双程移动床颗粒层过滤器 所属技术领域
本发明内容属于过滤分离装置技术领域，涉及一种用于在高温高压下进行煤气和烟气除尘的移动床颗粒层过滤器。
背景技术
整体煤气化联合循环(IGCC)和增压流化床联合循环(PFBC-CC)是目前公认的能较好解决燃煤发电系统中节能与环保两大难题的清洁煤发电技术，而移动颗粒层过滤除尘则被认为是最有希望并最具发展潜力的用于IGCC和PFBC-CC的高温除尘技术之一。颗粒层过滤器是利用物理和化学性质非常稳定的固体颗粒组成过滤层以实现对气体过滤的装置，具有耐高温及持久性好的优点，通过设计上的改进，颗粒层过滤器还可以与烟气脱硫相结合，从而拓展自身的性能。
对于移动床颗粒层过滤器来说，按床层和气流运动的方向可分为交叉流、顺流和逆流三种形式。交叉流形式是气流流动方向与颗粒层移动方向垂直，由于不易形成稳定的尘粒沉积层，因而过滤效率较低。顺流形式是气流流动方向与颗粒层移动方向相同，它容易形成尘粒的沉降层，与交叉流形式相比空隙率的变化较小，但由于气流流动方向和颗粒层移动方向相同，容易将已捕集的尘粒夹带并使尘粒返混，降低了捕集效率，而且这种床层形式布置起来也比较困难。逆流形式是气流流动方向与颗粒层移动方向相反，一般含尘气流由下向上流动，颗粒层由上向下运动，颗粒层的移动对垂直气流方向上的颗粒层空隙率影响较小，加之颗粒层沉积的灰尘在过滤气体气流方向上是逐渐减少的，在气体离开颗粒层之前，遇到的总是干净的颗粒层，因此较好地防止了已沉积灰尘的返混和夹带，其形式比交叉流形式和顺流形式优越，但气体/颗粒逆流运行地先决条件是气体表观过滤速度小于临近界流化速度，这在一定程度上限制了逆流式移动床颗粒层过滤器的设备出力。
【发明内容】
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题做出改进，提供一种结构合理、运行稳定、可有效防止已沉积颗粒的返混和夹带并可使除尘效率得以进一步提高的双程移动床颗粒层过滤器。
为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的双程移动床颗粒层过滤器具有一个由上封头、筒体和下封头围合构成的直立圆筒状壳体，壳体上端设有过滤气体进口管和滤料进口管，壳体侧壁和下端分别设有过滤气体出口管和滤料出口管，在壳体内腔上部装有一个与滤料进口管连通的圆筒形集气筒体，在集气筒体内设有一个分区筒体，分区筒体的上、下缘分别低于集气筒体的上、下缘，过滤气体进口管由壳体上封头穿过后，经集气筒体伸入分区筒体内；在壳体内腔下部设有与壳体底部滤料出口管连通的过滤器锥斗。该过滤器工作过程中，由气体进口管进入壳体内的含尘气体先与滤料颗粒顺流向下流动，后进入相邻滤料区与滤料颗粒逆流向上流动，由顺流区带出的灰尘，在逆流区再次得到捕集，这样就进一步提高了除尘效率。
本发明所述的双程移动床颗粒层过滤器采用圆筒进行滤料的分区和气体的导流，可在400～800℃、1.0～3.0MPa的高温高压下进行煤气和烟气除尘。相关的试验研究表明，该过滤器可以实现颗粒层过滤与气力循环清灰的一体化运行。在制作结构上，该过滤器结合了顺流和逆流移动床的特点，一方面过滤气体进口在顺流过滤区，由于顺流过滤可以有比逆流过滤大的过滤速度，避免了单纯逆流过滤时可能由于气体进口区域速度过大而产生局部流化问题，另一方面，过滤气体出口在逆流过滤区上方，气体离开颗粒层时遇到的为干净的颗粒，避免了单纯采用顺流过滤过程中气体与滤料颗粒分离时对灰尘的夹带，此外，颗粒层中气体流向的改变也可以提高过滤时惯性碰撞对灰尘的捕集作用。本发明的过滤器可以通过改变集气筒体、分区筒体、过滤气体进口管的长度来调节顺流、逆流的流程长度。
