专利名称：一种自循环旋液复合式气体过滤器及其过滤方法
技术领域：
本发明涉及一种连续湿法旋风除尘设备，尤其是涉及一种适合于焦炉煤气生产工艺中带有粉尘、焦油和萘等杂质气体的自循环旋液复合式气体过滤器及其过滤方法。
背景技术：
在化工生产过程中，火炬气、烟道气和焦炉煤气等多尘气体常给后续的管道和设备带来诸多隐患。其中，煤炭焦化的副产物——焦炉煤气，由于气体中含有大量高粘性的焦油、易结晶的萘和粒径不一的粉尘等杂质，即使经过了前期的氨水洗涤和电捕除尘，仍然难于满足后续部分工艺的要求。因此，通常需要进一步的降尘除杂。在处理类似焦炉煤气等杂质组成复杂的气体上，采用传统的除尘设备都存在相应的局限性
1、采用管道过滤器由于萘的结晶、杂质的累积容易造成滤网堵塞，通常需要双联过滤器进行切换操作，但由于气量大，杂质多，操作频繁；
2、采用旋风分离器由于焦油附着在内壁面，造成壁面积垢，影响内部流场，引起分离效率下降；
3、采用泡沫洗涤器采用水洗的方法能够连续有效地除去粉尘杂质，但需要增设泵、管线和阀等外部循环系统，对设备的要求较高，投资大，此外气体通过液层的压降较大。
发明内容
为了克服现有技术的局限性，本发明提供了一种采用液相旋流形成的涡状流场作为气体旋风分离面方式的自循环旋液复合式气体过滤器及其过滤方法。本发明设备可连续操作，结构紧凑，通过分段除尘，效率高。并且水实现自循环，耗水量较小，运行成本低。具有良好的自适应性。本发明采取的技术方案是一种自循环旋液复合式气体过滤器，其特点是包括筒体，设置在筒体壁上的排气口、入口管以及排污管，所述筒体内由上而下顺序设置为洁净气体输出腔、丝网过滤腔、高速分离腔、旋液吸收腔和沉降排污腔；其中
所述的洁净气体输出腔与所述的丝网过滤腔之间由丝网除沫器分隔；所述的洁净气体输出腔连通排气口；
所述的丝网过滤腔与所述的高速分离腔之间由分隔板分隔；所述的高速分离腔连通入
口管；
所述的高速分离腔与所述的旋液吸收腔之间由导流板分隔；该导流板的部分区域与筒体内壁之间设有间隙；
所述的旋液吸收腔与所述的沉降排污腔之间由稳流板分隔；所述沉降排污腔连通排污
管；
以及，还包括一升气管和一内置循环管；
所述的升气管设置在所述高速分离腔内，其顶部穿过所述的分隔板，底部穿过所述的导流板，将所述旋液吸收腔与所述丝网过滤腔连通；所述的内置循环管位于所述高速分离腔内，其上端口部穿过所述分隔板，与所述的丝网过滤腔连通。上述一种自循环旋液复合式气体过滤器，其中，所述的入口管设有缩径段，所述的入口管的缩径段切向穿过筒壁，设置在所述高速分离腔内顶部，与所述高速分离腔贯通，形成文丘里管结构。上述一种自循环旋液复合式气体过滤器，其中，所述分隔板中央设有通孔，通孔旁设有至少一个引流孔；所述的导流板的中央设有通孔；所述的升气管设置在所述高速分离腔内，其顶部穿套在所述分隔板的通孔内，与所述分隔板连接，口部位于所述丝网过滤腔内；该升气管的底部穿套在所述导流板的通孔内，与所述导流板连接，口部位于所述旋液吸收腔内，将所述旋液吸收腔与所述丝网过滤腔连通；所述的内置循环管位于所述高速分离腔内，其上端口部与所述分隔板的引流孔贯连。
上述一种自循环旋液复合式气体过滤器，其中，还包括一外置循环管和一补液管；所述外置循环管的一端与所述旋液吸收腔底部连通，另一端与所述入口管连通；所述补液管与所述入口管连通。上述一种自循环旋液复合式气体过滤器，其中，所述的导流板由多个倾斜板构成，各倾斜板的一端与升气管底部周边固连，另一端与筒体内部固连；各倾斜板之间设有间隙。上述一种自循环旋液复合式气体过滤器，其中，所述的沉降排污腔底部设置检修通道。一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，其特点是，包括以下步骤
