DE1758682A1

DE1758682A1 - Device for splitting mixtures of solid particles into their constituent parts, especially applicable for finely ground raw coal, with the help of electrostatic charging in electrical spray fields

Info

Publication number: DE1758682A1
Application number: DE19681758682
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Bendfeldt; Wolfgang Dr-Ing Koenig
Original assignee: BENDFELDT HANS DIPL ING
Current assignee: BENDFELDT HANS DIPL ING
Priority date: 1968-07-20
Filing date: 1968-07-20
Publication date: 1971-04-08

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufspaltung von Gemischen aus Feststoffpartikelchen in ihre Bestandteile, insbesondere anwendbar für feingemahlene Rohsteinkohle, mit Hilfe von elektrostatischer Aufladung in elektrischen Sprühfeldern.The invention relates to a device for splitting mixtures of solid particles into their Components, especially applicable for finely ground raw hard coal, with the help of electrostatic charging in electric spray fields.

Bisher sind folgende Verfahren .auf diesem Gebiet bekannt ' gewoi'den;
1) Die Patente Nr. 870 831 und Nr. 751 861 führen das. Ge-* misch aus Feststoffpartikelchen über Walzen den Sprüh- * feldern zu und scheiden in einem nachfolgenden Kondensatorfeld (Ablenkelektrode) die aufgeladenen Teilchen voneinander.So far, the following processes have become known in this field;
1) The patents No. 870 831 and No. 751 861 lead this. Mixture of solid particles via rollers to the spray fields and separate the charged particles from one another in a subsequent capacitor field (deflection electrode).

Die Anordnung der Sprühvorrichtung im Wirbelbett Patent Nr. 1 207 901 und Nr. 1 231 181 verhindern bei Rohkohlen den Sprüheffekt oder führen zu sofortigem Überschlägen. Nach Patent Nr. 1 229 022 und Nr. 849 981 wird zur Trennung nicht die sinnvolle gleichzeitige Einwirkung der drei Kraftkomponenten (Schwerkraft, Schleppkraft der Trägerluft und des elektrischen V/indes Bowiie Coulomb'sehe Kraft) auf jedes Partikelchen ausgenutzt.. The arrangement of the spray device in the fluidized bed Patent No. 1 207 901 and No. 1 231 181 prevent the spray effect with raw coals or lead to immediate rollovers. According to patent no. 1 229 022 and no. 849 981, the sensible simultaneous action of the three force components (gravity, drag force of the carrier air and the electrical force, Bowie Coulomb's see force) on each particle is not used for separation.

Die von den Erfindern entwickelte Methode benutzt zwar an sich bekannte Einrichtungen wie Wirbelbett, Trägerluft oder -gas für den Transport der Feststoffpartikelchen, Oberflächenbehandlung der Festetoffpartikelchen und elektrische Sprühfelder aus Gleichstromhochspannung, wobei aber durch die entwickelten neuen sinnvollen Anordnungen vorher nicht erreichte, überraschend gute Ergebnisse erzielt wurden.The method developed by the inventors uses known devices such as fluidized bed, carrier air or -Gas for the transport of the solid particles, surface treatment of the solid particles and electrical Spray fields from direct current high voltage, but not beforehand due to the new sensible arrangements that have been developed achieved, surprisingly good results were achieved.

Bei der hier beschriebenen Methode werden die unterschiedlichen elektrischen Aufladeeigenschaften der Partikelchen (Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstante von Korn und Oberfläche und Anlagerungofähigkeit von Ionen)mit der Polarität der Sprühelektrode für den Trennvorgang ausgenutzt} d.h. es findet keine positive und negative Aufladung der TeilchenIn the method described here, the different electrical charging properties of the particles (conductivity and dielectric constant of grain and surface and the ability of ions to accumulate) are used with the polarity of the spray electrode for the separation process} i.e. there is no positive or negative charging of the particles

"TD9815/0 752"TD9815 / 0 752

statt, sondern nur eine, zwar für die einzelnen Teilchen verschieden große Aufladung mit der Polarität der Sprühelektrode, die je nach den Erfordernissen an den Pluspol oder an den Minuspol einer Gleichstromhochspannungsquelle angelegt werden kann. .instead, but only one charge of different sizes for the individual particles with the polarity of the spray electrode, which can be applied to the positive pole or the negative pole of a direct current high voltage source, depending on the requirements. .

