CN203609979U - 一种高温带压气体过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温带压气体过滤装置，包括带有总进气口和总出气口的壳体组件，壳体组件内位于总进气口和总出气口之间设有多层过滤组件，多层过滤组件包括固定分布板和、设于固定分布板上侧的多块活动分布板、与活动分布板一一对应的支承组件，每一个活动分布板支承于对应的支承组件上，支承组件支承于壳体组件内，固定分布板和最下侧的一块活动分布板之间以及相邻的活动分布板之间均设有多个中空纤维滤料层，每一个中空纤维滤料层由若干中空或多孔结构的纤维过滤片叠放组成，纤维过滤片呈圆形片状结构。本实用新型具有净化效率高、耐受性好、纳污量超大、稳定性极佳、适应性超强、操作弹性宽的优点。

Description

一种高温带压气体过滤装置

技术领域

本实用新型涉及用于高温且带压力工况条件下的气体过滤器，尤其涉及一种带有多层过滤介质的高温带压气体过滤装置。

背景技术

在石油、化工、冶金、电力等行业中，常产生带压力的250～600℃高温甚至更高温度的含尘气体，由于工艺需要净化气体、回收能量或达到环保排放要求，对高温含尘气体的净化提出了很高的技术要求。高温气体除尘是在高温条件下直接进行气固两相分离，该技术可以最大限度地利用气体的物理显热、化学潜热及气体的动力能，提高能源的利用率，而且直接高温除尘大大简化了工艺流程，节省了设备投资。现有技术的高温过滤器主要为滤芯式过滤器，其采用各类高温滤芯，高温滤材主要有金属粉末烧结滤料、金属纤维烧结滤料和陶瓷材料。中国专利公开号CN1144848A公开了一种滤芯式过滤器，采用金属粉末/纤维烧结滤料，具有过滤效率较高、单管处理量大及反吹清灰效果较好等优点，但是该过滤器一次性投资较高，尤其对于含有对金属腐蚀性气体工况条件不合适。中国专利公开号CN103203143A公开了一种高温滤芯，采用陶瓷材料设计的滤芯式过滤器，具有过滤效率高、可处理上千度高温气体及不怕各类腐蚀性气体工况条件等优点。但是，该技术存在单管处理量小、陶瓷滤芯易断裂及反吹清灰较难等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种净化效率高、耐受性好、纳污量超大、稳定性极佳、适应性超强、操作弹性宽的高温带压气体过滤装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种高温带压气体过滤装置，包括带有总进气口和总出气口的壳体组件，所述壳体组件内位于总进气口和总出气口之间设有多层过滤组件，所述多层过滤组件包括固定分布板和、设于固定分布板上侧的多块活动分布板、与活动分布板一一对应的支承组件，每一个所述活动分布板支承于对应的支承组件上，所述支承组件支承于壳体组件内，所述固定分布板和最下侧的一块活动分布板之间以及相邻的活动分布板之间均设有多个中空纤维滤料层，每一个所述中空纤维滤料层由若干中空或多孔结构的纤维过滤片叠放组成，所述纤维过滤片呈圆形片状结构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述总进气口和总出气口均设于壳体组件的下部，所述壳体组件内设有将总进气口与总出气口隔离的下隔板、半圆隔板，所述下隔板、半圆隔板将壳体组件的底部隔离出与总进气口连通的气体沉降室，所述总进气口与气体沉降室之间设有进口档板，所述壳体组件上设有导气管，所述气体沉降室通过导气管与多层过滤组件的上侧连通，所述多层过滤组件的下侧与总出气口连通。

所述固定分布板通过多根管式支撑架支承固定于下隔板上。

所述壳体组件由依次相连的上封头、筒体、下封头组成，所述筒体的上端与上封头焊接，所述筒体的下端与下封头焊接，所述多层过滤组件布置于筒体的内部，所述总进气口和总出气口均设于筒体的下侧，所述支承组件、固定分布板固定于筒体内，所述筒体为圆管状结构，所述筒体的中部设有用于支承筒体的支座。

