本公開涉及高溫?zé)煔鈨艋坝酂峄厥疹I(lǐng)域，尤其涉及一種顆粒床除塵與換熱一體化的裝置及方法。

背景技術(shù)：

冶金、化工、建材等高耗能、高排放工業(yè)中高溫?zé)煔庥酂峄厥蘸蛢艋瘜ξ覈?jié)能減排具有重要作用。工業(yè)高溫?zé)煔饩哂谐煞謴?fù)雜、含塵量高、有腐蝕性、工況變化大等特點(diǎn)，使得煙氣余熱回收和凈化裝置存在濾料堵塞和再生困難、余熱回收和凈化效率低等瓶頸問題，亟待解決。

高溫?zé)煔鈨艋坝酂峄厥粘Ｓ梅椒ㄖ饕幸韵聨追N：1)先通過噴淋方式降低煙氣溫度，同時(shí)除掉大部分粉塵，然后采用布袋或者陶瓷管過濾器等進(jìn)行除塵，該方法余熱回收率極低，存在二次污染。2)將高溫含塵煙氣直接引入余熱鍋爐進(jìn)行余熱回收，然后排出的較低溫度的含塵煙氣再通過布袋或者陶瓷管過濾器等進(jìn)行精密除塵，但煙氣中含有的高濃度粉塵在鍋爐壁面會結(jié)成一層厚厚的渣，增加傳熱熱阻，降低余熱回收效率，需要定期進(jìn)行人工除渣，且高溫?zé)煔庥捎跍囟容^高不能直接進(jìn)入余熱鍋爐，需要先通過水冷壁進(jìn)行冷卻，降低了余熱回收效率。3)采用顆粒床與陶瓷管過濾器等高溫除塵裝置先對高溫?zé)煔膺M(jìn)行凈化，然后再通過換熱器進(jìn)行余熱回收，該方式具有較高的余熱回收效率，但由于除塵過程與換熱過程分開進(jìn)行，無法對除塵過程進(jìn)行溫度調(diào)控以提高除塵性能，并導(dǎo)致除塵設(shè)備體積較大，成本較高；且當(dāng)高溫?zé)煔夂心Y(jié)性塵粒時(shí)，陶瓷管過濾器容易堵塞后無法清灰，從而無法再生利用，而顆粒床過濾器由于采用離散球體組成，易清灰和循環(huán)利用，在含凝結(jié)性塵粒高溫?zé)煔獬龎m中具有不可替代的優(yōu)勢。

公開內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本公開提供了一種顆粒床除塵與換熱一體化的裝置及方法，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種顆粒床除塵與換熱一體化的裝置，包括：煙氣通道和余熱回收流體通道，其中，

煙氣通道包括煙氣進(jìn)出腔體、分布板及至少一個過濾通道，用于高溫?zé)煔獾膬艋?，所述分布板連接于煙氣進(jìn)出腔體通過與至少一個過濾通道之間，并將余熱回收流體通道隔離；

余熱回收流體通道包括余熱流體出入口，及其連接的容置至少一個過濾通道的過濾筒體，余熱回收流體通道形成于過濾筒體與過濾通道外部之間，用于進(jìn)行余熱回收。

在本公開一些實(shí)施例中，所述至少一個過濾通道，其與煙氣進(jìn)出口腔體相連接，用于高溫?zé)煔膺^濾，包括：

顆粒濾料，其設(shè)置于過濾通道內(nèi)部，用于凈化高溫?zé)煔猓?/p>

濾料支撐結(jié)構(gòu)，用于濾料支撐，并且煙氣經(jīng)該支撐結(jié)構(gòu)流出。所述濾

料支撐結(jié)構(gòu)為多孔板。

在本公開一些實(shí)施例中，過濾通道為圓柱形，過濾筒體為圓柱形或方形。采用多個過濾通道時(shí)，過濾通道之間采用三角形排列、方形排列或多邊形排列，各獨(dú)立的顆粒床多通道內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁孔赃m應(yīng)調(diào)節(jié)，根據(jù)各通道除塵量自動調(diào)節(jié)煙氣流量。

