TW202211974A - 除塵填料、積垢盤和氣體淨化裝置 - Google Patents

Abstract

本發明涉及除塵填料（6）、積垢盤（3）和氣體淨化裝置。所述除塵填料（6）包括：多排通道（61），每一個通道（61）相對於豎直方向傾斜地延伸，以形成迎風面（611）和背風面（612）；以及波紋板（62），所述波紋板（62）的波峰貼附在所述斜棱柱通道（61）的背風面（612）上，在操作過程中，粉塵附著於波紋板（62）的下表面的凹部處，聚集以形成粉塵聚集體，當粉塵聚集體的重力大於附著力時，粉塵聚集體掉落至通道（61）的迎風面（611）上，並從通道（61）的迎風面（611）上滑落。

Description

除塵填料、積垢盤和氣體淨化裝置

本發明涉及化學工程技術領域，更具體地涉及除塵填料、積垢盤和氣體淨化裝置。

大多數化工工藝過程中都會產生過程氣體，同時由於各種工業過程導致這些氣體中含有大量粉塵/顆粒物質，這些顆粒物質懸浮在空氣中，對人類的健康、生活和生產造成了嚴重的影響。隨著環保法規對排放標準要求的提高，需要在排放到環境之前先脫除這些氣體中的固體顆粒和/或對其進行淨化處理。例如，燃煤發電廠生產過程中產生的煙氣離開煙囪之前必須脫除其中的飛灰。化工生產過程產生的氣體中夾帶固體粉塵會導致裝置結垢、堵塞，嚴重制約裝置長週期穩定運行。這些氣體中夾帶的粉塵具有良好的黏附性和聚集性。粉塵的黏附性是指不同分子間產生的引力，如粉體粒子與器壁間的黏附；粉塵的凝聚性是指相同分子間產生的引力，如粉體粒子之間發生黏附而形成聚集體。粉塵黏附性和聚集性與粉塵的性質和氣體運動狀態有關。通常，在粉塵粒徑小、形狀不規則、表面粗糙、含水率高、潤濕性好及荷電量大時，更容易產生黏附現象。對於煤化工工藝過程中形成的粉塵，Fe、Na、Ca三種礦物元素以及粉塵顆粒粒徑較小、比表面積大等因素，導致粉塵具有很好的黏附性。粉塵的黏附性和聚集性在乾燥狀態下主要是分子力（凡得瓦力）與靜電力（庫侖力）發揮作用，在潤濕狀態下主要依賴於粉塵表面存在水分而形成液體橋或固體橋。

目前化工氣體的除塵淨化已經有了很多成熟技術，例如，機械除塵、濕法除塵、袋式除塵、電除塵以及靜電布袋複合除塵等等。（1）機械除塵技術是利用降塵室、旋風分離器等機械裝置進行除塵的方法。該方法對於顆粒較大的粉塵具有較好的效果，然而對於造成灰霾污染的2 μm左右的粒子，其淨化效率很低，而且對於細微顆粒而言，這一類除塵裝置的二次揚塵問題嚴重，無法在當前對於細微顆粒的除塵效率要求越來越高的情況下有效發揮作用。（2）濕法除塵技術是利用噴淋塔、水膜除塵器或文丘里除塵器進行除塵的方法，常見於處理塵埃等顆粒尺寸較大的氣體，所捕集的顆粒可以通過和水形成泥漿而排出。該方法對設備的要求較高，設備體積較大，投資較高，且帶來了泥漿廢液處理的問題。（3）袋式除塵技術的除塵效率很高，對粉塵的粒徑範圍波動的耐受性好，即使細微的粉塵也可成功獲得很高的截留率。然而，袋式除塵技術的壓降較大，對於風機等氣體傳輸設備的動力載荷要求高。此外，目前常見的布袋難以耐受高溫，對於廢氣中含有紅熱顆粒和陰燃顆粒的燒結煙氣而言，使用布袋除塵常常發生“燒袋”事故。（4）電除塵技術也是當前非常常用和高效的除塵方法。該方法首先對氣體中的粉塵荷電，而後通過電場力將其從氣流中去除並固定在電極板表面上。該方法可用於高溫廢氣處理，且只有很小的壓降阻力，但其缺點在於對粉塵的導電率、氣體濕度都有一定要求，否則不能獲得高的除塵率。此外，該方法的一次性投資較高，運行成本高。

隨著社會水準的不斷進步與經濟的不斷發展，對於能源的需求也越來越多。煤氣化工藝主要目的是為了能提高煤炭的使用效率，為生產提供更多的能源，例如，將煤炭轉化製成甲醇或者合成氣體，從而促進能源的使用，或將煤炭合成氨氣以及油氣混合體，從而推動煤層氣的深層次利用。生產工藝決定了煤氣化粗合成氣中含有大量粉塵，需要經過多級除塵處理，實現氣體的淨化。然而，煤氣化工藝產生的粉塵顆粒細小，有相當數量的粉塵顆粒度在0.1 μm～1 μm之間，對於粒徑小於2 μm的粒子，傳統的除塵工藝淨化效率很低，甚至無法去除，不得不在粗合成氣轉化反應器前設置除塵罐，採用固定床吸附過濾的方式攔截細小粉塵。當吸附床層空隙被填充後，除塵罐的壓力降陡升，導致裝置無法繼續運行。停工撇碴/整修不但影響裝置產能的利用，也會導致物耗、人工費用的增加，影響經濟效益。

