本发明涉及含尘烟气处理设备技术领域的一种过滤器，尤其是涉及了一种逆流式移动床过滤器装置，适用于处理高温、腐蚀性强、污染物种类多、处理量变化大的各种含尘烟气，尤其是复杂的生活垃圾焚烧烟气。
背景技术：
随着我国社会经济的高速发展，城市生活垃圾的产生量和清运量逐年增加，大量垃圾不仅占用了大量宝贵的土地资源，而且对生态环境和人体健康产生了巨大的威胁。城市化进程的加快使得城市生活垃圾处置已经成为了一个十分棘手的问题，目前生活垃圾的处置技术主要有填埋、发酵、堆肥和热处置，其中包括焚烧，热解，气化在内的热处置技术因其在垃圾减量化和资源化方面的巨大优势而备受关注，也逐渐占到了大部分的市场份额。
然而生活垃圾热处置技术存在严重的烟气排放污染问题，其中较为突出的是由于城市生活垃圾成分复杂，与煤炭等传统燃料比较而言，含有大量以pvc类高氯树脂为主要有机氯源的塑料橡胶类生活垃圾，和部分以氯化钠为主要无机氯源的厨余类生活垃圾，因此在生活垃圾热处置过程中，除了氮、硫污染物之外，其原料中特有的含大量氯的特点还会导致焚烧烟气排放中含有大量hcl，氯化氢的排放还会直接导致酸雨的形成，并且对生态系统造成严重破坏，而且氯化氢污染物对炉体设备也有极强的酸性腐蚀作用，另外城市生活垃圾热处置过程中会产生一定量的飞灰，其中含有的不完全燃烧的碳粒和金属催化剂(过渡态金属)，这些物质会和垃圾焚烧烟气中的氯化氢经过氯化和缩合反应催化生成二噁英，其具有很强的持久性和半挥发性，对环境造成严重污染，达到一定量的二噁英后则会对生物体造成不可逆的畸形，癌症甚至基因突变。城市生活垃圾热处置过程中排放的烟气还有另一个重要的污染物是焦油，其主要发生在热解，气化等供氧量不足的热处置过程中，因其供氧量不足会导致不完全燃烧，因而产生大量可凝结性焦油，其会与飞灰，水分等杂质结合粘结成块堵塞管道，对塑料管道或金属材质的设备都有很强的腐蚀作用，而且焦油在垃圾焚烧炉中的局部低温区容易燃烧不完全，从而产生不完全燃烧炭黑，损坏后续的电力设备；除此之外，生活垃圾热解气化过程中产生的焦油占生活垃圾总能量的5％左右，如果不能将焦油中的能量有效的利用起来，将会造成能量的巨大浪费。另外生活垃圾热处置过程中颗粒物的排放也是一个重要的污染物，其大多含有重金属等有毒物质，多环芳烃则会吸附在颗粒物表面，尤其是粒径5mm以下颗粒物上，与人体肺癌发病率和死亡率直接相关。
技术实现要素：
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是将生活垃圾热处置过程中排放的含尘烟气通过一个自主设计的逆流式移动床过滤器，达到充分净化烟气中污染物的目的。
本发明的技术方案如下：
本发明包括给料系统、催化吸附室和出渣系统，催化吸附室主要由烟气内腔流通室、床料填充室和烟气外腔流通室构成，催化吸附室呈双筒结构，内筒为烟气内腔流通室，外筒为烟气外腔流通室，外筒与内筒之间为床料填充室，催化吸附室的床料填充室上部配备连接给料系统，催化吸附室的床料填充室下端出口设置出渣系统；烟气外腔流通室底部开有烟气入口，顶部开有烟气出口。
所述的给料系统主要由进料口、螺旋给料机和驱动电机组成，螺旋给料机的进口和进料口连接，螺旋给料机和驱动电机连接，螺旋给料机出口经输送物料管道与催化吸附室的床料填充室上端入口连接；床料颗粒物从进料口进入后被螺旋给料机驱动进入床料填充室。
所述的出渣系统包括孔板、催化剂出口、储灰仓和灰渣收集装置，孔板位于催化吸附室的床料填充室下端出口下方，孔板上开有催化剂出口，孔板下方设有储灰仓和灰渣收集装置。
所述的烟气内腔流通室为主要由中部圆柱体和圆柱体上下端的两个等底圆锥体构成的类纺锤体空间，床料填充室为包围在烟气内腔流通室外的环形类纺锤体空间，烟气外腔流通室为包围在床料填充室外的空间；烟气外腔流通室仅和床料填充室外周面之间通过过滤单元连通，床料填充室内周面和烟气内腔流通室之间通过过滤单元连通；烟气外腔流通室内设置分别上下平行布置的两块第一密封隔板，烟气外腔流通室通过两块第一密封隔板分隔为上中下三个腔室，烟气内腔流通室内设置分别一块第二密封隔板，烟气内腔流通室通过第二密封隔板分隔为上下两个腔室，加上床料填充室使得催化吸附室共分隔成五个腔室，使得含尘烟气按以下方式流经催化吸附室：含尘烟气从烟气入口首先进入催化吸附室中的烟气外腔流通室里的下腔室，再穿过床料填充室最下区域进入烟气内腔流通室下腔室，再穿过床料填充室中下区域进入烟气外腔流通室中腔室，再经过床料填充室中上区域进入烟气内腔流通室上腔室，再通过床料填充室最上区域进入到烟气外腔流通室上腔室，最后净化烟气从烟气出口流出形成多重过滤。
