颗粒床除尘与换热一体化的装置及方法与流程

本公开涉及高温烟气净化及余热回收领域，尤其涉及一种颗粒床除尘与换热一体化的装置及方法。

背景技术：

冶金、化工、建材等高耗能、高排放工业中高温烟气余热回收和净化对我国节能减排具有重要作用。工业高温烟气具有成分复杂、含尘量高、有腐蚀性、工况变化大等特点，使得烟气余热回收和净化装置存在滤料堵塞和再生困难、余热回收和净化效率低等瓶颈问题，亟待解决。

高温烟气净化及余热回收常用方法主要有以下几种：1)先通过喷淋方式降低烟气温度，同时除掉大部分粉尘，然后采用布袋或者陶瓷管过滤器等进行除尘，该方法余热回收率极低，存在二次污染。2)将高温含尘烟气直接引入余热锅炉进行余热回收，然后排出的较低温度的含尘烟气再通过布袋或者陶瓷管过滤器等进行精密除尘，但烟气中含有的高浓度粉尘在锅炉壁面会结成一层厚厚的渣，增加传热热阻，降低余热回收效率，需要定期进行人工除渣，且高温烟气由于温度较高不能直接进入余热锅炉，需要先通过水冷壁进行冷却，降低了余热回收效率。3)采用颗粒床与陶瓷管过滤器等高温除尘装置先对高温烟气进行净化，然后再通过换热器进行余热回收，该方式具有较高的余热回收效率，但由于除尘过程与换热过程分开进行，无法对除尘过程进行温度调控以提高除尘性能，并导致除尘设备体积较大，成本较高；且当高温烟气含有凝结性尘粒时，陶瓷管过滤器容易堵塞后无法清灰，从而无法再生利用，而颗粒床过滤器由于采用离散球体组成，易清灰和循环利用，在含凝结性尘粒高温烟气除尘中具有不可替代的优势。

公开内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种颗粒床除尘与换热一体化的装置及方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种颗粒床除尘与换热一体化的装置，包括：烟气通道和余热回收流体通道，其中，

烟气通道包括烟气进出腔体、分布板及至少一个过滤通道，用于高温烟气的净化，所述分布板连接于烟气进出腔体通过与至少一个过滤通道之间，并将余热回收流体通道隔离；

余热回收流体通道包括余热流体出入口，及其连接的容置至少一个过滤通道的过滤筒体，余热回收流体通道形成于过滤筒体与过滤通道外部之间，用于进行余热回收。

在本公开一些实施例中，所述至少一个过滤通道，其与烟气进出口腔体相连接，用于高温烟气过滤，包括：

颗粒滤料，其设置于过滤通道内部，用于净化高温烟气；

滤料支撑结构，用于滤料支撑，并且烟气经该支撑结构流出。所述滤

料支撑结构为多孔板。

在本公开一些实施例中，过滤通道为圆柱形，过滤筒体为圆柱形或方形。采用多个过滤通道时，过滤通道之间采用三角形排列、方形排列或多边形排列，各独立的颗粒床多通道内的高温烟气流量自适应调节，根据各通道除尘量自动调节烟气流量。

在本公开一些实施例中，余热回收流体通道还包括折流板，设置于过滤筒体与过滤通道外部形成的腔体中，用于调节余热回收流体的流动方向，包括：

第一折流板和第二折流板，所述第一折流板和第二折流板在过滤通道外侧沿着轴向不同位置布置。

折流板采用多排结构，用于形成余热回收流体流动通道，调节余热回收流体流动方向。

根据本发明的另一个方面，提供了一种颗粒床除尘与换热一体化的方法。高温烟气过滤除尘与换热时，含尘高温烟气从烟气进口流入烟气进口腔体，然后在腔体内分流后进入各个过滤通道，经过通道内填充的颗粒滤料形成的多孔结构对高温烟气进行除尘净化，高温条件下颗粒滤料采用陶瓷颗粒材质，经净化及换热后的烟气经过滤料支撑结构流出过滤通道，进入烟气出口腔体汇集后经烟气出口流出过滤床。

在高温烟气清洁过滤的同时，余热回收流体通过入口流入过滤通道外侧腔体，与过滤通道内的高温烟气进行换热，回收烟气热量，余热回收流体在第一折流板和第二折流板形成的多次折返通道内流动，与高温烟气进行充分换热后，通过出口流出。

在本公开一些实施例中，可以根据需要调整折流板数量和间距，并对应改变余热回收流体出口在余热回收流体入口的同侧或对侧，或者余热回收流体入口和余热回收流体出口相互调换位置，形成不同换热条件。

