KR100235290B1 - Fine dust separation method using electromagnetic plate and its apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 다른 두 가지 이상의 물질 성분이 혼합되어 있는 미분체에서 유효 성분을 분리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 각종 광물의 정제, 특히 석탄 화력 발전소에서 발생하는 폐기물인 석탄회 중 미연탄소와 애쉬(ash)를 분리하거나 석탄 중에서 애쉬를 제거하는데 이용될 수 있는 정전기를 이용하여 미분체를 대전시켜 분리하는 방법과 이에 사용되는 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for separating an active ingredient from a fine powder in which two or more different material components are mixed. The present invention relates to refining various minerals, particularly unburned carbon and ash in coal ash, which is a waste generated from a coal-fired power plant. An object of the present invention is to provide a method for charging fine powder by using static electricity, which can be used to remove ash from ash, or to remove ash from coal.
본 발명의 기류 충돌 정전 분리형을 이용한 미분체의 분리방법 및 장치는 압축공기 팽창에 의해 자연 유입된 미분체가 노즐(venturi injector)내에서 강한 교반(turbulence)에 의해 입자와 입자 충돌, 입자와 벽과의 충돌로 1차로 대전된 후 에어로졸 상태로 회전 대전체에 접선 방향으로 유입시켜 회전체와의 충돌 또는 고속 회전 와류로 입자와 입자의 충돌로 2차 대전되고, 이를 수직한 전기장 분리부에 균일하게 유입시켜 전하 극성에 따라 (+)(-)전극 방향으로 움직인 미분체를 회전 가능한 중앙 분리판으로 각각 분리 하는 것을 특징으로 한다.The method and apparatus for separating fine particles using the airflow impingement electrostatic separation type of the present invention are characterized in that the fine particles introduced naturally by compressed air expansion are subjected to particles and particle collisions by the strong turbulence in the nozzle (venturi injector), After the first charge due to the collision of, it enters the rotator in the aerosol state in the tangential direction, and the secondary charge is caused by the collision with the rotating body or the collision of particles with the particles by the high-speed rotating vortex, which is uniformly applied to the vertical electric field separator. It is characterized in that the fine particles moved in the direction of the (+) (-) electrode according to the charge polarity is separated into a rotatable central separator.
Description
본 발명은 마찰 대전 정전분리형을 이용한 미분체 분리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 두가지 이상의 물질 성분이 혼입되어있는 미분체에서 유효성분을 분리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 각종 광물의 정제(benefication), 특히 석탄화력 발전소에서 발생하는 폐기물인 석탄회 중 미연카본(unbumed carbon)과 애쉬(ash)를 분리하거나 석탄 중 애쉬를 제거하는데 이용될 수 있는 물체의 정전기적성질을 이용한 미분체의 대전 및 분리하는 방법과 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for separating fine powder using a triboelectric electrostatic separation type, and more particularly, to a method and apparatus for separating an active ingredient from fine powder in which two or more different material components are mixed. Fine powders using the electrostatic properties of objects that can be used to separate or remove ash from coal and ash from coal ash, especially waste from coal-fired power plants. The present invention relates to a method for charging and disconnecting and an apparatus used therefor.
정전기적 분리 방법은 미분체 혼합물을 분리하는데 있어서, 물질 마다 가지고 있는 고유한 전기적 특성, 즉 유전 상수(dielectric), 전기 전도도(electrical conductivity) 및 일 함수(work function)등을 이용하여 물질을 대전시켜 분리하는 방법으로 매우 효과적인 분리 방법이다.The electrostatic separation method is used to separate the fine powder mixture by charging the material using the unique electrical properties of each material, such as dielectric, electrical conductivity and work function. It is a very effective separation method.
따라서, 분리하고 하는 물질들을 선택적으로 대전(charging)시키는 것이 매우 중요하다. 물질을 대전 시키는 방법으로 다음과 같이 여러 가지가 있다.Therefore, it is very important to selectively charge the materials to be separated. There are several ways to charge the material as follows.
(1) 정전 유도형(charging by conductive induction)(1) charging by conductive induction
(2) 코로나 방전형(charging by ion or electron bombardment)(2) charging by ion or electron bombardment
(3) 마찰, 접촉 대전형(charging by contact or friction)(3) charging by contact or friction
정전 유도형 방법은 전도성 입자가 전기장에 투입되면 분극(polarization)이 된 후 접지된 전도체에 접촉함으로써 전하의 이동이 생겨 접지된 전도체와 같은 부호로 대전되어 반발하는 반면에 절연체는 전하의 이동이 없이 접지된 전도체와 부착함에 따라 분리가 가능하므로 전도성 물질과 비전도성 물질 분리에 적용되고 있다.In the electrostatic induction method, when the conductive particles enter the electric field, they become polarized and then contact the grounded conductors, causing the movement of charges to be charged and repulsed with the same sign as the grounded conductors, while the insulator has no movement of charges. Since it can be separated by attaching with a grounded conductor, it is applied to separating conductive and non-conductive materials.