所述的烟气入口位于烟气外腔流通室的下腔室，烟气出口位于烟气外腔流通室的上腔室。
所述的类纺锤体结构的烟气内腔流通室最大直径与环形类纺锤体结构的床料填充室外环直径之比为1:2，烟气外腔流通室最大直径与烟气内腔流通室最大直径之比为3:1。
所述的过滤单元采用百叶窗设计结构，倾角为50-60°，通过百叶窗的固定倾角和床料颗粒物的自然堆积角使得从给料系统投入到床料填充室中的床料颗粒物不会经过滤单元进入烟气内腔流通室和烟气外腔流通室，同时使得含尘烟气在通过两侧百叶窗时不会带走床料颗粒物。
所述的催化吸附室外壁安装有电加热炉。
所述床料颗粒物包括铁基催化剂、镍基催化剂、橄榄石、菱镁矿、沸石、煅烧白云石、过渡金属催化剂和焦炭等焦油催化裂解剂。
所述床料颗粒物包括氧化钙、石灰石、碳酸钠等脱氯剂和活性炭的一种或多种混合物。
本发明与现有的垃圾热处置烟气过滤装置相比具有的显著优势是：
在现有的烟气过滤装置中，通常采用固定床吸附塔，烟气单流程通过固定的床料层，反应器内，烟气在床料的停留时间短，同时经吸附后失活的催化剂或脱氯剂无法及时排出，导致烟气中污染物的吸附效率低。
本发明将床料填充室和烟气流通腔室相隔出来，形成内外双筒结构。通过在烟气流通内外腔室钢板的设置将催化吸附室分成5个烟气流通腔室，迫使烟气在催化吸附室中形成多流程的流通路线，大大提高了烟气污染物在过滤器中的脱除率。同时由一种或多种焦油催化裂解剂，脱酸剂和活性炭吸附剂组成的床料，通过螺旋给料机给料均匀往下移动，而烟气则从床体内外腔室中部周向的环形百叶窗进入移动床层，然后向上流动，与向下移动的床料形成逆流，有效防止了含尘颗粒物的返混和携带。
本发明这种逆流式移动床烟道多流程式的设计在有效实现生活垃圾热处置烟气中氯化氢等酸性污染物，焦油，二噁英等有机污染物和固体颗粒物的高脱除率的同时，也能够节约能耗和最大程度地利用空间。
附图说明
图1是本发明过滤器装置的结构示意图。
图中：给料系统1，催化吸附室2、出渣系统3、烟气内腔流通室4、床料填充室5、进料口6，螺旋给料机7和驱动电机8、孔板9、催化剂出口10、储灰仓11、灰渣收集装置12、电加热炉13、第一密封隔板14、烟气外腔流通室15、第二密封隔板16、烟气入口17、烟气出口18、过滤单元19、百叶窗20、床料颗粒物21。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明具体实施包括给料系统1、催化吸附室2和出渣系统3，催化吸附室2主要由烟气内腔流通室4、床料填充室5和烟气外腔流通室15构成，催化吸附室2呈双筒结构，内筒为烟气内腔流通室4，外筒为烟气外腔流通室15，外筒与内筒之间为床料填充室5，催化吸附室2的床料填充室5上部配备连接给料系统1，催化吸附室2的床料填充室5下端出口设置出渣系统3；烟气外腔流通室15底部开有烟气入口17，顶部开有烟气出口18。催化吸附室2外壁(即床料填充室5外壁)安装有电加热炉13，电加热炉13用于加热床料填充室5。
如图1所示，给料系统1主要由进料口6、螺旋给料机7和驱动电机8组成，螺旋给料机7的进口和进料口6连接，螺旋给料机7和驱动电机8连接，螺旋给料机7出口经输送物料管道与催化吸附室2的床料填充室5上端入口连接；床料颗粒物21从进料口6进入后被螺旋给料机7驱动进入床料填充室5。
如图1所示，出渣系统3包括孔板9、催化剂出口10、储灰仓11和灰渣收集装置12，钢板冲成的孔板9位于催化吸附室2的床料填充室5下端出口下方，孔板9上开有催化剂出口10，孔板9下方设有储灰仓11和灰渣收集装置12，孔板9起到支撑床料的作用，催化吸附烟气中污染物成分后的物料通过孔板9上的催化剂出口10落入储灰仓11，直至灰渣收集装置12。
