一种用于高温空气除尘的两级U型过滤管道系统

本发明属于空气除尘过滤，具体地说，涉及一种用于高温空气除尘的两级u型过滤管道系统。

背景技术：

1、在日常生产实验工作中，针对燃气、废气、空气等常见气体，需要采用不同的除尘过滤设备进行处理。以便于后续的进一步实验或废气回收。常见的除尘过滤方式有静电过滤、重力沉降、惯性分离等方式。惯性除尘法利用微尘与气体运动中惯性力不同的特点，在含尘气流的前方设置障碍物，使气流的方向急剧改变。此时粉尘由于惯性力比气体大得多，尘粒便脱离气流而被分离出来，得到净化的气体在急剧改变方向后排出。

2、在涉及高温空气、燃气的动力特性实验中，气体的温度较高，最高可以达到1600k以上。此时管道内过滤除尘装置就受到很大的限制，一方面，气体在电加热器中加热后会携带大量粉尘、杂质进入流道，需要加强的除尘过滤装置除去大量杂质，以避免其对实验带来影响。另一方面，常规的管道布置与过滤装置难以承受1600k以上的高温，极易出现烧蚀现象。目前国内外针对高温除尘需求常见的除尘设备有旋风除尘、高温电除尘、刚性陶瓷过滤等，但都存在过滤效率较低、最高耐温仅到800k左右等限制。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有过滤技术与常见实验系统中过滤装置设计的不足，解决高温空气过滤除尘技术中高温环境与高杂质率带来的限制，支撑高温空气热特性实验，本发明提供了一种用于高温空气除尘的两级u型过滤管道系统，对气体流道进行改造，布置在加热器和实验段之间，以解决现有的除尘过滤方式单一、耐温能力差、过滤效率低的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种用于高温空气除尘的两级u型过滤管道系统，该管道系统是由若干不同管段组合连接而成的管道，管道的外壳内套设安装有圆柱筒状的保温内胆，保温内胆的内径通道为气体流道，所述保温内胆由四层呈圆环状的层结构依次包裹而成，该四层层结构由内至外依次为刚玉陶瓷层、氧化锆陶瓷层、耐火毛毡层、气凝胶绝热层；

4、若干不同管段包括基础流道段、能让气体流向改变180°的u型过滤段，所述基础流道段呈圆柱状，有若干个，所述u型过滤段至少为两个，且气体从两个u型过滤段之间流经时，气体的流经方向至少改变过两个90°。

5、本发明管道的主体包括最外层的304不锈钢外壳和内部的保温内胆。内胆内部为气体流过的气体流道，保温内胆主要包括四层顺序布置、材料不同的层结构，共四层，由内至外依次为刚玉陶瓷层、氧化锆陶瓷层、耐火毛毡层、气凝胶绝热层，各保温层紧密接触，逐层嵌套，并在端口处设置凸台，以增加流道的密闭性。

6、最内层为刚玉陶瓷保温层，刚玉陶瓷材料耐温效果好，保温效果较差。由内至外第二层为氧化锆陶瓷层，氧化锆陶瓷耐温极限为2500k左右，且导热系数较低，兼顾耐温性与保温性。在氧化锆陶瓷层外包裹一层耐火毛毡。耐火毛毡的导热系数极低，约为0.032，具有极好的保温能力。其最外层为紧贴304不锈钢外壳的气凝胶绝热材料，其导热系数仅为0.016。经过保温内胆保温后，最外层不锈钢温度限制在400k以下，满足实验需求。

7、基础流道段呈圆柱状，可以进行任意数量的组装，u型过滤段是有个半封闭段，气体进入后会改变流向，如挡板、封头之类的结构设计，只要满足改变气体180°流向，利用惯性除尘的原理，利用高速气体接触封头、挡板后改变流向，造成惯性力差异甩出杂质微尘的特点，完成对高温空气内杂质的过滤。

8、进一步地，所述若干不同管段还包括三通连接段、储尘盖、能让气体流向改变90°的小型过滤段，三通连接段为t型，储尘盖设有储尘腔，所述小型过滤段由三通连接段与除尘盖组成。基础流道段、u型过滤段、三通连接段、小型过滤段及储尘盖，是不同模块化的管段，可以互连连接，根据不同数量、位置等需求选择连接。这里的储尘盖是封闭的盖体，同时设有用于存储灰尘杂质的储尘腔。

