KR980008335A - Cyclone friction charging device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분체중의 극성을 띨 수 있는 성분을 물리적으로 분리하기 위한 건식 분리공정에 적용되는 마찰대전장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 화력발전소등에서 발생하는 석탄회에 포함된 미연탄소 등을 용이하게 분리할 수 있도록 하기 위한 장비 등에 적용시킬 수 있는 싸이클론 마찰대전장치에 관한 것이다. 종래에는 분체의 석탄회 분리공정의 대부분은 석탄제조공장에서 사용하도록 설계된 습식공정들이 대부분이 었으므로 이러한 습식공정에 의해 정제된 석탄은 보일러에 운반되어 연소되기전에 탈수, 건조공정을 수행하여 하는 문제점이 있었으나 본 발명은 물질마다 갖는 고유한 전기적 특성인 일함수(work function)의 차이를 이용하여 물질을 선택적으로 대전시키도록 하는 것으로 석탄회에서 미연탄소의 분리시 정전 분리장치에서 분리효율을 높이기 위해 최대한 석탄회의 하전량을 증가시켜주고, 정전분리장치에서 대부분 성분이 석탄회인 미립자(50㎛이하) 분체를 마찰대전장치내에서 배출관의 길이를 조절하여 1차적으로 분리하도록 함을 특징으로 하는 것임.The present invention relates to a triboelectrification apparatus which is applied to a dry separation process for physically separating a polarizable component in powders, and more particularly to a triboelectric charging apparatus for easily separating unburned carbon contained in fly ash generated in a thermal power plant or the like The present invention relates to a cyclone frictional electrification device that can be applied to an apparatus for enabling a cyclone to be operated. Conventionally, most of the coal fly ash separation processes of powders are mostly wet processes designed for use in coal production plants. Therefore, the coal that has been refined by such a wet process is conveyed to a boiler to perform a dehydration and drying process before being burned However, in the present invention, the material is selectively charged using the difference in work function, which is a unique electrical characteristic of each material. In order to increase the separation efficiency in the electrostatic separator when the unburned carbon is separated from the fly ash, (50 .mu.m or less) powder of coal ash in the electrostatic separation apparatus is firstly separated by controlling the length of the discharge pipe in the triboelectrification apparatus.
Description
제1도는 마찰대전형 정전분리장치의 분리공정을 보여주는 계통도.FIG. 1 is a schematic diagram showing a separation process of a triboelectric electrostatic separation device. FIG.
제2도는 본 발명의 구성요소인 싸이클론 마찰대전장치의 일부를 분리한 절개 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of a portion of a cyclone frictional electrification device that is a component of the present invention.
제3도는 본 발명의 구성요소인 싸이클론 마찰대전장치 정면의 단면도.FIG. 3 is a sectional view of the front face of the cyclone frictional electrification device which is a constituent element of the present invention. FIG.
제4도는 본 발명의 구성요소인 싸이클론 마찰대전장치 평면의 단면도.FIG. 4 is a cross-sectional view of the cyclone frictional electrification device plane as a component of the present invention. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 설명Description of the main parts of the drawings
10：석탄회 공급부 11：집진기 호퍼10: fly ash supply part 11: dust collector hopper
12：석탄회 이송용 진동기 13：진동판12: vibrator for conveying coal fly ash 13: diaphragm
14：석탄회 가압노즐 15：가압용 공기송풍기14: fly ash nozzle 15: pressurized air blower
16：노즐입구 20：마찰대전장치부16: nozzle inlet 20: triboelectrification unit
21：배출관 22：내측싸이클론대전관21: discharge pipe 22: inner cyclone charging pipe
23：외측싸이클론대전관 24：깔대기관23: outer cyclone charging tube 24: funnel tube
25：접촉유도판 26：접촉분리판25: contact induction plate 26: contact separation plate
30：정전분리장치부 31：석탄회저장소30: electrostatic separator unit 31: flyash reservoir
32：미분탄소저장소 40：백필터(Bag filter)32: Differential carbon storage 40: Bag filter
본 발명은 분체 중의 극성을 띨 수 있는 성분을 물리적으로 분리하기 위한 건식 분리 공정에 적용되는 마찰대전장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 화력발전소등에서 발생하는 석탄회에 포함된 미연탄소 등을 용이하게 분리할 수 있도록 하기위한 장비 등에 적용시킬 수 있는 사이클론 마찰대전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a triboelectrification apparatus applied to a dry separation process for physically separating polarizable components from powders, and more particularly to a triboelectric charging apparatus for separating unburned carbon contained in fly ash generated in a thermal power plant or the like The present invention relates to a cyclone frictional electrification device that can be applied to an apparatus or the like.
석탄에 포함된 순수한 석탄회(미연탄소 분: 약 3%이하)는 연소전후에 이를 회수할 경우 콘크리트 혼화제, 건축물 경량제 및 성토제로 이용가치가 매우 높다.The pure coal fly ash (unburned carbon content: about 3% or less) contained in the coal is highly valuable as a concrete admixture, a lightweight construction material and a filler when recovering it before and after combustion.
그러나 일반적으로 발전소에서 발생되는 석탄회중에는 미연탄소성분을 7∼14%정도 함유하고 있으므로 경제성이 없다.Generally, however, coal ash generated from power plants contains 7 ~ 14% of unburned carbon, which is not economical.
따라서 이를 산업상 이용하기 위해서는 석탄회중의 미연탄소분리 및 회수가 꼭 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to separate and recover unburned carbon in coal ash for industrial use.
