CN1305550C - 颗粒床气体净化装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种颗粒床气体净化装置及其方法，包括壳体、设置在壳体内的布风器和位于布风器之上的颗粒床，其特征在于：颗粒床至少由两层滤料组成，所述各层滤料的粒径自上而下依次逐层减小，而各层滤料的颗粒密度则自上而下依次逐层增大，且上层滤料颗粒密度小于相邻下层滤料正常流化时所形成的床层密度，同时所述的各层滤料还具有共同的正常流化而互不相混的气速范围。因此采用此装置除尘时，上部各层滤料进行粗除尘，最下层滤料进行精除尘；反吹清灰时，各层滤料正常流化而互不相混。因此采用本发明的除尘装置，既可提高床层的容尘量，又能提高过滤效率，且清灰简单。在上游管道上喷粗脱硫剂和滤料选用精脱硫剂，还可实现精、粗除尘和精、粗脱硫集于一体的目的。

Description

颗粒床气体净化装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种处理含尘气体的颗粒床气体净化装置以及利用该装置进行过滤净化的方法。

背景技术

在现有技术中，用于气体过滤除尘的颗粒床(层)按颗粒流动状态分，可分为固定床、移动床和流化床三种基本方式，其中流化床过滤除尘的特点是过滤效率很低，只能作初级除尘，应用很少；而固定床过滤除尘的特点是过滤时颗粒层静止不动，过滤效率高，但其主要缺陷在于：①筛网问题。由于筛网是支承颗粒层和使气流均匀流过颗粒层的重要部件，而采用上述结构后容易使其发生堵塞和漏料现象，特别是不能采用加工性能差的耐高温材料，也因透气性要求，不能涂敷耐高温材料，因而其耐高温性差。②清灰问题。当颗粒层过滤积灰到一定程度后，需要清灰，清灰方法有机械清灰和气动清灰两类。机械清灰如振动清灰、借助耙子等工具翻动颗粒床清灰等，不仅机械故障多，对大型场合也较难实现。气动清灰存在着过滤气与反吹气的切换问题，若滤层容尘量小，清灰周期就短，过滤气与反吹气切换频繁，不仅反吹耗能大，气体切换故障也多。

移动床过滤的特点是颗粒层缓慢连续移动，含尘颗粒连续排出过滤器外清灰，清灰后干净颗粒又连续送回过滤器内，循环使用，如中国实用新型专利号为89200977的《一种颗粒物自动移动床过滤器》和中国实用新型专利号为99235010.7的《移动颗粒层过滤除尘器》都披露了这样的方案。但由于这种过滤器在清灰时，随着颗粒层移动易造成二次扬尘，同时也易产生颗粒破碎、堵料和磨损等问题。所以针对这种缺陷，本申请人提出了一种集过滤和清灰于同一壳体内、结构简单且无颗粒循环的除尘装置，即中国专利申请公开号为1470310A的《一种颗粒床过滤除尘装置及其方法》就公开了这样一种装置，采用该装置除尘时，含尘气自上而下依次流经颗粒过滤层和颗粒整流层，粉尘被过滤于过滤层中；而清灰时，反吹气自下而上流经颗粒整流层和颗粒过滤层，并使颗粒过滤层上部流化，借助气力翻动过滤层，带走积存于过滤层内的粉尘。因此其很好地解决了现有技术存在的缺陷。

但从以上现有技术中可知，现有各过滤床结构及其过滤方法的公共特点之一是：颗粒层是单层滤料，即只有一种滤料或几种滤料混合组成的单层过滤层，按理，当该单层滤料挑选得足够细时，就可以获得较为理想过滤效率；而当滤料足够粗时，则可以达到很大的床层容尘量。显然这对单层滤料而言是相互矛盾的，因此对具有单层滤料的过滤装置，其无论采用怎么样的滤床结构，也无法解决这一矛盾，即不可能同时满足过滤效率高且床层容尘量大的要求。所以在实际生产中，这种只能满足单一要求的气体除尘过滤装置已无法适应现代化生产的需要，因此需有待于进一步的改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种既可提高过滤效率又具有床层容尘量大的颗粒床气体净化装置及其方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种既可防止滤料引起布风器的堵塞和漏料，又可使反吹气流均匀的颗粒床气体净化装置及其方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种集除尘与去除含尘气体中的有害物质于一体的颗粒床气体净化装置及其方法。

本发明解决上述第一技术问题所采用的技术方案为：该颗粒床气体净化装置包括壳体、设置在壳体内的布风器和位于布风器之上的颗粒床，其中所述壳体的壳壁上分别开有含尘气进口、净化气出口和反吹气进口、反吹气出口，其特征在于：所述的颗粒床至少由上、下两层滤料组成，所述各层滤料的粒径自上而下依次逐层减小，而各层滤料的颗粒密度则自上而下依次逐层增大，且上层滤料颗粒密度小于相邻下层滤料正常流化时所形成的床层密度，同时所述的各层滤料还具有共同的正常流化而互不相混的气速范围。

