用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器

858 编辑：中冶有色技术网来源：中环环工设备无锡有限公司

2024-02-22 13:39:13

权利要求书： 1.一种用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，包括并行工作的至少两过滤单元（1）；

所述过滤单元（1）从下至上依次包括进气室（11）、过滤室（12）和净化室（13），所述进气室（11）与钒钛磁铁矿预还原回转窑联通，所述净化室（13）与锅炉结构联通，所述过滤室（12）对流经的高温气体进行过滤；

所述过滤室（12）包括上花板（12a）、下花板（12b）以及若干高温金属纤维滤袋（12c），所述高温金属纤维滤袋（12c）底部通过所述下花板（12b）固定，且与所述进气室（11）联通，所述高温金属纤维滤袋（12c）顶部通过所述上花板（12a）封堵固定，通过所述高温金属纤维滤袋（12c）的气体自所述上花板（12a）上的贯通孔流入所述净化室（13）内。

2.根据权利要求1所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，所述高温金属纤维滤袋（12c）的过滤部分为FeCrAl金属纤维毡。

3.根据权利要求1所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，各所述过滤单元（1）通过同一进气管（2）与所述钒钛磁铁矿预还原回转窑联通；所述进气管（2）包括若干第一圆柱段（21），以及设置两所述第一圆柱段（21）之间且沿进气方向成收缩趋势的收缩段（22），所述过滤单元（1）与所述收缩段（22）连接。

4.根据权利要求1 3任一项所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，~

其特征在于，各所述过滤单元（1）通过同一出气管（3）与所述锅炉结构联通；所述出气管（3）包括若干第二圆柱段（31），以及设置两所述第二圆柱段（31）之间且沿出气方向成扩张趋势的扩张段（32），所述过滤单元（1）与所述扩张段（32）连接。

5.根据权利要求1所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，所述高温金属纤维滤袋（12c）包括顶部和底部的法兰结构，顶部的法兰结构位于所述净化室（13）内，与所述上花板（12a）顶部贴合，底部的法兰结构位于所述过滤室（12）内，与所述下花板（12b）的顶部贴合。

6.根据权利要求1或5所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，所述下花板（12b）上均匀分布有若干过气孔（12d），所述过气孔（12d）位于联通所述高温金属纤维滤袋（12c）的孔位之外，且所述下花板（12b）底部贴合设置有高温金属纤维网。

7.根据权利要求6所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，所述高温金属纤维网的过滤部分为FeCrAl金属纤维毡。

8.根据权利要求1所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，所述过滤单元（1）的筒体（4）内设置有上下两层固定结构（5），每层所述固定结构（5）包括沿所述筒体（4）轴线均匀分布的至少四处板体（51），所述下花板（12b）的边缘夹设在两层所述固定结构（5）之间。

9.根据权利要求8所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，所述筒体（4）上与所述固定结构（5）中的板体（51）对应设置有贯通槽体，所述贯通槽体内贯穿有U型夹块（6），所述U型夹块（6）位于所述筒体（4）内的一侧对两层所述固定结构（5）中对应的两板体（51）进行夹持，所述U型夹块（6）位于所述筒体（4）外的一侧在导向结构（7）的导向下自由竖直运动，所述导向结构（7）对所述贯通槽体进行密封。

10.根据权利要求9所述的用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，其特征在于，所述导向结构（7）包括围绕所述筒体（4）设置的环状结构（71）、上盖和下盖；

所述环状结构（71）与所述筒体（4）外壁贴合设置，且内壁上设置有对所述U型夹块（6）进行导向的导向槽，所述上盖和下盖分别设置在所述环状结构（71）的顶部和底部，对所述导向槽顶部和底部进行封堵；

所述环状结构（71）内部循环有冷却介质，且在与所述上盖和下盖共同围设的环形区域内壁上设置有与所述筒体（4）外壁贴合的环状密封结构。

说明书：一种用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器技术领域[0001] 本发明涉及过滤器技术领域，尤其涉及一种用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器。

背景技术[0002] 钒钛磁铁矿预还原属于矿热炉冶炼高钛渣前端的原料制备工艺，粉状矿物原料与烟煤粉混匀后在1100℃温度下与钒钛磁铁矿中的铁进行还原反应，使得Fe3O4被还原成Fe，

且矿物中的结晶水也被高温烧掉，同时，利用烟煤的结焦性把矿物烧结成块状，可使得下段

矿热炉冶炼加料入炉，从而在矿热炉冶炼时不但可以使得炉况更加稳定，而且可以降低许

多的冶炼电耗。

[0003] 目前，用于上述工艺的回转窑尾气超过500℃高温，在采用布袋进行过滤的过程中，由于布袋的可耐受温度最高瞬间值仅有280℃，因此为了满足过滤器的需要，前端需要