所述纤维过滤片的厚度为1～50mm，所述纤维过滤片的纤维直径为0.5～50μm。

所述纤维过滤片的纤维为陶瓷纤维、美塔斯纤维、诺梅克斯纤维、涤纶纤维等中的一种。

所述上封头上设有安全阀口和人孔，所述下封头的底部设有排污口，所述筒体位于多层过滤组件的上侧设有上部检修口，所述筒体位于多层过滤组件的下侧设有下部检修口。

所述多个中空纤维滤料层之间的纤维过滤片的纤维空隙率从上往下逐渐减小；或者所述中空纤维滤料层的多个纤维过滤片之间的纤维空隙率从上往下逐渐减小。

所述中空纤维滤料层的厚度为100～600mm。

所述固定分布板、活动分布板均由钢格栅板制成，且所述钢格栅板的广义开孔率为15～65%。

本实用新型具有下述优点：①极高的净化效率：总效率可达99.99%以上，能够捕集微米级和亚微米级的粉尘颗粒，能满足超净化要求。本实用新型的中空纤维滤料层的过滤精度可以任意调节,最高过滤精度可达0.01μm，并可以根据需要调整组合。②极好的耐受性：中空纤维滤料层的中空纤维滤料具有很大的弹性，滤料不会因气量的巨大波动及总阻力的增大而遭到破坏，耐受性远好于滤芯式过滤器。③超大的纳污量: 相对于滤芯式过滤器，本实用新型的纳污量远大于滤芯式过滤器, 计算表明其纳污量高出千倍以上。④极佳的稳定性: 本实用新型性能稳定，操作及管理方便，净化设备的检修周期通常在壹年以上。⑤超强的适应性: 由于本实用新型的纤维滤料可以采用各种不同的材质，可以满足对各种含杂质腐蚀性气体进行净化处理，另外选用陶瓷纤维时可以处理600℃以上的高温含尘气体。⑥更宽的操作弹性: 当处理风量在设计处理量的100～150%的范围内波动时，本实用新型的过滤效率不受影响(仅阻力有变化)。综上所述，本实用新型具有净化效率高、耐受性好、纳污量超大、稳定性极佳、适应性超强、操作弹性宽的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例的原理结构示意图。

图例说明：1、排污口；10、人孔；11、上部检修口；12、活动分布板；13、中空纤维滤料层；14、支承组件；15、固定分布板；16、管式支撑架；17、下隔板；18、半圆隔板；19、下部检修口；2、下封头；20、总出气口；3、总进气口；4、进口档板；5、筒体；6、导气管；7、支座；8、上封头；9、安全阀口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，本实施例的高温带压气体过滤装置包括带有总进气口3和总出气口20的壳体组件，壳体组件内位于总进气口3和总出气口20之间设有多层过滤组件，多层过滤组件包括固定分布板15和、设于固定分布板15上侧的多块活动分布板12、与活动分布板12一一对应的支承组件14，每一个活动分布板12支承于对应的支承组件14上，支承组件14支承于壳体组件内，固定分布板15和最下侧的一块活动分布板12之间以及相邻的活动分布板12之间均设有多个中空纤维滤料层13，每一个中空纤维滤料层13由若干中空或多孔结构的纤维过滤片叠放组成，纤维过滤片呈圆形片状结构。常见的滤芯式过滤器从原理上属“表面过滤”，而本实施例多层过滤组件多层过滤组件包括固定分布板15和、设于固定分布板15上侧的多块活动分布板12、与活动分布板12一一对应的支承组件14，固定分布板15和最下侧的一块活动分布板12之间以及相邻的活动分布板12之间均设有多个中空纤维滤料层13，每一个中空纤维滤料层13由若干中空或多孔结构的纤维过滤片叠放组成，纤维过滤片呈圆形片状结构，因此本实施例的多层过滤组件属“深层过滤”范畴，相对于滤芯式过滤器，相同体积下本实用新型过滤器的纳污量远大于滤芯式过滤器，在捕集相同数量的杂质后，本实用新型过滤器的阻力相对来说小得多，原因是中空纤维滤料层13采用的中空纤维滤料具有很大的空隙率，因此本实施例可以确保长期稳定运行而不用检修。此外，中空纤维滤料层13采用的中空纤维滤料(属柔性滤料)具有很大的弹性，滤料不会因气量的巨大波动及总阻力的增大而遭到破坏，具备极好的耐受性。即便处理气量在大范围内波动，过滤器除尘效率也不受影响。此外因备有多种过滤精度的特制纤维滤料，所以可以根据需要任意调整过滤精度。本实用新型过滤器同时兼有高效率、低阻力、运行稳定可靠、高纳污量(更换滤料的检修周期很长)、高耐受性(滤料不会因受压而损坏)等优点。

