自调向周期性脉冲射流喷嘴及过滤器的制作方法

本发明涉及气固分离技术领域，尤其涉及一种自调向周期性脉冲射流喷嘴，以及运用或配置有该自调向周期性脉冲射流喷嘴的过滤器。

背景技术：

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

在石油催化裂化、煤化工、生物质气化、垃圾焚烧和热解及冶金等行业中，常产生高温含尘气体。为了满足不同工艺过程及环保排放标准的要求，需要对这些高温含尘气体进行净化。高温气体净化技术是指温度在260℃以上条件下对气体中固体颗粒物的分离以及高温气体中所含二氧化硫(so2)、氮氧化物(nox)、微量碱金属、以及痕量重金属等组分的脱除。针对含尘气体中固体颗粒物的分离，常通过高温过滤器实现，它可以最大程度地利用气体的物理显热、化学潜热和动力能，提高能源利用率，同时简化工艺过程，节省设备投资。

高温过滤器的核心为由多孔金属材料或多孔陶瓷材料制备而成的烧结金属过滤管或陶瓷过滤管等刚性过滤元件。烧结金属过滤管具有良好的机械强度、韧性及机械加工性能等优点；烧结陶瓷过滤管具有耐高温、抗腐蚀以及热膨胀系数小等优点，同时二者均具有较好的阻力特性、过滤精度及过滤效率，因此被广泛应用于高温气体净化领域。

高温含尘气体进入过滤器后，含尘气体中的固体颗粒物由于惯性碰撞、直接拦截及布郎扩散等原因沉积在过滤元件的外表面，形成稳定致密的粉尘层，净化后的气体通过过滤元件中的多孔通道进入到后续工艺中。其中经过滤元件过滤后的气体称为洁净气体，该气体中固体颗粒物浓度较小。随着过滤过程的进行，过滤元件外表面的粉尘层逐渐增厚，导致过滤器压降不断升高，装置运行阻力增大，当过滤器压降升高到一定范围或者过滤器运行一定时间后，需要采用脉冲反吹方式实现过滤元件的循环再生。脉冲反吹时，高压高速反吹气体由过滤管开口端进入，沿过滤管轴向流动过程中其速度能头逐渐转化为压力能头，并通过过滤元件的多孔通道径向流出，利用其瞬态能量克服粉尘层与过滤元件外表面的粘附力从而将粉尘层剥离及清除，使过滤元件的压降骤降，基本上恢复到初始过滤时的状态，从而实现过滤元件性能的循环再生。

高效脉冲反吹方式是实现过滤元件性能循环再生的重要途径，清灰性能的优劣决定了高温气体过滤器能否长周期稳定运行。因此，脉冲反吹清灰系统的设计尤为重要。

常见的脉冲反吹系统主要由压缩机、储气罐、脉冲反吹阀、调压阀、反吹管路、喷嘴及引射器等组成，其中，喷嘴和引射器的结构及两者间的合理匹配是决定脉冲反吹性能的关键。在现有工艺中，为了简化反吹系统结构及减小反吹气体能耗，以shell煤气化技术为代表的煤化工多联产技术中，多采用单个喷嘴反吹十几根至数十根过滤管的反吹形式。

现有工业用高温过滤器的结构示意图以及处理流程图如图1a所示，该高温过滤器主要用于高温高压的工况。以shell煤气化技术为例，该技术属于气流床气化的第二代煤气化技术，利用高温过滤器进行干法除尘，其内操作温度为350～400℃，操作压力为4.0mpa，脉冲反吹清灰压力为7.8mpa，反吹气体温度约为225℃，要求净化后气体含尘浓度小于20mg/nm³。

如图1a所示，过滤器100的管板103将过滤器密封分隔为两部分，下部分为含尘气体侧104，上部分为洁净气体侧111。含尘气体由过滤器100的气体入口101进入到过滤器的含尘气体侧104，并在气体推动力的作用下到达各个过滤单元。气流中的固体颗粒物沉积在过滤管102的外表面，形成稳定致密的粉尘层，含尘气体通过过滤管102的多孔通道过滤后进入洁净气体侧111，经气体出口105排出进入后续工艺。随着过滤过程的进行，过滤管102外表面的粉尘层逐渐增厚，导致过滤器100的压降增大，这时需要采用脉冲反吹的方式实现过滤管的性能再生。

脉冲反吹清灰时，处于常闭状态的脉冲反吹阀109开启，反吹气体储气罐110中的高压氮气瞬间经连接管线进入反吹管路108中，然后通过反吹管路108末端上的喷嘴107向对应的引射器106内部喷射高压高速的反吹气体。

引射器106的结构如图1b所示，由收缩段112、喉管段113及扩张段114三部分组成。每个引射器106对应一个过滤单元，每个过滤单元通常含有48根过滤管102。过滤单元内包含的过滤管102的上端穿设在管板103上，并与引射器106连通。

在圆形的过滤单元内，过滤管102按照等三角方式排布。由于喷嘴107出口端面与引射器106入口端面之间有一定的距离，因此高压高速反吹气体在喷射进入引射器106的收缩段112过程中会发生引射作用。洁净气体侧111内大量的净化后气体随反吹主脉冲射流一同进入，经喉管段113及扩张段114充分混合后，反吹气体从过滤管102开口端进入过滤管102内部，利用瞬态能量克服粉尘层与过滤管102外表面的粘附力从而将粉尘层剥离及清除，使过滤管102的压降骤降，基本上恢复到初始过滤时的状态，从而实现过滤管性能的循环再生。

在过滤器的管板103上通常安装12个或24个相同的过滤单元。脉冲反吹时，按照设定好的反吹时间，反吹完第一组过滤单元后，经过一定时间，再反吹第二组过滤单元，再经过一定时间后反吹第三组过滤单元，如此循环往复。

