中的部分热量蓄储于其中，同时第二蓄热棒(10)对高温烟气中杂质进行吸收；
步骤S2：经过步骤S1处理的高温烟气继续向上运动，经过第一蓄热净化组件(501)，第一蓄热净化组件(501)继续对高温烟气中的杂质进一步吸收，得到净烟气；
步骤S3:净烟气继续向上运动，从净烟气出口(12)排出。
9.根据权利要求8所述的高温烟气恒温过滤净化方法，其特征在于：步骤S1中，经过烟气入口(11)时，高温烟气中的大颗粒杂质直接落入除尘器灰斗(4)内。
10.根据权利要求8所述的高温烟气恒温过滤净化方法，其特征在于：所述滤管(6)采用表面沾附有V2O5与TiO2触媒颗粒的陶瓷纤维复合材料制成。
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