CN1455697A - 过滤气体的过滤装置 - Google Patents

Abstract

一种用于过滤气体的过滤装置(1)，具有一组过滤袋(10)，该过滤袋悬挂在悬挂板(7)的下面，该悬挂板将外壳分成气体下部入口侧(9)和过滤气体上部出口侧(8)。各个过滤袋(10)具有开口端部(11)、柔性过滤材料的管壁(20)和不渗透材料的具有排放口(25)的下部端封闭件(23)，该开口端部(11)位于悬挂板上。该过滤袋的端部封闭件是相互连接的。

Description

过滤气体的过滤装置

本发明涉及过滤气体的过滤装置，该装置具有一组过滤袋，该过滤袋挂在一个悬挂板下面，该悬挂板将外壳分成下部气体入口侧和已过滤气体的上部出口侧，该装置还包括一组设置在过滤袋出口侧清洁喷嘴装置，在这种装置中各个过滤袋至少具有一个位于悬挂板上的开口端部、由柔性过滤材料构成的管状壁以及下端部。

从专利WO 98/00001(Niro公司)可以了解这样的一种过滤装置。这种过滤袋只有一端牢固地固定在悬挂板上，而柔性过滤材料的相反下端封闭，形成底部。该过滤袋通常的长度至少为若干米，反向喷射的清洁喷嘴装置喷射脉冲的清除空气，在过滤处理期间该脉冲空气以规定的时间间隔向下通过过滤袋的上端开口，从而可以从过滤袋外侧清除聚积的产品。为了使脉冲气流向下穿透过滤袋的下部分，充分增加该区域过滤材料受到的压力，使聚积的产品震动下来，需要相当高的脉冲的清除气流压力。在过滤袋长度相对较长时所需压力也相对较高。

在操作周期之间需要采用例如现场清洁法(Cleaning-in-place CIP)彻底清洁过滤装置，该现场清洁法包括至少设置在过滤袋上部出口侧的清洁气体室中的清洁喷嘴。该清洁喷嘴喷送清洁液体，该清洁液体可以包括清洁剂。该清洁喷嘴既可以喷送气体脉冲又可向喷嘴送清洁液体。在清洁期间，该清洁液体向下冲洗过滤袋，随清洁气体携带的颗粒或粉末一起进入过滤袋。该液体流过过滤袋，但是颗粒和粉末可能聚积在过滤袋的底部，造成不能完全净化过滤装置。

在过滤期间或者在操作周期之间喷射的泳冲压力作用在柔性的过滤袋材料上，在此期间将对该材料造成机械磨损，使过滤袋材料在局部区域产生很多孔穴。在清洁液体中用的清洁剂可能会腐蚀过滤袋材料，从而比机械作用更容易造成损坏。而且可能在过滤袋下端部形成较小的孔，这样便缩短了过滤袋的使用寿命。

本发明的目的是改进清洗的过滤装置的清洁度，并提高过滤袋的使用寿命。

因此，本发明的过滤装置其特征在于，各个过滤袋的下端部是用不渗透材料做的并具有排放口的端部封闭件；上述管形壁具有固定于该端部封闭件的下部开口端部，而该过滤袋的端部封闭件是相互连接的。

该不渗透端部封闭件是耐用的非过滤件，并具有排放口，通过该排放口可以冲洗出清洁过程中的清洁液体和留下的任何颗粒物或者其它物质。因此已清洁的排空的过滤袋内部没有残留物，或颗粒或者粉末的存积物，采用CIP方法可以获得完全卫生的过滤装置。

本发明的另一个优点是减少了从完成清洁后到开始正常过滤操作所需要的干燥时间。由于排放原因以及存在不能透过液体的不渗透端部封闭件材料，所以已清洁的过滤袋只包含少量清洁液体。

