CN204973396U - 一种用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种颗粒床，特别公开了一种用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床。该用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床，其特征在于：包括自上而下设置在不锈钢壳体内的轻质环保陶瓷过滤层、重质环保陶瓷过滤层及稳流层，轻质环保陶瓷过滤层使用了粒径为2-5mm的轻质环保陶瓷滤球，重质环保陶瓷过滤层使用了粒径为0.5-1mm的重质环保陶瓷滤球，稳流层由两种粒径规格的重质环保陶瓷滤球组成，自上而下分别为1-2mm和3-5mm。本实用新型耐高温性能、耐磨性能、抗热震性能、透气性能及化学稳定性能等更加优异。
Description
（一）技术领域
本实用新型涉及一种颗粒床，特别涉及一种用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床。
（二）背景技术
在能源、冶炼、材料、化工等领域生产过程中，由于原料、燃料、辅料等方面原因，会产生大量的污染烟气。这些工业烟气大多以高温气体的形式排放，不仅会造成大量热能不必要的浪费，还会造成严重的环境污染，影响人们的身心健康。因此，如何有效并持续稳定地消烟除尘，是目前摆在每个企业急待解决的现实问题。
颗粒床过滤除尘装置因其良好的耐高温高压性能，特别是易于实现多种有害物质的同时脱除，自90年代以来，深受各国重视。目前颗粒床用滤料多采用无烟煤、焦炭、膨胀珍珠岩、矿渣、河砂、海砂、卵石、玻璃屑、金属屑、陶粒等。同时，也有使用有机物作为滤料层的，如丙稀酸颗粒、塑料、橡胶屑等。研究发现，颗粒床用滤料的密度、粒度、形状、孔隙率、级配比及耐高温、耐磨损、耐腐蚀等物理化学性能对颗粒床过滤器的过滤效果或稳定性都有比较大的影响，且其占整个颗粒床过滤器总成本的15-18%。《AnInnovativeMovingGranularBedFilterforHigh-temperatureandHigh-pressureApplieation》一文中采用的是平均粒径为4.4mm，密度为2.75g/cm3，形状因数为0.594的碎石作为滤料（YangWC，etal.InCirculatingFluidizedBedTechnologyVKwaukM．，LiJ(eds.)，SciencePress,Bejing,1997,P.609-614）；《DevelopmentofCeramicCompositeHot-GasFilters》一文中采用的是6mm的氧化铝和莫来石作为滤料（JudkinsRRetal.JournalofEngineeringforGasTurbinesandPower，TransactionofASME，1996，118：495-499）；中国实用新型专利《用于气体净化的多滤层颗粒床》（CN202538545U）属于多滤层颗粒床，其采用的滤料分别为1-6mm的膨胀珍珠岩、0.3-1.5mm的石英砂或海砂、1-6mm的氧化铝球和4-12mm的石英砂或海砂。
研究发现膨胀珍珠岩在实际生产使用过程中耐磨性较差，容易掉粉，需要经常向过滤器中添加损失掉的滤料，并且还容易造成二次粉尘污染。而像石英砂、海砂或矿物碎石这些滤料，其密度、化学性能等不易控制，产品质量良莠不齐，且其耐高温、耐腐蚀性等较差，不适合于正真高温情况下（≥300℃）的烟气过滤。最主要的是，这些人工破碎的矿物滤料，颗粒形貌、球形度较差，堆积形成的颗粒床阻力相对较大，因此耗能相对较高。而对于氧化铝和莫来石等滤料，由于其制备成本较高会导致整体设备造价偏高，且氧化铝和莫来石的密度相对较大，在反吹沸腾清灰时需要消耗更多的能量。同时，有机物质滤料侧耐高温性能明显不足。
（三）发明内容
本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种适用范围广、使用寿命长、成本低廉、耐高温性能好、抗磨损性强的用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床，其特征在于：包括自上而下设置在不锈钢壳体内的轻质环保陶瓷过滤层、重质环保陶瓷过滤层及稳流层，轻质环保陶瓷过滤层使用了粒径为2-5mm的轻质环保陶瓷滤球，重质环保陶瓷过滤层使用了粒径为0.5-1mm的重质环保陶瓷滤球，稳流层由两种粒径规格的重质环保陶瓷滤球组成，自上而下分别为1-2mm和3-5mm。
