CN116808736A - 一种倒置滤芯反吸风过滤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种倒置滤芯反吸风过滤装置及方法，包括进风管、反吸风管、反吸风机、出风管和多个过滤箱体，所述过滤箱体内设有滤芯，所述滤芯的开口端朝向所述过滤箱体的下方，所述进风管分别连通每个所述过滤箱体的进风口，所述反吸风管分别连通每个所述过滤箱体的进风口，所述反吸风机的进气口连接所述反吸风管，所述反吸风机的出气口连通所述进风管，每个所述过滤箱体设有连通所述出风管的出风口。本发明滤芯采用进气口向下的倒置安装结构，采用多过滤箱体的交替反吸风除灰方式，可有效避免尘硝协同脱除装置滤芯在清灰时的振动断裂、晃动断裂和拉扯断裂，预防了清灰时的低温板结，延长滤芯使用寿命、提高装置经济性、增加使用安全性，使过滤装置能够安全稳定连续运行。

Description

一种倒置滤芯反吸风过滤装置及方法

技术领域

本发明涉及尘硝协同脱除装置，尤其涉及一种倒置滤芯反吸风过滤装置及方法。

背景技术

钢铁、水泥、平板玻璃、电解铝、火电与生活垃圾焚烧等行业相继提出“超净排”的排放标准，对粉尘、氮氧化物、二氧化硫等主要污染物提出了严格的排放限值。SCR脱硝是目前最成熟的烟气氮氧化物脱除技术，是利用喷入烟气中的氨气在催化剂作用下将氮氧化物还原为氮气和水来实现氮氧化物的脱除。在此背景下，将脱除氮氧化物的催化剂附着在纤维毡滤芯上的各种尘硝协同脱除滤芯技术取得了技术突破，并以此为基础的尘硝协同脱除技术得到迅速发展，实现了在同一装置内粉尘与氮氧化物的协同高效去除。目前常规的尘硝协同脱除装置由装置外壳、滤芯、滤芯安装花板及脉冲喷吹清灰系统组成，装置外壳被滤芯安装花板分成上下两部分，滤芯安装花板上开有若干滤芯安装孔，滤芯为上端开口下端封闭的U型管结构，若干个滤芯穿过花板上的滤芯安装孔吊挂在花板上，滤芯上部装有脉冲喷吹清灰系统，在含有粉尘和氮氧化物的烟气由U型滤芯的外部穿过滤芯从滤芯上端开口流出的过程中，粉尘被阻拦在滤芯外侧的同时也脱除了烟气中氮氧化物，在过滤一段时间后随着滤芯外侧灰尘的富集，需要对滤芯进行清灰，利用清灰系统向滤芯内喷吹压力为0.3～0.8MPa、脉冲宽度为100～300 ms的脉冲压缩气流来清除附着在滤芯外侧的灰尘。

由于滤芯是利用无机黏着剂将陶瓷纤维粘合并在高温高压下压制抽滤得到的圆筒状陶瓷纤维毡，其材质性脆、延展性差、尤其抗断裂韧性和抗振动性能差，现有的尘硝协同脱除装置在实际运行时主要存在以下缺陷：

（1）在脉冲清灰系统向滤芯内部喷吹高压脉冲气流时，会引起滤芯的的振动，压缩空气压力越高振幅越大，由于滤芯的延展性差，致使滤芯断裂失效。

（2）脉冲清灰系统喷射出的常温压缩空气流在压力释放时会产生降温现象，使周围的烟气温度低于露点温度，导致烟气中水的凝结，从而会在滤芯表面形成灰尘的板结，导致滤芯失去透气能力。

（3）当使用中出现灰尘在滤芯间的架桥堆积、滤芯上富集的灰尘过厚等增加滤芯负重现象时，由于此类滤芯的抗断裂韧性差，吊挂式的安装方式会使滤芯在自重及灰重的共同荷载作用下拉断失效。

（4）烟气由吊挂安装的U型滤芯外部穿过滤芯从滤芯上端开口流出的外滤式过滤方式，会在滤芯外部形成烟气的横向流动，从而导致滤芯的晃动，易使滤芯晃断失效。同时在吊挂式安装方式下滤芯越长下部晃动幅度越大，因此致使滤芯的制作长度受限，增加了尘硝协同脱除装置的占地面积，降低了整体经济性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种倒置滤芯反吸风过滤装置及方法，使过滤装置安全稳定连续运行。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种倒置滤芯反吸风过滤装置，包括进风管、反吸风管、反吸风机、出风管和多个过滤箱体，所述过滤箱体内设有滤芯，所述滤芯的开口端朝向所述过滤箱体的下方，所述进风管分别连通每个所述过滤箱体的进风口，每个所述进风口与所述进风管之间分别设有进风截断阀，所述反吸风管分别连通每个所述过滤箱体的进风口，每个所述进风口与所述反吸风管之间设有反吸风截断阀，所述反吸风机的进气口连接所述反吸风管，所述反吸风机的出气口连通所述进风管，每个所述过滤箱体设有连通所述出风管的出风口。

