CN113680145B - 循环式气体净化装置及其净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环式气体净化装置及其净化方法，其涉及气固分离和含尘气体净化技术领域，循环式气体净化装置包括：滤料料仓；连接在滤料料仓下端的移动床外筒，多个自上而下依次连接的滤料导流管、反应管、气体导流机构；进气机构；设置在移动床外筒和反应管之间的内筒，内筒延伸至气体导流机构处，移动床外筒上具有与环形间隙相连通的气体出口，气体导流机构用于将反应管内的气体导出以使其能流入至环形间隙中；连接在气体导流机构的滤料出口与滤料料仓的进口之间的提升机构和粉尘滤料分离机构。本申请至少能够克服上述两种类型过滤器的不足之一，采用顺流式移动床颗粒层的形式实现高效除尘，又能满足长周期稳定运行的要求。

Description

循环式气体净化装置及其净化方法

技术领域

本发明涉及气固分离和含尘气体净化技术领域，特别涉及一种循环式气体净化装置及其净化方法。

背景技术

高温含尘气体净化是新一代高效、洁净煤气发电技术(IGCC、FC)的重要组成部分，对提高***发电效率、降低环境污染起着关键的作用。移动床颗粒层形式的过滤器作为一种气体净化技术，其具有耐高温、抗腐蚀、过滤能力不受灰尘比电阻的影响、除尘效率高的优点，并且可以同时去除气体中的SO₂等多种污染物，被认为是目前最具发展前途的高温含尘气体气体净化技术之一。

而顺流移动床中气体和固体同向顺重力场运动，促进固体滤料运动顺畅，不容易产生运动死区，沉积在过滤器内的粉尘可以随滤料排出过滤器，且过滤器不易发生堵塞现象，进而可以保证设备长周期稳定运行。

发明内容

移动床颗粒层形式的过滤器根据气流运动方向和颗粒移动方向可分为错流(径向)式移动床、逆流式移动床和顺流式移动床。逆流式移动床由于气固逆流接触，较大的相对过滤气速将导致过滤器内部颗粒发生局部流化。例如，美国西屋科技信息中心开发了一种用于洁净煤发电技术的顺流式移动床过滤器，该过滤器采用气固顺流式的形式。过滤时，洁净滤料先接触含尘气体；随着气体缓慢进入床层，沉积在床体内的粉尘会对气体中的粉尘形成二次拦截，可以提高捕集效率；然而该移动床过滤器由于缩颈结构导致同一横截面位置处的滤料颗粒流速不均匀。滤料颗粒的不均匀流动会导致流速缓慢区域粉尘逐渐沉积，而粉尘在流速缓慢区的持续沉积往往会导致流动死区的产生，设备压降也会持续增大。

错流移动床由于气固错流接触，当过滤气速较大时，往往会出现空腔、贴壁等非正常工况。另外，错流移动床进气方式通常采用百叶窗式，百叶窗结构内垂直运动的滤料颗粒和斜边位置的滤料颗粒因相互作用易产生运动死区。长时间过滤将造成粉尘在斜边滤料颗粒的空隙间沉积，从而堵塞进气通道，导致装置无法长周期运行。例如，现有技术中存在的一种用于低温干流煤气除尘净化的气固逆流百叶窗式的过滤器，通过气流床烧焦实现滤料再生。该过滤器虽然过滤方式采用的是气固逆流，但进气采用的是错流的方式，在百叶窗斜角处的固体滤料逐渐积碳可能堵塞住进气通道；再加之采用了气流床烧焦再生***，造成滤料磨损，甚至破碎，这导致气体通过滤料床层阻力持续增大，过滤器压降持续上升，无法长周期稳定运行。又例如，现有技术中另一种用于高温煤气净化的逆流式移动床颗粒床过滤器，在这种过滤器中，气体入口管伸入移动床筒体内腔，在入口管底部设有改流管，待净化气体与自上而下的滤料颗粒逆流接触而被净化。然而，该过滤器的改流管距离滤料排出口位置较近。过滤器存在漏风的情况，设备的处理量因此受到影响，并且待净化气体从滤料出口排出，也可能在滤料出口处形成沟流等非正常工况，这导致颗粒运动不畅。

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种循环式气体净化装置及其净化方法，其至少能够克服上述两种类型过滤器的不足之一，采用顺流式移动床颗粒层的形式实现高效除尘，又能满足长周期稳定运行的要求。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种循环式气体净化装置，所述循环式气体净化装置包括：

滤料料仓；

连接在所述滤料料仓下端的移动床外筒；多个自上而下依次连接的滤料导流管、反应管、气体导流机构，所述滤料导流管与所述滤料料仓连通，所述滤料导流管、所述反应管、所述气体导流机构位于所述移动床外筒内，所述反应管的径向横截面积大于所述滤料导流管的径向横截面积，所述反应管的侧壁上开设有多个开孔；