雾化捕尘的步骤含尘气体通过入口管进入筒体内部的高速分离腔内，被雾化的液滴捕获；
高速离心的步骤液滴捕获的粉尘在高速分离腔内产生强大的离心力用下，液滴及颗粒附着于高速分离腔的内壁；
旋液吸收除尘的步骤附着于高速分离腔的内壁的液滴及颗粒向下旋流至旋液吸收腔，形成不同形状的漩涡；在旋流过程中，颗粒被旋流至沉降排污腔，而分离后的气体由涡心通过升气管进入丝网过滤腔；
丝网过滤的步骤进入到丝网过滤腔的气体通过丝网过滤腔设置的除沫器对液滴和粉尘实现精过滤，分离后的较纯净气体由排气口进入下一工段；少量的液体由丝网过滤腔底部的引流孔通过内置循环管进入高速分离腔循环利用；
颗粒沉降排污的步骤被分离下来的粉尘再经过稳流板的稳流作用，在沉降排污腔底部沉降，由排污管排出；部分液体由连通旋液吸收腔和入口管的外置循环管进入入口，循环利用。上述一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，其中，所述的雾化捕尘的步骤中液体通过补液管或外置管进入气体高速流动的文氏管缩径段，在高速分离腔内扩径，实现对液体的雾化；雾化产生的细小液滴与气体中的粉尘撞击，捕获凝聚成一定大小的粉尘聚结体。上述一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，其中，所述的高速离心的步骤中由雾化捕尘步骤得到的含尘液滴和粉尘颗粒以很高的气流速度切向射入高速分离腔，产生强大的离心力。在离心力的作用下，液滴及颗粒附着于高速分离腔的内壁。液滴在分离腔内形成薄层液膜，对附着于内壁的粉尘进行二次捕获，形成的含污液膜沿内壁向下旋流至旋液吸收腔。上述一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，其中，所述的旋液吸收的步骤中由高速分离腔进入的气体通过导流板的作用，被减速导流成倾斜向下的气流；不同流速的气流产生的推动力，驱动旋液吸收腔内的液体旋流，形成不同形状的漩涡；涡面内的含尘气体在旋风分离的作用下，颗粒被离心力甩向漩涡的边缘旋流至沉降排污腔，而分离后的气体由涡心通过升气管进入丝网过滤腔。本发明由于采取了以上的技术方案，因此，其产生的积极效果是明显的
1、由于在筒体内从上而下顺序设置丝网过滤腔、高速分离腔、旋液吸收腔和沉降排污腔；将入口管段切向穿设于筒体内连接于高速分离腔，入口管的扩径在高速分离腔内实现文丘里结构；高速分离腔与旋液吸收腔由导流板分隔；通过导流板的导流作用实现气体驱动液体形成漩涡状流场；旋液吸收腔通过内置于高速分离腔内的升气管与丝网除沫腔连通，丝网过滤腔内置的丝网除沫器对液滴进行精过滤；旋液吸收腔与沉降排污腔由稳流板 分隔，通过稳流板的稳流作用实现吸收颗粒的沉降，并防止沉降的颗粒被漩涡再次卷起。因此可对含尘气体实现不同精度的分段过滤，实现较高的分离效率；
2、由于涡状流场是由气流旋转带动，因此能够利用不同流速气体驱动形成液体涡面的不同，对不同速度的气流形成与之适应的不同涡面，具有良好的自适应性；
3、此外，利用内部流程形成的压差，通过外置循环管连通旋液吸收腔与入口文氏管，并通过内置循环管连通高速分离腔，实现液体的循环利用，减少耗水量和液泵等动力设备的投资，节约了能源。