최근까지 개발된 분체의 석탄회 분리공정의 대부분은 석탄제조공장에서 사용하도록 설계된 습식공정들이다.Most of the fly ash separation processes developed until recently are wet processes designed for coal production plants.
따라서 습식공정에 의해 정제된 석탄은 보일러에 운반되어 연소되기 전에 탈수, 건조되어져야만 한다.Therefore, the coal purified by the wet process must be dehydrated and dried before it is transported to the boiler and burned.
이러한 추가적 처리단계는 운영비를 크게 증가시켰고, 산업적 응용에 장애로 작용하였다.This additional processing step greatly increased operating costs and impeded industrial applications.
따라서 건식분리공정에 의한 방법이 요구된다.Therefore, a method by a dry separation process is required.
일반적으로 분체 혼합물의 건식분리 공정의 경우 대부분 구리를 재료로 한 마찰대전장치와 전기장분리 방식을 선택하고 있다. 건식분리 정제공정은 마찰대전장치 내부에서 분체혼합물과 대전기 내부 표면과의 접촉에 의해 분체를 하전시킨 후 전기장중에서 대전된 분체를 각각의 극성에 따라 분리한다.Generally, in the case of the dry separation process of the powder mixture, the triboelectrification device using the copper material and the electric field separation method are selected. In the dry separation and purification process, the powder is charged by contacting the powder mixture with the inner surface of the charger inside the triboelectrification device, and then the charged powder is separated according to each polarity in the electric field.
분체를 대전시키는 방법은 코로나방전형, 정전유도형, 접촉 및 마찰대전형이 있다.Methods of charging the powder include corona discharge type, electrostatic induction type, contact and friction charging type.
전기저항이 높은 석탄회와 전기저항이 낮은 미연탄소의 혼합물을 분리하고자 하는 경우에는 접촉 및 마찰 대전형이 효과적인 방법이다.Contact and friction charging is an effective method when it is desired to separate a mixture of coal ash having high electrical resistance and carbon as low as electrical resistance.
또한 일반적으로 플라스틱 재활용, 탄산칼슘 및 장석의 정제 정전공정의 일부인 마찰대전공정에 활용이 가능하다.It is also generally applicable to the triboelectrification process, which is part of the refining process of plastic recycling, calcium carbonate and feldspar.
기존 마찰대전장치의 경우 구리를 Matrix형태 혹은 판형을 원형관 내부에 설치하여 이용하는 방법이 제안되어 있다.In the conventional triboelectrification apparatus, a method of using a copper matrix in a form of a matrix or a plate in a circular tube is proposed.
구리는 미연탄소와 석탄회의 중간 일함수(Work Function)를 갖고 있어 대전효율이 높은 것으로 알려져 대부분의 마찰대전장치 재료로 사용되고 있다.Copper has an intermediate work function of unburned carbon and fly ash, which is known to have a high charging efficiency and is used as the most triboelectric charging material.
그러나 구리 Matrix형태는 마찰대전장치 입구에서 고압으로 압력을 가했을 경우 형태의 변형(휘어짐)으로 접촉표면적 감소하여 잦은 고장수리로 연속운전이 불가능하다.However, the copper matrix type is deformed (warped) when the pressure is applied at high pressure from the entrance of the friction charging device, and the contact surface area is reduced.
또한 종래 싸인클론의 경우 원추형 외동체 중앙에 배출관을 설치하여 분체와 공기혼합물을 공급하면 원통주위를 선회할 때 원심력에 의해 공기와 분체 혼합물중의 분체를 떨어뜨리는 방식으로 접촉대전에 응용할 경우 선택적 대전효율이 나쁜 것으로 알려져 있다.In the case of a conventional sine clone, when a discharge tube is installed at the center of the conical outer shell to supply a powder and air mixture, the powder in the air and the powder mixture is dropped by the centrifugal force when turning around the cylinder. It is known that efficiency is bad.
분체 싸이클론대전 방식의 대전효율을 높이기 위해서 선택적 대전, 즉 분체와 싸이클론 내부벽면이 접촉할 수 있는 접촉표면적의 증가가 필요하다.In order to increase the charging efficiency of the powder cyclone charging method, it is necessary to increase the contact surface area in which selective charging, that is, contact between the powder and the inner wall of the cyclone, can be made.
