自持式宽温高密封性除尘装置及工艺的制作方法

本发明属于节能环保技术领域，特别涉及一种自持式宽温高密封性除尘装置及工艺。

背景技术：

高温气体中的颗粒物捕集困难，特别是高温可燃气体中的颗粒物捕集技术，更是限制煤炭和生物质热解制油制气的重要因素，也是限制钢铁冶金行业中转炉、高炉煤气利用的难题；实现高温气体中颗粒物捕集有着重要的实际意义。

静电除尘器(esp)是常用的除尘设备，有压降小、寿命长、运行成本和能耗低、可靠性高、烟气处理量大等优点，目前广泛应用于电厂、工业窑炉的除尘，其总除尘效率可达99％以上，但其应用温度区间有限。在高温(400～800℃)条件下，电除尘器容易产生形变，而可燃气体易燃易爆的性质在高温下更为明显，颗粒黏性增大，难以从收尘极板和灰斗表面顺利脱落等，上述不利因素限制了电除尘器在高温环境中的应用。因此，解决高温环境下颗粒物的捕集问题势在必行。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种自持式宽温高密封性除尘装置及工艺，可有效的脱除高温可燃气氛下的颗粒物，并利用热电效应为自身提供能源，保证自给自足。

为实现上述功能，本发明的技术方案是：

一种自持式宽温高密封性除尘装置，包括除尘装置本体、阳极系统、阴极系统和高铝陶瓷，所述阳极系统包括阳极板，所述除尘装置本体设有双层密封防泄漏外壳，所述双层密封防泄漏外壳中间以及阳极板中间均设有冷却用的惰性气体填充层，所述双层密封防泄漏外壳内壁、阳极板外壁上均设有热电材料层，所述除尘装置本体上设有防爆泄压阀，所述除尘装置本体底部与双层防漏排灰灰斗相连通，除尘装置本体底部设有清灰结构；所述惰性气体填充层与惰性气体系统相连通，所述热电材料层与除尘器电源系统相连通。

高温烟气进入自持式宽温高密封性除尘装置，双层密封防泄漏外壳中间有惰性气体流动降温，导致双层密封防泄漏外壳的内壁两侧温差变大，其中镶嵌的热电材料开始将热能转化为电能，为除尘器提供电源，气体中的颗粒物在电场中荷电，在电场力的作用下向阳极板移动，被阳极板收集，净化后的气体排出自持式宽温高密封性除尘装置。

作为优选，所述双层防漏排灰灰斗包括上灰斗和下灰斗，所述上灰斗底部设有上灰斗卸灰阀，下灰斗与惰性气体系统相连通，下灰斗上部设有易燃易爆气体检测系统，下灰斗底部设有下灰斗卸灰阀。

作为优选，所述除尘装置本体侧部设有振打清灰装置。

阳极板和阴极系统收集的颗粒物积累到一定厚度，启动振打清灰装置进行振打清灰，并收集进上灰斗，上灰斗灰尘收集满后，开启上上灰斗卸灰阀，使得上灰斗中粉尘落入下灰斗，当下灰斗中粉尘积累到一定料位水平后，关闭上灰斗卸灰阀，向下灰斗内通入惰性气体，稀释置换可能存在的易燃易爆气体至安全水平，并冷却到了安全温度，启动下灰斗卸灰阀，排出粉尘。

本发明所述自持式宽温高密封性除尘装置主要部件制作材料为耐高温金属材料。

作为优选，所述阴极系统包括阴极线和极线框，阴极线型式为锯齿形或鱼骨形。通过施加高压直流电形成电晕放电，使通过放电区域的颗粒物荷电，阴极线型式不局限于所述形式，保证高温下放电的稳定性。

作为优选，所述除尘装置本体为椭圆筒结构，顶部和底部为圆弧结构，所述清灰结构呈圆弧形结构，其为耐高温金属材料制作的一种金属刷，沿除尘装置本体底部圆弧中心轴对称布置，以机械传动的方式作弧形运动。清除自持式宽温高密封性除尘装置底部圆弧内壁上的粉尘。

作为优选，所述防爆泄压阀包括阀体、爆破膜和夹持器，所述爆破膜装在夹持器中间，与阀体采用螺栓连接。系统超压时，爆破膜破裂，瞬间泄压，保护除尘装置外壳，阀体的阀盖弹起后在重力作用下复位。