更进一步，一种风道结构包括，所述进风口设置在所述过滤箱体的下部，所述进风口通过管道三通连接所述进风管和所述反吸风管。

更进一步，所述出风口设置在所述过滤箱体的顶部，多个所述过滤箱体的出风口通过所述出风管互相连通。

更进一步，所述滤芯是圆筒状陶瓷纤维滤芯，所述过滤箱体的进风口连通所述滤芯开口端。

更进一步，一种滤芯安装结构是，所述过滤箱体内设有花板，所述花板设有多个花板孔，每个所述花板孔处安装有一个所述滤芯，所述花板孔连通所述滤芯的内腔。

更进一步，为了方便安装并避免损伤滤芯，所述花板孔处设有花板孔短脖，所述滤芯的开口端套在所述花板孔短脖上，所述滤芯在开口端设有滤芯法兰，所述滤芯通过压环被压紧在所述花板上。

更进一步，为了将滤芯的压紧力控制在适当的范围，所述压环通过螺柱压紧所述滤芯法兰，所述螺柱与所述压环之间设有调节弹簧。

更进一步，所述进风管设有氨气喷射接口。

一种倒置滤芯反吸风过滤方法，采用倒置滤芯反吸风过滤装置，

设置至少一个所述过滤箱体为烟气过滤箱体，设置至少一个所述过滤箱体为反吹过滤箱体；

含氮氧化物烟气通过所述进风管进入烟气过滤箱体，进行尘硝协同脱除；

经尘硝协同脱除后的净化烟气进入出风管，部分净化烟气由出风管排出，部分烟气由出风管进入所述反吹过滤箱体，对所述反吹过滤箱体内的滤芯进行反吹；

反吹过滤箱体内的气流由反吸风管汇入所述进风管；

每个所述过滤箱体轮换设置为所述烟气过滤箱体和所述反吹过滤箱体。

更进一步，为了实现气流的控制，开启连接所述烟气过滤箱体的所述进风截断阀，关闭连接所述烟气过滤箱体的所述反吸风截断阀，使含氮氧化物烟气通过所述进风管进入烟气过滤箱体；

启动反吸风机，开启连接所述反吹过滤箱体的所述反吸风截断阀，关闭所述连接反吹过滤箱体的所述进风截断阀，使反吹过滤箱体内的气流由反吸风管汇入所述进风管。

本发明的有益效果是：滤芯采用进气口向下的倒置安装结构，采用多过滤箱体的交替反吸风除灰方式，可有效避免尘硝协同脱除装置滤芯在清灰时的振动断裂、晃动断裂和拉扯断裂，预防了清灰时的低温板结，延长滤芯使用寿命、提高装置经济性、增加使用安全性，使过滤装置能够安全稳定连续运行。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

附图说明

图1 是本发明外部结构示图；

图2 是本发明过滤箱体内结构示图，省略了进风管、反吸风管和反吸风机；

图3 是本发明滤芯安装结构分解图；

图4 是本发明滤芯安装结构剖面图；

图5 是本发明工艺流程示意图，过滤箱体5A内进行尘硝协同脱除，过滤箱体5B内进行滤芯的除灰；

图6 是本发明工艺流程示意图，过滤箱体5B内进行尘硝协同脱除，过滤箱体5A内进行滤芯的除灰。

具体实施方式

实施例一：

如图1至图4，一种倒置滤芯反吸风过滤装置，用于SCR尘硝协同脱除，包括进风管10、反吸风管20、反吸风机30、出风管40和多个过滤箱体50，过滤箱体内设有滤芯60。

过滤箱体内设有花板70，花板设有多个花板孔71，花板孔的上端设有花板孔短脖72，花板孔短脖27的外径设有锥度。每个花板孔处安装有一个滤芯60，滤芯安装在花板的上端面，滤芯的开口端61向下，朝向过滤箱体的下方。滤芯60是粉末烧结多孔滤芯，滤芯在开口端61设有滤芯法兰62。滤芯的开口端套在花板孔短脖27上，滤芯通过压环63被压紧在所述花板上，花板孔连通滤芯的内腔。