코로나 방전형 방법은 가는 금속선 전극에 고전압(high voltage)을 인가하면 코로나 방전(corona discharge)이 발생하여 주위의 기체가 이온화되며, 이온화 된 기체가 물질과 충돌하여 물질을 대전시키는 방법으로 모든 물질에 똑같은 부호의 전하를 띄게 하기 때문에 전도성 물질과 비전도성 물질을 분리하려고 할 때 적용할 수 있는데, 대전된 전도성 물질은 접지된 롤러에 접촉하면 전하를 방출하여 전기적으로 중성이 되어 떨어지는 반면에 대전된 절연성 물질은 롤러와의 전하의 이동이 없이 접지된 전도체에 부착되므로 분리가 가능하다.In the corona discharge method, when a high voltage is applied to the thin metal wire electrode, a corona discharge is generated to ionize the surrounding gas, and the ionized gas collides with the material to charge the material. It can be applied when trying to separate conductive and nonconductive materials because they have the same sign of charge.The charged conductive material releases the charge when it comes in contact with the grounded roller and becomes electrically neutral. The material is detachable because it attaches to a grounded conductor without the transfer of charge with the roller.
접촉 혹은 마찰 대전 방법(triboelectrification)은 비전도성 미분체 혼합물을 정전기방법으로 분리하는데 있어서 가장 유용한 방법으로서 주목을 받고 있다. 모든 물질은 화학 결합에 의해 이루어져 있으며, 이러한 결합은 전자의 에너지 구조에 기인한다. 즉 어떤 전자는 결합력이 강하며, 어떤 전자는 결합력이 약해 움직이기 쉽고, 또한 어떤 전자는 단지 활성화 에너지만 가하면 움직일 수 있다.Contact or triboelectrification has attracted attention as the most useful method for separating electroconductive fine powder mixtures by electrostatic methods. All materials are made up of chemical bonds, which are due to the energy structure of the electrons. In other words, some electrons have strong bonding force, and some electrons have weak bonding force, which makes them easy to move, and some electrons can be moved by simply applying activation energy.
두 개의 다른 물질이 서로 접촉하거나 마찰 시킬 때 전자는 두 물질의 접촉계면에서 에너지 준위가 동일할 때까지 다른 물질로 전자가 이동한다. 따라서 전자에 대해 높은 친화력을 가지는 물질은 전자를 잃어 (-)전하를 띄고, 반면에 전자에 대해 친화력이 낮은 물질은 전자를 얻어 (+)전하를 띈다. 각 물질의 전자에 대한 친화력의 척도를 일함수(work function)라 하는데 이는 하나의 전자를 물질 표면에서 무한대로 움직이게 하는데 필요한 에너지를 의미하며, 이는 물질 표면의 화학 조성에 의존하여 다음 표 1과 같이 물질마다 고유한 값을 가진다.When two different materials contact or rub against each other, the electrons move to another material until the energy levels are the same at the contact interface of the two materials. Therefore, a material having a high affinity for electrons loses electrons and has a negative charge, while a material having a low affinity for electrons acquires an electron and takes a positive charge. The measure of affinity of each material for electrons is called a work function, which is the energy required to move an electron to infinity on the surface of the material, depending on the chemical composition of the material surface, as shown in Table 1 below. Each substance has a unique value.
만약 일함수가 다른 두 물질이 접촉하면 이들 사이의 일함수 차이가 없어질때까지 전자를 교환하여 일함수가 낮은 물질은 (+)전하를, 높은 물질은 (-)전하를 띄게 된다.If two materials with different work functions come into contact with each other, the electrons are exchanged until the work function difference disappears, so that materials with low work functions have positive charges and those with high materials have negative charges.
따라서 접촉 및 마찰 대전을 시키는 방법으로서는 크게 두가지 방법으로 분류할 수 있는데 분리하고자 하는 두 물질을 서로 접촉 및 마찰 시켜 대전시키는 방법과 제3의 물질, 즉 두 물질의 일함수 중간값을 갖는 물질에 접촉 및 마찰시켜 대전시키는 방법이 있다.Therefore, the method of contact and frictional charging can be classified into two main methods: the method of contacting and rubbing the two materials to be separated and charging each other and the third material, that is, the material having the median work function of the two materials. And a method of rubbing and charging.
