CN204502607U - 一种自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，包括多个并联的过滤塔，每个过滤塔包括上、下封头和多个垂直叠加连接的相同塔过滤组，垂直叠加后的塔过滤组上端设置有侧面带有高温油气接口的上封头，下端设置有带有含尘尾气接口的下封头，多个过滤塔上端通过高温油气接口并联相接，下端通过含尘尾气接口并联相接，每个塔过滤组均设有过滤组净化气接口，多个过滤塔组间通过过滤组净化气接口并联相接。该装置采用塔式结构后，能够设计出合理高径比的工艺装置。经本实用新型的工艺装置及方法处理过的高温热解油气，经回收后的煤焦油固含量均低于0.5mg/L，完全满足煤焦油深加工工艺的技术要求。

Description

一种自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置

技术领域

本实用新型属于煤化工、油页岩及生物质热解领域，具体涉及一种自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置。

背景技术

能源是一个国家经济和社会发展的动力，而我国富煤、少油，缺气的能源结构决定了只能以煤为主，而近年来国内燃料油需求随着经济发展快速猛增，粉煤热解拔头技术快速发展，在煤炭燃烧或气化前提取煤焦油，煤焦油深加工生产汽、柴油，对煤炭资源分质利用，减少废气氮氧化物和硫化物排放，进而提高煤炭附加值，该技术对燃煤电厂具有划时代意义。然而国内开发的粉煤热解拔头工艺虽然较多，但目前均存在热解产生的油气含尘量大，热解气冷凝时灰尘进入油水当中，形成油包水型浮化物，油、水、固(尘)难以分离，而将热解产生的高附加值煤焦油不能回收利用成为了油泥，不能长周期稳定运行，制约了粉煤热解拔头提取煤焦油工艺的发展。

CN1044001383A专利中介绍了气体过滤装置及使用该装置的气体净化方法。该装置在第一气体过滤器的下方设有第二气体过滤器，第一积灰排灰部从上向下穿过第二孔板后通向第二积灰排灰部。该装置虽然适当提高了过滤面积，但采用脉冲反吹，设备计构造复杂。CN103275767A专利中介绍了一种高温含固体粉尘和含焦油气的气体分离方法。该方法使用了成都易态科技有限公司的Al系金属间化合物非对称膜过滤材料FeAl系金属间化合物非对称膜过滤管滤芯进行过滤。由于没有适用于高温油气过滤除尘的工艺装置，好的过滤材料也不能发挥作用。

现有的高温油气过滤除尘技术至少存在以下缺点：

(1)均继承了传统的“试管”型气体过滤结构形式，滤芯外表面过滤，采用脉冲反吹，当含尘颗粒沉积在滤芯内部时，易造成孔隙堵塞而失效。

(2)采用的非金属陶瓷滤芯虽然过滤精度高，但存在粉尘黏性大，反吹再生困难，而且在高温状态下容易出现断裂。

(3)过滤装置要处理的工艺气量大，需要的滤芯数量较大，过滤器的直径较大。

实用新型内容

针对现有工艺技术的不足和存在的问题，本实用新型提出了一种自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，包括多个并联的过滤塔，每个过滤塔包括上、下封头和多个垂直叠加连接的相同塔过滤组，垂直叠加后的塔过滤组上端设置有侧面带有高温油气接口的上封头，下端设置有带有含尘尾气接口的下封头，多个过滤塔上端通过高温油气接口并联相接，下端通过含尘尾气接口并联相接，每个塔过滤组均设有过滤组净化气接口，多个过滤塔组间通过过滤组净化气接口并联相接。

每个塔过滤组包括外筒体、隔热衬里、过滤组净化气接口、上管板、S型膨胀密封环、下管板和多个由内向外过滤的滤芯；滤芯两端的管头分别穿过上管板和下管板后固定在其上构成过滤管束，外筒体内壁设有隔热衬里，设有隔热衬里的外筒体自上而下套入过滤管束外侧，过滤管束顶部的上管板通过S型膨胀密封环与外筒体连接，下端的下管板直接与外筒体连接。