9、进一步地，所述u型过滤段呈t型，t型的直线段一端为开口，另一端为封口，t型的丁腿端连接有储尘盖。

10、进一步地，所述管道系统呈类u型，若干不同管段包括两个u型过滤段、一个小型过滤段，小型过滤段设置在两个u型过滤段之间，气体从管道进入依次变向180°、90°、90°、180°、90°、90°后流出。结合附图1-2示出，位于管道左上和右下的两级u型过滤段，以及在左下布置单个起辅助作用的小型过滤段，两级u型过滤段与小型过滤段的端口处均是储尘腔，用于储存惯性分离后的微尘杂质。

11、进一步地，所述保温内胆的外径为250mm，内径为100mm，保温层总厚度为150mm。

12、在工作时高温气体以较高流速进入，流经左上第一除尘点，在封闭端口空间内，高温气体与壁面接触后流向迅速改变，此时气体内的粉尘、杂质等受到较大的惯性力，脱离气流甩入空腔中，受重力作用沉淀于腔底，完成一级除尘过滤工作。此后高温空气顺序流过左下、右下第二三除尘点，完成三次过滤后流出过滤段，进入实验段。整体设计制造采用模块化的方式，分为三种构型的流道结构，通过模块化设计，流道结构与长度、过滤段数量可以调整改变，以适应不同的实验环境。

13、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

14、本发明通过模块化设计，流道结构与长度、过滤段数量可以调整改变，以适应不同的实验环境，降低了生产加工成本，提供了一种可调节的过滤流道设计，整体结构简单，材料价格低，性价比高；而且耐温性能好、保温性能强、过滤效率高，可以满足1600k以上高温空气、燃气的除尘过滤工作，支撑高温空气热特性实验，填补了本领域的空白。

15、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

技术特征：

1.一种用于高温空气除尘的两级u型过滤管道系统，其特征在于，该管道系统是由若干不同管段组合连接而成的管道，管道的外壳内套设安装有呈圆柱筒状的保温内胆，保温内胆的内径通道为气体流道，所述保温内胆由四层呈圆环状的层结构依次包裹而成，该四层层结构由内至外依次为刚玉陶瓷层、氧化锆陶瓷层、耐火毛毡层、气凝胶绝热层；

2.根据权利要求1所述的一种用于高温空气除尘的两级u型过滤管道系统，其特征在于：所述若干不同管段还包括三通连接段、储尘盖、能让气体流向改变90°的小型过滤段，三通连接段为t型，储尘盖设有储尘腔，所述小型过滤段由三通连接段与除尘盖组成。

3.根据权利要求2所述的一种用于高温空气除尘的两级u型过滤管道系统，其特征在于：所述u型过滤段呈t型，t型的直线段一端为开口，另一端为封口，t型的丁腿端连接有储尘盖。

4.根据权利要求3所述的一种用于高温空气除尘的两级u型过滤管道系统，其特征在于：所述管道系统呈类u型，若干不同管段包括两个u型过滤段、一个小型过滤段，小型过滤段设置在两个u型过滤段之间，气体从管道进入依次变向180°、90°、90°、180°、90°、90°后流出。

5.根据权利要求1所述的一种用于高温空气除尘的两级u型过滤管道系统，其特征在于：所述保温内胆的外径为250mm，内径为100mm，保温层总厚度为150mm。

技术总结
本发明公开了一种用于高温空气除尘的两级U型过滤管道系统，该管道系统是由若干不同管段组合连接而成的管道，管道的外壳内套设安装有呈圆柱筒状的保温内胆，保温内胆的内径通道为气体流道，所述保温内胆由四层呈圆环状的层结构依次包裹而成，该四层层结构由内至外依次为刚玉陶瓷层、氧化锆陶瓷层、耐火毛毡层、气凝胶绝热层；若干不同管段包括基础流道段、能让气体流向改变180°的U型过滤段。本发明通过模块化设计，流道结构与长度、过滤段数量可以调整改变，以适应不同的实验环境，降低了生产加工成本，提供了一种可调节的过滤流道设计，整体结构简单，耐温性能好、保温性能强、过滤效率高，可以满足1600K以上高温空气、燃气的除尘过滤工作。

技术研发人员：付衍琛
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11