所述的颗粒床可以由上、下两层滤料组成；也可以由上、中、下三层滤料组成，只要满足粒径自上而下依次逐层减小、密度自上而下依次逐层增大，且各层滤料能正常流化时互不相混即可。

其过滤除尘方法为：①过滤时，含尘气体通过含尘气进口进入壳体内，自上而下流经颗粒床中的各层滤料，其中上部各层滤料进行粗过滤，以截留气体中的大部分粉尘，最下层滤料进行精过滤，以截获微细粉尘，最后清洁气通过布风器从净化气出口引出；②清灰时，反吹气通过布风器上的通孔，自下而上依次流经各层滤料，使各层滤料正常流化，并互不相混，同时带走积存于各层滤料内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体外。

本发明解决上述第二技术问题所采用的技术方案为：在所述的下层滤料与布风器之间的壳体内还可以铺设有始终处于静止状态的稳流层，该稳流层的颗粒粒径自上而下由小变大，且其与布风器接触处的下部颗粒粒径大于布风器的孔径，而其上部颗粒粒径与下层滤料的粒径相近。

所述的上层滤料可以选用粒径为2mm～8mm，颗粒密度为70kg/m³～400kg/m³的膨胀珍珠岩，所述的下层滤料选用粒径为0.5mm～2mm，颗粒密度为2500kg/m³～2650kg/m³的砂，而所述的稳流层选用粒径为1mm～10mm，颗粒密度为3000kg/m³～4000kg/m³的氧化铝球。

其过滤除尘方法为：①过滤时，含尘气体通过含尘气进口进入壳体内，自上而下流经颗粒床中的各层滤料，其中上部各层滤料进行粗过滤，以截留气体中的大部分粉尘，最下层滤料进行精过滤，以截获微细粉尘，最后清洁气通过稳流层、布风器后从净化气出口引出；②清灰时，反吹气通过布风器上的通孔，自下而上依次流经静止不动的稳流层和各层滤料，使各层滤料正常流化，并互不相混，然后带走积存于各层滤料内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体外。

本发明解决上述第三技术问题所采用的技术方案为：所述的上层滤料和下层滤料至少其中之一选用能去除含尘气体中的如硫、氯等有害物质的净化剂，该净化剂可选用与有害物质进行反应的吸收剂，也可以选用对有害物质进行吸附的吸附剂，并在壳体壁上开有再生气进口和再生气出口，以免吸收剂或吸附剂失效后，通过再生使其重复使用。其过滤除尘方法为：过滤时，含尘气自上而下依次流经各层滤料，粉尘被过滤于各层滤料中，同时气体中的有害物质至少与上层滤料或和下层滤料中的吸收剂或吸附剂进行反应或吸附而去除有害物质。

在该方案中还可以将上述增设的稳流层选用能去除含尘气体中有害物质的净化剂，同理该净化剂可选用能与有害物质进行反应的吸收剂，或选用对有害物质进行吸附的吸附剂，这样过滤时，含尘气自上而下依次流经各层滤料，粉尘被过滤于各层滤料中，同时气体中的有害物质与上层滤料和稳流层，或下层滤料和稳流层，或上、下层滤料和稳流层中的吸收剂或吸附剂进行反应或吸附而去除有害物质，结果使脱硫或脱氯效果更佳。

当然也可以采用如下的技术方案：即仅将稳流层选用能与含尘气体中的有害物质进行反应或吸附的吸收剂或吸附剂，同样在壳体壁上开有再生气进口和再生气出口，其方法相同。

同时还可以在与所述的含尘气进口相连接的上游管道或上游反应器上设有吸收剂注入口，从该注入口加入到含尘气体中的吸收剂，如脱硫剂、脱氯剂等，与含尘气体中的有害物质进行反应，过滤时，该吸收剂与含尘气体一起通过含尘气进口进入壳体内，含尘气体自上而下流经颗粒床中的各层滤料，其中上部各层滤料进行粗过滤，以截留气体中的大部分粉尘，最下层滤料进行精过滤，以截获微细粉尘，同时未被反应的吸收剂被截留到各层滤料中，并继续与含尘气体中的有害物质反应，最后清洁气通过稳流层、布风器后从净化气出口引出；清灰时，反吹气通过布风器上的通孔，自下而上依次流经静止不动的稳流层和各层滤料，使各层滤料正常流化，并互不相混，然后带走积存于各层滤料内的粉尘和失效后的吸收剂，经反吹气出口送至壳体外。