不管在过滤期间还是在过滤周期之间喷射时，压力脉冲将使过滤袋材料承受环形应力，但是可以避免在先有技术过滤袋中由作用在底端的压力脉冲引起的垂直方向的拉力应力，或者通过在柔性过滤袋材料的管形壁上形成开口端部至少可以有效减小这种张力应力。压力脉冲冲击端部封闭件，由于端部封闭件之间是相互连接的，所以压力脉冲向下的力可以分散到相邻的端部封闭件上，或者通过支承构件分散在外壳上。结果是，对于一定的脉冲压力，降低了过滤袋壁材料上的负载。

端部封闭件的相互连接也使其相互位置可锁定在水平方向，这样便可以防止在过滤袋的下部分形成小孔的趋向。在先有技术过滤装置中，由于进气喷入过滤装置可能产生个别过滤袋或者成组过滤袋相对于其余过滤袋发生侧向运动，造成过滤袋磨擦相邻过滤袋或者冲击相邻过滤袋。另外这种个别过滤袋的侧向运动有时是由于冲击底端的脉冲压力引起的。这种相互连接可以防止过滤袋的这种水平运动。过滤袋壁材料上低的的内在负载以及免除局部外力作用于其它的过滤袋是延长过滤袋寿命的两个因素。

本发明的另一优点在于能够更紧密或者更紧凑的方式安装过滤袋和/或者采用更长的过滤袋。

过滤袋的端部封闭件最好是基本上固定安装在过滤装置的外壳内。这样会使机械结构简单，有利于清洁悬挂板下面的空间。当柔性材料的管形壁的下端部必须固定于相关的端部封闭件时这种固定安装也是一个优点。作为这种固定安装的一个替代方法，该端部封闭件可以装成能够在垂直方向有限调节其位置，例如在相互连接的端部封闭件和过滤装置外壳之间装一个液压缸。这样便可以按照过滤袋管壁的现有实际长度准确定位端部封闭件，这是因为过滤袋的上端部仍然固定于悬挂板。另一种适配过滤袋现有长度的方法是采用固定端部封闭件和弹性加载或可形变的管壁端部分，后者设置在端部封闭件和过滤袋的下端部分之间。

在一个很适用于具有很多过滤袋的大型过滤装置的实施例中，各个端部封闭件固定在排放管上，装有端部封闭件的排放管在横向延伸的刚性收集管上排成至少一排，该收集管连接于上述该排中具有端部封闭件的排放管，并支撑这些排放管。在该排中的排出口通常由设在收集管中的阀门控制。由于卫生原因，最好采用收集管，因为个别端部封闭件的排出口可以用收集管与粉末气体入口室隔离开。

为了进一步改进卫生条件和有利于清洗，各个收集管最好具有棱形的横截面形状，该棱形的长轴向上延伸。该收集管的朝上的表面暴露于正沉降的产品。在将收集管做成为椭圆形或者更规则的棱形时，该管子几乎水平的朝上部分变得相当小，而侧面却具有相当陡的倾斜度，这种倾斜度可以减少产品在管子顶部上的聚积。

最好使各个收集管伸出过滤装置的外壳，使收集管在悬挂板的下侧没有通向气体入口室的自由开口，这样可以进一步改进卫生条件。采用这种设计，收集管和端部封闭件上的排出口仅通向清洁气体侧，只需从过滤袋的内部冲洗掉残留的清洗液体和可能残留的产品。另一个优点是，阀门以及与收集管相关的连接件等可以设置在过滤器外壳的外面，这样便可以减少设置在过滤器外壳内部的朝上表面的数目和尺寸。

使各个收集管的两端伸出外壳可以进一步改进卫生状况，而且，收集管的非排出端部可以经阀门连接于清洁液体源或者干燥气体源。这样，收集管便可以用清洁液体冲洗干净，不依赖于向下流过过滤袋的清洁液体量。

在一个实施例中，各个过滤袋这样设计以便滤袋支架以已知的方式构成过滤袋管壁的径向支撑，而该支架又由端部密封架支承。通过支撑该过滤器支架，端部封闭件可以减少支架和端部封闭件以及固定于该端部封闭件的管壁之间的相互运动。另外还可以减小悬挂板上一些负载。