本实施例中，纤维过滤片的厚度为1～50mm，纤维过滤片的纤维直径为0.5～50μm；纤维过滤片的纤维为陶瓷纤维、美塔斯纤维、诺梅克斯纤维、涤纶纤维中的一种，纤维材质可选用陶瓷纤维以适应高温气体，此外如温度不高时(如小于250℃)，亦可采用美塔斯纤维、诺梅克斯纤维、涤纶纤维等。纤维过滤片其直径略大于筒体内径，厚度为1～50mm。过滤纤维片的过滤精度(可通过纤维空隙率调整)有50μm、40μm、30μm、25μm 、20μm、15μm、10μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm、0.5μm、0.1μm、0.01μm等多种。

本实施例中，固定分布板15、活动分布板12均由钢格栅板制成，且钢格栅板的广义开孔率为15～65%。而且多层过滤组件的多块活动分布板12、多个中空纤维滤料层13及支承组件14均为可拆卸的结构，便于中空纤维滤料层13的更换和检修。

本实施例中，总进气口3和总出气口20均设于壳体组件的下部，壳体组件内设有将总进气口3与总出气口20隔离的下隔板17、半圆隔板18，下隔板17、半圆隔板18将壳体组件的底部隔离出与总进气口3连通的气体沉降室，总进气口3与气体沉降室之间设有进口档板4，壳体组件上设有导气管6，气体沉降室通过导气管6与多层过滤组件的上侧连通，多层过滤组件的下侧与总出气口20连通。

本实施例中，固定分布板15通过多根管式支撑架16支承固定于下隔板17上，使得下隔板17与固定分布板15之间通过管式支撑架16相互加强，结构更加牢固可靠，支承能力更好。

本实施例中，壳体组件由依次相连的上封头8、筒体5、下封头2组成，筒体5的上端与上封头8焊接，筒体5的下端与下封头2焊接，多层过滤组件布置于筒体5的内部，总进气口3和总出气口20均设于筒体5的下侧，支承组件14、固定分布板15固定于筒体5内，筒体5为圆管状结构，筒体5的中部设有用于支承筒体5的支座7，壳体组件的结构简单，加工方便，通过支座7能够方便地实现筒体5的安装和固定。

本实施例中，上封头8上设有安全阀口9和人孔10，下封头2的底部设有排污口1，筒体5位于多层过滤组件的上侧设有上部检修口11，筒体5位于多层过滤组件的下侧设有下部检修口19，从而使得壳体组件安全可靠，而且对多层过滤组件的上侧、下侧的检修也非常方便。

本实施例中，多个中空纤维滤料层13之间的纤维过滤片的纤维空隙率从上往下逐渐减小。因此多层过滤组件的多个中空纤维滤料层13之间，最上面放置的是过滤精度较低的纤维过滤片(即纤维空隙率很大)，依次放置纤维过滤片时过滤精度会逐步加高(即纤维空隙率逐渐减小)，最后一片纤维过滤片是过滤精度最高的滤料(即纤维空隙率很小)，通过上述结构，使较大的尘粒在上层过滤精度较低的滤料得以截留，而较小的尘粒在下层过滤精度较高的滤料得到捕集，即粉尘在过滤箱体中呈立体分布，由上至下过滤精度逐步提高。需要说明的是，每一个中空纤维滤料层13的布置具体可根据工艺要求灵活调整，例如将中空纤维滤料层13的多个纤维过滤片之间的纤维空隙率从上往下逐渐减小。本实施例中，每一个中空纤维滤料层13的厚度为100～600mm。