与现有技术相比，本发明的优点在于：①由于各层滤料的粒径自上而下逐层减小，因此在除尘时，上部各层滤料进行粗除尘，以提高床层容尘量；最下层滤料进行精除尘，以便于提高过滤效率，同时在反吹清灰时，由于各层滤料的粒度和密度匹配得当，且又具有共同的正常流化气速范围，并可使得上层滤料始终悬浮于与其相邻的下层滤料之上，互不相混，且流化结束后，又能保证各层滤料自动分层，界面清晰，从而可靠地保证下一次的循环工作。因此采用本发明的除尘装置，就可实现粗除尘和精除尘集于同一过滤床内，既可提高床层的容尘量，使得其清灰周期长，阻降小，运行费用低，同时又能提高过滤效率，使得其过滤效果更好，从而彻底地解决单层滤料过滤效率与床层容尘量之间顾此失彼的矛盾。②在下层滤料与布风器之间铺设的稳流层，一方面使得下层滤料的粒径不再受布风器孔径的影响，从而不会出现漏料和布风器堵塞等现象，另一方面又可以使下层滤料的粒径尽可能地小，以达到过滤效率高的目的，同时当反吹气经过该稳流层曲折通道的整流后，使得通过各层滤料的气流更加均匀。③上层滤料、下层滤料、稳流层三者或三者之一或上、下层滤料与稳流层的组合均可采用能与含尘气体中的有害物质进行反应或吸附的吸收剂或吸附剂时，由于吸收剂表面积灰层的扩散阻力远远小于吸收剂内部的扩散阻力，因此上、下层滤料在承担容尘负荷的同时，还具有脱硫或脱氯作用，其与稳流层一起实现滤料床除尘和去除有害物质一体化的功能。④采用通过上游管道或上游反应器中的注入口喷入吸收剂，未被反应的吸收剂被截留到各层滤料中，并继续与含尘气体中的有害物质反应，使得装置兼有提高吸收剂利用率和提高含尘气中有害物质去除率的功能。⑤而采用膨胀珍珠岩和砂作为上、下层滤料，这一方面来源丰富，另一方面价格低，从而使得运行费用低，维护更加方便。

附图说明

图1为本发明第一实施例的过滤时示意图；

图2为本发明第一实施例的清灰时示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1，如图1所示，该颗粒床气体净化装置包括壳体1、设置在壳体内的布风器5和位于布风器之上的颗粒床，在所述壳体1的上部壳壁上开有含尘气进口和反吹气出口，下部壳壁上则开有净化气出口和反吹气进口，而所述的颗粒床由上层滤料2和下层滤料3组成，且上层滤料2与下层滤料3必需满足以下要求：①上层滤料2的粒径大于下层滤料3的粒径，以免两层滤料粒径相近时起不到互补作用而变成单层滤料；②上层滤料2的颗粒密度小于下层滤料3的颗粒密度，且上层滤料2的颗粒密度还必须小于下层滤料3正常流化所形成的床层密度，以防流化时，上层滤料2不能浮于下层滤料3之上，即两层滤料将产生互混，且流化结束后不能自动分层；③上、下层滤料还具有共同的正常流化而互不相混的气速范围，两层滤料各自正常流化的气速范围可通过常用手册直接查得，也可以根据常用手册上查得的经验公式计算得到的，这两个正常流化气速范围的重叠部分即为两层滤料共同的正常流化气速范围，同时在该正常流化气速范围内找出互不相混的气速范围，否则将会出现以下两种情况：一种情况是上层滤料流化，而下层滤料不流化，此时下层滤料得不到有效清灰，而为了完全清灰，必须以增大反吹气速来使下层滤料流化，但若采用此方式，则上层滤料有可能出现过度流化，进入非正常流化状态，以致造成上层滤料磨损和扬析加剧。另一种情况是下层滤料流化，而上层滤料不流化，则此时上层滤料得不到有效清灰，同理若以增大反吹气速来使上层滤料也流化，则下层滤料有可能流化过度强烈，造成下层滤料穿入上层滤料，两层滤料相互混合，反吹结束后，两层滤料混杂在一起，不能分层，双层滤料床结构破坏，双层滤料层变成了单层滤料层。

根据上述原则，在选配上、下层滤料时，具体要求为：①上层滤料粒径应根据入口粉尘浓度大小及清灰周期长短要求确定，若入口粉尘浓度大，清灰周期要求长，则上层滤料粒径应大一些，以增大空隙，提高容尘量。而下层滤料粒径应根据粉尘细度及过滤效率要求来确定，若粉尘很细，过滤效率要求很高，则滤料粒径应选小一些，以提高细颗粒的过滤效率。②粒径确定后，两层滤料的密度选配应上轻下重，且应有足够的密度差，以保证上层滤料颗粒始终浮于下层滤料之上，流化结束后，两层滤料能自动分层，界面清晰。③在两层滤料共同的正常流化气速范围找出使两层滤料同时正常流化，且流化时基本上不相混，流化结束后，自动分层的气速范围。

