CN1218768C - 一种过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，该装置涉及环保、通风技术领域，在装置是内横置或纵置由外层滤网、支柱、内层滤网、轴套、轴盘、顶圈构成的高速旋转的过滤筒，在气体分离净化过程中，含固相颗粒物和/或液相液滴的气体通过高速旋转的过滤筒的过滤层进行过滤，它能使用大网孔的过滤材料高效滤除气体中细微的固相颗粒物和/或液相液滴，扩大了过滤式气体分离净化装置的使用范围，大大提高了过滤速度，降低了过滤过程中气流的阻力，可随时清理积累在过滤层上的固相颗粒物和/或液相液滴，使过滤过程工作状况稳定，它可应用在日前过滤式气体分离净化装置所适用大多数场合。
Description
技术领域：
本发明涉及环保、通风技术领域，特别涉及气体分离净化装置。
背景技术：
在现有技术中，过滤式气体分离净化装置是将气体中的固相颗粒物和/或液相液滴分离的最主要设备，其工作原理是：在通风机的驱动下，含固相颗粒物和/或液相液滴的气体通过静止的过滤层，将固相颗粒物和/或液相液滴截留在过滤层上，从而实现分离气体中固相颗粒物和/或液相液滴达到净化气体的目的，根据这个原理，其截留的固相颗粒物和/或液相液滴的通径必须大于过滤层网的孔尺寸，而其过滤效率的高低取决于能否去除气体中细微的固相颗粒物和/或液相液滴，因此，其去除细微的固相颗粒物和/或液相液滴必须采用采用网孔尺较小(一般为网孔尺寸为5-50μm)的过滤材料作过滤层，才能获得高的过滤效率；但目前网孔小会的过滤材料均为纸制和/或由棉、麻、毛、人造纤维等加工而成，这些材料的机械性能、耐高温性能、耐腐蚀性能都比较差，这不仅降低了过滤层的使用寿命，而且也很难直接处理高温和/或高腐蚀性的气体，这样就限制了它的使用范围；其次，网孔小的过滤材料必然造成气流通过阻力很大，为了降低气流通过阻力，一般都选用0.008-0.025m/s这样极低的过滤速度，而低的过滤速度在处理同样体积的气体时，必须增加过滤层的面积，会使净化装置体积庞大，增加其制造材料的消耗和制造成本、增大了其占用的土地和空间；而且，即使这样低的过滤速度也能产生1000Pa以上的阻力，增加通风机所消耗的功率；此外，在过滤中随着被处理气体中固相颗粒物和/或液相液滴在过滤层上的积累，会造成过滤层两侧压力差增大，会使处理气体量显著下降，同时也会把有些已经截留在过滤层上的细微颗粒物挤压过去，使净化效率降低；在目前公知的空气过滤法中，清理积累在过滤层上的固相颗粒物和/或液相液滴一般采用人工拍打、机械振打过滤层和/或气流反吹、高(低)压压缩空气脉冲反吹的方法，但这些方法均为间歇式清理，仍使过滤过程工作状况不稳定。
发明内容：
本发明的目的是提供一种过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，该净化装置过滤效率高、过滤材料耐高温、耐腐蚀、阻力小，可随时清理积累在过滤层上的固相颗粒物和/或液相液滴，使过滤过程工作状况稳定，净化装置占地面积小，制造和使用成本低。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置由支腿、集灰罐、插板阀、灰斗、进风口、壳体、粗筛网、电动机、过滤筒、出风口构成。所述集灰罐、插板阀、灰斗自下而上设置在壳体下部与地面之间，所述进风口设置在壳体中下部的侧面，所述粗筛网设置在壳体内中部，在壳体内上部横置一个由外层滤网、支柱、内层滤网、轴套、轴盘、顶圈构成的过滤筒，其中支柱、顶圈构成过滤筒的骨架，轴盘构成过滤筒底盘，外层滤网和内层滤网分别固定在骨架的内外柱面上，该过滤筒轴盘端封闭、顶圈端敞开，所述轴盘为盲板，所述轴套安装在轴盘的中心位置，并与电动机的输出轴套装，轴套和电动机的输出轴之间采用平键连接，防止二者之间产生相对转动。电动机的输出轴端部采用压板和紧定螺钉紧固轴套和电动机的输出轴，防止二者间产生相对轴向窜动。所述电动机通过螺栓、螺母紧固在端盘上，所述端盘通过螺钉安装在平板法兰上。所述出风口为一穿过壳体的圆风管，其一端插入过滤筒敞开端内，在圆风管外壁焊装一迷宫圈，另一端在壳体外，并装有圆法兰与外部排风管道相连接。