在一个优选实施例中，由于可以利用CIP方法相当快地进行彻底清洁，所以在端部分之间的柔性过滤材料是不折叠的织物或者毛毡，而且在各个端部分上该过滤袋材料具有环形增强件。在安装过滤袋管壁期间，该顶端和底端上的增强件均可分别与悬挂板和端部封闭件快速卡合。

最好将过滤袋管壁的顶端和底端设计成完全一样。在将这种过滤袋装在过滤装置上时无论哪一端朝上都不是重要的事情，所以安装方便。

在进一步的研究中，该织物是合成材料，包括PTFE涂层。该PTFE涂层使过滤材料具有小的网孔，但是由于端部封闭件的排放作用，所以本发明在清洗过滤袋期间仍可以获得很充分的卫生条件。因此采用很经济的过滤袋便可以获得很细粉末的产品。

在一个很简单或很耐久的实施例中，该端部密封件是金属杯，该金属杯具有中心排出孔和向内突出的上部边缘区域。在管壁下端的快速锁定环可以容易装在该向内突出边缘的后面。

使脉冲压力从作用在过滤袋材料上的纵向拉力应力负载分开可以增加脉冲压力而不会使过滤材料过分负载。按照本发明，各个过滤袋的长度可以做成为至少8.5m，并通过增加脉冲压力可以充分清洁很长的过滤袋。

下面参考示意性附图更详细说明本发明的例子，这些附图是：

图1示出本发明过滤装置的截面图；

图2是图1所示过滤装置的过滤袋的截面图；

图3是过滤装置另一实施例的局部截面图；

图4是沿图3的IV-IV线截取的放大截面图；

图5示出过滤装置中的清洗装置和收集管的设置；

图6是局部截面图，示出过滤袋过滤材料的实施例；

图7是截面为棱形的收集管的横截面图；

图8和图9示出过滤装置分别一体化装在喷雾干燥器和流化床中的实施例；

图10是过滤袋又一实施例下部分的截面图。

图1示出过滤装置1，该装置用于从来自喷雾干燥装置、流化床装置、干燥装置、凝结装置等，或者来自其它工业处理过程(例如来自烟气净化装置)过程气体中分离产品颗粒。该工作气体采用空气或气体来处理颗粒产品或者粉尘产品。该产品可以是例如食品、牛奶产品、药物、染料、化学产品等。该处理气体可以是例如加热的空气或者干燥气体，或者对装置中处理的产品不起化学反应的合成气体。

过滤器装置外壳包括垂直设置的圆筒形上部分2，该上部分连接于向下成锥形的下部分3。处理气体的入口4设置在圆筒形部分2的下部分，该处理气体中带有待滤除的产品。滤出的清洁气体的出口5设置在部分2的上部分。在下部分3的底部设置出口6，用于排出滤出的产品。

水平悬挂板7设置在圆筒部分2的上部分，将外壳分成具有清洁气体室8的上部分出口侧和下部入口侧9。该悬挂板7具有许多孔，在该孔上接近垂直悬挂着细长的管形过滤袋10，该过滤袋具有将已过滤气体送到清洁气体室8的开口端部11。该过滤袋10的管壁用软的柔韧性过滤材料制作，例如用聚合物网，或者织物，或者天然毛毡，或者合成织物，或者纱产品。优选的材料是聚合物例如聚酯或者聚丙烯。

在过滤装置中过滤袋的数目取决于要求的过滤容量。最小的过滤装置只有一个过滤元件。处理或者生产药物的装置可以采用例如具有2-25个过滤袋的较小过滤装置，而生产食品、奶产品和化学制品的装置可包含很大的过滤装置，在一个过滤装置中可能具有数百过滤袋。

在过滤装置1操作期间，携带产品的处理气体通过入口4进入装置，然后流入围绕过滤袋的区域。气体通过滤袋10的管壁被过滤并经出口5流出。当气体穿过过滤器壁时，处理气体所携带的产品便被过滤袋10留下来。留下的材料部分聚积在过滤袋上，部分掉下来，并聚集在下部分3中。然后通过出口6可以放出聚集的产品。