进气机构，其自所述移动床外筒外伸入至所述移动床外筒内部的所述滤料导流管处；

设置在所述移动床外筒和所述反应管之间的内筒，所述内筒至少延伸至所述反应管的最下端，所述内筒的上端与所述移动床外筒之间密封连接，所述内筒和所述移动床外筒之间具有环形间隙，所述移动床外筒上具有与所述环形间隙相连通的气体出口，所述气体导流机构用于将所述反应管内的气体导出以使其能流入至所述环形间隙中；

连接在所述气体导流机构的滤料出口与所述滤料料仓的进口之间的提升机构和粉尘滤料分离机构，所述提升机构用于将所述气体导流机构的滤料出口排出的滤料提升至所述滤料料仓，所述粉尘滤料分离机构用于将所述气体导流机构的滤料出口排出的滤料和粉尘进行分离，并将所述滤料输送至所述滤料料仓。

优选地，所述进气机构包括：自所述移动床外筒外伸入至所述移动床外筒内部的所述滤料导流管处进气管；安装在所述进气管端部的气体均布器，所述气体均布器位于多个所述滤料导流管的中间。

优选地，多个所述滤料导流管、多个反应管、所述气体导流机构分别绕所述移动床外筒的轴线呈周向分布；所述循环式气体净化装置还包括：多个隔流挡板，所述隔流挡板设置在所述移动床外筒和所述内筒中，所述隔流挡板沿所述移动床外筒的径向方向延伸，以将相邻所述反应管之间进行分隔。

优选地，所述反应管的末端的外侧壁与所述内筒之间相密封。

优选地，所述气体导流机构包括：下料渐缩段、连接在所述下料渐缩段下端的过渡出气段、连接在所述过渡出气段下端的防夹带段，所述下料渐缩段和所述过渡出气段呈网状结构，所述过渡出气段的下端的外侧壁通过所述防夹带段与所述移动床外筒的内侧壁之间实现密封。

优选地，所述移动床外筒的下端呈锥形结构；所述移动床外筒的下端与所述气体导流机构的滤料出口相连通。

优选地，所述提升机构包括：第一斜管，其上端与所述移动床外筒的下端相连通；与所述第一斜管相连接的弯管，所述弯管处设置有风鼓进气口；与所述弯管相连接的预提升器；连接在所述预提升器上端的提升管；

所述风鼓进气口朝向所述预提升器，所述预提升器的直径大于所述提升管的直径，所述弯管连接在所述预提升器的侧壁上，所述预提升器与所述提升管同轴；所述弯管自靠近所述第一斜管的一端向靠近所述预提升器的一端由朝下延伸的趋势转变成朝上延伸的趋势。

优选地，所述粉尘滤料分离机构包括：沿竖直方向延伸的筒体，所述筒体的上端开设有尾气排出口，所述提升管自筒体的下端伸入至所述筒体内；设置在所述筒体内的分离件，分离件包括由下向上呈渐扩趋势的锥形引流部，连接在所述锥形引流部上端的转向导流部，连接在所述转向导流部外侧的防逃逸部；所述锥形引流部的下端对准所述提升管的出口，所述转向导流部将由下向上运动的滤料转变成由上向下运动，所述防逃逸部与所述筒体之间具有间隙；

所述筒体的下端通过第二斜管与所述滤料料仓相连通。

优选地，所述循环式气体净化装置还包括：多个隔流挡板，所述隔流挡板设置在所述移动床外筒和所述内筒中，所述隔流挡板沿所述移动床外筒的径向方向延伸，以将相邻所述反应管之间进行分隔；内筒的下端连接有环形挡板；

所述下料渐缩段和所述过渡出气段的开孔面积大于所有所述反应管的水平横截面面积；所述环形挡板与所述移动床外筒之间间隙的水平横截面的面积大于所述下料渐缩段和所述过渡出气段的开孔面积。

一种采用上述任一所述的循环式气体净化装置的循环式气体净化方法，所述循环式气体净化方法包括：

将待净化气体自进气机构输入至移动床外筒内部；将滤料从滤料料仓向多个滤料导流管中输入；

所述滤料从所述滤料导流管分别进入各自相对应的反应管，所述待净化气体自所述反应管与所述移动床外筒、所述内筒之间的间隙通过所述反应管的侧壁进入所述反应管内与所述反应管内的滤料进行反应以脱除所述待净化气体中的粉尘，并得到处理后的气体和吸附或拦截粉尘后的滤料；