所述过滤筒上的外层滤网、内层滤网的瞬时移动方向与被过滤气体的气流运动方向垂直。
所述过滤筒可横向放置，也可纵向放置。
所述过滤筒的外形可以制成圆柱形，也可以制成圆锥台形。
所述外层过滤网和内层过滤网均由耐腐蚀、耐高温的不锈钢制作。
本发明提供的过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置与现有的气体分离净化装置相比，有如下的有益效果：
(1)采用大尺寸网孔的过滤材料实现高效分离
本发明提供的过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置的基本原理参见图3。设在气体中有粒径为d的固相颗粒物和/或液相液滴，以速度v1随气体垂直穿过网孔通径为D、宽度为b的外层滤网进行过滤，且固相颗粒物和/或液相液滴的粒径d远小于外层滤网的网孔通径D；因过滤筒高速旋转使外层滤网(过滤层)相对于净化装置本体是以线速度v2进行高速移动，移动方向与v1垂直；当含固相颗粒物和/或液相液滴的气体穿过过滤层时，其完全通过初效过滤网所需的时间t1＝b/v1；而初效过滤网移动一个网孔通径所需的时间为t2＝D/v2；当t1＞t2，也就是v2＞(D/b)v1时，初效过滤网的骨架必然与固相颗粒物和/或液相液滴发生碰撞；若初效滤网的移动速度v2＞＞(D/b)v1时，固相颗粒物和/或液相液滴刚刚进入过滤网的网孔就会被碰撞出和/或粘附在过滤网的骨架上，有效地阻止固相颗粒物和/或液相液滴穿过过滤网，从而实现采用大尺寸网孔过滤材料高效截留气体中的细微的固相颗粒物和/或液相液滴的目的。
(2)过滤材料耐高温、耐腐蚀
由于本发明采用大尺寸网孔过滤材料实现高效分离净化，所以可采用耐高温、耐腐蚀不锈钢制作的过滤网，处理高温气体及高腐蚀性气体，使气体分离净化装置使用范围扩大。
(3)过滤阻力小，过滤速度高
由于本发明采用大尺寸网孔过滤材料实现高效分离净化，因而使气流通过阻力减小，实现高滤速过滤，不仅降低了通风机消耗的功率，而且使设备体积和占地面积大大减小，有效地降低了制造成本和使用成本。
(4)过滤过程工作状况稳定，可随时清理积累在过滤层上的固相颗粒物和/或液相液滴。
本净化装置的工作原理是：在通风机驱动下将含固相颗粒物和/或液相液滴的气体由进风口引入壳体内，然后依次穿过旋转的外层滤网和内层滤网进行两级过滤，过滤时，由于初效滤网和高效滤网的切向速度远远大于含固相颗粒物和/或液相液滴的气体穿过初效滤网和高效滤网的速度，所以当固相颗粒物和/或液相液滴在刚刚进入过滤网的网孔时就会被碰撞出，落回到壳体中，即使一些黏性比较大的固相颗粒物和/或液相液滴在碰撞后会粘附在初效滤网和高效滤网的骨架上，但由于初效滤网和高效滤网本身高速旋转，会产生较大的离心力，将这些固相颗粒物和/或液相液滴甩会壳体中，实现随时清理积累在过滤层上的固相颗粒物和/或液相液滴，使过滤过程工作状况稳定，这些被撞回或甩回壳体的固相颗粒物和/或液相液滴将沉降在壳体底部，当其积累到一定量时会被集中清除。过滤后的气体将是含有极微量杂质的洁净气体，它们通过出风口进入通风机，最后通过烟囱进行排放，达到气体净化的目的。
附图说明
图1为过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置的结构示意图。