滤芯的过滤精度为2～35微米，滤芯的直径为15～50毫米，滤芯的长度为0.8～1.2米，过滤管束上的滤芯与滤芯之间的管间距为1.5～2倍滤芯直径。

滤芯的过滤精度为10～35微米，滤芯的直径为25～40毫米，滤芯的长度为1.0～1.2米，滤芯与滤芯之间的管间距1.5～1.8倍滤芯直径。

过滤管束上的滤芯与滤芯之间可以成正三角形排布或方形排布；每个过滤管束的上管板直径小于外筒体内径，下管板直径大于外筒体内径。

所述的滤芯采用具有明显孔隙特征的金属多层烧结网、金属粉末烧结网和金属契型丝制成。

所述的滤芯采用耐高温抗腐蚀的不锈钢材质制成。

所述的上封头顶端设置有超声波清尘器接口，超声波清尘器接口上安装大功率超声波清灰装置。

所述的大功率超声波清灰装置为超声波清尘器。

该工艺装置由三个及三个以上过滤塔并联组成，每个过滤塔包括三个及三个以上垂直叠加的相同塔过滤组与上、下封头，每个塔过滤组与塔过滤组之间，塔过滤组与上、下封头之间均由外筒体的法兰连接，所述的高温油气接口前端设有塔原料气切断阀，含尘尾气接口下方设有塔含尘尾气切断阀，过滤组净化气接口前设有塔净化气切断阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型针对高温油气含尘的特点，使含尘气体在过滤塔中互为垂直交叉的流动。含尘气体在滤芯内表面产生两个分力，一个是垂直于滤芯膜面的法向力，使气体分子透过滤芯膜面，另一种是平行于滤芯膜面的切向力，把滤芯膜内表面截留粉尘颗粒冲刷掉。滤芯过滤透过率下降时，只要降低滤芯膜内表面的法向力，提高滤芯膜内表面的切向力，就可以对滤芯膜内表面进行有效自洁清洗，达到滤芯膜恢复原有性能的目的。

由于每个塔过滤组的过滤管束的上管板直径小于外筒体内径，而过滤管束的下管板直径大于外筒体内径，将其外筒体自上而下套入过滤管束当中，顶部由S型膨胀密封环与筒体和上管板连接，以将滤芯外侧构造成密封腔体，使含尘气体和净化气分隔开来。

本实用新型的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置的塔过滤组的过滤管束与筒体可以分离，S型膨胀密封环吸收了过滤管束和外筒体的热膨胀位移差，大大简化了该装置的整体结构，便于使用过程中的维护检修，更换内部滤芯。同时解决了目前国内产生的各种金属滤芯由于制造工艺的限制，长度均小于等于1.2米的问题。采用塔式结构后，能够设计出合理高径比的工艺装置。

进一步地，本工艺装置在每个过滤塔的顶部配备了辅助大功率超声波清尘器，超声波清尘器被广泛用于锅炉清灰。利用声场能量的作用，是将压缩气体(煤气或CO2)转换成一种以疏密波的形式在空间气体中传播的压力波并送入过滤塔内，当滤芯内表面的积灰受到以一定频率交替变化的疏密波反复拉、压作用时，因疲劳疏松脱落，随向下流动的气体排出。由于超声波清尘器的气源使用了净化后的煤气或CO2气，不会造成高温油气二次污染或有效组分降低。