本实用新型针对单层滤料床过滤精度的不够和滤层压降过大的矛盾，研究了双层滤料（即双介质）颗粒床过滤除尘方法，其除尘原理是：过滤层由上轻下重、上粗下细的双层滤料组成。过滤时，含尘气自上而下穿过滤层。先经过粗颗粒的上滤料层，截留气体中的绝大部分粉尘，再经过细粒径的下滤料层，截获漏过上滤层的微细粉尘。这种粗细二层梯级过滤，可同时获得极高过滤效率和低压降。
本实用新型所述的轻质环保陶瓷滤球与重质环保陶瓷滤球所用主要原料都为油田钻井废弃泥浆及赤泥等固体废弃物。
本实用新型采用双滤层结构不仅可以避免单层滤料床过滤精度不够和滤层压降过大的矛盾，还因使用了来源广泛的固体废弃物作为制备滤球原料，因此不仅降低了生产成本而且还消耗了废料，利于环保。
本实用新型的更优技术方案为：
所述轻质环保陶瓷过滤层的厚度为120-200mm，重质环保陶瓷过滤层的厚度为15-50mm，稳流层上层厚度为30-60mm，稳流层下层厚度为100-150mm；这样不仅可以增加过滤效果，而且反吹清灰时布风更加均匀，不易留下吹不到的死角。
所述轻质环保陶瓷过滤层的滤球密度为0.7-0.8g/cm3，重质环保陶瓷过滤层和稳流层的滤球密度为2.0-2.3g/cm3；上层陶瓷滤球的密度小于下层陶瓷滤球的密度，以防止流化时层间发生混杂，导致滤层时效。
所述稳流层下端设置多孔滤板，多孔滤板上设置有反吹喷头，轻质环保陶瓷过滤层和重质环保陶瓷过滤层交界处的不锈钢壳体上设置有可视窗口，便于观察反吹清灰时滤层的沸腾状态。
本实用新型的轻质环保陶瓷滤球和重质环保陶瓷滤球的相对密度可以根据油田钻井废弃泥浆及赤泥在配方中占有的比例不同自由调整，同时，其在装置中的铺设厚度可以根据不同工况条件而定。另外，轻质环保陶瓷过滤层和重质环保陶瓷过滤层的层间混杂现象，可以通过改变轻质环保陶瓷滤球和重质环保陶瓷滤球的密度和粒径加以避免，以防止滤层失效。轻质环保陶瓷滤球与重质环保陶瓷滤球在实际生产使用过程中耐磨性能较好、压碎强度较高，不容易掉粉、不容易造成二次粉尘污染；同时其密度、粒度、孔隙率、颗粒形态、耐热、耐腐蚀性能等都可调。因此可以根据实际颗粒床过滤除尘要求，设计与工况条件匹配的滤球密度、粒径和厚度，以提高过滤效果。稳流层结构不限于双滤层结构，可以根据实际过滤精度要求设计成三层或以上。
本实用新型将轻质环保陶瓷滤球和重质环保陶瓷滤球既作为过滤层又作为稳流层，这种双过滤层与双稳流层的结构模式不仅可以避免单层滤料床过滤精度不够和滤层压降过大的矛盾，而且滤层反吹清灰时布风均匀，不留死角，清灰效果更好。同时，由于滤球使用了来源广泛、价格低廉的固体废弃物作为制备原料，相对于氧化铝、莫来石质滤料成本要低很多且利于环保。最重要的是，轻质环保陶瓷滤球相对于膨胀珍珠岩、无烟煤等不容易掉粉，耐磨性能较好，运行成本较低；而重质环保陶瓷滤球相对于碎石、石英砂等密度、强度可调，并且其耐高温性能、耐磨性能、抗热震性能、透气性能及化学稳定性能等更加优异。
另外，通过滤料配方或制备工艺手段，可以进一步增大过滤层和稳流层的相对密度大小，这样可以使上层的滤料铺的更厚，以至于上层滤层的容尘能力增大，同时颗粒床的总体压降减小。并且，当过滤层和稳流层的相对密度增大时，在相同过滤阻力的情况下，可以适当提高气体过滤速率。
（四）附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型过滤装置的结构示意图。
图中，1轻质环保陶瓷过滤层，2重质环保陶瓷过滤层，3稳流层，4反吹喷头，5不锈钢壳体，6可视窗口，7多孔滤板。
（五）具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：
如附图1和2所示，本实用新型所述的用于高温烟气除尘的双滤层颗粒床，包括轻质环保陶瓷过滤层1和重质环保陶瓷过滤层2及稳流层3。轻质环保陶瓷过滤层1的陶瓷滤球粒径为2mm-5mm；重质环保陶瓷过滤层2及稳流层3的陶瓷滤球粒径分别为0.5mm-1.0mm、1-2mm和3-5mm；。轻质环保陶瓷过滤层1的厚度为120mm-200mm，重质环保陶瓷精过滤层2及稳流层3的厚度分别为15mm-50mm、30-60mm及100-150mm。轻质环保陶瓷过滤层1的陶瓷滤球密度为0.7g/cm3-0.8g/cm3，重质环保陶瓷过滤层2与稳流层3的陶瓷滤球密度都为2.0g/cm3-2.3g/cm3。