图2为图1的A部放大图。
图3为图2的B-B的放大局部剖视图。
图4为图1的C部放大图。
图5为应用过滤层高速移动的过滤式气体分离净化方式的含过滤器的轴流通风机的结构图。
图6为应用过滤层高速移动的过滤式气体分离净化方式的混合式换热器。
图7为应用过滤层高速移动的过滤式气体分离净化方式的集中吸尘机组中的过滤器的结构图。
图8是应用过滤层高速移动的气体分离净化方式的喷雾干燥脱硫除尘器的结构图。
图中：1.支腿2.集灰罐3.插板阀4.灰斗5.进风口6.壳体7.粗筛网8.电动机9.过滤筒10.出风口11.外层滤网12.支柱13.内层滤网14.压板15.紧定螺钉16.平键17.轴套18.轴盘19.平板法兰20.螺钉21.端盘22.螺栓23.螺母24.顶圈25.迷宫密封圈26.盲板27.轴流通风机叶轮28.外环29.轴流风机壳体30.轴流风机电动机31.电机支架32.排水嘴33.换热器壳体34.栏栅35.混流网36.离心喷头37.布液管38.供液管39.水泵40.立柱41.弯头管42排口43.角钢支架44.过滤器壳体45.吸口46.弯头出风口47弯头支架48.多管除尘器壳体49.旋风子50.精滤尘器壳体51.整流隔栅52.气流式雾化器53.压缩空气管54.碱液管55.喷雾干燥脱硫器壳体。
具体实施方式1
与平均风量6000m3/h、4-72-12 No5A 2.2kW通风机相匹配的过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，处理前空气平均含尘量为2g/m3，平均粒径为3.2μm。处理温度为常温。如图1、图2、图3、图4所示。设备本体为3mm普通钢板焊制，设备基本外形尺寸为：长550mm、宽550mm、高1850mm，壳体6内横置一圆柱状过滤筒9，其由外层滤网11、支柱12、内层滤网13、轴盘18、顶圈24构成，其中支柱12、顶圈24构成过滤筒9的骨架，轴盘18为过滤筒9的底盘。骨架外柱面蒙有网孔通径3mm×5mm厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成的外层滤网11、其内柱面蒙有网孔通径2mm×4mm厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成的内层滤网13，形成两级过滤层。过滤筒9的外形尺寸为：Φ428mm，长520mm，并由功率为0.75kW，转速为16r/s的电动机8驱动；轴套17安装在轴盘18的中心位置，并与电动机8的输出轴套装，轴套17和电动机8的输出轴之间采用平键16连接，防止二者之间产生相对转动。电动机8的输出轴端部采用压板14和紧定螺钉15紧固轴套和电动机8的输出轴，防止二者间产生相对轴向窜动。电动机8通过螺栓22和螺母23紧固在端盘21上，端盘21通过螺钉20安装在平板法兰19上，进风口5设置在壳体6中下部的侧面，粗筛网7焊装在壳体6中部内壁，出风口10为一穿过壳体6的圆风管，其一端插入过滤筒9敞开端内，在圆风管外壁焊装一迷宫密封圈25，迷宫密封圈25和顶圈24之间的间隙形成迷宫式密封，集灰罐2、插板阀3和灰斗4自下而上设置在壳体6和地面之间，支腿1焊装在壳体6的外壁上。工作时，在通风机的驱动下，含尘气体从进风口5进入壳体6内，上升至粗筛网7处滤除大粒径杂物，继续上升至过滤筒9外，然后穿过高速旋转的外层滤网11和内层滤网13进行两级过滤层高速移动过滤，过滤后的洁净气体通过出风口10排放；被滤除的粉尘沉降在灰斗4内，当其积累到一定量时，打开插板阀3落入集灰罐2中被集中清除；经测试，在过滤速度为2.396m/s，滤网线速度为21.5m/s，出风口10处平均含尘量为39mg/m3，除尘效率为98.1％。