与此同时，本实用新型的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置还具有离线反冲再生方法，能够彻底的再生滤芯，保证化工装置的长周期稳定运行。经本实用新型的工艺装置处理过的高温热解油气，经回收后的煤焦油固含量均低于0.5mg/L，完全满足煤焦油深加工工艺的技术要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图1中序号1为高温油气，2为含尘尾气，3为净化后气，A、B、C为过滤塔，A1为A塔超声波清尘器，A-1、A-2、A-3为A塔过滤组，1A为A塔原料气切断阀，2A为A塔含尘尾气切断阀，3A、4A、5A为A塔净化气切断阀，B1为B塔超声波清尘器，B-1、B-2、B-3为B塔过滤组，1B为B塔原料气切断阀，2B为B塔含尘尾气切断阀，3B、4B、5B为B塔净化气切断阀，C1为C塔超声波清尘器，C-1、C-2、C-3为C塔过滤组，1C为C塔原料气切断阀，2C为C塔含尘尾气切断阀，3C、4C、5C为C塔净化气切断阀。

图2为过滤塔结构示意图(A塔为例说明)；

图2中序号a为高温油气接口，b为超声波清尘器接口，d为A-1过滤组净化气接口，e为A-2过滤组净化气接口，f为A-3过滤组净化气接口，c为含尘尾气接口。

图3为塔过滤组结构示意图(A塔A－1塔过滤组为例说明)；

图3中序号d为A-1过滤组净化气接口，A-1-1为上管板，A-1-2为S型膨胀密封环，A-1-3为外筒体，A-1-4为隔热衬里，A-1-5为滤芯，A-1-6为下管板。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参见图1至图3，一种自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，采用塔式布局，包括多个并联的过滤塔，每个过滤塔包括上、下封头和多个垂直叠加连接的相同塔过滤组，垂直叠加后的塔过滤组上端设置有侧面带有高温油气接口的上封头，下端设置有带有含尘尾气接口的下封头，多个过滤塔上端通过高温油气接口并联相接，下端通过含尘尾气接口并联相接，每个塔过滤组均设有过滤组净化气接口，多个过滤塔组间通过过滤组净化气接口并联相接；所述的上封头顶端设置有超声波清尘器接口，超声波清尘器接口上安装大功率超声波清尘器；需要说明的是，超声波清尘器接口上还可以安装其它大功率超声波清灰装置。

每个塔过滤组包括外筒体A-1-3、隔热衬里A-1-4、过滤组净化气接口d、上管板A-1-1、S型膨胀密封环A-1-2、下管板A-1-6和多个由内向外过滤的滤芯A-1-5；滤芯A-1-5两端的管头分别穿过上管板A-1-1和下管板A-1-6后焊接固定在上管板和下管板上构成过滤管束，外筒体A-1-3内壁设有隔热衬里A-1-4，设有隔热衬里A-1-4的外筒体A-1-3自上而下套入过滤管束外侧，过滤管束顶部的上管板A-1-1通过S型膨胀密封环A-1-2与外筒体A-1-3连接，下端的下管板A-1-6直接与外筒体A-1-3连接。

具体的，依据高温油气含尘粒径特性，滤芯A-1-5的过滤精度为2～35微米，优选的，滤芯A-1-5的过滤精度为10～35微米；滤芯A-1-5的直径为15～50毫米，优选的，滤芯的直径为25～40毫米；滤芯A-1-5的长度为0.8～1.2米，优选的，滤芯(A-1-5)的长度为1.0～1.2米；过滤管束上的滤芯与滤芯之间的管间距为1.5～2倍滤芯直径，优选的滤芯与滤芯之间的管间距1.5～1.8倍滤芯直径。

进一步地，过滤管束上的滤芯与滤芯之间可以成正三角形排布或方形排布，优选的滤芯滤芯与滤芯之间排布方式为正三角形。每个过滤管束的上管板A-1-1直径小于外筒体内径，下管板A-1-6直径大于外筒体内径。

其中，所述的滤芯A-1-5可以采用具有明显孔隙特征的金属多层烧结网、金属粉末烧结网和金属契型丝制成的三种滤芯中的一种。依据高温油气温度特性滤芯选用采用耐高温抗腐蚀的不锈钢材质制成的滤芯。一方面该类材质具有优异的耐温性和机械性能；另一方面具有很好的机械加工性能和焊接性能。

