CN1039788C - 气固分离集尘过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气固分离集尘过滤器。这种过滤器在同一壳体内设有旋风分离器和滤管过滤器，旋风分离器为一级除尘，滤管过滤器为二级过滤，旋风分离器内筒作为二级进气口位于滤管上部位置，壳体内可以设有多个旋风分离器和多个滤管，多孔滤管也可作旋风分离器内筒。该集尘过滤器气固分离效率高，阻力小，不易堵塞，反吹次数少，工作周期长，节能，操作温度范围广，体积小，反吹时可连续工作，操作维护管理方便，可广泛用于石油、化工、轻工、冶金、水泥及环保等技术领域。
Description
本发明涉及通过离心力、重力、惯性、截留扩散等作用从气体中分离弥散粒子技术，尤指一种旋风分离器与微孔过滤介质滤管过滤器组合构成的气固分离技术装置。这里所说的弥散粒子是指粉尘颗粒。
现有气固分离技术以粉尘从含尘气体中分离的主要机理为依据进行分离器的分类，与本发明相关的现有技术有两种分离器。
一种为旋风分离器，它是利用含尘气流的旋转流动，使粉尘在重力惯性、离心力的作用下沿径向移动而达到与气流分离目的的旋风分离除尘器。这种旋风分离器精度一般可达5～100μm，效率为η＜90％，但其体积比较大，气流组织不好导至阻力较大，达4500Pa，精度和效率不甚理想，从而使它的适用范围受到局限。旋风分离器的结构如图1和图2所示。含粉尘气流从进口管沿内壁切线方向进入壳体，经过净化后的净化气体从出口管排出，粉尘粒子从排尘口排掉。
另一种为过滤式除尘器，它是使含粉尘气流通过微孔过滤介质滤管，利用粉尘颗粒的碰撞、截留、扩散、筛分等作用捕集粉尘的除尘器，其结构如图3所示。这种过滤式除尘器的滤管易堵，堵塞后需要多次反吹，因此维护管理麻烦。此外，含粉尘气流从壳体下部进入，与尘粒沉降方向相反，因此影响尘粒的沉降或二次夹带尘粒，使除尘效率降低。这是这种过滤式除尘器在结构上的固有缺点。
经过文献检索，未发现与本发明将旋风分离器同过滤式除尘器组合成一体的气固分离集尘过滤器相同的过滤装置，与本发明较为密切的相关文献有：美国专利US5,198,002；日本特许公开JP-60-106516A，公开日1985年12月6日；专利WO-81/01961，公开日1981年7月23日。
本发明的目的是提供一种在同一壳体内的旋风分离器和微孔介质滤管过滤器组合构成的一个完整的气固分离集尘过滤器，提高了气固分离的精度和除尘效率，解决了滤管过滤器的滤管容易堵塞，需要经常反吹处理等技术问题。
本发明的气固分离集尘过滤器，包括壳体、旋风分离器和滤管过滤器，壳体上的进气口、净化气出口、排尘口和反吹口，其特征在于同一壳体内有旋风分离器和滤管过滤器，旋风分离器和滤管过滤器按壳体中轴线对称均匀布置，旋风分离器内筒有孔，滤管过滤器进气管的上口位于滤管过滤器上部，滤管上口与净化气出口相通。
本发明的特征在于旋风分离器位于壳体的中央，滤管过滤器位于旋风分离器的周围，固定孔板将旋风分离器同净化气出口隔开，总进气管穿过壳体直接与旋风分离器外筒相切连接，旋风分离器排尘口同滤管过滤器排尘口隔开，旋风分离器内筒作滤管过滤器进气管。
本发明的特征还在于旋风分离器内可以有多个旋风子，每个旋风子的进气管同旋风分离器内的气流旋转方向相切，旋风子的内筒作旋风分离器的内筒和滤管过滤器进气管，旋风分离器不再有内筒。
本发明的特征还在于旋风分离器可以位于壳体的下部，滤管过滤器位于旋风分离器的上方，旋风分离器的内筒与滤管过滤器的进气管相通，滤管过滤器进气管的上端位于滤管的上部位置，旋风分离器与滤管过滤器之间有隔板隔开，旋风分离器排尘口同滤管过滤器排尘口隔开。
本发明的特征还在于当用隔板把壳体上部的滤管过滤器同壳体下部的旋风分离器隔开时，旋风分离器内可以有多个旋风子，每个旋风子的进气管同旋风分离器内的气流旋转方向相切，旋风子的内筒作旋风分离器内筒，并与滤管过滤器的进气管相通，旋风分离器不再有内筒。
本发明的特征还在于滤管过滤器可以在旋风分离器内部作旋风分离器的内筒。
