МАГНИТНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК B01D35/06 

Изобретение относится к технике сухой очистки газов на производствах, где есть необходимость одновременно улавливать и ферромагнитную пыль.

Преимущественной областью использования является очистка высокотемпературных газов металлургических производств.

Известен пылеулавливатель циклонного типа, в котором в качестве фильтровального материала, расположенного в диамагнитной кассете, применен ферромагнитный зернистый материал, а для рыхления фильтрующего слоя при регенерации установлен электромагнит, на который подается постоянный и переменный ток в импульсном режиме. Регенерация производится воздухом, при этом подача газа прекращается, что и является главным недостатком этого устройства (1).

Известен наиболее близкий по цели к предложенному магнитный пылеулавливатель с постоянным магнитным полем, предназначенный для очистки запыленных потоков от частиц Fe, FeO, Fe₃O₄, Ni и т.д. в котором в качестве фильтрующего элемента применяются пористые феррогранулы диаметром 15 20 мм.

Низкая производительность (V_r 5-60 тыс. м³/ч), ограниченность верхнего предела по температуре (от 80 до 250^oC), циклический характер работы фильтра, невозможность использования физического тепла отходящих газов, ограничивают его использование для очистки больших объемов газов высокой температуры, характерных для металлургических производств (2).

Цель изобретения -повышение производительности, качества и технологической стабильности процесса очистки газов, повышение экономической эффективности за счет полезного использования физического тепла отходящих газов, сокращения потерь металла от уноса.

Эта цель достигается тем, что в системе устройств фильтра осуществлен беспрерывный поток фильтрующего элемента намагниченной мелкой дроби одинакового диаметра размером в пределах 1 2 мм, изготовленной из химически стойкого ферромагнитного материала, имеющего большой удельный вес, например, из легированного чугуна.

Намагничивание дроби происходит в линейном электромагнитном поле в период ее подъема транспортом, который является линейным асинхронным двигателем (ЛАД).

Для отсеивания ферромагнитных частиц поток шаров вместе с пылью подвергается размагничиванию переменным электромагнитным полем, создаваемым электрической катушкой, смонтированной перед виброситом.

Для извлечения металлических частиц из пыли достаточно пропустить ее через известные магнитные сепараторы.

Для утилизации тепла при охлаждении потока шаров установлен трубчатый горизонтальный поверхностного типа 3-оборотный, теплообменник с шахматным расположением латунных трубок.

На фиг. 1 изображен общий вид установки, продольный разрез по вертикальной плоскости; на фиг. 2 разрез по А-А фиг.1; на фиг. 3 - поперечное сечение транспортера по Б- фиг. 1; на фиг. 4 устройство механизма автоматического закрытия шибера; на фиг. 5 устройство механизма автоматического открытия и закрытия клапана раструба; на фиг. 6 устройство для размагничивания потока шаров узел В фиг.1; на фиг. 7 устройство контрольной гляделки с подсветом с перегородкой от ослепления, разрез Г-Г фиг. 6;
Магнитный фильтр содержит фильтровальную камеру 1 с отверстием 2 для подвода загрязненного и отверстием 3 отвода очищенного газа, бункер 4 для размещения шаров, поверхностного типа трубчатый теплообменник 5 для охлаждения шаров, колосниковую решетку с одним неподвижным колосником 6 и двумя подвижными колосниками 7, установленных в раме 8. Каждый подвижной колосник соединен с двумя регулировочными винтами 9, ввернутыми в отверстия с резьбой бобышек рамы 8. На головках винтов 9 сделаны дисковые указатели ширины продольного зазора между колосниками. Зазор можно устанавливать в пределах 0-25 мм.

Для включения потока шаров имеется шибер 10, который снабжен механическим приводом для автоматического закрытия при отключении электропитания установки. Для уменьшения величины хода шибера сделан паз 11, который при закрытом шибере перекрывается неподвижным колосником 6.

Механизм привода шибера имеет поворотный вал 12, на концах которого на шпонах посажены втулки с рычагами 13 и 14, которые тягами 15 шарнирно соединены с шибером и с пружинами 16.

Для удержания шибера в открытом состоянии имеется шарнирный рычаг 17 с зубом, входящим в зацепление с зацепом шибера и удерживается электромагнитом 18.

При обесточивании электромагнита пружина 19 расцепит замок, а пружины 16 закроют шибер. Электромагнит включен в схему электропитания ЛАД.

Под колосниковой решеткой расположена разгонная камера 20, в которой установлен поворотный короб 21 с двумя направляющими каналами. За счет шарнира 22 и двух винтов 23 короб можно устанавливать с уклоном до 5^o навстречу потоку газа.

Разгонный короб необходим для увеличения скорости и сохранения компактности потока шаров перед свободным падением в фильтровальной камере. Эта необходимость связана и со значительной скоростью газового потока в камере, искажающего полет шаров при взаимном пересечении.