具体实施方式2
在XGD4F轴流通风机(流量为3080-6180m3/h，全压为505-250Pa，轴流风机电动机30功率为0.75kW，风机转速为1450r/min)基础上，同轴同动力源加设过滤筒9的含过滤器的轴流通风机，其可替代目前由滤布式初效过滤器、高效过滤器和轴流通风机组成的新风机组，如图5所示。轴流风机壳体29用2mm普通钢板焊制，基本外形为圆柱形，直径为448mm，长度340mm；过滤筒9基本形状为圆锥台，由盲板26、外环28、支柱12、内层滤网13、外层滤网11构成，其中盲板26直径为300mm，厚度为3mm，外环28外径为440mm，内径为400mm，其内焊装轴流通风机叶轮27，盲板26和外环28之间通过支柱12连接并构成过滤筒9的骨架，骨架内外分别蒙有网孔通径1mm×1.5mm，厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成的内层滤网13和网孔通径2mm×4mm，厚度为1mm菱形不锈钢钢板网制成的外层滤网11形成两级过滤层，过滤筒9的长度为300mm。轴流风机电动机30固定在电机支架31上，轴流风机电动机30运行时，带动轴流通风机叶轮27和过滤筒9共同旋转，使内层滤网13和外层滤网11对净化前气体进行过滤层高速移动的分离净化。经测试，在平均滤速为3.94m/s，滤网平均线速度为22.8m/s时，其对粒径在2μm以下的固相颗粒物的净化效率为86％，其对粒径在2μm以上的固相颗粒物的净化效率为98.6％。
具体实施方式3
用于冷热流体是水和空气之间换热的混合式换热器，单位时间处理换热气体量为10800m3/h，单位时间处理换热水量为8m3/h，换热前空气的热学参数为：干球温度＝28℃，湿球温度＝22.5℃，换热前水的热学参数为14℃。如图6所示。设备本体为3mm普通钢板焊制，设备基本外形尺寸为：长1050mm、宽550mm、高1100mm，换热器壳体33采用3mm普通冷轧钢板焊制，内外表面进行喷塑处理，换热器壳体33内置450×550mm，厚度为180mm塑丝制的混流网35，混流网35采用栏栅34固定，在混流网35右侧设置16个离心喷头36，离心喷头36安装在布液管37上，并通过水泵39、供液管38和布液管37供应换热前的冷水，排水嘴32设置在换热器壳体33底部，横置的过滤筒9位于换热器壳体33上部一侧，过滤筒9的外形尺寸为：Φ428mm，长520mm，并由功率为0.75kW，转速为16r/s的电动机8驱动；其外层滤网11由通径5mm×8mm厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成、其内层滤网13由通径2mm×4mm厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成。工作时，在外置通风机的驱动下，换热前的空气从进风口5进入换热器壳体33内，在水泵39驱动下，换热前的水通过供液管38和布液管37进入离心喷头36，换热前的空气在喷射区与离心喷头36喷出的雾状水相遇、混合并进行热交换，换热后的水和空气的混合流体经过混流网35后通过过滤筒9进行两级强制分离，分离后的水被甩回换热器壳体33内腔，经自由下落到换热器壳体33底部，然后经排水嘴32排出；强制分离后的空气穿过通过外层滤网11和内层滤网13后经排风口10排出。换热后空气的热学参数为：干球温度＝17.6℃，湿球温度＝17.6℃，换热后水的热学参数为17.7℃。
具体实施方式4
