CN114471001B - 一种组合式高温陶瓷过滤装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种组合式高温陶瓷过滤装置及其使用方法，该装置主要由底部进气出灰段、中部过滤段、上部气体预热喷吹段组成，过滤部分由若干结构相同的陶瓷过滤管组合而成，含尘高温气体由下部气体进口进入装置内，经由中部过滤段过滤后由上部气体出口排出，气体排出的过程中对预热管内的喷吹气体进行预热，当中部过滤段进出口压力差超过设定压力值时，上部气体预热喷吹段的喷吹风箱及自调控阀门开启，高温气体由喷吹口喷出对陶瓷过滤管进行反吹清洗，各个陶瓷过滤管上形成的灰饼被周期性的清除，实现陶瓷过滤管的在线清灰。

Description

一种组合式高温陶瓷过滤装置及其使用方法
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及一种组合式高温陶瓷过滤装置及其使用方法。
背景技术
有机固体废弃物在热解、气化、燃烧等热化学利用过程中会产生灰尘，并由高温气体携带而出，在热解、气化过程中，大量灰尘会在热解挥发产物冷凝的过程中进入焦油中，进而影响焦油品质；在燃烧过程中，大量灰尘会随烟气一同排出，并在后续的余热利用及烟气净化过程中，会在其孔隙结构内富集大量的重金属及二噁英等有害物质，进而形成危险废弃物，因此，在热化学利用过程中，若能将气体中的灰尘于高温过程除去，不仅会提高部分产品品质，还能有效杜绝飞灰等危险废物的产生。
高温陶瓷膜材料是一种具有极佳的过滤性能、较高的机械强度、优良的热性能和耐化学腐蚀性能的过滤材料，其过滤精度高，净化效率可达99.99％以上，净化后气体中杂质浓度可控制在1mg/m3以下，使得气体在后续的资源化利用过程中非常简单，且环境友好。
但目前常年运行的高温陶瓷过滤器使用温度均设于700℃以下，其原因一是目前陶瓷过滤器普通采用耐高温不锈钢首尾固定的方式，由于耐高温不锈钢与陶瓷的膨胀系数不同，在高温过程中因膨胀量不同极易造成陶瓷材料被拉断，二是当前陶瓷过滤器的喷吹方式，普遍采用的是低温介质(温度低于300℃)，在高温背景温度下进行喷吹，也会因冷热不均造成陶瓷管破损，因此，改变陶瓷过滤器内部布置形式及其喷吹方式，是方便其在高温条件下应用的先决条件。
中国专利申请(申请号：201510571531.0)提供了一种方形陶瓷蜂窝载体，其内部柱体本体沿轴线方向密布有气孔，所述气孔的一端为开口，另一端设有封堵面，封堵面与开口间隔布置，相邻两个气孔之间设置有隔壁，隔壁上开有呈蜂窝状排布的微孔，隔壁上涂覆有催化剂涂层，在有限空间内最大限度的增加过滤面积，并且安装方便，能有效过滤废气中的黑烟颗粒，净化效果好，该类陶瓷蜂窝陶瓷主要用于燃烧油类原料汽车尾气净化器，使用温度一般设定在600℃以下，当量直径较小，若用于有机固体的燃烧，特别容易因大量灰分的析出而造成严重的堵塞问题，进而影响***的安全性，反洗较为困难，且蜂窝陶瓷这种整体式结构，当局部破损时，影响整体使用效果，进而影响整套工艺的经济性。同样问题的存在于出在中国专利申请(201811375065.9)及中国实用新型专利(CN205895366U)。
发明内容
为克服现有生产工艺的不足，本发明提供一种组合式高温陶瓷过滤装置及其使用方法，采用组合式陶瓷过滤管贴合结构，以及高温喷吹工艺，实现了有机固体在700℃以上的高效除尘，大幅减少其后续资源化处理过程中的运行费用消耗，方便其在工业上应用。
本发明的技术方案：
一种组合式高温陶瓷过滤装置，所述的组合式高温陶瓷过滤装置包括底部进气出灰段、中部过滤段和上部气体预热喷吹段，底部进气出灰段设有灰出口1及高温气体进口2；中部过滤段设有陶瓷过滤管5、耐高温密封垫片4及水冷支撑3；上部气体预热喷吹段设有高温气体出口10，依次连接的喷吹风箱6、预热管7、自调控阀门8，以及设置于预热管7末端的喷吹口9；所述的陶瓷过滤管5的设置包括两种形式：