所述双层密封防泄漏外壳形状包括双层结构和气体压力检测系统，制作材料为耐压金属钢板，使用时在两层钢板中间填充惰性气体，防止外界环境空气和自持式宽温高密封性除尘装置内可燃气体的接触；所述两层钢板中间填充的惰性气体为流动状态，受热后的部分惰性气体进一步加热后作为防爆惰性气体吹扫机构的热气源，通过安装气体压力检测系统监测惰性气体泄露情况。

作为优选，所述惰性气体系统包括惰性气体储气罐、输送风机、惰性气体热风吹扫机构、灰斗易燃易爆气体吹扫机构、回收机构，所述惰性气体储气罐通过输送电机与惰性气体填充层相连通，所述惰性气体填充层分别与惰性气体热风吹扫机构、灰斗易燃易爆气体吹扫机构、回收机构相连通。

作为优选，所述除尘装置本体入口处设有入口导流板，除尘装置本体出口设有出口导流板。

作为优选，所述高铝陶瓷包括热电偶、保温桶、绝缘子，绝缘子外围设有防尘罩。

本发明所述除尘器电源系统采用了热电效应，在双层密封防泄漏外壳的两层钢板中间和收尘极板中间采用惰性气体降温，与外侧高温烟气产生大的温差，通过热电材料将热能直接转换为电能，对除尘系统中的电极和振打装置等供电。

所述双层防漏排灰灰斗包含上下两层和易燃易爆气体检测系统，每层灰斗底部安装有卸灰阀，其运行过程中粉尘将首先收集入上灰斗，启动上层卸灰阀，使得上灰斗中粉尘顺利落入下灰斗；当下灰斗中粉尘积累到一定料位水平后，关闭上灰斗卸灰阀，通入惰性气体稀释置换掉其中的可燃气体并冷却到安全温度，启动下灰斗卸灰阀，排出粉尘；所述上灰斗处设置易燃易爆气体检测系统，包括易燃易爆气体检测装置和报警装置。

本发明还提供了采用上述自持式宽温高密封性除尘装置进行除尘的工艺，包括下述步骤：

a、在双层密封防泄漏外壳和阳极板中心层填充惰性气体，自持式宽温高密封性除尘装置启动运行；

b、高温气体进入自持式宽温高密封性除尘装置，双层密封防泄漏外壳内壁和阳极板的两侧温差变大，其中的热电材料开始将热能转化为电能，为除尘器提供电源，气体中的颗粒物在电场中荷电，在电场力的作用下向阳极板移动，被阳极板收集，净化后的气体排出自持式宽温高密封性除尘装置；

c、阳极板收集的颗粒物积累到一定厚度，启动振打清灰装置进行阳极板清灰，阴极系统积灰到一定程度，启动振打清灰装置进行阴极系统清灰，清除下来的粉尘落在自持式宽温高密封性除尘装置底部圆弧内壁；

d、启动清灰结构，将落在自持式宽温高密封性除尘装置底部圆弧内壁上的粉尘收集进上灰斗；

e、上灰斗灰尘收集满后，开启上灰斗底部卸灰阀，使得上灰斗中粉尘落入下灰斗；

f、当下灰斗中粉尘积累到一定料位后，关闭上灰斗卸灰阀，向下灰斗内通入惰性气体，稀释置换易燃易爆气体至安全水平，且冷却到安全温度，启动下灰斗底部卸灰阀，排出粉尘。

作为优选，所述惰性气体为流动状态，受热后的部分惰性气体进一步加热后作为防爆惰性气体吹扫装置的热气源。

本发明的有益效果在于：

1、除尘性能好，解决了高温气体中颗粒物难捕集的问题；

2、解决了电除尘器高温膨胀、气体泄漏的难题；

3、采用惰性气体密封、稀释置换可燃气体、除尘器电源系统热风吹扫，系统安全性能好，能量自循环；

4、特殊外壳结构和惰性气体填充，密封性能好、保温性能强，节能效果好；

5、通过热电效应利用高温烟气中蕴含的热能，保证除尘器所需的能源自给自足；

6、惰性气体循环利用，降低运行成本；

7、工艺流程短、运行简单。

附图说明

图1是本发明自持式宽温高密封性除尘装置结构示意图；

图2是本发明自持式宽温高密封性除尘装置立面结构示意图；

图3是本发明高铝陶瓷结构示意图；

图4是本发明防爆泄压阀结构示意图；

图5是本发明阳极板的冷却发电结构示意图；

图6是图5i处的放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。

实施例1

参照图1～6，一种自持式宽温高密封性除尘装置，包括除尘装置本体1、阳极系统、阴极系统和高铝陶瓷4，所述阳极系统包括阳极板2，所述除尘装置本体设有双层密封防泄漏外壳，所述双层密封防泄漏外壳中间以及阳极板中间均设有冷却用的惰性气体填充层，所述双层密封防泄漏外壳内壁、阳极板外壁上均设有热电材料层3，所述除尘装置本体底部与双层防漏排灰灰斗相连通，除尘装置本体底部设有清灰结构6；所述惰性气体填充层与惰性气体系统相连通，所述热电材料层与除尘器电源系统7相连通，所述除尘装置本体侧部设有振打清灰装置8。