在本公開一些實(shí)施例中，余熱回收流體通道還包括折流板，設(shè)置于過濾筒體與過濾通道外部形成的腔體中，用于調(diào)節(jié)余熱回收流體的流動方向，包括：

第一折流板和第二折流板，所述第一折流板和第二折流板在過濾通道外側(cè)沿著軸向不同位置布置。

折流板采用多排結(jié)構(gòu)，用于形成余熱回收流體流動通道，調(diào)節(jié)余熱回收流體流動方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種顆粒床除塵與換熱一體化的方法。高溫?zé)煔膺^濾除塵與換熱時(shí)，含塵高溫?zé)煔鈴臒煔膺M(jìn)口流入煙氣進(jìn)口腔體，然后在腔體內(nèi)分流后進(jìn)入各個過濾通道，經(jīng)過通道內(nèi)填充的顆粒濾料形成的多孔結(jié)構(gòu)對高溫?zé)煔膺M(jìn)行除塵凈化，高溫條件下顆粒濾料采用陶瓷顆粒材質(zhì)，經(jīng)凈化及換熱后的煙氣經(jīng)過濾料支撐結(jié)構(gòu)流出過濾通道，進(jìn)入煙氣出口腔體匯集后經(jīng)煙氣出口流出過濾床。

在高溫?zé)煔馇鍧嵾^濾的同時(shí)，余熱回收流體通過入口流入過濾通道外側(cè)腔體，與過濾通道內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，回收煙氣熱量，余熱回收流體在第一折流板和第二折流板形成的多次折返通道內(nèi)流動，與高溫?zé)煔膺M(jìn)行充分換熱后，通過出口流出。

在本公開一些實(shí)施例中，可以根據(jù)需要調(diào)整折流板數(shù)量和間距，并對應(yīng)改變余熱回收流體出口在余熱回收流體入口的同側(cè)或?qū)?cè)，或者余熱回收流體入口和余熱回收流體出口相互調(diào)換位置，形成不同換熱條件。

在本公開一些實(shí)施例中，在煙氣除塵與余熱回收時(shí)，在工業(yè)含塵煙氣排放通道內(nèi)接入至少兩套如權(quán)利要求1所述的顆粒床除塵與換熱一體化裝置，每次僅有一臺除塵與換熱一體化裝置工作，當(dāng)顆粒過濾床內(nèi)容塵量達(dá)到飽和后，根據(jù)在高溫?zé)煔膺M(jìn)出口監(jiān)測的壓降變化，切換至備用裝置，然后對容塵飽和的裝置進(jìn)行清灰和濾料再生，作為備用裝置待用。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本公開的顆粒床除塵與換熱一體化的裝置及方法至少具有以下有益效果其中之一：

(1)通過將顆粒床過濾結(jié)構(gòu)與換熱結(jié)構(gòu)合為一體，使得裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，在高溫?zé)煔鈨艋龎m的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效余熱回收；

(2)折流板數(shù)量和間距及余熱回收流體的出入口可根據(jù)需要調(diào)整，通過調(diào)節(jié)余熱回收流體流動方向，控制過濾通道內(nèi)煙氣及顆粒濾料溫度分布，因此在除塵與換熱過程中可對顆粒床不同位置的溫度分別進(jìn)行調(diào)控，調(diào)節(jié)與控制除塵過程的粉塵的粘附/粘結(jié)位置，提高床層容塵量，延長清灰間隔時(shí)間；

(3)由于在顆粒床除塵的同時(shí)完成了余熱回收，通過熱量交換實(shí)現(xiàn)了裝置的冷卻，并保護(hù)了裝置內(nèi)的部件，因此可用于最高溫度1000℃以上的高溫?zé)煔獬龎m與余熱回收；

