CN105749647B - 一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***和方法 - Google Patents

一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***和方法，所述***包括多个并联的密闭分离腔，密闭分离腔通过进气支管连通进气总管，通过排气支管连通排气总管，进气支管和排气支管内分别设有阀门，密闭分离腔内设置过滤机构和过滤体再生机构，过滤体再生机构为设于密闭分离腔内壁四周的换热管，换热管上设有一个再生气体进气口和多个再生气体出气口，密闭分离腔外设有多个串联的换热器，经过换热后的再生气体通入换热管内。本发明过滤***对热量利用充分，减少了热量的浪费，含碳类易析出物与再生气体反应彻底，过滤效率和再生效率高。

Description

一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤 ***和方法
技术领域
本发明涉属于气体除尘技术领域，具体涉及一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***和方法。
背景技术
在化工、石油、冶金等行业经常产生高温含尘气体，特别是在低阶煤热解生成煤焦油气、分解气以提高煤炭质量的过程中，煤物质翻动滚腾，导致产生的气体混合物中煤粉含量非常高，而混合气体中含碳类易析出物质如焦油焦、类沥青物质、煤灰附着物只有在高温的环境中才能够以气态存在，温度稍一过低或者环境一旦变化，就容易从混合气中缓慢析出。含碳类易析出物质如焦油焦、类沥青物质、煤灰附着物在过滤体气孔和滤饼中富积，适量的滤饼能够让过滤气体的过滤效果更好，但是一旦积聚的含碳类易析出物过多，一方面会堵塞过滤体的气孔，一方面会使滤饼逐渐加厚，进而丧失过滤功能，使生产无法继续。即使是在过滤腔体持续高温的状态下，含尘量太高的气体混合物在过滤过程中，因为分子液化、凝固和接触环境、温度变化之间的关系，在与过滤体物理接触频繁的部位，依然会逐渐出现含碳类易析出物如焦油焦、类沥青物质、煤灰附着物从混合气中析出的现象，富集在过滤体气孔内，并使滤饼逐渐加厚，丧失过滤功能，而过滤体的更换，必然会带来停产问题，对于连续作业的大型化工设备说，停产检修必然会带来巨大的经济损失。长期以来，无论是国内还是国外，高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的过滤除尘问题，特别是高粉尘量的混合油气除尘问题始终未能得到有效解决，不能形成工业化生产，直接影响当前世界的整体煤炭产业格局，大量的低阶煤不能得到快速高效利用。
中国专利CN104226028A公开了一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤方法，通过将分离混合气与两个或多个过滤设备连通和断开，可以方便地在一个过滤设备内的过滤机构工作一段时间后，过滤机构过滤能力因为表面和气孔内的含碳类易析出物如焦油焦、类沥青物质与煤灰附着物的结合，加厚而大幅下降以致于满足不了正常工作的时候，切换到另一个过滤设备里去，保证分离过程不间断；而停止工作的过滤设备通过与缓慢通过的再生物质如含氧气体、含二氧化碳气体、水蒸气反应，逐渐将主要成份为碳的过滤机构附着物反应掉，变成一氧化碳等气体从过滤机构表面和气孔内离开，实现过滤机构过滤能力的再生。中国专利CN104147862A公开了一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***，包括连通进气管道和排气管道的密闭分离腔，所述密闭分离腔内设置过滤机构，所述过滤机构的外表面与进气管道连通，内表面与排气管道连通，所述灰尘过滤***内设置过滤体再生机构。本发明通过在包括连通进气管道和排气管道的密闭分离腔内设置过滤体再生机构，可以在过滤体工作一段时间后，过滤体过滤能力因为表面和气孔内的焦油煤灰附着物而大幅下降满足不了正常工作的时候，由过滤体再生机构工作，将过滤体重要恢复到应有的水平上去，反复再生直接减少了过滤体的投入，也大大提高了过滤体的使用寿命。但是这些专利对热量利用不够充分，浪费了大量的余热，而且再生气体的温度控制不够精确、与过滤机构接触不够充分，以致于含碳类易析出物与再生气体反应不彻底。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***。
本发明的另一目的还在于提供一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***，包括多个并联的密闭分离腔，所述密闭分离腔通过进气支管连通进气总管，通过排气支管连通排气总管，所述进气支管和排气支管内分别设有阀门，所述密闭分离腔内设置过滤机构和过滤体再生机构，所述过滤体再生机构为设于密闭分离腔内壁四周的换热管，所述换热管上设有一个再生气体进气口和多个再生气体出气口，所述再生气体出气口包括密闭分离腔上部的再生气体出气口和下部的再生气体出气口，所述密闭分离腔外设有多个串联的换热器，经过换热后的再生气体通入换热管内，所述再生气体进气口处设有再生气体流量计，所述密闭分离腔内设有温度传感器。
优选地，所述的密闭分离腔上部的再生气体出气口与下部的再生气体出气口呈交叉排列。
