一種自潔式高溫油氣過濾除塵的工藝裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤化工、油頁巖及生物質(zhì)熱解領(lǐng)域，具體涉及一種自潔式高溫油氣過 濾除塵的工藝裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，而我國富煤、少油，缺氣的能源結(jié)構(gòu)決定 了只能以煤為主，而近年來國內(nèi)燃料油需求隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速猛增，粉煤熱解拔頭技術(shù)快 速發(fā)展，在煤炭燃燒或氣化前提取煤焦油，煤焦油深加工生產(chǎn)汽、柴油，對(duì)煤炭資源分質(zhì)利 用，減少廢氣氮氧化物和硫化物排放，進(jìn)而提高煤炭附加值，該技術(shù)對(duì)燃煤電廠具有劃時(shí)代 意義。然而國內(nèi)開發(fā)的粉煤熱解拔頭工藝雖然較多，但目前均存在熱解產(chǎn)生的油氣含塵量 大，熱解氣冷凝時(shí)灰塵進(jìn)入油水當(dāng)中，形成油包水型浮化物，油、水、固（塵）難以分離，而將 熱解產(chǎn)生的高附加值煤焦油不能回收利用成為了油泥，不能長周期穩(wěn)定運(yùn)行，制約了粉煤 熱解拔頭提取煤焦油工藝的發(fā)展。
[0003] CN1044001383A專利中介紹了氣體過濾裝置及使用該裝置的氣體凈化方法。該裝 置在第一氣體過濾器的下方設(shè)有第二氣體過濾器，第一積灰排灰部從上向下穿過第二孔板 后通向第二積灰排灰部。該裝置雖然適當(dāng)提高了過濾面積，但采用脈沖反吹，設(shè)備計(jì)構(gòu)造復(fù) 雜。CN103275767A專利中介紹了一種高溫含固體粉塵和含焦油氣的氣體分離方法。該方法 使用了成都易態(tài)科技有限公司的Al系金屬間化合物非對(duì)稱膜過濾材料FeAl系金屬間化合 物非對(duì)稱膜過濾管濾芯進(jìn)行過濾。由于沒有適用于高溫油氣過濾除塵的工藝裝置，好的過 濾材料也不能發(fā)揮作用。
[0004] 現(xiàn)有的高溫油氣過濾除塵技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)：
[0005] (1)均繼承了傳統(tǒng)的"試管"型氣體過濾結(jié)構(gòu)形式，濾芯外表面過濾，采用脈沖反 吹，當(dāng)含塵顆粒沉積在濾芯內(nèi)部時(shí)，易造成孔隙堵塞而失效。
[0006] (2)采用的非金屬陶瓷濾芯雖然過濾精度高，但存在粉塵黏性大，反吹再生困難， 而且在高溫狀態(tài)下容易出現(xiàn)斷裂。
[0007] (3)過濾裝置要處理的工藝氣量大，需要的濾芯數(shù)量較大，過濾器的直徑較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有工藝技術(shù)的不足和存在的問題，本發(fā)明提出了一種自潔式高溫油氣過濾 除塵的工藝裝置及方法。
[0009] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0010] 一種自潔式高溫油氣過濾除塵的工藝裝置，包括多個(gè)并聯(lián)的過濾塔，每個(gè)過濾塔 包括上、下封頭和多個(gè)垂直疊加連接的相同塔過濾組，垂直疊加后的塔過濾組上端設(shè)置有 側(cè)面帶有高溫油氣接口的上封頭，下端設(shè)置有帶有含塵尾氣接口的下封頭，多個(gè)過濾塔上 端通過高溫油氣接口并聯(lián)相接，下端通過含塵尾氣接口并聯(lián)相接，每個(gè)塔過濾組均設(shè)有過 濾組凈化氣接口，多個(gè)過濾塔組間通過過濾組凈化氣接口并聯(lián)相接；
[0011] 每個(gè)塔過濾組包括外筒體、隔熱襯里、過濾組凈化氣接口、上管板、S型膨脹密封 環(huán)、下管板和多個(gè)由內(nèi)向外過濾的濾芯；濾芯兩端的管頭分別穿過上管板和下管板后固定 在其上構(gòu)成過濾管束，外筒體內(nèi)壁設(shè)有隔熱襯里，設(shè)有隔熱襯里的外筒體自上而下套入過 濾管束外側(cè)，過濾管束頂部的上管板通過S型膨脹密封環(huán)與外筒體連接，下端的下管板直 接與外筒體連接。