本發明的目的之一在於，提供一種除塵填料，從而改善現有裝置對氣體中細微粉塵的去除效率較低或無法去除的問題。

本發明的目的之一在於，提供一種積垢盤，利用粉塵的黏附性和聚集性，構建適宜粉塵黏附和聚集的流場流態。

本發明的另一目的在於，提供一種氣體淨化裝置，從而能夠對含塵氣體進行分級除塵，除塵效果更好。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，本發明提供了一種除塵填料，包括：

多排通道，每一個通道相對於豎直方向傾斜地延伸，以形成迎風面和背風面；以及

波紋板，所述波紋板的波峰貼附在所述斜棱柱通道的背風面上，在操作過程中，粉塵附著於波紋板的下表面的凹部處，聚集以形成粉塵聚集體，當粉塵聚集體的重力大於附著力時，粉塵聚集體掉落至通道的迎風面上，並從通道的迎風面上滑落。

優選地，每一個通道為斜棱柱形，橫截面為矩形，一組相對的側面相對於豎直方向傾斜地延伸，以形成迎風面和背風面，另一組相對的側面沿豎直方向延伸，相鄰兩排的斜棱柱通道沿相反的方向傾斜。

優選地，每一排斜棱柱通道由矩形波板和隔板形成，以在它們之間限定流動通道。

優選地，矩形波板和波紋板為衝壓製成，矩形波板和波紋板為金屬板。

優選地，與同一個矩形波板相鄰的兩個矩形波板的開口方向相反。

優選地，斜棱柱通道的傾斜角大於所攔截粉塵的休止角，斜棱柱通道的傾斜角為15°~75°。

優選地，迎風面和背風面的寬度為2 mm～100 mm；斜棱柱通道的沿豎直方向延伸的側面的寬度為5 mm～200 mm。

優選地，所述波紋板的波幅為1 mm～100 mm；波長為20 mm～300 mm；所述波紋板的波谷與相鄰斜棱柱通道的迎風面的距離為2 mm～80 mm。

根據本發明的另一方面，提供一種積垢盤，包括：

塔盤板；和

設置於塔盤板上的至少一個積垢器，每個積垢器包括集氣筒和設置於集氣筒的外筒壁上的折流盤；所述折流盤由多層錐形折流板形成，所述錐形折流板由錐形板和波形板構成；

在操作過程中，粉塵附著於波形板的下表面的凹部處，聚集以形成粉塵聚集體，當粉塵聚集體的重力大於附著力時，粉塵聚集體掉落至下面的錐形板的上表面上或塔盤板上，並從錐形板的上表面滑落到塔盤板上。

優選地，所述集氣筒為立式圓筒形結構，集氣筒的頂端封閉，下端開口，集氣筒的下端穿過塔盤板並與塔盤板相連接，集氣筒的外筒壁上開有多個通氣孔。

優選地，所述波形板的波形為正弦曲線或餘弦曲線，振幅為1 mm～80 mm；波長為30 mm～400 mm。

優選地，所述集氣筒的下端豎直穿過塔盤板並與塔盤板相連接，所述通氣孔設置於相鄰兩層錐形折流板之間的筒壁上。

優選地，所述折流盤的錐角為30～175°。

優選地，相鄰兩層錐形折流板之間的間距為波形板的振幅的1.2～5倍。

優選地，所述塔盤板上設置有多個積垢器，多個積垢器在塔盤板上均勻排列。

根據本發明的另一方面，提供一種積垢盤，包括：

塔盤板；和

設置於塔盤板上的積垢器，所述積垢器包括過濾體、折流分離體和蓋板；

所述過濾體為限定積垢器軸線的套筒環形柱狀結構；

所述折流分離體為圍繞積垢器軸線延伸的環形折板柱狀結構，由多層環形折板形成，環形折板的橫截面為倒V字型，從而形成圍繞積垢器的軸線延伸的倒V字型環形折板，折流分離體套設於過濾體外部；

所述蓋板位於折流分離體和過濾體的上方並遮擋所述折流分離體和過濾體，折流分離體的頂端與蓋板相連接，折流分離體的底端與塔盤板相連接；

在操作過程中，粉塵附著於環形折板的倒V字型頂點處，聚集以形成粉塵聚集體，當粉塵聚集體的重力大於附著力時，粉塵聚集體掉落至下面的環形折板的上表面或塔盤板上，並從環形折板的上表面滑落到塔盤板上。

