气体过滤装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种能够对进入该装置内部的气体进行加热从而有利于过滤的气体过滤装置，包括外壳和安装在外壳中且为导体的滤芯，外壳与滤芯绝缘连接并形成分隔的第一空间和第二空间，待过滤气体的传送发生在第一空间，已过滤气体气体的传送发生在第二空间，所述滤芯上设置有正极连接端和负极连接端，过滤时所述正极连接端和负极连接端分别与一电源的正负极导通形成闭合回路从而使该滤芯形成一个兼作电发热体的过滤元件，该电发热体的发热功率以使进气口处的气体温度≤排气口处的气体温度。即便待过滤气体中含有会因温度降低而发生凝华的物质，这些物质不会在过滤过程中析出而堵塞滤芯的孔洞。
【专利说明】气体过滤装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体净化设备，尤其涉及一种气体过滤装置。
【背景技术】
[0002]工业上使用的气体过滤装置在其结构上一般包括外壳、安装在外壳中的滤芯以及作用于滤芯的反吹清灰装置，外壳与滤芯连接并形成分隔的第一空间和第二空间，待过滤气体的传送发生在第一空间，已过滤气体气体的传送发生在第二空间，外壳上分别设置有与第一空间相通的待过滤气体进气口和与第二空间相通的已过滤气体排气口。目前，滤芯主要为不导电的布袋或陶瓷滤芯。本发明的 申请人:致力于开发可替代布袋和陶瓷的金属间化合物多孔材料滤芯、金属陶瓷多孔材料滤芯和先进合金多孔材料滤芯，这些滤芯大多具有较好的导电性。
[0003]利用滤芯为导体的特点，本发明的 申请人:曾在CN101721848A的中国专利申请文件中提供了一种液体过滤装置，基本构思是在滤芯与外壳之间施加微弱、恒定的电压，从而通过库伦力来排斥待过滤溶液中与滤芯带同种电荷的粒子，达到阻止带电粒子吸附到滤芯上的目的。此后， 申请人:又在CN102350121A中提供了一种过滤方法，采取在滤芯与外壳之间施加电压从而产生可阻碍待过滤物(气体或液体)中的带电粒子吸附到滤芯上的电场的过程中使电场强度逐渐增大，由此提高过滤的稳定性。上述CN101721848A、CN102350121A中所采用的技术方案的共同特点是:电压施加在滤芯与外壳之间，不形成闭合回路，滤芯上不产生持续的电流。
[0004]另一方面，在气体过滤尤其是在高温气体过滤领域中，经常面临以下问题:第一，滤芯容易被微细颗粒物堵塞；第二，滤芯周围的温度波动(如由待过滤气体来源端工况波动、反吹清灰时常温反吹气与滤芯接触等原因引起)容易导致滤芯表面形成结露，形成糊状或板结状物质，使滤芯的过滤效率迅速降低。针对第一个问题，目前主流观点认为是由于滤芯的过滤精度不高，导致待过滤气体中的微细颗粒物钻入滤芯的孔隙中堵孔所引起，故一般主张通过提高滤芯过滤精度来克服，但实践证明效果并不理想；针对第二个问题，目前采取的办法是对反吹气进行加热后再通过反吹清灰装置作用于滤芯。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:利用滤芯为导体的特点，开发一种能够对进入该装置内部的气体进行加热，从而有利于过滤的气体过滤装置。
[0006]上述所要解决的技术问题的提出，主要基于发明人发现:滤芯被微细颗粒物堵塞的原因并非总是由滤芯过滤精度不高所引起的。其中一个真正关键的原因在于，待过滤气体中往往含有因温度降低而发生凝华的物质，由于没有有效的保温措施，这类物质在过滤过程中发生析出，正好堵塞在滤芯的微小孔洞内，从而导致过滤通量下降；即便过滤后通过反吹清灰装置对滤芯进行反吹清灰，由于析出的微细颗粒物深入滤芯的孔洞中，而不是滤芯的表面，因此不能被有效清除，严重影响滤芯的使用寿命。[0007]为此，本发明的气体过滤装置改进为:气体过滤装置包括外壳和安装在外壳中且为导体的滤芯，所述外壳与滤芯绝缘连接并形成分隔的第一空间和第二空间，待过滤气体的传送发生在第一空间，已过滤气体气体的传送发生在第二空间，外壳上分别设置有与第一空间相通的待过滤气体进气口和与第二空间相通的已过滤气体排气口，所述滤芯上设置有正极连接端和负极连接端，过滤时所述正极连接端和负极连接端分别与一电源的正负极导通形成闭合回路从而使该滤芯形成一个兼作电发热体的过滤元件，该电发热体的发热功率以使进气口处的气体温度<排气口处的气体温度。