本实施例的工作过程如下：高温带压含尘气体由总进气口3进入一个大的空间(即重力沉降室)，气体中一些大颗粒由于速度突然降低会沉降到下封头2处，该处被收集的杂质可以通过排污口1定期排除。含尘气体然后经导气管6进入多层过滤组件的上部，含尘气体依次通过若干个中空纤维滤料层13, 其中过滤纤维片由上至下过滤精度逐步提高，使较大的尘粒在上层过滤精度较低的滤料得以截留，而较小的尘粒在下层过滤精度较高的滤料得到捕集，即粉尘在中空纤维滤料层13中呈立体分布；同时由于中空纤维滤料层13采用的纤维具有“中空”或“多孔”结构, 因此基于毛细现象作用(即液体的表面张力)纤维还具备“吸附”效应, 特别适用于气体中还含有少量液体杂质(如焦油)的工况条件，该深层过滤器的对粉尘等杂质的总捕集效率可大于99.99%。含尘气体中的杂质被多层过滤组件的多个中空纤维滤料层13（其中纤维过滤片可以根据需要可采用数十至数百片）高效捕集，清洁的高温气体最终由总出气口20排出。本实施例从机理上均属于“深层过滤”的范畴, 即允许粉尘等杂质深入到过滤介质的内部，通过多层过滤介质逐步分级过滤，该过滤器特别适合于高温且带压力工况条件下含尘进口浓度小于100mg/m³(操作态)，对于大于该进口浓度的工况条件可以通过前置多级高效旋风分离器解决。本实用新型具有超高的分离效率、纳污量大(滤料检修更换周期长)、滤料耐受性好(不会因受压损坏)且适合于各类腐蚀性气体工况。通常的高温滤芯式过滤器从机理上均属于“表面过滤”的范畴, 即粉尘等杂质均主要被滤芯的高精度滤料的外表面所截留，一般过滤器如要连续使用均需设置反吹清灰装置，而本实施例的“深层过滤”则不需要反吹清灰装置。

下文以将本实施例应用于高温帯压粗煤气的净化为例：对本实施例的应用进行说明，从造气炉出来的粗煤气温度为340℃，压力为2.75MPa，流量为8×10⁴Nm³/h, 进入CO变换炉进行CO的变换。在进入CO变换炉之前，粗煤气首先进入径流洗涤塔, 此处用酚水洗涤以除去粗煤气中的粉尘及焦油等各类杂质，并经气液分离器进一步分离杂质，净化后的煤气经过两台换热器将温度升高到245℃以上，最后煤气进入变化炉进行CO变换反应。按照CO变换炉的要求，经过净化后粉尘和焦油的含量应小于5mg/Nm³。由于径流洗涤塔除尘及脱油不完全，大量粉尘及焦油的沉积造成局部堵塞，致使气体流动逐渐恶化，不但严重影响了换热器的换热效率，而且导致变换炉的转化率下降很快。经测定径流洗涤塔分离后的出口杂质含量为：粉尘380mg/Nm³、焦油260mg/Nm³及水165mg/Nm³，杂质含量远超出对煤气进入变换炉的要求(即总杂质含量小于5mg/Nm³)。根据上述粗煤气中含有较大量的粉尘及焦油等杂质的工艺条件，为达到净化要求，采用两级高效旋风分离器再加一级本实施例的高温带压气体过滤装置的方案。具体应用是，本实施例的直径为1600mm, 内置三个中空纤维滤料层13，纤维的材质为陶瓷，每个中空纤维滤料层13由圆形片状结构的纤维过滤片叠放组成，纤维过滤片直径为1600～1800mm。最上面的一个中空纤维滤料层13由过滤精度为30μm的纤维过滤片20片及过滤精度为25μm的纤维过滤片20片组成；中间一个中空纤维滤料层13由过滤精度为20μm的纤维过滤片20片及过滤精度为10μm的纤维过滤片20片组成；最下面一个中空纤维滤料层13由过滤精度为10μm的纤维过滤片20片及过滤精度为5μm的纤维过滤片10片及过滤精度为1μm的纤维过滤片1片组成。三个中空纤维滤料层13组成的多层过滤组件的总高度为1200mm。该装置投入运行后，为检验效果对高温带压气体过滤装置的总出气口20进行了多次采样测定，测定结果为：过滤装置的总出气口20粉尘含量为0.07mg/Nm³，液体杂质(焦油及水)含量为0.82mg/Nm³，即除尘效率高达99.98%，除液体杂质效率为99.81%，该测定结果表明完全达到技术要求，整套装置两年多的实际运行也表明该技术成功。