优选的，该工艺装置由三个及三个以上过滤塔并联组成，每个过滤塔包括三个及三个以上垂直叠加的相同塔过滤组与上、下封头，每个塔过滤组与塔过滤组之间，塔过滤组与上、下封头之间均由外筒体的法兰连接，所述的高温油气接口前端设有塔原料气切断阀，含尘尾气接口下方设有塔含尘尾气切断阀，过滤组净化气接口前设有塔净化气切断阀。

本实用新型的工作方法为：

1、从已知的热解装置出来的800℃高温油气1，经管道分配至过滤塔A、B、C。由于各过滤塔并联运行，现以A塔为例叙述工艺过程。

2、高温油气1经原料气切断阀1A从过滤塔A顶部侧面高温油气接口切向进入。高温油气1在过滤塔A内部从上向下流动，依次经过了塔过滤组A-1、A-2、A-3进行净化。在此过程中，大部分气体从滤芯内表面透过，由于管道和过滤塔的散热作用，得到净化后的气体温度降至760℃。并将该净化气汇合后经净化气切断阀3A、4A、5A送出工艺装置。其余向下流动的含尘尾气2，夹带着被滤芯内表面截留的粉尘颗粒，经含尘尾气切断阀2A后排至锅炉燃烧。

3、正常操作时可以调节净化后流量和含尘尾气流量的比值在10～1之间，使过滤塔达到自身清洁的目的。并随时判断入口高温油气1与出口净化后气3的压差；

4、若入口高温油气1与出口净化后气3的压差上涨至30KPa时，开启超声波清尘器A1，每次清灰时间为2～7分钟。

5、若入口高温油气1与出口净化后气3的压差上涨至30KPa时的时间小于30分钟。则需要对过滤塔A进行离线清洗。离线清洗过程为：关闭原料气切断阀1A停止向过滤塔A送气，依次打开净化气切断阀3A、4A、5A，使用其他过滤塔排出的净化气，对过滤塔A的塔过滤组A－1、A-2、A－3依次进行反冲洗，反冲洗过程中持续开启超声波清尘器A1，反冲洗清洗过程中产生的粉尘颗粒和气体通过含尘尾气切断阀2A后排至锅炉燃烧。

本实用新型针对高温油气含尘的特点，使含尘气体在过滤塔中互为垂直交叉的流动。含尘气体在滤芯内表面产生两个分力，一个是垂直于滤芯膜面的法向力，使气体分子透过滤芯膜面，另一种是平行于滤芯膜面的切向力，把滤芯膜内表面截留粉尘颗粒冲刷掉。滤芯过滤透过率下降时，只要降低滤芯膜内表面的法向力，提高滤芯膜内表面的切向力，就可以对滤芯膜内表面进行有效自洁清洗，达到滤芯膜恢复原有性能的目的。

由于每个塔过滤组的过滤管束的上管板直径小于外筒体内径，而过滤管束的下管板直径大于外筒体内径，将其外筒体自上而下套入过滤管束当中，顶部由S型膨胀密封环与筒体和上管板连接，以将滤芯外侧构造成密封腔体，使含尘气体和净化气分隔开来。

本实用新型的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置的塔过滤组的过滤管束与筒体可以分离，S型膨胀密封环吸收了过滤管束和外筒体的热膨胀位移差，大大简化了该装置的整体结构，便于使用过程中的维护检修，更换内部滤芯。同时解决了目前国内产生的各种金属滤芯由于制造工艺的限制，长度均小于等于1.2米的问题。采用塔式结构后，能够设计出合理高径比的工艺装置。