该气体过滤装置中，由于滤芯上设置有正极连接端和负极连接端，过滤时所述正极连接端和负极连接端分别与一电源的正负极导通形成闭合回路从而使该滤芯形成一个电发热体，因此，即便待过滤气体中含有会因温度降低而发生凝华的物质，由于电发热体的发热功率能够使进气口处的气体温度 < 排气口处的气体温度，故这些物质不会在过滤过程中析出而堵塞滤芯的孔洞。与【背景技术】中CN101721848A、CN102350121A所采取的技术方案相比，本发明的气体过滤装置是将电压施加在滤芯的正极连接端和负极连接端之间，滤芯与电源之间形成闭合回路，滤芯上将产生持续的电流，并且利用滤芯材料本身的电阻从而在电流持续通过滤芯过程中产生电热，故两者存在明显的本质区别。
[0008]在上述技术方案的基础之上，本发明的气体过滤装置还可进一步的改进为:气体过滤装置还包括可作用于滤芯的反吹清灰装置；反吹清灰时所述正极连接端和负极连接端分别与电源的正负极导通以使滤芯保持在其表面不发生结露的温度上。通过直接使滤芯产生电热，可以改变目前将反吹气先进行加热后再通过反吹清灰装置作用于滤芯的做法，而直接使用温度较低甚至常温反吹气，减少甚至完全避免加热后的反吹气在传送过程中的热量损失问题，并简化反吹清灰装置的结构以及降低对反吹清灰装置中各相关零部件的耐高温要求。
[0009]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的说明、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明气体过滤装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示的气体过滤装置，其包括外壳10、安装在外壳10中的滤芯20，以及可作用于滤芯20的反吹清灰装置90，其中，滤芯20包括多支水平间隔排列且一端开口、另一端封闭的管状滤芯20，每一支滤芯20的电阻值为20 - 100欧姆，这些滤芯20的开口端统一向上并安装在孔板30上，封闭端一致朝下悬空或与下部定位支撑构件相连，外壳10中位于孔板30的下方为第一空间13,外壳10中位于孔板30的上方为第二空间14,外壳10上分别设置有与第一空间13相通的待过滤气体进气口 11和与第二空间14相通的已过滤气体排气口 12，外壳10与滤芯20之间彼此绝缘；各滤芯20的开口端(即上端)设置为正极连接端，各滤芯20的封闭端(即下端)设置为负极连接端，各滤芯20的正极连接端和负极连接端均分别与一电控箱80上对应的电连接端子相连，过滤时，各滤芯20的正极连接端和负极连接端分别与电控箱80内电源的正负极导通形成闭合回路从而使该滤芯20形成一个兼作电发热体的过滤元件，此时，施加在各滤芯20正极连接端与负极连接端之间的电压为100 — 400伏；电控箱80内还设有通过对施加在各滤芯20正极连接端与负极连接端之间的电压进行调节从而改变滤芯20的发热功率的功率调节装置，当反吹清灰装置90采用常温氮气对滤芯20进行反吹清灰时，所述各滤芯20的正极连接端与负极连接端之间的电压通过该功率调节装置调整为200 — 600伏。
[0012]上述气体过滤装置的工作过程为:过滤时，待过滤气体首先从待过滤气体进气口11进入到第一空间13(原气室)中，然后在过滤压力下通过滤芯20的过滤进入到第二空间14 (净气室)，第二空间14中的已过滤气体最后从已过滤气体排气口 12排出气体过滤装置，上述过程中气体受到由滤芯20所形成的电发热体的加热，从而使得所述进气口 11处的气体温度<排气口 12处的气体温度；通过一段时间的过滤，滤芯20的外表面附着较厚的粉尘，过滤压力明显增高，此时，需启动反吹清灰装置90，在反吹清灰装置90启动过程中(最好是在反吹清灰装置90临近启动前)，通过功率调节装置自动将各滤芯20的正极连接端与负极连接端之间的电压调整为200 - 600伏，从而使各滤芯20的发热功率提高，然后通过反吹清灰装置90向气体过滤装置中注入反吹气(优选常温氮气)，反吹气以与过滤方向相反的方向作用于滤芯20，从而将滤芯20的外表面附着的粉尘破坏，使这些粉尘从滤芯20的外表面脱离最终沉降到气体过滤装置的底部。