优选地，所述的换热器设有两个，第一个换热器换热介质为排气总管排出的高温洁净混合气和再生气体，第二个换热器换热介质为高温水蒸气和第一个换热器排出的再生气体。
优选地，所述过滤机构为若干个并列的凹弧形过滤网，向过滤***进气总管方向凹陷。
一种上述的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤方法，包括以下步骤：
（1）将300-700℃的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气通入预热后的密闭分离腔，混合气通过密闭分离腔内的过滤机构，粉尘在过滤机构作用下与混合气分离，高温洁净混合气依次通过排气支管、排气总管排出；
（2）随着过滤的进行，逐渐有含碳类易析出物如焦油焦、类沥青物质、煤灰附着物从混合气体内析出，堵塞过滤机构内的气孔，并使滤饼越来越厚；
（3）当析出物使得过滤机构堵塞而不能正常工作时，断开高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气与所述密闭分离腔的连通，通入另一个预热后的密闭分离腔，保证过滤过程不间断；
（4）再生气体依次通过密闭分离腔外的换热器换热至350-450℃后，通入换热管内，通气时间3-15h，向不能正常工作的密闭分离腔内缓慢通入再生气体，附着在过滤机构表面和气孔内的物质在高温下与再生气体缓慢反应，生成物排出密闭分离腔，最终实现过滤机构再生；
（5）当工作中的密闭分离腔因过滤机构堵塞也不能工作时，高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气再切换到再生后的密闭分离腔继续工作，依次类推，实现多个密闭分离腔的周期***替工作与再生。
优选地，所述再生气体为含氧气体或者水蒸气。
优选地，所述的含氧气体为空气经二氧化碳气体、氮气或者水蒸气稀释而成，氧气体积含量为4-10%。
优选地，所述的含氧气体为空气经水蒸气稀释而成。
本发明的积极有益效果：
1. 本发明灰尘过滤***中再生气体与密闭分离腔排出的高温洁净混合气在密闭分离腔外的换热器中换热，分利用了密闭分离腔排出的高温洁净混合气的热量，经过换热后的再生气体通入设于密闭分离腔内的换热管内，密闭分离腔内的换热管内温度高，减少了再生气体热量的损失，本发明对热量利用充分，减少了热量的浪费。
2. 本发明灰尘过滤***再生气体出气口设有多个，密闭分离腔上部的再生气体出气口与下部的再生气体出气口呈交叉排列，再生气体与过滤机构接触面积大，含碳类易析出物与再生气体反应彻底，再生速率快；所述再生气体进气口处设有再生气体流量计，所述密闭分离腔内设有温度传感器，能够实现对再生气体流量和氧化反应温度的精确控制。
3. 本发明过滤***过滤机构为若干个并列的凹弧形过滤网，向过滤***进气总管方向凹陷，高温混合气阻力减小，便于流动，而且高温混合气与过滤机构的接触面积大，增大了过滤效率。
4. 本发明高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤方法过滤机构对灰尘过滤彻底，再生气体经过换热器换热至350-450℃，温度低，氧化反应安全，成本低，而且过滤和再生交替进行，保证分离过程不间断，过滤效率和再生效率高。
5. 本发明含氧气体为空气经水蒸气稀释而成，其中氧气和水蒸气均可与高温混合气中的焦油、类沥青物质、煤灰附着物发生氧化反应，实现过滤机构的再生，再生效果好。
附图说明
图1为本发明高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***结构示意图之一；
图2为本发明高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***过滤体再生机构结构示意图；
图3为本发明高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***结构示意图之二；
图4为本发明高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***结构示意图之三；
图中：1-密闭分离腔，2-进气支管，3-进气总管，4-排气支管，5-排气总管，6-阀门，7-过滤机构，8-过滤体再生机构，9-换热管，10-再生气体进气口，11-再生气体出气口，12-第一换热器，13-第二换热器。
具体实施方式
下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
参见图1和图2，一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***，包括两个并联的密闭分离腔1，所述密闭分离腔1通过进气支管2连通进气总管3，通过排气支管4连通排气总管5，所述进气支管2和排气支管4内分别设有阀门6，所述密闭分离腔1内设置过滤机构7和过滤体再生机构8，所述过滤体再生机构8为设于密闭分离腔1内壁四周的换热管9，所述换热管9上设有一个再生气体进气口10和多个再生气体出气口11，所述再生气体出气口11包括密闭分离腔上部的再生气体出气口和下部的再生气体出气口，所述的密闭分离腔1上部的再生气体出气口与下部的再生气体出气口呈交叉排列，所述密闭分离腔1外设有两个串联的换热器，第一个换热器12换热介质为排气总管3排出的高温洁净混合气和再生气体，第二个换热器13换热介质为高温水蒸气和第一换热器12排出的再生气体，经过换热后的再生气体通入换热管9内，所述再生气体进气口10处设有再生气体流量计，所述密闭分离腔1内设有温度传感器。