增加庞大的表冷器或者机力风冷器。在上述热交换过程中，温度下降的同时，热能也大量损

失，从而造成直接的经济损失。

[0004] 鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种用于钒钛磁铁矿预还原

回转窑的高温尾气过滤器，使其更具有实用性。

发明内容[0005] 本发明中提供了一种用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，通过对回转窑的高温尾气直接过滤，且过滤后进入锅炉进行换热，有效的解决了背景技术中的问题。

[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，包括并行工作的至少两过

滤单元；

所述过滤单元从下至上依次包括进气室、过滤室和净化室，所述进气室与钒钛磁

铁矿预还原回转窑联通，所述净化室与锅炉结构联通，所述过滤室对流经的高温气体进行

过滤；

所述过滤室包括上花板、下花板以及若干高温金属纤维滤袋，所述高温金属纤维

滤袋底部通过所述下花板固定，且与所述进气室联通，所述高温金属纤维滤袋顶部通过所

述上花板封堵固定，通过所述高温金属纤维滤袋的气体自所述上花板上的贯通孔流入所述

净化室内。

[0007] 进一步地，所述高温金属纤维滤袋的过滤部分为FeCrAl金属纤维毡。[0008] 进一步地，各所述过滤单元通过同一进气管与所述钒钛磁铁矿预还原回转窑联通；所述进气管包括若干第一圆柱段，以及设置两所述第一圆柱段之间且沿进气方向成收

缩趋势的收缩段，所述过滤单元与所述收缩段连接。

[0009] 进一步地，各所述过滤单元通过同一出气管与所述锅炉结构联通；所述出气管包括若干第二圆柱段，以及设置两所述第二圆柱段之间且沿出气方向成扩张趋势的扩张段，

所述过滤单元与所述扩张段连接。

[0010] 进一步地，所述高温金属纤维滤袋包括顶部和底部的法兰结构，顶部的法兰结构位于所述净化室内，与所述上花板顶部贴合，底部的法兰结构位于所述过滤室内，与所述下

花板的顶部贴合。

[0011] 进一步地，所述下花板上均匀分布有若干过气孔，所述过气孔位于联通所述高温金属纤维滤袋的孔位之外，且所述下花板底部贴合设置有高温金属纤维网。

[0012] 进一步地，所述高温金属纤维网的过滤部分为FeCrAl金属纤维毡。[0013] 进一步地，所述过滤单元的筒体内设置有上下两层固定结构，每层所述固定结构包括沿所述筒体轴线均匀分布的至少四处板体，所述下花板的边缘夹设在两层所述固定结

构之间。

[0014] 进一步地，所述筒体上与所述固定结构中的板体对应设置有贯通槽体，所述贯通槽体内贯穿有U型夹块，所述U型夹块位于所述筒体内的一侧对两层所述固定结构中对应的

两板体进行夹持，所述U型夹块位于所述筒体外的一侧在导向结构的导向下自由竖直运动，

所述导向结构对所述贯通槽体进行密封。

[0015] 进一步地，所述导向结构包括围绕所述筒体设置的环状结构、上盖和下盖；所述环状结构与所述筒体外壁贴合设置，且内壁上设置有对所述U型夹块进行导

向的导向槽，所述上盖和下盖分别设置在所述环状结构的顶部和底部，对所述导向槽顶部

和底部进行封堵；

所述环状结构内部循环有冷却介质，且在与所述上盖和下盖共同围设的环形区域

内壁上设置有与所述筒体外壁贴合的环状密封结构。

[0016] 通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明中，将来自回转窑的高温尾气直接过滤后送入余热利用锅炉进行换热，有