제1도 및 제2도에서 미국 특허 제 4,627,579호에는 분체 투입기(제2도,44,46)를 통하여 투입된 시료를 공기나 다른 기체를 이용하여 정현파 형상의 이용 경로(제1도; 12)를 통하여 이동시키며 그 경로(12)에서 입자와 입자의 충돌 및 입자와 벽과의 충돌로 입자를 대전시키고, 경로 하단부근에 설치된 회전하는 드럼 전극부(제1도; 70,72)에서 분리하는 방법과 장치에 대해 기재하고 있다. 이에 따르면 입자를 대전시키는 방법으로서 분체를 공기와 함께 고속으로 투입시켜 입자의 충돌확률을 증대시키는 방법(제1도)과 회전하는 날개(제3도; 90)축의 내부에 원료 투입장치(screw feeder)인 분체 공급 스크류(40,42)를 설치하여 회전체의 원심력에 의해 분체가 투입구(86)로 나오며 고속으로 회전하는 날개(90)에 의해 입자가 충돌하여 입자를 대전시키는 방법(제2도)이다. 전하를 띈 미분체는 대전 매체 하단에 구비된 드럼 전극부(drum electrode; 70,72)에 의해서 각각 분리된다.In FIG. 1 and FIG. 2, U.S. Patent No. 4,627,579 discloses a sinusoidal use path (FIG. 1; 12) of a sample introduced through a powder injector (FIG. 2, 44, 46) using air or another gas. The particles are charged by the collision of particles and particles in the
이 방법의 문제점은 입자가 정현파 현상의 경로(제1도; 12)를 통해서 이동함에 따라 입자의 대전 성능이 우수해 질수도 있으나 경로의 폭이 작기 때문에 대량으로 분체를 투입 시키는데 있어서 문제점이 있을 것으로 판단된다.The problem with this method is that as the particles move through the path of sinusoidal phenomena (Figure 1; 12), the charging performance of the particles may be excellent, but because of the small width of the path, there will be a problem in introducing the powder in large quantities. Judging.
한편 미국 특허 제 4,839,032호와 Power August(1994), p37∼40에는 (+), (-) 전극간의 거리가 1㎝이내인 전기장 내에 고속벨트(20m/sec)로 입자를 유동화시켜서 입자를 대전시키고 분리하는 방법과 장치에 대해 기재하고 있다. 분리기의 미분체 투입구를 통하여 투입된 분체는 롤러에 의해 상하 서로 반대방향으로 고속으로 움직이게 되는 홀이 있는 메쉬 컨베이어 벨트에 의해 유동화 상태로 되어, 입자와 입자 및 입자와 벨트의 접촉으로 미분체가 대전되고, 전하를 띈 입자는 (+)전극, (-)전극으로 이동한 후 양분되어 서로 반대방향으로 움직이는 벨트에 의해 미분체 배출구를 통해서 분리기로부터 인출된다.On the other hand, U.S. Patent No. 4,839,032 and Power August (1994), p37-40, charge the particles by fluidizing the particles with a high speed belt (20 m / sec) in an electric field with a distance between the positive and negative electrodes within 1 cm. It describes a method and a device for separating. The powder introduced through the fine powder inlet of the separator is fluidized by a mesh conveyor belt having holes which are moved at high speed in the opposite direction by the rollers, and the fine powder is charged by the contact between the particles and the particles and the belt. The charged particles are taken out from the separator through the fine powder outlet by a belt that is moved to the positive electrode and the negative electrode and then bisected and moved in opposite directions.
이 발명들의 문제점은 (+)전극과 (-)전극간의 거리가 1㎝정도로 좁은 간격에서 폴리머재질의 메쉬 컨베이어 벨트가 장력을 받으며, 고속으로 움직이기 때문에 미분체 및 전극간의 고속 접촉에 따른 마모로 벨트 수명이 짧고, 벨트가 쉽게 끊어짐으로써 빈번한 벨트 교체등 장기간 연속 운전이 어렵다는 점이다.The problem of these inventions is that the mesh conveyor belt of polymer material is tensioned at a narrow distance of about 1cm between the (+) electrode and the (-) electrode. The belt life is short and the belt is easily broken, so it is difficult to operate continuously for a long time such as frequent belt replacement.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 분체의 대전 효율을 극대화시키고, 대전효율의 저하없이 투입되는 원료(미분체)의 양을 증대시키며, 수율 조절이 용이하도록 하는 마찰 대전 정전분리형을 이용한 미분체 분리 방법 및 장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the object is to maximize the charging efficiency of the powder, increase the amount of raw material (powder) injected without a decrease in charging efficiency, yield control The present invention provides a method and apparatus for separating fine powder using a triboelectric electrostatic separation type to facilitate the separation.
상기 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 특징을 갖는다.In order to achieve the above object, it has the following features.
1. 대전부와 분리부가 별도인 시스템1. System with separate charging part and separating part
분체가 대전되느니 미분체 투입구, 공기 투입부, 이를 혼합하는 혼합분체 노즐부 및 회전형 마찰 대전체로 이루어진 대전부와 대전부를 통과한 대전 분체가 대전된 극성에 따라 각기 정전기적인 인력을 갖는 전극 방향으로 이동하여 분리되느니 정전 분리부로 구성된다.Instead of charging the powder, an electrode having electrostatic attraction according to the polarity of the charged powder passing through the charged part and the charged part made up of the fine powder inlet, the air inlet, the mixed powder nozzle part mixing the same, and the rotating frictional charged material It consists of an electrostatic separator instead of moving in a direction.