目前，为了满足大处理气量的工艺要求及降低反吹气体能耗，每个过滤单元对应的过滤管数量由十几根发展到多达数十根，但现有技术中脉冲反吹装置仍主要采用单孔、定向喷射方式的喷嘴，且脉冲反吹阀启闭一次只能在过滤管内部产生一次脉冲压力振荡波。因此，在实际操作过程中，现有技术的反吹方式不可避免的会产生以下很多问题：

(1)脉冲反吹清灰不均匀

由于喷嘴安装于反吹管路的末端，且喷嘴出口端面与引射器入口端面的圆心在同一竖直方向(即主脉冲射流方向正对着过滤单元的中心)，使得高压高速的反吹气体能量势必会更多地作用在过滤单元的中心区域，在引射器底部端面内，自中心位置向圆周方向边缘位置附近反吹气体强度逐渐衰减，最终导致中心位置附近的过滤管清灰强度大，而边缘位置附近的过滤管清灰强度小，出现脉冲反吹清灰不均匀的现象，长期运行导致未完全清灰部分的过滤管间的粉尘层架桥，造成过滤管的断裂失效。

(2)脉冲反吹压力高，过滤管寿命低

由于同一过滤单元的多根过滤管脉冲反吹清灰存在不均匀特性，为了保证过滤器的整体稳定运行，需提高脉冲反吹压力，使反吹强度较低、清灰效果较差的过滤管也能达到比较理想的清灰效率，但过高的反吹压力极易引发过滤单元中心位置附近过滤管强烈的振动，而且由于反吹气体温度通常远远低于过滤器内正向过滤的气体温度，会使过滤管承受更大的热冲击，对过滤管的机械强度和抗热震性能提出了更高的要求，长期运行会加速过滤管的疲劳断裂，使过滤管寿命明显降低。与此同时，部分过滤单元中心位置附近反吹强度较高的过滤管会产生过度清灰的情况，破坏了过滤管外表面形成的用于稳定过滤的残余粉尘层，使反吹结束后一段时间内正向过滤过程的过滤精度明显降低，不利于后续设备的稳定运行。

(3)脉冲反吹清灰效率低

目前，为了满足大处理气量的工业实际，要求单根过滤管的过滤面积最大化。随着过滤管成型工艺的日益成熟，单根过滤管的设计长度逐渐增长。但是，由于反吹气流产生的瞬态能量进入过滤管后，沿着过滤管开口端向盲端进行能量传递的过程中，反吹气流不断从过滤管的多孔通道中径向流出，使得脉冲压力波在过滤管内的能量衰减较快，导致过滤管沿长度方向盲端位置附近的清灰效果较差；如若采用增加反吹压力、延长脉冲宽度的反吹方式，则会增加开口端附近在脉冲反吹即将结束时负压阶段的二次沉积，导致该位置附近的清灰效果较差，即无论如何选用脉冲反吹参数，都将造成单根过滤管因局部清灰效率较低而使整根过滤管的清灰效率降低。

(4)同一过滤单元反吹过滤管数量少

目前，为了实现大处理气量的工业实际，另一个有效的办法是增加单个过滤单元中过滤管的数量，但受限于现有反吹结构及单个过滤单元内不同过滤管间清灰不均匀的影响，较多的过滤管数量势必会造成单次脉冲反吹存在过度清灰及不完全清灰两种不稳定工况，因此只能减少单个过滤单元内过滤管的数量，增加过滤器内的反吹组数，最终导致反吹系统结构复杂，脉冲反吹阀等易损件数量增加，不利于反吹清灰装置的长期稳定运行。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种自调向周期性脉冲射流喷嘴，以及运用或配置有该自调向周期性脉冲射流喷嘴的过滤器，通过在反吹主管路圆周方向开设调向通道的方式，改变主脉冲射流方向，有效解决单个过滤单元内沿圆周方向不同过滤管间的清灰不均匀的问题，以及单根过滤管沿长度方向不同位置处的清灰不均匀的问题。同时，降低反吹气体能耗，减少过滤单元中心位置附近对过滤管的热冲击，延长过滤管的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种自调向周期性脉冲射流喷嘴，包括：本体和旋转环；其中，

所述本体具有主通道以及位于所述主通道外侧的调向通道；所述主通道和调向通道的出口端贯穿所述本体的下端面；所述调向通道的出口端的中心轴线朝向所述主通道的中心轴线方向倾斜；

所述旋转环设置在所述本体上端并与所述主通道相对应，所述旋转环上设置有用于与所述调向通道连通的缺口；且所述旋转环内设置有多个翼型叶片；

在执行清灰操作时，脉冲反吹气体能经所述旋转环进入所述主通道，多个所述翼型叶片受所述脉冲反吹气体作用产生旋转力矩，从而带动所述旋转环转动；并且，在所述旋转环转动过程中，当所述缺口与所述调向通道的入口端相连通时，部分所述脉冲反吹气体进入所述调向通道。

优选地，所述调向通道的内壁平滑过渡，且所述调向通道的中间段朝向远离所述主通道的方向拱起；所述调向通道的截面面积沿所述脉冲反吹气体的流动方向逐渐减小。

优选地，所述调向通道为多个，多个所述调向通道呈环形阵列的形式排布；且多个所述调向通道的入口端的截面形状的中心所在水平面与所述旋转环的圆心所在水平面共面。

优选地，多个所述调向通道的入口端的截面面积之和小于所述主通道的入口端的截面面积的一半；多个所述调向通道的出口端的截面面积之和亦小于所述主通道的出口端的截面面积的一半。

