Электромагнитное устройство для очистки газов и жидкостей Советский патент 1990 года по МПК B01D35/06 

Изобретение отнбсится к области Магнитного осаждения ферромагнитных г римесей из газовых и жидких сред и Йожет быть использовано в химической, Металлургической промышленности, тепЛовой и атомной энергетике.

Целью изобретения является noBbmie- ние эффективности процесса очистки, увеличение емкости поглощения и дли- т| ельности фильтроцикла.

На фиг.1 изображено электромагнит- йое устройство для очистки газов и фдкостей;-:на фиг.2 - то же, вид с|верху; на фиг.З - устройство, в ко- TJopoM кольцевая камера выполнена в В1иде двух кольцевых секций; на фиг,4- аечение А-А на фиг.З; на фиг.З - речение Б-Б на фиг.З.

; Электромагнитное устройство сое- TfoHT из корпуса 1, в котором имеются Две перфорированные коаксиальные перегородки 2 и 3, расположенные дис taнциoннp по отношению друг к другу С образованием между ними koльдeвoй заполненной ферромагнитной насадкой 4. Внутрь камеры заведены Сердечники-магнитопроводы 5, на которых размещены электромагнитные катушки 6. Для подвода и отвода очищаемой И регенерационной среды имеется перфорированный патрубок 7 и патрубок 8 Смежные сердечники-магнитопроводы вне корпуса 1 попарно замкнуты маг- Нитопроводным шунтом 9 (фиг.1 и 2).

Электромагнитное устройство работает следующим образом.

IОчищаемая среда подается через перфорированный патрубок 7, который выполнен таким образом, чтобы осуществлялась равномерная радиальная подача среды, и проходит через намагниченную ферромагнитную фильтрующую насадку 4. При этом ферромагнитные при- меси осаждаются на гранулах насадки, а очищенная среда отводится из корпуса 1 через патрубок 8. После истечения времени фильтроцикла, т.е. насыщения насадки примесями,-производится ее регенерация.

Повьш1ение эффективности процесса очистки является следствием создания ,в объеме ферромагнитной насадки высокоградиентного магнитного поля и рационального использования всего магнитного потока, генерируемого намагничивающей системой. Для этого насадка размещена в кольцевой камере, образованной коаксиальными перфорированными перегородками, которые расположены дистанционно по отношению друг к другу, причем четное число сердечников- магнитопроводов намагничивающей сис-г темы заведено между перфорированными перегородками и вне камеры попарно замкнуты магнитопроводными шунтами. Электромагнитные катушки соединены навстречу друг другу для разнополяр- ного намагничивания любых двух смежных участков сердечников, расположенных в камере. За счет этого исключаются потери магнитного поля вне насадки, а в пределах камеры создается замкнутая цепь, близкая к тороидальной с мальЕМ магнитным сопротивлением. Генерируемый электромагнитной системой магнитньм поток рационально используется для создания необходимого магнитного поля в насадке.

Повышение эффективности очистки и экономичности в предлагаемом электромагнитном устройстве достигается за счет оптимального подбора размеров кольцевой.камеры, ее толщины и высоты и диаметра сердечников-магнитопрово-г дов из выражения

d2

ITMCHj 4р Н

(О

Данное выражение получено исходя , из следующих соображений. Максимальное использование намагничивающей силы электромагнитной катушки достигается в том случае, если напряженность поля в металле сердечника-магнитопро- вода, соответствует области.приближе51590100

ния к насыщению стали f Н . При этом магнитный поток в сердечнике Фсбудет равен

d2

.HjSc р-МоСН (2)

С другой стороны, значение магнитного потока в насадке равно

Фк Й-ИоН 5„ .(С/, HTh. (3)

10

Учитывая замкнутость магнитной цепи, приравниваем выражение (2) и (3) и после математических преобразований получим (1).