所述处理后的气体进入滤料导流管，从而流入至环形间隙后从气体出口排出；

吸附或拦截粉尘后的滤料通过所述滤料导流管后进入至提升机构和粉尘滤料分离机构，所述提升机构将吸附或拦截粉尘后的滤料提升至所述滤料料仓，所述粉尘滤料分离机构将吸附或拦截粉尘后的滤料进行滤料和粉尘的分离，并将所述滤料输送至所述滤料料仓，粉尘则被气体带出排出所述粉尘滤料分离机构。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本申请中的循环式气体净化装置通过将轴向顺流式移动床颗粒层过滤器和提升机构、粉尘滤料分离机构组合实现对待净化气体的持续高效过滤，解决了滤料运动不畅、设备无法长周期稳定运行的过滤难题。通过隔流挡板、气体导流机构的方式实现了滤料床层颗粒均匀下料；通过环形挡板有效降低了粉尘二次夹带现象，提高了过滤效率。粉尘滤料分离机构则达到了有效分离粉尘和滤料颗粒的目的，提高了滤料的循环利用率，大大降低了成本。本循环式气体净化装置的除尘效率可以高达99％以上。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中循环式气体净化装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中待净化气体入口管和气体分布器的结构图；

图3为本发明实施例中气体分布器仰视图；

图4为图1中A-A处的横截面示意图；

图5为图1中B-B处的横截面示意图；

图6为本发明实施例中气体导流机构的结构示意图和气体导流机构内气体流向示意图；

图7为图1中C-C处的横截面示意图。

以上附图的附图标记：

1、滤料料仓；2、移动床外筒；3、滤料导流管；4、反应管；5、气体导流机构；51、下料渐缩段；52、过渡出气段；53、防夹带段；6、进气机构；61、进气管；62、气体均布器；7、内筒；8、环形间隙；9、气体出口；10、提升机构；101、第一斜管；102、弯管；103、风鼓进气口；104、预提升器；105、提升管；106、阀门；11、粉尘滤料分离机构；111、筒体；112、分离件；1121、锥形引流部；1122、转向导流部；1123、防逃逸部；113、尾气排出口；12、隔流挡板；13、第二斜管；14、环形挡板；15、料腿。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了至少能够克服上述两种类型过滤器的不足之一，在本申请中提出了一种循环式气体净化装置，其采用顺流式移动床颗粒层的形式实现高效除尘，又能满足长周期稳定运行的要求。图1为本发明实施例中循环式气体净化装置的结构示意图，图2为本发明实施例中待净化气体入口管和气体分布器的结构图，图3为本发明实施例中气体分布器仰视图，图4为图1中A-A处的横截面示意图，图5为图1中B-B处的横截面示意图，图6为本发明实施例中气体导流机构的结构示意图和气体导流机构内气体流向示意图，图7为图1中C-C处的横截面示意图，如图1至图7所示，本申请中的循环式气体净化装置包括：滤料料仓1；连接在滤料料仓1下端的移动床外筒2；多个自上而下依次连接的滤料导流管3、反应管4、气体导流机构5，滤料导流管3与滤料料仓1连通，滤料导流管3、反应管4、气体导流机构5位于移动床外筒2内，反应管4的径向横截面积大于滤料导流管3的径向横截面积，反应管4的侧壁上开设有多个开孔；进气机构6，其自移动床外筒2外伸入至移动床外筒2内部的滤料导流管3处；设置在移动床外筒2和反应管4之间的内筒7，内筒7至少延伸至反应管4的最下端，内筒7的上端与移动床外筒2之间密封连接，内筒7和移动床外筒2之间具有环形间隙8，移动床外筒2上具有与环形间隙8相连通的气体出口9，气体导流机构5用于将反应管4内的气体导出以使其能流入至环形间隙8中；连接在气体导流机构5的滤料出口与滤料料仓1的进口之间的提升机构10和粉尘滤料分离机构11，提升机构10用于将气体导流机构5的滤料出口排出的滤料提升至滤料料仓1，粉尘滤料分离机构11用于将气体导流机构5的滤料出口排出的滤料和粉尘进行分离，并将滤料输送至滤料料仓1。

如图1所示，滤料料仓1具有一定的容纳空间，其用于容纳一定的滤料颗粒，从而可以使得滤料颗粒可以不断的在重力作用下掉落至滤料导流管3中，同时，提升机构10和粉尘滤料分离机构11会将提升后以及粉尘与滤料分离的滤料颗粒不断的输送至滤料料仓1中进行短暂的存储中转。

如图1所示，移动床外筒2连接在滤料料仓1下端。移动床外筒2的上端与滤料料仓1的外侧壁相连接。为了使得气体在移动床外筒2中流畅的向下流动，降低阻力，移动床外筒2的横截面一般呈圆形。

如图1所示，多个自上而下依次连接的滤料导流管3、反应管4、气体导流机构5设置在移动床外筒2内。滤料导流管3的上端与滤料料仓1连通。滤料导流管3可以包括自上向下的渐缩部分和连接在渐缩部分下端的直段部分。渐缩部分可以呈锥形，渐缩部分的侧壁的斜边与水平面之间的夹角可以设置在60°至80°的范围之间，其可以有利于滤料料仓1内的滤料颗粒向下移动至直段部分。直段部分的横截面一般呈圆形，直段部分可以增大料封，防止引入来自粉尘滤料分离机构11的气体。渐缩部分和直段部分在竖直方向的长度之比可以控制在1/4至1/3，从而可以较好的达到上述目的。

