一种气固分离装置的制作方法

本发明涉及粗煤气处理设备技术领域，尤其涉及一种气固分离装置。

背景技术：

在煤气化工艺过程中，粉煤在气化炉内经过气化反应后，会生成粗煤气和固体颗粒。大部分固体颗粒在自身重力作用下，会落到气化炉的底部并由气化炉的底部排出气化炉，少量固体颗粒会随着粗煤气一起进入后续处理系统进行分离净化和冷却。

为了分离粗煤气中携带的固体颗粒，通常会选择旋风分离器进行除尘，而旋风分离器往往对粒径较大的固体颗粒具有较好的分离效果，而对于煤粉气化时所产的微细固体颗粒，由于其粒径小和质量轻的特性，因此采用旋风分离装置很难达到较好的分离效果。

技术实现要素：

本发明提供一种气固分离装置，能够有效分离出粗煤气中的固体颗粒，提高粗煤气的洁净程度。

为达到上述目的，本发明提供了一种气固分离装置，包括壳体，所述壳体内形成有气固分离腔，所述壳体的侧壁上连接有进气管，顶壁上连接有排气管，底壁上连接有排灰管，所述进气管、所述排气管和所述排灰管均与所述气固分离腔连通，且沿所述进气管的进气方向，所述进气管倾斜向上延伸并与所述气固分离腔的内壁相切。

本发明提供的一种气固分离装置，由于气固分离装置包括壳体，壳体内形成有气固分离腔，壳体的侧壁上连接有进气管，顶壁上连接有排气管，底壁上连接有排灰管，进气管、排气管和排灰管均与气固分离腔连通，且沿进气管的进气方向，进气管倾斜向上延伸并与气固分离腔的内壁相切，因此，在将携带有固体颗粒的粗煤气沿进气管通入气固分离腔之后，粗煤气将沿气固分离腔的切向倾斜向上冲击到气固分离腔的内壁上，并在气固分离腔的内壁的反作用力和自身重力作用下，呈螺旋状向下移动至气固分离腔的底部，并在此过程中，与气固分离腔的内壁产生数次碰撞，每碰撞一次，均会有一部分固体颗粒脱离粗煤气的夹带作用而与粗煤气分离，而最终在气固分离腔底部获得的洁净气体将向上移动至气固分离腔的顶部并由排气管排出，此向上移动的洁净气体将会向上推动由进气管再次通入气固分离腔的粗煤气，以增大粗煤气进入气固分离腔后向上移动的速度，从而提高粗煤气与气固分离腔撞击的力度，从而使更多的固体颗粒脱离粗煤气的夹带作用而与粗煤气分离，以有效分离出粗煤气中的固体颗粒，提高粗煤气的洁净程度。同时，由于沿进气管的进气方向，进气管倾斜向上延伸，因此，携带有固体颗粒的粗煤气可沿进气管倾斜向上进入气固分离腔内位于进气管上方的空间，然后与气固分离腔的内壁进行多次冲击，并在重力作用下螺旋向下流动至气固分离腔的底部，从而延长了粗煤气在气固分离腔内的流动路径，提高了气固分离的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例气固分离装置的结构示意图；

图2为本发明实施例气固分离装置中安装于进气管内的平面螺旋型盘管的结构示意图；

图3为图1所示气固分离装置沿a-a的截面结构示意图。

附图标记：

1—壳体；2—气固分离腔；3—进气管；31—主体管段；32—缩径管段；4—排气管；5—排灰管；6—过滤网；7—反吹气装置；71—输气装置；72—平面螺旋型盘管；721—吹气孔；711—输气管；712—脉冲阀；8—开关阀门；9—加热装置；10—压差计。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1，图1为本发明实施例气固分离装置的一个具体实施例，本实施例的气固分离装置包括壳体1，所述壳体1内形成有气固分离腔2，所述壳体1的侧壁上连接有进气管3，顶壁上连接有排气管4，底壁上连接有排灰管5，所述进气管3、所述排气管4和所述排灰管5均与所述气固分离腔2连通，且沿所述进气管3的进气方向，所述进气管3倾斜向上延伸并与所述气固分离腔2的内壁相切。