一种上述的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤方法，包括以下步骤：
（1）将300-700℃的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气通入预热后的密闭分离腔1，混合气通过密闭分离腔1内的过滤机构7，粉尘在过滤机构7作用下与混合气分离，高温洁净混合气依次通过排气支管4、排气总管5排出；
（2）随着过滤的进行，逐渐有含碳类易析出物如焦油焦、类沥青物质、煤灰附着物从混合气体内析出，堵塞过滤机构7内的气孔，并使滤饼越来越厚；
（3）当析出物使得过滤机构7堵塞而不能正常工作时，断开高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气与所述密闭分离腔1的连通，通入另一个预热后的密闭分离腔1，保证过滤过程不间断；
（4）密闭分离腔1排出的高温洁净混合气与再生气体依次在第一换热器12、第二换热器13中换热至350℃，所述再生气体为含氧气体，含氧气体为空气经氮气稀释而成，氧气体积含量为8%，经过换热的再生气体通入换热管9内，通气时间15h，向不能正常工作的密闭分离腔1内缓慢通入再生气体，通过再生气体进气口处的再生气体流量计调节再生气体流量，通过密闭分离腔内的温度传感器调节换热器12内的高温洁净气体或者高温水蒸气的流量，附着在过滤机构7表面和气孔内的物质在高温下与再生气体缓慢反应，生成物排出密闭分离腔1，最终实现过滤机构7再生；
（5）当工作中的密闭分离腔1因过滤机构7堵塞也不能工作时，高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气再切换到再生后的密闭分离腔1继续工作，依次类推，实现两个密闭分离腔1的周期***替工作与再生。
实施例2
参见图3和图2，本实施例过滤***与实施例1过滤***结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述过滤机构7为若干个并列的凹弧形过滤网，向过滤***进气总管3方向凹陷。
本实施过滤方法与实施例1基本相同，相同部分不重述，有些不同的是：所述的再生气体换热至400℃，所述含氧气体体积含量为5%，通气时间12h。
参见图3
参见图4和图2，一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***，包括三个并联的密闭分离腔1，所述密闭分离腔1通过进气支管2连通进气总管3，通过排气支管4连通排气总管5，所述进气支管2和排气支管4内分别设有阀门6，所述密闭分离腔1内设置过滤机构7和过滤体再生机构8，所述过滤机构7为若干个并列的凹弧形过滤网，向过滤***进气总管3方向凹陷，所述过滤体再生机构8为设于密闭分离腔1内壁四周的换热管9，所述换热管9上设有一个再生气体进气口10和多个再生气体出气口11，所述再生气体出气口11包括密闭分离腔上部的再生气体出气口和下部的再生气体出气口，所述的密闭分离腔1上部的再生气体出气口与下部的再生气体出气口呈交叉排列，所述密闭分离腔1外设有两个串联的换热器，第一个换热器12换热介质为排气总管3排出的高温洁净混合气和再生气体，第二个换热器13换热介质为高温水蒸气和第一换热器12排出的再生气体，经过换热后的再生气体通入换热管9内，所述再生气体进气口10处设有再生气体流量计，所述密闭分离腔1内设有温度传感器。
一种上述的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤方法，包括以下步骤：
（1）将300-700℃的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气通入预热后的密闭分离腔1，混合气通过密闭分离腔1内的过滤机构7，粉尘在过滤机构7作用下与混合气分离，高温洁净混合气依次通过排气支管4、排气总管5排出；
（2）随着过滤的进行，逐渐有含碳类易析出物如焦油焦、类沥青物质、煤灰附着物从混合气体内析出，堵塞过滤机构7内的气孔，并使滤饼越来越厚；
（3）当析出物使得过滤机构7堵塞而不能正常工作时，断开高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气与所述密闭分离腔1的连通，通入另一个预热后的密闭分离腔1，保证过滤过程不间断；
（4）密闭分离腔1排出的高温洁净混合气与再生气体依次在第一换热器12、第二换热器13中换热至360℃，所述再生气体为水蒸气，经过换热的再生气体通入换热管9内，通气时间10h，向不能正常工作的密闭分离腔1内缓慢通入再生气体，通过再生气体进气口处的再生气体流量计调节再生气体流量，通过密闭分离腔内温度传感器调节换热器12内的高温洁净气体的流量，附着在过滤机构7表面和气孔内的物质在高温下与再生气体缓慢反应，生成物排出密闭分离腔1，最终实现过滤机构7再生；
（5）当工作中的密闭分离腔1因过滤机构7堵塞也不能工作时，高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气再切换到再生后的密闭分离腔1继续工作，依次类推，实现3个密闭分离腔1的周期***替工作与再生。
参见图4