如图1所示，反应管4的径向横截面积大于滤料导流管3的径向横截面积，即滤料导流管3的直段部分的径向横截面积小于反应管4任何部分的径向横截面积。

如图4和图5所示，多个滤料导流管3、多个反应管4、气体导流机构5分别绕移动床外筒2的轴线呈周向分布。一般而言，滤料导流管3、多个反应管4、气体导流机构5的个数大于等于3，这样可以使得反应管4充分占据移动床外筒2内的空间，多个反应管4在径向方向的总横截面较大。

如图1所示，进气机构6自移动床外筒2外伸入至移动床外筒2内部的滤料导流管3处。如图1至图2所示，进气机构6可以包括：自移动床外筒2外伸入至移动床外筒2内部的滤料导流管3处进气管61；安装在进气管61端部的气体均布器62。如图4所示，气体均布器62可以位于多个滤料导流管3的中间，从而使得输出的气体能够均匀的向下流动至不同位置的反应管4。如图2和图3所示，气体均布器62由直管和由上向下的外扩段形成，在外扩段的底部具有多个开孔，开孔的总面积不小于直管的径向横截面面积。

如图1所示，反应管4的侧壁上开设有多个开孔。每一个反应管4的侧壁上可以开设满开孔，从而使得进气机构6输入至移动床外筒2内的待净化气体向下流动至反应管4与移动床外筒2之间的间隙中后，能够通过反应管4的侧壁的开孔流入至反应管4内部，从而与反应管4内部的滤料颗粒进行反应，滤料颗粒将待净化气体中的粉尘进行吸附处理反应。

如图1所示，内筒7设置在移动床外筒2和反应管4之间，内筒7与移动床外筒2大体同轴设置。内筒7至少延伸至反应管4的最下端，内筒7的上端与移动床外筒2之间密封连接。如图5所示，内筒7和移动床外筒2之间具有环形间隙8。内筒7的下端与移动床外筒2之间为敞开的，以使环形间隙8与移动床外筒2下端的内部相连通。为了形成内筒7和移动床外筒2之间的环形间隙8，与内筒7相对应的移动床外筒2部分的直径可以通过渐扩的结构增大，或者内筒7的直径比相对应的移动床外筒2略小一些，即内筒7的上端具有锥形变径段，通过锥形变径段使得内筒7的内径由上到下逐渐缩小，形成与移动床外筒2的连接。锥形变径段的侧壁的斜边与水平夹角在70°至85°之间，该夹角不宜过小，否则会影响滤料颗粒以及待净化气体的流动。这是由于在该实施方式中，反应管4的直径在内筒7的锥形变径段处也需要相对应的进行缩小以适应内筒7的内径，该缩小的趋势与锥形变径段相同。

如图1和图5所示，移动床外筒2上具有与环形间隙8相连通的气体出口9，气体导流机构5用于将反应管4内的气体导出以使其能流入至环形间隙8中。气体出口9的位置远高于气体导流机构5。气体出口9可以为多个，其绕移动床外筒2的轴线呈周向分布。作为优选地的，气体出口9可以为两个，其对称设置在移动床外筒2侧壁上，这样通过环形间隙8向上流动的气体能够形成相互基本不干预的两股气流分别从各自对应的气体出口9排出移动床外筒2，有效提高排气的效率。

如图1和图5所示，循环式气体净化装置可以包括：多个隔流挡板12，隔流挡板12设置在移动床外筒2和内筒7中，隔流挡板12沿移动床外筒2的径向方向延伸，以将相邻反应管4之间进行分隔。隔流挡板12向上可以延伸至反应管4的最上端，隔流挡板12向下可以延伸至反应管4的最上端。隔流挡板12的个数可以与反应管4的个数相等，从而将移动床外筒2、内筒7内的区域分隔成与反应管4的个数相等的分支过滤室，每一个反应管4位于自己相对应的分支过滤室中，这样自进气机构6流入的待净化气体被分流进入分支过滤室，相互之间独立不会相互影响，从而保证每一个反应管4内流经的滤料颗粒较为均为的吸附待净化气体中的粉尘。

如图1所示，反应管4的末端的外侧壁与内筒7之间相密封。通过上述结构，反应管4与内筒7之间向下流动的待净化气体必须流入至反应管4内被滤料颗粒进行拦截或吸附处理，无法直接继续向下流动从而不经过气体导流机构5而进入至环形间隙8中。