(4)過濾筒體內(nèi)設(shè)置有多個獨(dú)立的過濾通道，因此各獨(dú)立的顆粒床多通道內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁孔赃m應(yīng)調(diào)節(jié)，根據(jù)各通道除塵量自動調(diào)節(jié)煙氣流量，實(shí)現(xiàn)除塵效果最大化。

附圖說明

圖1為本公開第一實(shí)施例顆粒床除塵與換熱一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圓筒形顆粒床除塵與換熱一體化裝置圖。

圖3為方形顆粒床除塵與換熱一體化裝置。

【附圖中本公開實(shí)施例主要元件符號說明】

1-煙氣進(jìn)口；2-煙氣進(jìn)口腔體

3-第一分布板；4-余熱回收流體入口

5-過濾通道；6-第二分布板

7-煙氣出口腔體；8-煙氣出口

9-第一折流板；10-過濾床筒體

11-顆粒濾料；12-濾料支撐結(jié)構(gòu)

13-余熱回收流體出口；14-第二折流板。

具體實(shí)施方式

本公開提供了一種顆粒床除塵與換熱一體化方法及裝置，將顆粒床過濾結(jié)構(gòu)與換熱結(jié)構(gòu)合為一體，不但可用于高溫?zé)煔獬龎m凈化，而且同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了高效余熱回收，縮小了裝置體積。本公開的裝置及方法在顆粒床除塵的同時(shí)完成了余熱回收，通過熱量交換實(shí)現(xiàn)了裝置的冷卻，并保護(hù)了裝置內(nèi)的部件，可用于最高溫度1000℃以上的高溫?zé)煔獬龎m與余熱回收，并且該裝置在除塵與換熱過程中可對顆粒床不同位置的溫度進(jìn)行調(diào)控，控制除塵過程的粉塵的粘附/粘結(jié)位置，提高濾層容塵量。

為使本公開的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本公開進(jìn)一步詳細(xì)說明。

在本公開的第一個示例性實(shí)施例中提供了一種顆粒床除塵與換熱一體化裝置。圖1為本公開第一實(shí)施例顆粒床除塵與換熱一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圓筒形顆粒床除塵與換熱一體化裝置過濾筒體示意圖。

如圖1-2所示，本公開裝置主要包含煙氣通道和余熱回收流體通道，其中，煙氣通道包括煙氣進(jìn)出腔體、分布板及至少一個過濾通道，用于高溫?zé)煔獾膬艋龇植及暹B接于煙氣進(jìn)出腔體通過與至少一個過濾通道之間，并將余熱回收流體通道隔離；余熱回收流體通道包括余熱流體出入口，及其連接的容置至少一個過濾通道的過濾筒體10，余熱回收流體通道形成于過濾筒體10與過濾通道5外部之間，進(jìn)行余熱回收。

以下分別對本實(shí)施例顆粒床除塵與換熱一體化裝置的各個組成部分進(jìn)行詳細(xì)描述。

所述煙氣通道包括：

煙氣進(jìn)出腔體，用于匯集高溫?zé)煔猓ǎ簾煔膺M(jìn)口腔體2，其呈漏斗型，端部與煙氣進(jìn)口1連接；煙氣出口腔體7，其呈漏斗型，端部與煙氣出口8連接；

分布板，用于將至少一個過濾通道連接在一起，并將煙氣通道與余熱回收流體通道隔離，包括：第一分布板3，其連接于過濾通道與煙氣進(jìn)口腔體2之間；第二分布板6，其連接于過濾通道與煙氣出口腔體7之間；

至少一個過濾通道5，過濾通道5為圓形，其與煙氣進(jìn)出口腔體相連接，用于高溫?zé)煔膺^濾，包括：顆粒濾料11，其設(shè)置于過濾通道5內(nèi)部，用于凈化高溫?zé)煔猓粸V料支撐結(jié)構(gòu)12，用于濾料支撐，并且煙氣經(jīng)該支撐結(jié)構(gòu)流出。所述濾料支撐結(jié)構(gòu)12為多孔板。