이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 본 발명은 물질마다 갖고 있는 고유한 전기적 특성인 일함수(Work Function)의 차이를 이용하여 물질을 선택적으로 대전시키도록 하는 것으로 석탄회에서 미연탄소의 분리시 정전분리장치에서 분리효율을 높이기 위해 최대한 석탄회의 하전량을 증가시켜 주고, 정전분리장치에서 대부분 성분이 석탄회인 미립자(50㎛)분체를 마찰대전장치내에서 배출관의 길이를 조절하여 1차적으로 분리하도록 하는 사이클론 마찰대전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve such a problem, the present invention has been developed to selectively charge a material by using a difference in work function, which is a unique electrical characteristic of each material, In order to increase the separation efficiency of the apparatus, the amount of coal fly ash is increased as much as possible. In the electrostatic separator, the powder of fine particles (50 μm) in which most components are fly ash is firstly separated by controlling the length of the discharge pipe The object of the present invention is to provide a cyclone friction charging device.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 석탄회에 포함된 미연탄소를 건식분리하는 장치로서 전기집진기호퍼와 석탄회 이송용 진동기와 상기 진동기에 의해 적정량씩 석탄회를 공급하는 진동판과 벤츄리관의 원리에 의해 공급되는 석탄회 가압노즐과 상기 가압노즐에 고압풍을 공급하도록 하는 공기송풍기를 구성요소로 하는 석탄회공급부와; 상기 석탄회공급부에 의해 공급된 석탄회를 대전시키는 석탄회와 미연탄소의 중간일함수를 가진 구리, 철, 니켈의 구리합금판을 재료로하여 내부에 동심원상으로 형성된 배출관과 내측대전관과 외측대전관 및 하단의 깔대기관으로 구성된 마찰대전장치부와; 상기 마찰대전장치부에 의해 대전된 석탄회를 분리시키도록하는 정전분리부로 구성됨을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an apparatus for dry separation of unburnt carbon contained in coal fly ash, comprising an electrostatic precipitator hopper, a vibrator for conveying coal fly ash, a diaphragm for supplying coal fly ash by an appropriate amount, A fly ash supply unit having a coal fly ash nozzle and an air blower for supplying high pressure air to the pressurized nozzle; A copper alloy plate of copper, iron, and nickel having an intermediate work function of coal fly ash charged with coal fly as supplied by the coal fly ash supply unit, a discharge pipe formed concentrically in the inside thereof, an inner charging pipe and an outer charging pipe, A triboelectrification unit comprising a lower funnel pipe; And an electrostatic separation unit for separating the charged fly ash by the triboelectrification unit.
상기 외측대전관과 내측대전관의 내면에는 나선상으로 기류의 흐름을 조절하는 유도판이 형성되고, 상기 유도판의 사이에는 분리판이 나선상으로 형성되어 분체와 싸이클론과의 접촉표면적이 확대되도록 하며, 상기 배출관의 깊이와 배출관의 직경의 길이를 비슷하게 구성함으로써 50㎛이하의 입자를 1차적으로 분리하도록 함을 특징으로 하는 것이다. 이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.A guide plate for controlling the flow of the airflow in a spiral manner is formed on the inner surface of the outer side charging tube and the inner side charging tube and a separating plate is formed in a spiral shape between the guide plates to enlarge a contact surface area between the powder and the cyclone, The depth of the discharge pipe and the length of the diameter of the discharge pipe are made to be similar to each other, whereby particles having a diameter of 50 μm or less are primarily separated. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제1도는 마찰대전형 정전분리장치의 전체적인 구성상태를 보인 개략구성도이다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of a frictional charging type electrostatic separation device. FIG.
석탄회에 포함된 미연탄소를 건식분리하는 장치로서 전기집진기호퍼(11)와 석탄회 이송용 진동기(12)와 상기 진동기(12)에 의해 적정량씩 석탄회를 공급하는 진동판(13)과 벤츄리관의 원리에 의해 공급되는 석탄회 가압노즐(14)과 상기 가압노즐(14)에 고압풍을 공급하도록 하는 공기송풍기(15)를 구성요소로 하는 석탄회공급부(10)와, 상기 석탄회 공급부(10)에 의해 공급된 석탄회를 대전시키는 마찰대전장치부(20)와, 상기 마찰대전장치부(20)에 의해 대전된 석탄회를 분리시켜 저장하는 석탄회저장소(31)와 미연탄저장소(32)를 포함하는 정전분리부(30)로 구성된다.A device for dry separation of unburned carbon contained in coal fly ash, comprising an electrostatic precipitator hopper (11), a fly ash feeder (12), a diaphragm (13) for feeding fly ash by an appropriate amount by the vibrator (12) A coal fly ash supply unit 10 having a fly ash nozzle 14 supplied by a fly ash supply unit 10 and an air blower 15 as an element for supplying a high pressure air to the pressurized nozzle 14, A triboelectric charging unit 20 for charging the coal fly ash, a coal flyash reservoir 31 for storing and storing the coal fly ash charged by the triboelectric charging unit 20, and an electrostatic separation unit 30).
상기 마찰대전장치부(20)는 석탄회와 미연탄소의 중간일함수를 가진 구리, 철, 니켈의 구리합금판을 재료로하여 내부에 동심원상으로 형성된 배출관(21)과 내측싸이클론대전관(22)과 외측싸이클로대전관(23) 및 하단의 깔대기관(24)으로 수성된다. 상기 외측싸이크론대전관(23)과 내측싸이클론대전관(22)의 내면에는 나선상으로 기류의 흐름을 조절하는 접촉유도판(25)이 형성되고, 상기 접촉유도판(25)의 사이에는 접촉분리판(26)이 나선상으로 형성되어 분체와 싸이클론대전관(22)(23)과의 접촉표면적이 확대되도록 하였다.The triboelectric charging unit 20 comprises a copper alloy plate made of copper, iron and nickel having an intermediate work function between fly ash and unburnt carbon, and has a discharge pipe 21 formed concentrically inside thereof and an inner cyclone charging pipe 22 And the outside cyclone charging pipe 23 and the funnel pipe 24 at the lower end. On the inner surfaces of the outer cyclone charging tube 23 and the inner cyclone charging tube 22, a contact induction plate 25 for regulating the flow of airflow is formed, and between the contact induction plates 25, The plate 26 was formed in a spiral shape so that the contact surface area between the powder and the cyclone electrostatic pipes 22 and 23 was enlarged.
상기 배출관(21)의 상단에는 백필터(40)가 설치되어 싸이클론 마찰대전장치에서 배출되는 미립자(50㎛)를 제거하도록 하였다.At the upper end of the discharge pipe 21, a bag filter 40 is provided to remove fine particles (50 mu m) discharged from the cyclone triboelectrification device.