[0012] 濾芯的過濾精度為2~35微米，濾芯的直徑為15~50毫米，濾芯的長度為0. 8~ 1. 2米，過濾管束上的濾芯與濾芯之間的管間距為1. 5~2倍濾芯直徑。
[0013] 濾芯的過濾精度為10~35微米，濾芯的直徑為25~40毫米，濾芯的長度為 I. 0~1. 2米，濾芯與濾芯之間的管間距1. 5~1. 8倍濾芯直徑。
[0014] 過濾管束上的濾芯與濾芯之間成正三角形排布或方形排布，每個(gè)過濾管束的上管 板直徑小于外筒體內(nèi)徑，下管板直徑大于外筒體內(nèi)徑。
[0015] 所述的濾芯采用具有明顯孔隙特征的金屬多層燒結(jié)網(wǎng)、金屬粉末燒結(jié)網(wǎng)和金屬契 型絲制成。
[0016] 所述的濾芯采用耐高溫抗腐蝕的不銹鋼材質(zhì)制成。
[0017] 所述的上封頭頂端設(shè)置有超聲波清塵器接口，超聲波清塵器接口上安裝大功率超 聲波清塵器。
[0018] 該工藝裝置由三個(gè)及三個(gè)以上過濾塔并聯(lián)組成，每個(gè)過濾塔包括三個(gè)及三個(gè)以上 垂直疊加的相同塔過濾組與上、下封頭，每個(gè)塔過濾組與塔過濾組之間，塔過濾組與上、下 封頭之間均由外筒體的法蘭連接，所述的高溫油氣接口前端設(shè)有塔原料氣切斷閥，含塵尾 氣接口下方設(shè)有塔含塵尾氣切斷閥，過濾組凈化氣接口前設(shè)有塔凈化氣切斷閥。
[0019] 一種基于所述工藝裝置的自潔式高溫油氣過濾除塵的工藝方法，包括以下步驟：
[0020] 1)已知的熱解裝置出來的520~800°C高溫油氣，經(jīng)管道及原料氣切斷閥后從多 個(gè)并聯(lián)的過濾塔的頂部側(cè)面高溫油氣接口切向進(jìn)入，高溫油氣在過濾塔內(nèi)部從上向下流 動(dòng)，依次經(jīng)過多個(gè)塔過濾組進(jìn)行凈化，大部分氣體從濾芯內(nèi)表面透過，得到氣體溫度降至 470~760°C的凈化氣，并將該凈化氣匯合后經(jīng)凈化氣切斷閥送出，其余向下流動(dòng)的含塵尾 氣，夾帶著被濾芯內(nèi)表面截留的粉塵顆粒，經(jīng)含塵尾氣切斷閥后排至鍋爐燃燒；
[0021] 2)調(diào)節(jié)凈化后凈化氣流量和含塵尾氣流量的比值在10 :1~50 :1之間，使過濾塔 達(dá)到自身清潔的目的，并隨時(shí)判斷入口高溫油氣與出口凈化后氣的壓差；若入口高溫油氣 與出口凈化后氣的壓差上漲至10~30KPa時(shí)，開啟超聲波清塵器，每次清灰時(shí)間為2~7 分鐘；若入口高溫油氣與出口凈化后氣的壓差上漲至10~30KPa時(shí)的時(shí)間小于30分鐘，則 需要對(duì)過濾塔進(jìn)行離線清洗。
[0022] 所述的離線清洗步驟為：關(guān)閉原料氣切斷閥停止向過濾塔送氣，依次打開凈化氣 切斷閥，使用其他過濾塔排出的凈化氣，對(duì)過濾塔的多個(gè)塔過濾組依次進(jìn)行反沖洗，反沖洗 過程中持續(xù)開啟超聲波清塵器，反沖洗清洗過程中產(chǎn)生的粉塵顆粒和氣體通過含塵尾氣切 斷閥后排至鍋爐燃燒。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0024] 本發(fā)明針對(duì)高溫油氣含塵的特點(diǎn)，使含塵氣體在過濾塔中互為垂直交叉的流動(dòng)。 含塵氣體在濾芯內(nèi)表面產(chǎn)生兩個(gè)分力，一個(gè)是垂直于濾芯膜面的法向力，使氣體分子透過 濾芯膜面，另一種是平行于濾芯膜面的切向力，把濾芯膜內(nèi)表面截留粉塵顆粒沖刷掉。濾芯 過濾透過率下降時(shí)，只要降低濾芯膜內(nèi)表面的法向力，提高濾芯膜內(nèi)表面的切向力，就可以 對(duì)濾芯膜內(nèi)表面進(jìn)行有效自潔清洗，達(dá)到濾芯膜恢復(fù)原有性能的目的。