与本领域目前公知的其他过滤器相比，本发明所述过滤器在400～800℃范围时具有明显的优势，可替代价格较高的金属或陶瓷过滤器，其产品可广泛应用于洁净煤发电、冶金、化工、煤炭及城市环保等多种领域的净化或资源回收系统中，对工业界减少粉尘排放、回收贵重催化剂或原料都有重要的意义，推广应用前景广阔。
【附图说明】
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为采用本发明所述过滤器实施除尘工艺的动态工作过程示意图。
【具体实施方式】
参见图1，这种双程移动床颗粒层过滤器由过滤器壳体1、集气筒体2、分区筒体3、过滤器锥斗4、过滤气体进口管5、过滤气体出口管6、滤料进口管7、滤料出口管8构成。过滤器壳体1包括自上而下围合构成的上封头1.1、筒体1.2、下封头1.3三部分。集气筒体2、分区筒体3和过滤气体进口管5与过滤器筒体1.2轴线重合，布置在过滤器上部。集气筒体2为圆筒形构件，其上缘与上封头1.1相连。在该颗粒层过滤器内装入滤料9后，过滤器壳体1上腔内壁、集气筒体2外壁和过滤器内堆积的滤料9上表面围成的环形空间构成集气空间10。分区筒体3在集气筒体2内，其上缘和下缘分别低于集气筒体2的上缘和下缘，在过轴线平面上布置若干块用于连接分区筒体3与集气筒体2或过滤器筒体1.2的钢板(图中未画出)，起支撑作用。过滤气体进口管5在过滤器上部中心位置，管体穿过上封头1.1伸入至分区筒体3内，管的下端为喇叭口。过滤气体出口管6与过滤器筒体1.2上部相接并与集气空间10相通。过滤器锥斗4设在过滤器下部，锥斗的上、下缘与过滤器壳体1通过点焊的方式相连。滤料进口管7与过滤器上封头1.1相连，其进口端与集气筒体2内侧相通。滤料出口管8在过滤器下部中心位置，与下封头1.3和过滤器锥斗4相连。
采用本发明结构方案实施的双程移动床颗粒层过滤系统及除尘工艺流程如图2所示。双程移动床颗粒层过滤系统由双程移动床颗粒层过滤器和气力循环清灰系统11构成，气力循环清灰系统11包括循环供料器11.1、输送管11.2、清灰器11.3、旋风分离器11.4、卸灰装置11.5等。系统实际工作中，滤料9经滤料进口管7进入过滤器上部集气筒体2内侧，在分区筒体3上缘分为内、外两股向下流动，再在分区筒体3下缘汇合后向下落入过滤器锥斗4；由气化炉来的高温、高压从过滤气体进口管5进入双程移动床颗粒层过滤器后，先向下与分区筒体3内的滤料作顺流流动，在分区筒体3下缘改变方向，与滤料9作逆流流动，继而通过滤料进入集气筒体2外侧的环形集气空间10，从过滤气体出品管6流出；煤气中的灰尘在煤气与滤料9作顺流流动时，部分被滤料9捕集并携带向下运动，在顺流流动中未被捕集的灰尘和捕集后被气流夹带的灰尘将在煤气与滤料9作逆流流动时，进一步得到捕集；分区筒体3内侧和外侧携尘滤料9向下经过滤器锥斗3出过滤器，通过滤料出口管5，进入循环供料器11.1；在高压氮气的携带下，滤料9和灰尘经输送管11.2进入清灰器11.3中，在清灰器11.3中使滤料9与灰尘分离；清灰器11.3内滤料9通过滤料进口管7进入过滤器内循环使用，灰尘被清灰气体携带出清灰器11.3后进入旋风分离器11.4，所捕集到的灰尘经卸灰装置11.5排出，而未捕集到的少量灰尘则被清灰气体携带到后续工艺进行处理。由于过滤锥斗3与过滤器壳体1是点焊连接，锥斗内外气体压力平衡。