즉 싸이클론대전관의 이용시 미립자의 제거가 필요한데 이는 분진발생에 의한 입자간의 간섭을 방지하고 정전분리장치에서 분리효율을 높이고 분진에 의한 전기적인 위험을 제거하기 위함이다.That is, it is necessary to remove fine particles when using the cyclone charging tube to prevent interference between the particles due to dust generation, to increase the separation efficiency in the electrostatic separator, and to eliminate electrical hazards due to dust.
본 발명은 구리와 비슷한 일함수를 가진 Cu60, Fe20, Ni20의 내구성이 ??어난 구리합금판을 재료로 사용하였다.The present invention uses a copper alloy plate having durability of Cu60, Fe20, and Ni20 having a work function similar to copper.
본 발명의 싸이클론마찰대전장치의 경우 분체와 분체접촉을 줄이고 분체와 싸이클론대전관(22)(23)과의 접촉표면적을 증가시키기위해 접촉유도판(25)과 접촉분리판(26)이 설치됨으로써 대전효율을 향상하도록 한 것이다.In the case of the cyclone frictional electrification apparatus of the present invention, the contact induction plate 25 and the contact separator plate 26 are formed so as to reduce the powder-to-powder contact and increase the contact surface area between the powder and the cyclone electrostatic pipes 22 and 23 So that charging efficiency is improved.
본 발명은 배출관(21)의 설치깊이에 따라 배출관(21)의 상부로 배출되는 입자의 크기가 조절되므로 상기 배출관(21)의 깊이를 조절될 수 있도록 하였다.According to the present invention, the size of the particles discharged to the upper portion of the discharge pipe (21) is adjusted according to the installation depth of the discharge pipe (21), so that the depth of the discharge pipe (21) can be adjusted.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 살표본다.The operation and effect of the present invention constituted as described above are shown.
본 발명 싸이클론 대전장치에 있어서 접촉대전의 원리는 분체를 접촉 또는 마찰 대전시키면서 전자에 대한 친화력이 낮은 물질은 전자를 잃어 (+)전하를 띄는 반면에, 전자에 대한 친화력이 높은 물질은 전자를 얻어 (-)전하를 띄게 되므로 이를 전기장에서 상호 분리할 수 있다.In the cyclone charging apparatus of the present invention, the principle of contact charging is that when a powder is contacted or triboelectrified, a substance having a low affinity for electrons loses electrons (+) charges, whereas a substance having a high affinity for electrons (-) charge, so they can be separated from each other in the electric field.
전자의 이동은 일함수가 낮은 분체에서 높은 분체로 이동하여 분체간에 전위차를 발생시키는 것으로 볼 수 있다.It can be seen that the transfer of the electrons moves from the powder with lower work function to the powder with higher electric potential difference.
본 발명에서는 싸이클론 재료인 Cu60, Fe20, Ni20의 접촉분리판(26)을 중간체로 이용하므로 미연탄소는 중간체에 전자를 잃고 (+)전하를 띠고 전자를 얻은 중간체는 석탄회에 전자를 주고 원상태로 복귀하며 석탄회는 전자를 얻어(-)전하를 띠게 하는 방식이다.In the present invention, since the contact separator 26 of Cu60, Fe20, and Ni20 is used as the intermediate material, unburnt carbon loses electrons to the intermediate (+) charge, and the intermediate obtained electrons gives electrons to the fly ash The fly ash is the way to get the electrons (-) to charge.
공기중에서 가능한 최대접촉대전밀도는 27×10-6C/m2로 알려져 있다. 마찰대전공정에서 실제로 접촉하는 부분은 표면에 국한된다. 대부분의 광물질분체들의 표면들이 매우 불규칙하기 때문에 최대표면하전밀도는 이론상 5%, 1.4×10-6C/m2정도이다.The maximum possible contact charge density in air is known as 27 × 10 -6 C / m 2 . The portion actually contacting in the triboelectrification process is limited to the surface. Since the surfaces of most mineral powders are very irregular, the maximum surface charge density is theoretically about 5% and 1.4 × 10 -6 C / m 2 .
분체들의 입자가 작은 미립자일수록 접촉표면적이 커져 분체대전의 성질이 우수하여 최대평균하전 밀도는 증가한다.The smaller the particle size of the particles, the larger the contact surface area, and the better the powder chargeability, the higher the average average charge density.
그러나 정전분리기내로 이동시 초립자 파우더형의 경우 극성에 따른 정전분리가 힘들고 비산하는 특성이 있다.However, when the powder is transferred into the electrostatic separator, the electrostatic separation due to the polarity is difficult and scattering in the case of the powder of the powder type.
본 발명은 구리합금판을 재료로 한 싸이클론에서 1차적으로 접촉대전과 동시에 50㎛ 이하의 석탄회는 배출관(21)을 통하여 백필터(40)으로 분리하며, 50㎛를 초과하는 석탄회의 경우 정전분리장치부(30)내로 이동, 분리하도록 하였다.In the present invention, the fly ash of 50 탆 or less is separated into the bag filter (40) through the discharge pipe (21) at the same time as the contact charging in the cyclone made of the copper alloy plate material. And moved into and separated from the separating device section 30.