本发明提供的一种气固分离装置，由于气固分离装置包括壳体1，壳体1内形成有气固分离腔2，壳体1的侧壁上连接有进气管3，顶壁上连接有排气管4，底壁上连接有排灰管5，进气管3、排气管4和排灰管5均与气固分离腔2连通，沿进气管3的进气方向，进气管3倾斜向上延伸并与气固分离腔2的内壁相切，因此，在将携带有固体颗粒的粗煤气沿进气管3通入气固分离腔2之后，粗煤气将沿气固分离腔2的切向倾斜向上冲击到气固分离腔2的内壁上，并在气固分离腔2的内壁的反作用力和自身重力作用下，呈螺旋状向下移动至气固分离腔2的底部，并在此过程中，与气固分离腔2的内壁产生数次碰撞，每碰撞一次，均会有一部分固体颗粒脱离粗煤气的夹带作用而与粗煤气分离，而最终在气固分离腔2底部获得的洁净气体将向上移动至气固分离腔2的顶部并由排气管4排出，此向上移动的洁净气体将会向上推动由进气管3再次通入气固分离腔2的粗煤气，以增大粗煤气进入气固分离腔2后向上移动的速度，从而提高粗煤气与气固分离腔2内壁撞击的力度，从而使更多的固体颗粒脱离粗煤气的夹带作用而与粗煤气分离，以有效分离出粗煤气中的固体颗粒，提高粗煤气的洁净程度。同时，由于沿进气管的进气方向，进气管倾斜向上延伸，因此，携带有固体颗粒的粗煤气可沿进气管3倾斜向上进入气固分离腔2内位于进气管3上方的空间，然后与气固分离腔2的内壁进行多次冲击，并在重力作用下螺旋向下流动至气固分离腔2的底部，从而延长了粗煤气在气固分离腔2内的流动路径，提高了气固分离的效果。

在上述实施例中，气固分离腔2可以为圆柱型腔体，也可以为倒圆锥型腔体，还可以为方柱型腔体，在此不做具体限定。但是，在携带有固体颗粒的粗煤气进入气固分离腔2之后，为了顺利引导气流围绕气固分离腔2的内壁一周螺旋向下流动，同时为了使分离出的固体颗粒能够汇聚于气固分离腔2的底部，优选的，气固分离腔2为如图1所示上端为圆柱型腔体，下端为倒锥型腔体，圆柱形腔体和倒圆锥型腔体均可顺利引导进入其内的气流沿侧壁螺旋向下流动，且固体颗粒掉落至倒圆锥型腔体内时，可在倒圆锥型腔体的侧壁的引导作用下汇聚至倒圆锥型腔体的底部，以利于由设置于气固分离腔2底部的排灰管5排出。

其中，为了在提高粗煤气由进气管进入气固分离腔时的速度的同时，防止进气管通入的气体冲刷至气固分离腔的顶壁并直接由顶壁上的排气管直接排出，可选的，如图1所示，进气管3与水平面之间的夹角α为20°～60°。

另外，为了避免进气管在沿切向向气固分离腔内通入较大速度的气流时，气体因气固分离腔内壁的反弹作用而返回至进气管内，优选的，如图3所示，进气管3在水平面上的投影与气固分离腔2在连通进气管3处的水平切线之间的夹角β为60°～90°，进气管3在水平面上的投影与气固分离腔2在连通进气管3处的水平切线之间的夹角在此角度范围内时，由进气管3通入的气流与气固分离腔2内壁之间的撞击点至进气管3出口之间的距离较远，且在气固分离腔2内壁的反作用下，气流向远离进气管3出口的方向反射，能够减小气流因气固分离腔2内壁的反弹作用而返回至进气管3内的可能性。

在上述实施例中，需要说明的是，气固分离腔2在连通进气管3处的水平切线是指：沿水平方向延伸，并与气固分离腔内壁连通进气管的位置处相切的直线。

为了进一步提高粗煤气沿进气管进入气固分离腔时的速度，以增大气固体颗粒与粗煤气之间的分离效果，优选的，如图1所示，进气管3包括主体管段31和缩径管段32，缩径管段32位于主体管段31靠近壳体1的一端，且沿进气管3的进气方向，缩径管段32的直径逐渐缩小，这样，通过缩径管段32进一步增大了粗煤气沿进气管3进入气固分离腔2时的速度，从而增大了粗煤气中的固体颗粒与气固分离腔2内壁之间的撞击力度，进一步提高了固体颗粒与粗煤气之间的分离效果。

在上述实施例中，为了避免缩径管段32的长度过大而占用较大空间，同时为了有效聚拢流入其内的气固流，以提高气固流的速度，可选的，缩径管段32的长度为缩径管段32较小端的直径的4～12倍，当缩径管段32的长度在此范围内时，缩径管段32的长度适中，既可避免缩径管段32因长度过大而占用较大空间，又可有效聚拢流入其内的气固流，以提高气固流的速度。而且，为了在提高粗煤气沿进气管3进入气固分离腔2的速度的同时，保证进气的顺畅性，优选的，缩径管段32的缩径比为1.2～3。