如图1所示，烟气内腔流通室4为主要由中部圆柱体和圆柱体上下端的两个等底圆锥体构成的类纺锤体空间，床料填充室5为包围在烟气内腔流通室4外的环形类纺锤体空间，烟气外腔流通室15为包围在床料填充室5外的空间；烟气内腔流通室4和烟气外腔流通室15的上下端均封闭，烟气外腔流通室15通过外部包围壳体形成周围封闭的结构，床料填充室5上下端穿出于烟气外腔流通室15的壳体，使得烟气外腔流通室15仅和床料填充室5外周面之间通过过滤单元19连通，床料填充室5内周面和烟气内腔流通室4之间通过过滤单元19连通。
如图1所示，烟气外腔流通室15内设置分别上下平行布置的两块第一密封隔板14，烟气外腔流通室15通过两块第一密封隔板14分隔为上中下三个腔室，烟气入口17位于烟气外腔流通室15的下腔室，烟气出口18位于烟气外腔流通室15的上腔室。烟气内腔流通室4内设置分别一块第二密封隔板16，烟气内腔流通室4通过第二密封隔板16分隔为上下两个腔室，加上床料填充室5使得催化吸附室2共分隔成五个腔室，从而大大增加了含尘烟气在催化吸附室2内的流程。
类纺锤体结构的烟气内腔流通室4最大直径与环形类纺锤体结构的床料填充室5外环直径之比为1:2，烟气外腔流通室15最大直径与烟气内腔流通室4最大直径之比为3:1，以此能够实现含尘烟气在催化吸附室2内充分的停留时间。
过滤单元19采用百叶窗20设计结构，倾角为50-60°，是指百叶窗20的叶片平面和水平面之间倾角，通过百叶窗20的固定倾角和床料颗粒物21的自然堆积角使得从给料系统1投入到床料填充室5中的床料颗粒物21不会经过滤单元19进入烟气内腔流通室4和烟气外腔流通室15，同时使得含尘烟气在通过两侧百叶窗20时不会带走床料颗粒物21，百叶窗20从而起到使移动床内物料依靠自身重力向下移动，栅板和筛网的作用。
本发明具体实施例及其实施过程是：
含尘烟气按以下方式流经催化吸附室2：含尘烟气从烟气入口17首先进入催化吸附室2中的烟气外腔流通室15里的下腔室，再穿过床料填充室5最下区域进入烟气内腔流通室4下腔室，再穿过床料填充室5中下区域进入烟气外腔流通室15中腔室，再经过床料填充室5中上区域进入烟气内腔流通室4上腔室，再通过床料填充室5最上区域进入到烟气外腔流通室15上腔室，最后经过多重过滤后的净化烟气从烟气出口18流出形成多重过滤。
具体实施中，床料由给料系统1中的螺旋给料机7匀速输送进入催化吸附室2，并充满整个床料填充室5，形成多个过滤单元19，含尘烟气则从烟气入口17进入催化吸附室2，向上形成多流程的流动路径(具体如下)，其与向下移动的床料形成逆流，极大增加了含尘烟气中污染物的脱除率。在前期的预实验中，采用粒径为1.5mm的氧化钙作为移动床层的床料，浓度为2000ppm的氯化氢气体模拟含尘烟气中的酸性污染物，烟气流速控制在1.3l/min，给料速度控制在7.5g/min，含尘烟气通过单个过滤单元的停留时间大致保持在0.3s左右，经过该逆流式移动床过滤器装置后，在烟气出口检测到的氯化氢浓度为54ppm，脱除率高达97.3％。
本发明过滤器通过在烟气内外腔室共三块钢板的设置，大大增加了烟气在过滤器中的流程，过滤部分的每个单元都具有一定的过滤面积，根据处理烟气量以及处理污染物对象，可以进行几个单元的叠加安装。含尘烟气从进气口进入过滤器罐体，均匀地往上流动，而由一种或多种焦油催化裂解剂，脱酸剂和活性炭吸附剂组成的床料，通过螺旋给料机给料均匀往下移动充满床料层，烟气从床体内外腔室中部周向的环形百叶窗进入移动床层，然后向上流动，与向下移动的床料形成逆流。由于床料层的移动对烟气气流方向上的床料层孔隙率影响较小，加之床料层沉积的含尘颗粒物在烟气气流方向上是逐渐减少的，并且烟气在离开床料层之前遇到的总是干净的床料层，因此有效防止了含尘颗粒物的返混和携带，其去除烟气中污染物的效果相对较好。烟气中绝大多数的污染物被截留在了床料中。在对烟气污染物进行吸附过滤的同时，截留了污染物的床料不断向下移动，新的床料由螺旋给料机继续补入。该移动床过滤器具有结构简单，烟气流速均匀，适用范围广的优点，尤其对高温烟气可以直接净化，从而对余热利用和冷却设备提供有利条件。