效的提高了能源的利用效率，提升了经济效益，通过高温金属纤维滤袋的设置避免了在高

温下所发生的损坏，保证了高温气体直接过滤的有效实施，多个筒体并行的工作方式也提

高了过滤器结构的刚性，解决了材料因受热而强度降低的问题。

附图说明[0017] 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

发明中记载的一些实施例，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。

[0018] 图1为过滤单元的分布示意图；图2为过滤单元的内部结构示意图；

图3为进气管的结构示意图；

图4为出气管的结构示意图；

图5为图2中A处的局部放大图；

图6为图2中B处的局部放大图；

图7为过滤单元中开设过气孔后下花板位置处的局部示意图；

图8为固定结构与下花板的相对位置示意图；

图9为过滤单元中通过固定结构进行固定的下花板位置处的局部示意图；

图10为图9中C处的局部放大图；

图11为U型夹块与固定结构的相对位置示意图；

图12为过滤单元中设置导向结构后下花板位置处的局部示意图；

图13为环状结构与U型夹块的相对位置示意图；

附图说明：

1、过滤单元；11、进气室；12、过滤室；12a、上花板；12b、下花板；12c、高温金属纤维

滤袋；12d、过气孔；13、净化室；2、进气管；21、第一圆柱段；22、收缩段；3、出气管；31、第二圆

柱段；32、扩张段；4、筒体；5、固定结构；51、板体；6、U型夹块；7、导向结构；71、环状结构。

具体实施方式[0019] 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。

[0020] 在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，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。

[0021] 如图1和2所示，一种用于钒钛磁铁矿预还原回转窑的高温尾气过滤器，包括并行工作的至少两过滤单元1；过滤单元1从下至上依次包括进气室11、过滤室12和净化室13，进

气室11与钒钛磁铁矿预还原回转窑联通，净化室13与锅炉结构联通，过滤室12对流经的高

温气体进行过滤；过滤室12包括上花板12a、下花板12b以及若干高温金属纤维滤袋12c，高

温金属纤维滤袋12c底部通过下花板12b固定，且与进气室11联通，高温金属纤维滤袋12c顶

部通过上花板12a封堵固定，通过高温金属纤维滤袋12c的气体自上花板12a上的贯通孔流

入净化室13内。

[0022] 本发明中，将来自回转窑的高温尾气直接过滤后送入余热利用锅炉进行换热，有效的提高了能源的利用效率，提升了经济效益，通过高温金属纤维滤袋12c的设置避免了在

高温下所发生的损坏，保证了高温气体直接过滤的有效实施，多个筒体4并行的工作方式也

提高了过滤器结构的刚性，解决了材料因受热而强度降低的问题。

[0023] 作为上述实施例的优选，高温金属纤维滤袋12c的过滤部分为FeCrAl金属纤维毡。此种材料的使用可使得工作温度提高到800℃，金属纤维毡由纤维丝以三维迷宫方式铺设

在一起而压实烧结而成，具有众多交接点，因此对于固体污染物具有较高的阻挡能力，在使

用过程中的压实层数可根据实际情况进行选择。

[0024] 如图3所示，各过滤单元1通过同一进气管2与钒钛磁铁矿预还原回转窑联通；进气管2包括若干第一圆柱段21，以及设置两第一圆柱段21之间且沿进气方向成收缩趋势的收

缩段22，过滤单元1与收缩段22连接。

[0025] 在本优选方案中，通过同一进气管2连接回转窑与各个过滤单元1，使得进入过滤单元1的气流更加稳定，其中，间隔设置的收缩段22起到增加气体压力的作用，适当的增压

使得气体在经过高温金属纤维滤袋12c时具有更好的方向性，从而与固体污染物进行有效

的分离，间隔设置的第一圆柱段21起到稳定气流的作用。

[0026] 如图4所示，各过滤单元1通过同一出气管3与锅炉结构联通；出气管3包括若干第二圆柱段31，以及设置两第二圆柱段31之间且沿出气方向成扩张趋势的扩张段32，过滤单

元1与扩张段32连接。

[0027] 在本优选方案中，通过同一出气管3连接锅炉结构和各个过滤单元1，使得进入锅炉结构的气流更加稳定，与上述实施例相反的，间隔设置的扩张段32起到降低气体压力的

作用，从而避免对锅炉内部结构的冲击，而间隔设置的第二圆柱段31则同样起到稳定气流

的作用。在实际生产的过程中，进气管2和出气管3可实现通用，仅通过调转使用方向即可。

[0028] 如图5和6所示，高温金属纤维滤袋12c包括顶部和底部的法兰结构，顶部的法兰结构位于净化室13内，与上花板12a顶部贴合，底部的法兰结构位于过滤室12内，与下花板12b

的顶部贴合。通过上述方式使得法兰结构均放置在相对低温一侧，从而降低了在高温下变

形的几率。

[0029] 在实施过程中，下花板12b与过滤单元1的筒体4的连接位置为结构的薄弱点，一方面，在常规结构中，下花板12b与筒体4通过焊接的方式固定，两侧的焊缝分别位于温度存在