图I是本发明自循环旋液复合式气体过滤器的一种实施例的外形结构示意图。图2是图I是右视剖视图。图3是图I的剖视图及显示气液分离原理的线路图。图4是本发明自循环旋液复合式气体过滤器的分离过滤方法的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步阐述本发明的性能、结构和特征。请参阅图I 图3，其中图I是本发明自循环旋液复合式气体过滤器的外形结构不意图；图2是图I是右视首I]视图；图3是图I的首I]视图及显不气液分尚原理的线路图。本发明一种自循环旋液复合式气体过滤器，包括筒体1，所述的筒体内壁由上而下顺序设置丝网除沫器2、分隔板3、导流板4、稳流板5，将所述筒体内由上而下顺序分隔为洁净气体输出腔11、丝网过滤腔12、高速分离腔13、旋液吸收腔14和沉降排污腔15 ;筒体壁是还设有排气口 16、入口管17以及排污口 18。其中
所述的丝网除沫器2设置在所述洁净气体输出腔11和丝网过滤腔12之间，所述的洁净气体输出腔连通排气口 16。所述的分隔板3设置在所述的丝网过滤腔12与所述的高速分离腔13之间，所述的高速分离腔连通入口管17。本实施例中，所述的入口管的缩径段171切向穿过筒壁，设置在所述高速分离腔内，位于所述高速分离腔的顶部，与所述高速分离腔贯通形成文丘里管结构。所述的导流板4设置在所述的高速分离腔13与所述的旋液吸收腔14之间，该导流板的部分区域与筒体内壁之间设有间隙。本实施例中，所述的导流板4由多个倾斜板构成，各倾斜板的一端与升气管底部周边固连，另一端与筒体内部固连；各倾斜板之间设有间隙。所述的稳流板5设置在所述的旋液吸收腔14与所述的沉降排污腔15之间；所述沉降排污腔连通排污管18。 本发明还包括一升气管6和一内置循环管7。所述的升气管设置在所述高速分离腔内，其顶部穿过所述的分隔板，底部穿过所述的导流板，将所述旋液吸收腔与所述丝网过滤腔连通；所述的内置循环管位于所述高速分离腔内，其上端口部穿过所述分隔板，与所述的丝网过滤腔连通。本实施例中，在所述分隔板的中央设有通孔31，旁边设有至少一个引流孔32 ;在所述的导流板4中央设有通孔41。所述的升气管6设置在所述高速分离腔内，其顶部穿过所述分隔板3的通孔，位于所述丝网过滤腔内，其底部穿过所述导流板4的通孔，位于所述旋液吸收腔内，将所述旋液吸收腔14与所述丝网过滤腔12连通；所述的内置循环管7设置在所述分隔板底部，该内置循环管位于所述高速分离腔内，其上端口部与所述分隔板的引流孔贯连，与所述的丝网过滤腔连通。本发明一种自循环旋液复合式气体过滤器中，还包括一外置循环管8和一补液管9 ;所述外置循环管的一端与所述旋液吸收腔底部连通，另一端与所述入口管连通；部分液体由连通旋液吸收腔和入口管的外置循环管，进入入口，循环利用。所述补液管与所述入口管连通。为方面排污部位的检修，本发明一种自循环旋液复合式气体过滤器中，所述的沉降排污腔底部还设置检修通道19。本发明工作过程如图3所示图中气体的流通路径(实线)为a，液体的流通路径(虚线)为b，其中气液相互作用产生的分界涡面(粗实线)为C。含尘气体a通过入口管进入筒体内部，同时由补液管或外置循环管所喷注的液体b在高速分离腔内雾化，部分粉尘被液滴捕获，并在高速分离腔内实现初次分离。分离后的气体由其底部的导流板导流为斜下气流，驱动旋液吸收腔内的液体形成一定形状的旋流，通过旋风分离，粉尘被涡面c吸收，实现二次分离。分离后的气体由升气管进入丝网除沫腔，经过丝网除沫器的过滤实现三次分离。完成烟尘的三级过滤。分离后的较纯净气体由排气口进入下一工段。少量的液体由丝网过滤腔底部的引流孔通过内置循环管进入高速分离腔循环利用。被分离下来的粉尘再经过稳流板的稳流作用，在沉降排污腔底部沉降，由排污管排出。请参阅图4，图4是本发明自循环旋液复合式气体过滤器的过滤方法的工艺流程图。本发明一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，包括以下步骤
