CN114570133B - 一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，包括外滤筒(1)、内锥滤筒(2)、双缝喷吹管(3)、安装盖(4)、密封盖(5)、扁球体(6)，所述安装盖(4)安装在外滤筒(1)的顶部，所述密封盖(5)安装在外滤筒(1)和内锥滤筒(2)的底部，所述扁球体(6)安装在内锥滤筒(2)的顶部，所述双缝喷吹管(3)垂直安装在扁球体(6)上部；所述外滤筒(1)和内锥滤筒(2)的过滤面为三角褶(7)与短平褶(8)相间的褶皱结构；所述双缝喷吹管(3)的气流连接管(10)与导流连接管(11)连接高压气流管(9)，分别通向下部喷吹管罩(12)与喷吹管体(13)。本发明具有过滤面积大、脉冲气量大、清灰效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及除尘器装置领域，具体涉及一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置。
背景技术
随着采矿业的迅速发展，大功率机械的广泛使用，煤矿尘害问题日益突出，导致产生尘肺的呼吸性粉尘(指粒径小于5μm的粉尘)所占的比重越来越大。煤矿粉尘主要会造成三方面的严重危害：首先，对于精密度较高的生产设备来说，粉尘的深入会严重影响仪器设备性能，还会损耗仪器内部，降低使用寿命；其次，煤尘存积过多容易导致煤尘爆炸。在工作过程中，如果空气中的煤尘过多，当到达一定值时，如遇到热源会产生爆炸，爆炸威力巨大，会对工作人员的人身安全造成巨大危害，还会对矿井周围场所造成严重破坏，对周围环境造成严重的不良影响；最后，煤矿粉尘长期存在的环境中，工作人员的身体状况会受到不良影响。一些长期工作在井下的煤矿开采工人，容易罹患尘肺病等呼吸道及肺部疾病。
常见的除尘方式包括旋风除尘(沉降箱除尘)、布袋除尘、滤筒除尘、静电除尘、混合除尘、喷雾除尘，喷淋、麻石、旋流、水幕等。现存的除尘方式中褶式滤筒除尘器除尘效率远高于旧式除尘器，大大减少了粉尘排放量，其本体上无可动部件,可长期使用，并且其体积、重量小于同规格的袋式除尘器，节省土建空间及土建负荷，节省基建投资显著，越来越广泛的使用于各种煤矿作业中。
然而由于传统的褶式除尘滤筒的三角形褶皱过滤面在过滤的过程中常出现粉尘堆积的现象，导致三角褶结构内褶处残留大量粉尘；常用的脉冲气流清灰虽能清除大部分粉尘，但在滤筒长度方向上经常出现清灰不均匀的现象。在长时间的使用下，粉尘会堆积在滤料表面堵塞滤筒，增加过滤阻力，从而使过滤面积减少，致使滤芯使用寿命大大减少。同时传统的褶式滤筒只能利用侧面滤料过滤含尘气流，处理风量小、占用体积大，没有有效利用滤筒底部和内部空间。因此，发明了一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，不仅能够增加滤筒的过滤面积，降低过滤风速和过滤阻力，还能够提高脉冲清灰效果。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，该装置能够减少粉尘在三角褶结构内褶处的堆积量，提高脉冲清灰效果，改善清灰过程中的不均匀现象，特别是对滤筒顶部区域的清灰效果大大提高，同时内锥滤筒增大了滤筒的过滤面积，提高了含尘气体的处理量。
为了实现上述目的，本发明提供一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，包括外滤筒、内锥滤筒、双缝喷吹管、安装盖、密封盖、扁球体，所述安装盖安装在外滤筒的顶部，所述密封盖安装在外滤筒和内锥滤筒的底部，所述扁球体安装在内锥滤筒的顶部，所述双缝喷吹管安装在扁球体的上部；所述外滤筒和内锥滤筒的过滤面为三角褶与短平褶相间的褶皱式结构，所述密封盖的内外结构与外滤筒和内锥滤筒的过滤面结构一致，且与之贴合；所述双缝喷吹管的上部高压气流管连接着两根气流连接管和一根导流连接管，气流连接管的下部连接至喷吹管罩中，喷吹管罩包裹着喷吹管体，其两者的内外壁构成双缝结构，并由固定支架支撑；所述导流连接管由上下两部分组成，其上部外壁与下部内壁中间安装有一个渐缩管，其内外壁构成双缝结构，导流连接管下部通向喷吹管体中心。
优选的，所述内锥滤筒的高度为外滤筒高度的2/3～3/4。