下文以将本实施例应用于常温帯压天然气的净化为例，对本实施例的应用进行说明：国内某天然气净化厂有一套日处理量为300万方的天然气净化脱硫装置及配套设施。天然气工作温度为常温，压力为5.2MPa，全套设备从加拿大普帕克公司引进，采用美国DOW公司生产的HS-101作为脱硫脱碳溶剂，TEG为脱水溶剂。该装置主要处理靖边气田的原料天然气, 装置自投产以来运行中主要问题是脱硫系统杂质含量较多，原有国外进口气体过滤器滤芯需更换频繁, 同时溶液浊度较高造成国外进口溶液过滤器滤芯亦需频繁更换，壹年的检修成本近千万元。为满足天然气的净化要求，采用了一套本实用新型一种高温带压气体过滤装置,该过滤装置位于天然气总进口处。本实施例的直径为1300mm, 内置两个中空纤维滤料层13，纤维的材质为涤纶，每个中空纤维滤料层13由圆形片状结构的纤维过滤片叠放组成，纤维过滤片直径为1300～1400mm。最上面的一个中空纤维滤料层13由过滤精度为15μm的纤维过滤片35片及过滤精度为10μm的纤维过滤片15片组成；最下面一个中空纤维滤料层13由过滤精度为5μm的纤维过滤片40片及过滤精度为2μm的纤维过滤片10片及过滤精度为0.1μm的纤维过滤片1片组成。两个中空纤维滤料层13组成的多层过滤组件的总高度为800mm。该装置投入运行后，一年内再没有更换过国外进口气体过滤器的滤芯，同时脱硫塔内溶液浊度很低，也没有更换过一只国外进口溶液过滤器的滤芯，完全解决了天然气的净化要求。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温带压气体过滤装置，包括带有总进气口（3）和总出气口（20）的壳体组件，其特征在于：所述壳体组件内位于总进气口（3）和总出气口（20）之间设有多层过滤组件，所述多层过滤组件包括固定分布板（15）和、设于固定分布板（15）上侧的多块活动分布板（12）、与活动分布板（12）一一对应的支承组件（14），每一个所述活动分布板（12）支承于对应的支承组件（14）上，所述支承组件（14）支承于壳体组件内，所述固定分布板（15）和最下侧的一块活动分布板（12）之间以及相邻的活动分布板（12）之间均设有多个中空纤维滤料层（13），每一个所述中空纤维滤料层（13）由若干中空或多孔结构的纤维过滤片叠放组成，所述纤维过滤片呈圆形片状结构。

2.根据权利要求1所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述总进气口（3）和总出气口（20）均设于壳体组件的下部，所述壳体组件内设有将总进气口（3）与总出气口（20）隔离的下隔板（17）、半圆隔板（18），所述下隔板（17）、半圆隔板（18）将壳体组件的底部隔离出与总进气口（3）连通的气体沉降室，所述总进气口（3）与气体沉降室之间设有进口档板（4），所述壳体组件上设有导气管（6），所述气体沉降室通过导气管（6）与多层过滤组件的上侧连通，所述多层过滤组件的下侧与总出气口（20）连通。

3.根据权利要求2所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述固定分布板（15）通过多根管式支撑架（16）支承固定于下隔板（17）上。

4.根据权利要求3所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述壳体组件由依次相连的上封头（8）、筒体（5）、下封头（2）组成，所述筒体（5）的上端与上封头（8）焊接，所述筒体（5）的下端与下封头（2）焊接，所述多层过滤组件布置于筒体（5）的内部，所述总进气口（3）和总出气口（20）均设于筒体（5）的下侧，所述支承组件（14）、固定分布板（15）固定于筒体（5）内，所述筒体（5）为圆管状结构，所述筒体（5）的中部设有用于支承筒体（5）的支座（7）。

5.根据权利要求4所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述纤维过滤片的厚度为1～50mm，所述纤维过滤片的纤维直径为0.5～50μm。

6.根据权利要求5所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述纤维过滤片的纤维为陶瓷纤维、美塔斯纤维、诺梅克斯纤维、涤纶纤维中的一种。

7.根据权利要求6所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述上封头（8）上设有安全阀口（9）和人孔（10），所述下封头（2）的底部设有排污口（1），所述筒体（5）位于多层过滤组件的上侧设有上部检修口（11），所述筒体（5）位于多层过滤组件的下侧设有下部检修口（19）。

8.根据权利要求1～5中任意一项所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述多个中空纤维滤料层（13）之间的纤维过滤片的纤维空隙率从上往下逐渐减小；或者所述中空纤维滤料层（13）的多个纤维过滤片之间的纤维空隙率从上往下逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述中空纤维滤料层（13）的厚度为100～600mm。

10.根据权利要求9所述的高温带压气体过滤装置，其特征在于：所述固定分布板（15）、活动分布板（12）均由钢格栅板制成，且所述钢格栅板的广义开孔率为15～65%。

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