一种气体除尘装置及其除尘方法和用途与流程

本发明属于环境保护和余热回收领域，涉及一种气体除尘装置及其除尘方法和用途，尤其涉及一种高温气体除尘装置及其除尘方法和用途。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，能源问题日益凸显。目前，我国的冶金和电力等诸多高能耗工业都开始全面推行余热回收等节能降耗的技术改造。在能源日益紧缺的当前，350℃左右的废气余热便值得回收，可见，余热回收将是我国工业产业节能降耗的重要途径之一。然而目前大多数含有可回收余热的废气都含有粉尘颗粒，这些粉尘的存在对余热回收锅炉存在严重的伤害，尤其是在粉尘腐蚀性较高且废气温度较高的场合。因此如何能在不降低废气温度(为了保证余热品位)的同时去除其中的粉尘成为了目前余热回收领域广泛关注的技术问题。

众所周知，工业废气的除尘操作是一项古老工业操作，其方法和工艺非常繁多。对于颗粒较大的粉尘，重力沉降室和旋风分离器可以有效的去除气流中的粉尘，这种操作主要利用粉尘和气体的密度差，通过流线的改变将颗粒从气流中分离出来。然而这些技术对于粒径小于2微米的颗粒效率很低，因为如此微小的颗粒直径导致颗粒难以沉降和惯性分离，即使被分离也容易通过二次扬尘而逃逸。湿法除尘也是非常成熟和常用的除尘方式，该技术方案通过文丘里管、水雾或者水帘幕等方法将气流中的粉尘洗脱，有时候也喷水操作和折流板式除尘器相结合，其粉尘去除性能可靠，但由于使用水为除尘介质，因此无法用于高温和超高温废气的除尘。纤维布袋除尘是目前非常常用的高效除尘手 段，通过纤维织物之间的缝隙可以非常有效的去除直径小于1微米的颗粒，而且布袋除尘器可以通过振打或者反吹来再生，非常适合去除工业废气中粒径小于2微米的微小粉尘。然而布袋除尘器由于不能耐受高温，对于高于300℃的尾气不能使用。

电除尘也是除尘领域非常成熟和可靠的技术，该技术是通过电晕极给粉尘颗粒施加荷电，然后通过具有相反电荷的收尘极完成粉尘颗粒的去除。该技术在气体气氛合理和粉尘比电阻合适的情况下可以在极低的压降要求下成功完成除尘，但对于粒径小于2微米的颗粒，电除尘器的效率不高，因为粒径小于2微米的颗粒恰好处在扩能荷电和电场荷电都不太有效的区域，因此除尘效果不高。但是，操作温度高于400℃的电除尘的设计比较特殊，因为在400℃或者更高的温度条件下，金属极板在振打过程中很容易发生变形，设备箱体也容易发生漏风，而且高温下粉尘的荷电性能与较低温度下相比有所不同。目前为了达到国家日益严格的尾气粉尘浓度的排放标准，很多企业采用了电-袋复合的除尘方案，即先用电除尘去除较大颗粒，并使微小的粉尘发生凝并，然后再利用布袋除尘器去除其中的微小颗粒。但是，如前所述，这种除尘方案也不能有效去除温度高于300℃的废气当中的粉尘，因为布袋除尘器无法达到该使用温度。

2004年，杨国华在专利CN 1647847A中公开了利用两种或更多直径尺寸的小球堆积为颗粒床完成除尘的新技术。该技术方案中，除尘器下层堆大球，上层堆小球，含尘气体自上而下通过除尘床层，从而实现粉尘颗粒的去除，被粉尘颗粒饱和的床层可以通过反向的流化气流将粉尘吹出，实现床层的再生。这种技术方案避免了使用布袋不能处理高温烟气的问题，而且由于小球之间含尘空间较大，使装置的容尘量大大增加，具有重要的工业价值，并且已经获得了实际的工业应用。然而，该技术也存在一定的问题，第一，通过流化对除尘颗 粒层进行的反吹再生过程其实是把粉尘从沉积态再次驱入气流成为气力输送状态，必然需要再进行一次粉尘沉降和捕收的操作，虽然气流量大大减小，但含尘浓度很高，如果不加上布袋收尘其中的微细粉尘将很容易逃逸。第二，该技术方案仍然不能用于超高温(>1000℃)废气的除尘操作，因为在如此高的温度下，下层撑托大球的篦子板只能使用陶瓷材料，但陶瓷材料在耐折弯和加工成型上不易满足要求。