일반적으로 연소 후 발생되는 석탄회는 연소전 미분탄의 외부에 석탄회가 흡착해 있을 경우 미분탄이 완전연소 되지 못하기 때문에 미연카본의 외부에 석탄회가 흡착된 형태로 생성된다.Generally, coal fly ash generated after combustion is formed in the form of coal fly ash adsorbed on the outside of unburned carbon because pulverized coal can not be completely burned when fly ash is adsorbed on the outside of pulverized coal before combustion.
발전소에서 발생되는 석탄회는 입도분포범위가 1∼200㎛범위에서 20∼30㎛ 80% 인데 비해 미연탄소는 10∼600㎛범위에서 50∼100㎛ 85%로 존재한다.The coal fly ash generated in the power plant has a particle size distribution range of 20 to 30 탆 at 80% in a range of 1 to 200 탆, while unburned carbon exists at 50 to 100 탆 at 85% in a range of 10 to 600 탆.
이때 50㎛이하의 석탄회를 싸이클론 마찰대전장치에서 분리할 경우 석탄회중의 미연탄소는 3%이하가 되어 직접적인 상용화가 가능하며, 미분리된 석탄회 및 미연탄소는 대전된 상태로 싸이클론마찰대전장치부(20)의 하부의 정전분리부(30)에서 분리된다.In this case, when the fly ash of 50 μm or less is separated from the cyclone triboelectrification apparatus, the unburned carbon in the fly ash is less than 3% and can be directly commercialized. In the charged fly ash and unburned carbon, Is separated from the electrostatic separation unit (30) at the lower portion of the electrode (20).
마찰대전시 미연탄소 외부에 흡착해 있던 석탄회는 분리, 대전되고 석탄회보다 입자가 큰 상태 50㎛이상으로 존재하는 미연탄소는 싸이클론 마찰대전장치에서 50㎛이하의 분체를 배출관으로 1차 분리할 경우 대부분이 하부로 이동하는 경향이 있다. 마찰대전된 석탄회의 대부분은 마찰중 압력강하로 인해 추진력을 잃고 하부로 떨어져 정전분리부(30)로 이동하여, 분리, 회수된다. 한편 석탄회의 하전량은 상부가 하부보다 크게 나타나는데 이는 미립나 일수록 접촉표면적이 커져 하전이 잘된다. 본 발명의 요부인 싸이클론 마찰대전장치(20)는 싸이클론 내부에 1차 접촉유도판과 2차접촉유도판을 구성하여 선택적 대전 측 접촉표면적 증가를 유도하였고 압력강하로 인한 분체농도 증가 및 스케일형성을 방지하기 위해 접촉유도판을 배출관쪽으로 10∼15°의 기울기를 주고 하강할 수 있는 빈공간을 주었다. 한편 빈공간은 하부로 갈수록 공간간격이 넓게 설계하여 압력강하로 인한 하부로 갈수록 농도가 높아지는 석탄회의 자유로운 낙하를 유도하였다. 일반적인 먼지포집 싸이클론의 경우 배출관(21)의 깊이(Sc)는 싸이클론 지기경(DC)의 비가 Sc = Dc/5∼8로 Sc가 Dc보다 훨씬 작게 구성하여 배출관에는 순수한 청정공기를 배출한다. 그러나 본 발명은 Sc와 Dc의 길이를 비슷하게 구성하여 50㎛이하의 입자를 1차적으로 분리하도록 구성되어 있다. 본 발명의 마찰대전형 정전분리 분리공정의 전체적인 공정도가 제 1도에 도시되어 있다. 전기집진기에서 집진된 석탄회는 집진기호퍼(11)에서 진동기(12)에 의해 진동되는 진동판(13)을 통해 노즐입구(16)로 이동한다. 석탄회는 노즐입구(16)에서 하강하면서 석탄회 가압노즐(14)에서 공기송풍기(15)에 의해 가압되어 추진력을 받아 싸이클론 마찰대전장치(20)으로 진입한다. 상기 싸이클론 마찰대전장치(20)의 내부에서 접촉유도판(25)를 통해 회전하면서 압력을 상실하고 미립자는 배출관(21)를 통해 상부로 이동하여 Bag filter(40)로 포집 회수되며, 상대적으로 입자가 큰 나머지의 대전석탄회들은 하강하여 하단의 깔대기관(24)을 통해 깔대기관의 벽면과 계속 마찰대전되면서 정전분리장치(30)로 이송된다. 정전분리장치(30) 내부에서 각각의 극성에 따라 분리된 석탄회는 석탄회 이송관을 통해 공기송풍기의 가압에 의해 석탄회 저장소(32)에 들어가며, 분리된 미연탄소는 미연탄소 이송관을 통해 미분탄소 저장소(33)로 이송된다.The coal ash that was adsorbed on the outside of the unburned carbon was separated and charged, and the unburned carbon existing in the condition of particles larger than the coal fly as 50 ㎛ or more was removed from the cyclone frictional charging apparatus There is a tendency to move to the lower part. Most of the triboelectrified fly ash loses momentum due to the pressure drop during friction and falls down to the electrostatic separation section 30 to be separated and recovered. On the other hand, the charge amount of fly ash is larger than that of the lower part. The cyclone frictional electrification device 20, which is a main part of the present invention, induces an increase in the contact surface area on the selective electrification side by constituting the primary contact induction plate and the secondary contact induction plate in the cyclone and increases the powder concentration due to the pressure drop, In order to prevent formation, the contact induction plate was given an empty space where it could be lowered at a slope of 10 to 15 ° toward the discharge pipe. On the other hand, the void space was designed to have a wider spacing as it goes downward, leading to free fall of fly ash, which has a higher concentration toward the lower part due to the pressure drop. In the case of a general dust collecting cyclone, the depth Sc of the discharge pipe 21 is configured such that the ratio of the cyclone diameter (DC) is Sc = Dc / 5 to 8 and Sc is much smaller than Dc, thereby discharging pure clean air to the discharge pipe . However, in the present invention, the lengths of Sc and Dc are configured to be similar to each other, and the particles of 50 탆 or less are primarily separated. An overall process diagram of the triboelectric type electrostatic separation and separation process of the present invention is shown in FIG. The fly ash collected in the electrostatic precipitator moves from the dust collector hopper 11 to the nozzle inlet 16 through the diaphragm 13 which is vibrated by the vibrator 12. The fly ash descends at the nozzle inlet (16) and is pressurized by the air blower (15) at the fly ash pressurizing nozzle (14) to receive the propulsion force and enter the cyclone triboelectric charging device (20). The pressure is lost while rotating through the contact guide plate 25 in the cyclone triboelectrification device 20 and the fine particles move upward through the discharge pipe 21 to be collected and collected by the bag filter 40, The charged fly ash particles having a large particle size are descended and conveyed to the electrostatic separator 30 while being continuously frictionally charged with the wall surface of the funnel pipe through the bottom funnel pipe 24. The fly ash separated according to the respective polarities in the electrostatic separator 30 enters the coal flyash reservoir 32 by the pressurization of the air blower through the coal fly ash conveying pipe and the separated unburned carbon is discharged through the unburnt carbon transfer pipe (33).
