PL214633B1

PL214633B1 - Device for magnetic activation of dust, liquid and gaseous media

Info

Publication number: PL214633B1
Application number: PL390132A
Authority: PL
Inventors: Arkadiusz Szymanek; Joanna Szymańska
Original assignee: Politechnika Czestochowska
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2013-08-30
Also published as: PL390132A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do magnetycznej aktywacji mediów pyłowych, ciekłych i gazowych, stosowane na przykład w przemyśle hutniczym, w stacjach uzdatniania wody pitnej oraz energetyce.The subject of the invention is a device for magnetic activation of dust, liquid and gaseous media, used, for example, in the steel industry, in drinking water treatment plants and in the power industry.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr PL 164 664 urządzenie do magnetycznej obróbki płynów posiadające bloki magnetyzujące w postaci stosów o wzdłużnie zmiennej biegunowości, stosy złożone są z płytkowych magnesów stałych, usytuowanych osiami magnetycznymi prostopadle względem osi przewodu do transportu danego medium. Bloki magnetyzujące umieszczone są równolegle wewnątrz płytkowego korpusu. Korpus wykonany jest z niemagnetycznego materiału plastycznie odkształcalnego, przykładowo polipropylenu lub aluminium. W osi symetrii między blokami magnetyzującymi, korpus ma przelotowe rowki, których dno z podstawą korpusu stanowi łącznik o małej grubości. Urządzenie posiada ponadto opaskę będącą zworą dla bloków magnetyzujących, która obwodowo dociska do przewodu korpus zgięty wzdłuż osi łączników tak, że podstawa korpusu przyjmuje kształt wieloboku otwartego, opisanego na powierzchni zewnętrznej przewodu.A device for magnetic fluid treatment is known from the Polish patent description No. PL 164 664 having magnetizing blocks in the form of stacks of longitudinally variable polarity, the stacks consisting of plate permanent magnets arranged with magnetic axes perpendicular to the axis of the conduit for transporting a given medium. The magnetizing blocks are placed parallel inside the plate body. The body is made of a non-magnetic, plastically deformable material, for example polypropylene or aluminum. In the axis of symmetry between the magnetizing blocks, the body has through grooves, the bottom of which with the body base is a thin connector. The device also has a clamp, which is an armature for the magnetizing blocks, which circumferentially presses the body bent along the axis of the connectors to the wire, so that the base of the body takes the shape of an open polygon, described on the outer surface of the wire.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 186 233 urządzenie do aktywacji magnetycznej mediów stałych, ciekłych i gazowych, zwłaszcza pyłu węglowego i innych paliw węglowodorowych posiadające bloki magnetyzujące umieszczone szeregowo na przewodzie z przepływającym medium i rozmieszczone symetrycznie na obwodzie przewodu oraz promieniowo w stosunku do jego osi. Bloki magnetyzujące składają się z magnesów stałych o zróżnicowanych objętościowych gęstościach energii pola magnetycznego między biegunami „N i „S, tak, że wartość tej energii po stronie jednego z biegunów stanowi do 190% wartości gęstości energii pola magnetycznego bieguna przeciwnego znaku, przy czym magnesy te mogą tworzyć stosy, w których co najmniej połowę zestawu magnesów stanowią magnesy o zróżnicowanych objętościowych gęstościach energii pola magnetycznego między biegunami „N i „S. Bloki magnetyzujące połączone są z obudową wykonaną z materiałów para-, dia- lub ferromagnetycznych.A device for magnetic activation of solid, liquid and gaseous media, especially coal dust and other hydrocarbon fuels, is also known from the Polish patent description No. PL 186 233, having magnetizing blocks placed in series on the conduit with the flowing medium and arranged symmetrically on the circumference of the conduit and radially in relation to the conduit. its axis. Magnetizing blocks consist of permanent magnets with different volumetric energy densities of the magnetic field between the "N and" S poles, so that the value of this energy on the side of one of the poles is up to 190% of the magnetic field energy density of the opposite pole, and these magnets can form piles in which at least half of the set of magnets are magnets with different volumetric energy densities of the magnetic field between the "N and" S poles. The magnetizing blocks are connected to a housing made of para-, dia- or ferromagnetic materials.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr PL 189 819 urządzenie do magnetycznej modyfikacji przepływającego medium, zwłaszcza paliw, w którym stosy magnetyczne rozmieszczone są na jednej połowie obwodu rurociągu, a na drugiej połowie obwodu rurociągu umieszczona jest zwora, która wraz ze stosami magnetycznymi objęta jest nadbiegunnikiem zamykającym obwód magnetyczny.A device for magnetic modification of the flowing medium, especially fuels, is also known from the Polish patent specification PL 189 819, in which the magnetic piles are arranged on one half of the pipeline circumference, and on the other half of the pipeline circumference, an armature is placed, which together with the magnetic piles are covered by the over-pole closing the magnetic circuit.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 177 629 urządzenie magnesujące płyny zbudowane w postaci giętkiego paska, dającego się nałożyć w sposób samoustawiający magnesy, na przewodzie lub zbiorniku, a także w ich wnętrzu. Pasek magnetyczny aktywizujący płyny posiada jednoimiennie skierowane bieguny magnesów przytwierdzone do zwory magnetycznej w postaci giętkiej taśmy z ferromagnetycznego proszku inkludowanego w elastycznym tworzywie. Pasek magnetyczny można wydłużać przyłączając zapinkami następny pasek.Also known from the Polish patent description No. PL 177 629 is a fluid magnetizing device constructed in the form of a flexible strip that can be applied in a self-aligning manner on a pipe or tank, and also inside it. The magnetic strip activating the fluids has the uniquely directed magnetic poles attached to the magnetic armature in the form of a flexible tape made of ferromagnetic powder embedded in an elastic material. The magnetic strip can be extended by attaching the next strip with clasps.