进一步地，本工艺装置在每个过滤塔的顶部配备了辅助大功率超声波清尘器，超声波清尘器被广泛用于锅炉清灰。利用声场能量的作用，是将压缩气体(煤气或CO2)转换成一种以疏密波的形式在空间气体中传播的压力波并送入过滤塔内，当滤芯内表面的积灰受到以一定频率交替变化的疏密波反复拉、压作用时，因疲劳疏松脱落，随向下流动的气体排出。由于超声波清尘器的气源使用了净化后的煤气或CO2气，不会造成高温油气二次污染或有效组分降低。

与此同时，本实用新型的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置还具有离线反冲再生方法，能够彻底的再生滤芯，保证化工装置的长周期稳定运行。经本实用新型的工艺装置处理过的高温热解油气，经回收后的煤焦油固含量均低于0.5mg/L，完全满足煤焦油深加工工艺的技术要求。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，包括多个并联的过滤塔，每个过滤塔包括上、下封头和多个垂直叠加连接的相同塔过滤组，垂直叠加后的塔过滤组上端设置有侧面带有高温油气接口的上封头，下端设置有带有含尘尾气接口的下封头，多个过滤塔上端通过高温油气接口并联相接，下端通过含尘尾气接口并联相接，每个塔过滤组均设有过滤组净化气接口，多个过滤塔组间通过过滤组净化气接口并联相接。

2.根据权利要求1所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，每个塔过滤组包括外筒体(A-1-3)、隔热衬里(A-1-4)、过滤组净化气接口(d)、上管板(A-1-1)、S型膨胀密封环(A-1-2)、下管板(A-1-6)和多个由内向外过滤的滤芯(A-1-5)；滤芯(A-1-5)两端的管头分别穿过上管板(A-1-1)和下管板(A-1-6)后固定在其上构成过滤管束，外筒体(A-1-3)内壁设有隔热衬里(A-1-4)，设有隔热衬里(A-1-4)的外筒体(A-1-3)自上而下套入过滤管束外侧，过滤管束顶部的上管板(A-1-1)通过S型膨胀密封环(A-1-2)与外筒体(A-1-3)连接，下端的下管板(A-1-6)直接与外筒体(A-1-3)连接。

3.根据权利要求2所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，滤芯(A-1-5)的过滤精度为2～35微米，滤芯(A-1-5)的直径为15～50毫米，滤芯(A-1-5)的长度为0.8～1.2米，过滤管束上的滤芯与滤芯之间的管间距为1.5～2倍滤芯直径。

4.根据权利要求3所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，滤芯(A-1-5)的过滤精度为10～35微米，滤芯的直径为25～40毫米，滤芯(A-1-5)的长度为1.0～1.2米，滤芯与滤芯之间的管间距1.5～1.8倍滤芯直径。

5.根据权利要求2所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，过滤管束上的滤芯与滤芯之间可以成正三角形排布或方形排布；每个过滤管束的上管板(A-1-1)直径小于外筒体内径，下管板(A-1-6)直径大于外筒体内径。

6.根据权利要求2所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，所述的滤芯(A-1-5)采用具有明显孔隙特征的金属多层烧结网、金属粉末烧结网和金属契型丝制成。

7.根据权利要求6所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，所述的滤芯(A-1-5)采用耐高温抗腐蚀的不锈钢材质制成。

8.根据权利要求1所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，所述的上封头顶端设置有超声波清尘器接口，超声波清尘器接口上安装大功率超声波清灰装置。

9.根据权利要求8所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，所述的大功率超声波清灰装置为超声波清尘器。

10.根据权利要求1所述的自洁式高温油气过滤除尘的工艺装置，其特征在于，该工艺装置由三个及三个以上过滤塔并联组成，每个过滤塔包括三个及三个以上垂直叠加的相同塔过滤组与上、下封头，每个塔过滤组与塔过滤组之间，塔过滤组与上、下封头之间均由外筒体的法兰连接，所述的高温油气接口前端设有塔原料气切断阀，含尘尾气接口下方设有塔含尘尾气切断阀，过滤组净化气接口前设有塔净化气切断阀。