在本公开一些实施例中，在烟气除尘与余热回收时，在工业含尘烟气排放通道内接入至少两套如权利要求1所述的颗粒床除尘与换热一体化装置，每次仅有一台除尘与换热一体化装置工作，当颗粒过滤床内容尘量达到饱和后，根据在高温烟气进出口监测的压降变化，切换至备用装置，然后对容尘饱和的装置进行清灰和滤料再生，作为备用装置待用。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开的颗粒床除尘与换热一体化的装置及方法至少具有以下有益效果其中之一：

(1)通过将颗粒床过滤结构与换热结构合为一体，使得装置结构简单，体积小，在高温烟气净化除尘的同时实现高效余热回收；

(2)折流板数量和间距及余热回收流体的出入口可根据需要调整，通过调节余热回收流体流动方向，控制过滤通道内烟气及颗粒滤料温度分布，因此在除尘与换热过程中可对颗粒床不同位置的温度分别进行调控，调节与控制除尘过程的粉尘的粘附/粘结位置，提高床层容尘量，延长清灰间隔时间；

(3)由于在颗粒床除尘的同时完成了余热回收，通过热量交换实现了装置的冷却，并保护了装置内的部件，因此可用于最高温度1000℃以上的高温烟气除尘与余热回收；

(4)过滤筒体内设置有多个独立的过滤通道，因此各独立的颗粒床多通道内的高温烟气流量自适应调节，根据各通道除尘量自动调节烟气流量，实现除尘效果最大化。

附图说明

图1为本公开第一实施例颗粒床除尘与换热一体化装置的结构示意图。

图2为圆筒形颗粒床除尘与换热一体化装置图。

图3为方形颗粒床除尘与换热一体化装置。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1-烟气进口；2-烟气进口腔体

3-第一分布板；4-余热回收流体入口

5-过滤通道；6-第二分布板

7-烟气出口腔体；8-烟气出口

9-第一折流板；10-过滤床筒体

11-颗粒滤料；12-滤料支撑结构

13-余热回收流体出口；14-第二折流板。

具体实施方式

本公开提供了一种颗粒床除尘与换热一体化方法及装置，将颗粒床过滤结构与换热结构合为一体，不但可用于高温烟气除尘净化，而且同时也实现了高效余热回收，缩小了装置体积。本公开的装置及方法在颗粒床除尘的同时完成了余热回收，通过热量交换实现了装置的冷却，并保护了装置内的部件，可用于最高温度1000℃以上的高温烟气除尘与余热回收，并且该装置在除尘与换热过程中可对颗粒床不同位置的温度进行调控，控制除尘过程的粉尘的粘附/粘结位置，提高滤层容尘量。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开的第一个示例性实施例中提供了一种颗粒床除尘与换热一体化装置。图1为本公开第一实施例颗粒床除尘与换热一体化装置的结构示意图。图2为圆筒形颗粒床除尘与换热一体化装置过滤筒体示意图。

如图1-2所示，本公开装置主要包含烟气通道和余热回收流体通道，其中，烟气通道包括烟气进出腔体、分布板及至少一个过滤通道，用于高温烟气的净化，所述分布板连接于烟气进出腔体通过与至少一个过滤通道之间，并将余热回收流体通道隔离；余热回收流体通道包括余热流体出入口，及其连接的容置至少一个过滤通道的过滤筒体10，余热回收流体通道形成于过滤筒体10与过滤通道5外部之间，进行余热回收。

以下分别对本实施例颗粒床除尘与换热一体化装置的各个组成部分进行详细描述。

所述烟气通道包括：

烟气进出腔体，用于汇集高温烟气，包括：烟气进口腔体2，其呈漏斗型，端部与烟气进口1连接；烟气出口腔体7，其呈漏斗型，端部与烟气出口8连接；

分布板，用于将至少一个过滤通道连接在一起，并将烟气通道与余热回收流体通道隔离，包括：第一分布板3，其连接于过滤通道与烟气进口腔体2之间；第二分布板6，其连接于过滤通道与烟气出口腔体7之间；

至少一个过滤通道5，过滤通道5为圆形，其与烟气进出口腔体相连接，用于高温烟气过滤，包括：颗粒滤料11，其设置于过滤通道5内部，用于净化高温烟气；滤料支撑结构12，用于滤料支撑，并且烟气经该支撑结构流出。所述滤料支撑结构12为多孔板。

上述技术方案中，过滤通道之间采用三角形排列、方形排列或多边形排列，各独立的颗粒床多通道内的高温烟气流量自适应调节，根据各通道除尘量自动调节烟气流量，实现除尘效果最大化。

