СЕПАРАТОР ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к области оборудования для «сухого» сепарирования дисперсных сыпучих сред и может быть использована для разделения сыпучих смесей, компоненты которых отличаются электрической проводимостью или знаком поверхностного электрического заряда, например, измельченных бурых и других углей, отводимых в составе топочных газов от котлоагрегатов.
Известен электростатический сепаратор, состоящий из верхнего и нижнего электродов, загрузочного и разгрузочных устройств, привода вращения нижнего электрода, очистного устройства. Верхний электрод выполнен в виде сектора с изолирующими пластинами с обеих сторон и расположен с противоположной по отношению к очистному устройству стороны над нижним электродом. Разгрузочные устройства выполнены в виде бункеров, первый из которых установлен под нижним электродом со стороны верхнего электрода, а второй расположен под нижним электродом со стороны очистного устройства.
В процессе работы электростатического сепаратора через загрузочное устройство на нижний электрод подается исходный материал. Нижний электрод, вращаясь от привода, подает исходный материал в рабочую зону сепаратора - пространство между нижним и верхним электродами. В данной рабочей зоне кондиционные частицы активируются и отводятся в один приемный бункер. Некондиционные частицы, которые не подверглись активированию, проходят рабочую зону и на стороне, противоположной верхнему электроду, очистным устройством отводятся в другой приемный бункер.
(см. патент РФ №2338597, кл. В03С 7/02, 2008 г.).
В результате анализа конструкции известного электростатического сепаратора необходимо отметить, что она позволяет эффективно разделять минеральные частицы за счет устранения возможности возникновения электрического поля вихревого характера, так как верхний электрод с двух сторон защищен от коронного разряда изоляционными пластинами, устраняются явления электрического ветра. Однако данный сепаратор обладает весьма низкой производительностью, так как в процессе работы сепаратора слой сепарируемого материала, размещаемый между электродами, должен быть весьма тонок (то есть, пропускная способность сепаратора невелика), в противном случае качество сепарирования резко снижается и в отвал попадает значительная часть полезного продукта.
Известен сепаратор электрический барабанный, состоящий из корпуса, размещенного на корпусе загрузочного бункера, а внутри корпуса - осадительного электрода, выполненного в виде вертикально установленного барабана, оснащенного приводом вращения. Между внутренней поверхностью корпуса и наружной барабана образована рабочая камера (камера сепарации) разделенная перегородками на секции. Сепаратор оснащен загрузочным устройством для подачи сепарируемого материала в секции, и разгрузочными устройствами для отвода из них электропроводной, неэлектропроводной фракции и промпродукта. В каждой секции имеются рабочие каналы в которых расположены коронирующий и электростатический электроды.
Каждая секция сепаратора делится на три зоны посредством шиберов-отсекателей. В рабочем канале установлено устройство для съема неэлектропроводной фракции с поверхности барабана, выполненное в виде пластины. В каждой секции в зоне коронирующего электрода установлены диэлектрическая пластина и полки.
Каждая диэлектрическая пластина установлена вдоль вертикальной оси барабана и образует с его поверхностью щель шириной 2-10 мм, конкретное значение которой зависит от скорости вращения барабана, величины тока коронного разряда, электрического сопротивления и определяется экспериментально для каждого сепарируемого материала. Пластина крепится либо к корпусу сепаратора, либо к шиберу.
Полки выполнены в виде ряда тонких металлических заземленных пластин, имеющих скат от барабана. Пластины крепятся на шибере-отсекателе или на корпусе сепаратора.