[0025] 由于每個(gè)塔過濾組的過濾管束的上管板直徑小于外筒體內(nèi)徑，而過濾管束的下管 板直徑大于外筒體內(nèi)徑，將其外筒體自上而下套入過濾管束當(dāng)中，頂部由S型膨脹密封環(huán) 與筒體和上管板連接，以將濾芯外側(cè)構(gòu)造成密封腔體，使含塵氣體和凈化氣分隔開來。
[0026] 本發(fā)明的自潔式高溫油氣過濾除塵的工藝裝置的塔過濾組的過濾管束與筒體可 以分離，S型膨脹密封環(huán)吸收了過濾管束和外筒體的熱膨脹位移差，大大簡化了該裝置的整 體結(jié)構(gòu)，便于使用過程中的維護(hù)檢修，更換內(nèi)部濾芯。同時(shí)解決了目前國內(nèi)產(chǎn)生的各種金屬 濾芯由于制造工藝的限制，長度均小于等于1. 2米的問題。采用塔式結(jié)構(gòu)后，能夠設(shè)計(jì)出合 理高徑比的工藝裝置。
[0027] 進(jìn)一步地，本工藝裝置在每個(gè)過濾塔的頂部配備了輔助大功率超聲波清塵器，超 聲波清塵器被廣泛用于鍋爐清灰。利用聲場(chǎng)能量的作用，是將壓縮氣體（煤氣或C02)轉(zhuǎn)換 成一種以疏密波的形式在空間氣體中傳播的壓力波并送入過濾塔內(nèi)，當(dāng)濾芯內(nèi)表面的積灰 受到以一定頻率交替變化的疏密波反復(fù)拉、壓作用時(shí)，因疲勞疏松脫落，隨向下流動(dòng)的氣體 排出。由于超聲波清塵器的氣源使用了凈化后的煤氣或C02氣，不會(huì)造成高溫油氣二次污 染或有效組分降低。
[0028] 與此同時(shí)，本發(fā)明的自潔式高溫油氣過濾除塵的工藝裝置還具有離線反沖再生方 法，能夠徹底的再生濾芯，保證化工裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)本發(fā)明的工藝裝置處理過的 高溫?zé)峤庥蜌?，?jīng)回收后的煤焦油固含量均低于〇. 5mg/L，完全滿足煤焦油深加工工藝的技 術(shù)要求。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖1中序號(hào)1為高溫油氣，2為含塵尾氣，3為凈化后氣，A、B、C為過濾塔，Al為A 塔超聲波清塵器，Α-1、Α-2、Α-3為A塔過濾組，IA為A塔原料氣切斷閥，2A為A塔含塵尾氣 切斷閥，3A、4A、5A為A塔凈化氣切斷閥，Bl為B塔超聲波清塵器，Β-1、Β-2、Β-3為B塔過濾 組，IB為B塔原料氣切斷閥，2B為B塔含塵尾氣切斷閥，3B、4B、5B為B塔凈化氣切斷閥，Cl 為C塔超聲波清塵器，C-l、C-2、C-3為C塔過濾組，IC為C塔原料氣切斷閥，2C為C塔含塵 尾氣切斷閥，3C、4C、5C為C塔凈化氣切斷閥。
[0031] 圖2為過濾塔結(jié)構(gòu)示意圖（A塔為例說明）；
[0032] 圖2中序號(hào)a為高溫油氣接口，b為超聲波清塵器接口，d為A-I過濾組凈化氣接 口，e為A-2過濾組凈化氣接口，f為A-3過濾組凈化氣接口，c為含塵尾氣接口。
[0033] 圖3為塔過濾組結(jié)構(gòu)示意圖（A塔A - 1塔過濾組為例說明）；
[0034] 圖3中序號(hào)d為A-I過濾組凈化氣接口，A-1-1為上管板，A-1-2為S型膨脹密封 環(huán)，A-1-3為外筒體，A-1-4為隔熱襯里，A-1-5為濾芯，A-1-6為下管板。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而 不是限定。
[0036] 參見圖1至圖3,一種自潔式高溫油氣過濾除塵的工藝裝置，采用塔式布局，包括 多個(gè)并聯(lián)的過濾塔，每個(gè)過濾塔包括上、下封頭和多個(gè)垂直疊加連接的相同塔過濾組，垂直 疊加后的塔過濾組上端設(shè)置有側(cè)面帶有高溫油氣接口的上封頭，下端設(shè)置有帶有含塵尾氣 接口的下封頭，多個(gè)過濾塔上端通過高溫油氣接口并聯(lián)相接，下端通過含塵尾氣接口并聯(lián) 相接，每個(gè)塔過濾組均設(shè)有過濾組凈化氣接口，多個(gè)過濾塔組間通過過濾組凈化氣接口并 聯(lián)相接；所述的上封頭頂端設(shè)置有超聲波清塵器接口，超