为了进一步防止可燃气体的泄漏，并通过安装气体压力检测系统监测惰性气体泄露情况，所述气体压力检测系统主要包括气体压力检测装置和报警装置；所述除尘装置本体上设有防爆泄压阀5，防止双层密封防泄漏外壳中惰性气体压力过大，保证双层密封防泄漏外壳机械结构稳定，保证外壳中压力不过高，保证外壳的安全。

所述防爆泄压阀包括阀体5-1、爆破膜5-2、夹持器5-3、泄压阀门5-4、排气口5-5、阀托5-6、加载机构5-7、阀杆5-8，所述爆破膜5-2装在夹持器5-3中间，与阀体5-1采用螺栓连接。

为提供高密封效果，外壳选用双层密封防泄漏外壳，分为双层密封防泄漏外壳外壁1-1，双层密封防泄漏外壳内壁1-2，制作材料均为耐压金属钢板，并在两层钢板中间通入惰性气体，防止外界环境空气和自持式宽温高密封性除尘装置内可燃气体的接触，增强密封性，防止可燃气体泄漏，热电材料以镶嵌方式固定于双层密封防泄漏外壳内壁1-2上。

该除尘装置不需要外接电源，实现了能源的自给自足，除尘器电源系统采用热电效应的原理，双层密封防泄漏外壳的内壁和极板壁的两侧流体分别为惰性气体和高温烟气，导致内部两侧温度差很大，其中镶嵌的热电材料可将热能转化为电能，为除尘器电源提供电能，能量自循环。

所述双层防漏排灰灰斗包括上灰斗9和下灰斗10，所述上灰斗9底部设有上灰斗卸灰阀11，下灰斗10与惰性气体系统相连通，下灰斗10上部设有易燃易爆气体检测系统12，包括易燃易爆气体检测装置和报警装置；下灰斗底部设有下灰斗卸灰阀13。通过采用惰性气体稀释置换可燃气体、防止易燃易爆气体通过灰斗排灰泄漏，系统安全性能好。

具体的，灰先进入上灰斗9，待达到排灰高度，开启上灰斗底部的上灰斗卸灰阀11，使得上灰斗中灰尘全部落入下灰斗10中，关闭上灰斗卸灰阀11，向下灰斗内通入惰性气体(来自双层密封防泄漏外壳内)，由下灰斗易燃易爆气体吹扫机构14输送，稀释置换存在的易燃易爆气体，且灰尘冷却到了安全温度，并通过观测易燃易爆气体检测系统12的检测结果判断；当易燃易爆气体浓度达到安全水平，重复上述操作，直至下灰斗中粉尘积累到一定料位水平后，启动下灰斗底部的下灰斗卸灰阀13，排出灰尘。

所述阴极系统包括阴极线15和极线框，高压阴极线采用不锈钢材质，阴极线型式为锯齿形，也可选用鱼骨形等多放电尖端线型，从而增强放电效果，但不局限于所述形式。

所述除尘装置本体1为椭圆筒结构，顶部和底部为圆弧结构，阴极系统和阳极系统清灰方式为采用圆弧形清灰结构6侧部振打清灰，所述呈圆弧形清灰结构6为耐高温金属材料制作的一种金属刷，沿自持式宽温高密封性除尘装置本体底部圆弧中心轴对称布置，以机械传动的方式作弧形运动，清除自持式宽温高密封性除尘装置底部圆弧内壁上的粉尘。

所述惰性气体系统包括惰性气体储气罐16、输送风机17、惰性气体热风吹扫机构18、灰斗易燃易爆气体吹扫机构14、回收机构19，所述惰性气体储气罐16通过输送电机17与惰性气体填充层相连通，所述惰性气体填充层分别与惰性气体热风吹扫机构18、灰斗易燃易爆气体吹扫机构14、回收机构19相连通。使用后的惰性气体储存在惰性气体回收机构19中，实现惰性气体的循环利用，降低运行成本。