本实施例过滤***与实施例3过滤***结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述的再生气体换热至380℃，通气时间8h，所述的再生气体为含氧气体，含氧气体为空气经二氧化碳气体稀释而成，氧气体积含量10%。
实施例5
本实施例过滤***与实施例3过滤***结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述的再生气体换热至420℃，通气时间5h，所述的再生气体为含氧气体，含氧气体为空气经氮气稀释而成，氧气体积含量为4%。
实施例6
本实施例过滤***与实施例3过滤***结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述的再生气体换热至450℃，通气时间6h，所述的再生气体为含氧气体，含氧气体为空气经水蒸气稀释而成，含氧气体含氧量为5%。
实施例7
本实施例过滤***与实施例6过滤***结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述的再生气体换热至460℃。
实施例8
本实施例过滤***与实施例6过滤***结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述的再生气体换热至440℃。
实施例9
本实施例过滤***与实施例6过滤***结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述再生气体为含氧气体，含氧气体为空气经水蒸气稀释而成，氧气体积含量为6%。
实施例10
本实施例过滤***与实施例6过滤***结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述再生气体为含氧气体，含氧气体为空气经水蒸气稀释而成，氧气体积含量为4%。
应用试验
采用本发明实施例1-10的过滤***和过滤方法处理河南龙成煤高效技术应用有限公司的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气，结果见表1。
表1 本发明实施例1-10处理结果
由表1可以看出：本发明实施例1-10的再生气体的预热温度对高温混合气的处理效果影响较大，实施例6再生气体预热温度为450℃时，焦油和粉尘的处理效率分别为81%和99.7%，处理效率高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***，其特征在于，包括多个并联的密闭分离腔，所述密闭分离腔通过进气支管连通进气总管，通过排气支管连通排气总管，所述进气支管和排气支管内分别设有阀门，所述密闭分离腔内设置过滤机构和过滤体再生机构，所述过滤体再生机构为设于密闭分离腔内壁四周的换热管，所述换热管上设有一个再生气体进气口和多个再生气体出气口，所述再生气体出气口包括密闭分离腔上部的再生气体出气口和下部的再生气体出气口，所述密闭分离腔外设有多个串联的换热器，经过换热后的再生气体通入换热管内，所述再生气体进气口处设有再生气体流量计，所述密闭分离腔内设有温度传感器；
所述的密闭分离腔上部的再生气体出气口与下部的再生气体出气口呈交叉排列；
所述的换热器设有两个，第一个换热器换热介质为排气总管排出的高温洁净混合气和再生气体，第二个换热器换热介质为高温水蒸气和第一个换热器排出的再生气体；
所述过滤机构为若干个并列的凹弧形过滤网，向过滤***进气总管方向凹陷。
2.一种权利要求1所述的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气的灰尘过滤***的灰尘过滤方法，包括以下步骤：
（1）将300-700℃的高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气通入预热后的密闭分离腔，混合气通过密闭分离腔内的过滤机构，粉尘在过滤机构作用下与混合气分离，高温洁净混合气依次通过排气支管、排气总管排出；
（2）随着过滤的进行，逐渐有含碳类易析出物如焦油焦、类沥青物质、煤灰附着物从混合气体内析出，堵塞过滤机构内的气孔，并使滤饼越来越厚；
（3）当析出物使得过滤机构堵塞而不能正常工作时，断开高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气与所述密闭分离腔的连通，通入另一个预热后的密闭分离腔，保证过滤过程不间断；
（4）再生气体依次通过密闭分离腔外的换热器换热至350-450℃后，通入换热管内，通气时间3-15h，向不能正常工作的密闭分离腔内缓慢通入再生气体，附着在过滤机构表面和气孔内的物质在高温下与再生气体缓慢反应，生成物排出密闭分离腔，最终实现过滤机构再生；
（5）当工作中的密闭分离腔因过滤机构堵塞也不能工作时，高温油气、水蒸气、含碳类易析出物的混合气再切换到再生后的密闭分离腔继续工作，依次类推，实现多个密闭分离腔的周期***替工作与再生。
3.根据权利要求2所述的灰尘过滤方法，其特征在于，步骤（4）所述再生气体为含氧气体或者水蒸气。
4.根据权利要求3所述的灰尘过滤方法，其特征在于，所述的含氧气体为空气经二氧化碳气体、氮气或者水蒸气稀释而成，氧气体积含量为4-10%。
5.根据权利要求4所述的灰尘过滤方法，其特征在于，所述的含氧气体为空气经水蒸气稀释而成。
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