CN112844827B - 一种基于交变移动磁场的除铁装置及其除铁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤除铁领域。一种基于交变移动磁场的除铁装置，包括三相变频器（1）、三相调压器（2）、三相绕组（3）、铁芯（4）、外壳（5）及作为保护层的耐磨陶瓷瓷砖（6），三相变频器（1）输入端连接三相交流电源，三相变频器（1）输出端连接三相调压器（2）输入端，三相调压器（2）输出端连接三相绕组（3），多片矽钢片叠加后在上表面用冲床冲压出多个长方体下线槽构成铁芯（4），三相绕组（3）用漆包线绕制而成，嵌入铁芯（4）的下线槽内，外壳（5）用不锈钢焊接成上部开口的长方体板状壳体，三相绕组（3）和铁芯（4）的组合体下线槽朝上放入外壳（5）内。

Description

一种基于交变移动磁场的除铁装置及其除铁方法
技术领域
本发明涉及煤除铁领域。
背景技术
燃煤的品质好坏决定价格的高低，燃煤品质指标主要有热值、灰分、含矸量、含硫量、水分等，另外除净率也是一项重要指标，除净率指的是燃煤中夹带铁质性杂物的多少，如果不能及时清除，严重威胁后续洗煤厂及发电厂破碎机和磨煤机等机械设备运行安全。
在原煤开采过程中, 原煤中不可避免地混有割煤机、刮板输送机、皮带输送机等开采和运输设备掉落的刮板、托辊、螺栓、螺母、垫圈、锁片等机械零件，工作人员不小心掉落的扳手、改锥、钳子、电工刀、榔头、錾子等工具，以及维修过程中切割下来的各种型材废旧边角料，甚至***、道钉等铁质性杂物。铁质性杂物种类繁多形状各异大小不等重量不同，但导磁性能都非常好，人们利用这一特性发明了电磁除铁器，已经沿用了一百多年。
通常情况下为了提高除净率煤矿、洗煤厂、焦化厂和发电厂都安装不止一台除铁器，除铁器是一种能够产生超强磁场吸力的电气设备。
传统大型电磁除铁器一般悬空平行吊装在带式输送机的正上方，为了不影响输送带上的燃煤能够顺利通过除铁器，安装高度一般距输送带≥500mm。当堆放在输送带上混有铁质性杂物的燃煤在输送机的驱动下通过除铁器下方时，铁质性杂物被除铁器强大的磁场吸力吸附到除铁器的下表面，而燃煤则顺利通过除铁器，达到除净的目的。吸附到除铁器的下表面铁质性杂物需要及时清除，防止二次脱落。由于空气的导磁率非常低，而铁质性杂物距离除铁器又较远，就要求除铁器必须能够产生超强的磁场，是造成除铁器体积大耗能高的主要原因。
传统大型除铁器的种类：
传统大型除铁器按磁力来源不同,分为普通型和低温超导型两大类。
1.普通型大型电磁除铁器
电磁除铁器实质上是一种直流电磁铁,其励磁线圈通过直流大电流形成强磁场，由于电流比较大会产生出大量热量。依照冷却方式不同,可分为风冷式、油冷式、干式及蒸发冷却式等多种类型。
2.低温超导除铁器
为了减少热量，利用低温超导铌钛材料制成线圈(线圈浸泡液氦中)在零下269℃以下时的零电阻现象，通过大电流而产生强大的磁场。其优点是节能，其缺点是造价非常高，维护工作量大。
传统大型除铁器存在的问题：
传统大型除铁器普遍存在如下问题：
1.都需要三相整流装置
将三相交流电整流成单相直流电。
2.体积庞大
以国产RCDD-22自冷带式强磁电磁除铁器体积为例，体积为5800×2900×1350mm。
3.重量重
以国产RCY-C240超强带式除铁器为例，重量达30吨。
4.要求磁场强度高
以低温超导除铁器为例，在额定吊高500mm的情况下，磁场强度≥4000Gs，才可以吸出煤层中0.001—6kg的铁质性杂物以及深埋在煤层中的***。
5.耗能大以国产RCY-C240超强磁永磁带式除铁器为例，励磁功率大于62KW。
6.造价高造价普遍高，以超导型电磁除铁器为例，进口的需800多万人民币，国产的也需350万以上人民币。
7.铁质性杂物清除装置不可靠，传统电磁除铁器铁质性杂物清除装置普遍采用类似小型皮带机机构，安装在除铁器的正下方，皮带紧贴除铁器的下表面，被吸附出来的铁质性杂物紧贴皮带，小型皮带机转动将铁质性杂物移出强磁场。为了防止二次脱落小型皮带机需要长时间运转。
8. 维护工作量大，需要工作人员经常巡回检查清除装置的工作情况。
造成传统大型除铁器普遍存在以上问题的主要原因是安装方式不合理：
在电磁场中, 铁质性杂物所受到的电磁吸引力大小,与该物体的面积成正比;与该物体距除铁器高度距离的平方成反比;与励磁绕组匝数和励磁电流的平方成正比。为了保证物料流畅通，除铁器必须安装在带式运输机正上方距输送带≥500mm处，在如此远的距离要把埋在燃煤中的铁质性杂物吸起来，并且带式输送机还在正常运行中，需要强大的磁场吸引力，这就造就了除铁器体积普遍比较大，造价昂贵。如何缩短铁质性杂物与除铁器之间的距离，成为解决问题的关键，缩短距离唯一办法改变除铁器的安装方式。