形式一：陶瓷过滤管5的截面为方形，陶瓷过滤管5的一端面为密封陶瓷面11，另一端面为开口的通气端面12；陶瓷过滤管5无间隙依次排列形成陶瓷过滤管阵列，陶瓷过滤管阵列的同一底面或同一顶面上，密封陶瓷面11与通气端面12交替呈黑白棋盘式排布；陶瓷过滤管5的壁面底端依次设有耐高温密封垫片4及水冷支撑3；
形式二：为进一步减少陶瓷过滤管5的使用数量，陶瓷过滤管5的截面为任意形状，陶瓷过滤管5的一端面为密封陶瓷面11，另一端面为开口的通气端面12；陶瓷过滤管5间隙排列形成陶瓷过滤管阵列，所有陶瓷过滤管5的密封陶瓷面11作为陶瓷过滤管阵列的底面，且下部依次设置耐高温密封垫片4及水冷支撑3，所有陶瓷过滤管5的通气端面12作为陶瓷过滤管阵列的顶面；相邻两个陶瓷过滤管5的间距为一个陶瓷过滤管5的当量直径；相邻两个陶瓷过滤管5的顶端通过卡扣相连；
进一步地，水冷支撑3内流通的介质为水，流通过程中对水冷支撑3及耐高温密封垫片4进行冷却。
进一步地，当所述的陶瓷过滤管5采用形式二时，相邻两个陶瓷过滤管5的顶端通过卡扣相连后，采用耐高温浇注料对拼接处进行二次密封。
一种组合式高温陶瓷过滤装置的使用方法，具体如下：高温含尘气体由底部进气出灰段的高温气体进口2送入装置内，并由方式一中陶瓷过滤管5底部的通气端面12，或者方式二中陶瓷过滤管5之间间隙进入陶瓷过滤管阵列内部；由于压力差的作用，含尘气体会逐渐进入方式一中相邻的底部为密封陶瓷面11的陶瓷过滤管5内部，或者方式二中陶瓷过滤管5内部；气体流通的过程中会被陶瓷过滤元件所过滤，达到除尘的目的，经由中部过滤段过滤达标后由高温气体出口10排出，气体排出的过程中会对预热管7内的喷吹气体进行预热，当中部过滤段进出口压力差超过设定压力时，上部气体预热喷吹段的喷吹风箱6及自调控阀门8开启，预热管7内的高温气体由喷吹口9喷出并对陶瓷过滤管5进行反吹清洗，将陶瓷过滤管5上形成的灰饼周期性的清除，实现陶瓷过滤管5的在线再生，反吹下来的灰通过灰出口1排出。
进一步地，预热管7内储存的气体量至少满足一次喷吹所需的气量，预热管7内气体温度≥400℃。
进一步地，喷吹口9喷出的气体为氮气、可燃气或烟气中的一种。
进一步地，陶瓷过滤管5的使用温度介于700～1500℃，陶瓷过滤管5的当量直径为50～200mm，长度为800～2500mm。
本发明的有益效果：
1采用下部水冷支撑密封，中部限制气体流通路径，上部自由膨胀的方式，有效杜绝了高温过程中陶瓷过滤管被拉断的现象，方便其在高温环境中应用。
2采用组合式的陶瓷过滤方式，当局部陶瓷过滤管破裂时，可随时更换。
3采用蓄热式喷吹工艺，喷吹的介质处于高温状态，有效的防止了陶瓷过滤管因冷热受热不均而造成的断裂现象。
附图说明
图1为本发明整套装置的结构示意图。
图2为本发明整套装置的A-A剖面图。
图3为本发明整套装置采用顶部异形陶瓷过滤管时的A-A剖面图。
图4为本发明整套装置采用顶部异形陶瓷过滤管时组合形式及异形陶瓷过滤管立面图。
图5为本发明整套装置顶部预热管布置形式。
图6为本发明整套装置喷吹管布置形式。
图中：1灰出口；2高温气体进口；3水冷支撑；4耐高温密封垫片；5陶瓷过滤管；6喷吹风箱；7预热管；8自调控阀门；9喷吹口；10高温气体出口；11密封陶瓷面；12通气端面。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
高温含尘气体由底部进气出灰段的高温气体进口2送入装置内，并由方式一中陶瓷过滤管5底部的通气端面12，或者方式二中陶瓷过滤管5之间间隙进入陶瓷过滤管阵列内部；由于压力差的作用，含尘气体会逐渐进入方式一中相邻的底部为密封陶瓷面11的陶瓷过滤管5内部，或者方式二中陶瓷过滤管5内部；气体流通的过程中会被陶瓷过滤元件所过滤，达到除尘的目的，经由中部过滤段过滤达标后由高温气体出口10排出，气体排出的过程中会对预热管7内的喷吹气体进行预热，当中部过滤段进出口压力差超过设定压力时，上部气体预热喷吹段的喷吹风箱6及自调控阀门8开启，预热管7内的高温气体由喷吹口9喷出并对陶瓷过滤管5进行反吹清洗，将陶瓷过滤管5上形成的灰饼周期性的清除，实现陶瓷过滤管5的在线再生，反吹下来的灰通过灰出口1排出。