优选地，所述缺口垂直于所述旋转环半径方向的最大截面面积大于或等于所述调向通道的入口端的截面面积。

优选地，多个所述翼型叶片呈环形阵列的形式排布，多个所述翼型叶片的一端在所述旋转环的圆心处对接，多个所述翼型叶片的另一端固定在所述旋转环的内壁上。

优选地，所述翼型叶片切面两端的直线长度为叶片弦长，记为c；

所述翼型叶片沿叶片发展方向的最大长度为叶片长度，记为h；

则，

其中，n为多个所述翼型叶片的个数，sin为主通道的入口端的截面面积。

优选地，所述本体的上端对应于所述主通道的位置处向下凹陷形成有与所述旋转环相适配的安装槽；所述调向通道的入口端形成在所述安装槽的内壁上，所述旋转环嵌设于所述安装槽中。

优选地，所述旋转环的下端面形成有第一凹槽，所述安装槽的底面形成有与所述第一凹槽相对应的第一环形轨道槽；所述第一凹槽和第一环形轨道槽之间夹设有第一滚珠。

优选地，所述第一凹槽呈圆弧状，且所述第一凹槽的两端不与所述缺口接通。

优选地，所述第一滚珠与所述旋转环的相对位置固定。

优选地，所述旋转环的下端面固定有第一框架，所述第一框架具有第一限位环，所述第一滚珠设置在所述第一限位环中并被限位。

优选地，所述第一凹槽的截面呈与所述第一滚珠形状相适配的圆形，所述第一凹槽和所述第一滚珠均为多个；所述第一滚珠嵌设在对应的所述第一凹槽中并被限位。

优选地，所述旋转环的高度小于所述安装槽的深度；所述本体的上端设置有压紧端盖，所述压紧端盖在其中央位置处设置有与所述旋转环以及所述主通道相连通的开口；所述压紧端盖的下端对应于所述开口的位置处向下延伸形成有与所述安装槽相适配的压紧凸起，所述压紧凸起嵌入所述安装槽中，且所述压紧凸起的下端面顶触所述旋转环的上端面。

优选地，所述旋转环的上端面形成有第二凹槽，所述压紧凸起的下端面形成有与所述第二凹槽相对应的第二环形轨道槽；所述第二凹槽和第二环形轨道槽之间夹设有第二滚珠。

优选地，所述第二凹槽呈圆弧状，且所述第二凹槽的两端不与所述缺口接通。

优选地，所述第二滚珠与所述旋转环的相对位置固定。

优选地，所述旋转环的上端面固定有第二框架，所述第二框架具有第二限位环，所述第二滚珠设置在所述第二限位环中并被限位。

优选地，所述第二凹槽的截面呈与所述第二滚珠形状相适配的圆形，所述第二凹槽和所述第二滚珠均为多个；所述第二滚珠嵌设在对应的所述第二凹槽中并被限位。

一种过滤器，包括：

具有内部容置空间的壳体，所述壳体中设置有管板，所述管板将所述壳体的内部容置分隔成含尘气体室和洁净气体室，所述管板上设置有多个孔集单元，每个所述孔集单元包括多个安装孔；多个所述安装孔中穿设有过滤管，所述过滤管的侧壁设置有连续均匀的多孔通道，所述过滤管通过连续均匀的所述多孔通道与所述含尘气体室连通，所述过滤管的上端开口；

设置在所述管板上的多个引射器，每个所述引射器对应一个所述孔集单元，所述过滤管通过所述引射器与所述洁净气体室连通；

与多个所述引射器相适配的反吹管，所述反吹管的第一端与反吹气源连通，第二端延伸进入所述洁净气体室并与所述引射器一一对应；

如上述任意一个实施例所述的自调向周期性脉冲射流喷嘴，所述自调向周期性脉冲射流喷嘴连接在所述反吹管的第二端。

优选地，所述引射器沿反吹气体流动方向包括依次连接的呈漏斗状的收缩段、呈圆柱状的喉管段以及呈渐扩锥状的扩张段；其中，所述扩张段的母线与竖直方向成第一夹角；

所述调向通道的出口端的中心轴线与竖直方向成第二夹角，所述第二夹角与所述第一夹角趋于一致。

本发明过实施例滤器，通过采用自调向周期性脉冲射流喷嘴，可以调节反吹气体的射流方向，增加引射气量，延长射流长度，改善引射器内一次射流与二次引流气体流动的动态性能，解决单个过滤单元内沿圆周方向不同过滤管间的清灰不均匀的问题。

此外，通过旋转环的高速旋转，实现了脉冲反吹阀启闭一次产生多个间断的脉冲压力振荡波。有效解决单根过滤管沿长度方向的清灰不均匀的问题。

与此同时，克服了现有技术中的高压反吹易发生二次沉积及过滤管振动等缺陷，尤其适用于大处理量、多过滤管的实际工况。

并且，通过增设调向通道，不仅使主通道出口端附近低压区域的面积得以扩大，而且调向通道出口端的脉冲反吹气体流速更快，压力更低，。样有利于增加二次引流的气量，提高引射效果，延长射流长度。

实践证明，本发明实施例的自调向周期性脉冲射流喷嘴，以及运用或配置有该自调向周期性脉冲射流喷嘴的过滤器，可以取得如下的技术效果：

(1)改善了脉冲反吹清灰的不均匀性，提高了清灰效率

本发明实施例的过滤器，通过配置自调向周期性脉冲射流喷嘴，可以改善同一过滤单元内脉冲反吹气体的流量分配及气体流动的动态性能，通过旋转环、调向通道及主通道结构、尺寸的设计及匹配，使同一过滤单元内反吹十几根至数十根过滤管间的不均匀性得到显著改善，相同条件下，清灰不均匀程度小于10％，清灰效率提高8％以上。