優選地，過濾體的下端穿設於塔盤板，所述過濾體包括內筒體、外筒體和設置於內筒體與外筒體之間環形空間內的積垢填料。

優選地，所述內筒體和外筒體之間的厚度為10 mm～500 mm，內筒體和外筒體等高，兩者套裝在一起，由篩網製成。

優選地，所述積垢填料的當量直徑為0.1 mm～10 mm；所述積垢填料的形狀為球形、多邊形或三角形中的一種或幾種。

優選地，所述過濾體的空隙率為5～75%。

優選地，所述環形折板的錐角為15°～150°；相鄰兩塊環形折板之間的距離為3 mm～80 mm。

優選地，所述環形折板的傾斜角大於氣體中固體物質的休止角。

優選地，所述蓋板為圓錐型、圓臺型或草帽型。

優選地，所述蓋板與過濾體上端之間設有氣體流通通道，以便在過濾體堵塞後氣體流動通過，氣體流通通道的寬度為5 mm～120 mm。

根據本發明的另一方面，提供一種氣體淨化裝置，包括上封頭、下封頭和筒體，所述氣體淨化裝置內部設置有至少一個所述的積垢盤。

優選地，所述積垢盤設置於上封頭內和/或筒體中，當僅設置一個積垢盤時，積垢盤設置於上封頭內。

優選地，所述氣體淨化裝置還包括一層或多層根據請求項1至7中任一項所述的除塵填料，所述氣體淨化裝置內部設置有多層積垢盤，每一層除塵填料設置在兩個相鄰的積垢盤之間。

優選地，所述氣體淨化裝置還包括一層或多層保護劑床層，所述保護劑床層設置於積垢盤下方。

優選地，所述保護劑床層中裝填有鳥巢保護劑，所述鳥巢保護劑包括筒體和多個筋板，多個筋板相互交叉形成網格狀，交叉點形成銳角。

優選地，所述氣體淨化裝置內部設置有多層積垢盤，所述相鄰兩層積垢盤之間設置有保護劑床層或根據請求項1至7中任一項所述的除塵填料，且除塵填料設置於保護劑床層上方，當設置三層積垢盤時，按照氣體流動方向依次為第一層積垢盤、除塵填料、第二層積垢盤、保護劑床層和第三層積垢盤。

優選地，當設置多層除塵填料時，多層除塵填料的波紋板的波幅和波長沿氣體流動方向逐漸減小。

優選地，當設置多層積垢盤時，設置在上封頭中的積垢盤的尺寸大於其它積垢盤的尺寸。

本發明的提供的除塵填料、積垢盤和氣體淨化裝置及淨化方法具有如下優點：

根據本發明，除塵填料的波紋板能夠在斜棱柱通道中形成波浪流場流態，形成渦流流域，為細微粉塵附著、粉塵間的聚集提供時長及靠近距離，從而將細微粉塵從氣體中分離，當附著的聚集灰團的重力大於附著力時由波紋板和斜棱柱通道的迎風面墜落。

根據本發明，除塵填料的矩形波板和波紋板為金屬板衝壓而成，能夠應用於高溫、高壓等苛刻條件。

根據本發明，通過設置積垢盤，較大顆粒度的粉塵因氣速的陡降失去懸浮力，在重力作用下墜落至塔盤板上；類似柱狀的積垢盤將氣體的軸向圓形過流域整流為水準過流域，極大地增加了氣體過流面積，降低了氣體流速，為粉塵提供了充裕的黏附和聚集時間。

根據本發明，積垢盤中的錐形折流板的環形折板的傾斜角大於粉塵休止角，隨著粉塵聚集體的逐步增大，當重力大於黏附力時粉塵自行墜落至塔盤上，具有很好的自清理功能，防止除塵元件過早堵塞、失去除塵功能。

根據本發明，所述積垢盤通過設置由多層環形折板構成的折流分離體，為氣體中的固體物質提供了極大的附著面積和聚集空間，增加了固體物質的黏附機率。且積垢器的環形折板的傾斜角大於粉塵休止角，隨著粉塵聚集體的逐步增大，其重力大於黏附力時粉塵自行墜落至塔盤板上，具有很好的自清理功能，防止積垢器過早堵塞失去積垢功能。

本發明所述積垢盤中設置多個積垢器，其外側採用環形折板柱結構，氣體流經環形折板柱時形成多層波浪型氣體流線，氣體在轉彎處形成渦流，每層環形折板都會形成多個渦流域，多層環形折板構成的環形折板柱、多個積垢器構造出數量龐大的渦流域，為氣體中的固體物質黏附和聚集提供了熱泳力，固體物質在氣體分子的撞擊下脫離流線，像氣體分子一樣作布朗運動，在器壁附近因流速低和分子力（范德華力）作用，粉體粒子與環形折板間極易產生黏附現象；隨著粉塵的聚集，體積增大，當重力大於黏附力時，粉塵聚集體會從環形折板上剝離，墜落到塔盤上；隨著粉塵在環形折板上表面的聚集，當重力大於滑移阻力時粉塵聚集體會延環形折板表面滑落，墜落到塔盤板上，至此完成粉塵的攔截與儲存。

根據本發明，設置積垢盤、除塵填料和鳥巢保護劑床層，將淨化裝置分成不同的粉塵攔截區域，實現分級處理工藝氣中的粉塵。一方面積垢盤、除塵填料和鳥巢保護劑床層可以為粉塵提供更大的附著面積，另一方面細小的粉塵在積垢盤、除塵填料和鳥巢保護劑床層上附著、聚集，實現粉塵的分級處理，提高了粉塵攔截效率，實現捕集氣體中超細粉塵的目標。