优选的，所述内锥滤筒的顶面直径为底面直径的1/3～1/2。
优选的，所述内锥滤筒的内锥角度β为5°～15°。
优选的，所述短平褶的长度为三角褶底部长度的1/3～1/2。
优选的，所述扁球体的高度为内锥滤筒高度的1/6～1/5。
优选的，所述双缝喷吹管中气流连接管的直径为4～10mm，导流连接管的直径为5～15mm。
优选的，所述喷吹管罩与喷吹管体之间内缝与外缝之间的距离为0.1～5mm。
优选的，所述导流连接管中部渐缩管内壁与外壁之间双缝的距离为0.1～5mm。
优选的，所述双缝喷吹管底部出口正对扁球体中心的上方，其喷嘴的直径为扁球体底部直径的1/10～1/8。
优选的，所述双缝喷吹管底部到扁球体的距离按如下公式计算：
0.5a＝tan-1[(Din-d)/2]
α=0.0712d2+0.2082d+15.568
s＝[(Din-d)/2]/tan[(0.0712d2+0.2082d+15.568)/2]
式中：
α喷吹角度(喷吹管体底部与外滤筒之间的夹角)；
Din为外滤筒直径；
d为喷吹管体底部直径；
s为喷吹距离(喷吹管体底部与外滤筒顶部之间的距离)
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明中的滤筒部分创新性地增设了内锥滤筒，增大了过滤面的面积，对于滤筒底部含尘气流的过滤除尘效果大大提升，在相同的外径、内径、褶数、滤筒高度的条件下，本发明所提供的过滤面积为普通三角形褶式滤筒的2.1倍；同时独特的内锥结构在进行脉冲喷吹清灰时，高压气流到达内锥滤筒的过滤面时会产生反射现象，部分高压气流会反射至外滤筒上，有效地解决了脉冲清灰过程中常出现的长度方向清灰不均匀现象。
(2)本发明的外滤筒与内锥滤筒的过滤面采用了三角褶与短平褶相间的结构，其褶皱空间更大，容尘量更多；在脉冲喷吹清灰过程中，该结构可以使得粉尘更容易脱落，对于粘度较大的粉尘，粉尘残留少，清灰更加彻底，从而可以降低清灰频率，减少对滤料的磨损，延长滤筒的使用寿命。
(3)本发明中内锥滤筒的上方安装了扁球体，在脉冲喷吹清灰过程中，高压脉冲气流冲击到扁球体上时，会产生漫射现象，高压气流的流动方向由垂直变为任意方向，部分气流流向外滤筒过滤面上部集尘处，有效地解决了脉冲清灰时滤筒上部难清灰的问题；同时内锥体安装在内锥滤筒的上方可以产生固定作用，使得内锥滤筒在过滤除尘时不易产生变形。
(4)本发明的双缝喷吹管由2根气流连接管与1根导流连接管连接高压气流管，将高压气流引入喷吹管罩与喷吹管体。导流连接管由上下两部分组成，其上部外壁与下部内壁中存在一个渐缩管，其内外壁构成一个双缝结构，由高压气流管流向管内的高压气流在渐缩管双缝的导流作用诱导空气成为二次气流进入管内，并流向喷吹管体底部；二根气流连接管中的高压气流在流入喷吹管罩内时，首先会分流成两个方向，大部分气流流向喷吹管体底部，小部分气流会分流至喷吹管体外壁，诱导空气成为二次气流，两股气流汇集于喷吹管体外壁，并流向喷吹管体底部。最终导流连接管的气流、2个气流连接管不同方向的气流共5股气流汇集于双缝喷吹管底部形成一股气流并喷吹至滤筒进行清灰。该双缝喷吹管利用了少量的压缩气体诱导的二次气流，增加流入滤筒的高压脉冲气量，提高了脉冲喷吹气流的风速，从而达到提高脉冲喷吹清灰效率的效果。
(5)本发明的密封盖的内外形状为三角褶与短平褶相间的结构，与外滤筒和内锥滤筒底部形状一致，能够较好的贴合滤料，维持其形状。同时该结构相较于传统的圆形密封盖具有更小的面积，即增大了含尘气流的通过面积，含尘气流能够通过底部进入内锥滤筒进行过滤除尘，增加了滤筒的除尘效率；在清灰过程中，由于其特殊形状，被高压脉冲气流吹散的粉尘不易堆积在滤筒底部，从而改善了滤筒的清灰效果。
附图说明
图1示出了本发明的整体结构示意图；
图2示出了本发明的滤筒A-A截面图；
图3示出了本发明的内锥滤筒A-A截面图；
图4示出了本发明中外滤筒与内锥滤筒过滤面的横截面图；
图5示出了本发明中扁球体的示意图；
图6(a)(b)示出了本发明中双缝喷吹管的主视图与侧视图
图7示出了本发明中双缝喷吹管的结构示意图；
图8示出了本发明中双缝喷吹管的截面及气流方向图；
图9示出了本发明中双缝喷吹管的导流连接管截面及气流方向图；
图10示出了本方面中双缝喷吹管脉冲气流角度的示意图；