Je mehr sich diese elektrischen Eigenschaften unterscheiden, desto besser arbeitet der Trennvorgang, da sich die verschiedenen Komponenten der Rohkohle dann im elektrischen Sprühfeld verschieden stark auflade- und deshalb verschieden stark Coulomb"sehe Kräfte auf sie ausgeübt werden. Neben der tJoulorab¹sehen Kraft wirken die Schwerkraft und die Schleppkraft des Gases auf die Teilchen.The more these electrical properties differ, the better the separation process works, since the various components of the raw coal are then charged to different degrees in the electrical spray field and therefore differently strong Coulomb "see forces are exerted on them. In addition to the tJoulorab ¹ see force, the Gravity and the drag force of the gas on the particles.

ΊΊ

Hieraus folgert, daß die elektrischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten nicht unveränderlich hingenommen werden müssen, sondern gegebenenfalls eine Verbesserung des Trenneffektes durch Oberflächenbehandlung der Körner erzielt werden kann. *From this it follows that the electrical properties of each Components do not have to be accepted invariably, but rather an improvement in the separation effect can be achieved by surface treatment of the grains. *

Dieser Trennvorgang wird erfindungsgemäB dadurch gelöst, daß in einer Isolierstoffzelle, die von einen Gas-Teilchengemisch kontinuierlich durchströmt wird, drei Elektroden übereinander angeordnet sind, wovon die mittlere als Sprühvorrichtung ausgebildet ist.This separation process is achieved according to the invention in that in an insulating cell made of a gas-particle mixture is continuously flowed through, three electrodes are arranged one above the other, of which the middle one is designed as a spray device is.

2 Ausführungsbeispiele der Erfindung Bind in der Zeichnung dargestellt und werden wie folgt näher beschrieben. Es zeigern2 exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail as follows. Show it

Pigur 1 die Patentvorrichtung mit kontinuierlich mechanischem Austrag.Pigur 1 the patented device with continuous mechanical discharge.

Figur 2 die gleiche Vorrichtung, mit einer Absaugung als Austrag.
Pigur 3-5 die verschiedenen SprUhvorrichtungen.Figure 2 shows the same device, with a suction device as a discharge.
Pigur 3-5 the various sprayers.

In der Trennvorrichtung nach Pigur 1 wird gemahlene Rohhohle h In dem Zustand, wie sie in modernen Kohlenkraftv/erken nit Staubfeuerung die Kohlenmühle vorliißt, oder noch .feiner gemahlen bzw. auch separiert dem Raun · über der porösen Platte kontinuierlich zugeführt, eo daß die Schichthöhe konstant bleibt. Durch Oae- oder Luftzuführung c unter der porösen Platte gerät dasIn the separating apparatus according to Pigur 1 milled Rohhohle h in the state as shown in modern Kohlenkraftv / erken nit dust firing the coal mill vorliißt, or even .feiner ground and also separated the Raun · on the porous plate continuously fed, eo that the layer height remains constant. This is achieved by supplying Oae or air c under the porous plate

.; ' 109815/0752.; '109815/0752

Kohlebett ins Brodeln, und das aufsteigende Gas trägt kontinuierlich in Pfeilrichtung d Körner nach oben. An Stelle der porösen Platte ρ können auch Düsen oder andere Einrichtungen zur Zuführung von Gas oder Luft verwendet werden. Erfindungsgemäß durchströmt das Gas, das auf seinem Weg nach o"ben Staubkörner mit sich trägt, nachdem es die poröse Platte verlassen hat, drei Elektroden. ' 'Coal bed simmering, and the rising gas continuously carries grains upwards in the direction of the arrow d. Instead of of the porous plate ρ, nozzles or other devices for supplying gas or air can also be used. According to the invention, the gas flows through, which carries with it grains of dust on its way to the top, after it has passed through the porous Plate has left three electrodes. ''