Пример. Сердечник-магнитопро- вод диаметром ,1 м изготовлен из отожженной низкоуглеродистой стали, для которой можно принять А/м и . В качестве насадки применяются подшипниковые шары (сталь ШХ15), Среднее значение напряженности магнит- ного поля в насадке по технологическим параметрам очистки кА/м, при этом средняя магнитная проницаемость насадки примерно равна (3), Толщина кольцевой камеры (рабочая длина насадки) ,2 м. Из зависимости (1) находим значение высоты секции h, м

%ШЛЁ1 Зх1 - 000000.0, .„ ЕТ 4 2 20000 072

Размещение ферромагнитной гранулированной насадки в кольцевой камере между перфорированными перегородками и равномерная радиальная подача очищаемой среды, например отходящих газов сварочного и металлургического производства посредством перфориро- ванного патрубка, по всей высоте устройства позволяют полностью использовать объем насадки для улавливания примесей, обладающих магнитными свойствами, тем самым повысить эффективность и снизить материалоемкость устройства.

Равномерная подача сепарируемой среды достигается за счет того, что перфорированный патрубок заведен во внутрь корпуса и может быть выполнен, например, сужающимся вдоль оси сепаратора по направлению движения потока, при этом насадка по высоте камеры

садки увеличивается в радиальном направлении. При постоянной скорости фильтрагщи осаждение ферромагнитных примесей вдоль длины намагниченной насадки происходит неравномерно, преимущественно в первых ячейках. Время между промывками, т.е. фильтроцикл, определяется насыщением и, следовательно, выходом из строя первых ячеек насадки. Таким образом, обычная насадка (примерно равномерно намагниченная, имеющая .постоянный грануломет

15 рический состав и постоянное сечение) в течение фильтроцикла работает с недогрузкой глубинных ячеек, причем с увеличением длины насадки степень этой недогрузки возрастает.

Неравномерность скорости фильтрации,, ее уменьшение по направлению движения позволяют достигнуть более равномерного распределения примесей по глубине насадки, при этом крупные

25 примесные частицы, обладающие в большинстве своем лучшими магнитными свой ствами, осаждаются в первых слоях насадки при повышенных скоростях фильт рации среды, а более мелкие проникают

3( вглубь насадки и там задерживаются с понижением скорости, в результате чего увеличивается емкость поглощения насадки и длительность фильтроцикла.

Выполнение кольцевой камеры по меньшей мере из двух последовательно расположенных вдоль оси корпуса кольцевых секций и размещение электромагнитных по середине сердечни- ков-магнитопроводов между секциями

дл позволяет увеличить производительност устройства. При этом расчет секций вьшолняатся также по формуле (1).

Для улучшения условий регенерации насадки она размещена в кольцевых

л5 секциях (камере) с образованием свободной поверхности, т.е. не защемлена. Это позволяет взрыхлить ее, добиваясь смещения точек контакта гранул, в которых наиболее интенсивно осажда5Q ются примес, известными способами.

35

например подачей кратковременных работает в одинаковом скоростном режи- переменных импульсов на электромагме, а перфорированный патрубок служит нитные катушки. Чтобы при очистке для предварительной очистки среды от среды не снижалась эффективноЪть за особо крупных примесей. Повышение счет обходной фильтрации над свобод- эффективности процесса очистки дости- ной поверхностью насадки, расстояние гается в предлагаемом изобретении так- от нее до начала перфорации секции же вследствие того, что скорость принимается не менее половины толщины фильтрации среды через насадку умень- секции.

шается, так как активная площадь на0

садки увеличивается в радиальном направлении. При постоянной скорости фильтрагщи осаждение ферромагнитных примесей вдоль длины намагниченной насадки происходит неравномерно, преимущественно в первых ячейках. Время между промывками, т.е. фильтроцикл, определяется насыщением и, следовательно, выходом из строя первых ячеек насадки. Таким образом, обычная насадка (примерно равномерно намагниченная, имеющая .постоянный грануломет5 рический состав и постоянное сечение) в течение фильтроцикла работает с недогрузкой глубинных ячеек, причем с увеличением длины насадки степень этой недогрузки возрастает.

Неравномерность скорости фильтрации,, ее уменьшение по направлению движения позволяют достигнуть более равномерного распределения примесей по глубине насадки, при этом крупные

5 примесные частицы, обладающие в большинстве своем лучшими магнитными свойствами, осаждаются в первых слоях насадки при повышенных скоростях фильтрации среды, а более мелкие проникают

( вглубь насадки и там задерживаются с понижением скорости, в результате чего увеличивается емкость поглощения насадки и длительность фильтроцикла.

Выполнение кольцевой камеры по меньшей мере из двух последовательно расположенных вдоль оси корпуса кольцевых секций и размещение электромагнитных по середине сердечни- ков-магнитопроводов между секциями

л позволяет увеличить производительность устройства. При этом расчет секций вьшолняатся также по формуле (1).