图11示出了本发明中密封盖的示意图；
图12(a)(b)示出了本发明的滤筒过滤过程与清灰过程的示意图。
图中：1、外滤筒，2、内锥滤筒，3、双缝喷吹管，4、安装盖，5、密封盖，6、扁球体，7、三角褶，8、短平褶，9、高压气流管，10、气流连接管，11、导流连接管，12、喷吹管罩，13、喷吹管体，14、固定支架，15、渐缩管
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
由图1所示，一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，包括外滤筒1、内锥滤筒2、双缝喷吹管3、安装盖4、密封盖5、扁球体6，所述安装盖4安装在外滤筒1的顶部，所述密封盖5安装在外滤筒1和内锥滤筒2的底部，所述扁球体6安装在内锥滤筒2的顶部，所述双缝喷吹管3垂直安装在扁球体6的上部。
由图2与图3所示，本发明中内锥滤筒2的高度为外滤筒1高度的2/3～3/4，所述内锥滤筒2的顶面直径为底面直径的1/3～1/2，所述内锥滤筒2的内锥角度β为5°～15°。
由图4所示，本发明中外滤筒1与内锥滤筒2的过滤面为三角褶7与短平褶8相间的结构，其中短平褶8的长度为三角褶7底部长度的1/3～1/2。
由图5所示，本发明中扁球体6的结构可分为上下两部分，其上部为半椭球形状，下部为圆柱形状，所述扁球体6的高度为内锥滤筒2高度的1/6～1/5。
由图6与图7所示，本发明中双缝喷吹管3由高压气流管9、气流连接管10、导流连接管11、喷吹管罩12、喷吹管体13、喷吹管固定支架14组成，所述高压气流管9侧面接有两根气流连接管10与一根导流连接管11，气流连接管位于导流连接管11两侧，其距离相同；所述气流连接管10的直径为4～10mm，导流连接管11的直径为5～15mm；喷吹管罩12安装于三根连接管下方，其两侧分别连接着气流连接管10；喷吹管体13安装于喷吹管罩12下方，其上部与喷吹管罩12之间留有双缝，长度为0.1～5mm；喷吹管固定支架14安装于喷吹管体13上部下方，固定喷吹管体13的位置，可通过调节喷吹管固定支架14的位置来改变双缝的长度；所述导流连接管11由上下两部分组成，其上部外壁与下部内壁中间安装有一个渐缩管15，其内外壁构成双缝结构，所述渐缩管15内壁与外壁之间双缝的距离为0.1～5mm；所述双缝喷吹管3底部出口正对扁球体6中心的上方，其喷吹管体13底部的直径为扁球体6底部直径的1/10～1/8。
由图8与图9所示，在清灰过程中，高压气流Ⅰ从高压气流管9流向气流连接管10与导流连接管11；导流连接管11中的气流Ⅰ通过渐缩管15的渐缩处时经导流作用将周围空气引入管内，形成导流气流Ⅳ，高压气流Ⅰ与导流气流Ⅳ汇聚于导流连接管11下部，形成气流Ⅴ并流向喷吹管体13中；气流连接管10中的高压气流Ⅰ在流向喷吹管罩12与喷吹管体13时，会分流为两个方向的气流，气流Ⅱ流向喷吹管体13内壁，气流Ⅲ通过喷吹管罩12与喷吹管体13之间的双缝流向喷吹管体13的外壁；气流Ⅲ随着喷吹管体13的外壁流向其底部，并通过导流作用将空气引入喷吹管体13外壁处，形成二次气流VI，并与气流III汇集形成气流VII流向喷吹管体外侧底部。最终，气流II、气流V、气流VII共五股气流汇集于喷吹管体13底部，并流向滤筒内部进行清灰，从而实现利用少量的压缩气体诱导大量的二次气流，提高脉冲喷吹气流的流量与风速，增加流入滤筒的总脉冲气量，从而达到提高脉冲喷吹清灰效果的目的。
如图10所示，本发明中双缝喷吹管3底部到扁球体6的距离按如下公式计算：
0.5α＝tan-1[(Din-d)/2]
α＝0.0712d2+0.2082d+15.568
s＝[(Din-d)/2]/tan[(0.0712d2+0.2082d+15.568)/2]
式中：
α喷吹角度(喷吹管体13底部与外滤筒(1)之间的夹角)；
Din为外滤筒1直径；
d为喷吹管体1底部直径；
s为喷吹距离(喷吹管体13底部与外滤筒1顶部之间的距离)