本发明的特征还在于壳体上部有净化气出口和反吹管，壳体下部有旋风分离器排尘口和滤管过滤器排尘口。
本发明的特征还在于滤管过滤器的滤管用具有微孔的材料制造，微孔直径为0.2～150μm。微孔材料可以由塑料或者金属或者陶磁或者玻璃制造，或者用玻璃纤维或者化学合成纤维制造。
本发明气固分离集尘过滤器在900℃以下温度使用，滤管过滤器采用陶磁微孔滤管时的操作温度可高达700～900℃，采用粉未冶金合金微孔滤管时可达450-650℃，使用塑料微孔滤管时可达≤300℃。
本发明气固分离集尘过滤器可以从含粉尘气体中分离颗粒细度为0.1～400μm的粉尘，5～400μm的粉尘颗粒通过旋风分离器可除去90％以上，而0.1～10μm的粉尘粒子经微孔滤管去除。含粉尘气体的初含尘浓度可为0.01～6g/m3，流量3～8000NM3/min。整个气固分离集尘过滤器的除尘效率为99～99.99％，总阻力400～3000Pa，压力范围为0.3MPa～4.0MPa(绝压)。
本发明气固分离集尘过滤器为二级除尘器，含尘气体经旋风分离器分离称为一级除尘，经一级除尘后的气流从旋风分离器内筒进入壳体内的滤管上部，再经滤管过滤器过滤，称为二级过滤。经过测试，旋风分离器一级过滤对于粒径大于5μm的粉尘的除尘效率为90％以上，阻力系数平均为3.6～4.5。不同粒径滑石粉尘的一级旋风分离器分级效率如表1所示。含铂催化剂粉尘的二级滤管过滤器的分级效率如表2所示。含铂催化剂粉尘气体旋风分离器的分离效率测定结果列于表3。
本发明气固分离集尘过滤器对含铂金属催化剂粉尘气体分离的计重效率测定结果列于表4。
本发明根据被分离含尘气体的流量不同，选择旋风分离器的类型、直径、数量及滤管过滤器滤管尺寸和根数，根据过滤粒径的不同要求，选用不同孔径的滤管过滤器滤管，根据含粉尘气体的温度选用与之相适应的耐温微孔过滤介质滤管。
为了使气固分离集尘过滤器的流量增加，可根据实际需要采用一个或者多个旋风分离器，也可以在一个旋风分离器内装有多个内筒，旋风分离器内筒可以采用下端封闭或者开放的微孔滤管。滤管过滤器的滤管根数增加，可使整个过滤器的处理含尘气体的流量增大，多根滤管可沿园周方向等距多层错列布置，也可以使3根、4根或更多根滤管做为一个单元滤管组合件，还可以设置多个单元滤管组合件，并且其长度根据需要可以加长。
本发明的气固分离集尘过滤器与现有国外滤管过滤器在含尘气体流量、压力、温度、粉尘种类特征等参数相同情况下进行比较，数据列于表5。气固分离集尘过滤器具有如下优点：
1.气固分离效率高。由于将一级旋风分离器与二级滤管过滤器巧妙组合在一起，整台气固分离集尘过滤器的除尘效率可高达99～100％。
2.气固分离精度高，适应含粉尘气体范围广，可以分离粒径为0.1～400μm粉尘。
3.适用温度范围广泛，可在900℃以下使用，即使采用塑料滤管也可以
在≤300℃下使用。
4.气流阻力小，总阻力仅为400～3000Pa。
5.滤管不易堵塞，反吹次数大大减少。在滤管过滤器内由于来自旋风分离器内筒的二级进气管位于滤管的上部位置，气流方向与粉尘粒子降落方向相同，粉尘容易被气流从微孔滤管上吹下，使得滤管不容易被粉尘堵塞。
6.工作周期大大延长，反吹次数大大减少，节能明显。由于重新组织了气流方向，含尘气体经过旋风分离器一级除尘后，90％以上的粉尘被除掉，余下少量粉尘容易被滤管过滤器过滤清除掉，从而延长了二级滤管过滤器的工作周期，节约能量。
7.整台过滤器体积小，占地面积小，操作维护方便。
8.通过时间控制器及集尘过滤器的压差可以实现自动反吹操作，反吹时，集尘过滤器可连续运行。
本发明附图名称如下：
图1.旋风分离器结构
图2.旋风分离器剖视图
图3.滤管过滤器结构
图4.气固分离集尘过滤器基本结构
图5.图4的剖视图
图6.气固分离集尘过滤器的结构
图7.气固分离集尘过滤器的剖视图
图8.气固分离集尘过滤器的剖视图
图9.气固分离集尘过滤器的剖视图
图10.气固分离集尘过滤器的剖视图