按上述对上、下层滤料的具体要求，在实际选配时，先根据粒径及颗粒密度的要求初选上、下层滤料，再在手册上查得各滤料颗粒的临界流化速度u_mf，或用估算临界流化速度的经验公式计算各滤料颗粒的临界流化速度u_mf。由于手册中估算临界流化速度的经验公式有很多个，现采用如下公式：

Re² _mf+67.4Re_mf＝0.0408Ar

中Re_mf为雷诺数，定义为：

${\mathrm{Re}}_{\mathrm{mf}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_g{u}_{\mathrm{mf}}{d}_p}{\mathrm{\μ}}$

Ar为阿基米德数，定义为：

$\mathrm{Ar}=\frac{d_p^3{\mathrm{\ρ}}_g({\mathrm{\ρ}}_p-{\mathrm{\ρ}}_g)g}{{\mathrm{\μ}}^2}$

式中ρ_g为流化气体密度；u_mf为临界流化速度；d_p为颗粒粒径；ρ_p为颗粒密度；g为重力加速度；μ为气体动力粘度。

根据以上经验公式计算得到的或从手册中查得的各滤料颗粒的临界流化速度u_mf，再结合各滤料颗粒所属Geldart(人名：格兰德)颗粒类别，确定各滤料颗粒正常流化的速度范围以及共同的正常流化气速范围。若各滤料没有共同的正常流化气速范围，则重新调整各层滤料；若各层滤料具有共同的正常流化气速范围，则对选出的滤料组合再作进一步的流化试验，确定各层滤料共同的正常流化而互不相混的气速范围；若各层滤料没有共同的正常流化而互不相混的气速范围，则重新调整各层滤料。在这里，流化试验方法为公知技术，因而对此不再详述。最后根据“两层滤料有一个共同的正常流化的气速范围，且流化时不相混，流化结束后，自动分层”的原则选配出各层滤料。

在本实施例中，按上述选配方法，确定上层滤料选用粒径为2mm～5mm、颗粒密度为130kg/m³的膨胀珍珠岩颗粒，而下层滤料选用粒径为0.5mm～1mm、颗粒密度为2650kg/m³的石英砂，该石英砂正常流化时形成的床层密度为1100kg/m³～1200kg/m³，二者正常流化而互不相混的气速范围为0.4m/s～0.8m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.4m/s～0.8m/s的反吹气进行流化。当然，在这里，也可选用粒径为4mm～8mm、颗粒密度为70kg/m³的膨胀珍珠岩颗粒，而下层滤料选用粒径为0.5mm～0.8mm、颗粒密度为2500kg/m³的海砂，该海砂正常流化时形成的床层密度为1050kg/m³～1150kg/m³，二者正常流化而互不相混的气速范围为0.35m/s～0.70m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.35m/s～0.70m/s的反吹气进行流化。或者，选用粒径为4mm～8mm、颗粒密度为400kg/m³的膨胀珍珠颗粒，而下层滤料选用粒径为1mm～2mm、颗粒密度为2650kg/m³的石英砂，该石英砂正常流化时形成的床层密度为1100kg/m³～1200kg/m³，二者正常流化而互不相混的气速范围为0.9m/s～1.5m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.9m/s～1.5m/s的反吹气进行流化。由此可见，不同颗粒粒径、不同密度的上、下层滤料组合具有不同的正常流化而互不相混的气速范围。

考虑到使用时下层滤料的漏料和对布风器的堵塞，在本实施例中，在下层滤料与布风器之间的壳体内还铺设有始终处于静止状态的稳流层4，该稳流层上的颗粒粒径自上而下由小变大，且其与布风器接触处的下部颗粒粒径大于布风器5的孔径，而其上部颗粒粒径与下层滤料的粒径相近。在这里，布风器5由两排φ6mm耐热钢管平行交错排列而成的栅条组成，上下两排耐热钢管间所形成的长条形净缝隙宽为5mm，而稳流层采用颗粒密度为3000kg/m³～4000kg/m³的氧化铝球，氧化铝球的粒径从与布风器接触处的φ10mm逐渐减小到与下层滤料层接触处的φ1mm。这样布风器就可以防止滤料漏落，且又不会堵塞孔隙。

采用上述装置进行过滤除尘时，其方法为：①过滤时，如图1所示，含尘气体通过含尘气进口进入壳体内，自上而下流经上层滤料2进行第一级过滤，即进行粗除尘以截留气体中的大部分粉尘；再经过下层滤料3进行第二级过滤，即进行精除尘以截获微细粉尘；最后清洁气通过稳流层4和布风器5上的通孔后从净化气出口引出；②清灰时，如图2所示，反吹气通过布风器5上的通孔，自下而上先流过稳流层4内的曲折通道，使反吹气变得更加的均匀，此后再依次流经下层滤料3、上层滤料2，反吹气速为0.4m/s～0.8m/s，此时两层滤料均能正常流化，且上层滤料2颗粒始终浮于下层滤料3之上，在上、下滤料处于流化状态下，反冲气带走积存于下层滤料3、上层滤料2内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体外。当反吹结束时，两层滤料互不相混，界面清晰，以备下一轮过滤除尘。用上述方法除尘，经过试验后表明：在相同条件下，这种双层滤料的清灰周期是单层滤料层的10倍，而过滤效率显著提高，同时由于上层滤料轻、下层滤料细，反吹气量仅为过滤气量的0.13～1.56％，而现有颗粒过滤床的流化清灰反吹气量要占过滤气量的1％～12.5％，两者相差7～8倍。可见，用双层滤料层过滤，清灰周期长，流化气速小，从而使得反吹耗气量大大减小。