压环63设有压环套66和压环端盖67，压环套66是弧形套，压环套套在滤芯60的外径上。采用弧形套与滤芯外径配合，可以避免压环套与滤芯表面之间产生局部高压接触，保护滤芯不受损伤。压环端盖67设有螺栓孔，压环端盖67压在滤芯法兰62上，压环通过螺柱64压紧滤芯法兰，将滤芯压紧在花板70上。螺柱64焊接在花板70上，螺柱上设有螺母68，螺母68与压环之间设有调节弹簧65，调节弹簧65两端设有垫圈。调节弹簧可控制螺柱（螺母）对滤芯法兰62的压迫力，不免过度的压力损坏滤芯。在花板70与滤芯法兰62之间设有密封垫73。在螺柱上套有防过压套69，防过压套69的上端面与压环端盖67之间留有适当间隙，以防止压环端盖67过压损坏滤芯法兰32。

花板70设置在过滤箱体中部，过滤箱体的进风口51设置在过滤箱体的下部，过滤箱体的出风口52设置在过滤箱体的顶板上，在过滤箱体的顶板上还设有人孔54。过滤箱体的进风口51连通滤芯开口端。气流从进风口51进入过滤箱体的下部，进入滤芯内腔，经滤芯60过滤后，从滤芯外壁流出，进入过滤箱体的上部，经出风口52，由出风管40流出。

在过滤箱体的底部还设有出灰阀55。

本发明的过滤装置，气流由滤芯内腔流出滤芯外壁，被过滤出的杂质和灰尘留在滤芯的内腔。因此需要对滤芯的内腔进行除灰。传统的过滤装置中，气流由滤芯外壁流入滤芯内腔，杂质和灰尘被过滤留在滤芯外壁，可用脉冲清灰系统喷射出的压缩空气流进行除灰。而本发明的过滤装置结构，不便于采用压缩空气对滤芯内腔进行喷射，更重要的是，为避免脉冲的压缩空气对滤芯产生的压力和振动，提高滤芯的寿命，本发明不能采用压缩空气对滤芯除灰的方式。本发明采用了一种反吸风过滤清扫的技术方案。

本发明中，采用至少两个过滤箱体50。本实施例中采用了两个过滤箱体（5A和5B），过滤箱体的进风口51设有管道三通53，进风管10通过管道三通53分别连通两个过滤箱体的进风口51，每个过滤箱体的进风口与进风管10之间分别设有进风截断阀11。同样，反吸风管20也通过管道三通53分别连通两个过滤箱体的进风口，每个过滤箱体的进风口与反吸风管20之间设有反吸风截断阀21，反吸风机30的进气口连接反吸风管20，反吸风机30的出气口连通进风管10，两个过滤箱体的出风口52都连通出风管40，也使两个过滤箱体的出风口52通过出风管40互相连通。

实施例二：

如图5、图6，一种倒置滤芯反吸风过滤方法，所述方法采用实施例一所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，包括两个过滤箱体（5A和5B）。本实施例的方法用于含氮氧化物烟气的尘硝协同脱除。方法包括：

过滤箱体5B需要进行滤芯除灰，设置过滤箱体5A为烟气过滤箱体，设置过滤箱体5B为反吹过滤箱体。

在进行尘硝协同脱除，内含有粉尘和氮氧化物的含氮氧化物烟气由进风管10进入，在进风管10内与氨气喷射接口12喷入的氨气8N混合。

开启连接烟气过滤箱体5A的进风截断阀11A，使含氮氧化物烟气通过进风管10进入烟气过滤箱体5A。同时关闭连接烟气过滤箱体5A的反吸风截断阀21A，阻止含氮氧化物烟气进入吸风管20。

含氮氧化物烟气在烟气过滤箱体5A内向上穿过滤芯60时，粉尘被阻拦在滤芯60的内腔。同时，在附着在滤芯上的催化剂的作用下，利用烟气中喷入的氨气将氮氧化物还原为氮气和水，实现了尘和硝的协同脱除。

经尘硝协同脱除后的净化烟气进入出风管40，部分净化烟气由出风管排出，实现了烟气净化。

启动反吸风机30，开启连接反吹过滤箱体5B的反吸风截断阀21B，在反吸风机30的作用下，使部分烟气由出风管40进入反吹过滤箱体5B，对反吹过滤箱体内的滤芯60A进行反吹。反吹过滤箱体内的气流由反吸风管汇入所述进风管。在此过程中，关闭连接反吹过滤箱体5B的进风截断阀11B，阻止反吹过滤箱体内的气流进入进风管10。