Erfindungsgemäß besteht die untere Elektrode aus Metallstäben e, die parallel oder kreuzförmig angeordnet sind. 'Diese Elektrode wird als G.egenpol zur mittleren Elektrode an Hochspannung gelegt. Die Stäbe besitzen keine vorspringenden Kanten oder ähnliches, d.h. keine Stellen an der Oberfläche, die einen geringen Krümmungsradius besitzen, damit ein Sprühen dieser Elektrode verhindert wird. Die Metallstäbe ragen an beiden Seiten aus der Isolierstoffzelle heraus, so daß sie durch eine geeignete Vorrichtung hin und her geschoben werden können. Dadurch besteht die Möglichkeit, Staubteilchen, die sich an den Stäben angesammelt haben, abzustreifen. According to the invention, the lower electrode consists of metal rods e, which are arranged in parallel or in a cross shape. 'This electrode becomes the opposite pole to the middle electrode placed on high voltage. The bars have no protruding edges or the like, i.e. no points on the surface, which have a small radius of curvature to prevent this electrode from spraying. The metal bars protrude from the insulating cell on both sides, so that they can be pushed back and forth by a suitable device. This creates the possibility of dust particles, that have accumulated on the bars.

Erfindungsgemäß ist die mittlere Elektrode eine Sprühelektrode f, an die hochgespannte Gleichspannung negatj ,'er oder popi ^r Polarität angelegt wird.According to the invention, the middle electrode is a spray electrode f, to the high voltage DC voltage negatj, 'er or popi ^ r Polarity is applied.

Diese Elektrode besteht einerseits aus Sprühdrähten, bei denen sich die folgenden Ausführungen bewährt haben:On the one hand, this electrode consists of spray wires in which the following versions have proven themselves:

1) geflochtene, dünne Runddrähte, aus einem leitenden Y/erkstoff, die neoc^einan:er oder übereinander oder in einer Kombination davon quer zum hochsteigenden Gas-Kohle-Strom angeordnet sind-(Figur 3). .1) braided, thin round wires, made of a conductive Y / er material, die neoc ^ einan: he or one above the other or in one Combination of these are arranged transversely to the rising gas-coal stream (Figure 3). .

2) Desgl., v/ie unter 1) beschrieben, jedoch in gewissen Abständer r.it Sprühspitzen versehen (Figur 4).2) The same, v / ie described under 1), but with certain intervals r.with spray tips (Figure 4).

:') E'ne Kombination von 1 und 2.: ') A combination of 1 and 2.

ο 4) Sprühdrähte in Terechiedenartiger Ausführung, wie sie von ^₁ Elektrofiltern her bekannt sind. ' ,ο 4) spray wires in Terechiedenartiger embodiment, as they are known forth from ^ ₁ ESPs. ',

Erfindungsgemäß besteht die Elektrode andererseits ausAccording to the invention , on the other hand, the electrode consists of

nannten Schotts, das sind Streifen aus Blech, oder einem sonstigen leitenden Material, die, wie in Figur 5 ersichtlich, den Gasstrom in einen oder mehrere parallel verlaufene Teilströme aufteilen und wobei die unter 1-4 genannten Sprühvorrichtungen zwischen den Schottwänden angeordnet sind·called bulkheads, which are strips of sheet metal, or one other conductive material, which, as can be seen in Figure 5, the gas flow in one or more parallel Divide partial flows and the spray devices mentioned under 1-4 are arranged between the bulkheads

Erfindungsgemäß haben die Schotts auf der Seite, die dem Kohlebett zugekehrt ist, eine Abrundung mit großem Radius, um ein Sprühen nach unten zu vermeiden. Entwickelt wurden .vor allem Schotts, an denen, um diesen Effekt zu erreichen, unten ein Rundeisen oder Rohr angebracht ist. Die Schotts sind entweder eben ausgeführt oder haben eine Stromlinienform. Das Gas kann so durch ebene Platten oder durch eine Düsenanordnung in einzelne Teilströme aufgeteilt und gleichgerichtet werden.According to the invention, the bulkheads on the side facing the coal bed have a rounding with a large radius, to avoid spraying downwards. Above all, bulkheads were developed on which, in order to achieve this effect, a round iron or pipe is attached below. The bulkheads are either flat or streamlined. The gas can be divided into individual partial flows and rectified by means of flat plates or a nozzle arrangement will.