图11.旋风分离器内有多个旋风子的气固分离集尘过滤器结构
图12.图11的剖视图
图13.旋风分离器由有多个旋风子构成的气固分离集尘过滤器结构
图14.图13的剖视图
图15.旋风分离器由多个旋风子构成的气固分离集尘过滤器结构
图16.图15的剖视图
图17.旋风分离器在壳体下部的气固分离集尘过滤器
图18.图17壳体上部剖视图
图19.图17壳体下部剖视图
图20.旋风分离器内筒由滤管构成的气固分离集尘过滤器
图21.图20的剖视图
图22.滤管作旋风分离器内筒的气固分离集尘过滤器
图23.图22的剖视图
图24.多个滤管作旋风分离器内筒的气固分离集尘过滤器
图25.图24的剖视图
本发明附图中标记名称如下：
1.内筒，2.外壳，3.进气口，4.排尘口，5.气体出口，6.反吹口，7.法兰，8.固定孔板，9.外壳，10.滤管，11.进气管，12.排尘口，13.净化气出口，14.反吹口，15.固定孔板，16.法兰，17.进气管，18.旋风分离器，19.外壳，20.二级排尘口，21.一级排尘口，22.滤管，23.旋风分离器内筒，24.净化气出口，25.反吹口，26.法兰，27.固定孔板，28.进气管，29.旋风分离器内筒，30.外壳，31.二级排尘口，32.一级排尘口，33.滤管，34.净化气出口，35.反吹口，36.固定孔板，37.法兰，38.进气管，39.旋风分离器内旋风子，40.外壳，41.二级排尘口，42.一级排尘口，43.滤管，44.净化气出口，45.反吹口，46.法兰，47.固定孔板，48.进气管，49.旋风分离器的旋风子，50.外壳，51.一级排尘口，52.二级排尘口，53.滤管，54.净化气出口，55.法兰，56.固定孔板，57.进气管，58.外壳，59.滤管，60.旋风子，61.二级排尘口，62.一级排尘口，63.旋风子进气总管，64.反吹口，65.净化气出口，66.法兰，67.固定孔板，68.外壳，69.滤管，70.二级排尘口，71.隔板，72.进气管，7 3.旋风子，74.一级排尘口，75.固定孔板，76.法兰，77.二级进气管，78.反吹口，79.净化气出口，80.反吹口，81.固定孔板，82.法兰，83.进气管，84.多孔滤管，85.外壳，86.二级排尘口，87.一级排尘口，88.滤管，89.多孔滤管，90.外壳，91.进气管，92.排尘口，93.反吹口，94.净化气出口，95.净化气出口，96.法兰，97.固定孔板，98.进气管，99.外壳，100.多孔滤管，101.排尘口，102.反吹口。
以下通过对本发明附图说明来进一步阐述本发明的特征，应当认为本发明不受以下说明内容所限制：
图4为气固分离集尘过滤器的基本结构，图5为图4的剖视图。进气管17穿过外壳19与旋风分离器外筒相切连接，含粉尘颗粒气体先在旋风分离器18进行一级气固分离，粉尘颗粒由一级排尘口21排出，含粉尘气体由旋风分离器内筒23进入滤管上部位置。滤管22下端封闭，含尘气体通过滤管22过滤后由净化气出口13排出，粉尘由二级排尘口20排出，反吹口14作为滤管22被粉尘堵塞后的进气口。滤管22均匀分布固定在固定孔板15上，滤管22为微孔过滤介质制成，微孔过滤介质可以是塑料或者金属或者陶磁或者玻璃，或者玻璃纤维或者化学合成纤维等材料。
图6为具有多根滤管33的气固分离集尘过滤器结构。滤管33由多根微孔滤管对接而成，其下端封闭，位于过滤器的下部，滤管33可以一排或者二排或者多排均匀布置在旋风分离器的周围，如图7～图10所示，并分别固定在固定孔板27上。
图11和图12为具有多根滤管并旋风分离器内有多个旋风子的气固分离集尘过滤器结构。滤管43由多根微孔滤管对接而成，其下端封闭位于过滤器的下部位置，并均匀布置在旋风分离器周围；旋风分离器内有多个旋风子39组合，旋风子39均匀布置在旋风分离器内，如图12所示，每个旋风子具有各自的内筒，其下端位于旋风分离器的下部，而旋风分离器不再有内筒。含粉尘气体由进气管38切线进入旋风分离器离心分离，分离后，再进入旋风子39进行离心分离，分离后的粉尘粒子汇集于旋风分离器下部，由一级排尘口42排出。含尘气体再由旋风子39内筒进入滤管43的上部，经过滤管43二级过滤后，净化气体由净化气出口34排出，粉尘颗粒由二级排尘口41排出。