需要说明的是，缩径管段32的缩径比是指缩径管段32的直径较大端的直径与直径较小端的直径之比。

进一步的，为了提高气固分离装置的气固分离效率，优选的，如图1所示，进气管3和排气管4内均设有过滤网6，每个过滤网6均对应设有反吹气装置7，反吹气装置7的吹气孔位于反吹气装置7对应的过滤网6的排气侧，并与过滤网6的排气面相对，这样，进气管3内的过滤网6能够减少进入气固分离腔2的粗煤气中携带的较大颗粒的量，排气管4中的过滤网6能够减少由排气管4排出气固分离腔2的粗煤气中携带的微细颗粒的量，从而使气固分离装置能够有效地分离出粗煤气中的固体颗粒，进而提高了气固分离效率。同时，由于进气管3内的过滤网6能够减少进入气固分离腔2的粗煤气中携带的固体颗粒的量，因此能够降低粗煤气在进入气固分离腔2后对气固分离腔2内壁的冲击力度，减小气固分离腔2侧壁的磨损度，延长壳体的寿命。而且，通过设置反吹气装置7向滤网6反向吹送气体，能够清除滞留于过滤网6上的固体颗粒，从而避免固体颗粒在过滤网6处产生堵塞。

在上述实施例中，需要说明的是，为了方便描述，沿气固分离装置内气体的流动方向，过滤网6的进气侧是指过滤网6连通进气管3的进气端的一侧，过滤网6的排气侧是指过滤网6连通排气管4的排气端的一侧，过滤网6的排气面是指过滤网6朝向排气侧的表面。

其中，在将图1所示的气固分离装置应用于煤气化系统时，可以将气化炉排出的粗煤气直接通入气固分离装置内，也可以将气化炉排出的粗煤气冷却后，再通入气固分离装置内，在此不做具体限定。但是，为了提高煤气化效率，通常将气化炉排出的粗煤气直接通入气固分离装置内，此时，由于粗煤气的温度较高，因此若过滤网6采用普通材料制作，则容易在高温环境下产生熔融变形。为了避免上述问题，优选过滤网6由耐高温金属或耐高温陶瓷材料制作，并优选过滤网6能够承受的最大温度大于或等于650℃。其中，当过滤网6由金属材料制作时，为了提高过滤网6在进气管3和排气管4内的连接强度，优选过滤网6通过焊接方法连接于进气管3和排气管4内。

另外，为了保证过滤网6的强度，以避免因气流频繁冲击过滤网6而使过滤网6产生变形，同时为了减少过滤网6在进气管3或排气管4内的占用空间和自身重量，优选的，过滤网6的厚度为1～2毫米，当过滤网6的厚度在此范围内时，既可保证过滤网6的强度，又可减少过滤网6在进气管3或排气管4内的占用空间和自身重量。

再者，为了使进气管3内的过滤网6能够有效滤除粗煤气中的较大颗粒，同时为了保证进气管3内气体流通的顺畅性，优选的，进气管3内过滤网6的网孔直径为80～120微米，进气管3内过滤网6的网孔直径在此范围内，既能够有效滤除粗煤气中的较大颗粒，又能够保证进气管3内气体流通的顺畅性。而当进气管3内过滤网6的网孔直径小于80微米时，网孔直径较小，大量的固体颗粒滞留于过滤网6处形成堵塞，从而不能保证进气管3内气体流通的顺畅性；当进气管3内过滤网6的网孔直径大于120微米时，网孔直径较大，过滤网6所滤除的较大颗粒较少，气流进入气固分离腔2后对气固分离腔2内壁的冲击力度较大，气固分离腔2侧壁的磨损度较大。

同理，在图1所示的实施例中，为了使排气管4内的过滤网6能够有效滤除粗煤气中的细微颗粒，同时为了保证排气管4内气体流通的顺畅性，优选的，排气管4内过滤网6的网孔直径为0.3～0.5微米，排气管4内过滤网6的网孔直径在此范围内，既能够有效滤除粗煤气中的细微颗粒，又能够保证排气管4内气体流通的顺畅性。而当排气管4内过滤网6的网孔直径大于0.5微米时，排气管4内过滤网6的过滤效果不佳，不能有效滤除粗煤气中的细微颗粒；当排气管4内过滤网6的网孔直径小于0.3微米时，大量的微细颗粒将滞留于过滤网6处而形成堵塞，从而不能保证排气管4内气体流通的顺畅性，且网孔较小，过滤网6的制作难度较大。

在图1所示的实施例中，为了有效清除滞留于过滤网6上的固体颗粒，同时为了避免因反吹气装置7吹出的气量过大而产生气量浪费，优选的，反吹气装置7的吹气量为3～5标准立方米每小时，反吹气装置7的吹气量在此范围内时，既可有效清除滞留于过滤网6上的固体颗粒，又可避免因反吹气装置7吹出的气量过大而产生气量浪费。

在图1所示的实施例中，反吹气装置7吹出的气体可以为氮气、氢气、合成气、惰性气体等，在此不做具体限定。但是，由于自然界中氮气的储量丰富，且氮气为工业常用气体，因此，优选反吹气装置7吹出的气体为氮气。