(2)降低了反吹耗气量及反吹气体压力

由于脉冲反吹时，在引射器底部端面圆周方向不同位置处，各过滤管内均产生多次间断的脉冲压力振荡波。相当于一次反吹过程进行了多次清灰，大大提高单根过滤管沿长度方向的清灰不均匀性。与此同时，减弱了脉冲反吹即将结束时负压阶段的二次沉积。因此只需使用较低的反吹压力即可达到更好的清灰效果，节约了反吹能耗。

(3)适用于大处理量的实际工况，延长了过滤管的寿命

同一过滤单元内不同过滤管间清灰不均匀性及单根过滤管沿长度方向清灰不均匀性的改善，为单个过滤单元内过滤管数量的增大及长度的增加提供了可能。利用调向通道喷出的高速反吹清灰射流与主通道喷出的主反吹清灰射流的碰撞，达到主反吹清灰射流方向可调，使同一过滤单元内的多个过滤管排布方式更加灵活多变，适用于圆形过滤器和矩形过滤器。与此同时，清灰差异的减小，大大降低了过滤管间粉尘架桥的可能性，保障了过滤器的稳定可靠运行。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施例包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：

图1a为现有技术中高温过滤器的结构示意图；

图1b为图1a中引射器及其对应的过滤管排布方式的结构示意图；

图2为本发明实施例的过滤器的结构示意图；

图3a为本发明实施例中自调向周期性脉冲射流喷嘴的结构示意图；

图3b为图3a中旋转环与本体及压紧端盖之间的滑动摩擦副的局部放大示意图；

图4a至图4c为图3a中的旋转环上设置第一凹槽或第二凹槽的俯视结构图；

图5a为采用现有技术中单孔定向射流喷嘴反吹示意图；

图5b为采用本发明实施例的自调向周期性脉冲射流喷嘴反吹示意图；

图6a至图6d为本发明实施例中调向通道数量不同时的本体的俯视结构图；

图7a至图7d为本发明实施例中调向后射流范围覆盖孔集单元中过滤管的示意图；

图8a至图8d为图3a中翼型叶片数量不同时旋转环的俯视结构图；

图9为图3a中翼型叶片的切面结构示意图；

图10为本发明实施例与现有技术反吹时同一过滤单元各过滤管内压力峰值对比；

图11为本发明实施例与现有技术反吹时同一过滤单元的清灰效率对比。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提供了一种自调向周期性脉冲射流喷嘴207，以及运用或配置该自调向周期性脉冲射流喷嘴207的过滤器200。

如图2所示，本发明实施例的过滤器200，可以包括具有内部容置空间的壳体212，壳体212中设置有管板203，管板203将壳体212的内部容置分隔成含尘气体室204和洁净气体室211。

结合图7a至图7d所示，管板203上设置有多个孔集单元2032，每个孔集单元2032包括多个安装孔2031。安装孔2031中穿设过滤管202，过滤管202的侧壁设置有连续均匀的多孔通道，过滤管202通过连续均匀的多孔通道与含尘气体室204连通，过滤管202的上端开口。

管板203上设置有与多个孔集单元2032相适配的引射器206，每个引射器206分别与一个孔集单元2032相对应。过滤管202的上端穿设在管板203上，并与引射器206连通。从而，过滤管202通过引射器206与洁净气体室211连通。

此外，每个孔集单元2032连同穿设在该孔集单元2032所包含的安装孔2031内的过滤管202，以及与该孔集单元2032相配合的引射器206，构成一个过滤单元。

进一步地，壳体212侧壁上设置有气体入口201和气体出口205。气体入口201与含尘气体室204连通，气体出口205与洁净气体室211连通。

当本发明实施例的过滤器200在执行高温含尘气体净化作业时，含尘气体由气体入口201进入到含尘气体室204，并在气体推动力的作用下到达各个过滤管202。气流中的固体颗粒物由于惯性碰撞、直接拦截及布郎扩散等原因，在过滤管202外表面沉积并形成稳定致密的粉尘层。含尘气体通过过滤管202的多孔通道过滤后进入洁净气体室211，经气体出口205排出，进入后续工艺。

当随着过滤过程的进行，过滤管202外表面的粉尘层逐渐增厚，导致过滤器200压降不断升高，装置运行阻力增大时，需采用脉冲反吹方式实现过滤管202的循环再生。

具体的，本发明实施例的过滤器200还配置有与多个引射器206相适配的反吹管208。其中，引射器206与过滤管202的上端连接，从而过滤管202通过引射器206与洁净气体室211连通。反吹管208的第一端与反吹气源210连通，第二端延伸进入洁净气体室211并与引射器206一一对应。

反吹气源210具体为存储有反吹气体的储罐，反吹管208上设置有脉冲反吹阀209。反吹管208的第二端设有与引射器206顶部对应的自调向周期性脉冲射流喷嘴207。

脉冲反吹清灰时，处于常闭状态的脉冲反吹阀209开启，储罐中的高压氮气瞬间经连接管线进入反吹管208中，然后通过反吹管208第二端上的自调向周期性脉冲射流喷嘴207向对应的引射器206内部喷射高压高速的反吹气体，实现清灰操作。

如图3a所示，自调向周期性脉冲射流喷嘴207可以包括本体2071和旋转环2072。

在本实施例中，本体2071大致可呈矩形块体状或圆柱体状，其内部具有主通道2071a以及位于主通道2071a外侧的调向通道2071b。并且，主通道2071a和调向通道2071b的出口端即下端贯穿本体2071的下端面。这样，脉冲反吹气体可经主通道2071a和调向通道2071b的出口端喷出。

旋转环2072呈圆环状，其设置在本体2071上端并与主通道2071a相对应。结合图4a至图4c，以及图8a至图8d所示，旋转环2072上设置有用于与调向通道2071b连通的缺口2072a。且旋转环2072内设置有多个翼型叶片2072b。