根據本發明，淨化單元設置在上封頭內，將原來閒置的設備空間用於攔截、儲存粉塵，極大地延長了設備運行週期。

根據本發明的除塵填料和積垢盤具有相同或類似的操作原理：超細粉塵在范德華力作用下附著於除塵填料結構或積垢盤結構的下表面的對應凹部處；超細粉塵在庫倫力作用下聚集，形成聚集體；當聚集體的重力大於附著力時，掉落至下面的斜表面上；斜表面的傾斜角大於粉塵休止角，聚集體滑落。

本發明的氣體淨化裝置結構簡單、壓力降小，能夠攔截、儲存含塵氣體中的細微粉塵，尤其適用於煤氣化粗合成氣夾帶飛灰的分離。

下面通過結合附圖和具體實施例來進一步說明本發明的具體情況，但不限於下述的實施例。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語 “上”、“下”、“內”、“外”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設有”、“置於”、“相連”、“連接”、“安裝”等應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

圖1是根據本發明的第一實施方式的氣體淨化裝置的結構示意圖。如圖1所示，本發明提供一種氣體淨化裝置，所述氣體淨化裝置包括上封頭4、殼體5和下封頭7。所述上封頭上設置有氣體入口1，所述氣體入口下方還可以設置有入口擴散器2，下封頭上設置有氣體出口9，氣體出口9上方設置有出口收集器8。氣體淨化裝置內部設置有積垢盤3，所述積垢盤3設置於上封頭4內和/或殼體5中。優選地，最上面的積垢盤3設置於上封頭4內，設置在上封頭4中的積垢盤3的尺寸大於設置於殼體內的其它積垢盤3的尺寸。積垢盤3下方設置有除塵填料6。優選地，除塵填料設置於兩層積垢盤3之間。

圖2是圖1所示的氣體淨化裝置的除塵填料的結構示意圖。圖3是圖2所示的除塵填料的局部放大圖。圖4是除塵填料的斜棱柱通道的局部結構示意圖，其中未示出波紋板。如圖2至圖4所示，根據本發明具體實施方式的除塵填料6包括多排通道61，每一個通道61相對於豎直方向傾斜地延伸，以形成迎風面611和背風面612。在所示實施例中，每一個通道61為斜棱柱形，其截面為矩形，一組相對的側面相對於豎直方向傾斜形成迎風面611和背風面612，另一組相對的側面沿豎直方向延伸。應當理解的是，通道61可以採用其它形狀，只要通道61相對於豎直方向傾斜地延伸以形成迎風面和背風面即可。根據優選實施例，相鄰兩排的斜棱柱通道61的傾斜方向相反（如圖4所示）。波紋板62的波峰貼附在斜棱柱通道61的背風面612上。波紋板62的波峰可以以任何合適的方式貼附在斜棱柱通道61的背風面612上，包括但不限於焊接等。

當氣流由上至下流動時，僅在波紋板62與迎風面611之間的區域流過，不會流入波紋板62與背風面612之間的區域。夾帶細微粉塵的氣體進入除塵填料6，氣體流經除塵填料6時在波紋板62的作用下，產生渦流，為超細粉塵附著、粉塵間的聚集提供時長及靠近距離。超細粉塵在范德華力作用下附著於波紋板62上，超細粉塵在庫倫力作用下在波紋板62的下表面的凹部處聚集，形成聚集體（灰團），當聚集體（灰團）的重力大於附著力時墜落至除塵填料6的斜棱柱通道61的迎風面611上。迎風面611呈一定傾斜角，該傾斜角大於粉塵滑移休止角，灰團滑移墜落。

結合圖2所示，在本發明的一個或多個實施方式中，每一排斜棱柱通道61由矩形波板63和隔板64形成，以在它們之間限定流動通道。在本發明的一個或多個示例性實施方式中，矩形波板63和波紋板62均為金屬板通過衝壓製成，從而能夠適應高溫高壓的工作環境。在本發明的一個或多個示例性實施方式中，與同一個矩形波板63相鄰的兩個矩形波板63的開口方向相反。應當理解的是，本發明並不限於此，本領域技術人員可以根據實際需要選擇斜棱柱通道的材料和製造方法，例如，在常溫常壓工況下採用塑膠等非金屬材質，或鋁等延展性好的其它金屬材料，成型的方式可採用模壓等。矩形波板63和波紋板62可以採用任何合適的方式連接，包括但不限於焊接等。

進一步地，在本發明的一個或多個示例性實施方式中，斜棱柱通道61的傾斜角大於所攔截粉塵的休止角，斜棱柱通道61的傾斜角可以為15°~75°，優選可以為30°~60°。斜棱柱通道61的傾斜角定義為斜棱柱通道61相對於水平面的夾角（銳角）。應當理解的是，本發明並不限於此，斜棱柱通道61的傾斜角度可以根據所攔截粉塵的休止角大小來設置。