[0013]上述气体过滤装置中的反吹清灰装置90在实现反吹清灰功能的前提下可存在多种不同结构设计，本【具体实施方式】中所采用的结构为:如图1所示，反吹清灰装置90包括从外向内插入外壳10中第二空间14内的反吹气管91以及安装在外壳10内并位于孔板30上方的扩散器，该扩散器包括上部接收段92、下部扩散段94以及连接上部接收段92与下部扩散段94的中间收缩段93，反吹气管91的排气口向下对准上部接收段92的顶部进气口，下部扩散段94的扩散口向下覆盖住多支滤芯20的开口端。该结构的反吹清灰装置90在使用相对数量较少的反吹气管91的情况下，通过扩散器能够同时对多支滤芯20进行反吹清灰。其中，连接上部接收段92与下部扩散段94的中间收缩段93对从上部接收段92的顶部进气口进入的反吹气起压缩增压作用，提高下部扩散段94扩散口处的排气流速，确保反吹清灰效果。
[0014]上述气体过滤装置中将各滤芯20安装在孔板30上并确保滤芯20与外壳10之间彼此绝缘的方式同样存在多种可能的结构设计，而本【具体实施方式】中所采用的结构为:如图1所示，各滤芯20与孔板30上对应的滤芯装配孔之间安装有绝缘密封体40，多支滤芯20的开口端向上凸出孔板30顶面并与对应的同一导电压板50相接触，该压板50上设有与该压板50接触的各滤芯20的内孔一一对应导通的通孔51，该压板50通过导线与电源相连；各滤芯20的封闭端分别与下部定位支撑构件连接，所述压板50与下部定位支撑构件共同施加于滤芯20轴向压应力。上述这种结构的优点在于通过孔板30的滤芯装配孔、压板50以及下部定位支撑构件共同对滤芯20进行定位，其中压板50与下部定位支撑构件共同施加于滤芯20轴向压应力，从而实现对滤芯20的轴向进行定位，而滤芯20的径向定位则通过与滤芯装配孔的配合来实现，即使气体过滤装置在工作过程中其滤芯20产生一定振动，安装于滤芯20与滤芯装配孔之间的绝缘密封体40也能够承受较轻的受力与磨损，从而确保绝缘密封体40的使用寿命。在该结构设计的基础上，如图1，所述下部定位支撑构件的具体结构包括绝缘支撑体60以及安装在绝缘支撑体60上的多个导电弹性定位构件70，各导电弹性定位构件70与对应滤芯20的封闭端连接，导电弹性支撑构件70分别通过导线与所述电源相连；其中，导电弹性定位构件70优选为金属弹簧。采用导电弹性定位构件70—方面能够通过聚集弹力来维持对滤芯20的轴向压紧力，同时也为滤芯20的下端留出了一定的浮动空间。
[0015]实施例
[0016]采用上述【具体实施方式】中所说的气体过滤装置，其中所使用的滤芯20为一种Fe - Al基合金多孔材料制成的滤芯，该材料的合金成分为:Fe占67% (重量)；A1占20%(重量)；Si占5% (重量)；Ni占5% (重量)，Mo占3% (重量)。该材料采用粉末冶金法制备，其制备方法主要包括备料、成型和烧结三大步骤，其中具体工艺与目前粉末冶金制备烧结多孔材料的工艺基本相同，但烧结工艺具体是将成型后的坯件在1300°C下保温2小时后进行冷却最后得到滤芯20产品。该滤芯的电阻约为45 Ω。使用安装上述滤芯20气体过滤装置对温度为400 - 500°C的铅阳极泥熔炼炉气(说明:铅阳极泥是铅电解精炼过程中产生的副产品，目前主要通过火法处理工艺回收其中的有价物，处理时需要对铅阳极泥进行熔炼，从而产生炉气；温度为400 - 500°C的铅阳极泥熔炼炉气中主要含三氧化二砷(气体)、三氧化二锑(固体粉尘))进行过滤测试，过滤后再对已过滤气体进行冷却以回收其中的三氧化二砷。该气体过滤装置过滤时，施加在各滤芯正极连接端与负极连接端之间的电压为300伏，反吹清灰过程中将正极连接端与负极连接端之间的电压调整为500伏，采用常温氮气反吹。测试表明，整个过滤过程中不析出三氧化二砷造成滤芯堵孔，反吹清灰时滤芯表面不产生结露，滤芯20经反吹清灰后过滤通量得以有效恢复。但如果取消施加在各滤芯正极连接端与负极连接端之间的电压，则三氧化二砷的后续回收滤降低，同时滤芯20经反吹清灰后过滤通量相应下降。