Celem wynalazku było opracowanie urządzenia umożliwiającego modyfikację właściwości mediów pyłowych, ciekłych i gazowych dla poprawienia procesów technologicznych z ich wykorzystaniem.The aim of the invention was to develop a device enabling modification of the properties of dust, liquid and gaseous media to improve technological processes with their use.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest to, że każdy blok magnetyzujący posiada płytkowe anizotropowe magnesy ceramiczne skierowane polaryzacją „S” do ścianki przewodu i zaopatrzony jest w płytkę ferromagnetyczną zamocowaną na jego górnej powierzchni, zaś płytki ferromagnetyczne są połączone ze sobą zworami w postaci trapezowych segmentów, przy czym suma szerokości bloków magnetyzujących stanowi 0,5 + 66 długości obwodu przewodu do transportu danego medium, a stosunek szerokości każdego bloku do jego wysokości wynosi 0,7 + 1,2, zaś szerokość bloku do jego długości wynosi 0,33 + 0,5, natomiast grubość każdej płytki ferromagnetycznej jest większa od grubości ścianki przewodu do transportu danego medium.The essence of the solution according to the invention is that each magnetizing block has plate anisotropic ceramic magnets directed with the polarization "S" towards the conductor wall and is equipped with a ferromagnetic plate fixed on its upper surface, and the ferromagnetic plates are connected with each other by means of trapezoidal segments, with whereby the sum of the width of the magnetizing blocks is 0.5 + 66 of the length of the conductor circumference for transporting a given medium, and the ratio of the width of each block to its height is 0.7 + 1.2, and the width of the block to its length is 0.33 + 0.5 , while the thickness of each ferromagnetic plate is greater than the wall thickness of the conduit for transporting the medium.

Urządzenie według wynalazku umożliwia uzyskanie efektu aktywacji na przykład wody i cieczy poprzez zmianę stosunku zasocjowanych i swobodnych molekuł w strukturze wody. Urządzenie pozwala także na zmianę takich parametrów, jak pH, przewodnictwa właściwego, zmianę lepkości dynamicznej oraz napięcia powierzchniowego. Ponadto wyroby budowlane wykonane z zaczynu gipsowego, zaprawy cementowej i popiołowej, z udziałem wody aktywowanej magnetycznie miały większą wytrzymałość.The device according to the invention makes it possible to obtain the activation effect of, for example, water and liquid by changing the ratio of associated and free molecules in the water structure. The device also allows you to change parameters such as pH, specific conductivity, dynamic viscosity and surface tension. Moreover, construction products made of gypsum paste, cement and ash mortar, with the participation of magnetically activated water, had greater strength.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do magnetycznej aktywacji mediów pyłowych, ciekłych i gazowych w przekroju poprzecznym, a fig. 2 - schematycznie sekcje bloków magnetyzujących w widoku z boku. Urządzenie do magnetycznej aktywacji mediów pyłowych, ciekłych i gazowych przedstawione na fig. 2 posiada szereg sekcji 1 bloków magnetyzujących 2, zamocowanych symetrycznie i wzdłużnieThe subject of the invention is shown in the drawing in which Fig. 1 shows schematically a device for magnetic activation of dust, liquid and gaseous media in cross-section, and Fig. 2 schematically shows the sections of magnetizing blocks in a side view. The device for magnetic activation of dust, liquid and gaseous media shown in Fig. 2 has a series of sections 1 of magnetizing blocks 2, symmetrically and longitudinally mounted.