혼합 투입되는 1차 대전된 미분체는 회전 대전체에서 다시 한 번 대전되는 2차 대전으로 효율이 높다.The first charged fine powder mixed and mixed is highly efficient by the second charging which is charged once again in the rotating charging body.
2. 혼합분체 노즐부(venturi injector) 내에서의 고속 공기 기류에 의한 격렬한 교반으로 미분체의 접촉, 마찰 대전 효율 증가 압축공기 투입구로 압축공기가 유입되어 팽창함에 따라 미분체 투입구에 흡인력이 걸려 외부 공기와 미분체가 유입되고 축소부(converging part)와 쓰로트(throat)에서의 고속기류에 의한 격렬한 교반으로 입자와 입자의 충돌 횟수 증가 및 입자와 벽과의 충돌로 대전량이 증가된다.2. Increasing the efficiency of contact with fine powder and frictional charging by vigorous stirring by high speed air flow in the venturi injector. As compressed air flows into the compressed air inlet and expands, the suction force is applied to the fine powder inlet. Air and fine powder are introduced and vigorous stirring by high velocity airflow in the converging part and throat increases the number of collisions between particles and particles and the charge amount due to collisions between particles and walls.
대전된 미분체는 압축공기에 의해 에어로졸 상태로 유지되어 미분체 끼리의 응집현상의 방지 기능으로 분리 효율이 높다.The charged fine powder is maintained in the aerosol state by compressed air, and the separation efficiency is high due to the function of preventing the agglomeration of the fine particles.
또한 원형 혼합분체 노즐부(venturi injector)를 여러개 사용하지 않고 처리용량증대(scale up)가 용이하도록 제7도과 같이 공기 유입구, 미분체 투입구, 혼합 분체 출구를 가로 방향으로 넓게 하였다. 따라서 처리 용량 증대시에 혼합분체 노즐부(injector)의 개수를 줄일 수 있을 뿐 아니라 미분체의 투입이 용이하고 가로방향 전체에서 미분체가 투입되므로 미분체가 고르게 분산되면서 대전될 수 있도록 하였다. 또한 분체의 격렬한 교반에 의한 대전 성능을 향상시키기 위해 노즐 부분을 판형, 원형 및 네모형으로 만들어 입자끼리의 격렬한 교반이 이루어지도록 하였다.In addition, the air inlet, the fine powder inlet, and the mixed powder outlet were widened in the transverse direction as shown in FIG. 7 so that the volume of the processing volume was easily increased without using a plurality of circular powder injectors. Therefore, the number of the mixed powder nozzle parts (injector) can be reduced when the processing capacity is increased, and the fine powder is easily introduced and the fine powder is introduced in the entire horizontal direction so that the fine powder can be uniformly dispersed and charged. In addition, in order to improve the charging performance due to the vigorous stirring of the powder, the nozzle part was made into a plate, a circle, and a square to make the vigorous stirring of the particles.
3. 회전 대전체에서의 부가적 접촉 마찰 대전 기능 부여3. Addition of contact frictional charging function in the rotating charging body
혼합분체 노즐부(venturi injector)에서 대전된 미분체가 회전형 마찰 대전체의 회전 날개와의 충돌 대전 및 고속 회전 날개에 의한 와류(turbulence)로 입자끼리의 재충돌이 이루어져 대전 효율 증대된다.The fine powder charged by the mixed powder nozzle unit (venturi injector) is charged collision with the rotating blades of the rotary frictional charged and the turbulence by the high-speed rotating blades to collide with the particles to increase the charging efficiency.
또한 회전형 마찰 대전체의 회전 날개가 회전하여 미분체와 공기를 에어로졸 상태로 계속 유지시켜, 미분체의 응집(agglomeration)방지로 분리 효율이 높다.In addition, the rotating blades of the rotating frictional charging body rotate to keep the fine powder and air in an aerosol state, and the separation efficiency is high by preventing agglomeration of the fine powder.
회전형 마찰 대전체에 원료 투입구(injector)가 접선 방향으로 접속되어 있어 회전체의 회전 흡입력에 의하여 원료 투입량이 증대된다.A raw material injector is connected in a tangential direction to the rotating frictional charged body, and the raw material input amount is increased by the rotational suction force of the rotating body.
브러쉬형 회전 대전체(제4도)는 미분체를 브러쉬에 분사시킴으로서 미분체가 브러쉬 사이를 스치며 통과하거나 브러쉬와 부딪치면서 미분체들과 브러쉬 살과의 표면에너지 차이에 의해 대전되도록 하여 대전 성능을 향상시키고 미분체의 응집방지를 이룰 수 있도록 하였다.Brush-type rotating battery (figure 4) improves charging performance by spraying fine powder on the brush so that the fine powder passes through or hits the brush and is charged by the surface energy difference between the fine powder and the brush flesh while passing through the brush. And to prevent the aggregation of fine powder.