其中，轻质环保陶瓷过滤层1和重质环保陶瓷过滤层2及稳流层3自上而下设置在不锈钢壳体5内，重质环保陶瓷稳流层3下端设置多孔滤板7，多孔滤板7上设置反吹喷头4，轻质环保陶瓷过滤层1和重质环保陶瓷过滤层2交界处的不锈钢壳体4上设置可视窗口6。
工作原理和使用过程：
本实用新型所述的用于高温烟气除尘的双滤层颗粒床包括上层轻质环保陶瓷过滤层1和下层重质环保陶瓷过滤层2及稳流层3。上层滤料的粒径大于下层滤料，但颗粒密度要小于下层滤料，即上层滤料大而轻，下层滤料小而重。并且，上层滤料的颗粒密度还必须小于下层滤料正常流化所形成的床层密度，以防止流化时层间发生混杂，导致滤层失效。所述轻质环保陶瓷过滤层1选用的陶瓷滤球粒径为2-5mm、颗粒密度为0.7-0.8g/cm3的陶瓷滤球，所述过滤层的厚度为120-200mm。所述重质环保陶瓷精过滤层2与稳流层3选用的陶瓷滤球粒径分别为0.5mm-1.0mm、1-2mm和3-5mm，颗粒密度为2.0-2.3g/cm3的重质环保陶瓷滤球，所述重质环保陶瓷精过滤层2与稳流层3的厚度分别为15mm-50mm、30-60mm及100-150mm。其颗粒密度的调节，可以根据滤料配方和工艺手段来实现。
在烟气正常过滤时，颗粒床是置于不锈钢壳体5之内的，当颗粒层的压降增大到设定值时，从反吹喷头4吹入一定气速的反吹气，以保证颗粒层之间互不相混，含尘烟气的过滤和反吹气体的清灰特征以及颗粒层之间是否相混都可以通过可视窗口6进行观察。
Claims (4)
1.一种用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床，其特征在于：包括自上而下设置在不锈钢壳体（5）内的轻质环保陶瓷过滤层（1）、重质环保陶瓷过滤层（2）及稳流层（3），轻质环保陶瓷过滤层（1）使用了粒径为2-5mm的轻质环保陶瓷滤球，重质环保陶瓷过滤层（2）使用了粒径为0.5-1mm的重质环保陶瓷滤球，稳流层（3）由两种粒径规格的重质环保陶瓷滤球组成，自上而下分别为1-2mm和3-5mm。
2.根据权利要求1所述的用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床，其特征在于：所述轻质环保陶瓷过滤层（1）的厚度为120-200mm，重质环保陶瓷过滤层（2）的厚度为15-50mm，稳流层（3）上层厚度为30-60mm，稳流层（3）下层厚度为100-150mm。
3.根据权利要求1所述的用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床，其特征在于：所述轻质环保陶瓷过滤层（1）的滤球密度为0.7-0.8g/cm3，重质环保陶瓷过滤层（2）和稳流层（3）的滤球密度为2.0-2.3g/cm3。
4.根据权利要求1所述的用于高温烟气除尘的环保陶瓷颗粒床，其特征在于：所述稳流层（3）下端设置多孔滤板（7），多孔滤板（7）上设置有反吹喷头（4），轻质环保陶瓷过滤层（1）和重质环保陶瓷过滤层（2）交界处的不锈钢壳体（5）上设置有可视窗口（6）。
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Cited By (1)
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| CN113289432A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-24 | 盐城工学院 | 一种节能改良型颗粒床除尘器 |
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- 2015-09-30 CN CN201520765395.4U patent/CN204973396U/zh not_active Expired - Fee Related
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