实施例2，其与上述第一实施例不同之处在于：颗粒床选用上、中、下三层滤料，其粒径、密度、气速范围及选配的原则及方法与上述第一实施例中相同，在这里不再累述。在本实施例中，上层滤料选用粒径为8mm～10mm，颗粒密度为100kg/m³的膨胀珍珠岩，中层滤料选取粒径为2mm～3mm，颗粒密度为560kg/m³轻陶瓷或泡沫陶瓷，其正常流化时形成的床层密度为250kg/m³～260kg/m³，而下层滤料选择粒径为0.5mm～1mm，颗粒密度为4500kg/m³的铁矿砂，该铁矿砂正常流化时形成的床层密度为1900kg/m³～2000kg/m³，三者正常流化而互不相混的气速范围为0.7m/s～1.1m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.7m/s～1.1m/s的反吹气进行流化。同样在下层滤料与布风器之间的壳体内铺设有始终处于静止状态的稳流层，该稳流层选用粒径为1mm～10mm，颗粒密度为4500kg/m³的铁矿石。

过滤时，含尘气体通过含尘气进口进入壳体内，自上而下流经上层滤料和中层滤料进行第一级和第二级过滤，以截留气体中的大部分粉尘；再经过下层滤料，即进行第三级的过滤，以截获微细粉尘；最后清洁气通过稳流层、布风器后从净化气出口引出；清灰时，反吹气通过布风器上的通孔，自下而上依次流经过稳流层、下层滤料、中层滤料和上层滤料，反吹气速为0.7m/s～1.1m/s，使上、中、下三层滤料正常流化，并互不相混，同时带走积存于上、中、下层滤料内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体外。

采用上述三层滤料，可使得各层滤料粒径更加均匀，有利于降低阻力，提高床层容尘量和过滤效率。同时滤料粒径沿过滤气流动方向逐渐减小，更好地体现了先粗过滤、后精过滤的新机理，因此其与二层滤料相比容尘量更大、阻力更小、过滤效率更高。

实施例3，其与上述第一实施例不同之处在于：上层滤料选用能与含尘气体中如硫、氯等有害物质进行反应或吸附的吸收剂或吸附剂，以实现在除尘的同时进行脱硫或脱氯。在这里，上层滤料选取粒径为2mm～3mm，颗粒密度为550kg/m³的氧化铝负载金属氧化物脱硫剂颗粒，也可以根据实际情况的需要，针对不同的有害气体，选用与上述脱硫剂相同粒径、相同密度的脱氯剂颗粒或脱氟剂颗粒，或活性炭或分子筛等吸附剂，以实现去除不同有害气体的目的。而下层滤料选择粒径为0.5mm～1mm，颗粒密度为4500kg/m³的铁矿砂，该铁矿砂正常流化时形成的床层密度为1900kg/m³～2000kg/m³，二者正常流化而互不相混的气速范围为0.7m/s～1.1m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.7m/s～1.1m/s的反吹气进行流化。

为了取得更好的脱硫和脱氯效果，在本实施例中，还可以将稳流层上部选用粒径为1mm～4mm，颗粒密度为4500kg/m³的铁矿砂，而稳流层下部选用能与气体中的有害物质发生反应的吸收剂，即选用粒径为4mm～10mm、颗粒密度为1800Kg/m³～2200Kg/m³的脱硫剂，如粒状氧化铁、粒状氧化锌、粒状钛酸锌、球状氧化铝或氧化硅负载型金属氧化物等脱硫剂。也可以根据实际情况的需要，针对不同的有害气体，选用与上述稳流层脱硫剂相同粒径、相同密度的脱氯剂颗粒或脱氟剂颗粒等，以实现去除不同有害气体的目的。

过滤时，含尘气自上而下依次流经上层滤料、下层滤料和稳流层，粉尘被过滤于上、下层滤料中，同时粉尘中的有害气体与上层滤料、稳流层中的吸收剂进行反应而脱硫或脱氯。而清灰时，反吹气自下而上依次流经过稳流层、下层滤料和上层滤料，使上、下层滤料正常流化，并互不相混，同时带走积存于上、下层滤料内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体外。当上述上层吸收剂、稳流层吸收剂失效时，则通过再生气进口通以再生气，使上层滤料及稳流层吸收剂再生后，又可重复实现上述除尘及去除有害气体一体化的目的。