由图11所示，本发明中密封盖5的内外部结构为三角褶7与短平褶8相间的结构，与外滤筒1和内锥滤筒2的过滤面底部结构一致，能够紧密地贴合过滤面，从而达到维持滤筒形状的作用，在过滤和清灰过程，气流通过过滤面时不会导致其变形，从而延长了其使用寿命。由于其结构与内外滤筒的过滤面一致，在过滤过程中，密封盖5上没有多余的面积堆积粉尘，从而避免了粉尘在密封盖5上堆积引发煤粉自燃的风险；同时，在清灰过程中粉尘也更易从垂直方向脱落。由于密封盖和滤料的特殊结构，增大了气流通过的面积，减少了粉尘在褶间的堆积，从而增加了含尘气流的处理风量、降低了滤筒过滤阻力。
由图12所示，(a)示出了本发明过滤过程的气流方向，在该过程中含尘气流会分别从外滤筒1的外侧和内锥滤筒2的底部进入滤筒内部，而粉尘会被捕集于外滤筒1的外侧面和内锥滤筒2的内侧面，当捕集粉尘量或过滤时间达到设定值时，会进入清灰阶段；(b)示出了本发明清灰阶段的气流方向，当双缝喷吹管3的高压气流流向滤筒部分时，首先会冲击扁球体6，气流在冲击时会发生漫射现象，改变气流的方向，一部分气流会流向外滤筒1上部进行清灰，从而改善了外滤筒1长度方向上部的清灰效果，另一部分气流会继续向下流动，对内锥滤筒2和外滤筒1进行清灰；在高压气流对内锥滤筒2和外滤筒1进行清灰时，由于其独特的内锥结构，部分气流会反射至其他方向，从而提高了脉冲喷吹清灰的均匀性。
一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其具体实施例如下：
实施例1：
本实施例提供的外滤筒高度为66cm，外径为39.2cm，内径为28cm，褶数为40，所测得的过滤面的面积为13200cm2；内锥滤筒长度为56cm，内锥角度为10°，所测得的过滤面面积为9080cm2，总过滤面面积为22280cm2；对比相同高度、外径、内径、褶数的三角褶式滤筒，所测得的过滤面面积为10560cm2。因此，在相同条件下，本发明提供的滤筒过滤面面积为普通三角褶式滤筒过滤面面积的2.1倍。
在捕集相同的粉尘量的条件下，本发明捕集的粉尘厚度为2mm，在粉尘堆积后，褶式过滤空间体积减小，过滤面面积也随之减小，外滤筒过滤面面积由13200cm2减少为12144cm2，内锥滤筒的过滤面面积由9080cm2减少为8632cm2，总过滤面积为20766cm2，即过滤面积降低了6.795％；而普通三角褶式滤筒捕集的粉尘厚度为3mm，过滤面面积由10560cm2减少为8632cm2，即过滤面积降低了18.258％。此时，本发明提供的滤筒过滤面面积为普通三角褶式滤筒的2.4倍。
在进行一次清灰之后，本发明过滤面残留的粉尘厚度为0.1mm，其外滤筒长度方向上部残留的粉尘厚度为0.1mm，外滤筒过滤面面积由13200cm2减少为13173.6cm2，，内滤筒的过滤面面积由9080cm2减少为9056.6cm2；而普通三角褶式滤筒过滤面残留的粉尘厚度为0.2mm，其长度方向上部残留的粉尘厚度为2mm，过滤面面积由10560cm2减少为10348.8cm2。此时，本发明提供的滤筒过滤面面积为普通三角褶式滤筒的2.15倍。因此本发明在滤筒长度方向上部提高了清灰效果，提高了脉冲喷吹清灰的均匀性。
实施例2：
在清灰过程中，为了追求更好的清灰效果与清灰均匀性，本发明的双缝喷吹管的底部到扁球体顶部的距离s的计算公式如下所示：
0.5α＝tan-1[(Din-d)/2]
α＝0.0712d2+0.2082d+15.568
s＝[(Din-d)/2]/tan[(0.0712d2+0.2082d+15.568)/2]
式中：
α喷吹角度(喷吹管体底部与外滤筒之间的夹角)；
Din为外滤简直径；
d为喷吹管体直径；
s为喷吹距离(导流喷管底部与外滤筒1顶部之间的距离)
本实施例提供的外滤简直径Din为280mm，喷吹管体直径d为22mm，则可求得：α＝0.0712×222+0.0282×22+15.568＝54.6°
s＝[(280-22)/2]/tan[(0.0712×222+0.0282×22+15.568)/2]＝250mm
即喷吹管体底部到扁球体之间的距离为250mm，且其与外滤筒之间的夹角为54.6°时清灰效果最好。
实施例3：
本实施例提供的双缝喷吹管中气流连接管的直径为5mm，导流连接管的直径为6mm，喷吹管罩与喷吹管体之间内缝与外缝之间的距离为0.8mm。所述导流连接管渐缩处与连接管下部之间的距离为0.5mm。在高压气流管中的气流压力为0.5MPa，过滤风速为4m/min的条件下，在使用双缝喷吹管进行清灰时，滤筒的总粉尘排放浓度为1.49mg/m3，脉冲喷吹时粉尘浓度峰值为19.20mg/m3，脉冲喷吹后压差降低了98Pa；而使用普通喷嘴进行清灰时，滤筒的总粉尘排放浓度为3.40mg/m3，粉尘浓度峰值为32.51mg/m3，脉冲喷吹后压差降低了67Pa。因此，使用双缝喷吹管可以有效改善喷吹清灰的效果，降低运行阻力。