제2도는 싸이클론 마찰대전장치의 일부를 분리한 절개사시도로서 도시된 바와 같이 사이클론입구(27)를 통해 내부로 들어온 공기석탄회 혼합물은 각기 접촉유도판(25)를 통해 회전하는 동안 싸이클론 벽면 및 접촉분리판(26)과 충돌과 동시에 선택적대전이 된다. 접촉유도판(25)에서 나온 혼합물은 게속된 벽면과의 충돌 후 하부로 이동하고 미립자와 대부분의 공기는 배출관(21)을 통해 상부로 배출되고 대전된 석탄회 분체는 깔대기관(24)과 계속된 마찰대전이 되면서 배출되어 정전분리부(30)에서 분리, 회수된다.The air fly ash mixture entering into the interior of the cyclone inlet 27 through the cyclone inlet 27 as shown in the cutaway perspective view of part of the cyclone triboelectrification device of FIG. Selective charging occurs simultaneously with the collision with the contact separator 26. The mixture from the contact induction plate 25 moves to the lower part after collision with the retained wall surface and the fine particles and most of the air are discharged to the upper part through the discharge pipe 21. The charged fly ash powder is discharged through the funnel pipe 24 Discharged while being subjected to frictional electrification, and separated and collected by the electrostatic separation unit (30).
제3도는 싸이클론 마찰대전장치 중앙의 단면도로서 가압노즐(14)에서 가압되어 추진력을 받은 분체는 싸이클론입구(27)에서 내측싸이클론대전관(22)와 외측싸이클론대전관(23)으로 양분되어 동시에 접촉유도판(25)을 통해 회전하면서 싸이클론 벽면 및 접촉분리판(26)과 접촉, 마찰대전하면서 하부로 회전한다. 석탄회의 농도가 높아질 경우 석탄회는 배축관쪽으로 10∼15°기울어져 있는 접촉유도판(25)과 빈공간을 통해 하강하게 된다. 공기의 흐름도 회전하여 다시 계속된 회전, 접촉하면서 분체대전을 유도하며 이동길이와 접촉면적을 고려하여 안쪽의 접촉유도판(25)의 수가 더욱 많아지게 설치한다. 또한 내측싸이클론대전관(22)과 외측싸이클론대전관(23)의 길이를 서로 달리하여 분체를 포함한 공기가 각각 180° 대칭되도록 최종 확산되도록 하므로서 싸이클론 하부의 고른 공기압을 갖도록 하였다. 하부로 이동하는 석탄회 혼합물중 석탄회는 벽면을 타고 하부로 이동하고 미립자와 공기는 곡선부 벽면과 충돌하여 떨어지고 공기와 함께 상승하는 미립자는 소용돌이 치면서 배추관(21)을 통해 상부로 배출된다. 충돌하여 떨어진 분체는 깔대기관(24)과 계속 마찰대전되면서 하부배출부를 통해 정전분리장치로 이동한다. 상부와 하부의 공기이동량은 공기의 이동속도 및 싸이클론 입구(27)에서의 분체 농도, 공기가 접촉하는 표면적과 관계가 있다. 싸이클론 마찰대전장치입구(27)의 공기 이동속도가 높을수록 Bag filter(40)의 분체농도가 높으며, 싸이클론 마찰대전장치입구(27)에서의 분체의 농도가 높을수록 하부배출농도가 높아진다.3 is a cross-sectional view of the center of the cyclone triboelectrification device. Powder which is pressurized by the pressurizing nozzle 14 and receives the driving force is introduced into the inner cyclone charging tube 22 and the outer cyclone charging tube 23 at the cyclone inlet 27 And simultaneously rotates through the contact guide plate 25 while contacting the cyclone wall surface and the contact separator plate 26, and is rotated downward while frictionally charging. When the concentration of fly ash increases, the fly ash descends through the contact guide plate (25), which is inclined by 10 ~ 15 ° toward the tail pipe, and the empty space. The flow of the air is rotated, the rotation continues, the powder charging is induced while being in contact, and the number of the inner contact guide plates 25 is increased in consideration of the moving length and the contact area. Also, the inner cyclone charging tube 22 and the outer cyclone charging tube 23 are made to have different lengths so that air containing powder is finally diffused so as to be 180 ° symmetrical so that the air pressure at the lower portion of the cyclone is maintained. Among the fly ash mixture moving downward, fly ash moves on the wall surface, and the particulates and air collide with the curved wall surface and fall down, and particulates rising together with the air are swirled and discharged to the upper side through the cabbage tube (21). The powder that has collided away is continuously triboelectrically charged with the funnel pipe (24) and moved to the electrostatic separation device through the lower discharge portion. The amount of air movement in the upper part and the lower part is related to the moving speed of the air, the concentration of the powder in the cyclone inlet 27, and the surface area in contact with air. The powder concentration of the bag filter 40 is higher as the air movement speed of the cyclone frictional electrification device inlet 27 is higher and the lower discharge concentration is higher as the concentration of the powder in the cyclone frictional electrification device inlet 27 is higher.