实施例4，其与上述第一实施例不同之处在于：下层滤料选用能与含尘气体中如硫、氯等有害物质进行反应的吸收剂，以实现在除尘的同时进行脱硫或脱氯。在这里，下层滤料选取粒径为0.5mm～1mm，颗粒密度为1800kg/m³～2200kg/m³的人工成型粒状金属氧化物脱硫剂颗粒，该金属氧化物脱硫剂颗粒正常流化时形成的床层密度为850kg/m³～1000kg/m³，而上层滤料选择粒径为3mm～5mm，颗粒密度为120kg/m³的膨胀珍珠岩。二者正常流化而互不相混的气速范围为0.35m/s～0.60m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.35m/s～0.60m/s的反吹气进行流化。

在本实施例中，同理，可以将稳流层选用能与气体中的有害物质发生反应的吸收剂，即选用粒径为1mm～10mm、颗粒密度为1800kg/m³～2200kg/m³的脱硫剂，如粒状氧化铁、粒状氧化锌、粒状钛酸锌、球状氧化铝或氧化硅负载型金属氧化物等脱硫剂。也可以根据实际情况的需要，针对不同的有害气体，选用与上述脱硫剂相同粒径、相同密度的脱氯剂颗粒或脱氟剂颗粒等，以取得更好的脱硫或脱氯效果，

过滤时，含尘气自上而下依次流经上层滤料、下层滤料和稳流层，粉尘被过滤于上、下层滤料中，同时粉尘中的有害气体与下层滤料、稳流层中的吸收剂进行反应而实现脱硫或脱氯的目的。而清灰时，反吹气自下而上依次流经过稳流层、下层滤料和上层滤料，反吹气速为0.35m/s～0.60m/s，使上、下层滤料正常流化，并互不相混，同时带走积存于上、下层滤料内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体外。当上述下层滤料吸收剂和稳流层吸收剂失效时，同理可以通过再生气进口通以再生气使下层吸收剂及稳流层吸收剂再生后，又可重复实现上述除尘及去除有害气体一体化的目的。

实施例5，其与上述第一实施例不同之处在于：上、下层滤料均选用能与含尘气体中如硫、氯等有害物质进行反应的吸收剂，在本实施例中，将上层滤料选用特轻负载型金属氧化物脱硫剂颗粒，颗粒密度为200kg/m³，粒径为2.5mm～3.5mm，如特轻氧化铝负载型金属氧化物脱硫剂颗粒，而下层滤料也选用粒径为0.5mm～1mm、颗粒密度为1800kg/m³～2200kg/m³的脱硫剂，如粒状氧化铁、粒状氧化锌、粒状钛酸锌、球状氧化铝或氧化硅负载型金属氧化物等脱硫剂，下层滤料正常流化形成的床层密度为850kg/m³～1000kg/m³。两层滤料正常流化而互不相混的气速范围为0.35m/s～0.60m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.35m/s～0.60m/s的反吹气进行流化。此外，为了取得更好的脱硫效果，稳流层也可以选用粒径为1mm～10mm、颗粒密度为1800kg/m³～2200kg/m³的脱硫剂，如粒状氧化铁、粒状氧化锌、粒状钛酸锌、球状氧化铝或氧化硅负载型金属氧化物等脱硫剂。也可以根据实际情况的需要，针对不同的有害气体，选用与上述脱硫剂相同粒径、相同密度的脱氯剂颗粒或脱氟剂颗粒等，以实现去除不同有害气体的目的。

过滤时，含尘气自上而下依次流经上层滤料、下层滤料和稳流层，粉尘被过滤于上、下层滤料中，同时粉尘中的有害气体与上层滤料、下层滤料、稳流层中的吸收剂进行反应而脱硫或脱氯。而清灰时，反吹气自下而上依次流经过稳流层、下层滤料和上层滤料，使上、下层滤料正常流化，并互不相混，同时带走积存于上、下层滤料内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体外。当上述上层吸收剂、下层吸收剂、稳流层吸收剂失效时，则通过再生气进口通以再生气，使上、下层滤料及稳流层吸收剂再生后，又可重复实现上述除尘及去除有害气体一体化的目的。