평판(plate)형 회전 대전체는 미분체를 평판(plate)회전 날개에 분사시킴으로서 미분체들과 평판의 표면에너지 차이에 의한 대전과 평판의 회전에 의한 와류(turbulence)로 입자와 입자의 충돌에 의해 대전되고 또한 분산성 유지로 분리성능이 향상된다.The plate-type rotating charging body is sprayed with fine particles on the blades of the plate rotating to prevent the collision of particles and particles by charging due to the difference of surface energy between the fine particles and the plate and by turbulence by the rotation of the plate. And the separation performance is improved by maintaining the dispersibility.
4. 평행 평판형 정전 분리부4. Parallel plate type electrostatic separator
평행하고 평판인 전극에 전압을 인가하여 전극 사이에 전계를 형성시켜, 대전된 미분체가 이 부분을 통과할 때 미분체에 전기장(electric-field)을 가하여 분체를 분리한다.A voltage is applied to the parallel and flat electrodes to form an electric field between the electrodes, and when the charged fine powder passes through this portion, an electric field is applied to the fine powder to separate the powder.
5. 전극판 부착 미분체 제거5. Removal of fine powder with electrode plate
전극판에 대전된 분체의 부착에 의한 전계 세기의 감소 방지 및 전극판 사이의 절연파괴(electrical breakdown) 방지를 위해 절연첼 만들어진 브러쉬를 일정 시간 간격으로 이동시켜 전극판 부착 분체를 제거한다.In order to prevent the reduction of the electric field strength due to the adhesion of the charged powder to the electrode plate and to prevent the electrical breakdown between the electrode plates, the brush made of the insulating cell is moved at regular intervals to remove the powder with the electrode plate.
6. 분체 처리 용량 증대 용이6. Easy to increase powder processing capacity
평행 평판형 전극판 및 회전형 마찰 대전체의 가로 방향으로 너비를 증대하고 단위 셀(unit cell)을 병렬로(modular) 확장하여 쉽게 처리 용량을 증대 시킬 수가 있다.The processing capacity can be easily increased by increasing the width in the horizontal direction of the parallel plate type electrode plate and the rotating friction charging unit and by expanding the unit cells in parallel.
7. 수율 조절 용이7. Easy yield adjustment
정전 분리부 중간에 중앙 분리판을 설치하여 중앙 분리판의 하부 움직임에 의해 수율을 쉽게 조절할 수 있다.By installing a central separator in the middle of the electrostatic separator, the yield can be easily adjusted by the downward movement of the central separator.
중앙 분리판은 모터를 이용하여 좌우로 2.5㎝정도 움직여 수율을 변화시키도록 하였다.The central separator was moved about 2.5cm from side to side using a motor to change the yield.
제1도 및 제2도는 종래의 미분체 분리장치의 개략도.1 and 2 are schematic diagrams of a conventional fine powder separating apparatus.
제3도는 본 발명에 따른 미분체 분리장치의 개략도.3 is a schematic view of a fine powder separating apparatus according to the present invention.
제4도 및 제5도는 회전형 마찰 대전체의 회전체의 각 실시예를 도시한 개략도.4 and 5 are schematic diagrams showing respective embodiments of the rotating body of the rotating frictional charging body.
제6도는 원료투입기의 일실시예를 도시한 계략적인 사시도.6 is a schematic perspective view showing an embodiment of a raw material feeder.
제7도는 원료투입기의 일실시예를 도시한 계략적인 사시도.7 is a schematic perspective view showing an embodiment of a raw material feeder.
제8도는 전극판 미분체 제거장치의 계략도.8 is a schematic diagram of an electrode plate fine powder removing device.
제9도는 장치의 처리 용량증대(scale up)를 위한 개념도.9 is a conceptual diagram for scaling up the processing capacity of a device.