PL 214 633 B1 wokół obwodu przewodu 3 do transportu medium. Blok magnetyzujący 2 składa się z płytkowych anizotropowych magnesów ceramicznych 4, zestawionych w stosy i skierowane polaryzacją „S” do ścianki przewodu 3, a na swojej górnej powierzchni ma płytkę ferromagnetyczną 5 wykonaną ze stali węglowej o grubości większej od ścianki przewodu 3 do transportu medium. Płytki ferromagnetyczne 5 są połączone ze sobą zworami 6 w postaci trapezowych segmentów. Zwory 6 wykonane są z materiału ferromagnetycznego i spełniają rolę nabiegunników. Każda sekcja 1 bloków magnetyzujących 2 spięta jest na obwodzie opaską zaciskową 7 ze stali węglowej.Around the circumference of the medium transport conduit 3. The magnetizing block 2 consists of plate anisotropic ceramic magnets 4 stacked and directed with the polarization "S" towards the wall of the conductor 3, and on its upper surface has a ferromagnetic plate 5 made of carbon steel with a thickness greater than the wall of the conductor 3 for the transport of the medium. The ferromagnetic plates 5 are connected to each other by means of armatures 6 in the form of trapezoidal segments. The jumpers 6 are made of a ferromagnetic material and act as pole pieces. Each section 1 of the magnetizing blocks 2 is fastened around its circumference with a clamp 7 made of carbon steel.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

W przykładzie wykonania zastosowano trzy sekcje 1 bloków magnetyzujących 2 zamocowanych na przewodzie 3 do transportu medium ciekłego o średnicy 0 80 mm i grubości ścianki 4 mm. Najkorzystniejsze efekty uzyskano gdy odległość pomiędzy sekcjami 1 wynosiła co najmniej tyle ile długość sekcji 1 oraz gdy zastosowano w bloku magnetyzującym 2 anizotropowe magnesy ceramicz₃ ne o gęstości energii (BH)max 33 KJ/m³ i remanencji (Br) 400 mT.In the exemplary embodiment, three sections 1 of magnetizing blocks 2 fixed on a conduit 3 are used for transporting a liquid medium with a diameter of 80 mm and a wall thickness of 4 mm. The most preferred results were obtained when the distance between the sections 1 is at least as much as the length of the section 1, and it is used in block 2 of anisotropic magnets magnetizing the ceramic ne ₃ at an energy density (BH) max 33 kJ / m ³ and the remanence (Br) 400 mT.

Suma szerokości bloków magnetyzujących 2 w każdej sekcji 1 wynosiła 0,57 długości obwodu przewodu 3 do transportu danego medium. Stosunek szerokości każdego bloku 2 do jego wysokości wynosił 0,7, zaś szerokość bloku magnetyzującego 2 do jego długości wynosił 0,43.The sum of the widths of the magnetizing blocks 2 in each section 1 was 0.57 of the length of the circumference of the conduit 3 for the transport of a given medium. The ratio of the width of each block 2 to its height was 0.7, and the width of the magnetizing block 2 to its length was 0.43.

Grubość płytek ferromagnetycznych 5 zamocowanych na stosach bloków magnetyzujących 2 wynosiła 4,2 mm. W rezultacie zastosowania przykładowego urządzenia według wynalazku uzyskano aktywowaną wodę wykazującą zwiększoną rozpuszczalność w niej Ca(OH)2, przydatnej na przykład do sporządzania spoiw cementowych.The thickness of the ferromagnetic plates 5 mounted on the stacks of magnetizing blocks 2 was 4.2 mm. As a result of the use of an exemplary device according to the invention, activated water was obtained showing an increased solubility of Ca (OH) 2 therein, useful for example for the preparation of cementitious binders.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

W badaniach przeprowadzonych na przemysłowym kotle parowym typu SAACKE opalanym mazutem, na przewodach paliwowych, o średnicy 60 mm, zainstalowano aktywatory według wynalazku. Uzyskano poprawę procesu spalania, efektem czego było zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa o 6% oraz poprawa składu spalin poprzez zmniejszenie zawartości CO i ΝΟ_Χ odpowiednio o 94% i 18%.In tests carried out on a SAACKE industrial steam boiler fired with mazout, activators according to the invention were installed on fuel lines with a diameter of 60 mm. Providing an improvement of the combustion process, the effect of which was to reduce the specific fuel consumption of 6% and to improve the exhaust gas composition by reducing the content of CO and _ΝΟ Χ respectively 94% and 18%.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