实施例6，其与上述第一实施例不同之处在于：仅将稳流层选用能与含尘气体中如硫、氯等有害物质进行反应的吸收剂。在这里，稳流层颗粒选用粒径为1mm～10mm、颗粒密度为1800kg/m³～2200kg/m³的脱硫剂，如粒状氧化铁、粒状氧化锌、粒状钛酸锌、球状氧化铝或氧化硅负载型金属氧化物等脱硫剂。也可以根据实际情况的需要，针对不同的有害气体，选用与上述脱硫剂相同粒径、相同密度的脱氯剂颗粒或脱氟剂颗粒等，以实现去除不同有害气体的目的。过滤时，含尘气自上而下依次流经上层滤料、下层滤料和稳流层，粉尘被过滤于上、下层滤料中，同时粉尘中的有害气体与稳流层中的吸收剂进行反应而实现脱硫或脱氯的目的。而反吹时，与第一实施例的方法相同，在这里不再详述。当上述稳流层吸收剂失效时，则通过再生气进口通以再生气使稳流层吸收剂再生后，又可重复实现上述除尘及去除害气体一体化的目的。

实施例7，其与上述第一实施例不同之处在于：在与所述的含尘气进口相连接的上游管道或上游反应器上设有能与含尘气体中的有害物质进行反应的吸收剂注入口，吸收剂通过该注入口加入到含尘气体中，与气体中的有害物质进行反应，未被反应的脱硫剂或脱氯剂粉末被过滤于各层滤料中，继续与有害气体反应，提高有害气体脱除率。反吹时，由于各层滤料呈流化状态，失效的粉末很容易排出气体净化装置，因此该脱硫方式无需通再生气的再生，就可实现有害气体净化除尘一体化。

本实施例也可与上述第二实施例至第6实施例任一实施例结合，即将粗脱硫或粗脱氯与精脱硫或精脱氯结合起来，以达到更佳的脱硫或脱氯效果，同时减少昂贵脱硫剂或脱氯剂的消耗。

实施例8，其与上述第一实施例不同之处在于：上层滤料选用粒径为4mm～7mm、颗粒密度为500kg/m³的膨胀珍珠岩颗粒，而下层滤料选用粒径为1mm～2mm、颗粒密度为2650kg/m³的石英砂，该石英砂正常流化时形成的床层密度为1100kg/m³～1200kg/m³，二者正常流化而互不相混的气速范围为0.9m/s～1.5m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.9m/s～1.5m/s的反吹气进行流化。而稳流层选取粒径为1mm～10mm，颗粒密度为2600kg/m³～3800kg/m³的卵石或砾石或陶粒或惰性氧化铝球等颗粒。而其过滤方法与上述第一实施例相同，在这里不再累述。

实施例9，其与上述第一实施例不同之处在于：上层滤料选用粒径为2mm～3mm、颗粒密度为65kg/m³的泡沫塑料粒，而下层滤料选用粒径为0.5mm～0.8mm、颗粒密度为1350Kg/m³的塑料颗粒，该塑料颗粒正常流化时形成的床层密度为550kg/m³～650kg/m³，二者正常流化而互不相混的气速范围为0.2m/s～0.3m/s(常温常压空气)，即采用气速范围为0.2m/s～0.3m/s的反吹气进行流化。而稳流层选取粒径为1mm～10mm，颗粒密度为2600kKg/m³～3800kg/m³的卵石或砾石或陶粒或惰性氧化铝球等颗粒。其过滤方法与上述第一实施例相同，在这里不再累述。这一实施例适用于低温或常温场合，且由于所用滤料密度小，可减小反吹能耗。

上述材料可排列组合，只要满足粒径、密度、及气速范围的选配原则和要求即可。

在上述各实施例中，若对高温高压的含尘气体进行净化时，则壳体采用常规的压力罐体；而对低温常压的含尘气体进行净化时，则只要按需采用相应的常规容器，多个过滤床单元组合在一个壳体内，每个过滤床单元的含尘气进口和反吹气出口可以合二为一，而净化气出口和反吹气进口也可合二为一，使得结构更加紧凑。

在除尘过程中，也可以将上述各颗粒床气体净化装置并联组成过滤除尘系统，共用一个反吹清灰系统的工艺流程，即这些装置的各自反吹气进口、反吹气出口分别通过阀门与反吹气源、反吹气净化处理器相连，而各自的含尘气进口、净化气出口也分别通过各自管路中的阀门与含尘气体源、净化气总管相连，同理，各自的再生气进口、再生气出口也分别通过各自管路中的阀门与再生气源、再生气处理器相连。这样，当其中一个过滤除尘装置需要反吹清灰或吸收剂再生时，通过操作其管路中的阀门，使其处于清灰或再生状态中，而其它的过滤除尘装置仍继续进行过滤工作，同时分担处于清灰或再生状态中的过滤除尘装置的过滤负荷，以保证含尘气体连续被过滤，从而提高过滤工作效率。

Claims (11)

1、一种颗粒床气体净化装置，其包括壳体(1)、设置在壳体(1)内的布风器(5)和位于布风器(5)之上的颗粒床，其中所述壳体(1)的壳壁上分别开有含尘气进口、净化气出口和反吹气进口、反吹气出口，其特征在于：所述的颗粒床至少由上、下两层滤料(2、3)组成，所述各层滤料的粒径自上而下依次逐层减小，而各层滤料的颗粒密度则自上而下依次逐层增大，且上层滤料颗粒密度小于相邻下层滤料正常流化时所形成的床层密度，同时所述的各层滤料还具有共同的正常流化而互不相混的气速范围。