所述除尘装置本体入口处设有入口导流板20，除尘装置本体出口设有出口导流板21。

所述高铝陶瓷包括热电偶4-1、保温桶4-2、绝缘子4-3，绝缘子外围设有防尘罩。高铝陶瓷4通过惰性气体热风吹扫机构18持续通入惰性气体，进行热风吹扫，系统安全性能好。通过热电偶4-1测量温度，保温桶4-2减少热量散发，防尘罩避免绝缘子4-3积灰，绝缘子4-3材料选取耐高温的刚玉绝缘材料，保证在温度较高时绝缘性能良好。

采用上述自持式宽温高密封性除尘装置进行除尘的工艺，包括下述步骤：

a、在双层密封防泄漏外壳和阳极板中心层填充惰性气体，自持式宽温高密封性除尘装置启动运行；

b、高温气体进入自持式宽温高密封性除尘装置，双层密封防泄漏外壳内壁和阳极板的两侧温差变大，其中镶嵌的热电材料开始将热能转化为电能，为除尘器电源提供电源，气体中的颗粒物在电场中荷电，在电场力的作用下向阳极板移动，被阳极板收集，净化后的气体排出自持式宽温高密封性除尘装置；

c、阳极板收集的颗粒物积累到一定厚度，启动振打清灰装置进行阳极板清灰，阴极系统积灰到一定程度，启动振打清灰装置进行阴极系统清灰，清除下来的粉尘落在自持式宽温高密封性除尘装置底部圆弧内壁；

d、启动圆弧形清灰结构，将落在自持式宽温高密封性除尘装置底部圆弧内壁上的粉尘收集进上灰斗；

e、上灰斗灰尘收集满后，开启上灰斗底部卸灰阀，使得上灰斗中粉尘落入下灰斗；

f、当下灰斗中粉尘积累到一定料位后，关闭上灰斗卸灰阀，向下灰斗内通入惰性气体，稀释置换可能存在的易燃易爆气体至安全水平，且冷却到安全温度，启动下灰斗底部卸灰阀，排出粉尘；

所述惰性气体为流动状态，受热后的部分惰性气体进一步加热后作为防爆惰性气体吹扫装置的热气源。

经过步骤a～f，实现高温气体除尘的功能。

在易燃易爆的热解煤气气氛中，气体温度为600℃时，颗粒物的脱除效率可提高到99％，排放浓度可降低到30mg/m³以下，同时实现自发电能源提供高频电源用电及除尘器振打用电、除尘器转动部件用电、以及灰斗密封加热用电。

本发明可有效脱除在高温下的颗粒物，尤其是易燃易爆气氛中颗粒物脱除，提升传统除尘设备的效率的同时保证了安全性和能源的自给自足。

实施例2

本发明的装置应用于高温煤气化还原性气氛的颗粒物高效脱除，主体装置如实施例1所述。

在煤气化还原气体中，烟气温度为800℃时，颗粒物的脱除效率可达98％，排放浓度可降低到80mg/m³以下，同时实现自发电能源提供高频电源用电、除尘器转动部件用电及除尘器振打用电。

实施例3

本发明的装置应用于高温煤气化还原性气氛的颗粒物高效脱除，主体装置如实施例1所述。静电除尘器选用二电场配置。

在煤气化还原气体中，烟气温度为450℃时，所选的除尘器的颗粒物的脱除效率可达95％，排放浓度可降低到100mg/m³以下，同时实现自发电能源提供高频电源用电及除尘器振打用电。

实施例4

本发明的装置应用于高温焦炉煤气气氛中的颗粒物高效脱除，主体装置如实施例1所述。适当增加振打强度和延长振打时间，克服焦炉煤气飞灰粘性大的缺点，静电除尘器选用二电场配置。

在焦炉煤气的还原气氛中，烟气温度为400℃时，所选的除尘器的颗粒物的脱除效率可达95％，排放浓度可降低到100mg/m³以下，同时实现自发电能源提供高频电源用电及除尘器振打用电。

实施例5

本发明的装置应用于高温燃煤烟气颗粒物的高效脱除，主体装置如实施例1所述。外壳采用单层壳体，无需采用惰性气体吹扫和相应的防爆装置，静电除尘器选用三电场配置。

在燃煤电厂烟气中，烟气温度为400℃时，除尘器的颗粒物的脱除效率可达99％，排放浓度可降低到30mg/m³以下，热电材料发电可满足实现高频电源用电。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。