如图1和图6所示，气体导流机构5包括：下料渐缩段51、连接在下料渐缩段51下端的过渡出气段52、连接在过渡出气段52下端的防夹带段53。内筒7的下端连接有环形挡板14，环形挡板14向下延伸一段距离，可以一直到气体导流机构5竖直方向上的中部附近。下料渐缩段51侧壁的斜边与水平面之间的夹角可以在60°至80°之间。下料渐缩段51和过渡出气段52呈网状结构，例如，下料渐缩段51和过渡出气段52可以利用约翰逊网制作而成。网状结构中的网缝的宽度应小于滤料颗粒的最小直径，以避免滤料颗粒外溢。

滤料颗粒和处理后的气体在流经气体导流机构5时，滤料颗粒继续通过过渡出气段52向下流动，而处理后的气体则通过下料渐缩段51和过渡出气段52的侧壁外溢流出，从而绕过环形挡板14流向环形间隙8中。过渡出气段52的下端的外侧壁通过防夹带段53与移动床外筒2的内侧壁之间实现密封。通过上述结构可以实现滤料颗粒和处理后的气体的分离，且可以避免在气体导流机构5的底部流出粉尘出现二次夹带的问题，还可以促进滤料颗粒在气体导流机构5中呈近似活塞流运动。

为了确保气体导流机构5的外部压力小于气体导流机构5的内部的压力，从而使得气体导流机构5内部的气体优选通过气体导流机构5网状结构的侧壁向外导出，下料渐缩段51和过渡出气段52的开孔面积大于所有反应管4的水平横截面面积，环形挡板14与移动床外筒2之间间隙的水平横截面的面积大于下料渐缩段51和过渡出气段52的开孔面积。作为优选的，移动床外筒2的径向横截面面积和内筒7的径向横截面面积之比在1.5至3之间，从而保证足够的环形间隙8的气体流通面积，有助于降低环形间隙8的气体带出速度，进而减弱粉尘二次夹带的不良工况。

对于床层直径较大的情况，需设置更多个滤料导流管3和气体导流机构5，从而可以使滤料颗粒床层呈平推流式均匀向下移动。

如图1所示，移动床外筒2的最下端呈锥形结构，根据多数球形滤料颗粒的休止角，移动床外筒2的最下端的侧壁的斜边与水平面之间的夹角范围可以在40°至80°之间。移动床外筒2的下端与气体导流机构5的滤料出口相连通，在移动床外筒2的最下端再连接有料腿158，以使移动床外筒2内的滤料和被拦截或吸附的粉尘通过料腿15输出至其它机构中。

提升机构10和粉尘滤料分离机构11连接在气体导流机构5的滤料出口与滤料料仓1的进口之间。提升机构10用于将气体导流机构5的滤料出口排出的滤料提升至滤料料仓1，粉尘滤料分离机构11用于将气体导流机构5的滤料出口排出的滤料和粉尘进行分离，并将滤料输送至滤料料仓1。提升机构10和粉尘滤料分离机构11的先后顺序可以任意确定，即可以先对滤料进行提升再进行滤料和粉尘的分离，也可以先进行滤料和粉尘的分离，再进行对滤料进行提升。

在一种可行的实施方式中，如图1所示，提升机构10可以包括：第一斜管101，其上端与移动床外筒2的下端相连通；与第一斜管101相连接的弯管102，弯管102处设置有风鼓进气口103；与弯管102相连接的预提升器104；连接在预提升器104上端的提升管105。

如图1所示，第一斜管101的上端可以通过料腿15与移动床外筒2的下端相连接。第一斜管101与料腿15之间具有一定的夹角，滤料在第一斜管101中依然是具有向下流动的趋势。

作为可行的，如图1所示，弯管102与第一斜管101相连接处可以设置一阀门106，从而控制第一斜管101中的滤料是否继续流入提升机构10的其它机构中。

如图1所示，弯管102自靠近第一斜管101的一端向靠近预提升器104的一端由朝下延伸的趋势转变成朝上延伸的趋势。风鼓进气口103朝向预提升器104。具体而言，弯管102可以包括第一段直管和与第一段直管相连接的第二段直管，沿着滤料流动方向，第一段直管具有朝向下方的趋势，第二段直管具有朝向上方的趋势，此时，风鼓进气口103与第二段直管同轴设置，风鼓进气口103位于第二段直管的最左端，朝向预提升器104。自风鼓进气口103输入的气体可以有助于滤料在弯管102中发生转向，并顺利流入至预提升器104中，之后在气体的夹带下可以保证滤料在提升中顺利向上移动。而且，控制风鼓进气口103的进气量可以控制滤料在提升机构10与、滤料料仓1、滤料导流管3、反应管4、气体导流机构5之间的循环量。

如图1所示，预提升器104的直径大于提升管105的直径，弯管102连接在预提升器104的侧壁上，预提升器104与提升管105同轴，通过上述结构以使得滤料在较小的气体流量下实现在提升管105中的顺利提升。