在过滤期间被过滤的气流垂直向上流动，进入清洁气体室8。在进行过滤时，有一些滤出的颗粒物或者粉末物聚集在过滤元件的外面。为了避免形成粉末块必须要除掉这些滤出的颗粒物或粉末物。在过滤装置继续过滤期间，采用高压反向脉冲气流清除法可以进行有效清除。

设置在开口端部11上面的清除喷嘴12可以向下喷出一股反向流动的清除气体，该股气体以适合于当前过滤处理的时间间隔向下喷入过滤袋。清除气体的脉冲可使过滤袋内部压力很快增加，使得过滤壁加速向外移动，从而震下聚集物。

压力容器13包含加压的清除气体，由连接管15上的阀门14控制该气体进入清洁喷嘴，由此可以在操作期间分别清洁各个过滤袋。该控制阀14可以用任何已知方式操作。

当完成过滤时，以及为了卫生原因或者因为要用来过滤其它产品的原因，需要清理过滤装置时，可以采用现场清洗法(CIP)进行清洗。采用这种方法可以用清洗液体冲洗过滤装置的整个内部。

清洗或者冲洗喷嘴16装在悬挂板7的上面。为了简单起见在图中仅示一个喷嘴，但实际上可以装很多喷嘴。这些喷嘴最好能均匀地分散在为过滤袋10设置的孔之间。在冲洗喷嘴16打开的状态下，冲洗喷嘴16将在悬挂板7的下侧沿径向射出清洗液体并射向过滤袋。在不使用时，利用回位弹簧使该喷嘴保持在关闭位置。

在清洁气体室8的顶板上也装有清洗或者冲洗喷嘴17。这种情况也只示出一个喷嘴，而实际上在整个顶板上安装着许多喷嘴，使得在该清洁气体室内的所有表面在清洗操作期间都能被冲洗。

另外，在外壳的圆筒部分2上也装有许多清洗或者冲洗喷嘴18，使得其分布可以确保清洗外壳内的所有表面。

这些清洗和冲洗喷嘴可以为同样类型的喷嘴，例如由丹麦的索伯格(Soeborg)市的Niro A/S公司生产的伸缩式CIP喷嘴，或者为可以用在过滤装置中的其它清洗喷嘴，或者这些清洗喷嘴和冲洗喷嘴可以是不同类型的喷嘴，例如在悬挂板上的非伸缩式喷嘴，在圆筒外壳上的转动伸缩式喷嘴，以及在清洁气体室顶板上的固定喷嘴。可将清洗流体例如水、清洁剂或者加有清洁剂的水经输送管19送入喷嘴，该输送管装有可以打开或关闭的控制阀，以便控制输送清洗流体。

在图2中所示的管形过滤袋10包括不折叠的单层或者多层软过滤材料20，该过滤材料的内部由过滤支架21径向支撑，该过滤支架由丝状体构成，并在过滤袋的纵方向延伸，并固定在丝状体环22上。这种丝状体支架技术是众所周知的，包括至少3个纵向丝状体和至少2个丝状体环，但是在每一米长的过滤袋上通常包含5个以上的丝状体和至少4个丝状体环。

过滤袋下端具有由不渗透的刚性的结实材料构成的端部封闭件23，该材料例如为钢、不锈钢或者其它金属、聚合物或者陶瓷。该支架设在端部封闭件上的内底部，并由该端部封闭件支撑，该过滤支架可以做成若干部分，彼此接在一起。作为由端部封闭件支撑的替代方法，或者这种方法之外的方法，可以利用上部卡环将支架的顶端部悬挂在悬挂板7的孔上，该环的直径大于孔的直径，从而置于板7的上侧。

过滤袋上端部和下端部具有其直径大于过滤材料中间管状壁的环形增强件24。在安装过滤材料时，使下端增强件弯曲变形，然后将其快速卡合在端部封闭件23上部开口区域上的向内突出肩部24a的下面，而将上部增强件设置在悬挂板7的上表面上。在安装管壁后，使支架向下降进入过滤袋。将管壁可拆卸地固定在悬挂板和端部封闭件上的其它方法可以分别采用例如拷环、卡口连接装置或者其它锁定机构。