2、根据权利要求1所述的颗粒床气体净化装置，其特征在于：在所述的下层滤料(3)与布风器(5)之间的壳体内还铺设有始终处于静止状态的稳流层(4)，该稳流层(4)上的颗粒粒径自上而下由小变大，且所述的稳流层(4)与布风器(5)接触处的下部颗粒粒径大于布风器(5)的孔径，而所述的稳流层(4)上部颗粒粒径与下层滤料(3)的粒径相近。

3、根据权利要求1或2所述的颗粒床气体净化装置，其特征在于：所述的上层滤料(2)和下层滤料(3)至少其中之一选用能去除含尘气体中有害物质的净化剂，并在壳体壁上开有再生气进口和再生气出口。

4、根据权利要求2所述的颗粒床气体净化装置，其特征在于：所述的上层滤料(2)和下层滤料(3)至少其中之一选用能去除含尘气体中有害物质的净化剂，而所述的稳流层(4)也选用能去除含尘气体中有害物质的净化剂，并在壳体壁上开有再生气进口和再生气出口。

5、根据权利要求2所述的颗粒床气体净化装置，其特征在于：所述的稳流层(4)选用能去除含尘气体中有害物质的净化剂，并在壳体壁上开有再生气进口和再生气出口。

6、一种利用如权利要求1所述的颗粒床气体净化装置进行气体净化的方法，其特征在于：①过滤时，含尘气体通过含尘气进口进入壳体(1)内，自上而下流经颗粒床中的各层滤料，其中上部各层滤料进行粗过滤，以截留气体中的大部分粉尘，最下层滤料进行精过滤，以截获微细粉尘，最后清洁气通过布风器(5)从净化气出口引出；②清灰时，反吹气通过布风器(5)上的通孔，自下而上依次流经各层滤料，使各层滤料正常流化，并互不相混，同时带走积存于各层滤料内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体外。

7、一种利用如权利要求2所述的颗粒床气体净化装置进行气体净化的方法，其特征在于：①过滤时，含尘气体通过含尘气进口进入壳体(1)内，自上而下流经颗粒床中的各层滤料，其中上部各层滤料进行粗过滤，以截留气体中的大部分粉尘，最下层滤料进行精过滤，以截获微细粉尘，最后清洁气通过稳流层(4)、布风器(5)后从净化气出口引出；②清灰时，反吹气通过布风器(5)上的通孔，自下而上依次流经静止不动的稳流层(4)和各层滤料，使各层滤料正常流化，并互不相混，同时带走积存于各层滤料内的粉尘，夹带粉尘的反吹气经反吹气出口送至壳体(1)外。

8、根据权利要求7所述的气体净化方法，其特征在于：所述的上层滤料(2)和下层滤料(3)至少其中之一选用能去除含尘气体中有害物质的净化剂，过滤时，含尘气自上而下依次流经各层滤料，粉尘被过滤于各层滤料中，同时气体中的有害物质至少与上层滤料或下层滤料中的净化剂进行反应或吸附而去除有害物质。

9、根据权利要求8所述的气体净化方法，其特征在于：所述的稳流层(4)选用能去除含尘气体中有害物质的净化剂，过滤时，含尘气自上而下依次流经各层滤料，粉尘被过滤于各层滤料中，同时气体中的有害物质与上层滤料(2)和稳流层(4)，或下层滤料(3)和稳流层(4)或上、下层滤料和稳流层中的净化剂进行反应或吸附而去除有害物质。

10、根据权利要求7所述的气体净化方法，其特征在于：所述的稳流层(4)选用能去除含尘气体中有害物质的净化剂，过滤时，含尘气自上而下依次流经各层滤料，粉尘被过滤于各层滤料中，同时气体中的有害物质与稳流层(4)中的净化剂进行反应或吸附而去除有害物质。

11、根据权利要求7或8或9或10所述的气体净化方法，其特征在于：①过滤时，通过与含尘气进口相连接的上游管道或上游反应器上的注入口喷入吸收剂，该吸收剂与含尘气体中的有害物质反应并和含尘气一起从含尘气进口进入壳体(1)内，含尘气体自上而下流经颗粒床中的各层滤料，粉尘被过滤于各层滤料中，同时未反应的吸收剂被截留到各层滤料中，并继续与含尘气体中的有害物质反应，最后清洁气通过稳流层(4)、布风器(5)后从净化气出口引出；②清灰时，反吹气通过布风器上的通孔，自下而上依次流经静止不动稳流层和各层滤料，使各层滤料正常流化，并互不相混，同时带走积存于各层滤料内的粉尘和失效后的吸收剂，经反吹气出口送至壳体(1)外。

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