如图1和图7所示，粉尘滤料分离机构11包括：沿竖直方向延伸的筒体111，筒体111的上端开设有尾气排出口113，提升管105自筒体111的下端伸入至筒体111内；设置在筒体111内的分离件112，分离件112包括由下向上呈渐扩趋势的锥形引流部1121，连接在锥形引流部1121上端的转向导流部1122，连接在转向导流部外侧的防逃逸部1123。在一个横截面下，转向导流部1122呈对称的两个弧形。转向导流部1122将由下向上运动的滤料转变成由上向下运动。防逃逸部1123呈圆管状，其在转向导流部外侧沿竖直方向向下延伸一段，防逃逸部1123与筒体111之间具有间隙，以确保滤料颗粒不会被气体夹带而从间隙中向上流动，进而通过尾气排出口113泄露出去。尤其气体和滤料颗粒间的粉尘密度较小，速度也较小，气体能够夹带着粉尘通过间隙流向分离件112的上方，进而通过尾气排出口113一起排出。防逃逸部1123与筒体111之间的间隙在径向横截面下的面积可以大于提升管105的内径面积，以保证气体流通顺畅。

尾气排出口113可以连接尾气回收处理装置，以对气体进行过滤，从而实现粉尘回收。锥形引流部1121的下端对准提升管105的出口，滤料颗粒在分离件112的锥形引流部1121作用下向周向散开，再因惯性和重力的作用在分离件112的转向导流部1122下发生变向而向下流动至筒体111下端的四周。筒体111的下端通过第二斜管13与滤料料仓1相连通。筒体111下端的滤料颗粒通过第二斜管13流入至滤料料仓1中。

作为可行的，筒体111可以包括圆柱段和锥形沉降段。圆柱段和锥形沉降段的高度比例可以在4至6之间，保证足够的圆柱段和锥形段高度比有助于滤料颗粒在筒体111内形成足够高的料封，阻止气体从第二斜管13再进入移动床外筒2中。提升管105深入筒体111中，提升管105的深度位置会对筒体111的料封高度产生影响。一般的，提升管105深入位置位于筒体111总高的1/3至1/2高度处。筒体111内分离件112位于提升管105出口的上部。筒体111内分离件112位于距离筒体111顶部约1/3至1/2的筒体111高度的位置，提升管105和分离件112的最低处在竖直方向上的间距约为筒体111高度的1/6左右，这样设置可以保证气体更有效地将粉尘带出筒体111。

在本循环式气体净化装置中，移动床外筒2内的气速一般不超过1m/s，实验研究结果表明，0.1m/s至0.3m/s为最佳操作气速。反应管4的高度可以根据实际气体杂质脱除的需要进行调整。通常来讲，反应管4中过滤段越高，气体在床中的停留时间越长，除尘效果越好。一般反应管4的高度介于0.5m至5m间，一般不应超过或低于此范围。因为过厚的过滤段会导致移动床过滤器的压降过大，增加能耗；而过薄的过滤段会降低对粉尘的捕集作用，降低除尘效率。反应管4的直径和个数等可根据实际处理量的大小来进行设计选取，以获取最优过滤气速。滤料颗粒在反应管4和气体导流机构5中的平均移动速度可以设置在0.54m/s至2.4m/s之间，在此移动速度范围内，移动床颗粒将捕集下的粉尘持续带出，即床内粉尘含量几乎保持不变，保证了移动床过滤器内气固两相流动稳定，从而可以维持压降稳定。若滤料颗粒移动速度过高，粉尘容易被气体带出进入环形间隙8、气体出口9，进而降低除尘效果。而采用过低的滤料颗粒移动速度则会导致被捕集下的粉尘无法被滤料颗粒及时带出，反应管4、气体导流机构5内粉尘持续沉积，影响滤料颗粒的流动，阻碍设备的稳定运行。

在本循环式气体净化装置中，滤料颗粒一般可以采用直径在0.5mm至4mm的石英砂、分子筛吸附剂、脱硫剂、脱氯剂、脱重金属剂等其中的一种或多种混合物。

本申请中的循环式气体净化装置的循环式气体净化方法可以包括以下步骤：

将待净化气体自进气机构6输入至移动床外筒2内部；将滤料从滤料料仓1向多个滤料导流管3中输入。

滤料从滤料导流管3分别进入各自相对应的反应管4，待净化气体自反应管4与移动床外筒2、内筒7之间的间隙通过反应管4的侧壁进入反应管4内与反应管4内的滤料进行反应以脱除待净化气体中的粉尘，并得到处理后的气体和吸附或拦截粉尘后的滤料。上述反应可以是吸附、拦截等等，在本申请中并不做任何限制，只要降低气体中的粉尘即可。

处理后的气体进入气体导流机构5，从而流入至环形间隙8后从气体出口9排出。在该步骤中，处理后的气体从气体导流机构5的下料渐缩段51、过渡出气段52的侧壁流出气体导流机构5，之后向上回流至环形间隙8，再从气体出口9排出。