水冷支撑3内流通的介质为水，流通过程中对水冷支撑3及耐高温密封垫片4进行冷却。
预热管7内储存的气体量至少满足一次喷吹所需的气量，预热管7内气体温度≥400℃。
喷吹口9喷出的气体为氮气。
陶瓷过滤管5的使用温度介于700～1500℃，陶瓷过滤管5的当量直径为100mm，长度为1000mm。
如附图3及4所示，这样可节省一半的方形陶瓷过滤管。
本发明包括但不限于本实施例，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以采用其他方式做出替换，这些替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种组合式高温陶瓷过滤装置，其特征在于，所述的组合式高温陶瓷过滤装置包括底部进气出灰段、中部过滤段和上部气体预热喷吹段，底部进气出灰段设有灰出口(1)及高温气体进口(2)；中部过滤段设有陶瓷过滤管(5)、耐高温密封垫片(4)及水冷支撑(3)；上部气体预热喷吹段设有高温气体出口(10)，依次连接的喷吹风箱(6)、预热管(7)、自调控阀门(8)，以及设置于预热管(7)末端的喷吹口(9)；所述的陶瓷过滤管(5)的设置形式如下：
陶瓷过滤管(5)的截面为任意形状，陶瓷过滤管(5)的一端面为密封陶瓷面(11)，另一端面为开口的通气端面(12)；陶瓷过滤管(5)间隙排列形成陶瓷过滤管阵列，所有陶瓷过滤管(5)的密封陶瓷面(11)作为陶瓷过滤管阵列的底面，且下部依次设置耐高温密封垫片(4)及水冷支撑(3)，所有陶瓷过滤管(5)的通气端面(12)作为陶瓷过滤管阵列的顶面；相邻两个陶瓷过滤管(5)的间距为一个陶瓷过滤管(5)的当量直径；相邻两个陶瓷过滤管(5)的顶端通过卡扣相连；相邻两个陶瓷过滤管(5)的顶端通过卡扣相连后，采用耐高温浇注料对拼接处进行二次密封。
2.根据权利要求1所述的一种组合式高温陶瓷过滤装置，其特征在于，水冷支撑(3)内流通的介质为水，流通过程中对水冷支撑(3)及耐高温密封垫片(4)进行冷却。
3.权利要求1-2任一所述的一种组合式高温陶瓷过滤装置的使用方法，其特征在于，具体如下：高温含尘气体由底部进气出灰段的高温气体进口(2)送入装置内，并由陶瓷过滤管(5)之间间隙进入陶瓷过滤管阵列内部；由于压力差的作用，含尘气体会逐渐进入陶瓷过滤管(5)内部；气体流通的过程中会被陶瓷过滤元件所过滤，达到除尘的目的，经由中部过滤段过滤达标后由高温气体出口(10)排出，气体排出的过程中会对预热管(7)内的喷吹气体进行预热，当中部过滤段进出口压力差超过设定压力时，上部气体预热喷吹段的喷吹风箱(6)及自调控阀门(8)开启，预热管(7)内的高温气体由喷吹口(9)喷出并对陶瓷过滤管(5)进行反吹清洗，将陶瓷过滤管(5)上形成的灰饼周期性的清除，实现陶瓷过滤管(5)的在线再生，反吹下来的灰通过灰出口(1)排出。
4.根据权利要求3所述的一种组合式高温陶瓷过滤装置的使用方法，其特征在于，
预热管(7)内储存的气体量至少满足一次喷吹所需的气量，预热管(7)内气体温度≥400 ℃。
5.根据权利要求3所述的一种组合式高温陶瓷过滤装置的使用方法，其特征在于，喷吹口(9)喷出的气体为氮气、可燃气或烟气中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种组合式高温陶瓷过滤装置的使用方法，其特征在于，陶瓷过滤管(5)的使用温度介于700~1500 ℃，陶瓷过滤管(5)的当量直径为50~200 mm，长度为800~2500 mm。
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