제4도는 싸이클론 마찰대전장치 평면의 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view of the cyclone frictional charging device plane.
노즐이 가압에 의해 추진력을 받은 석탄회는 싸이클론 마찰대전장치 입구(27)을 통해 접촉유도판(25)로 이동하며, 벽면과 충동, 회전, 하부로 이동하면서 싸이클론벽면 및 접촉분리판(26)과 계속된 마찰대전을 한다. 그 중 일부 석탄회 및 공기는 빈공간을 통해 하부로 직접 떨어진다. 접촉유도판(25)과 접촉분리판(26)은 중심의 배출관(21)쪽으로 10∼15°의 기울기로 설치하였고, 접촉유도판(25) 간격(빈공간)은 상부에서 하부로 갈수록 간격이 넓어지도록 하여 압력강하유도와 분체농도 증가유도에 따를 분체의 침전으로 인한 스케일형성을 방지하도록 하였다. 본 발명의 이상적인 실시예를 살펴본다.The fly ash which the nozzle receives the driving force by the pressure moves to the contact induction plate 25 through the inlet 27 of the cyclone frictional charging apparatus and moves to the cyclone wall and the contact separation plate 26 ) And the subsequent friction electrification. Some of the fly ash and air fall down directly through the empty space. The contact guide plate 25 and the contact separator plate 26 are installed at a slope of 10 to 15 degrees toward the center discharge pipe 21 and the interval between the contact guide plates 25 So as to prevent scale formation due to sedimentation of powder due to induction of pressure drop and induction of increase of powder concentration. An ideal embodiment of the present invention will now be described.
[실시예][Example]
본 발명에 의한 싸이클론마찰대전장치 장치의 크기와 처리용량을 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.The size and the processing capacity of the cyclone triboelectrification apparatus according to the present invention will be described as follows.
마찰대전장치의 규격은 총직경(Dc) 25㎝, 배출관 직경(Dc) 12㎝, 높이(Lc+Zc) 70㎝fh 설치하며, 배출관(21)은 싸이클론 상측기준(Lc :35㎝)으로 하부로 25㎝(Sc)부근에 배출관입구를 설치하였다. 즉 De=Dc/2, LC=2DC에서 Sc≒Dc로 설치하였다. 제 3도의 접촉유도판(25)는 배출관(21)쪽으로 하부로 10∼15°의 기울어 지게 설치하였다. 좌측의 접촉유도판(25)을 기준으로 하부로 각각12, 13개, 우측의 접촉유도판(25)을 기준으로 하부로 각각 11, 14개씩 설치하며, 접촉유도판(25)는 가로 2.5㎝, 높이 (Pc) 1.5㎝, 최종하부의 접촉유도판배출부는 가로 2.0㎝, 높이 1.5㎝의 규격으로 설치한다. 접촉유도판(25)의 중간에는 가로 5㎜, 두께 2㎜의 접촉분리판(26)을 접촉유도판(25)을 따라 제3도와 같이 설치하였다.The standard of the triboelectrification apparatus was set to a total diameter Dc of 25 cm, a discharge tube diameter Dc of 12 cm and a height Lc + Zc of 70 cmf, and the discharge tube 21 was set to a cyclone upper side reference (Lc: 35 cm) And a discharge pipe inlet was provided in the vicinity of 25 cm (Sc). That is, De = Dc / 2, and LC = 2DC, Sc? Dc. The contact guide plate 25 of FIG. 3 is installed at an inclination of 10 to 15 degrees downward toward the discharge pipe 21. 12 and 13 are disposed on the lower side of the contact guide plate 25 on the left side and 11 and 14 are disposed respectively on the lower side of the contact guide plate 25 on the right side. , Height (Pc) of 1.5 cm, and the bottom of the contact guide plate at the bottom is 2.0 cm wide and 1.5 cm high. A contact separation plate 26 having a width of 5 mm and a thickness of 2 mm was provided along the contact guide plate 25 in the middle of the contact guide plate 25 as shown in FIG.