上述技術(shù)方案中，過濾通道之間采用三角形排列、方形排列或多邊形排列，各獨(dú)立的顆粒床多通道內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁孔赃m應(yīng)調(diào)節(jié)，根據(jù)各通道除塵量自動調(diào)節(jié)煙氣流量，實(shí)現(xiàn)除塵效果最大化。

所述余熱回收流體通道包括：

過濾筒體10，過濾筒體10為圓形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)置至少一個過濾通道5，余熱回收流體通過過濾筒體10與過濾通道5外部形成的腔體進(jìn)行余熱回收；

余熱流體出入口，其連接于過濾筒體10，用于余熱回收流體進(jìn)出，包括：余熱回收流體入口4和余熱回收流體出口13；

折流板，設(shè)置于過濾筒體10與過濾通道5外部形成的腔體中，用于調(diào)節(jié)余熱回收流體的流動方向，包括：第一折流板9和第二折流板14，所述第一折流板9和第二折流板14在過濾通道5外側(cè)沿著軸向不同位置布置。折流板可以有多排結(jié)構(gòu)，用于形成余熱回收流體流動通道，調(diào)節(jié)余熱回收流體流動方向，提高余熱回收流體與高溫?zé)煔獾膿Q熱效率。

高溫?zé)煔膺^濾除塵與換熱時(shí)，含塵高溫?zé)煔鈴臒煔膺M(jìn)口1流入煙氣進(jìn)口腔體2，然后在腔體內(nèi)分流后進(jìn)入各個過濾通道5，經(jīng)過通道5內(nèi)填充的顆粒濾料11形成的多孔結(jié)構(gòu)對高溫?zé)煔膺M(jìn)行除塵凈化，高溫條件下顆粒濾料采用陶瓷顆粒材質(zhì)(如剛玉陶瓷顆粒、氧化鋯陶瓷顆粒)，經(jīng)凈化及換熱后的煙氣經(jīng)過濾料支撐結(jié)構(gòu)12流出過濾通道5，進(jìn)入煙氣出口腔體7匯集后經(jīng)煙氣出口8流出過濾床。

在高溫?zé)煔馇鍧嵾^濾的同時(shí)，余熱回收流體通過入口4流入過濾通道5外側(cè)腔體，與過濾通道5內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，回收煙氣熱量，余熱回收流體在第一折流板9和第二折流板14形成的多次折返通道內(nèi)流動，與高溫?zé)煔膺M(jìn)行充分換熱后，通過余熱回收流體出口13流出。

為了控制過濾通道內(nèi)煙氣及顆粒濾料溫度分布，根據(jù)需要可調(diào)整折流板數(shù)量和間距，對應(yīng)改變余熱回收流體出口13在余熱回收流體入口4的同側(cè)或?qū)?cè)，余熱回收流體入口4和余熱回收流體出口13也可以相互調(diào)換位置，形成不同換熱條件。本公開的裝置在除塵與換熱過程中可對顆粒床不同位置的溫度分別進(jìn)行調(diào)控，調(diào)節(jié)與控制除塵過程的粉塵的粘附/粘結(jié)位置，提高床層容塵量，延長清灰間隔時(shí)間。

在煙氣除塵與余熱回收時(shí)，需要在工業(yè)含塵煙氣排放通道內(nèi)接入至少2套顆粒床除塵與換熱一體化裝置，兩套除塵與換熱一體化裝置可以相互切換，每次僅有一臺除塵與換熱一體化裝置工作，當(dāng)顆粒過濾床內(nèi)容塵量達(dá)到飽和后，根據(jù)在高溫?zé)煔膺M(jìn)出口監(jiān)測的壓降變化，切換至備用裝置，然后對容塵飽和的裝置進(jìn)行清灰和濾料再生，作為備用裝置待用。