進一步地，在本發明的一個或多個示例性實施方式中，迎風面611和背風面612的寬度為2 mm～100 mm，優選為5 mm～30 mm；斜棱柱通道61的沿豎直方向延伸的側面的寬度為5 mm～200 mm，優選為20 mm～80 mm。進一步地，在本發明的一個或多個示例性實施方式中，波紋板62的波幅為1 mm～100 mm，優選為3 mm～60 mm；波長為20 mm～300 mm，優選為30 mm～220 mm；波紋板62的波谷與相鄰斜棱柱通道的迎風面611的距離為2 mm～80 mm，優選為5 mm～30 mm。

進一步地，當設置多層除塵填料6時，沿氣體物料流動方向，多層除塵填料6的波紋板62的波幅和波長逐漸減小，以適配粉塵顆粒度逐步減小的需要。

圖5是根據本發明的第一實施方式的積垢盤的結構示意圖。圖6是圖5所示的積垢盤的外觀結構示意圖。圖7是圖5所示的積垢盤的流場流態示意圖。如圖5-圖7所示，本發明提供一種積垢盤，所述積垢盤3包括塔盤板31和設置於塔盤板上的積垢器300，所述積垢器300包括集氣筒310和設置於集氣筒的外筒壁上的折流盤311。

上述積垢盤中，所述折流盤311由多層錐形折流板形成，所述錐形折流板由錐形板3111和波形板3112構成；其中，波形板3112的波形為正弦曲線或餘弦曲線，振幅為1 mm～80 mm，優選為3 mm～40 mm；波長為30 mm～400 mm，優選為80 mm～150 mm。波形板3112的波峰貼附在錐形板3111的下表面上。波形板3112與錐形板3111可以採用任何合適的方式連接，包括但不限於焊接等。

上述積垢盤中，所述集氣筒310為立式圓筒形結構。集氣筒310的頂端封閉，下端開口，集氣筒310的下端穿過塔盤板31並與塔盤板31相連接，優選集氣筒310豎直穿過塔盤板31，集氣筒310的外筒壁上開有多個通氣孔3101，通氣孔3101作為氣體進料口，所述通氣孔3101的開口位置具體可以設置於相鄰兩層錐形折流板之間的筒壁上，所述集氣筒310作為氣體流通通道使用。

上述積垢盤中，所述折流盤311的錐角為30～175°，優選為90～110°；相鄰兩層錐形折流板之間的間距為波形板的振幅的1.2～5倍，優選為波形板的振幅的1.5～3倍，進一步優選為波形板的振幅的1.8～2.5倍。在本發明中，折流盤311的錐角定義為在如圖7所示的橫截面圖中每個折流盤311的截面輪廓延長所得到的等腰三角形的頂角，折流盤311的傾斜角定義為該等腰三角形的底角。

上述積垢盤中，所述塔盤板31上設置有多個積垢器300，具體積垢器的數量本領域技術人員可以根據實際需要確定。當設置2個以上積垢器時，多個積垢器在塔盤板上均勻排列，例如但不限於：正方形排列、正三角形排列、圓形排列等。

通過積垢盤對流經的氣體形成阻擋、限流，實現阻擋均流；氣體流經錐形折流板時形成多層波浪型氣體流線，氣體在轉彎處形成渦流，粉塵在氣體分子的撞擊下脫離流線，像氣體分子一樣作布朗運動，器壁附近因流速低和分子力（范德華力）作用下，粉體粒子與環形折板間極易產生黏附現象，從而形成粉塵聚集體；隨著粉塵的聚集，體積增大，當粉塵聚集體的重力大於黏附力時，粉塵聚集體會從錐形折板上剝離，墜落到下一層錐形折流板上，或如果是最下面一層錐形折流板的話直接掉落塔盤板31上。錐形折流板由錐形板和波形板複合而成，其上上表面為平滑的斜板，其傾斜角大於粉塵的休止角。隨著粉塵在環形折板上表面的聚集，當粉塵聚集體的重力大於滑移阻力時粉塵聚集體會沿錐形板表面滑落，墜落到塔盤上，至此完成粉塵的攔截與儲存。氣體渦流處的低流速適宜靜電力(庫侖力)發揮作用，粉塵產生凝聚、結團形成聚集體，當粉塵聚集體足夠大時，氣體熱泳力不足以懸浮、夾帶粉塵顆粒，形成粉塵顆粒的沉積。

圖8是根據本發明的第二實施方式的積垢盤的結構示意圖。圖9是圖8所示的積垢盤的外觀結構示意圖。圖10是圖8所示的積垢盤的流場流態示意圖。如圖8-圖10所示，本發明提供一種積垢盤，所述積垢盤 3包括塔盤板31和設置於塔盤上的多個積垢器30，多個積垢器30在塔盤板31上均勻排列，具體可以採用正方形排列、正三角形排列等方式進行排列。

所述積垢器30包括蓋板303、折流分離體304和穿設於塔盤的過濾體305；所述蓋板303位於折流分離體304和過濾體305的上方並遮擋所述折流分離體304和過濾體305，保證氣體物料經折流分離體304進入積垢器，折流分離體304的頂端與蓋板303連接，折流分離體304的底端固定於塔盤301上；折流分離體304同軸套設於過濾體305外部，且折流分離體304與過濾體305之間留有一定距離，這個環隙空間可以用於儲存捕集下來的固體物質；即按照與氣體物料接觸順序，氣體先經過折流分離體304，然後再經過過濾體305。