Erfindungsgemäß beqteht die obere Elektrode g aus einem Sieb oder Siebband aus Metall oder einem leitenden Material, in einer oder mehreren Lagen, oder aus anders ausgebildeten perforiertem Blech.According to the invention, the upper electrode g consists of a sieve or sieve belt made of metal or a conductive material, in one or more layers, or of differently designed perforated sheet metal.

Erfindungsgemäß schließt diese Siebelektrode oben dicht an die Isolierstoffzelle an.According to the invention, this sieve electrode adjoins the insulating material cell at the top.

Durch die Wahl der oben beschriebenen Sprühvorrichtung und durch ihre Anordnung zwischen der oberen und unteren Elektrode, durch die Höhe und "Polarität der an die drei Elektroden angelegten Gleichspannungen und Anordnung der Sohotts und durch die Entfernung der Elektroden voneinander, lassen sich in den Räumen oberhalb- und unterhalb der Sprühelektroden die elektrischen Felder mi,t dem zugehörigen elektrischen Wind beliebig in ihrer Stärke einstellen und den Erfordernissen an-By choosing the spray device described above and by placing it between the upper and lower electrodes, by the level and polarity of the DC voltages applied to the three electrodes and the arrangement of the sohotts and by the distance between the electrodes can be found in the Clear the electrical ones above and below the spray electrodes Fields with the associated electric wind can be set in any strength and the requirements

_, passen._, fit.

oo' Der Vorgang der Trennung, der Komponenten des Staubgemisches in in der Trennvorrichtung ·oo 'The process of separating the components of the dust mixture in the separator

-j Das zu trennende Staubgemisch befindet sich oberhalb der to porösen Platte und unterhalb der unteren Elektrode.-j The dust mixture to be separated is located above the to porous plate and below the lower electrode.

Durch die Luft, die durch die poröse Platte durchtritt, bildetFormed by the air that passes through the porous plate

sich eine wirbelschicht. Die Luftgeschwindigkeit wird so groß gehalten, daß Körner durch die untere Elektrode hindurchtreten und bis zur mittleren Elektrode gelangen.become a fluidized bed. The air velocity is kept so high that grains pass through the lower electrode and get to the middle electrode.

In dem Raum zwischen der unteren und mittleren Elektrode werden die Staubteilchen mehr oder weniger geladen, undIn the space between the lower and middle electrodes, the dust particles are more or less charged, and

zwar mit der Polarität der Sprühelektrode. Ihr Ladungszustand v/ird von der Stärke des Sprühfeldes und von den eingangs erwähnten unterschiedlichen Eigenschaften der Oberflächen der zu trennenden Stoffkomponenten bestimmt.with the polarity of the spray electrode. Their state of charge depends on the strength of the spray field and the initially mentioned different properties of the surfaces of the material components to be separated determined.

Der Bereich der Trennung liegt zwisehen der unteren und mittleren Elektrode. Dort wirken auf die einzelnen Staubteilchen folgende Kraftkomponenten:The area of separation lies between the lower and middle electrode. There the following force components act on the individual dust particles:

1) Die Schwerkraft 1) Gravity

Die Schwerkraft wirkt nach unten.Gravity works downwards.

2) Die Schleppkraft des Gases 2) The drag force of the gas

Die Schleppkraft ist die Folge der Gasbewegungen, die sich durch Überlagerung der Geschwindigkeitsvektoren des aufsteigenden Gases und des nach unten gerichteten elektrischen Windes ergeben.The drag force is the result of the gas movements that result from the superposition of the velocity vectors of the rising gas and the downward electric wind.