综上所述，如何能够去除含有大量高品位热能的超高温废气(>1000℃)当中的粉尘是目前尚未解决的技术难题。

技术实现要素：

针对现有技术中去除含有大量高品位热能的超高温废气(>1000℃)当中的粉尘所存在的问题，本发明旨在提供一种高温气体除尘装置及其除尘方法和用途。

本发明旨在采用陶瓷颗粒作为热载体，设置多组呈倒八字形放置的陶瓷板组，陶瓷颗粒填充于陶瓷板组之间的空隙中形成陶瓷颗粒墙，高温废气(≥400℃，尤其指≥1000℃)从陶瓷颗粒墙中通过，从而去除废气中的粉尘颗粒。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种气体除尘装置，所述装置包括陶瓷颗粒、若干陶瓷板组和卸料阀；其中，陶瓷板组由两块陶瓷板构成，两块陶瓷板呈倒八字形放置；陶瓷板组以其中轴线为轴纵向排列放置，各陶瓷板组中同侧的陶瓷板板面呈平行状态；置于最下层的陶瓷板组与卸料阀相连；陶瓷颗粒填充于陶瓷板组之间的空隙中。

上述“若干陶瓷板组”中的“若干”指陶瓷板组的个数≥2个，优选为2～20 个，例如2个、4个、6个、8个、10个、12个、14个、16个、18个或20个，进一步优选为2～10个；其根据具体的生产需要、实际的设备尺寸以及最下层陶瓷板组的承重极限进行确定。

陶瓷颗粒填充于陶瓷板组之间的空隙中形成陶瓷颗粒墙，高温废气从陶瓷颗粒墙中通过，从而去除废气中的粉尘颗粒。陶瓷颗粒的填充量以使气体全部从颗粒墙中穿过为宜，如果填充量过少会使气体未从颗粒墙中穿过而直接流走。

优选地，所述装置还包括振动筛、陶瓷颗粒推送装置、粉尘推送装置和陶瓷颗粒输送装置。

其中，振动筛置于卸料阀下方，陶瓷颗粒推送装置置于振动筛下方，粉尘推送装置置于陶瓷颗粒推送装置下方，陶瓷颗粒推送装置的出口与陶瓷颗粒输送装置相连。

优选地，所述陶瓷颗粒推送装置为螺旋推送器。

优选地，所述粉尘推送装置为螺旋推送器。

优选地，所述陶瓷颗粒输送装置为提升机。

优选地，所述气体除尘装置的陶瓷板组固定于气流风道中；气体除尘装置的陶瓷板组同填充于其中的陶瓷颗粒阻隔了气流风道，迫使从陶瓷颗粒组成的陶瓷颗粒墙中流过。

优选地，陶瓷板组的两块陶瓷板为形状和尺寸相同的方形陶瓷板。

优选地，所述方形陶瓷板为长方形陶瓷板。

优选地，所述长方形陶瓷板的短边长为8～50cm，例如8cm、10cm、13cm、15cm、17cm、20cm、23cm、25cm、27cm、30cm、33cm、35cm、37cm、40cm、43cm、45cm、47cm或50cm等。

优选地，陶瓷板组的陶瓷板的材质为堇青石、莫来石、碳化硅石英陶瓷、 氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷或普通陶瓷中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：堇青石和莫来石的组合，莫来石和碳化硅石英陶瓷的组合，碳化硅石英陶瓷和氧化铝陶瓷的组合，氧化锆陶瓷和普通陶瓷的组合，堇青石、莫来石和碳化硅石英陶瓷的组合，氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和普通陶瓷的组合，堇青石、莫来石、碳化硅石英陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和普通陶瓷的组合等。

优选地，陶瓷板组的两块陶瓷板呈倒八字形放置，其两块陶瓷板的底边间距为5～50cm，例如5cm、8cm、10cm、13cm、15cm、17cm、20cm、23cm、25cm、27cm、30cm、33cm、35cm、37cm、40cm、43cm、45cm、47cm或50cm等。