Для улучшения условий регенерации насадки она размещена в кольцевых

5 секциях (камере) с образованием свободной поверхности, т.е. не защемлена. Это позволяет взрыхлить ее, добиваясь смещения точек контакта гранул, в которых наиболее интенсивно осаждаQ ются примес, известными способами.

5

Формула изобретения

проводы и соединены электрически в единую цепь, причем катушки двух со- седних сердечников навстречу одна другой.

2. Устройство поп.1,отлича

0

1, Электромагнитное устройство Для очистки газов и жидкостей с ради- й|льной фильтрацией среды, включающее 1 орпус, ферромагнитную насадку,, две г ерфорированные коаксиальные перего- 1:|одки, расположенный соосно ко зпусу Itepфopиpoвaнный патрубок, намагничи- ающую систему, содержащую электромаг- Йитные катушки, отличающееся тем, что, с целью повьшения э|ффективности очистки, увеличения ем- поглощения и длительности фильт- вдоль оси корпуса кольцевых секций, i 1|оцикла, коаксиальные перфорированные а электромагнитные катушки размещены ер городки расположены дистан1дионно Но отношению друг к другу, с образо- 4анием между ними кольцевой камеры 4 ферромагнитная насадка помещена

ю щ е е с я тем, что смежные сердеч- ники-магнитопроводы вне камеры попарно соединены магнитопроводными шун-. ,тами.

3. Устройство по п,1, отличающееся тем, что кольцевая камера выполнена по меньшей мере из двух последовательно расположенных

20

между секциями.

4. Устройство по ПП.1 и 3, о т - личающееся тем, что стенки кольцевой камеры в верхней части выполнены сплошными, а ферромагнитная загрузка размещена в перфорированной части камеры, при этом высота сплошно части стенки камеры равна не менее, чем половине толщины секции.

Между этими перегородками, при этом устройство снабжено четным количест- 4ом сердечников-магнитопроводов I, раз- Цещенных в слое насадки, а электро- г агнитные катушки надеты на магнитопроводы и соединены электрически в единую цепь, причем катушки двух со- седних сердечников навстречу одна другой.

2. Устройство поп.1,отличавдоль оси корпуса кольцевых секций, i а электромагнитные катушки размещены

вдоль оси корпуса кольцевых секций, i а электромагнитные катушки размещены

ю щ е е с я тем, что смежные сердеч- ники-магнитопроводы вне камеры попарно соединены магнитопроводными шун-. тами.

3. Устройство по п,1, отличающееся тем, что кольцевая камера выполнена по меньшей мере из двух последовательно расположенных

вдоль оси корпуса кольцевых секций, i а электромагнитные катушки размещены

между секциями.

4. Устройство по ПП.1 и 3, о т - личающееся тем, что стенки кольцевой камеры в верхней части выполнены сплошными, а ферромагнитная загрузка размещена в перфорированной части камеры, при этом высота сплошной части стенки камеры равна не менее, чем половине толщины секции.

Изобретение может быть использовано для удаления ферромагнитных частиц из потока газа или жидкости и позволяет повысить эффективность процесса очистки, увеличить емкости поглощения и длительность фильтроцикла. Устройство содержит коаксиальные перфорированные перегородки 2 и 3, расположенные дистанционно одна по отношению к другой с образованием между ними кольцевой камеры (КК), заполненной ферромагнитной насадкой 4. Намагничивание насадки 4 осуществляется намагничивающей системой, выполненной в виде четного числа сердечников-магнитопроводов (С-М) 5, заведенных внутрь КК, на которых размещены электромагнитные катушки 6, электрически соединенные навстречу друг другу для генерирования в смежных С-М 5 магнитных полюсов чередующейся полярности. Вне КК смежные С-М 5 попарно замкнуты магнитопроводными шунтами 9. КК может быть выполнена по меньшей мере из двух последовательно расположенных вдоль оси корпуса 1 кольцевых секций с размещением электромагнитных катушек 6 по средине С-М 5 между секциями. Очищаемая среда подается в корпус 1 через перфорированный патрубок 7, проходит сквозь насадку 4, где осаждаются примеси, и выводится через патрубок 8. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Щиг.2

/f-/f

иг. 4

б-б

Раг.5