吸附或拦截粉尘后的滤料通过气体导流机构5后进入至提升机构10和粉尘滤料分离机构11，提升机构10将吸附粉尘后的滤料提升至滤料料仓1，粉尘滤料分离机构11将吸附粉尘后的滤料进行滤料和粉尘的分离，并将滤料输送至滤料料仓1，粉尘则被气体带出排出粉尘滤料分离机构11。

作为可行的，吸附或拦截粉尘后的滤料通过气体导流机构5后到达移动床外筒2的最下端进行汇聚，再通过料腿15流向提升机构10。先通过第一斜管101，再进入至弯管102，在风鼓进气口103进入补充气体的携带下，滤料在弯管102中顺利进行转向，由向下移动的趋势，转变成向上移动的趋势，进而以具有较大的竖直方向的分速度进入至预提升器104中。在向上流动的气体的携带下，滤料被向上提升至至少滤料料仓1的高度。之后，吸附或拦截粉尘后的滤料进入粉尘滤料分离机构11。吸附或拦截粉尘后的滤料颗粒在分离件112的锥形引流部1121作用下向周向散开，再因惯性和重力的作用在分离件112的转向导流部1122下发生变向而向下流动沉降至筒体111下端的四周，筒体111下端的滤料颗粒通过第二斜管13流入至滤料料仓1中重复循环使用。而与滤料颗粒一起进入的气体和滤料颗粒间的粉尘由于密度较小，速度也较小，气体能够夹带着粉尘通过间隙流向分离件112的上方，进而通过尾气排出口113一起排出。

本申请中的循环式气体净化装置通过将轴向顺流式移动床颗粒层过滤器和提升机构10、粉尘滤料分离机构11组合实现对待净化气体的持续高效过滤，解决了滤料运动不畅、设备无法长周期稳定运行的过滤难题。通过隔流挡板12、气体导流机构5的方式实现了滤料床层颗粒均匀下料；通过环形挡板14有效降低了粉尘二次夹带现象，提高了过滤效率。粉尘滤料分离机构11则达到了有效分离粉尘和滤料颗粒的目的，提高了滤料的循环利用率，大大降低了成本。本循环式气体净化装置的除尘效率可以高达99％以上。

另外，本申请还具有以下有益效果：1、本申请中的循环式气体净化装置采用气固顺流的形式，从而使得滤料颗粒的运动更加顺畅。2、循环式气体净化装置中采用具有下料渐缩段51、过渡出气段52和防夹带段53的气体导流机构5使得滤料床层呈平推流形式向下移动，降低了滤料床层运动的死区，促进滤料颗粒顺畅运动。3、由于环形间隙8的面积大于气体导流机构5的开孔面积，且气体导流机构5的开孔面积大于反应管4的水平横截面面积，可以使设备的压降不会因为增设这些机构而增大。4、循环式气体净化装置利用耐磨的滤料作为吸附剂，且其具有耐高温、抗腐蚀的特性，可以维持设备长周期运行。5、循环式气体净化装置结构简单，易操作，无需反吹清灰，大大提高了除尘效率。6、弯管处的风鼓进气口结构可以根据实际需要调节循环量，且能够进一步确保滤料在提升管中的提升效果。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种循环式气体净化装置的循环式气体净化方法，其特征在于，所述循环式气体净化装置包括：

滤料料仓；

连接在所述滤料料仓下端的移动床外筒；多个自上而下依次连接的滤料导流管、反应管、气体导流机构，所述滤料导流管与所述滤料料仓连通，所述滤料导流管、所述反应管、所述气体导流机构位于所述移动床外筒内，所述反应管的径向横截面积大于所述滤料导流管的径向横截面积，所述反应管的侧壁上开设有多个开孔；所述滤料导流管包括自上向下的渐缩部分和连接在渐缩部分下端的直段部分，渐缩部分和直段部分在竖直方向的长度之比控制在1/4至1/3之间；

进气机构，其自所述移动床外筒外伸入至所述移动床外筒内部的所述滤料导流管处；

设置在所述移动床外筒和所述反应管之间的内筒，所述内筒至少延伸至所述反应管的最下端，所述内筒的上端与所述移动床外筒之间密封连接，所述内筒和所述移动床外筒之间具有环形间隙，所述移动床外筒上具有与所述环形间隙相连通的气体出口，所述气体导流机构用于将所述反应管内的气体导出以使其能流入至所述环形间隙中，再向上流动从所述气体出口排出；所述内筒的下端连接有环形挡板，所述环形挡板向下延伸，直到所述气体导流机构竖直方向上的中部；所述移动床外筒的径向横截面面积和所有所述内筒的径向横截面面积之比在1.5至3之间；

连接在所述气体导流机构的滤料出口与所述滤料料仓的进口之间的提升机构和粉尘滤料分离机构，所述提升机构用于将所述气体导流机构的滤料出口排出的滤料提升至所述滤料料仓，所述粉尘滤料分离机构用于将所述气体导流机构的滤料出口排出的滤料和粉尘进行分离，并将所述滤料输送至所述滤料料仓；

