脉冲反吹清灰装置及其喷嘴、过滤装置的制作方法

本发明属于气固分离技术领域，涉及一种过滤装置，尤其是一种过滤装置中的脉冲反吹清灰装置及其喷嘴。

背景技术：

中国是以煤为主的能源消耗大国，同时也是钢铁生产大国。2006年底，我国燃煤发电装机容量达到4.84亿千瓦，燃煤12亿吨，烟尘排放量约300万吨，而其中大约有270万吨PM10的超微细粉尘长期漂浮在空气中，特别是PM2.5以气溶胶形式存在于大气中，严重影响大气能见度和空气质量。钢铁行业粉尘排放量占我国工业粉尘排放总量的25％，烧结工业烟尘排放约占钢铁生产过程总排放量的40％之多。这些随烟气排出的粉尘成为“霆”的重要来源。

由于“霾”的众多危害，我国已经制定出更为严格的排放标准。2014年7月1日开始执行的《火电厂大气污染物排放标准(GB13223--2011)》规定：现有火力发电燃煤锅炉烟囱出口烟尘排放限值，全国为30mg/m³，重点地区特别排放限值为20mg/m³。《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准(GB28662--2012)》规定：现有烧结机球团焙烧设备颗粒物排放限值为50mg/m³，烧结机机尾排放限值为30mg/m³。

高温气体除尘是在高温条件下直接进行气固分离，实现气体净化的一项技术。它不仅成为电力、能源和相关加工工业的研究热点，也是过滤行业的重要研究课题。其中陶瓷过滤器被公认为是最具发展潜力的高温气体净化设备，它可以分离2～5μm以上的粉尘颗粒，在洁净煤燃烧发电、石油加工和环境保护等方面具有广泛的应用前景。

过滤时，气体中的粉尘颗粒在滤管外表面沉积形成滤饼，过滤压力降增加，需要定期通过高压气体脉冲反吹，除去滤管外表面的滤饼，使滤管压降恢复到过滤前的状态，实现陶瓷滤管的循环再生，使过滤除尘过程持续进行。

在现有的脉冲反吹清灰装置中，反吹的喷嘴为渐缩圆锥形喷嘴，这种喷嘴对于圆锥形引射器较为适用，为提高反吹清灰效果，将气体引射器改为横向放置的平板型引射器(该平板型引射器的类型可参见相同第一发明人的与本申请同日申请的名称为“脉冲反吹清灰装置及其气体引射器、过滤装置”的三项专利申请)时适用性较差，不但喷嘴出口与引射器入口形状不相对应，并且这种圆锥形喷嘴为轴对称形状，轴线上压力较大，梯度也较大，使得在引射器入口段及混合段较易形成激波，形成的激波明显减小了高压反吹气体的压力能，同时由于余波的影响，使得第一排陶瓷滤芯的反吹效果较差。

由此可见，现有技术中的脉冲反吹清灰装置的清灰效果较差，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种过滤器的脉冲反吹清灰装置及其喷嘴，以克服现有的技术缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种脉冲反吹清灰装置及其喷嘴、过滤装置，能够实现滤管均匀彻底地清灰。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一方面，本发明的实施例提供了一种脉冲反吹清灰装置的喷嘴，其包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的横截面上的宽度依次由小变大再变小，喷嘴本体的横截面上的高度逐渐向中心减小，喷嘴本体的纵截面形状为扁平状，喷嘴的出口也形成为扁平状。

且在上述方案提供的喷嘴中，所述喷嘴本体的横截面上的宽度变化为弧形的平滑变化。

另一方面，本发明的实施例提供了一种脉冲反吹清灰装置，包括反吹储气罐，所述反吹储气罐连接有反吹管路，所述反吹管路上设有喷嘴，所述喷嘴连接气体引射器，所述喷嘴包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的横截面上的宽度依次由小变大再变小；且喷嘴横向设置。喷嘴本体的横截面上的高度逐渐向中心减小，喷嘴本体的纵截面形状为扁平状，喷嘴的出口也形成为扁平状。