图13和图14为具有多根滤管并旋风分离器由多个旋风子构成的气固分离集尘过滤器结构。滤管53由多根微孔滤管对接而成，其下端封闭位于过滤器的下部，滤管均匀布置在旋风分离器周围；旋风分离器由多个旋风子49构成，旋风子49各自的进气管分别与进气管48相切连接，旋风子下端组合在一起，有一个共同的一级排尘口51。含粉尘颗粒气体由进气管48进入多个旋风子49，离心分离后的粉尘粒子由旋风子49下部经一级排尘口51排出，含尘气体由旋风子49的各个内筒进入滤管53的上部，经过滤管53二级过滤，净化气体由净化气出口44排出，粉尘粒子由二级排尘口52排出。
图15和图16为具有多根滤管并旋风分离器由多个旋风子构成的气固分离集尘过滤器结构。多个旋风子60构成园环形排列的旋风分离器，进气管57穿过外壳58与环形旋风子进气总管63连接，旋风子60各自的进气管分别与环形旋风子进气总管63相连接，旋风子60各自的内筒上端分别位于滤管59的上部位置，旋风子下端组合在一起，有一个共同的一级排尘口62。滤管59由多根微孔滤管对接而成，其下端封闭位于过滤器的下部，滤管59在壳体内，包括在环形旋风分离器中部空间均匀布置。旋风分离器为一级除尘器，滤管过滤器为二级过滤器，粉尘粒子分别由一级排尘口62和二级排尘口61排出。
图17和图18～图19表示旋风分离器在壳体下部滤管过滤器在壳体上部的气固分离集尘过滤器结构。旋风分离器由多个均匀分布的旋风子73组合构成，进气管72与外壳68下部相切连接，旋风子73各自的进气管与进气管72相通，旋风子73各自的内筒与二级进气管77相连通，二级进气管77的上端位于滤管69的上部位置。滤管69由多根微孔滤管对接而成，其下端封闭上端固定在固定孔板67上，均匀布置在过滤器上部的空间内。气固分离集尘过滤器中部有隔板71，使滤管过滤器同旋风分离器分隔开。旋风分离器为一级除尘器，一级排尘口位于气固分离过滤器的下部，滤管过滤器为二级过滤器，二级排尘口位于气固分离器的中部位置。
图20和图21为旋风分离器内筒由滤管构成的气固分离集尘过滤器结构。在此结构中，多根多孔滤管84作旋风分离器的内筒，均布在旋风分离器内，多孔滤管84下端封闭或者不封闭，其上端位于滤管88的上部位置。滤管88由多根微孔滤管对接而成，均匀布置在旋风分离器周围，其上端固定在固定孔板81上。带有滤管内筒的旋风分离器为一级除尘器，粉尘粒子由一级排尘口87排出。滤管88组成的过滤器为二级过滤器，尘粒由二级排尘口86排出。
图22和图23为多孔滤管作旋风分离器内筒的气固分离集尘过滤器结构。单根多孔滤管89作旋风分离器的内筒，其下端可以封闭或者开启，多孔滤管89还可起过滤器滤管作用。该结构的气固分离集尘过滤器可以同时完成一级除尘和二级过滤，一级除尘和二级过滤后的粉尘粒子由排尘口92排出，净化气体由净化气出口94排出。进气管91直接与外壳90切线连接，反吹口93在多孔滤管89堵塞时作进气反吹口。
图24和图25为多孔滤管作旋风分离器内筒的气固分离集尘过滤器结构。多孔滤管100由多根微孔滤管对接而成，其下端可以封闭或者开启，上端固定在固定孔板97上并与净化气出口95相连通，多根多孔滤管100可以一排或者多排均匀布置在旋风分离器内，多孔滤管100还起作过滤器滤管作用。一级除尘和二级过滤在该结构的气固分离集尘过滤器中同时完成，除尘后的粉尘粒子由排尘口101排出。进气管98切线连接在外壳99上。反吹口102在多孔滤管100堵塞时作反吹口使用。
表1.
| 平均粒径μm | 3 | 5 | 10 | 20 | 40 | ＞40 |
| 分级效率％ | 81.3 | 86.7 | 92.5 | 96.4 | 98.6 | ≈100 |
表2.
| 粒径范围μm | ＞0.3 | ＞0.5 | ＞1.0 | ＞2.0 | ＞5.0 | ＞10.0 |