雾化捕尘的步骤SI :含尘气体通过入口管进入筒体内部的高速分离腔内，被雾化的液滴捕获。该步骤中液体通过补液管或外置管进入气体高速流动的文氏管缩径段，在高速分离腔内扩径，实现对液体的雾化；雾化产生的细小液滴与气体中的粉尘撞击，捕获凝聚成一定大小的粉尘聚结体。高速离心的步骤S2 :液滴捕获的粉尘在高速分离腔内产生强大的离心力用下，液滴及颗粒附着于高速分离腔的内壁。该步骤中由雾化捕尘步骤得到的含尘液滴和粉尘颗粒以很高的气流速度切向射入高速分离腔，产生强大的离心力。在离心力的作用下，液滴及颗粒附着于高速分离腔的内壁。液滴在分离腔内形成薄层液膜，对附着于内壁的粉尘进行二次捕获，形成的含污液膜沿内壁向下旋流至旋液吸收腔；
旋液吸收除尘的步骤S3 :附着于高速分离腔的内壁的液滴及颗粒向下旋流至旋液吸收腔，形成不同形状的漩涡；在旋流过程中，颗粒被旋流至沉降排污腔，而分离后的气体由涡心通过升气管进入丝网过滤腔。该步骤中由高速分离腔进入的气体通过导流板的作用，被减速导流成倾斜向下的气流(斜下气流)；不同流速的气流产生的推动力，驱动旋液吸收腔内的液体旋流，形成不同形状的漩涡；涡面内的含尘气体在旋风分离的作用下，颗粒贴近涡面，并被涡面吸收进入液相，随液体一并旋流；由于颗粒的密度比液体大，因此在旋流的过程中，被离心力甩向漩涡的边缘旋流至沉降排污腔；而分离后的气体由涡心通过升气管进入丝网过滤腔；
丝网过滤的步骤S4 :进入到丝网过滤腔的气体通过丝网过滤腔设置的除沫器对液滴和粉尘实现精过滤，分离后的较纯净气体由排气口进入下一工段；少量的液体由丝网过滤 腔底部的弓I流孔通过内置循环管进入高速分离腔循环利用；
颗粒沉降排污的步骤S5 :被分离下来的粉尘再经过稳流板的稳流作用，在沉降排污腔底部沉降，由排污管排出；部分液体由连通旋液吸收腔和入口管的外置循环管进入入口，循环利用。本发明利用内部流程形成的压差，实现液体的循环利用，可减少耗水量和液泵等动力设备的投资。具有结构简单、投资小、净化效率高、污水排放量小、运行安全、可靠性强等优点。
权利要求
1.一种自循环旋液复合式气体过滤器，其特征在于，包括筒体，设置在筒体壁上的排气口、入口管以及排污管，所述筒体内由上而下顺序设置为洁净气体输出腔、丝网过滤腔、高速分离腔、旋液吸收腔和沉降排污腔；其中 所述的洁净气体输出腔与所述的丝网过滤腔之间由丝网除沫器分隔；所述的洁净气体输出腔连通排气口； 所述的丝网过滤腔与所述的高速分离腔之间由分隔板分隔；所述的高速分离腔连通入口管； 所述的高速分离腔与所述的旋液吸收腔之间由导流板分隔；该导流板的部分区域与筒体内壁之间设有间隙； 所述的旋液吸收腔与所述的沉降排污腔之间由稳流板分隔；所述沉降排污腔连通排污管； 以及，还包括一升气管和一内置循环管， 所述的升气管设置在所述高速分离腔内，其顶部穿过所述的分隔板，底部穿过所述的导流板，将所述旋液吸收腔与所述丝网过滤腔连通； 所述的内置循环管位于所述高速分离腔内，其上端口部穿过所述分隔板，与所述的丝网过滤腔连通。
2.根据权利要求I所述的一种自循环旋液复合式气体过滤器，其特征在于，所述的入口管设有缩径段，所述的入口管的缩径段切向穿过筒壁，设置在所述高速分离腔内顶部，与所述高速分离腔贯通，形成文丘里管结构。
3.根据权利要求I所述的一种自循环旋液复合式气体过滤器，其特征在于，所述分隔板中央设有通孔，通孔旁设有至少一个引流孔； 所述的导流板的中央设有通孔； 所述的升气管设置在所述高速分离腔内，其顶部穿套在所述分隔板的通孔内，与所述分隔板连接，口部位于所述丝网过滤腔内；该升气管的底部穿套在所述导流板的通孔内，与所述导流板连接，口部位于所述旋液吸收腔内，将所述旋液吸收腔与所述丝网过滤腔连通； 所述的内置循环管位于所述高速分离腔内，其上端口部与所述分隔板的引流孔贯连。
4.根据权利要求I所述的一种自循环旋液复合式气体过滤器，其特征在于，还包括一外置循环管和一补液管； 所述外置循环管的一端与所述旋液吸收腔底部连通，另一端与所述入口管连通； 所述补液管与所述入口管连通。