Для работы сепаратора приводят во вращение барабан. После подачи напряжения на коронирующий и электростатический электроды из бункера через загрузочное устройство подается исходный материал в каждую секцию сепаратора. Из загрузочного устройства смесь электропроводных и неэлектропроводных частиц выводится на барабан и попадает в зону коронного разряда, в результате чего частицы материала интенсивно заряжаются, прижимаются электрическими силами к осадительному электроду и транспортируются им в сторону диэлектрической пластины. Вблизи диэлектрической пластины электропроводные частицы материала почти мгновенно разряжаются, сходят с осадительного электрода, скатываются по наклонным полкам в пространстве между шибером и диэлектрической пластиной и выводятся из сепаратора через разгрузочное устройство, образуя электропроводную фракцию (концентрат). Недостаточное проводящие и непроводниковые частицы перемещаются осадительным электродом в зону действия электростатического электрода, где более продолжительное время проходит разрядка недостаточно проводящих частиц полезного минерала, в результате они сходят с осадительного электрода, образуя промпродукт, который выводится через разгрузочное устройство. Непроводящие частицы транспортируются осадительным электродом в зону съема неэлектропроводной фракции с поверхности осадительного электрода, где удаляются с осадительного электрода и выводятся через разгрузочное устройство, образуя непроводниковую фракцию (хвосты).
(см. патент РФ №2008976, кл. В03С 7/02, 1994 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известного сепаратора необходимо отметить, что он, как и заявленный, содержит установленный в корпусе с возможностью вращения барабан, между наружной поверхностью которого и внутренней поверхностью корпуса образована рабочая камера, разделенная перегородками на секции, в каждой из которых расположены коронирующий и электростатический электроды, а также устройство, предназначенное для удаления с поверхности барабана сепарируемого материала. Однако выполнение устройства для удаления с поверхности барабана сепарируемого материала в виде пластины не обеспечивает качественной очистки поверхности барабана, так как щель между поверхностью барабана и пластиной достаточно велика. Это приводит неполному удалению с поверхности барабана непроводящих частиц, что препятствует размещению на нем очередной порции сепарируемого материала и приводит к необходимости периодической остановки сепаратора для очистки поверхности его барабана, что значительно уменьшает производительность работы сепаратора.
Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка сепаратора электростатического, обеспечивающего повышение производительности сепарирования за счет равномерного распределения сепарируемого материала по всей поверхности барабана и обеспечения качественной очистки поверхности барабана от неотсепарированных частиц, направляемых в хвосты.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в сепараторе электростатическом, содержащем корпус, в котором с возможностью вращения посредством привода смонтирован барабан, между внутренней поверхностью корпуса и наружной барабана образована камера сепарации, разделенная перегородками на секции, к каждой из которых подведен питатель для подачи подлежащего сепарации материала, в каждой из секций установлен коронирующий электрод, имеющий возможность подключения к источнику электрического питания, а также каналы отвода из камеры отсепарированных компонентов, и устройство для удаления с поверхности барабана неотсепарированных частиц, новым является то, что коронирующий электрод установлен вдоль образующей барабана, а устройство для удаления с поверхности барабана неотсепарированного материала установлено в каждой секции и выполнено в виде отсекателя и щетки, снабженной приводом вращения, а каждая из секций оснащена дверцей, установленной на корпусе.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых.
- на фиг. 1 - сепаратор электростатический, вид сбоку;
- на фиг. 2 - вид А по фиг. 1;
- на фиг. 3 - разрез В-В по фиг. 1;
- на фиг. 4 - разрез Г-Г по фиг. 1;
- на фиг. 5 - разрез Д-Д по фиг. 3.
Сепаратор электростатический содержит установленный на стойках 1 корпус 2, имеющий преимущественно, цилиндрическую форму. В корпусе вертикально смонтирована ось 3, на которой с возможностью вращения посредством привода установлен барабан 4, выполненный из электропроводного материала. Привод вращения барабана размещен в верхней части сепаратора и выполнен в виде электродвигателя 5, связанного посредством ременной или цепной передачи (что эквивалентно) 6 со шкивом 7, кинематически связанным с барабаном 4. Данная кинематическя связь может быть осуществлена известным образом и ее реализация не вызывает сложностей у специалистов.