所述折流分離體304為環形折板柱狀結構，由多個倒V字型環形折板疊羅而成，環形折板可以採用例如但不限於多根柱或者環形框架（未示出）固定。所述倒V字型環形折板的錐角為15°～150°，優選30°～90°；相鄰兩塊環形折板之間的間距為3 mm～80 mm，優選8 mm～28 mm。所述環形折板的傾斜角大於氣體中固體物質的休止角，如此設置可以加速固體物質顆粒聚集體沿折板表面滑落。在本發明中，環形折板的錐角定義為在如圖10所示的橫截面圖中每個環形折板的截面輪廓延長所得到的等腰三角形的頂角，環形折板的傾斜角定義為該等腰三角形的底角。

所述過濾體305為套筒環形柱狀結構，過濾體305的下端穿設於塔盤板31，所述過濾體305包括內筒體307、外筒體308和設置於內筒體與外筒體之間環形空間內的積垢填料306，所述過濾體305為環形柱狀；內筒體307和外筒體308之間的寬度為10 mm～500 mm，優選100 mm～300 mm；進一步優選內筒體307和外筒體308等高，兩者套裝在一起，由篩網製成；所述內筒體307與塔盤301之間是貫通的，作為氣體通道使用；所述環形柱狀過濾體具有適宜的空隙率。

所述蓋板303與過濾體305上端之間留有一定的間隙，這個間隙可以作為過濾體305堵塞後的氣體流通通道使用。間隙的高度為5 mm～200 mm，優選為20 mm～120 mm。當攔截的固體物質足夠多、甚至淹沒積垢器時，積垢盤失去攔截粉塵功能，但蓋板303與過濾體305上端之間的空間仍然可以作為氣體物料通道使用，不會產生壓力降，保持裝置長週期穩定運行。進一步地，在本發明的一個或多個示例性實施方式中，蓋板303可以為圓錐型、圓臺型或草帽型。應當理解的是，圖中所示蓋板303為草帽型，但是本發明並不限於此。

進一步地，在本發明的一個或多個示例性實施方式中，設置在上封頭4中的積垢盤3的尺寸大於其它積垢盤3的尺寸。

進一步地，在本發明的一個或多個示例性實施方式中，當保護劑床層為多層時，多層保護劑床層6的規格按照氣體物料流動方向，保護劑床層的空隙率逐漸減小。

通過積垢盤對流經的氣體形成阻擋、限流，實現阻擋均流；氣體流經倒V字型環形折板時，在轉彎處形成渦流，粉塵在氣體分子的撞擊下脫離流線，像氣體分子一樣作布朗運動，器壁附近因流速低和分子力（凡得瓦力）作用下，粉體粒子與環形折板間極易產生黏附現象，從而形成粉塵聚集體；隨著粉塵的聚集，體積增大，當粉塵聚集體的重力大於黏附力時，粉塵聚集體會從環形折板上剝離，墜落到下一層環形折板上，或如果是最下面一層環形折板的話直接掉落塔盤板31上。環形折板的上表面為平滑的斜板，其傾斜角大於粉塵休止角。隨著粉塵在環形折板上表面的聚集，當粉塵聚集體的重力大於滑移阻力時粉塵聚集體會沿環形折板表面滑落，墜落到塔盤上，至此完成粉塵的攔截與儲存。氣體渦流處的低流速適宜靜電力(庫侖力)發揮作用，粉塵產生凝聚、結團形成聚集體，當粉塵聚集體足夠大時，氣體熱泳力不足以懸浮、夾帶粉塵顆粒，形成粉塵顆粒的沉積。

圖11是根據本發明的第二實施方式的氣體淨化裝置的結構示意圖。如圖11所示，本發明提供第二實施方式的氣體淨化裝置，所述裝置包括上封頭4、殼體5和下封頭7；所述上封頭上設置有氣體入口1，所述氣體入口下方還可以設置有入口擴散器2，下封頭上設置有氣體出口9，氣體出口9上方設置有出口收集器8；所述裝置內部設置有多層如上所述的積垢盤3、除塵填料6、以及保護劑床層10，所述相鄰兩層積垢盤3之間設置有除塵填料6或保護劑床層10，且除塵填料6設置於保護劑床層10上方，具體的當設置三層積垢盤、除塵填料、保護劑床層時，按照物料流動方向依次為第一層積垢盤，除塵填料、第二層積垢盤，保護劑床層和第三層積垢盤。所述積垢盤3設置於上封頭4內和/或殼體5中，優選設置於上封頭4內，設置在上封頭4中的積垢盤3的尺寸大於設置於殼體內的其它積垢盤3的尺寸，保護劑床層10中裝填鳥巢結構保護劑，如圖13所示，鳥巢填料其由筒體及多個筋板構成，筋板相互交叉形成網格狀，交叉點形成銳角。