제10도는 평판(plate) 회전형 마찰대전체에 미연탄소 함량이 다른 석탄회를 투입하여 분리한 결과를 도시한 그래프.FIG. 10 is a graph showing the results of separation by putting coal ash having different amounts of unburned carbon into a plate rotating friction pad.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 공기 투입구 12 : 혼합 분체 이동경로10: air inlet 12: mixed powder moving path
14, 16 : 마찰 대전 표면 지지부 18, 20 : 마찰 대전 표면14, 16: triboelectric charging
22 : 공기 이동경로 40, 42 : 분체 공급 스크류22:
44, 46 : 분체 투입구 50, 52 : 분체 투입구44, 46:
60 : 대전 분체 배출구 70, 72 : 드럼전극부60: charged
71, 73 : 분체 제거날 74, 76 : 분체 포집부71, 73:
75, 77 : 드럼 회전방향 78 : 분리판75, 77: Drum rotation direction 78: Separator
80 : 회함 82 : 원료 투입기80: round 82: raw material feeder
86 : 분체 투입구 87 : 회전 방향86: powder inlet 87: direction of rotation
88 : 내벽 90 : 회전 날개88: inner wall 90: rotating wing
92 : 대전분체 배출구 94 : 분체 배출 유도관92: charged powder discharge port 94: powder discharge induction pipe
1 : 공기 투입구 2 : 혼합분체 노즐부1: air inlet 2: mixed powder nozzle
3 : 미분체 투입구 4 : 구동 모터3: fine powder injection hole 4: drive motor
5 : 회전형 마찰 대전체 6 : 회전 날개5: rotating friction charging body 6: rotating blades
7 : 대전분체 분사구(distributor) 8a, 8b : (+)(-)전극판7: Charged powder distributor 8a, 8b: (+) (-) electrode plate
9 : 수율 조절판 10 : 정전 분리판9: yield control plate 10: electrostatic separator
11 : 브러쉬 12 : 에어실린더(air cylinder)11
13a, 13b : 싸이클론(cyclone) 14a, 14b : 미분체 포집부13a, 13b: cyclone 14a, 14b: fine powder collecting part
15a, 15b : 백필터(bag house filter) 16, 21 : 회전축15a, 15b:
17 : 브러쉬(brush) 날개 19, 24 : 공기와 미분체 투입구17:
22 : 평판(plate) 날개 18, 23 : 외함22
20, 25 : 분사구(distributor) 26 : 원형 공기 투입부20, 25: distributor 26: circular air inlet
27 : 미분체 투입구 28 : 원형 혼합분체 노즐부27: fine powder inlet 28: circular mixed powder nozzle
29 : 판형 공기 투입부 30 : 공기 투입부29: plate-type air input unit 30: air input unit
31 : 투입기 본체 32 : 미분체 투입부31: injector main body 32: fine powder inlet
34 : 미분체 투입로 35 : 판형 혼합체 노즐부34: fine powder injection furnace 35: plate-shaped mixture nozzle
36 : 원형 혼합체 노즐부 37 : 네모형 혼합분체 노즐부36: circular mixture nozzle part 37: square mixed powder nozzle part
38 : 혼합분체 출구 39 : 피스톤 로드38: mixed powder outlet 39: piston rod
40 : 플렌지 이음 41 : 절연봉 지지부40: flange joint 41: insulating rod support
42 : 절연브러쉬 43 : 절연봉42: insulating brush 43: insulating rod
44 : 전극판 45 : 정전분리부 외함44: electrode plate 45: electrostatic separator enclosure
46 : 에어 실린더(air cylinder) 47, 51 : 회전형 마찰대전46:
48, 52 : 원료 투입기(venturi injcctor) 49, 53 : 정전 분리부48, 52:
50, 54 : 싸이클론과 분체포집구50, 54: cyclone and powder collection port
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 미분체 분리장치를 제3도에서 설명하면 미분체를 대전시키고 회전형 마찰 대전체(5)로 투입하기 위해 (1)부분으로 압축공기를 투입하고 미분체 투입구(3)의 깔대기 부분으로 분체를 투입시키도록 구성한다. 혼합분체 노즐부(2)부분을 상세히 나타내면(제6도)끝부분이 좁아지는 형상을 가진 원형공기 투입부(26) 부분으로 압축공기가 투입되면 압축공기의 팽창에 의해 외부공기의 흡입력이 발생하여 제1도의 미분체 투입구(3)와 연결된 혼합분체 노즐부(2)로 미분체가 투입된다. 제6도의 혼합분체 노즐부(28)의 노즐 형상부에서 미분체와 압축공기가 강한 교반에 의해 뒤엉켜져서 미분체끼리 및 미분체 투입부(27)(venturi injector)의 벽과의 마찰 및 충돌도 미분체가 강한 대전을 띄게한다. 또한 공기의 토출 속도가 높기 때문에 미분체의 응집을 방지할 수 있다. 제6도에서의 각 부분들을 원형으로 구성되어있다. 또한 제7도에 나타낸 바와 같이 미분체 투입부(32) 및 공기 투입부(30) 그리고 노즐(nozzle)부의 가로 방향의 너비를 증대시키는 방법이 있다. 이 방법은 원료 투입구의 개수를 줄일 수 있고 미분체를 고르게 분산시킬 수 있을 뿐 아니라 용량 증대에 유리한 방법이다. 혼합분체 노즐(nozzle)부에서의 강한 대전성능을 얻기 위해 노즐(nozzle)부분의 단면 모양을 판형(35), 원형(36), 네모형(37)과 같이 변경하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 3, the fine powder separating apparatus of the present invention is charged with air (1) and charged with fine powder inlet (3) to charge the fine powder and feed it into the rotating frictional charging body (5). It is configured to add the powder. When the mixed