在执行清灰操作时，脉冲反吹气体能经旋转环2072进入主通道2071a，多个翼型叶片2072b受脉冲反吹气体作用产生旋转力矩，从而带动旋转环2072转动。

并且，在旋转环2072转动过程中，当缺口2072a与调向通道2071b的入口端相连通时，部分脉冲反吹气体进入调向通道2071b。并最终从调向通道2071b的出口端高速喷出。

在本实施例中，主通道2071a为竖直方向延伸，而调向通道2071b为弯曲延伸。也就是说，主通道2071a和调向通道2071b不平行。

具体的，调向通道2071b的出口端朝向主通道2071a倾斜。这样，由调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流，会与主通道2071a喷出的主反吹清灰射流发生碰撞。从而，在高速反吹清灰射流的动量作用下，主反吹清灰射流的流动方向向调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流流动方向发生偏转，并在引射器206内部充分发展。进而扩大主反吹清灰射流在引射器206底部端面圆周方向的反吹覆盖范围。

与此同时，由于旋转环2072的高速旋转，当缺口2072a再次与本体2071上同一调向通道2071b的入口端相连通时，将会在引射器206底部端面同一覆盖范围的过滤管202产生二次清灰。即旋转环2072的旋转角速度越高，同一覆盖范围的过滤管202脉冲清灰次数越多。因此可以实现单次脉冲反吹过程的周期性清灰。

由上所述，本发明过实施例过滤器200，通过采用自调向周期性脉冲射流喷嘴207，可以调节反吹气体的射流方向，增加引射气量，延长射流长度，改善引射器206内一次射流与二次引流气体流动的动态性能，解决单个过滤单元内沿圆周方向不同过滤管202间的清灰不均匀的问题。

此外，通过旋转环2072的高速旋转，实现了脉冲反吹阀209启闭一次产生多个间断的脉冲压力振荡波。有效解决单根过滤管202沿长度方向的清灰不均匀的问题。

并且，通过增设调向通道2071b，不仅使主通道2071a出口端附近低压区域的面积得以扩大，而且调向通道2071b出口端的脉冲反吹气体流速更快，压力更低。这样，有利于增加二次引流的气量，提高引射效果，延长射流长度。

与此同时，克服了现有技术中的高压反吹易发生二次沉积及过滤管202振动等缺陷，尤其适用于大处理量、多过滤管202的实际工况。

在本实施例中，由于调向通道2071b的数量为多个。如果缺口2072a的数量也为多个的话，那么在旋转环2072转动到某一个位置时，可能存在多个缺口2072a与多个调向通道2071b分别连通的情形，也就是存在多个调向通道2071b被接通的可能。这样，经多个被接通的调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流，则会对主通道2071a喷出的主反吹清灰射流发生干扰，从而使得反吹气体的控制较为复杂。

并且，由于主通道2071a喷出的主反吹清灰射流被干扰，导致主反吹清灰射流可能发生的偏转方向出现紊乱。如此，将极大的削弱主反吹清灰射流的定向性，进而使其能量出现损失，清灰效果大大降低。

有鉴于此，缺口2072a的数量优选为1个。那么，即便设置多个调向通道2071b，但旋转在转动过程中的任意位置，最多也只可能开启1个调向通道2071b。如此，在该被开启的1个调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流的作用下，主通道2071a喷出的主反吹清灰射流的方向只能朝向与该被开启的1个调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流方向相同或相近的单一方向偏转。如此，主通道2071a喷出的主反吹清灰射流可以被稳定的偏离，而不受其他高速反吹清灰射流的影响和干扰。从而，反吹气体的控制得以简化。

并且，由于一次只能开启1个调向通道2071b，则主通道2071a喷出的主反吹清灰射流只会被该1个开启的调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流偏离，而不会出现由于存在多股高速反吹清灰射流而导致主反吹清灰射流被干扰，从而导致主反吹清灰射流的偏转方向出现紊乱的情形。如此，将主反吹清灰射流具有较佳的定向性，能量较为集中，清灰效果大大提升。

如图3a所示，在本实施例中，旋转环2072与本体2071的装配方式为，本体2071的上端对应于主通道2071a的位置处向下凹陷形成有与旋转环2072相适配的安装槽2071c，即安装槽2071c的截面形状呈圆形。调向通道2071b的入口端形成在安装槽2071c的内壁上，并且旋转环2072嵌设于安装槽2071c中。

这样，当旋转环2072在安装槽2071c中转动时，缺口2072a即可与入口端形成在安装槽2071c内壁上的调向通道2071b实现连通。

为了减小旋转环2072在转动过程中与安装槽2071c的摩擦阻力，使得旋转环2072能够顺畅的转动，旋转环2072的下端面与安装槽2071c的底面之间可以设置有滚动摩擦副。以此，由滚动摩擦来替代滑动摩擦，大大降低旋转环2072在转动过程中与安装槽2071c的摩擦阻力。

具体的，如图3b所示，旋转环2072的下端面可以形成有第一凹槽2072c，安装槽2071c的底面可以形成有与第一凹槽2072c相对应的第一环形轨道槽2071d。第一凹槽2072c和第一环形轨道槽2071d之间可以夹设有第一滚珠2074。

由于旋转环2072设置有缺口2072a，因此为避免第一滚珠2074经缺口2072a滑出，应设计对第一滚珠2074进行限位的结构，以对第一滚珠2074的活动范围进行限定。

具体的，如图4a至图4b所示，在一个实施例中，第一凹槽2072c可呈圆弧状，且呈圆弧形的第一凹槽2072c的两端不与缺口2072a接通。此时，第一凹槽2072c所对应的圆心角，小于所述旋转环2072所对应的圆心角。相当于第一凹槽2072c的两端为封闭端，这样，当第一滚珠2074滚动至第一凹槽2072c的任意一个端部时，即被止挡，从而第一滚珠2074不会经缺口2072a中滑出。

