旋转磁场回收气体中磁性颗粒的装置与方法与流程

本发明涉及一种旋转磁场回收气体中磁性颗粒的装置，属于气固分离领域。
背景技术：
：分离技术及磁选机据今已有50多年的发展历史,其借助磁场力的作用，对导磁性不同的物质进行分离，最早应用于选矿业。美国发明了工业磁选机之后，磁分离开始以机械设备的形态陆续在煤脱硫、玻璃及水泥等原料除铁、高岭土提纯等选矿以外的领域得到规模化应用。近几年磁力分离法多数应用于水处理工业，磁分离利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离，对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术可使它们具有磁性,将废水中有磁性的悬浮固体分离出来，从而达到净化水的目的。对于水处理的研究已有较好的发展，然而在工业烟(废)气净化研究方面，研究不多也没有明确的研究依据。随着社会经济的迅速发展，我国的工业化进程也越来越快，工业化生产给我们带来经济发展的同时，大量工业废水、废气的排放，给我们赖以生存的自然环境也带来了严重的威胁。据2015年全国环境统计公报显示，工业废水排放总量为716.2万吨，烟(粉)尘的排放总量为1740.8万吨，其中工业烟(粉)尘排放量为1456.1万吨。工业烟尘含有大量的有害或可以回收利用细小微粒，这些微粒如果不能及时处理和回收将造成严重的环境污染和原材料的浪费，然而工业烟气逐步危害着环境，频繁的雾霾天气给我们敲响了警钟，治理工业烟气已迫在眉睫。对于烟(废)气除尘，传统的处理方法如粒子沉降法等普遍存在效率偏低和效果不好的情况。中国地质大学汤达侦等人用高梯度磁分离技术对飞灰成分的分离做了试验研究，结果表明：磁分离技术能对烟尘中的三类基本成分进行有效分离。这说明磁分离技术在烟(废)气有着其独特的优势。除此之外，工业及生活中，存在多种含有磁性物质的气体，诸如含有小金属颗粒的汽车尾气中、含有吸附有pm2.5～10的多孔磁性介质的烟气、含有磁性颗粒的工业流体、混入煤烟气中用于吸附其中hg的磁珠等。在气固分离中，常见的分离方式有：重力沉降，惯性力分离，拦截分离，荷电分离，重力沉降是利用颗粒与流体密度不同，在重力作用下颗粒与流体产生相对运动从而达到分离的过程，重力沉降的特征是沉降速度小，所以需要的沉降时间长，气体流量很大的情况下，需要降尘室在平面上大面积铺展开，占地面积极大；若采用多层式结构，则回收下来的固体颗粒又难以连续收集排出，除尘效率很低。离心分离也是沉降分离的一种，其原理是利用颗粒与流体密度不同，在离心力的作用下颗粒与流体产生相对运动而分离，离心分离的优势是离心力与流体切线速度的平方成正比，因此提高线速可以大大提高颗粒在流体中的沉降速度，既提高了分离效果，又减小了设备体积，但是并不适用于负载磁性多孔介质的分离，离心力会使负载磁性多孔介质与分离器的壁面发生剧烈碰撞，碰撞力会使磁性多孔介质捕集到的微细颗粒物脱离，达不到洁净烟气的效果。惯性分离器，在气体流动的路径上设置障碍物，气流绕过障碍物时发生突然转折，颗粒或液滴便撞击在障碍物上被捕集下来，主要问题是其变向过程中仅受惯性力，存在类似旋风分离器的分离极限，而且其变向过程短，因此分离能力远小于旋风分离器，再加上需要高线速提供足够的惯性力，故难以避免颗粒再带起问题，因此分离效率不高，只比降尘室略好，一般只能作为粗分离器使用。荷电分离是气体中的带荷电粉尘颗粒，在电场力的作用下使颗粒与气体分离。但是负载磁性多孔介质不带荷电，因此不能用此分离该技术。而且荷电分离需要振打，振打会造成二次扬尘，并且对含有磁性多孔介质量较大的场合捕集远远不能达到标准；此外整个除尘装置需要高压变电及整流设备，投资和运行费用都较高。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明的是提供一种旋转磁场回收气体中磁性颗粒的装置。