[发明专利]用于在过滤系统中移除微粒物质的系统及方法

说明书

技术领域

本发明大致涉及用于从气流或其他流体流中移除微粒物质的过滤系统及装置。更具体地，但并非以限制的方式，本发明包括用于从气流或其他流体流中移除微粒物质的过滤系统，其包括水冷静电预收集器装置以及织物过滤元件。

背景技术

织物过滤是一种用于分离气流中的微粒物质的常见技术。在工业环境中，织物过滤经常在被称为袋滤室(baghouse)的装置中完成。通常，袋滤室包括壳，该壳具有用来接收脏的、充满微粒的气体的入口，以及使清洁空气从中通过而离开袋滤室的出口。壳的内部由管板分隔为脏气体气室或上游气室和清洁气体气室或下游气室，且脏气体气室与入口成流体连通且清洁气体气室与出口成流体连通。管板典型地包括多个孔口并支撑多个过滤元件，且各过滤元件覆盖其中一个孔口。

通常，过滤元件包括支撑结构和织物过滤介质。支撑结构，也称为芯部，典型地具有圆柱形形状并且是中空的。支撑结构的壁可类似滤网或笼，或者可简单地包括多个穿孔，以使得流体可通过该支撑结构。该支撑结构会具有至少一个端部，该端部是敞开的并能够在孔口处连接到管板上。通常该结构会从管板伸进脏气体气室。有若干种织物过滤介质。“袋式”过滤介质是柔性的和/或易弯的，并成形为袋状。筒式过滤介质典型地相对坚固且有褶皱。过滤介质通常围绕该支撑结构的外面或外部来安装。

在运行中，充满微粒的气体即脏气体被引入袋滤室，且更具体地通过入口引入脏空气气室。然后气体流过织物过滤介质到达过滤芯部内的内部空间。当气体流过过滤介质时，由气体携带的微粒物质与过滤介质的外部接合，并且或者积聚在过滤器上，或者落到脏气体气室的下部。此后，清洁的气体流过管板中的孔口并进入清洁气体气室。然后清洁气体通过出口流出袋滤室。

当微粒物质在过滤器上积聚或结块时，气体的流率被降低而且跨越过滤器的压降增加。为了恢复期望的流率，可向过滤器施加反向压力脉冲。反向压力脉冲使过滤介质扩张并使微粒物质分离，该微粒物质落到脏空气气室的下部。虽然过滤材料技术已经足够发展以允许以此方式在需要更换前数万次地清理特定的过滤元件，然而进一步延长过滤器的使用寿命在经济上是期望的。更长的过滤器寿命不仅节约了过滤器的成本，还节约了过滤器更换的成本，该更换经常是困难、昂贵的且需要使袋滤室在一段时间内停止工作。

另一种用于从气流中分离微粒物质的常见技术是使用静电装置，如静电滤尘器。在此装置中，使微粒物质充电然后通过电场的作用收集。典型的静电装置提供维持在高电压的放电电极，以及维持在相对较低电压或接地的非放电电极。当充满微粒的气流流过电极时，存在于电极之间的电场起作用以对一部分通过的微粒物质进行充电，并且导致这些微粒物质聚集在非放电电极处。然而，当微粒物质覆盖在非放电电极上时，电阻率会增加，导致被充电的微粒物质的进一步收集越来越困难。已经发现电极上的微粒物质层的电阻率是温度的函数。更具体地，当微粒物质层的温度降低时，该微粒物质层的电阻率也减小，这可允许在非放电电极上进一步收集微粒物质。

静电滤尘器可用于在过滤环境中预先收集微粒物质。然而，在非放电电极变得很快地被微粒物质覆盖的环境中，例如燃煤发电厂的袋滤室过滤室中，静电滤尘器的有效性可能会降至最低。通过冷却微粒物质层以使得保持低电阻率可以改变此情况。因此，需要用于冷却非放电电极的系统以改善由静电设备进行的微粒物质的预先收集。

发明内容

因此本发明描述了一种用于移除悬浮在流体中的微粒的微粒过滤系统，该系统包括：(1)过滤元件；(2)预收集器主体部件，其可操作地连接到过滤元件上，并且能够接受电荷以吸引及移除流体中悬浮的微粒；以及(3)用于冷却预收集器主体部件的装置。在一些实施例中，用于冷却预收集器主体部件的装置可包括冷却剂从中流过的对流冷却通道。冷却剂可为水。

在一些实施例中，对流冷却通道可以是邻近于预收集器主体部件的蛇形通道。对流冷却通道可邻近于预收集器主体部件的内表面。对流冷却通道可以是冷却回路的一部分，该冷却回路包括用于使冷却剂循环通过回路的冷却剂泵，以及用于耗散被对流冷却通道中的冷却剂吸收的热量的热交换器。

系统还包括与预收集器主体部件隔开的放电电极。放电电极可能够接受导致在预收集器主体部件与放电电极之间的电势差的电荷。预收集器主体部件与放电电极之间的电势差可为至少20,000伏特。预收集器主体部件可包括圆柱形管，该圆柱形管具有大致连续的侧壁表面、敞开的第一端部以及封闭的第二端部。该圆柱形管包括贯穿该管的侧壁表面的多个孔口。