배출관(21) 입구의 직경(De)과 싸이클론하측 깔대기관(24)의 하부 배출부의 직경(Jc)은 각기 12㎝, 8㎝로 설치하였다. 외부 싸이클론 대전관의 접촉유도판(23)으로 들어간 석탄회는 제3도의 배출관(21)의 뒷면으로 배출되고 내부 싸이클론 대전관의 접촉유도판(25)으로 유입된 석탄회는 제3도의 배출관(21)의 앞면으로 배출되도록 설치하였다.The diameter De of the inlet of the discharge pipe 21 and the diameter Jc of the lower discharge portion of the cyclone lower funnel pipe 24 were set to 12 cm and 8 cm, respectively. The fly ash entering the contact induction plate 23 of the outer cyclone charging tube is discharged to the backside of the discharge pipe 21 of the third drawing and the fly ash flowing into the contact induction plate 25 of the inner cyclone charging tube is discharged through the discharge pipe 21).
실험조건은 다음과 같다.The experimental conditions are as follows.
유입공기량 : 2.3×104㎤/sInlet air volume: 2.3 × 10 4 cm 3 / s
공기유속: 5m/sAir flow rate: 5 m / s
석탄회밀도: 0.005∼0.01g/㎤Fly Ash Density: 0.005 to 0.01 g / cm3
석탄회조성: 12% 미연탄소함량Fly ash composition: 12% unburned carbon content
처리용량: 452㎏/hr 석탄회Treatment Capacity: 452㎏ / hr Fly Ash
싸이클론을 떠나는 석탄회의 순수하전량은 전하량측정기를 싸이클론 배출관을 통한 Bag filter(40)와 깔대기관(24)의 하부배출구에 Faraday cup을 설치하여 측정하였다.The net charge of fly ash leaving the cyclone was measured by installing a Faraday cup at the lower outlet of the bag filter (40) and the funnel pipe (24) through the cyclone discharge pipe.
실험결과 Bag filter의 석탄회 하전량은 -6.8×10-3C/㎏ , 하부배 출구는 -5.6×10-3C/㎏으로 나타났으며, 상부의 배출관으로 0.0018g/㎤ 의 농도로 배출되는 석탄회는 Bag filter(40)로 포집하였으며, 0.021g/㎤의 농도로 하부로 배출되는 석탄회는 정전분리장치부(30)로 이동하였다. 한편 Bag filter(40)에 포집된 석탄회와 싸이클론 하부로 배출되는 석탄회의 성분분석결과 입도분포의 경우 Bag filter: 50μ이하 80%, 배출부 : 150μ이상 70%, 성분함량의 경우 Bag filter: 미연탄소 3%이하, 배출부: 15%이다.As a result, the coal fly ash of the bag filter was found to be -6.8 × 10 -3 C / ㎏ and the lower discharge port was found to be -5.6 × 10 -3 C / ㎏. The upper discharge pipe was discharged at a concentration of 0.0018 g / The fly ash was collected by the bag filter (40), and the fly ash discharged to the bottom at a concentration of 0.021 g / cm 3 was transferred to the electrostatic separator unit (30). On the other hand, as a result of analysis of the fly ash collected in the bag filter (40) and the coal fly ash discharged to the lower part of the cyclone, the bag filter: 50% or less 80% Carbon 3% or less, and discharge portion 15%.
Bag filter에서 회수된 석탄회는 직접 상업화가 가능하며, 싸이클론하부에서 배출되는 석탄회는 대전된 상태로 정전분리장치로 이동한다. 한편 정전분리장치로 이동하는 관은 계속된 하전을 위해 싸이클론 마찰대전장치와 같은 재료를 사용하였다.The fly ash recovered from the bag filter can be directly commercialized, and the fly ash discharged from the bottom of the cyclone is transferred to the electrostatic separator in the charged state. On the other hand, the tube moving to the electrostatic separator used the same material as the cyclone triboelectrification device for the subsequent charging.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 기존의 석탄회 대전기술인 정전유도형, 코로나 방전형이 과다한 전기를 사용하는데 비해 전기를 사용치 않으므로 경제성이 상당히 높다. 구리를 재료로 한 Matrix형 마찰대전장치의 경우 고압으로 작동시 구리의 변형과 마모로 인해 연속운전이 불가능한데 비해 연속운전이 가능하므로 운영비 절감효과를 가져온다. 또한 정전분리장치에서 입자의 간섭 및 전기적 위험요소가 많으며 대부분 석탄회로 구성되어 있는 50μ이하의 미립자를 1차적으로 분리하는 효과를 가져올 수 있다. 이와 같은 본 발명은 석탄중의 황화철(FeS2)의 제거, 미립석탄의 분리회수, 규산염광물 분리회수, 석탄정제등의 다른 분야의 분체혼합물 분리에 광범위하게 적용될 수 있다.As described above, according to the present invention, since the conventional coal fly charging technology, the electrostatic induction type and the corona discharge type, use an excessive amount of electricity but do not use electricity, the economical efficiency is considerably high. In the case of the Matrix type triboelectrification system made of copper, continuous operation is impossible due to the deformation and abrasion of copper when operated at high pressure, and continuous operation is possible, thereby reducing operating costs. In addition, there are many particle interference and electrical hazards in the electrostatic separator, and most of the fine aggregates composed of coal fly ash can be separated into primary particles. The present invention can be widely applied to the separation of powder mixtures in other fields such as removal of iron sulfide (FeS2) in coal, recovery of fine coal, recovery of silicate mineral, recovery of coal, and so on.
특히 석탄회로부터 미연탄소를 제거하는 공정에 유리한 기술로서 매우 유용한 기술인 것이다.Especially, it is a very useful technology as a technique favorable to the process of removing unburned carbon from coal fly ash.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20020022488A (en) * | 2000-09-20 | 2002-03-27 | 강순국 | A cyclone particle collector |
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