제1도에서 회전형 마찰 대전체(5)는 회전체(6)을 구동모터(4)와 인버터(invertor)를 이용하여 1000∼4000rpm으로 속도 조절이 가능하도록 하였다. 상기 회전형 마찰 대전체(5)의 회전체(6)는 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이 구동모터(4)와 연동되어 결합된 회전축(16,21)과, 그 회전축(16,21)으로부터 방사형태로 돌출되어 원심력을 발생시키면서 혼합분체와의 충돌을 극대화하는 회전날개(17,22)로 구성되어 있다. 회전체(6)의 회전날개(17,22)는 스테인레스강 재질의 브러쉬(제4도)와 구리판 또는 스테인레스강판(제5도)을 사용할 수 있다. 혼합분체 노즐부의 출구(38)에서 회전체로 약 30도의 각으로 입사되는 미분체가 회전 날개(17)사이에 분사되면 미분체는 브러쉬 사이를 통과하거나 그 날개에 부딪히면서 접촉 마찰 대전된다. 또한 다른 실시예의 회전날개(22)로 분사된 미분체는 회전날개의 판과 부딪쳐 대전된다. 브러쉬 형태의 회전날개(17)와 판형태의 회전날개(22)는 스테인레스강 재질의 회전축에 고정되어 장시간 운전이 가능하도록 하였다. 회전 대전체의 외함(18,23)도 강 또는 스테인레스강 재질로 하여 견고하게 하였다. 회전대전체 출구 부분에 위치한 분사구(distributor; 20,25)는 입자를 고르게 퍼지도록 하기 위해 출구폭을 2∼5㎜로 조절하도록 되어 있으며 정전분리부의 고전압 인가 부분인 전극판과의 사이에서 절연파괴를 막기위해 아크릴 또는 테프론 등의 재질을 이용하거나 강철재질의 외부에 테프론을 코팅하여 사용할 수 있도록 하였다.In FIG. 1, the rotating frictional charging body 5 is capable of adjusting the speed of the
대전된 분체를 분리하기 위한 정전 분리부는 제3도 및 제8도에서 10㎝거리의 구리 재질의 전극판(+)(-)(제3도의 8a,8b; 제8도의 44)을 설치하고 전압을 인가해 전계를 1∼10kV/㎝로 조정 가능하도록 하였다. 전극판의 지지를 위하여 테프론 또는 아크릴 재질의 판을 이용하였다. 또한 전극판에 부착된 분체 제거를 위해 절연 브러쉬(제3도의 11; 제8도의 42)를 이용하였다. 제8도에서 절연 브러쉬(42)는 절연봉(43)에 절연물재질의 브러쉬가 부착되어 이 브러쉬가 전극판 부착 미분체를 제거한다. 이 절연봉은 압축공기에 의해서 분당 1∼10회 움직이는 에어 실린더(46)의 피스톤 로드(39)와 플랜지 이음(40)으로 지지되도록 하였다. 또한 제3도에서 미분체의 수율 조정을 위하여 전극 사이 중앙의 정전분리 판(10)위에 약 10㎝ 높이의 회전 가능한 수율 조절판(9)을 이용하여 쉽게 수율 조절이 가능하도록 하였다. 수율 조절판은 좌우로 약 2.5㎝ 정도 움직일 수 있도록 전동기(도시안됨)를 이용하여 제어할 수 있도록 되어있다.The electrostatic separator for separating the charged powder is provided with a copper electrode plate (+) (-) (8a, 8b in FIG. 3, 44 in FIG. 8) of 10 cm distance from FIGS. 3 and 8 Was applied to adjust the electric field to 1 to 10 kV / cm. Teflon or acrylic plate was used to support the electrode plate. In addition, an insulating brush (11 in FIG. 3; 42 in FIG. 8) was used to remove the powder attached to the electrode plate. In FIG. 8, the insulating
분리된 분체는 제3도에서 싸이클론(cyclone 13a,13b)출구에 연결된 백필터(B/F)의 흡인력에 의해서 싸이클론(cyclone)으로 유입되어 포집되고, 미분체 포집부(14a,14b)를 이용하여 채취된다. 설비의 미분체 처리용량을 증대시키기 위한 방안은 제9도와 같이 혼합분체 노즐부(venturi injector; 52), 회전형 마찰대전체, 혼합 분체 노즐부(venturi injector) 및 전극판의 너비를 증대시키도록 하였다.The separated powder is introduced into the cyclone and collected by the suction force of the bag filter (B / F) connected to the cyclone 13a, 13b outlet in FIG. 3, and the fine powder collecting portions 14a, 14b are collected. It is collected using. In order to increase the fine powder treatment capacity of the installation, the width of the mixed
상기와 같이 구성된 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
압축공기(공기압 1∼3kgf/㎠)가 투입구로 유입되면 노즐 내에서 압축 및 팽창에 의해 강한 외부 흡인력이 발생하여 미분체 혼합물이 원료 투입구를 통하여 자연 유입된다. 압축공기와 함께 유입된 미분체는 강한 교반작용으로 표면에너지가 다른 미분체 혼합물이 서로의 접촉 및 마찰하여 (+)(-)로 대전되고, 에어로졸(aerosol) 상태로 회전형 마찰 대전체(5)로 유입된다. 회전 마찰형 대전체를 구동하는 구동모터(4)에 의해 1000∼4000rpm으로 회전되는 회전날개(6)는 미분체 혼합물의 표면에너지 중간값의 에너지를 갖는 재질을 사용하여 원료투입부에서 대전된 분체가 다시 한 번 분체끼리 및 회전날개와 분체끼리 접촉 마찰시켜 대전량을 증가시킨다. 회전 대전체의 빠른 회전에 의해 계속적으로 분체는 에어로졸 상태로 분사구(7)로 투입된다. 대전된 미분체는 2∼5㎜ 간격을 가진 상기 분사구(7)를 통과하여 수직한 전기장 분리부로 유입된다.When compressed air (air pressure 1 to 3 kgf / cm 2) is introduced into the inlet, a strong external suction force is generated by compression and expansion in the nozzle, and the fine powder mixture is naturally introduced through the raw material inlet. The fine powder introduced together with the compressed air is charged with (+) (-) when the fine powder mixtures with different surface energy are contacted and rubbed with each other due to the strong stirring action, and the rotary frictional charged material in the aerosol state (5 Flows into). The
상기와 같은 본 발명의 구성과 작동에 의해 다음과 같은 실시예가 도출된다.The following embodiments are derived from the configuration and operation of the present invention as described above.