【权利要求】
1.气体过滤装置，包括外壳(10)和安装在外壳(10)中且为导体的滤芯(20)，所述外壳(10)与滤芯(20)绝缘连接并形成分隔的第一空间(13)和第二空间(14)，待过滤气体的传送发生在第一空间(13)，已过滤气体气体的传送发生在第二空间(14)，外壳(10)上分别设置有与第一空间(13)相通的待过滤气体进气口(11)和与第二空间(14)相通的已过滤气体排气口(12)，其特征在于:所述滤芯(20)上设置有正极连接端和负极连接端，过滤时所述正极连接端和负极连接端分别与一电源的正负极导通形成闭合回路从而使该滤芯(20)形成一个兼作电发热体的过滤元件，该电发热体的发热功率以使进气口(11)处的气体温度≤排气口(12)处的气体温度。
2.如权利要求1所述的气体过滤装置，其特征在于:所述各滤芯(20)的电阻值为20—100欧姆；过滤过程中所述正极连接端与负极连接端之间的电压为100 - 400伏。
3.如权利要求1所述的气体过滤装置，其特征在于:包括可作用于滤芯(20)的反吹清灰装置(90);反吹清灰时所述正极连接端和负极连接端分别与电源的正负极导通以使滤芯(20)保持在其表面不发生结露的温度上。
4.如权利要求3所述的气体过滤装置，其特征在于:所述各滤芯(20)的电阻值为20—100欧姆；反吹清灰过程中所述正极连接端与负极连接端之间的电压为200 - 600伏。
5.如权利要求1、2、3或4所述的气体过滤装置，其特征在于:包括多支水平间隔排列且一端开口、另一端封闭的管状滤芯(20)，这些滤芯(20)的开口端向统一上并安装在孔板(30)上，封闭端一致朝下悬空或与下部定位支撑构件相连，所述正极连接端和负极连接端分别设置于滤芯(20)的开口端和封闭端上。
6.如权利要求5所述的气体过滤装置，其特征在于:所述各滤芯(20)与孔板(30)上对应的滤芯装配孔之间安装有绝缘密封体(40)，多支滤芯(20)的开口端向上凸出孔板(30)顶面并与对应的同一导电压板(50)相接触，该压板(50)上设有与该压板(50)接触的各滤芯(20)的内孔一一对应导通的通孔(51)，该压板(50)通过导线与电源相连；各滤芯(20)的封闭端分别与下部定位支撑构件连接，所述压板(50)与下部定位支撑构件共同施加于滤芯(20)轴向压应力。
7.如权利要求6所述的气体过滤装置，其特征在于:所述下部定位支撑构件包括绝缘支撑体(60)以及安装在绝缘支撑体(60)上的多个导电弹性定位构件(70)，各导电弹性定位构件(70)与对应滤芯(20)的封闭端连接，导电弹性支撑构件(70)分别通过导线与所述电源相连。
8.如权利要求5所述的气体过滤装置，其特征在于:所述反吹清灰装置(90)包括从外向内插入外壳(10)中第二空间(14)内的反吹气管(91)以及安装在外壳(10)内并位于孔板(30)上方的扩散器，该扩散器包括上部接收段(92)、下部扩散段(94)以及连接上部接收段(92)与下部扩散段(94)的中间收缩段(93)，反吹气管(91)的排气口向下对准上部接收段(92)的顶部进气口，下部扩散段(94)的扩散口向下覆盖住多支滤芯(20)的开口端。
9.如权利要求1、2、3或4所述的气体过滤装置，其特征在于:还包括用于对所述电发热体的发热功率进行调节的功率调节装置。
10.如权利要求9所述的气体过滤装置，其特征在于:所述功率调节装置在气体过滤装置从过滤状态装变为反吹清灰状态的过程中自动将所述电发热体的发热功率调高。
【文档编号】B01D46/00GK103961942SQ201410180570
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】高麟, 汪涛, 郑其灵 申请人:成都易态科技有限公司