在本实施例中，第一凹槽2072c可呈连续的弧形(如图4a所示意的实施例)。或者，第一凹槽2072c也可以为多个间隔或间断设置的弧形凹槽(如图4b所示意的实施例)。

并且，第一滚珠2074的数量可以为多个，多个第一滚珠2074间隔设置。

或者，在另一个实施例中，第一滚珠2074与旋转环2072的相对位置可以是固定的。这样，第一滚珠2074在旋转环2072的带动下，在第一环形轨道槽2071d中滚动。而第一滚珠2074相对于旋转环2072的位置，则不会随之发生变化。从而第一滚珠2074不会经缺口2072a滑出。

具体实现方式，可以为旋转环2072的下端面固定有第一框架，第一框架具有第一限位环，第一滚珠2074设置在第一限位环中并被限位。这样，第一滚珠2074被第一限位环限位，如此第一滚珠2074仅在第一环形轨道槽2071d中滚动，而相对于旋转环2072的位置，则不变。

在该实现方式中，第一框架可以参见或类似于轴承的框架结构。

或者，如图4c所示，另一种实现方式，可以为第一凹槽2072c的截面呈与第一滚珠2074形状相适配的圆形，第一滚珠2074嵌设在对应的第一凹槽2072c中并被限位。

在该实现方式中，被呈圆形的第一凹槽2072c的深度大致等于第一滚珠2074的半径。这样，第一滚珠2074可以嵌入第一凹槽2072c中。同样的，第一滚珠2074被呈圆形的第一凹槽2072c限位，如此第一滚珠2074仅在第一环形轨道槽2071d中滚动，而相对于旋转环2072的位置，则不变。

进一步地，为了沿竖直方向对旋转环2072进行限位，本体2071的上端可以设置有用于对旋转环2072进行限位的压紧端盖2073。

继续参阅图3a，旋转环2072的高度小于安装槽2071c的深度。这样，安装槽2071c位于旋转环2072上方的内壁或空间，用于供压紧端盖2073连接。

压紧端盖2073设置在本体2071的上端，压紧端盖2073在其中央位置处设置有与旋转环2072以及主通道2071a相连通的开口2073a。并且，压紧端盖2073的下端相对应开口2073a的位置处向下延伸形成有与安装槽2071c相适配的压紧凸起2073b，压紧凸起2073b嵌入安装槽2071c中。压紧凸起2073b的下端面顶触旋转环2072的上端面，从而旋转环2072沿竖直方向被限位。

在本实施例中，压紧端盖2073可以与本体2071通过螺纹连接的方式实现装配。具体的，安装槽2071c位于旋转环2072上方的内壁设置有内螺纹，压紧凸起2073b的外壁设置有外螺纹。从而，通过内外螺纹的配合，实现压紧端盖2073与本体2071的可拆卸连接。

当然，压紧端盖2073与本体2071的连接并不限于上述方式，在其他可行的实施例中，例如卡扣连接、焊接或粘接等，只要能够实现压紧端盖2073对旋转环2072的限位即可，本发明实施例对此不作限定。

此外，反吹管208的第二端与自调向周期性脉冲射流喷嘴207的连接，也可以为通过螺纹连接的方式实现装配。

具体的，在自调向周期性脉冲射流喷嘴207包含有压紧端盖2073的实施例中，压紧端盖2073的开口2073a内壁设置有内螺纹，反吹管208的第二端的外壁设置有外螺纹。从而，通过内外螺纹的配合，并借助压紧端盖2073，实现反吹管208与自调向周期性脉冲射流喷嘴207的连接。

而在自调向周期性脉冲射流喷嘴207不包含压紧端盖2073的实施例中，则安装槽2071c位于旋转环2072上方的内壁设置有内螺纹，反吹管208的第二端的外壁设置有外螺纹。从而，通过内外螺纹的配合，实现反吹管208与自调向周期性脉冲射流喷嘴207的连接。

同样的，反吹管208与自调向周期性脉冲射流喷嘴207的连接并不限于上述方式，在其他可行的实施例中，例如卡扣连接、焊接或粘接等，只要能够实现反吹管208与自调向周期性脉冲射流喷嘴207的连接即可，本发明实施例对此不作限定。

进一步地，为了减小旋转环2072在转动过程中与压紧端盖2073的压紧凸起2073b的摩擦阻力，使得旋转环2072能够顺畅的转动，旋转环2072的上端面与压紧凸起2073b的下端面之间也可以设置有滚动摩擦副。以此，由滚动摩擦来替代滑动摩擦，大大降低旋转环2072在转动过程中与压紧端盖2073的摩擦阻力。

具体的，如图3b所示，在一个实施例中，旋转环2072的上端面可以形成有第二凹槽2072d，压紧凸起2073b的下端面可以形成有与第二凹槽2072d相对应的第二环形轨道槽2073c。第二凹槽2072d和第二环形轨道槽2073c之间可以夹设有第二滚珠2075。

同上文描述，第二凹槽2072d可呈圆弧状，且第二凹槽2072d的两端不与缺口2072a接通。并且，第二凹槽2072d可呈连续的弧形。或者，第二凹槽2072d也可以为多个间隔或间断设置的弧形凹槽。并且，第二滚珠2075的数量可以为多个，多个第二滚珠2075间隔设置。

或者，在另一个实施例中，第二滚珠2075与旋转环2072的相对位置是固定的。

同样的，具体实现方式，可以为旋转环2072的上端面固定有第二框架，第二框架具有第二限位环，第二滚珠2075设置在第二限位环中并被限位。

或者，第二凹槽2072d的截面呈与第二滚珠2075形状相适配的圆形，第二滚珠2075嵌设在对应的第二凹槽2072d中并被限位。

在本实施例中，关于旋转环2072的上端面与压紧凸起2073b的下端面之间设置滚动摩擦副中所出现的相关构造，可参见上文描述，本发明实施例为了简洁，在此不作赘述。

如图3a所示，调向通道2071b具有一定的长度及曲率，采用平滑过渡的渐缩式，以降低脉冲反吹气体的流动阻力。同时，调向通道2071b的截面面积沿脉冲反吹气体的流动方向逐渐减小，可以使得脉冲反吹气体的流速增大，以获得较大的速度能头。