W badaniach prowadzonych na obiekcie hutniczego pieca przepychowego, do podgrzewania kęsisk stalowych od temperatury otoczenia do temperatury walcowania urządzenia według wynalazku były zainstalowane na przewodach doprowadzających gaz ziemny do 30 płaskopłomiennych palników sklepieniowych o mocy 250 i 400 kW oraz 4 dolnych o mocy 1500 kW, a także przewodach wiodących gaz do kolektorów górnej i wyrównawczej strefy pieca. Efektem zainstalowania aktywatorów magnetycznych według wynalazku było obniżenie jednostkowego zużycia ciepła o 22%, a także w wyniku poprawy składu spalin zmniejszyły się o 0,7% straty stali spowodowane zgorzeliną.In the research carried out at the metallurgical facility of the pusher furnace, the devices according to the invention were installed on the pipes supplying natural gas to 30 flat-flame vault burners with a power of 250 and 400 kW and 4 lower ones with a power of 1500 kW for heating steel slabs from the ambient temperature to the rolling temperature, as well as the lines leading the gas to the collectors of the upper and equalizing zones of the furnace. The effect of installing magnetic activators according to the invention was the reduction of the specific heat consumption by 22%, and also as a result of the improvement of the exhaust gas composition, the steel losses caused by scale were reduced by 0.7%.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Test przemysłowy przeprowadzony w stacji uzdatniania wody pitnej wykazał, że urządzenia według wynalazku zainstalowane na przewodach doprowadzających wodę surową do dwustopniowego filtra, odżelaziająco - odmanganiającego spowodowały zmniejszenie ilości żelaza o 0,04 mg/l oraz manganu o 0,01 mg/l to jest odpowiednio 22% i 20% od dopuszczalnej wartości normy.An industrial test carried out in a drinking water treatment plant showed that the devices according to the invention installed on the lines supplying raw water to a two-stage iron-manganese filter reduced the amount of iron by 0.04 mg / l and manganese by 0.01 mg / l, i.e. 22% and 20% of the acceptable standard value.

P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5

Urządzenia według wynalazku testowane były na instalacji mazutowej trzech kotłów pyłowych OP - 650. W wyniku ich zastosowania oszczędność mazutu na uruchomienie bloku wynosiła co najmniej 10%.The devices according to the invention were tested on a mazut installation of three OP-650 pulverized coal boilers. As a result of their use, the fuel economy for starting the unit was at least 10%.

Kocioł OP - 650 do uruchomienia potrzebuje 1 rzędu palników mazutowych, w liczbie 6 sztuk, zasilanych przewodami paliwowymi z zainstalowanymi aktywatorami magnetycznymi, a nie jak uprzednio 2 rzędów, to jest 12 sztuk palników. Gradient temperatury pary nasyconej w walczaku kotła OP - 650, ma przy 6 palnikach zasilanych mazutem z przewodów wyposażonych w aktywatory magnetyczne według wynalazku, wartość dopuszczalną określoną w instrukcji eksploatacji kotła (1,5°C/min), co świadczy o wyższej temperaturze spalania uaktywnionego mazutu. Ponadto komora paleniskowa szybciej dochodzi do, „jasnego spalania”, a także poprawie ulega skład spalin.The OP - 650 boiler requires 1 row of mazut burners, in the number of 6, powered by fuel lines with installed magnetic activators, and not 2 rows, i.e. 12 burners, as before. The saturated steam temperature gradient in the OP-650 boiler drum has, for 6 burners powered by mazout from cables equipped with magnetic activators according to the invention, the permissible value specified in the boiler operating manual (1.5 ° C / min), which proves a higher combustion temperature of the activated mazout. In addition, the furnace chamber achieves "bright combustion" faster, and the composition of the exhaust gases is also improved.

Claims

A device for magnetic activation of dust, liquid and gaseous media consisting of a conduit for transporting a given medium and blocks mounted symmetrically and longitudinally around its perimeter

PL 214 633 B1 in the form of stacks connected with each other by an armature, characterized in that each magnetizing block / 2 / has plate anisotropic ceramic magnets / 4 / directed with the "S" polarization towards the conductor wall / 3 / and is provided with a ferromagnetic plate / 5 / fixed on its upper surface, and the ferromagnetic plates / 5 / are connected with each other with jumpers / 6 / in the form of trapezoidal segments, the sum of the widths of the magnetizing blocks / 2 / being 0.5 + 0.66 of the length of the conductor circumference / 3 / to transport of a given medium, and the ratio of the width of each block / 2 / to its height is 0.7 + 1.2, while the width of the block / 2 / to its length is 0.33 + 0.5, while the thickness of each ferromagnetic plate / 5 / is greater than the wall thickness of the conduit / 3 / for transporting a given medium.

Drawings