圖12是根據本發明的第三實施方式的氣體淨化裝置結構示意圖。圖13是鳥巢填料的結構示意圖。如圖12所示，本發明提供第三實施方式的氣體淨化裝置， 所述裝置包括上封頭4、殼體5和下封頭7；所述上封上設置有氣體入口1，所述氣體入口下方還可以設置有入口擴散器2，下封頭上設置有氣體出口9，氣體出口9上方設置有出口收集器8；裝置內部設置有積垢盤3，所述積垢盤3設置於上封頭4內和/或殼體5中，優選設置於上封頭4內，設置在上封頭4中的積垢盤3的尺寸大於設置於殼體內的其它積垢盤3的尺寸，積垢盤3下方設置有保護劑床層10，進一步優選保護劑床層10設置於兩層積垢盤3之間。所示保護劑床層10中裝填鳥巢結構保護劑，如圖13所示，鳥巢填料其由筒體及多個筋板構成，筋板相互交叉形成網格狀，交叉點形成銳角。

經過積垢盤和除塵填料處理後的含塵氣體進入保護劑床層，保護劑床層具有“過濾”功能，可以進一步攔截、儲存氣體中的固體物質，當採用鳥巢結構保護劑床層時，粉塵具有架橋特性，在鳥巢保護劑筋板交叉形成的銳角處形成架橋效應，實現粉塵的沉積；隨著運行週期的推進，粉塵在范德華力作用下附著、架橋，在庫倫力作用下聚集；細小粉塵聚團長大，當灰團脫落時被氣體推送，鳥巢保護劑床層下方設置積垢盤，為灰團提供低流速工況，並在積垢盤上方形成滯流層，利於粉塵灰團的攔截與儲存，實現細微顆粒粉塵的分離設置不同規格的鳥巢保護劑床層，深度分離超細粉塵。淨化後的氣體自下封頭上設置的出口收集器及氣體出口流出，至此完成氣體的除塵淨化過程。

以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於此。在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，包括各個具體技術特徵以任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡單變型和組合同樣應當視為本發明所公開的內容，均屬於本發明的保護範圍。

1:氣體入口 2:入口擴散器 3:積垢盤 31:塔盤板 300:積垢器 303:蓋板 304:折流分離體 305:過濾體 306:積垢填料 307:內筒體 308:外筒體 310:集氣筒 311:折流盤 3101:通氣孔 3111:錐形板 3112:波形板 4:上封頭 5:殼體 6:除塵填料 61:通道 63:矩形波板 64:隔板 611:迎風面 612:背風面 7:下封頭 8:出口收集器 9:氣體出口 10:保護劑床層

圖1是根據本發明的第一實施方式的氣體淨化裝置的結構示意圖。 圖2是圖1所示的氣體淨化裝置的除塵填料的結構示意圖。 圖3是圖2所示的除塵填料的局部放大圖。 圖4是除塵填料的斜棱柱通道的局部結構示意圖，其中未示出波紋板。 圖5是根據本發明的第一實施方式的積垢盤的結構示意圖。 圖6是圖5所示的積垢盤的外觀結構示意圖。 圖7是圖5所示的積垢盤的流場流態示意圖。 圖8是根據本發明的第二實施方式的積垢盤的結構示意圖。 圖9是圖8所示的積垢盤的外觀結構示意圖。 圖10是圖8所示的積垢盤的流場流態示意圖。 圖11是根據本發明的第二實施方式的氣體淨化裝置的結構示意圖。 圖12是根據本發明的第三實施方式的氣體淨化裝置結構示意圖。 圖13是鳥巢填料的結構示意圖。

6:除塵填料

61:通道

611:迎風面

612:背風面

Claims (20)