至此，本公開第一實(shí)施例第一實(shí)施例顆粒床除塵與換熱一體化裝置與方法介紹完畢。

在本公開的第二個示例性實(shí)施例中，提供了另外一種顆粒床除塵與換熱一體化方法及裝置。該裝置與第一實(shí)施例的裝置的區(qū)別在于：過濾筒體10為方形結(jié)構(gòu)。

圖3為方形顆粒床除塵與換熱一體化裝置過濾筒體示意圖。

如圖3所示，本公開裝置主要包含煙氣通道和余熱回收流體通道，

其中，煙氣通道包括：

煙氣口、煙氣腔體、分布板和至少一個過濾通道5，其中，

過濾通道5為圓形，與煙氣進(jìn)出口腔體相連接，用于高溫?zé)煔膺^濾，包括：顆粒濾料11，其設(shè)置于過濾通道5內(nèi)部，用于凈化高溫?zé)煔猓粸V料支撐結(jié)構(gòu)12，用于濾料支撐，并且煙氣經(jīng)該支撐結(jié)構(gòu)流出。

上述技術(shù)方案中，過濾通道之間采用三角形排列、方形排列或多邊形排列，各獨(dú)立的顆粒床多通道內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁孔赃m應(yīng)調(diào)節(jié)，根據(jù)各通道除塵量自動調(diào)節(jié)煙氣流量，實(shí)現(xiàn)除塵效果最大化。

余熱回收流體通道包括：

過濾筒體10，其為方形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置至少一個過濾通道5，余熱回收流體通過過濾筒體10與過濾通道5外部形成的腔體進(jìn)行余熱回收。

余熱流體出入口，其與過濾筒體連接，用于余熱回收流體進(jìn)出，包括：余熱回收流體入口4和余熱回收流體出口13。

高溫?zé)煔膺^濾除塵與換熱時(shí)，含塵高溫?zé)煔庠谇惑w內(nèi)分流后進(jìn)入各個過濾通道5，經(jīng)過通道5內(nèi)填充的顆粒濾料11形成的多孔結(jié)構(gòu)對高溫?zé)煔膺M(jìn)行除塵凈化，高溫條件下顆粒濾料采用陶瓷顆粒材質(zhì)(如剛玉陶瓷顆粒、氧化鋯陶瓷顆粒)，經(jīng)凈化及換熱后的煙氣經(jīng)過濾料支撐結(jié)構(gòu)12流出過濾通道5，流出過濾床。

在高溫?zé)煔馇鍧嵾^濾的同時(shí)，余熱回收流體通過入口4流入過濾通道5外側(cè)腔體，與過濾通道5內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，回收煙氣熱量。

為了達(dá)到簡要說明的目的，上述實(shí)施例1中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。

至此，本公開第二實(shí)施例顆粒床除塵與換熱一體化裝置與方法介紹完畢。

需要說明的是，實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本公開的保護(hù)范圍。貫穿附圖，相同的元素由相同或相近的附圖標(biāo)記來表示。在可能導(dǎo)致對本公開的理解造成混淆時(shí)，將省略常規(guī)結(jié)構(gòu)或構(gòu)造。

并且圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實(shí)大小和比例，而僅示意本公開實(shí)施例的內(nèi)容。另外，在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。

再者，單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。

說明書與權(quán)利要求中所使用的序數(shù)例如“第一”、“第二”、“第三”等的用詞，以修飾相應(yīng)的元件，其本身并不意味著該元件有任何的序數(shù)，也不代表某一元件與另一元件的順序、或是制造方法上的順序，該些序數(shù)的使用僅用來使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚區(qū)分。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本公開并幫助理解各個公開方面中的一個或多個，在上面對本公開的示例性實(shí)施例的描述中，本公開的各個特征有時(shí)被一起分組到單個實(shí)施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本公開要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，公開方面在于少于前面公開的單個實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個權(quán)利要求本身都作為本公開的單獨(dú)實(shí)施例。

以上所述的具體實(shí)施例，對本公開的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本公開的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本公開，凡在本公開的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本公開的保護(hù)范圍之內(nèi)。