本实施例在尘硝协同脱除时，含氮氧化物烟气在过滤箱体内实现尘和硝的协同脱除。在运行一段时间后随着滤芯60的内腔灰尘的富集，需要对滤芯进行除灰，如本实施例中的过滤箱体5B需要进行滤芯除灰，将其设置为反吹过滤箱体。

本实施例的方法中有两种气流流动，一种是过滤气流8F，另一种是反吸气流8R。过滤气流8F由进风管10进入过滤箱体50下部，被过滤后由出风管40排出。反吸气流8R由出风管40进入过滤箱体50上部，从滤芯外壁进入，从滤芯内腔流出，经反吸风管20和反吸风机30再次进入进风管10，汇入过滤气流。

如图5所示，在进行尘硝协同脱除时，连接烟气过滤箱体5A的进风截断阀11A开启，连接烟气过滤箱体5A的反吸风截断阀21A关闭，连接反吹过滤箱体5B的进风截断阀11B关闭，连接反吹过滤箱体5B的反吸风截断阀21B开启，同时反吸风机30启动。过滤气流8F由进风管10进入过滤箱体5A下部，然后进入滤芯60A的内腔，由滤芯的外壁流出，实现尘硝协同脱除。之后过滤气流8F由过滤箱体5A的出风口52A进入出风管40。部分气流由出风管40排出，部分气流在反吸风机30的作用下，形成反吸气流8R。反吸气流8R由出风管40进入反吹过滤箱体5B上部，从滤芯60A的外壁进入，从滤芯内腔流出，经反吸风管20和反吸风机30再次进入进风管10，汇入过滤气流。在这个过程中，气流被过滤箱体5A内的滤芯过滤净化，部分被净化的气流排出，部分被净化的气流作为反吸气流8R，对反吹过滤箱体5B内的滤芯进行反吹，使滤芯60B内腔沾染的灰尘81脱落，经出灰阀55排出，实现对反吹过滤箱体5B内的滤芯的除灰，同时不间断正常的过滤流程。在本流程中，在烟气过滤箱体5A内进行尘硝协同脱除，反吹过滤箱体5B内进行滤芯的除灰。

为了保持过滤装置的连续运行，可以将每个过滤箱体轮换设置为烟气过滤箱体和反吹过滤箱体。

当过滤箱体5A需要进行滤芯除灰时，可以将过滤箱体5A与过滤箱体5B的功能互换，将过滤箱体5A设置为反吹过滤箱体，将过滤箱体5B设置为烟气过滤箱体。

如图6所示，连接反吹过滤箱体5A的进风截断阀11A关闭，连接反吹过滤箱体5A的反吸风截断阀21A开启，连接烟气过滤箱体5B的进风截断阀11B开启，连接烟气过滤箱体5B的反吸风截断阀21B关闭，同时反吸风机30启动。过滤气流8F由进风管10进入过滤箱体5B下部，然后进入滤芯60B的内腔，由滤芯的外壁流出，实现尘硝协同脱除。之后过滤气流8F由烟气过滤箱体5B的出风口52B进入出风管40。部分气流由出风管40排出，部分气流在反吸风机30的作用下，形成反吸气流8R。反吸气流8R由出风管40进入反吹过滤箱体5A上部，从滤芯60A的外壁进入，从滤芯内腔流出，经反吸风管20和反吸风机30再次进入进风管10，汇入过滤气流。在这个过程中，气流被烟气过滤箱体5B内的滤芯过滤净化，部分被净化的气流排出，部分被净化的气流作为反吸气流8R，对反吹过滤箱体5A内的滤芯进行反吹，使反吹过滤箱体5A内腔沾染的灰尘81脱落，经出灰阀55排出，实现对反吹过滤箱体5A内的滤芯的除灰，同时不间断正常的过滤流程。

本实施例仅以两个过滤箱体的装置为例。实际上，本发明的反吸风过滤装置可以采用更多的过滤箱体进行组合，根据工艺流程的需要，部分过滤箱体进行尘硝协同脱除，部分过滤箱体进行滤芯除灰。当然在不需要滤芯除灰的条件下，可以用全部过滤箱体进行尘硝协同脱除。

本发明中，滤芯除灰的气源采用出风管中完成尘硝脱除的净烟气，并由反吸风机提供低清灰压力，因此清灰气源压力低、温度与未完成尘硝脱除的烟气温度相同，避免了高压脉冲气流清灰时引起的滤芯振动断裂，预防了清灰时滤芯表面的降温板结，延长了滤芯的使用寿命。