差异的进气室11和过滤室12，另一方面下花板12b与若干高温金属纤维滤袋12c连接，滤袋

在使用过程中会存在轻微振动，再一方面，进气室11内较易发生压力增大的情况，从而使得

下花板12b两侧受力产生差异增大，上述三方面的原因均易造成下花板12b固定失效的问

题，为了解决上述技术问题，如图7所示，下花板12b上均匀分布有若干过气孔12d，过气孔

12d位于联通高温金属纤维滤袋12c的孔位之外，且下花板12b底部贴合设置有高温金属纤

维网。

[0030] 在本优选方案中，通过在下花板12b上开设过气孔12d，一方面使得下花板12b获得了热胀冷缩的空间，降低了边缘焊缝位置的形变程度，另一方面使得一部分气体可在通过

高温金属纤维网的过滤后经过过气孔12d进入过滤室12，从而直接到达净化室13，使得下花

板12b受力更加均匀，降低了对下花板12b的局部应力，通过上述措施有效提高了下花板12b

的结构和安装稳定性。

[0031] 与上述实施例相同的，高温金属纤维网的过滤部分为FeCrAl金属纤维毡。[0032] 作为上述实施例的优选，过滤单元1的筒体4内设置有上下两层固定结构5，每层固定结构5包括沿筒体4轴线均匀分布的至少四处板体51，下花板12b的边缘夹设在两层固定

结构5之间。

[0033] 如图8 10所示，本优选方案中改变了原本通过焊接对下花板12b进行固定的方式，~

而是间接通过上下两层固定结构5对下花板12b边缘进行固定，有效避免了下花板12b在受

热整体膨胀过程中，边缘形变过大的问题，其中板体51结构的延伸面积较小，因此形变量也

小，且与下花板12b可仅贴合设置，也可通过连接结构在一定范围内活动连接，降低了下花

板12b边缘固定失效的问题，其中，在常温下下花板12b与筒体4内壁边缘的直径差根据实际

尺寸确定。

[0034] 如上述实施例，当还设置高温金属纤维网时，可将高温金属纤维网边缘也同样夹持于两层固定结构5之间，其中，为了保证边缘的固定效果，可适当增大板体51的面积，但是

相邻两板体51间需要保留膨胀空间。

[0035] 作为上述实施例的优选，贯通槽体内贯穿有U型夹块6，U型夹块6位于筒体4内的一侧对两层固定结构5中对应的两板体51进行夹持，U型夹块6位于筒体4外的一侧在导向结构

7的导向下自由竖直运动，导向结构7对贯通槽体进行密封。

[0036] 本优选方案中，需保证板体51与下花板12b之间获得相对位置的固定，从而避免窜动，通过U型夹块6的设置，避免了在筒体4内壁进行焊接的操作，同时使得下花板12b在一定

范围内获得了自由活动的空间，从而可针对进气室11内的气压波动进行适应性的移动，有

效的降低了焊接失效的发生几率，且适应更大范围内的气压波动，下花板12b的形变量进一

步降低。其中，在正常情况下，U型夹块6可依靠重力自由的放置在贯通槽体的最底部，当进

气室11内气体压力增大时，适当向上移动，下花板12b在各高温金属纤维滤袋12c的限制下

几乎不发生转动，在下花板12b移动的过程中，高温金属纤维滤袋12c可完全适应底部位置

的变化，不会对过滤过程造成任何影响。

[0037] 其中，导向结构7包括围绕筒体4设置的环状结构71、上盖和下盖；环状结构71与筒体4外壁贴合设置，且内壁上设置有对U型夹块6进行导向的导向槽，上盖和下盖分别设置在

环状结构71的顶部和底部，对导向槽顶部和底部进行封堵；环状结构71内部循环有冷却介

质，且在与上盖和下盖共同围设的环形区域内壁上设置有与筒体4外壁贴合的环状密封结

构。

[0038] 由于工作环境温度较高，因此可采用柔性石墨密封圈作为环状密封结构，但是本实施例中，为了对筒体4设置贯通槽体的部位进行保护，因此采用了局部降温的方式，通过

环状结构71在对U型夹块6进行导向的同时，还可与筒体4之间发生热交换，从而使得筒体4

局部位置的温度降低，其中，由于热交换面积较小，因此不会对能量的使用效率造成影响，

同时通过环状结构71的设置，也对筒体4的局部进行了支撑和加强，从而有效的提升了高温

下过滤器的结构稳定性和使用效率。

[0039] 为了降低安装难度，可将环状结构71分体设置，随后通过抱箍结构固定即可，冷却介质的也可进行适应性的选择。

[0040] 本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有

各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围

由所附的权利要求书及其等效物界定。