所述余热回收流体通道包括：

过滤筒体10，过滤筒体10为圆形结构，其内部设置至少一个过滤通道5，余热回收流体通过过滤筒体10与过滤通道5外部形成的腔体进行余热回收；

余热流体出入口，其连接于过滤筒体10，用于余热回收流体进出，包括：余热回收流体入口4和余热回收流体出口13；

折流板，设置于过滤筒体10与过滤通道5外部形成的腔体中，用于调节余热回收流体的流动方向，包括：第一折流板9和第二折流板14，所述第一折流板9和第二折流板14在过滤通道5外侧沿着轴向不同位置布置。折流板可以有多排结构，用于形成余热回收流体流动通道，调节余热回收流体流动方向，提高余热回收流体与高温烟气的换热效率。

高温烟气过滤除尘与换热时，含尘高温烟气从烟气进口1流入烟气进口腔体2，然后在腔体内分流后进入各个过滤通道5，经过通道5内填充的颗粒滤料11形成的多孔结构对高温烟气进行除尘净化，高温条件下颗粒滤料采用陶瓷颗粒材质(如刚玉陶瓷颗粒、氧化锆陶瓷颗粒)，经净化及换热后的烟气经过滤料支撑结构12流出过滤通道5，进入烟气出口腔体7汇集后经烟气出口8流出过滤床。

在高温烟气清洁过滤的同时，余热回收流体通过入口4流入过滤通道5外侧腔体，与过滤通道5内的高温烟气进行换热，回收烟气热量，余热回收流体在第一折流板9和第二折流板14形成的多次折返通道内流动，与高温烟气进行充分换热后，通过余热回收流体出口13流出。

为了控制过滤通道内烟气及颗粒滤料温度分布，根据需要可调整折流板数量和间距，对应改变余热回收流体出口13在余热回收流体入口4的同侧或对侧，余热回收流体入口4和余热回收流体出口13也可以相互调换位置，形成不同换热条件。本公开的装置在除尘与换热过程中可对颗粒床不同位置的温度分别进行调控，调节与控制除尘过程的粉尘的粘附/粘结位置，提高床层容尘量，延长清灰间隔时间。

在烟气除尘与余热回收时，需要在工业含尘烟气排放通道内接入至少2套颗粒床除尘与换热一体化装置，两套除尘与换热一体化装置可以相互切换，每次仅有一台除尘与换热一体化装置工作，当颗粒过滤床内容尘量达到饱和后，根据在高温烟气进出口监测的压降变化，切换至备用装置，然后对容尘饱和的装置进行清灰和滤料再生，作为备用装置待用。

至此，本公开第一实施例第一实施例颗粒床除尘与换热一体化装置与方法介绍完毕。

在本公开的第二个示例性实施例中，提供了另外一种颗粒床除尘与换热一体化方法及装置。该装置与第一实施例的装置的区别在于：过滤筒体10为方形结构。

图3为方形颗粒床除尘与换热一体化装置过滤筒体示意图。

如图3所示，本公开装置主要包含烟气通道和余热回收流体通道，

其中，烟气通道包括：

烟气口、烟气腔体、分布板和至少一个过滤通道5，其中，

过滤通道5为圆形，与烟气进出口腔体相连接，用于高温烟气过滤，包括：颗粒滤料11，其设置于过滤通道5内部，用于净化高温烟气；滤料支撑结构12，用于滤料支撑，并且烟气经该支撑结构流出。

上述技术方案中，过滤通道之间采用三角形排列、方形排列或多边形排列，各独立的颗粒床多通道内的高温烟气流量自适应调节，根据各通道除尘量自动调节烟气流量，实现除尘效果最大化。

余热回收流体通道包括：

过滤筒体10，其为方形结构，内部设置至少一个过滤通道5，余热回收流体通过过滤筒体10与过滤通道5外部形成的腔体进行余热回收。

余热流体出入口，其与过滤筒体连接，用于余热回收流体进出，包括：余热回收流体入口4和余热回收流体出口13。

高温烟气过滤除尘与换热时，含尘高温烟气在腔体内分流后进入各个过滤通道5，经过通道5内填充的颗粒滤料11形成的多孔结构对高温烟气进行除尘净化，高温条件下颗粒滤料采用陶瓷颗粒材质(如刚玉陶瓷颗粒、氧化锆陶瓷颗粒)，经净化及换热后的烟气经过滤料支撑结构12流出过滤通道5，流出过滤床。

在高温烟气清洁过滤的同时，余热回收流体通过入口4流入过滤通道5外侧腔体，与过滤通道5内的高温烟气进行换热，回收烟气热量。

为了达到简要说明的目的，上述实施例1中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

至此，本公开第二实施例颗粒床除尘与换热一体化装置与方法介绍完毕。

需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。