所述移动床外筒的下端呈锥形结构；所述移动床外筒的下端与所述气体导流机构的滤料出口相连通；所述提升机构包括：第一斜管，其上端与所述移动床外筒的下端相连通；与所述第一斜管相连接的弯管，所述弯管处设置有风鼓进气口；与所述弯管相连接的预提升器；连接在所述预提升器上端的提升管；所述风鼓进气口朝向所述预提升器，所述预提升器的直径大于所述提升管的直径，所述弯管连接在所述预提升器的侧壁上，所述预提升器与所述提升管同轴；所述弯管自靠近所述第一斜管的一端向靠近所述预提升器的一端由朝下延伸的趋势转变成朝上延伸的趋势；通过控制所述风鼓进气口的进气量控制滤料在所述提升机构与所述滤料料仓、所述滤料导流管、所述反应管、所述气体导流机构之间的循环量；

所述粉尘滤料分离机构包括：沿竖直方向延伸的筒体，所述筒体的上端开设有尾气排出口，所述提升管自筒体的下端伸入至所述筒体内；设置在所述筒体内的分离件，分离件包括由下向上呈渐扩趋势的锥形引流部，连接在所述锥形引流部上端的转向导流部，连接在所述转向导流部外侧的防逃逸部；所述锥形引流部的下端对准所述提升管的出口，所述转向导流部将由下向上运动的滤料转变成由上向下运动，所述防逃逸部与所述筒体之间具有间隙；

所述筒体的下端通过第二斜管与所述滤料料仓相连通；

多个所述滤料导流管、多个反应管、所述气体导流机构分别绕所述移动床外筒的轴线呈周向分布；所述循环式气体净化装置还包括：多个隔流挡板，所述隔流挡板设置在所述移动床外筒和所述内筒中，所述隔流挡板沿所述移动床外筒的径向方向延伸，以将相邻所述反应管之间进行分隔；所述隔流挡板向上延伸至所述反应管的最上端，所述隔流挡板向下延伸至所述反应管的最上端；所述隔流挡板的个数与所述反应管的个数相等，从而将所述移动床外筒、所述内筒内的区域分隔成与所述反应管的个数相等的分支过滤室，每一个所述反应管位于自己相对应的所述分支过滤室中；

所述循环式气体净化方法包括：

将待净化气体自进气机构输入至移动床外筒内部；将滤料从滤料料仓向多个滤料导流管中输入；

所述滤料从所述滤料导流管分别进入各自相对应的反应管，所述待净化气体自所述反应管与所述移动床外筒、所述内筒之间的间隙通过所述反应管的侧壁进入所述反应管内与所述反应管内的滤料进行反应以脱除所述待净化气体中的粉尘，并得到处理后的气体和吸附或拦截粉尘后的滤料；

处理后的气体进入滤料导流管，从而流入至环形间隙后从气体出口排出；

吸附或拦截粉尘后的滤料通过所述滤料导流管后进入至提升机构和粉尘滤料分离机构，所述提升机构将吸附或拦截粉尘后的滤料提升至所述滤料料仓，所述粉尘滤料分离机构将吸附或拦截粉尘后的滤料进行滤料和粉尘的分离，并将所述滤料输送至所述滤料料仓，粉尘则被气体带出排出所述粉尘滤料分离机构；吸附或拦截粉尘后的滤料颗粒在分离件的锥形引流部作用下向周向散开，再因惯性和重力的作用在分离件的转向导流部下发生变向而向下流动沉降至筒体下端的四周，筒体下端的滤料颗粒通过第二斜管流入至滤料料仓中重复循环使用。

2.根据权利要求1所述的循环式气体净化方法，其特征在于，所述进气机构包括：自所述移动床外筒外伸入至所述移动床外筒内部的所述滤料导流管处进气管；安装在所述进气管端部的气体均布器，所述气体均布器位于多个所述滤料导流管的中间。

3.根据权利要求1所述的循环式气体净化方法，其特征在于，所述反应管的末端的外侧壁与所述内筒之间相密封。

4.根据权利要求1所述的循环式气体净化方法，其特征在于，所述气体导流机构包括：下料渐缩段、连接在所述下料渐缩段下端的过渡出气段、连接在所述过渡出气段下端的防夹带段，所述下料渐缩段和所述过渡出气段呈网状结构，所述过渡出气段的下端的外侧壁通过所述防夹带段与所述移动床外筒的内侧壁之间实现密封。

5.根据权利要求4所述的循环式气体净化方法，其特征在于，

所述下料渐缩段和所述过渡出气段的开孔面积大于所有所述反应管的水平横截面面积；所述环形挡板与所述移动床外筒之间间隙的水平横截面的面积大于所述下料渐缩段和所述过渡出气段的开孔面积。

Images