一种旋转磁场回收气体中磁性颗粒的装置，所述装置包括：气固分离通道，所述气固分离通道以平行于重力的方向设置，其顶端设有用于排出气体的气体排出口，底端设有用于磁性颗粒排出的固体排出口；进气通道，所述进气通道用于向气固分离通道通入含磁性颗粒的气体；所述进气通道以水平方向设置，其一端与气固分离通道相通，另一端用于连通气体源；所述进气通道与气固分离通道靠近地面一侧的连接面为弯曲连接面；旋转磁场发生装置，所述旋转磁场发生装置设于进气通道下方并靠近弯曲连接面；所述旋转磁场发生装置包括柱状旋转轴、沿圆周均匀配置在旋转轴表面的多个电磁铁、用于控制旋转轴的动力装置和控制装置、用于控制电磁铁的电源装置。本发明所述气固分离通道用于在其内进行磁性固体颗粒及气体的分离，分离后所得气体由位于顶端的气体排出口排出，所得的磁性固体颗粒由位于底端的固体排出口排出。进一步的，在固体排出口的下方设有具有磁性的承接盘，用于承接磁性固体颗粒。本发明所述进气通道用于接收来自气体源的含磁性颗粒的气体，并将含磁性颗粒的气体导入气固分离通道中。进一步地，优选气固分离通道和进气通道均为圆筒状。本发明所述进气通道和气固分离通道相连通，两者间的连接部，尤其是靠近地面一侧的连接部的连接面为弯曲连接面，其为了方便固体颗粒从此处滑落至气固分离通道的底部。进一步地，所述弯曲连接面的截面为圆弧形；更进一步地，所述圆弧形的弧度为90度。本发明所述旋转磁场发生装置包括柱状旋转轴、沿圆周均匀配置在旋转轴表面的多个电磁铁、用于控制旋转轴的动力装置和控制装置、用于控制电磁铁的电源装置。进一步地，所述旋转磁场发生装置包括沿圆周均匀配置在旋转轴表面的3～12个电磁铁。更进一步地，所述柱状旋转轴固定若干均匀设置的空腔，所述空腔内装载电磁铁。进一步地，所述旋转磁场发生装置中，于配置在旋转轴表面的每两个电磁铁间设置不具有磁性的非磁性块。更进一步地，所述柱状旋转轴固定若干均匀设置的空腔，所述空腔内装载电磁铁和非磁性块。本发明所述用于控制旋转轴的动力装置和控制装置为现有技术公开的动力装置和控制装置，用于控制旋转轴的旋转与停止。本发明所述控制电磁铁的电源装置为现有技术公开的电源装置，用于控制每个电磁铁的通电与否。本发明所述旋转磁场发生装置设于进气通道下方并靠近弯曲连接面；进一步地，所述旋转磁场发生装置按柱状旋转轴截面圆心与弯曲连接面圆弧形截面的圆心位于同一点设置，且旋转磁场发生装置与弯曲连接面间的距离为1/10r，其中r为所述圆弧半径。本发明所述装置进一步包括分别用于检测气固分离通道气体排出口气体流量和进气通道中进气流量的流量测试显示装置。本发明所述装置优选所述电磁铁为螺线管式电磁铁。本发明所述装置工作原理如下，过程如图1所示，以三个电磁铁为例，当a电磁铁位于上方时，该电磁铁通电产生磁场，在磁化力的作用下，这些磁性介质会被吸到a电磁铁表面。当电磁铁旋转，经过(2)到达(3)步时，a磁铁断电，b磁铁通电，这样受到下方磁性吸盘的作用，负载的磁性介质会被吸引到吸盘上，此时b部分处在接近烟道的上部，其产生的磁场会吸引新的负载磁性介质，如此循环最终通过该电磁铁的转移，实现磁性介质与净化后烟气的分离。本发明的另一目的是提供利用上述装置进行气固分离的方法，将含有磁性颗粒气体由进气通道通入，开启旋转磁场发生装置，控制最靠近进气通道的一个电磁铁a通电，其他电磁铁断电；一定时间后，控制旋转轴旋转，电磁铁a旋转至靠近气固分离通道的位置，同时电磁铁a断电，并使目前最靠近进气通道的电磁铁b通电，重复电磁铁a的操作；按上述操作循环。进一步地，优选含有磁性颗粒气体的流速为0～30m/s(不含0)；优选电机转速n为0～3000r/min(不含0)，每个电磁铁通电时间为1/3n分钟。本发明的有益效果为：本发明所述装置电磁铁的使用能防止吸附后的磁性介质在烟道内，尤其是拐角处的堵塞。通过旋转磁场发生装置中多瓣电磁铁的使用，特别是当在各个分瓣电磁铁之间掺杂无磁性的非磁性块时，能更好的控制介质的转移收集过程。