与功率为7.5kW，流量为7m3/min，真空度为35000Pa的罗茨式真空泵相匹配的集中吸尘机组中的过滤器，可替代目前该机组中的袋式除尘器，如图7所示；设备本体为6mm普通钢板焊制，设备基本外形为圆柱形，外形尺寸为Φ850mm，高2550mm，过滤器壳体44通过立柱40固定在地面上，集灰罐2、插板阀3和灰斗4自下而上设置在过滤器壳体44和地面之间，过滤器壳体44内顶部设置竖置的过滤筒9，过滤筒9的外形尺寸为：Φ340mm，高380mm，并由功率为0.75kW，由转速为16r/s的电动机8驱动；其外层滤网11由通径2mm×4mm厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成、其内层滤网13由通径1mm×1.5mm厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成。弯头管41通过角钢支架焊装在过滤器壳体44内壁上，其一端插入过滤筒9内，另一端穿过过滤筒9壁板与排口42焊装，排口42通过管道与罗茨式真空泵入口相连，吸口45焊装在过滤器壳体44一侧。吸口45通过管道与清扫器具相连。工作时，启动罗茨式真空泵和电动机8，在罗茨式真空泵驱动下，含尘气体经过吸口45进入过滤器壳体44内，当含尘气体穿过高速旋转的过滤筒进行两级过滤后，过滤后的洁净气体通过排口42被吸入罗茨式真空泵，然后排出；含尘气体中的固相颗粒物沉降在灰斗4内，当其积累到一定量时，打开插板阀3落入集灰罐2中被集中清除；经测试，在过滤速度为0.28m/s，滤网线速度为17.2m/s时，其对粒径在1μm以下的固相颗粒物和/或液相液滴的净化效率为93％，其对粒径在1μm以上的固相颗粒物和/或液相液滴的净化效率为99.5％。
具体实施方式5
与功率为2.8MW(4吨/小时)燃煤锅炉相匹配的喷雾干燥脱离除尘器，如图8所示，设备分为本体三个基本部分串联而成，右侧为喷雾干燥脱硫器，中间为多管旋风除尘器，左侧为过滤层高速移动的精滤尘器；其中喷雾干燥脱硫器壳体55、多管旋风除尘器壳体48和过滤层高速移动的精滤尘器壳体50均为壁厚为5mm普通钢板焊制而成并焊装在一起形成整体设备，整体设备四角外壁焊装支腿1，喷雾干燥脱硫器壳体55下部、多管旋风除尘器壳体48下部和精滤尘器壳体50下部均自上而下设置灰斗4、插板阀3和集灰罐2，整体设备基本外形为长方体，基本外形尺寸为：长3100mm，宽1400mm，高3500mm，进风口5设置在喷雾干燥脱硫器壳体55侧壁，整流隔栅51设置在喷雾干燥脱硫器壳体55内进风口5的上方，在整流隔栅51上部设置一气流式雾化器52，压缩空气管53和碱液管54安装在气流式雾化器52上，向气流式雾化器52供应压缩空气和氢氧化钠水溶液。24个旋风子49设置在多管旋风除尘器壳体48内，形成多管旋风除尘器；精滤尘器壳体50内顶部设置竖置的过滤筒9，过滤筒9的外形尺寸为：Φ428mm，高550mm，并由功率为1.1kW，转速为24.2r/s的电动机8驱动；其外层滤网11由通径2mm×4mm厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成、其内层滤网13由通径1mm×1.5mm厚度为1mm的菱形不锈钢钢板网制成。弯头出风口46为一穿过精滤尘器壳体50的圆弯头风管，其由弯头支架47支撑在精滤尘器壳体50内，其一端插入过滤筒9敞开端内。工作时，在通风机的驱动下，燃煤锅炉烟气从进风口5进入喷雾干燥脱硫器壳体55内，经整流隔栅51整流后与气流式雾化器52喷出的雾状氢氧化钠水溶液相遇、混合，雾状氢氧化钠水溶液中的氢氧化钠、水与锅炉烟气中的二氧化硫发生以下化学反应：