优选地，陶瓷板组的两块陶瓷板呈倒八字形放置，每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为30～60°，例如30°、33°、35°、37°、40°、43°、45°、47°、50°、53°、55°、57°或60°等。

优选地，每组陶瓷板组的底部所呈平面与置于该陶瓷板组下方的陶瓷板组的顶部所呈平面处于同一平面。

优选地，陶瓷颗粒为无机陶瓷球体。

优选地，所述无机陶瓷球体包括粒径为8～30mm的陶瓷球体和粒径为3～6mm的陶瓷球体；其中粒径为8～30mm的陶瓷球体的粒径可为8mm、10mm、13mm、15mm、17mm、20mm、23mm、25mm、27mm或30mm等；粒径为3～6mm的陶瓷球体的粒径可为3mm、3.3mm、3.5mm、3.7mm、4mm、4.3mm、4.5mm、4.7mm、5mm、5.3mm、5.5mm、5.7mm或6mm等。

优选地，所述粒径为8～30mm的陶瓷球体堆积的体积与粒径为3～6mm的陶瓷球体堆积的体积的比值为(2～9):(8～1)，例如2:8、2.5:7.5、3:7、3.5:6.5、4:6、4.5:5.5、5:5、5.5:4.5、6:4、6.5:3.5、7:3、7.5:2.5、8:2、8.5:1.5或9:1等， 进一步优选为(6～8):(4～2)。粒径为8～30mm的陶瓷球体堆积的体积与粒径为3～6mm的陶瓷球体堆积的体积的比值在这一范围内2～9:8～1，可以较好地控制气流从而提高除尘效率；其堆积的体积为表观堆积体积。

优选地，所述无机陶瓷球体的材质为堇青石陶瓷、莫来石陶瓷、碳化硅陶瓷、石英陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷或普通陶瓷中任意一种或至少两种的组合；所述组合典型但非限制性实例有：堇青石陶瓷和莫来石陶瓷的组合，莫来石陶瓷和碳化硅陶瓷的组合，碳化硅陶瓷和石英陶瓷的组合，氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷的组合，氧化锆陶瓷和普通陶瓷的组合，堇青石陶瓷、莫来石陶瓷、碳化硅陶瓷和石英陶瓷的组合，碳化硅陶瓷、石英陶瓷、氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷的组合，碳化硅陶瓷、石英陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和普通陶瓷的组合，堇青石陶瓷、莫来石陶瓷、碳化硅陶瓷、石英陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和普通陶瓷的组合等。

第二方面，本发明提供了以上所述的气体除尘装置的除尘方法，所述方法为：

含粉尘的气流从填充于陶瓷板组之间的空隙中的陶瓷颗粒穿过进行除尘，陶瓷颗粒吸附的粉尘达到饱和状态后，开启卸料阀，将陶瓷颗粒卸至振动筛上，振动筛通过振动筛去陶瓷颗粒上的粉尘，筛去粉尘的陶瓷颗粒由陶瓷颗粒推送装置推送至陶瓷颗粒输送装置，再由陶瓷颗粒输送装置运送至气体除尘装置顶部，然后倒入陶瓷板组之间的空隙中；通过振动筛筛落的粉尘由粉尘推送装置推送出气体除尘装置。

优选地，所述含粉尘的气流的温度≥400℃，例如400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃或1300℃及以上更高的温 度，进一步优选为≥1000℃。

第三方面，本发明提供了以上所述的气体除尘装置的用途，其应用于除尘技术领域。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述的气体除尘装置的滤尘模块均采用陶瓷材质器件，设置多组呈倒八字形放置的陶瓷板组，将陶瓷颗粒填充于陶瓷板组构成的空隙中形成陶瓷颗粒墙，避免了传统的在多孔板上面铺设陶瓷小球的技术方案，不需要加工具有孔道或者狭缝的陶瓷器件，使该除尘装置易于通过普通外形的陶瓷部件来实现。