Claims (9)
1.一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，包括外滤筒(1)、内锥滤筒(2)、双缝喷吹管(3)、安装盖(4)、密封盖(5)、扁球体(6)，所述安装盖(4)安装在外滤筒(1)的顶部，所述密封盖(5)安装在外滤筒(1)和内锥滤筒(2)的底部，所述扁球体(6)安装在内锥滤筒(2)的顶部，所述双缝喷吹管(3)垂直安装在扁球体(6)的上部；所述外滤筒(1)和内锥滤筒(2)的过滤面为三角褶(7)与短平褶(8)相间的褶皱式结构，所述密封盖(5)的内外结构与外滤筒(1)和内锥滤筒(2)的过滤面结构一致，且与之贴合；所述双缝喷吹管(3)的上部高压气流管(9)连接着两根气流连接管(10)和一根导流连接管(11)，气流连接管(10)的下部连接至喷吹管罩(12)中，喷吹管罩(12)包裹着喷吹管体(13)，其两者的内外壁构成双缝结构，并由固定支架(14)支撑；所述导流连接管(11)由上下两部分组成，其上部外壁与下部内壁中间安装有一个渐缩管(15)，其内外壁构成双缝结构，导流连接管(11)下部通向喷吹管体中心。
2.根据权利要求1所述的一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其特征在于，所述内锥滤筒(2)的高度为外滤筒(1)高度的2/3～3/4，所述内锥滤筒(2)的顶面直径为底面直径的1/3～1/2，所述内锥滤筒(2)的内锥角度β为5°～15°。
3.根据权利要求1或2所述的一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其特征在于，所述短平褶(8)的长度为三角褶(7)底部长度的1/3～1/2。
4.根据权利要求1或2所述的一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其特征在于，所述扁球体(6)的高度为内锥滤筒(2)高度的1/6～1/5。
5.根据权利要求1或2所述的一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其特征在于，所述双缝喷吹管(3)中气流连接管(10)的直径为4～10mm，导流连接管(11)的直径为5～15mm。
6.根据权利要求4所述的一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其特征在于，所述喷吹管罩(12)与喷吹管体(13)之间内缝与外缝之间的距离为0.1～5mm。
7.根据权利要求4所述的一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其特征在于，所述导流连接管(11)中部渐缩管(15)内壁与外壁之间双缝的距离为0.1～5mm。
8.根据权利要求6所述的一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其特征在于，所述双缝喷吹管(3)底部出口正对扁球体(6)中心的上方，其喷吹管体(13)底部的直径为扁球体(6)底部直径的1/10～1/8。
9.根据权利要求7所述的一种带内锥双层滤筒的高效过滤清灰装置，其特征在于，所述双缝喷吹管(3)底部到扁球体(6)的距离按如下公式计算：
0.5α＝tan-1[(Din-d)/2]
α＝0.0712d2+0.2082d+15.568
s＝[(Din-d)/2]/tan[(0.0712d2+0.2082d+15.568)/2]
式中：
α喷吹角度(喷吹管体(13)底部与外滤筒(1)之间的夹角)；
Din为外滤筒(1)直径；
d为喷吹管体(13)底部直径；
s为喷吹距离(喷吹管体(13)底部与外滤筒(1)顶部之间的距离) 。
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