[실시예 1]Example 1
회전형 마찰 대전체 구동 모터의 회전 속도를 4000rpm 투입 압축공기 압력을 2.0kgf/㎠, 시료 투입량 54kg/hr, 전극간격10㎝, 인가전압 40kV, 미연탄소 함량이 9.6% 석탄회 투입시 브러쉬와 평판형 회전 마찰 대전체의 비교 실험 결과를 표 2에 나타내었다. 평판형 마찰 대전체가 분리 성능이 다소 양호하다.The rotational speed of the rotating frictional anti-electric drive motor was introduced at 4000 rpm. Compressed air pressure was 2.0 kgf / ㎠, sample
[실시예 2]Example 2
평판형 회전 마찰 대전체, 투입 압축공기 압력을 2.0kgf/㎠, 시료 투입량 54kg/hr, 전극간격 10㎝, 인가전압kV, 미연탄소 함량이 9.6%인 석탄회 투입시 회전체의 회전속도를 2000rpm과 4000rpm으로 변화시의 실험결과를 표 3에 나타내었다.The rotating speed of the rotor was 2000 rpm when the flat rotary frictional charged, 2.0 kgf / cm2 of compressed air pressure, 54kg / hr of sample input, 10cm of electrode spacing, applied voltage kV, and coal ash containing 9.6% unburned carbon. Table 3 shows the experimental results at the change of 4000 rpm.
회전속도 2000rpm과 4000rpm의 분리 효율이 거의 동등하게 나타났다.The separation efficiency of rotational speed 2000rpm and 4000rpm was almost equal.
[실시예 3]Example 3
평판형 회전 마찰 대전체 구동 모터의 회전 속도를 2000rpm, 투입 압축공기 압력을 2.0kgf/㎠, 시료 투입량 kg/hr, 전극간격 10㎝, 인가전압 40kV로 한 장치의 운전조건에서 미연탄소 함량이 9.6%, 6.1%인 석탄회를 투입시 수율에 따른 미연탄소 분리 효율을 제10도에 나타내었다. 9.6% 석탄회 투입시 수율 60% 수준에서, 6.1% 석탄회 투입시 수율 80% 수준에서 석탄회 미연탄소 3%이하로 정제 가능한 것으로 나타났다.The unburned carbon content is 9.6 under the operating conditions of a device with a rotating speed of 2000 rpm for a plate-type rotating friction electret drive motor, 2.0 kgf / cm2 of input compressed air pressure, kg / hr of sample input, 10 cm of electrode spacing, and an applied voltage of 40 kV. Figure 10 shows the unburned carbon separation efficiency according to the yield when the coal ash (%, 6.1%) is added. It was found that the yield could be refined to less than 3% of unburned carbon at the yield of 60% with 9.6% coal ash and 80% yield with 6.1% coal ash.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지않는 범위내에서 여러 가지 치한, 변형 및 변경이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and drawings, and it is common knowledge in the art that various molars, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those with
상기와 같은 본 발명을 적용하게 되면 미분체가 혼합분체 투입부에서 1차로 대전되고 회전 대전체에서 2차대전되기 때문에 대전성능을 극대화시킬 수 있고, 전극판과 회전형 마찰 대전체의 너비를 증대시키므로써 대전 성능은 저하되지 않은 상태에서 처리용량을 극대화시킬 수 있으며, 또한 항상 일정한 분체가 유입될 수 있게 수율을 조절하도록 구성되어있기 때문에 처리 과정의 신뢰도가 커지게 되는 효과가 있다.Applying the present invention as described above can maximize the charging performance because the fine powder is charged first in the mixed powder inlet and the second charge in the rotating charging body, so as to increase the width of the electrode plate and the rotating friction charging member The charging performance can be maximized the processing capacity in the undegraded state, and also has the effect of increasing the reliability of the process because it is configured to adjust the yield so that a constant flow of powder at all times.
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