(2)本发明所述的气体除尘装置可以耐受高温尾气，不仅对于温度400℃～1000℃的废气具有稳定高效的除尘效果，而且对于≥1000℃的超高温尾气同样具有良好的除尘效果，对于温度1000℃以上的尾气中的5微米以上粒径尺寸的粉尘去除率可达95％以上。

(3)本发明所述的气体除尘装置可以完全采用陶瓷器件来制备，可以避免高温对于金属材料的损害；且吸尘后的陶瓷颗粒易于回收利用，具有良好的经济效益和应用前景。

附图说明

图1是本发明所述气体除尘装置中陶瓷颗粒和若干陶瓷板组的侧视图；

图2是本发明所述气体除尘装置中陶瓷颗粒和若干陶瓷板组的斜视图；

图3是本发明所述气体除尘装置中一个陶瓷板组的侧视图；

图4是本发明所述气体除尘装置的结构示意图；

其中，1-陶瓷颗粒，2-陶瓷板组，3-含粉尘的气流，4-除尘后的气流，5-振动筛，6-陶瓷颗粒推送装置，7-粉尘出口，8-粉尘推送装置，9-陶瓷颗粒输送装 置，10-卸料阀，a-两块陶瓷板的底边间距，b-长方形陶瓷板的短边长，c-陶瓷板与其底边所在平面的夹角。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

本发明提供了一种如图4所示的气体除尘装置，其包括陶瓷颗粒1、若干陶瓷板组2和卸料阀10；其中，陶瓷板组2由两块陶瓷板构成，两块陶瓷板呈倒八字形放置，如图3所示；陶瓷板组2以其中轴线为轴纵向排列放置，各陶瓷板组2中同侧的陶瓷板板面呈平行状态，如图1和图2所示；置于最下层的陶瓷板组2与卸料阀10相连；陶瓷颗粒1填充于陶瓷板组2之间的空隙中。

所述装置还包括振动筛5、陶瓷颗粒推送装置6、粉尘推送装置8和陶瓷颗粒输送装置9；其中，振动筛5置于卸料阀10下方，陶瓷颗粒推送装置6置于振动筛5下方，粉尘推送装置8置于陶瓷颗粒推送装置6下方，陶瓷颗粒推送装置6的出口与陶瓷颗粒输送装置9相连。

实施例1：

将两块陶瓷板呈倒八字形放置的10组陶瓷板组2从下而上安置在高温气流风道中，将陶瓷颗粒1自上而下灌注在陶瓷板组2中形成一面陶瓷颗粒墙，含尘的高温气流通过陶瓷颗粒墙进行除尘；其中，大颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为8mm，小颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为3mm，大颗粒陶瓷颗粒球体的堆积体积和小颗粒陶瓷颗粒球体的表观堆积体积比例为2:8，陶瓷颗粒1的成分是堇青石陶瓷；陶瓷板组2的两块陶瓷板为长方形陶瓷板，其短边长为8cm，长边长为1m，两块陶瓷板的底边间距为5cm，每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为60°。

当陶瓷颗粒1被粉尘饱和之后由下部的卸料阀10卸放至下部的振动筛5上，经过振动而筛去粉尘，筛去粉尘的陶瓷颗粒由公知的陶瓷颗粒螺旋推送器6推送至提升机9，再由提升机9提升至除尘器顶端，重新倾泄入陶瓷板组之间的空隙，继续进行除尘操作，被振动筛4筛落的粉尘由另一个公知的粉尘螺旋推送器8推送至粉尘出口7，并排出所述高温除尘装置。

该除尘装置对于1000℃尾气当中10微米的粉尘去除率为95％。

实施例2：

除陶瓷板组2的个数为8组；大颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为20mm，小颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为4mm，大颗粒陶瓷颗粒球体的堆积体积和小颗粒陶瓷颗粒球体的表观堆积体积比例为9:1，陶瓷颗粒1的成分是莫来石陶瓷；陶瓷板组2的两块陶瓷板为长方形陶瓷板，其短边长为10cm，两块陶瓷板的底边间距为10cm，每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为45°外，其他步骤均与实施例1中相同。