反应后的产物为亚硫酸钠水溶液的细微液滴和硫酸钠水溶液细微液滴在继续上升时在高温锅炉烟气的作用下，水分蒸发，形成固相亚硫酸钠颗粒和固相硫酸钠颗粒并与锅炉烟气混在一起进入多管旋风除尘器，通过多管旋风除尘器内24个旋风子49对含尘烟气进行粗分离，经粗分离后的的气体从旋风子49的芯管进入精滤尘器壳体50内，然后通过过滤筒9上高速旋转的外层滤网11和内层滤网13进行精过滤，过滤后的洁净气体通过弯头出风口46排放；喷雾干燥脱硫器、多管旋风除尘器和精滤尘器分离出的固相颗粒物沉降到各自的灰斗4内，当积累到一定量时，打开各自的插板阀3落入各自的集灰罐2中被集中清除。经测试，在过滤速度为2.8m/s，滤网最小线速度为32.5m/s时，其对粒径在1μm以下的固相颗粒物的净化效率为87％，其对粒径在1μm以上的固相颗粒物的净化效率为98.3％；在燃烧平均含硫量为1.1％的燃煤，每小时喷射PH值为13的氢氧化钠水溶液为85升/小时，脱硫效率为91％。
Claims (6)
1.一种过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，由支腿(1)、集灰罐(2)、插板阀(3)、灰斗(4)、进风口(5)、壳体(6)、粗筛网(7)、电动机(8)、过滤筒(9)、出风口(10)构成，其特征在于：所述集灰罐(2)、插板阀(3)、灰斗(4)自下而上设置在壳体(6)下部与地面之间，所述进风口(5)设置在壳体(6)中下部的侧面，所述粗筛网(7)设置在壳体(6)内中部，在壳体(6)内上部一侧横置一个由外层滤网(11)、支柱(12)、内层滤网(13)、轴套(17)、轴盘(18)、顶圈(24)构成的过滤筒(9)，其中支柱(12)、顶圈(24)构成过滤筒(9)的骨架，轴盘(18)构成过滤筒(9)的底盘，外层滤网(11)和内层滤网(13)分别焊装在骨架的内外柱面上，过滤筒(9)在轴盘(18)端封闭、顶圈(24)端敞开，所述轴盘(18)为盲板，所述轴套(17)安装在轴盘(18)的中心位置，并与电动机(8)的输出轴套装，轴套(17)和电动机(8)的输出轴之间采用平键(16)连接，电动机(8)的输出轴端部采用压板(14)和紧定螺钉(15)紧固轴套(17)和电动机(8)的输出轴，所述电动机(8)通过螺栓(22)、螺母(23)紧固在端盘(21)上，所述端盘(21)通过螺钉(20)安装在平板法兰(19)上，所述出风口(10)为一穿过壳体(6)的圆风管，其一端插入过滤筒(9)敞开端内，在圆风管外壁焊装一迷宫圈(25)，另一端在壳体外，并装有圆法兰，与外部排风管道相连接。
2.根据权利要求1所述的过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，其特征在于：所述外层滤网(11)和内层滤网(13)的瞬时移动方向与被分离净化气体的气流运动方向垂直。
3.根据权利要求1所述的过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，其特征在于：所述过滤筒(9)可横向放置，也可以纵向放置。
4.根据权利要求1所述的过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，其特征在于：过滤方式采取被分离净化气体由过滤筒(9)外通过过滤层向过滤筒(9)内腔流动的外滤式过滤。
5.根据权利要求1所述的过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，其特征在于：所述过滤筒(9)的外形可制成圆柱形，也可制成圆锥台形。
6.根据权利要求1所述的过滤层高速移动的过滤式气体分离净化装置，其特征在于：所述外层滤网(11)和内层滤网(13)均由耐腐蚀、耐高温的不锈钢制作。
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