Регулировка уклона короба и точность движения газопроницаемых штор, состоящих из свободно падающих шаров, контролируются через смотровые окна с подсветом (гляделки) 24, расположенные на боковых стенках фильтровальной камеры.

Фильтровальная камера соединена раструбом 25 с роторным движителем 26, установленным в корыте вибросита 27, расположенных в бункере пылесборника 28, имеющем шнек 29 для удаления пыли.

Роторный движитель через закрытую зубчатую передачу, расположенную с 2-х сторон на внешней стороне стенок корыта (на чертеже не показано), связан с вибровозбудителем 30, и сообщает ему повышенные обороты, при этом дебалансовый вал размещен в трубе, вваренной в щеки корыта. Для предотвращения обратного выброса пыли при сжатии потока шаров на участке изгиба раструба сделаны завихрители 31, ниже которых расположена размагничивающая электрическая катушка переменного тока 32, а для автоматического включения и отключения раструба установлен поворотный клапан 33 с электромагнитным приводом, который включает в себя: шестерню 34, посаженную на конец вала поворотного клапана, зубчатый поворотный сектор 35, пружину 36 с натяжным винтом и электромагнит 37 с втяжным сердечником, катушка которого параллельно включена в электросхему транспортера (ЛАД). По наклонному патрубку 38 дробь скатывается в транспортер. Для предотвращения попадания пыли в транспортер сделаны уплотнения в виде штор (щеток) 39, набранных из теплостойких синтетических нитей или очень тонкой стальной проволоки.

В качестве транспортера использован линейный асинхронный двигатель (ЛАД), состоящий из корытообразного алюминиевого корпуса 40, магнитопровода 41 с пазами для многополюсной обмотки, диамагнитного путепровода (алюминиевой трубы) 42, которые соединены между собой стремянками (хомутами) 43. Путепровод имеет люк 44, обмотка статора защищена алюминиевым ограждением 45 (на фиг. 2 условно снято).

Двигатель может иметь воздушное или водяное охлаждение. На фиг. 2 показан вариант регулируемого водяного охлаждения, лучше всего с естественной циркуляцией в камере 46, системой, включающей в себя расширительный бак и радиатор для самоохлаждения.

Холодную воду применять нельзя из-за возможной конденсации влаги и отсырения обмотки (точка росы).

Для установки транспортера под любым уклоном опорная пята 47 имеет шарнирное соединение с корпусом двигателя.

Верхняя головка путепровода транспортера соединена патрубком 48 с бункером 4. Для равномерного заполнения бункера, на нижней наклонной стенке патрубка имеются веерообразно расположенные ребра 49, а на верхней стенке сделан люк 50 для заполнения шарами.

Перед отсеиванием феррочастиц поток дроби подвергается размагничиванию переменным магнитным полем, создаваемым электрической катушкой 32, запитанной через пакетный выключатель и регулятор напряжения.

Однако время воздействия катушки на перемагничивание мало из-за большой скорости потока шаров. С целью увеличения времени воздействия катушки на участке ее расположения создается пробка, для чего по всей ширине раструба сделана камера 51, в которой размещен поворотный клапан 52, угол наклона которого можно изменять поворотным рычагом 53 натяжным винтом 54 и создавать некоторый подпор.

Контроль при установке высоты уровня пробки осуществляется через смотровое окно 55. Для этого на торцевой стенке раструба 25 установлена гляделка с подсветкой, состоящая из корпуса 56, шарнирной дверцы 57, стекла 58 на мягкой прокладке прямоугольной рамки 59 из тонколистовой стали, смотровой коробочки-светильника 60 с перегородкой 61 (от ослепления). Коробочка имеет по периметру отбортовку, вставляется сверху и удерживается с трех сторон направляющей рамочкой 62. Коробку можно вставить в перевернутом положении.

Фильтр герметичен, исключает всякие подсосы воздуха.

Фильтр работает следующим образом.

Перед включением фильтра в работу объемы, расположенные над колосниковой решеткой, в том числе, теплообменника 5 и бункера 4, заполняются дробью через люк 50 в достаточном количестве для беспрерывного оборотного движения с учетом резерва для увеличения потока.

Вращением винтов 9, по дисковому указателю на контрольной линейке раздвинуть подвижные колосники 7 на желаемую величину провального зазора.

Винтами 34 установить примерный уклон разгонного короба 21 с последующей корректировкой падающих газопроницаемых штор при наблюдении через смотровые окна с подсветкой 24.

Включением пакетного выключателя подается напряжение нас ЛАД и электромагнит 18; включением другого пакетника подается напряжение тока на размагничивающую электрическую катушку 32 и регулятор напряжения.

Поворотом рычага 14 "на себя", т.е. против часовой стрелки, открывается шибер 10, рычаг 17 входит в зацепление, удерживая шибер. Поток шаров через провальные зазоры между колосниками устремляется в каналы разгонного короба 21, набирает скорость и в свободном падении пересекает газовый поток в фильтровальной камере двумя газопроницаемыми шторами, попадает в раструб 25, проходит участок расположения электрической катушки 32, создающей переменное магнитное поле, в котором он подвергается размагничиванию. Эффект размагничивания усилен созданием пробки заданной высоты подпором потока шаров поворотным клапаном 52.