该除尘装置对于1000℃尾气当中5微米的粉尘去除率为97％。

实施例3：

除陶瓷板组2的个数为5组；大颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为30mm，小颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为5mm，大颗粒陶瓷颗粒球体的堆积体积和小颗粒陶瓷颗粒球体的表观堆积体积比例为6:4，陶瓷颗粒1的成分是SiC陶瓷；陶瓷板组2的两块陶瓷板为长方形陶瓷板，其短边长为50cm，两块陶瓷板的底边间距为50cm，每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为60°外，其他步骤均与实施例1中相同。

该除尘装置对于1000℃尾气当中5微米的粉尘去除率为97％。

实施例4：

除大颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为10mm，小颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为3mm，大颗粒陶瓷颗粒球体的堆积体积和小颗粒陶瓷颗粒球体的表观堆积体积比例为8:2，陶瓷颗粒1的成分是SiC陶瓷；陶瓷板组2的两块陶瓷板为长方形陶瓷板，其短边长为20cm，长边长为2m，两块陶瓷板的底边间距为20cm，每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为45°外，其他步骤均与实施例1中相同。

该除尘装置对于1000℃尾气当中10微米的粉尘去除率为97％。

实施例5：

除大颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为10mm，小颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为3mm，大颗粒陶瓷颗粒球体的堆积体积和小颗粒陶瓷颗粒球体的表观堆积体积比例为5:5，陶瓷颗粒1的成分是氧化铝陶瓷；陶瓷板组2的两块陶瓷板为长方形陶瓷板，其短边长为20cm，长边长为2m，两块陶瓷板的底边间距为30cm，每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为45°外，其他步骤均与实施例1中相同。

该除尘装置对于1100℃尾气当中10微米的粉尘去除率为98％。

实施例6：

除大颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为10mm，小颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为3mm，大颗粒陶瓷颗粒球体的堆积体积和小颗粒陶瓷颗粒球体的表观堆积体积比例为7:3，陶瓷颗粒1的成分是石英陶瓷；陶瓷板组2的两块陶瓷板为长方形陶瓷板，其短边长为20cm，长边长为2m，两块陶瓷板的底边间距为10cm，每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为50°外，其他步骤均与实施例1中相同。

该除尘装置对于1100℃尾气当中10微米的粉尘去除率为94％。

实施例7：

除大颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为10mm，小颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为 3mm，大颗粒陶瓷颗粒球体的堆积体积和小颗粒陶瓷颗粒球体的表观堆积体积比例为5:5，陶瓷颗粒1的成分是氧化锆陶瓷；陶瓷板组2的两块陶瓷板为长方形陶瓷板，其短边长为30cm，长边长为2m，两块陶瓷板的底边间距为20cm，每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为45°外，其他步骤均与实施例1中相同。

该除尘装置对于1100℃尾气当中10微米的粉尘去除率为95％。

实施例8：

除小颗粒陶瓷颗粒球体的粒径为6mm，陶瓷板组2中每块陶瓷板与其底边所在平面的夹角为30°外，其他步骤均与实施例1中相同。

该除尘装置对于400℃尾气当中10微米的粉尘去除率为98％。

实施例9：

采用实施例1中的装置对700℃的含尘尾气进行处理，其对10微米的粉尘去除率为97％。

从上述各实施例的结果可以看出，本发明所述的气体除尘装置的滤尘模块均采用陶瓷材质器件，设置多组呈倒八字形放置的陶瓷板组，将陶瓷颗粒填充于陶瓷板组构成的空隙中形成陶瓷颗粒墙，避免了传统的在多孔板上面铺设陶瓷小球的技术方案，不需要加工具有孔道或者狭缝的陶瓷器件，使该除尘装置易于通过普通外形的陶瓷部件来实现。本发明所述的气体除尘装置可以耐受高温尾气，不仅对于温度400℃～1000℃的废气具有稳定高效的除尘效果，而且对于≥1000℃的超高温尾气同样具有良好的除尘效果，对于温度1000℃以上的尾气中的5微米以上粒径尺寸的粉尘去除率可达95％以上。本发明所述的气体除尘装置可以完全采用陶瓷器件来制备，可以避免高温对于金属材料的损害；且吸尘后的陶瓷颗粒易于回收利用，具有良好的经济效益和应用前景。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。