CN102935316B - 一种大型过滤器滤芯失效保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种大型过滤器滤芯失效保护装置，其特征在于包括封堵在过滤器内的各滤芯管的上端口上的保护件，该保护件采用刚性的孔径为1～300μm的多孔材料制备，该保护件的抗剪切强度为20～50MPa、抗内外压强度为2～4MPa，相对透气系数为5000～10000m³/m²·hr·MPa。与现有技术相比，本发明所提供的滤芯失效保护装置，能够在滤芯断裂的情况下，含粉尘气流冲向保护件，保护件气孔瞬时阻塞，气流则被完全阻隔在保护件内，不会进入下游，污染反吹气源及下游系统，从而提高过滤系统的可靠性和稳定性，实现大型装置长周期稳定运行。

Description

一种大型过滤器滤芯失效保护装置

技术领域

本发明涉及到大型过滤器结构，具体指一种大型过滤器滤芯失效保护装置。

背景技术

在现代工业生产过程中，涉及含尘气体在高温下直接净化除尘的大型过滤器应用十分广泛，如整体煤气化联合循环（IGCC）发电系统的高温煤气净化、石油催化裂解装置中高温气体过滤及催化剂的回收、钢厂高炉烟气净化、焚烧炉的高温废气净化、金属工业、玻璃陶瓷工业等高温烟气净化等。大型过滤器通常包括壳体，壳体上设有气体入口和气体出口，壳体内设有多根滤芯。待过滤气体从气体入口进入壳体内，其中的灰尘被各滤芯的管壁阻挡下来，净化后的气体进入滤芯内，经过滤芯的内孔从壳体上的气体出口排出。当滤芯上积聚的灰尘负荷达到一定厚度时，可通过设置在壳体内的文丘里管向滤芯反吹气体吹扫掉这些灰尘，吹扫下来的灰尘从壳体的底部出口排出。大型过滤器由于体积较大，其内的滤芯较长，在使用过程中容易发生折断从而失去其过滤作用，这样含有灰尘的废气会直接从气体出口排出进入下游，污染下游其它装置和系统，造成装置停车、缩短下游其它设备使用寿命等问题，严重制约了装置的稳定、长周期安全运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种大型气体净化过滤器滤芯失效保护装置，以防止未净化废气进入反吹气源及下游系统，从而提高过滤系统的可靠性和稳定性，实现下游装置和系统的长周期稳定运行。

本发明解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：该大型过滤器滤芯失效保护装置，其特征在于包括封堵在过滤器内的各滤芯的气体出口的保护件，该保护件采用刚性的孔径为1～300μm的多孔材料制备，该保护件的抗剪切强度为20～50MPa、抗内外压强度为2～4MPa，相对透气系数为5000～10000m³/m²·hr·KPa。所述的保护件可以为片状或桶状结构。

为了方便保护件和滤芯的维护和更换，所述保护件可拆卸设置在压板上，各所述保护件和各所述滤芯的上端口分别通过对应的连接管相连通，所述压板与所述滤芯的上固定板平行设置，所述连接管位于所述压板和所述上固定板之间，并且所述连接管上套有弹簧，该弹簧的两端分别抵触在所述压板和所述固定板上。该结构中，弹簧起到了膨胀节的作用，避免不同材料的保护件和滤芯由于热膨胀系数不同所导致的不同的热应力造成压紧密封结构失效，从而防止未净化气流从密封结构处泄露。

为了方便保护件的装配以及降低加工难度，可以在所述压板上设有沿气流方向凸出的套管，所述套管与所述连接管密封连接，所述保护件封堵住该套管的上端口，并且所述套管和所述连接件通过螺纹连接在一起。