| 计数效率％ | 37.92 | 57.58 | 83.3 | 95.99 | 99.48 | 99.78 |
表3
| 试验组 | 风量L(m/h) | 阻力(Pa) | 浓度ζ(g/m) | G1(g) | G2(g) | η(％) | 平均η(％) | |
| I | 96.80 | 1028.5 | 5.27 | 85.00 | 74.45 | 87.58 | 87.58 | |
| II | 1 | 85.80 | 907.2 | 5.59 | 80.00 | 71.50 | 89.40 | 89.60 |
| 2 | 85.80 | 907.2 | 5.59 | 80.00 | 71.85 | 89.80 | 89.60 | |
| III | 1 | 77.00 | 749.2 | 5.41 | 70.00 | 64.10 | 91.60 | 91.05 |
| 2 | 77.00 | 749.2 | 5.41 | 70.00 | 63.35 | 90.50 | 91.05 | |
| IV | 77.00 | 551.3 | 5.49 | 64.00 | 59.95 | 93.70 | 93.70 | |
| V | 51.30 | 519.4 | 5.50 | 47.00 | 44.10 | 93.80 | 93.80 | |
表4
| I号塑料滤管 | II号塑料滤管 | 金属滤管 | |||||
| 二级过滤 | 滤管过滤 | 二级过滤 | 二级过滤 | 滤管过滤 | |||
| 第一组 | 第二组 | 第一组 | 第二组 | ||||
| 风量(m3/h) | 112.80 | 113.16 | 109.82 | 75.23 | 109.82 | ||
| 阻力(Pa) | 2352 | 1960 | 2058 | 2646 | 2352 | 2450 | |
| 30分钟发尘量(g) | 305.65 | 305.75 | 317.05 | 305.00 | 205.10 | 306.15 | 305.4 |
| 发尘浓度(g/cm3) | 5.42 | 5.42 | 5.60 | 5.56 | 5.45 | 5.58 | 5.56 |
| 出口采样抽气量(l/min) | 11 | 11 | 10 | 8 | 11 | ||
| 滤膜重(g) | 0.0867 | 0.0749 | 0.0383 | 0.0401 | 0.0371 | 0.0414 | 0.0383 |
| 容尘后滤膜重(g) | 0.0874 | 0.0754 | 0.0392 | 0.0409 | 0.0371 | 0.0414 | 0.0383 |
| 容尘量G2’(g) | 0.0007 | 0.0005 | 0.0009 | 0.0008 | 0 | 0 | |
| 小旋风除尘量G1(g) | 285.90 | 286.55 | 285.85 | 190.40 | |||
| 小旋风分离器效率η1(％) | 93.5384 | 93.7204 | 93.7213 | 92.8328 | |||
| 平均93.6294 | |||||||
| 总效率η(％) | 99.9575 | 99.9696 | 99.9465 | 99.9520 | 100 | 100 | |
| 平均99.9636 | |||||||
| 滤管效率η(％) | 99.3418 | 99.5156 | 99.2350 | 100 | |||
| 平均99.4287 | |||||||
表5
| 本发明过滤器 | 国外滤管过滤器 | |
| 精度 | 5μm | 5μm |
| 效率％ | 99.96 | 99 |
| 单位时间除尘效率 | 高 | 较差 |
| 滤芯工作周期 | 提高9倍 | 1倍 |
| 滤芯价格 | 1倍 | 10倍 |
| 反吹次数 | 1倍 | 9倍 |
| 堵塞程度 | 不易堵 | 易堵 |