且在上述方案提供的脉冲反吹清灰装置中，所述喷嘴本体的横截面上的宽度变化为弧形的平滑变化。

在结构上，所述脉冲反吹清灰装置包括多个气体引射器，每个气体引射器对应一个所述喷嘴，多个所述喷嘴对应一个反吹管路。

并且，每个气体引射器对应多个过滤装置中的滤管。

又一方面，本发明的实施例提供了一种过滤装置，包括管板，所述管板将所述过滤装置的空间分隔为洁净气体腔室和含尘气体腔室，在含尘气体腔室侧的所述管板上设有滤管，在洁净气体腔室侧的所述管板上设有如上述任一项技术方案所述的脉冲反吹清灰装置。

综上所述，本发明的各项技术方案都使用了新型的喷嘴，该喷嘴本体的横截面上的宽度依次由小变大再变小、高度逐渐减小。这样，一方面由于喷嘴高度逐渐减小使得高压反吹气体在喷嘴出口段呈降压增速趋势，速度增加可以卷吸更多的“二次射流(即气体引射器引射周围气体的引射气量)”；另一方面由于喷嘴宽度的扩张，使得流动空间减小速度变慢，减小了使高压反吹气体的速度增大的加速度，抑制了反吹气体激波的形成，提高了第一排及后面滤管的清灰效果。通过改进喷嘴的形状，可以抑制高压反吹气体激波的形成，减小了能量损失，使得气体到达滤管表面处具有更高的压力能，以保证清灰的效率。此外，由于喷嘴抑制了高压反吹气体激波的形成，高压反吹气体发生振动的幅度减小，对滤管的热冲击和振动的影响也随之减小，延长了滤管的使用寿命。

附图说明

图1a、1b为本发明实施例提供的喷嘴结构的正视示意图和俯视示意图；

图2为带有图1a和1b所示的喷嘴的过滤装置及其脉冲反吹清灰装置的结构示意图；

图3为图2所示管板上滤管的分布示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图1a和1b为本发明实施例提供的一种脉冲反吹清灰装置的喷嘴。喷嘴6包括喷嘴本体，所述喷嘴本体的横截面上的宽度依次由小变大再变小(图1b所示的竖直方向为喷嘴的宽度方向)、高度逐渐减小，喷嘴本体的径向截面形状为扁平状(图1a所示的竖直方向为喷嘴的高度方向)。

这样，一方面由于喷嘴6的高度逐渐减小使得高压反吹气体在喷嘴6的出口段呈降压增速趋势，速度增加可以卷吸更多的“二次射流”；另一方面由于喷嘴6宽度的扩张，使得流动空间减小速度变慢，减小了使高压反吹气体的速度增大的加速度，抑制了反吹气体激波的形成，提高了第一排及后面滤管的清灰效果。通过改进喷嘴6的形状，可以抑制高压反吹气体激波的形成，减小了能量损失，使得气体到达滤管表面处具有更高的压力能，以保证清灰的效率。此外，由于喷嘴6抑制了高压反吹气体激波的形成，高压反吹气体发生振动的幅度减小，对滤管的热冲击和振动的影响也随之减小，延长了滤管的使用寿命。

在上述实施例提供的喷嘴中，所述喷嘴本体的横截面上的高度逐渐向中心减小，喷嘴6的出口形成为扁平状。这种扁平状的出口形式，减小了压力梯度，降低了激波发生的概率，降低或避免了激波对第一排滤管反吹效果的影响，同时提高了形成激波的最小临界反吹压力，反吹压力提高对镶嵌在滤管内部及粘接在滤管外表面的粉尘具有一定的清洗作用。喷嘴本体横截面上的高度逐渐向中心减小有利于喷嘴的制作安装，但并不局限于此，喷嘴本体横截面上的高度也可以逐渐向一侧减小，优选向靠近过滤装置的管板的一侧减小。