具体的，调向通道2071b的截面面积的收缩程度，可根据调向通道2071b的数量、反吹气体流量分配等不同的工况要求进行设计。这样一方面可以减少脉冲压力波在调向通道2071b内传播的损失，提高传能效率。另一方面有利于调向通道2071b流道内静压向动压的转换，提高调向通道2071b出口射流的动量，增强对主射流方向的调整能力。

此外，调向通道2071b的中间段朝向远离主通道2071a的方向(即沿径向向外)拱起，下端逐渐朝向靠近主通道2071a的方向(即沿径向向内)弯曲。并且，调向通道2071b的出口端的中心轴线向主通道2071a的中心轴线方向倾斜。由此，多个调向通道2071b的出口端朝向主通道2071a汇聚。

调向通道2071b的出口端的倾斜程度，与引射器206的扩张段2063的倾角相关联。具体的，如图5b所示，本发明实施例中的引射器206沿反吹气体流动方向包括依次连接的呈漏斗状的收缩段2061、呈圆柱状的喉管段2062以及呈渐扩锥状的扩张段2063。其中，扩张段2063的母线与竖直方向成第一夹角α。

而调向通道2071b的出口端的中心轴线与竖直方向成第二夹角β。第二夹角β与第一夹角α趋于一致。

在本实施例中，第二夹角β与第一夹角α趋于一致，可以为第二夹角β与第一夹角α的差值在预定范围内。例如，该预定范围为0°～10°之间。并且，第二夹角β不大于第一夹角α。

需要说明的是，该预定范围可根据实际情况进行设定，主要可参照引射器206的结构，尤其是扩张段2063的倾角，本发明实施例对此不作限定。

如图5a所示，为现有技术采用单孔定向射流的喷嘴107反吹时，反吹气流在引射器106中的流线图。由于喷嘴107为单孔定向射流，则其喷出的反吹气体，基本上为竖直向下流动的。

尽管喷嘴107喷出的反吹气体在向下流向的过程中，会发生一定程度上的扩散，但由于其定向性较好。因此，难以波及引射器106扩张段的底角。从而，使得引射器106扩张段的底角形成清灰死角。

本发明实施例通过使调向通道2071b的出口端倾角与引射器206的扩张段2063倾角相一致的结构设计，则主通道2071a喷出的主反吹清灰射流，会被调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流以第二夹角β的方向被倾斜偏移至引射器206的扩张段2063。从而，主反吹清灰射流可以波及并到达扩张段2063的底角这一清灰死角区域。从而扩大主反吹清灰射流在引射器206底部端面圆周方向的反吹覆盖范围，提高清灰效果。

如图6a至图6d所示，调向通道2071b的数量，由单一过滤单元内过滤管202的数量及排布方式决定，且调向通道2071b的数量较佳的取值范围为3～6。不同数量的调向通道2071b在反吹主管路圆周方向均匀分布。

如图7a至图7d所示，对应于图6a至图6d不同数量的调向通道2071b，经调向后射流范围可覆盖过滤单元中全部的过滤管202，且同一过滤单元内各过滤管202间清灰不均匀程度小于10％。

在本实施例中，主通道2071a的截面形状可以为圆形或矩形，对应的调向通道2071b的截面形状也可以分别为圆形或矩形，以适应不同过滤管202排布方式的脉冲反吹系统。

并且，多个调向通道2071b的入口端的截面形状的中心所在水平面，与旋转环2072的圆心所在水平面共面。这样，可限定多个调向通道2071b的入口端在同一个面上，从而反吹气体可经多个调向通道2071b均匀出气，以控制多个调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流的稳定性和一致性。

进一步地，多个调向通道2071b的入口端的截面面积之和小于主通道2071a的入口端的截面面积的一半，多个调向通道2071b的出口端的截面面积之和亦小于主通道2071a的出口端的截面面积的一半。

例如，多个调向通道2071b的入口端的截面面积之和与主通道2071a的入口端的截面面积之比可以为10％、25％、30％、40％、50％等。多个调向通道2071b的出口端截面面积之和与主通道2071a的出口端的截面面积之比可以为10％、15％、35％、45％、50％等。

如图8a至图8d所示，在本实施例中，翼型叶片2072b的数量一定程度上决定了旋转环2072的旋转角速度。具体的，翼型叶片2072b的数量越少，旋转环2072的旋转角速度越快，单位脉冲反吹持续时间内旋转周数越多，清灰次数越多。

但与此同时，翼型叶片2072b数量的增加，会增大脉冲反吹气体通过的阻力，对调向通道2071b和主通道2071a内的脉冲反吹气体的流量分配有重要影响。

因此，翼型叶片2072b的数量对旋转环2072的旋转角速度和脉冲反吹气体通过阻力有较大影响。较少的翼型叶片2072b数量，虽然可以降低脉冲反吹气体的通过阻力，但是会导致旋转环2072的旋转角速度过快。这样，调向通道2071b被开启的频率较高。则相应地，调向通道2071b处于开启状态的时间也会降低。如此，调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流的量较少，难以对主通道2071a喷出的主反吹清灰射流起到偏移的作用。

而相反的，如果翼型叶片2072b数量的数量较多，虽然可以提高调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流的量，但数量较多的翼型叶片2072b会增大对脉冲反吹气体的通过阻力，降低主通道2071a喷出的主反吹清灰射流的量，难以起到清灰的效果。