5.根据权利要求I所述的一种自循环旋液复合式气体过滤器，其特征在于，所述的导流板由多个倾斜板构成，各倾斜板的一端与升气管底部周边固连，另一端与筒体内部固连；各倾斜板之间设有间隙。
6.根据权利要求I所述的一种自循环旋液复合式气体过滤器，其特征在于，所述的沉降排污腔底部设置检修通道。
7.一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，其特征在于，包括以下步骤 雾化捕尘的步骤含尘气体通过入口管进入筒体内部的高速分离腔内，被雾化的液滴捕获；高速离心的步骤液滴捕获的粉尘在高速分离腔内产生强大的离心力用下，液滴及颗粒附着于高速分离腔的内壁； 旋液吸收除尘的步骤附着于高速分离腔的内壁的液滴及颗粒向下旋流至旋液吸收腔，形成不同形状的漩涡；在旋流过程中，颗粒被旋流至沉降排污腔，而分离后的气体由涡心通过升气管进入丝网过滤腔； 丝网过滤的步骤进入到丝网过滤腔的气体通过丝网过滤腔设置的除沫器对液滴和粉尘实现精过滤，分离后的较纯净气体由排气口进入下一工段；少量的液体由高速分离腔底部的内置循环管进入高速分离腔循环利用； 颗粒沉降排污的步骤被分离下来的粉尘再经过稳流板的稳流作用，在沉降排污腔底部沉降，由排污管排出；部分液体由连通旋液吸收腔和入口管的外置循环管进入入口，循环利用。
8.根据权利要求7所述的一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，其特征在于，所述的雾化捕尘的步骤中液体通过补液管或外置管进入气体高速流动的文氏管缩径段，在高速分离腔内扩径，实现对液体的雾化；雾化产生的细小液滴与气体中的粉尘撞击，捕获凝聚成粉尘聚结体。
9.根据权利要求7所述的一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，其特征在于，所述的高速离心的步骤中由雾化捕尘步骤得到的含尘液滴和粉尘颗粒以很高的气流速度切向射入高速分离腔，产生强大的离心力；在离心力的作用下，液滴及颗粒附着于高速分离腔的内壁，形成薄层液膜，对附着于内壁的粉尘进行二次捕获，所形成的含污液膜沿内壁向下旋流至旋液吸收腔。
10.根据权利要求7所述的一种自循环旋液复合式气体的过滤方法，其特征在于，所述的旋液吸收的步骤中由高速分离腔进入的气体通过导流板的作用，被减速导流成倾斜向下的气流；不同流速的气流产生的推动力，驱动旋液吸收腔内的液体旋流，形成不同形状的漩涡；涡面内的含尘气体在旋风分离的作用下，颗粒被离心力甩向漩涡的边缘旋流至沉降排污腔，而分离后的气体由涡心通过升气管进入丝网过滤腔。
全文摘要
本发明公开了一种自循环旋液复合式气体过滤器，其特点是包括筒体，筒体内由上而下顺序设置为洁净气体输出腔、丝网过滤腔、高速分离腔、旋液吸收腔和沉降排污腔；其中洁净气体输出腔与丝网过滤腔之间由丝网除沫器分隔；丝网过滤腔与高速分离腔之间由分隔板分隔；高速分离腔与旋液吸收腔之间由导流板分隔；旋液吸收腔与沉降排污腔之间由稳流板分隔；还包括设置在高速分离腔内一升气管和一内置循环管，升气管将旋液吸收腔与丝网过滤腔连通；高速分离腔连通入口管；沉降排污腔连通排污管；洁净气体输出腔连通排气管。具有结构简单、投资小、净化效率高、污水排放量小、运行安全、可靠性强等优点。
文档编号B01D50/00GK102921259SQ201210444648
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者连小松, 张纬敏, 胡涛, 刁安娜, 蔡宏 申请人:上海齐耀螺杆机械有限公司