Рабочее пространство сепаратора (пространство между образующей барабана 4 и внутренней поверхностью корпуса 2, которое является камерой сепарации) разделено перегородками 8, выполненными из диэлектрического материала на несколько (на фиг. 3 их показано восемь) секций.
В полость каждой секции подведен питатель 9. В каждой секции размещен выполненный в виде проволоки коронирующий электрод 10, установленный на держателях 11 и расположенный вдоль образующей барабана 4, а также отсекатель 12 и щетка 13, образующие устройство для удаления с поверхности барабана неотсепарированного материала. Аналогичным образом скомплектована каждая секция. Все щетки 13 имеют возможность вращения посредством смонтированного на верхней части сепаратора привода, выполненного в виде электродвигателя 14, на выходном валу которого закреплен шкив 15. На данном шкиве расположен ремень 16, перевитый через шкивы 17, закрепленные на валах, на которых закреплены щетки 13.
Входы всех питателей соединены с общим бункером (не показан), каждая секция имеет каналы (не показаны) отвода отсепарированного продукта, а под каждым таким каналом каждой секции расположены емкости (не показаны) для помещения сепарированного продукта. На корпусе имеются дверцы 18 для обеспечения доступа в секции сепаратора.
Сепаратор электростатический работает следующим образом.
Работу сепаратора рассмотрим на примере сепарирования твердых компонентов, находящихся в составе отходящих топочных газов котлоагрегатов, работающих на угольном топливе.
В данном случае сепаратор встроен в установку очистки дымовых газов. В процессе работы установки смесь дымовых газов, твердых минеральных и органических частиц (их размер не превышает 1 мм) поступает под давлением в бункер.
В зависимости от мощности котлоагрегата к бункеру подключается необходимое количество секций сепаратора. Для этого на каждом питателе 9 имеется запорная арматура (не показана). Работа каждой секции осуществляется идентично.
Включается высоковольтный источник питания (не показан), который подает на коронирующие электроды 10 высокое напряжение отрицательной полярности.
Параллельно включают электродвигатель 5, вращательный момент с которого посредством ременной передачи 6 передается на шкив 7, приводящий во вращение барабан 4 (направление вращения показано стрелкой на фиг. 3).
Параллельно включают электродвигатель 14, вращательный момент с которого посредством ремня 16 передается на шкивы 17, приводящие во вращение щетки 13.
Из бункера смесь топочных газов через питатель 9 поступает одновременно в каждую из подсоединенных к бункеру секций, в каждой из которых она поступает в зону коронного разряда коронирующего электрода. В электрическом поле коронного разряда частицы газовой смеси приобретают заряд, соответствующий полярности коронирующего электрода и, под действием электрических сил, прилипают к поверхности вращающегося барабана 4.
При вращении барабана 4 налипшие на его поверхность твердые частицы выносятся из зоны коронного разряда. После выноса из зоны коронного разряда частицы разряжаются на барабан, в результате чего частицы, обладающие наибольшей электропроводимостью (минеральные компоненты), первыми отлипают от барабана и через каналы подаются в накопительные емкости (не показаны), несколько позже от поверхности барабана отлипают частицы, обладающие меньшей электропроводностью и наиболее крупные неэлектропроводные (промпродукт), которые подаются в накопительные емкости. Неэлектропроводные частицы (органические компоненты) отдают свой электрический заряд гораздо медленнее, поэтому удерживаются на поверхности барабана довольно долго, большая их часть снимается отсекателем 12, а остатки - вращающейся щеткой 13. Данные неотсепарированные компоненты направляются в отвал (в хвосты).
Доступ к секциям для проведения их технического обслуживания осуществляется через дверцы 18.
Расположение коронирующего электрода 10 вдоль образующей барабана повышает производительность сепаратора за счет обеспечения распределения сепарируемого материала по всей образующей поверхности барабана. Повышение производительности также обеспечивается за счет качественной очистки поверхности барабана от неотсепарированных частиц, что позволяет исключить периодические технологические остановки работы сепаратора для очистки поверхности барабана вручную или с использованием средств малой механизации.