1. 一種除塵填料（6），包括： 多排通道（61），每一個通道（61）相對於豎直方向傾斜地延伸，以形成迎風面（611）和背風面（612）；以及 波紋板（62），所述波紋板（62）的波峰貼附在所述斜棱柱通道（61）的背風面（612）上，在操作過程中，粉塵附著於波紋板（62）的下表面的凹部處，聚集以形成粉塵聚集體，當粉塵聚集體的重力大於附著力時，粉塵聚集體掉落至通道（61）的迎風面（611）上，並從通道（61）的迎風面（611）上滑落。
2. 如請求項1所述的除塵填料（6），其中，每一個通道（61）為斜棱柱形，橫截面為矩形，一組相對的側面相對於豎直方向傾斜地延伸，以形成迎風面（611）和背風面（612），另一組相對的側面沿豎直方向延伸，相鄰兩排的斜棱柱通道（61）沿相反的方向傾斜。
3. 如請求項2所述的除塵填料（6），其中，每一排斜棱柱通道（61）由矩形波板（63）和隔板（64）形成，以在它們之間限定流動通道。
4. 如請求項3所述的除塵填料（6），其中，與同一個所述矩形波板（63）相鄰的兩個所述矩形波板（63）的開口方向相反。
5. 如請求項1所述的除塵填料（6），其中，所述斜棱柱通道（61）的傾斜角大於所攔截粉塵的休止角。
6. 一種氣體淨化裝置，包括： 本體，其包括殼體（5）、上封頭（4）和下封頭（7）； 多個積垢盤（3），其設置在所述上封頭（4）和所述殼體（5）中；以及 一層或多層如請求項1至5中任一項所述的除塵填料（6），每一層除塵填料（6）設置在兩個相鄰的積垢盤（3）之間。
7. 一種積垢盤（3），包括： 塔盤板（31）；和 設置於塔盤板（31）上的至少一個積垢器（300），每個積垢器（300）包括集氣筒（310）和設置於集氣筒（310）的外筒壁上的折流盤（311）；所述折流盤（311）由多層錐形折流板形成，所述錐形折流板由錐形板（3111）和波形板（3112）構成； 在操作過程中，粉塵附著於波形板（3112）的下表面的凹部處，聚集以形成粉塵聚集體，當粉塵聚集體的重力大於附著力時，粉塵聚集體掉落至下面的錐形板（3111）的上表面上並從錐形板（3111）的上表面滑落到塔盤板（31）上，或直接掉落塔盤板（31）上。
8. 如請求項7所述的積垢盤（3），其中，所述集氣筒（310）為立式圓筒形結構，集氣筒（310）的頂端封閉，下端開口，集氣筒（310）的下端穿過塔盤板（31）並與塔盤板（31）相連接，集氣筒（310）的外筒壁上開有多個通氣孔（3101）。
9. 如請求項8所述的積垢盤（3），其中，所述集氣筒（310）的下端豎直穿過塔盤板（31）並與塔盤板（31）相連接，所述通氣孔（3101）設置於相鄰兩層錐形折流板之間的筒壁上。
10. 如請求項7所述的積垢盤（3），其中，所述塔盤板（31）上設置有多個積垢器（300），多個積垢器（300）在塔盤板（31）上均勻排列。
11. 一種氣體淨化裝置，包括上封頭（4）、下封頭（7）和殼體（5），所述氣體淨化裝置內部設置有至少一個如請求項7至10中任一項所述的積垢盤（3）。
12. 如請求項11所述的氣體淨化裝置，還包括一層或多層如請求項1至7中任一項所述的除塵填料（6），所述氣體淨化裝置內部設置有多層積垢盤（3），每一層除塵填料（6）設置在兩個相鄰的積垢盤（3）之間。
13. 如請求項11所述的氣體淨化裝置，還包括一層或多層保護劑床層（10），所述保護劑床層（10）設置於積垢盤（3）下方。
14. 如請求項13所述的氣體淨化裝置，其中，所述保護劑床層（10）中裝填有鳥巢保護劑，所述鳥巢保護劑包括筒體和多個筋板，多個筋板相互交叉形成網格狀，交叉點形成銳角。
15. 如請求項14所述的氣體淨化裝置，其中，當設置多層除塵填料（6）時，多層除塵填料（6）的波紋板（62）的波幅和波長沿氣體流動方向逐漸減小。
16. 一種積垢盤（3），包括： 塔盤板（31）；和 設置於塔盤板（31）上的積垢器（300），所述積垢器（300）包括過濾體（305）、折流分離體（304）和蓋板（303）； 所述過濾體（305）為限定積垢器軸線的套筒環形柱狀結構； 所述折流分離體（304）為圍繞積垢器軸線延伸的環形折板柱狀結構，由多層環形折板形成，環形折板的橫截面為倒V字型，從而形成圍繞積垢器軸線延伸的倒V字型環形折板，折流分離體（304）套設於過濾體（305）外部； 所述蓋板（303）位於折流分離體（304）和過濾體（305）的上方並遮擋所述折流分離體（304）和過濾體（305），折流分離體（304）的頂端與蓋板（303）相連接； 在操作過程中，粉塵附著於環形折板的倒V字型頂點處，聚集以形成粉塵聚集體，當粉塵聚集體的重力大於附著力時，粉塵聚集體掉落至下面的環形折板的上表面並從環形折板的上表面滑落到塔盤板（31）上，或直接掉落塔盤板（31）上。
17. 如請求項16所述的積垢盤（3），其中，過濾體（305）的下端穿設於塔盤板（31），所述過濾體（305）包括內筒體（307）、外筒體（308）和設置於內筒體（307）與外筒體（308）之間環形空間內的積垢填料（306）。
18. 一種氣體淨化裝置，包括上封頭（4）、下封頭（7）和殼體（5），所述氣體淨化裝置內部設置有至少一個如請求項16至17中任一項所述的積垢盤（3）。
19. 如請求項18所述的氣體淨化裝置，還包括一層或多層如請求項1至7中任一項所述的除塵填料（6），每一層除塵填料（6）設置在兩個相鄰的積垢盤（3）之間。
20. 如請求項18所述的氣體淨化裝置，其中，所述氣體淨化裝置內部設置有多層積垢盤（3），所述相鄰兩層積垢盤（3）之間設置有保護劑床層（10）或如請求項1至7中任一項所述的除塵填料（6），且除塵填料（6）設置於保護劑床層（10）上方，當設置三層積垢盤（3）時，按照氣體流動方向依次為第一層積垢盤（3）、除塵填料（6）、第二層積垢盤（3）、保護劑床層（10）和第三層積垢盤（3）。

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