端部封闭件23被相互连接成可以相互固定。可以利用焊接在端部封闭件外侧的增强部件23a进行这种相互连接。该增强部件或者连接部件可以是能够保持端部封闭件之间距离的任何结构，例如为一块板或者管或者成形部件。该端部封闭件也可以装在支撑梁构件上。这种相互连接的端部封闭件在一个实施例中可以悬挂在过滤袋的管壁上，但是由过滤器外壳进行支撑的实施例是最好的。这种支撑可以以固定连接于外壳的方式固定该端部封闭件，或者是可调节的，可以调节在外壳内的端部封闭件的定位高度。作为后一种类型的例子，可以安装一个或者多个液压缸，该缸的一个端部固定于外壳，而另一个端部固定于端部封闭件构件上，或者在外壳和端部封闭件之间插入片簧。这种高度调节可以按照过滤袋管壁的现有长度方便的确定端部封闭件位置。

在上述实施例中，管壁的下开口端可松开地安置在端部封闭件上。在另一个实施例中，该端部封闭件与管壁形成一体，可以随管壁一起进行处理。该端部封闭件可以用例如注塑法制造，并包含侧向突出快速锁定部件，以便与相邻端部封闭件上的匹配快速锁定部件相互连接。

各个端部封闭件具有排放口25，该排放口可以分别装有非回流阀26，如图1所示，或者该排放口可以经排放管28连接于收集管27，如图3所示。该收集管包括至少一个控制阀29(图5)，该控制阀可以打开或者关闭，以便连接于排放装置例如排放筒或者排放槽30。

该收集管或者若干收集管可以终结于过滤器外壳内，将清洁流体简单的排到锥形的下部分3中，但是收集管或者多根收集管27最好伸出外壳(图5)。让收集管伸出外壳会带来一些优点。首先，在外壳的内部存在更少的过滤器元件，因为阀门及其有关的控制部件可以装在外壳的外面。其次，过滤装置外壳的壁可以支撑收集管，端部封闭件23支撑在收集管的侧边，从而可以省去外壳中单独的安装构件。收集管也可以将端部封闭件连接起来，从而也可以省去另外的增强件23a。第三个优点是可以将收集管连接于输送管31，该输送管可以通过控制阀门32输送来自介质源33中的介质，例如清洗液体或者干燥气体。可以采用介质源33中的清洁液体来清洗排放系统，并输送干燥气体，以便于在完成清洗处理后干燥过滤袋的下部分。

过滤袋的管壁最好用不折叠的材料34制作，在用过滤袋来过滤很细粉状产品时，在材料上可以涂一涂层35，例如PTFE涂层。该涂层可以形成很细小的孔或者网孔。

收集管可以为非圆形的横截面，例如如图7所示的棱形。相对于这种管子的尺寸它只有相当小的表面区域朝上，并且对端部封闭件该管子构成更强的支撑。

上述端部封闭件可以在装在收集管上，排成一排。在图5的实施例中这些排成的排形成直线。但是也可以运用其它结构的行列，例如为圆形或者为多角形结构，例如将过滤袋结合到如下所述处理装置中时可以运用这些结构。

在现场清洗操作期间过滤袋是固定不动的。

上述过滤装置是单独的外部装置，连接于处理装置的含颗粒物处理气体的气体出口。或者，过滤装置可以一体安装在生产含颗粒物气体的处理装置中，例如装在喷雾干燥装置或者流化床装置中。这种整体过滤干燥器的例子在专利申请DK 199901394(Niro)中已经概括说明。

在图8中示出与过滤装置形成一体的喷雾干燥器，该过滤装置采用过滤袋。该装置包括如上所述的清除喷嘴和冲洗喷嘴，但是为简便起见，没有在图8中示出这些部件。气体分散器36居中设置在悬挂板7的上面，雾化轮或者喷嘴37位于悬挂板7的下面。干燥气体的输送管38连接于气体分散器，而产品的输送管38a则通向雾化轮或者喷嘴。辅助干燥气体输送管39连接于圆锥形部分3中一体的流体床39a。在另一实施例中(未示出)，省去了一体的流化床。过滤袋10成组的围绕雾化装置设置。干燥气体通过过滤袋10和出口5流出处理室，并从处理室的下端滤出产品。