所述压板和所述固定板可以通过螺栓相连接。该结构也是为了方便拆卸、维护和安装的目的而设计。

上述各方案中，所述保护件优选为桶状结构，该保护件的外径为60~80mm、长度200~500mm。

与现有技术相比，本发明提供了一种大型气体净化过滤器滤芯失效保护装置，其在滤芯断裂的情况下，含粉尘气流冲向保护件，保护件气孔瞬时阻塞，气流则被完全阻隔在保护件内，不会进入下游，污染反吹气源及下游系统，从而提高过滤系统的可靠性和稳定性，实现大型装置长周期稳定运行。本发明所提供的滤芯失效保护装置在整体煤气化联合循环（IGCC）发电系统的高温煤气净化、石油催化裂解装置中高温气体过滤及催化剂的回收、钢厂高炉烟气净化、焚烧炉的高温废气净化、金属工业、玻璃陶瓷工业等高温烟气净化等。在管道高温煤气净化、燃煤锅炉、核废气处理、电石气炉、垃圾焚烧炉、化工行业高温催化气体净化与催化剂回收、高压热气体净化等领域均有广泛的应用。同时，本发明的保护件的过滤精度、阻力降、机械强度的选择，既能够保证在正常过滤情况下净化气流无阻力通过，又能保证在所对应的滤芯折断时，工况粉尘瞬时堵塞保护件的气孔，同时还必须满足高压反吹系统引起的压力波动，并对滤芯的反吹效果基本无影响。

附图说明

图1为本发明实施例使用状态装配结构的剖视图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为图2中B的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图3所示，先介绍一下使用该滤芯失效保护装置的大型过滤器结构。

该大型过滤器包括壳体1，壳体上设有气流入口11和气流出口12，壳体内设有多根平行排列的滤芯13，这些滤芯的上、下两端分别固定在上固定板14和下固定板15上。壳体的顶端设有反吹口16，各滤芯的上端口均连通文丘里管17的内腔。夹带灰尘的气体通过滤芯时，灰尘被捕集在过滤器滤芯外壁，捕集在滤芯外壁的灰尘称为滤饼，除去滤饼的频率或周期可根据设定压差或时间确定。除灰时反吹气体逆流而下，通过文丘里管17进入过滤器滤芯内，通过滤芯壁上的微孔反流吹去滤芯外壁的滤饼，最后，滤饼在重力作用下落入容器下部，通过灰尘出口10排出壳体外。

本实施例中的大型过滤器滤芯失效保护装置即保护件2安装在各滤芯的上端口上，具体结构如下：

保护件2可以使用片状结构，也可以使用桶状结构。保护件位于文丘里管17的内腔内。保护件材料的选择原则主要是：其材质要满足工况要求和反吹压力要求，保护件的过滤精度和滤芯的过滤精度、孔径分布要相适配，且在正常工况下对气体流动无影响。对本实施例中的保护件为桶状结构，其可以采用刚性的孔径为1～300μm的多孔材料制备，该保护件的抗剪切强度为20～50MPa、抗内外压强度为2～4MPa，相对透气系数为5000～10000m³/m²·hr·MPa，工况流量下引起的阻力降在1~50Kpa。本实施例中采用不锈钢材料制备的桶状结构的保护件，其直径为50mm，保护件的直径可以根据需要在10~200mm内选择，较好的可以在60~80mm内选择；保护件的高度为300mm，保护件的高度可以根据需要在5~800mm内选择，较好的，可以在200~500mm内选择。符合上述条件的材料还可以选用其他金属、陶瓷等，例如SiC陶瓷、Al₂O₃陶瓷，金属镍、金属钛、高温合金等。

保护件的过滤精度需根据滤芯的过滤精度、工况流量下所引起的压降、允许的粉尘泄露量综合确定。本实施例中滤芯的过滤精度为1~5μm，保护件的过滤精度在10～50μm，工况流量下引起的阻力降为1~20Kpa。保护件的过滤精度、阻力降、机械强度必须有所选择，这样才不致在正常过滤情况下使保护件引起的阻力降超过系统允许范围。保护件过滤精度选择过高，相对透气系数偏低，系统阻力降必然增大，导致过滤系统反吹频率增加，且容易在保护件内堆积粉尘，降低反吹功效；保护件过滤精度选择过低，在过滤元件折断时，工况粉尘不能瞬时堵塞保护件，造成系统出口含尘量偏高，失去设置保护件的意义。同时，保护件的机械强度必须满足高压反吹系统引起的压力波动。