具体的，反吹气装置7可以制作为如图1所示结构，即，反吹气装置7包括输气装置71和平面螺旋型盘管72，平面螺旋型盘管72所在平面与反吹气装置7对应的过滤网6的排气面相对，平面螺旋型盘管72的结构如图2所示，参见图2，吹气孔721为多个，多个吹气孔721沿平面螺旋型盘管72的延伸路径均匀开设于平面螺旋型盘管72朝向过滤网的一侧，参见图1，输气装置71用于向平面螺旋型盘管72内输送气体，这样，通过平面螺旋形盘管上开设的多个吹气孔721向过滤网上各个位置均匀吹出气体，以避免固体颗粒在过滤网上不同位置处形成堵塞。

在上述实施例中，为了有效避免固体颗粒在过滤网上的不同位置处形成堵塞，同时为了减少平面螺旋型盘管上吹气孔的设置数量，优选的，如图2所示，沿平面螺旋型盘管72的延伸路径，相邻两个吹气孔721之间的间距d1为2～3厘米，平面螺旋型盘管72的螺旋间距d2为1～1.5厘米，这样，平面螺旋型盘管72上的吹气孔721的开设面积之和适中，且开设密度适中，能够有效避免固体颗粒在过滤网6上的不同位置处形成堵塞，同时避免平面螺旋型盘管72上的吹气孔721的开设数量较多而提高了平面螺旋型盘管72的制作难度。

在图2所示的实施例中，为了使气体由吹气孔721吹出时具有一定的速度，同时，为了使输气装置向平面螺旋型盘管72输送的气体能够完全由吹气孔721吹出，吹气孔721的直径为3～5毫米，吹气孔721的直径在此范围内时，既可使输气装置向平面螺旋型盘管72输送的气体能够完全由吹气孔721吹出，又能够使气体由吹气孔721吹出时具有一定的速度。

在图1所示的实施例中，为了使平面螺旋型盘管72上的多个吹气孔721吹出的气体能够在混合均匀后再进入过滤网6的排气面，同时，为了保证吹气孔721吹出的气体在进入过滤网6的排气面时仍具有较高的气速，优选的，平面螺旋型盘管72所在平面与滤网所在平面之间的距离为1～2厘米，当平面螺旋型盘管72所在平面与过滤网6所在平面之间的距离在此范围内时，吹气孔721至过滤网6的排气面之间的间隙适中，能够均匀混合多个吹气孔721吹出的气体，同时能够保证吹气孔721吹出的气体在进入过滤网6的排气面时仍具有较高的气速。

具体的，输气装置可以制作为如图1所示结构，即，输气装置71包括气源(图中未示出)、输气管711和脉冲阀712，输气管711的一端与气源连通，另一端与平面螺旋型盘管72连通，脉冲阀712串接于输气管711上，这样，通过脉冲阀712即可将气源内的气体沿输气管711压入平面螺旋型盘管72内，以使平面螺旋型盘管72上的吹气孔721能够向过滤网6喷吹气体。此结构简单，容易实现。

在上述实施例中，为了节省成本，优选的，如图1所示，两个反吹气装置7中的输气装置71可以共用同一个气源，并通过开关阀门8来控制气源开启或关断。

为避免反吹气装置向高温的过滤网上直接喷吹冷气而影响过滤网6的使用寿命，优选的，如图1所示，输气管711上还串接有加热装置9，加热装置9用于加热输气管711内流动的气体，这样，通过加热装置9加热了反吹气装置7喷吹的气体，以避免冷气对过滤网6的寿命造成影响。

在上述实施例中，加热装置9可以为电热棒、电热管等电加热装置9，也可以为用于与高温粗煤气进行换热的换热器，在此不做具体限定。而且，加热装置9可以将输气管711内流动的气体加热至100℃、200℃、300℃等等，在此不做具体限定，但是，为了尽可能避免对过滤网6的寿命产生影响，优选加热装置9用于将输气管711内流动的气体加热至200℃以上。为了检测过滤网上是否出现固体颗粒滞留，以确定是否启动反吹气装置，优选的，如图1所示，每个过滤网6还对应设有压差计10，压差计10的两个探头分别设置于压差计10对应的过滤网6的进气侧和排气侧，这样，压差计10可通过两个探头检测过滤网6的进气侧和排气侧的压差，当压差值等于预设阈值时，可判定过滤网6上无固体颗粒滞留，当压差值大于此预设阈值时，可判定过滤网6上有固体颗粒滞留，此时可启动反吹气装置7。

需要说明的是，本发明实施例的气固分离装置不仅适用于煤气化过程中产生的粗煤气，还适用于其他含固体颗粒的气体，尤其是携带有微细固体颗粒的气体，在此不做具体限定。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。