在图9中示出与过滤袋成一体的过滤装置的流化床。该装置包括如上所述的清除喷嘴和清洗喷嘴，但是为简便起见，在图9未示出这些部件。在装置下部分的有孔的板40将充气室41、42与干燥室43隔开，干燥气体经气体入口44、45送入充气室。待干燥的产品经输送管46送入，已干燥的产品通过产品出口管47移去。

在图10所示的另一实施例中，该过滤袋包括插在端部封闭件23和管壁其余部分49之间的弹性部分48。该弹性部分利用预定的轴向弹力牵引该其余部分49，使得过滤袋在安装状态时管壁受到纵向张力作用。该弹性部分23是管形的，可以用任何弹性材料制作。该弹性部分可以补偿因温度变化等引起的部分49长度的变化。

上述各种实施例可以组合成另外一些实施例。

Claims (15)

1.一种用于过滤气体的过滤装置，具有一组过滤袋，该组过滤袋悬挂在悬挂板的下面，该悬挂板将外壳分成气体下部入口侧和已过滤气体的上部出口侧，该过滤装置还具有一组设置在过滤袋出口侧的清洁喷嘴装置，其中各个过滤袋具有至少一个开口端以及柔性过滤材料构成的管壁和一个下端部，该开口端部位于悬挂板上，其特征在于：各个过滤袋的下端部是不渗透材料做的端部封闭件，并具有排放口；上述管壁的下部开口端固定于该端部封闭件上；过滤袋的端部封闭件是相互连接的。

2.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，上述过滤袋的端部封闭件基本上牢固安装在过滤装置外壳上。

3.如权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，各个端部封闭件固定在排放管上；装有端部封闭件的排放管设置在横向延伸的刚性收集管上，形成至少一排，该收集管连接于具有端部封闭件的上述排的排放管上，并支撑该排的排放管。

4.如权利要求3所述的过滤装置，其特征在于，各个收集管具有棱形横截面形状，该棱形的长轴向上延伸。

5.如权利要求3或4所述的过滤装置，其特征在于，各个收集管伸出过滤装置的外壳。

6.如权利要求4或5所述的过滤装置，其特征在于，各个收集管的两端伸出该外壳；收集管的非排放端部经阀门连接于清洗液体源或者干燥气体源。

7.如权利要求1-6中的任一项所述的过滤装置，其特征在于，过滤器支架构成管壁的径向支撑，该支架有端部封闭件支撑。

8.如权利要求1-7中任一项所述的过滤装置，其特征在于，在端部分之间，柔性过滤材料是非折叠的织物或者毛毡，在各个端部分中过滤材料具有环形增强件。

9.如权利要求1-8中任一项所述的过滤装置，其特征在于，过滤袋管壁的顶端和底端其设计完全相同。

10.如权利要求8或9所述的过滤装置，其特征在于，上述织物或者毛毡是合成材料做的，并包含PTFE涂层。

11.如权利要求1-10中任一项所述的过滤装置，其特征在于，该端部封闭件是金属杯，该金属杯具有中心排放孔和向内突出的上部边缘区域。

12.如权利要求1-11中任一项所述的过滤装置，其特征在于，各个过滤袋的长度至少为8.5米。

13.如权利要求1-12中任一项所述的过滤装置，其特征在于，该过滤袋包括弹性部分，当过滤袋分别安装在悬挂板和端部封闭件上时，该弹性部分向管壁提供纵向张力。

14.如权利要求1-13中任一项所述的过滤装置，其特征在于，管壁的下部开口端部可松开的设置于该端部封闭件上。

15.如权利要求1-14中任一项所述的过滤装置，其特征在于，该过滤装置一体结合入处理装置例如喷雾干燥装置或者流化床装置之中。

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