Из раструба размагниченная дробь попадает на роторный движитель 26, приводит его во вращение, которое через повысительную зубчатую передачу приводит во вращение вибровозбудитель 30, установленный на сите 27 и сообщающих ему вибрацию.

Порционный выброс дроби на подпружиненное сито дополнительно создает вертикально-подкидывающие колебания, что очень важно для эффективности просеивания.

Просеянная дробь по патрубку 38 поступает в фасонную трубу (путепровод) 42 вертикального транспортера, являющегося линейным асинхронным двигателем, и под воздействием многополюсного линейного магнитного поля 3-фазной обмотки статора захватывается им, поднимается вверх и намагничивается.

Из транспортера по наклонному патрубку 48 намагниченная дробь снова возвращается в бункер 4.

При достижении температуры воды в камере 46 примерно 20 30^oC по термометру, необходимо включить естественную циркуляцию охлаждения двигателя, для чего надо открыть вентиль на циркуляционном трубопроводе.

Фильтр относится к скоростному типу сухих зернистых магнитных фильтров, в котором процесс очистки основан на взаимодействии пересекающихся скоростных потоках потока газа и потока падающих намагниченных шаров в виде газопроницаемых штор.

Участвуют в очистке две силы: динамическая, при которой в результате соударения и наличия разреженных зон при обтекании засасывающего явления частицы пыли получают направленное ускорение в сторону полета шаров, пыль как бы вымывается потоком шаров, и магнитная, которая захватывает и уносит из газового потока, обладающие энергией движения (живой силой), частицы магнитных металлов.

На основе этого способа можно создать фильтры других модификаций, например, фильтр с вертикальной фильтровальной камерой с "летящим зернистым слоем", мокрые фильтры.

Использование: для глубокой очистки высокотемпературных газов от ферромагнитной и немагнитной пыли при низком гидравлическом давлении на больших скоростях с утилизацией тепла. Сущность изобретения: фильтр содержит горизонтальную, предпочтительнее коленообразную фильтровальную камеру, устройство для создания 2-шторного падающего потока намагниченных шаров одинакового размера 1 - 2 мм, состоящего из провальной регулируемой колосниковой решетки с одним неподвижным и двумя подвижными колосниками, разгонной камеры, в которой намагниченный фильтровальный материал, разгоняясь по 2-канальному наклонному коробу, двумя газопроницаемыми шторами, пересекает поток загрязненного газа в камере и в результате возникающих при обтекании динамических процессов, а также притягивающего действия намагниченных шаров происходит очистка газа от диамагнитной и ферромагнитной пыли. Процесс стремителен, за доли секунды пролета. Падающий поток шаров попадает в криволинейный раструб 25. При движении в раструбе на участке расположения электрической катушки поток шаров подвергается размагничиванию воздействием переменного магнитного поля, затем попадает в роторный движитель, приводит его во вращение, через повысительную зубчатую передачу приводится во вращение вибровозбудитель, вызывающий вибрацию сита. Освободившись от пыли, поток шаров по наклонному патрубку скатывается в диамагнитную трубу линейного асинхронного двигателя-транспортера, под действием электромагнитных сил, намагничиваясь, поднимается вверх, по наклонному патрубку возвращается в бункер, охлаждаясь, проходит трубчатый теплообменник и вновь поступает на колосниковую решетку. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Магнитный фильтр сухой очистки газов от пыли и частиц металла, содержащий фильтровальную камеру с патрубками подвода загрязненного газа и отвода очищенного газа, загрузочный бункер, систему просеивания и удаления пыли, устройство возврата фильтровального материала, отличающийся тем, что он снабжен установленными последовательно под загрузочным бункером теплообменником, провальной колосниковой решеткой, шибером с приводом и разгонной камерой, фильтровальная камера соединена с системой просеивания и удаления пыли посредством раструба, имеющего в нижней части устройство беспрерывного размагничивания фильтровального материала, при этом устройство для возврата фильтровального материала выполнено в виде вертикального транспортера, состоящего из корытообразного корпуса, магнитопровода с пазами для многополюсной обмотки и диамагнитного трубопровода, которые соединены между собой хомутами. 2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что привод шибера прерывающего поток фильтровального материала, выполнен в виде поворотного вала с жестко закрепленными на концах втулками, которые шарнирно соединены тягами с шибером и пружинами, при этом фильтр снабжен электромагнитом и шарнирным рычагом с зубом, взаимодействующим с шибером. 3. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что раструб снабжен поворотным клапаном с электромагнитным приводом с пружиной, состоящим из шестерни, посаженной на конец вала поворотного клапана, и зубчатого поворотного сектора, шарнирно соединенного с электромагнитом и пружиной.