因此在实际过程中，应根据脉冲宽度及反吹压力的大小综合考量，选择合适的翼型叶片2072b的数量。优选地，翼型叶片2072b的数量的取值范围为2～5，不同数量的翼型叶片2072b在旋转环2072所在圆周均匀分布。

具体的，多个翼型叶片2072b呈环形阵列的形式排布，多个翼型叶片2072b的一端在旋转环2072的圆心处对接，多个翼型叶片2072b的另一端固定在旋转环2072的内壁上。

其中，多个翼型叶片2072b的一端在旋转环2072的圆心处对接，可以为多个翼型叶片2072b的一端直接固定连接，例如可以通过焊接的方式连接在一起，也可以为通过连接环相固定。并且，多个翼型叶片2072b的一端可以通过焊接、粘接或者螺纹连接的方式与连接环相连接。

同样的，多个翼型叶片2072b的另一端也可通过焊接、粘接或者螺纹连接的方式固定在旋转环2072的内壁上。

如图9所示，在本实施例中，翼型叶片2072b切面的形状采用两边薄中间略厚的近纺锤形，且所有翼型叶片2072b的结构可以完全相同。

翼型叶片2072b的空气动力学特性与其几何参数密切相关。其中，叶片弦长是指翼型叶片2072b切面两端的直线长度，用c表示。叶片长度是指叶片发展方向的最大长度，用h表示。

并且，为了使旋转环2072获得较为适宜的旋转角速度的前提下，降低脉冲反吹气体的通过阻力，可针对翼型叶片2072b的相关参数进行相应的设计。

具体的，n为多个翼型叶片2072b的个数，sin为主通道2071a的入口端的截面面积。其中，叶片弦长c×叶片长度h可近似认为是翼型叶片2072b的面积。

籍此，基于主通道2071a的入口端的截面面积，来设计翼型叶片2072b的叶片弦长和叶片长度，即主通道2071a的入口端的截面面积作为翼型叶片2072b的叶片弦长和叶片长度的设计依据，可以大大降低脉冲反吹气体的通过阻力。

此外，为提高调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流的量，旋转环2072的缺口2072a垂直于旋转环半径方向的最大截面面积大于或等于调向通道2071b的入口端的截面面积。

如此，当旋转环2072转动至缺口2072a与调向通道2071b的入口端连通时，调向通道2071b的入口端被完全打开。从而脉冲反吹气体可以不被旋转环2072阻碍而快速进入到调向通道2071b，以确保调向通道2071b内调向射流的气体流量。

实践证明，本发明实施例的自调向周期性脉冲射流喷嘴207，以及运用或配置有该自调向周期性脉冲射流喷嘴207的过滤器200，可以取得如下的技术效果：

(1)改善了脉冲反吹清灰的不均匀性，提高了清灰效率

本发明实施例的过滤器200，通过配置自调向周期性脉冲射流喷嘴207，可以改善同一过滤单元内脉冲反吹气体的流量分配及气体流动的动态性能，通过旋转环2072、调向通道2071b及主通道2071a结构、尺寸的设计及匹配，使同一过滤单元内反吹十几根至数十根过滤管202间的不均匀性得到显著改善，相同条件下，清灰不均匀程度小于10％，清灰效率提高8％以上。

(2)降低了反吹耗气量及反吹气体压力

由于脉冲反吹时，在引射器206底部端面圆周方向不同位置处，各过滤管202内均产生多次间断的脉冲压力振荡波。相当于一次反吹过程进行了多次清灰，大大提高单根过滤管202沿长度方向的清灰不均匀性。与此同时，减弱了脉冲反吹即将结束时负压阶段的二次沉积。因此只需使用较低的反吹压力即可达到更好的清灰效果，节约了反吹能耗。

(3)适用于大处理量的实际工况，延长了过滤管202的寿命

同一过滤单元内不同过滤管202间清灰不均匀性及单根过滤管202沿长度方向清灰不均匀性的改善，为单个过滤单元内过滤管202数量的增大及长度的增加提供了可能。利用调向通道2071b喷出的高速反吹清灰射流与主通道2071a喷出的主反吹清灰射流的碰撞，达到主反吹清灰射流方向可调，使同一过滤单元内的多个过滤管202排布方式更加灵活多变，适用于圆形过滤器和矩形过滤器。与此同时，清灰差异的减小，大大降低了过滤管202间粉尘架桥的可能性，保障了过滤器200的稳定可靠运行。

为更好的说明本发明的效果，增加其可信程度和可行性，现将部分试验数据予以公布。

实验在自行搭建的含有49根过滤管202的高温矩形过滤器中进行，分别采用本发明的自调向周期性脉冲射流喷嘴207(含3个翼型叶片和4个调向通道2071b)及现有的单孔定向射流喷嘴。

在相同的实验条件下，反吹压力为0.5mpa，脉冲宽度为500ms时测定各过滤管202内动态压力峰值如图10所示。以49根过滤管202内压力峰值的标准偏差作为衡量反吹均匀性的标准，采用本发明的自调向周期性脉冲射流喷嘴207时，过滤管202内压力峰值的标准偏差为0.308，采用现有的单孔定向射流喷嘴时过滤管202内压力峰值的标准偏差为0.849。显然本发明的自调向周期性脉冲射流喷嘴207可以显著改善清灰不均匀性。

如图11所示，利用过滤器200脉冲反吹前后的压力降计算出的清灰效率发现，采用本发明的自调向周期性脉冲射流喷嘴207时清灰效率在88％以上，采用现有的单孔定向射流喷嘴时清灰效率低于80％。显然本发明的自调向周期性脉冲射流喷嘴207可以显著提高过滤单元的脉冲反吹清灰效率。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，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。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从21到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。