Diese Geschwindigkeit des aufsteigenden Gases ist einstellbar, ebenso die Intensität des elektrischen Windes.This speed of the rising gas is adjustable, as is the intensity of the electric wind.

3) Die Coulomb'sehe Kraft 3) The Coulomb's force

Durch die Coulorib'sche Kraft v/erden die Staubteilchen, die 'dieselbe Polarität wie das Sprühsystem haben, umso stärker von diesem abgestossen, ;}e höher ihre Ladung ist.Due to the Coulorib force, the dust particles which have the same polarity as the spray system, the more repelled by it;} e higher their charge.

Da es möglich 1st,' sov/ohl die Geschwindigkeit des Gases als auch das elektrische Feld zu verändern, kann die Schleppkraft und die Coulomb'sehe Kraft auf die Teilchen so eingestellt -» werden, daß einerseits bei stark geladenen Teilchen die J₀ Coulomb'sehe Kraft und die Schwerkraft'gegenüber der Schlepp- ^ kraft des Gases überwiegen, so daß eie nach unten gedrückt cn v/erden, und daß andererseits bei achwach geladenen Teilchen ο die Schleppkraft des Gases die Schwer- und Coulomb'sehe ■. ^₁ Kraft überwinden, so daß diese Teilchen durch das mittlere *·> Sprühsystem hindurchtreten.Since it is possible to change the speed of the gas as well as the electric field, the drag force and the Coulomb force on the particles can be adjusted so that, on the one hand, the J ₀ Coulomb ' see force and gravity predominate over the drag force of the gas, so that they are pressed downward, and that on the other hand, with weakly charged particles ο the drag force of the gas see the gravity and coulombs. ^ ₁ overcome force so that these particles pass through the middle * ·> spray system.

Auf diese Weise entsteht der Trenneffekt.This is how the separation effect arises.

Die Staubteilchen, die nach unten gedrückt werden, lagern sich teilweise an der -unteren Elektrode an, wo sie ihre Ladung abgeben. Durch Hin- und Herschieben der Metallstäbe durch die die Elektrode gebildet wird, werden die daran · anhaftenden Teile an den Seitenv/änden abgestreift und fallen in das Wirbelbett zurück.The dust particles that are pressed down are partially deposited on the lower electrode, where they are Hand over charge. By moving the metal rods that form the electrode back and forth, the Adhering parts are stripped off the side walls and fall back into the fluidized bed.

Die Staubteilchen, die mit dem Gas durch die Sprühelektrode hindurch gelangen, kommen in den Bereich des oberen elek- · trischen Feldes. Dort wirken die Coulomb¹sehe Kraft in der Richtung der gleichsinnigen Geschwindigkeitsvektoren von elektrischem V/ind und Gasbewegung, so daß die Schwerkraft klein gegenüber diesen Kräften wird und die Teilchen beschleunigt nach oben getragen werden.The dust particles that pass through the spray electrode with the gas come into the area of the upper electrical field. There the Coulomb ¹ see force act in the direction of the velocity vectors of the same direction of electrical V / ind and gas movement, so that the force of gravity becomes small compared to these forces and the particles are carried upwards in an accelerated manner.

Erfindungsgemüß hat nun die obere, an Erde oder Gleichspannung gelegte Elektrode die Ausbildung als Sieb, das dicht am oberen Rand der Isolierstoffzelle anliegt. Dieses Sieb hat erfindungsgemäß die folgenden Aufgaben:According to the invention, the upper one now has to earth or DC voltage placed electrode the formation as a sieve, which lies close to the upper edge of the insulating cell. This According to the invention, sieve has the following tasks:

1) Der an sich geringe Strömungswiderstand des Siebes vergleichmäßigt die Strömung in der Isolierstoffzelle.1) The inherently low flow resistance of the screen is evened out the flow in the insulating cell.

2) Die gesamte Gasmenge strömt durch das Sieb; es entstehen keine Querströmungen und Umlenkungen, die bewirken würden, daß Staubkörner wieder ausgeschleudert werden würden.2) The entire amount of gas flows through the sieve; there are no cross flows and deflections that would cause that grains of dust would be thrown out again.