为了方便保护件的拆卸和更换，本实施例在上固定板14的上方间隔设置有压板3，压板3的上表面上对应于各滤芯设有多个外凸的套管31，该套管31为内螺纹管，保护件2的下端连接有外螺纹管21，保护件2通过下端的外螺纹管21螺纹连接在套管31内。压板3上对应于各套管31开设有多个插孔。各滤芯13和对应的各保护件2通过连接管4相连通。

连接管4位于压板3和上固定板14之间。压板3和上管板14间隔有间距，并且两者通过螺栓螺母9相连接。连接管4的内径小于滤芯13的内径，连接管的下端具有外凸的凸缘，连接管的凸缘连接滤芯的管壁，并且两者之间设有密封垫片7，从而使连接管的下端口密封连通对应滤芯的上端口。

各连接管4外均套设有弹簧6，弹簧6的下端抵触在连接管的凸缘上，弹簧6的上端抵触在压板3上。连接管4的连接管的上端穿过对应的插孔插设在对应的套管31内，从而连通保护件的内腔。连接管4与插孔之间设有密封圈5，本实施中的密封圈5为石磨盘根，也可以根据需要选用O型圈。外螺纹管21的下端面与密封圈5的上表面之间设有密封钢垫片8，并且该密封钢垫片8套设有连接管4上。

该大型过滤器滤芯失效保护装置的工作原理如下：

正常工况下，含有灰尘的气体从气流入口11进入过滤器内，灰尘被滤芯止挡在滤芯外，洁净的空气穿过滤芯上的滤孔进入滤芯内，穿过滤芯的通道从保护件的孔隙流出，然后经由气流出口12送出过滤器。由于保护件的过滤精度远远小于滤芯的过滤精度，因此，过滤后的洁净的空气在送出过滤器时不会受到任何阻碍。即在滤芯正常工作时，保护件因其透气系数远高于过滤元件的相对透气系数，不对过滤及反吹气流形成阻碍。

当滤芯折断时，未经过滤的含有灰尘的原料气以远高于正常过滤的速度，迅速渗透到保护件内部，堵塞保护件上的孔隙，切断该失效滤芯对应的气流通道，从而避免原料气进入下游装置。

Claims (5)

1.一种大型过滤器滤芯失效保护装置，其特征在于包括封堵在过滤器内的各滤芯管的上端口上的保护件，该保护件采用刚性的孔径为1～300μm的多孔材料制备，该保护件的抗剪切强度为20～50MPa、抗内外压强度为2～4MPa，相对透气系数为5000～10000m³/m²·hr·MPa；

所述保护件可拆卸设置在压板上，各所述保护件和各所述滤芯的上端口分别通过对应的连接管相连通，所述压板与所述滤芯的上固定板平行设置，所述连接管位于所述压板和所述上固定板之间，并且所述连接管上套设有弹簧，该弹簧的两端分别抵触在所述压板和所述上固定板上。

2.根据权利要求1所述的大型过滤器滤芯失效保护装置，其特征在于所述的保护件为片状或桶状结构。

3.根据权利要求1所述的大型过滤器滤芯失效保护装置，其特征在于所述压板上设有沿气流方向凸出的套管，所述套管与所述连接管密封连接，所述保护件封堵住该套管的上端口，并且所述套管和所述保护件通过螺纹连接在一起。

4.根据权利要求3所述的大型过滤器滤芯失效保护装置，其特征在于所述压板和所述上固定板通过螺栓相连接。

5.根据权利要求4所述的大型过滤器滤芯失效保护装置，其特征在于所述保护件为桶状结构，该保护件的外径为60～80mm、长度200～500mm。