各个分瓣电磁铁中将采用螺线管式的电磁铁安装于分瓣空腔中，以便于方便研究设计。附图说明图1(1)～(5)为旋转磁场作用下负载磁性多孔介质收集、转移过程示意图；图2为旋转磁场回收气体中磁性颗粒的装置的示意图；图3为旋转磁场回收气体中磁性颗粒的装置的侧视示意图；图4为旋转磁场回收气体中磁性颗粒的装置的俯视示意图。具体实施方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例1一种旋转磁场回收气体中磁性颗粒的装置，所述装置包括：气固分离通道1，所述气固分离通道1以平行于重力的方向设置，其顶端设有用于排出气体的气体排出口101，底端设有用于磁性颗粒排出的固体排出口102；在固体排出口102的下方设有具有磁性的承接盘，用于承接磁性固体颗粒。进气通道2，所述进气通道2用于向气固分离通道1通入含磁性颗粒的气体；所述进气通道2以水平方向设置，其一端与气固分离通道1相通，另一端用于连通气体源；所述进气通道2与气固分离通道1靠近地面一侧的连接面为弯曲连接面201；所述气固分离通道1和进气通道2均为圆筒状，所述进气通道2和气固分离通道1相连通，两者间的连接部靠近地面一侧的连接面为弯曲连接面201，所述弯曲连接面201的截面为圆弧形，所述圆弧形的弧度为90度。旋转磁场发生装置3，所述旋转磁场发生装置3设于进气通道2下方并靠近弯曲连接面201。所述旋转磁场发生装置按柱状旋转轴301截面圆心与弯曲连接面201圆弧形截面的圆心位于同一点设置，且旋转磁场发生装置3与弯曲连接面201间的距离为1/10r，其中r为所述圆弧半径。所述旋转磁场发生装置3包括柱状旋转轴301和沿圆周均匀配置在旋转轴表面的三个电磁铁302，具体地，所述柱状旋转轴固定三个均匀设置的空腔303，所述空腔303内装载电磁铁302。所述电磁铁302为螺线管式电磁铁。所述回收气体中磁性颗粒的装置还包括用于控制旋转轴301的动力装置，所述动力装置包括与旋转轴301相连的联轴器及电机，用于控制旋转轴的旋转；回收气体中磁性颗粒的装置包括电源，所述电源为现有技术公开的电源装置，用于控制每个电磁铁的通电与否。所述回收气体中磁性颗粒的装置包括分别用于检测气固分离通道气体排出口气体流量和进气通道中进气流量的流量测试显示装置。含有负载磁性多孔介质颗粒的气体由进气通道2进入气固分离通道1，其中，气体流速为4m/s，在气体与负载磁性多孔介质颗粒运动的过程中，旋转磁场发生装置3通电，每个电磁铁的通电时间为1/300分钟，产生磁性，负载磁性多孔介质颗粒受到磁化力的作用快速沉降，转动电机304通过轴承和联轴器305带动柱状旋转轴301同速转动，三瓣磁场(由三个电磁铁产生)交替工作，电机转速为100r/min。气体与负载磁性多孔介质颗粒继续运动到气固分离通道1，实现彻底分离，洁净气体由上端的气体排出口101流出，负载磁性多孔介质颗粒由于磁化力和重力的作用沉降到气固分离通道1底端，当负载磁性多孔介质颗粒积累到一定量时打开电动闸阀4，并给可移动电磁吸盘5通电，使分离后的负载磁性多孔介质颗粒转移到可移动电磁吸盘5上。分离后的负载磁性多孔介质颗粒进入到超声波离散震荡处理器中震荡(超声波离散震荡处理器中可盛放有酒精溶液或含有抑制膜脱落溶液)，将磁性多孔介质所吸附的微细颗粒物脱除，将磁性多孔介质热烘干，实现磁性多孔介质的循环利用。另外，旋转磁场用电磁线圈的结构参数为通过对电磁铁的计算，电磁铁的基本结构参数如下：线圈外径dxq＝138.82mm线圈内径dxq＝120mm单根漆包线直径d＝0.939mm单根导线铜截面直径dx＝0.85mm线圈匝数n＝804匝线圈长度lxq＝75.26mm所述抑制膜脱落溶液，由下述组分组成：溶液含量硫酸钴100g/l柠檬酸钠25g/l硼酸40g/l氯化钠30g/l硫酸铁100g/l当前第1页12