尘硝脱除时采用烟气由滤芯内腔穿出至滤芯外部的内滤式过滤方式，烟气经滤芯安装花板的稳流作用并在穿出滤芯后，直接进入出风管，减小了上部过滤箱体内烟气的扰流，因此能够有效的避免了滤芯的晃动，预防了滤芯的晃断失效，因而可提高滤芯的制作长度，节省了过滤装置的占地面积。

滤芯倒扣安装在滤芯安装花板上，因此滤芯是在受压状态下承担自重及灰重荷载，避免了吊挂式安装中滤芯在受拉状态下承担自重及灰重荷载，由于此类滤芯的抗压强度远大于抗拉强度低，从而避免了滤芯的拉断失效。

综上，本发明实现了有效避免了现有尘硝协同脱除装置在清灰时滤芯的振动断裂、运行时滤芯的晃动断裂、积灰时滤芯的拉扯断裂，预防了清灰时的低温板结，减少了装置的占地面积。采用了适合于倒置滤芯的反吸风的滤芯除尘技术，具有延长过滤装置使用寿命、提高装置经济性、增加使用安全性的优点。

Claims (10)

1.一种倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于，包括进风管（10）、反吸风管（20）、反吸风机（30）、出风管（40）和多个过滤箱体（50），所述过滤箱体内设有滤芯（60），所述滤芯的开口端（61）朝向所述过滤箱体的下方，所述进风管分别连通每个所述过滤箱体的进风口（51），每个所述进风口与所述进风管之间分别设有进风截断阀（11），所述反吸风管分别连通每个所述过滤箱体的进风口，每个所述进风口与所述反吸风管之间设有反吸风截断阀（21），所述反吸风机的进气口连接所述反吸风管，所述反吸风机的出气口连通所述进风管，每个所述过滤箱体设有连通所述出风管的出风口（52）。

2.根据权利要求1所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于，所述进风口设置在所述过滤箱体的下部，所述进风口通过管道三通（53）连接所述进风管和所述反吸风管。

3.根据权利要求1所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于，所述出风口设置在所述过滤箱体的顶部，多个所述过滤箱体的出风口通过所述出风管互相连通。

4.根据权利要求1所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于，所述滤芯是圆筒状陶瓷纤维滤芯，所述过滤箱体的进风口连通所述滤芯开口端。

5.根据权利要求1所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于，所述过滤箱体内设有花板（70），所述花板设有多个花板孔（71），每个所述花板孔处安装有一个所述滤芯（60），所述花板孔连通所述滤芯的内腔。

6.根据权利要求5所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于，所述花板孔处设有花板孔短脖（72），所述滤芯的开口端套在所述花板孔短脖上，所述滤芯在开口端设有滤芯法兰（62），所述滤芯通过压环（63）被压紧在所述花板上。

7.根据权利要求6所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于，所述压环通过螺柱（64）压紧所述滤芯法兰，所述螺柱与所述压环之间设有调节弹簧（65）。

8.根据权利要求1所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于，所述进风管设有氨气喷射接口（12）。

9.一种倒置滤芯反吸风过滤方法，所述方法采用权利要求1至8任意一项所述的倒置滤芯反吸风过滤装置，其特征在于：

设置至少一个所述过滤箱体(5A)为烟气过滤箱体，设置至少一个所述过滤箱体(5B)为反吹过滤箱体；

含氮氧化物烟气通过所述进风管(10)进入所述烟气过滤箱体，进行尘硝协同脱除；

经尘硝协同脱除后的净化烟气进入出风管（40），部分净化烟气由出风管排出，部分烟气由出风管进入所述反吹过滤箱体（5B），对所述反吹过滤箱体内的滤芯进行反吹；

反吹过滤箱体内的气流由反吸风管（20）汇入所述进风管（10）；

每个所述过滤箱体轮换设置为所述烟气过滤箱体和所述反吹过滤箱体。

10.根据权利要求9所述的倒置滤芯反吸风过滤方法，其特征在于，开启连接所述烟气过滤箱体（5A）的所述进风截断阀（11A），关闭所述连接烟气过滤箱体的所述反吸风截断阀（21A），使含氮氧化物烟气通过所述进风管（10）进入烟气过滤箱体（5A）；

启动反吸风机（30），开启连接所述反吹过滤箱体（5B）的所述反吸风截断阀（21B），关闭连接所述反吹过滤箱体（5B）的所述进风截断阀（11B），使反吹过滤箱体内的气流由反吸风管汇入所述进风管。