3) Es entstaubt das durchtretende Gas dadurch, daß die Staubteilchen elektrostatisch festgehalten werden. Es ist also -kein Staubverlust und keine Staubbelästigung im Raum zu ...erwarten. Außerdem entfällt für den Fall, daß das Gas im Kreislauf gefahren wird, eine weitere Staubabscheidung.3) It removes dust from the gas passing through the fact that the dust particles are held electrostatically. So it is -no dust loss and no dust nuisance in the room ... to be expected. In addition, in the event that the gas in the Cycle is driven, another dust separation.

4) Das Sieb als Austragungorgan hat den Vorteil« daß die Staubteilchen daran haften, solange Ionen von der Sprühelektrode auf die Staubteilchen auftreffen. Sobald feile4) The sieve as a discharge organ has the advantage that the Dust particles adhere to it as long as ions from the spray electrode hit the dust particles. As soon as filing

. des Siebes, das als laufendes Band oder zum Hin- und Her*. of the sieve, which can be used as a moving belt or to and fro *

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

J 7 b B D O t J 7 b BDO t

schieben eingerichtet sein kann, außerhalb des Sprühfeldes gelangen, kann der Staub h leicht abgeschabt oder abgeklopft werden.slide can be set up outside of the spray field the dust can be easily scraped off or knocked off.

Die Haftkräfte des Staubes an dem Sieb sind nicht sehr groß, so daß auch eine Absaugung bei einem feststehenden Sieb möglich ist (siehe Figur 2). ·■ · ' ·'The adhesive forces of the dust on the sieve are not very great, so that suction is also possible with a stationary sieve is (see Figure 2). · ■ · '·'

Der durch die Abscheidung an der oberen Elektrode gewonnene Staub ist mit einer der im ursprünglichen Staubgemisch vorhandenen Komponenten angereichert. Er kann gegebenenfalls kontinuierlich oder diskontinuierlich einer weiteren Trennstufe, die gleich oder anders als die vorige ausgeführt und betrieben werden kann, zugeführt werden.The one obtained by the deposition on the upper electrode Dust is enriched with one of the components present in the original dust mixture. He can if necessary continuously or discontinuously to a further separation stage, which is the same or different from the previous one and carried out can be operated.

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Claims

Claims * ί 7 ^ 8 H 8

1) A device for splitting mixtures of pesticide particles into their constituents, particularly applicable to finely ground raw coal, characterized in that 3 electrodes are arranged one above the other in an insulating cell known per se through which a gas-particle mixture flows continuously, ^{1 of} which the middle one is designed as a spray electrode with high voltage direct current of negative or positive polarity and the lower and upper electrodes are designed so that no spraying occurs and which are connected as the opposite pole to the spray electrode or to earth, so that a spray is produced from the central electrode 'Set the process down to the lower electrode and at the same time up to the upper electrode.

2) A separating device according to claim 1, characterized in, that the middle 'spray electrode consists of braided thin round wires made of conductive material, next to or one above the other or in a combination thereof across the ascending one Gas flow are arranged, or from braided thin round wires which are at certain intervals with spray tips are provided, or from a combination of both, or from so-called bulkheads made of flat sheet metal strips or also in the form of a nozzle made of conductive material, after which the metal strips to avoid spraying downwards the side facing the coal bed, a round iron or pipe is attached, said spray wires between the bulkheads, transversely to the gas flow, so that the rising gas-particle mixture is divided into individual parts currents are divided and rectified. ·

3) A separating device according to claim 1 and 2, characterized in, that the upper electrode as a single or multi-layer

-Screen or sieve belt or as a perforated sheet made of electrically conductive material designed to be movable for dust discharge is, which rests tightly against the upper edge of the isolation cell.

4) A separating device according to claim 1, _{2 and 3 t} characterized in that the lower electrode is made of round, not

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spraying metal rods * which are arranged in a parallel or KrexL £ * ~ ® "^ shape and which protrude on both sides of the insulating material cell, so that they can be pushed back and forth by a suitable device in order to remove the dust particles that are on the rods have started to shed.

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