在上述实施例提供的喷嘴中，所述喷嘴本体的横截面上的宽度变化为弧形的平滑变化，这样可以减小高压反吹气体的能量损失。

上述喷嘴6的结构尺寸由气体引射器入口尺寸和需要高压反吹气体的质量流量决定。

本发明还提供了一种过滤装置及其脉冲反吹清灰装置的实施例。如图2所示，本发明的过滤装置包括管板3，管板3将过滤装置密封分隔为上部的洁净气体腔室和下部的含尘气体腔室，含尘气体腔室中设有气体入口1，洁净气体腔室中设有气体出口5。如图3所示，管板3按扇形划分为六个区域，但并不局限于六个，在其他的实施方式中，其数量可以根据需要进行设置，如五个、八个等，每个扇形区域上均设有滤管2，滤管2可以为陶瓷滤管或多孔烧结金属滤管，滤管2位于含尘气体腔室中。脉冲反吹清灰装置设置在过滤装置的顶部，即位于管板3上方的洁净气体腔室中。

脉冲反吹清灰装置包括反吹储气罐8、竖向设置的反吹管路7和气体引射器4。对应于管板3上的六个扇形区域，在管板3上横向设置(横向设置，相对于滤管12的纵向设置而言，即图2中所示的水平设置)了六个扇形的气体引射器4，气体引射器4通过橡胶密封圈(聚氨酯密封垫等)与管板3紧密连接，防止泄气。其中，气体引射器的类型可参见相同第一发明人的与本申请同日申请的名称为“脉冲反吹清灰装置及其气体引射器、过滤装置”的三项专利申请。多个滤管2共用一个气体引射器4，对应每个气体引射器4，连接反吹储气罐8的反吹管路7在管板3的上方分流成六个喷嘴6，每个喷嘴6设置在气体引射器4的入口部，且每个喷嘴6上均设置有一个对应的脉冲反吹阀13。脉冲反吹阀13为高温阀门，可以选用高温球阀、高温蝶阀或高温截止阀，上述高温阀门均可耐受高温气体通过，从而保持脉冲反吹清灰装置的稳定工作。其中，每个喷嘴6横向设置。

运行时含尘气体从气体入口1进入到含尘气体腔室中，在气体推动力的作用下到达滤管2，气流中的粉尘颗粒物被拦截在滤管2的外表面并形成粉饼层，气体通过滤管2的多孔通道过滤后进入洁净气体腔室，经气体出口5排出进入后续工艺。随着过滤操作的进行，滤管2外表面的粉饼层逐渐增厚，导致过滤装置的压降增大，这时需要采用脉冲反吹的方式实现滤管性能的再生。压电变送器11和12将压力信号传送给PLC(可编程序控制器)14，在达到设定的反吹压差时，PLC14将反吹信号传送给脉冲控制仪15，进而控制脉冲反吹阀13打开。高压反吹清灰气体由储气罐8，经反吹管路7，到达喷嘴6，在喷嘴6处卷吸大量的“二次射流”进入引射器4，在引射器4内部混合均匀形成次高压气体，次高压气体进入滤管2后进一步膨胀并反吹滤管2的外壁面，将滤管2外壁面的粉尘吹落掉到灰斗中，达到反吹清灰的目的。

综合而言，本发明提供的各实施例具有以下有益效果：

(1)一方面由于喷嘴6的高度逐渐减小使得高压反吹气体在喷嘴6的出口段呈降压增速趋势，速度增加可以卷吸更多的“二次射流”；另一方面由于喷嘴6宽度的扩张，使得流动空间减小速度变慢，减小了使高压反吹气体的速度增大的加速度，抑制了反吹气体激波的形成，提高了第一排及后面滤管的清灰效果。通过改进喷嘴6的形状，可以抑制高压反吹气体激波的形成，减小了能量损失，使得气体到达滤管表面处具有更高的压力能，以保证清灰的效率。此外，由于喷嘴6抑制了高压反吹气体激波的形成，高压反吹气体发生振动的幅度减小，对滤管的热冲击和振动的影响也随之减小，延长了滤管的使用寿命。

(2)系统的运行由PLC控制，可以在运行中自动调节反吹气体压力，稳定了高压反吹气体的反吹压力，保证反吹效果的同时使反吹过程更加平稳。

(3)由于反吹清灰效果较好，可以用更少的高压气体就达到较好的反吹效果，节约了生产成本，特别是对使用氮气或工艺合成气体作为反吹气源而言效果更优。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。