| 阻力 | 小 | 大 |
| 滤芯寿命 | 提高9倍 | 1倍 |
| 设备维护 | 简单 | 繁琐 |
| 节能程度 | 好 | 差 |
| 占地面积 | 较小 | 较大 |
Claims (10)
1.一种气固分离集尘过滤器，包括壳体、旋风分离器和滤管过滤器，壳体上的进气口、净化气出口、排尘口和反吹口，其特征在于同一壳体内有旋风分离器和滤管过滤器，旋风分离器和滤管过滤器按壳体中轴线对称均匀布置，旋风分离器内筒有孔，滤管过滤器进气管的上口位于滤管过滤器上部，滤管上口与净化气出口相通。
2.按权利要求1所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于旋风分离器位于壳体的中央，滤管过滤器位于旋风分离器的周围，固定孔板将旋风分离器同净化气出口隔开，总进气管穿过壳体直接与旋风分离器外筒相切连接，旋风分离器排尘口同滤管过滤器排尘口隔开，旋风分离器内筒作滤管过滤器进气管。
3.按权利要求2所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于旋风分离器内有多个旋风子，每个旋风子的进气管同旋风分离器内的气流旋转方向相切，旋风子的内筒作旋风分离器的内筒和滤管过滤器进气管，旋风分离器不再有内筒。
4.按权利要求1所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于旋风分离器位于壳体的下部，滤管过滤器位于旋风分离器的上方，旋风分离器的内筒与滤管过滤器的进气管相通，滤管过滤器进气管的上端位于滤管的上部位置，旋风分离器和滤管过滤器之间有隔板隔开，旋风分离器排尘口同滤管过滤器排尘口隔开。
5.按权利要求4所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于旋风分离器内有多个旋风子，每个旋风子的进气管同旋风分离器内的气流旋转方向相切，旋风子的内筒作旋风分离器内筒，与滤管过滤器的进气管相通，旋风分离器不再有内筒。
6.按权利要求1所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于滤管过滤器在旋风分离器内部作旋风分离器的内筒。
7.按权利要求2或4所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于滤管过滤器在旋风分离器内部作旋风分离器的内筒。
8.按权利要求2或4或6所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于壳体上部有净化气出口和反吹管，壳体下部设有旋风分离器排尘口和滤管过滤器排尘口。
9.按权利要求1所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于滤管过滤器的滤管用具有微孔的材料制造，微孔直径为0.2～150μm。
10.按权利要求1所述的气固分离集尘过滤器，其特征在于滤管过滤器的滤管所用的微孔材料由塑料或者金属或者陶磁或者玻璃制造，或者用玻璃纤维或者化学合成纤维制造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 94103380 CN1039788C (zh) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | 气固分离集尘过滤器 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN 94103380 CN1039788C (zh) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | 气固分离集尘过滤器 |
Publications (2)
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