随着科技的发展，开采能力的提高，要求带式输送机运输能力越来越强，输送带越来越宽、带速也越来越快、燃煤层也越来越厚、除净率要求也越来越高，因而对除铁器提出了更高的要求。如果不改变安装方式，除铁器发展方向永远摆脱不了体积越来越大，造价越来越贵的怪圈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有技术中除铁器普遍存在的体积大、重量重、耗电大、造价高等一系列问题。
本发明所采用的技术方案是：一种基于交变移动磁场的除铁装置，包括三相变频器（1）、三相调压器（2）、三相绕组（3）、铁芯（4）、外壳（5）及作为保护层的耐磨陶瓷瓷砖（6），三相变频器（1）输入端连接三相交流电源，三相变频器（1）输出端连接三相调压器（2）输入端，三相调压器（2）输出端连接三相绕组（3），多片矽钢片叠加后在上表面用冲床冲压出多个长方体下线槽构成铁芯（4），三相绕组（3）用漆包线绕制而成，嵌入铁芯（4）的下线槽内，外壳（5）用不锈钢焊接成上部开口的长方体板状壳体，三相绕组（3）和铁芯（4）的组合体下线槽朝上放入外壳（5）内，下线槽长度方向平行于外壳（5）长度方向，三相绕组（3）和铁芯（4）的组合体与外壳（5）的周侧内壁之间有间隙，外壳（5）的上部开口用耐磨陶瓷瓷砖（6）密封，耐磨陶瓷瓷砖（6）上表面光滑。
三相绕组（3）与三相交流直线电动机绕组完全相同。
一种基于交变移动磁场的除铁装置的除铁方法，按如下步骤进行
步骤一、安装步骤，将除铁装置安装在皮带输送机下料端下部，使皮带输送机的煤正好抛撒在除铁装置表面的耐磨陶瓷瓷砖上，除铁装置的宽度方向与地面平行，除铁装置的长度方向与地面角度可以调整并且等于除铁装置与地面的夹角；图3中的长度方向为除铁装置宽度方向。
步骤二、抛撒步骤，皮带输送机下料端煤流形成的抛物线抛撒在除铁装置的耐磨陶瓷瓷砖表面上，使煤和混在煤中的铁质性杂物松散地平铺在除铁装置的表面上；其目的是为了大幅度缩短铁质性杂物与除铁装置之间的距离，同时减小堆积在铁质性杂物上的煤对铁质性杂物形成的压力。
步骤三、调整步骤，通过调节除铁装置与地面的夹角，从而使煤流在除铁装置的耐磨陶瓷瓷砖表面不积煤同时煤流在除铁装置的耐磨陶瓷瓷砖表面向下滑动速度最小；
步骤四、分离步骤，煤流在除铁装置保护层耐磨陶瓷瓷砖的表面向下滑动的过程中，由于铁质性杂物的比重比较大，而煤的比重比较小，铁质性杂物在这个过程中更贴近除铁装置的表面，进一步缩短了铁质性杂物与除铁装置之间的距离；
步骤五、清除步骤，由于除铁装置形成的磁场是交变移动磁场，铁质性杂物在交变磁场移动过程中其内部会产生感应电流，该涡流产生的磁场与移动磁场相互作用产生电磁推力，推动铁质性杂物沿着除铁器的耐磨陶瓷瓷砖的表面与交变移动磁场移动的方向同方向除铁装置的左侧或右侧运动，直至脱离除铁装置，完成清除，而煤不导磁，除铁装置对煤没有任何作用，煤继续向下滑动，从而完成清除过程。
本发明的有益效果是：1．不需要整流装置；2. 体积小；3．重量轻；4．能耗低；5. 大大缩短了铁质性杂物与除铁器之间的距离，所需磁场强度大幅度低；6. 没有转动部件，免维护；7. 清除铁质性杂物的方式先进；8．造价低；9. 适用范围广。
附图说明
图1是本发明除铁装置安装示意图
图2是本发明除铁装置示意图；
图3是外壳、铁芯、三相绕组结构示意图；
其中，1、三相变频器，2、三相调压器，3、三相绕组，4、铁芯，5、外壳，6、耐磨陶瓷瓷砖，7、除铁装置，8、皮带输送机。
具体实施方式
直线电动机是近年来发展起来的新技术，成功应用在磁悬浮列车及***的弹射器上。本装置的三相绕组结构与三相交流直线电动机的定子部分类似，其工作原理类似于三相交流直线电动机，三相绕组通入对称三相交流电，在电枢内部和本发明装置表面产生一个横向交变移动磁场，该移动磁场的移动方向和速度与三相交流电接入方式和频率有关，电磁推力与三相电流有关。燃煤和混在在燃煤中的铁质性杂物沿着除铁器的表面滑动过程中，铁质性杂物所受移动磁场推力大于其重力、粘性阻力及燃煤流冲击惯性力等竞争力时，就会沿着除铁装置表面向一侧运动，直至脱落除铁器。此时铁质性杂物类似三相交流直线电机的动子。为了防止铁质性杂物运行速度过快伤人本发明增加了三相调频器用来调节交变移动磁场的移动速度，为了能够清除更小铁质性杂物提高除净率，本发明增加了三相调压器用来调节除铁装置的功率，从而改变电磁推力的大小。
燃煤和混在燃煤中的铁质性杂物在带式输送机的运输过程中，在其下料端可以形成抛物线形状燃煤流，由于除铁装置安装带有一定角度，抛撒在除铁装置过程的最初时刻，能够使燃煤流处在松散状态，使燃煤与铁质性杂物之间充分分离，燃煤和混在燃煤中的铁质性杂物一起在除铁装置表面向下滑动中，铁质性杂物在交变磁场移动过程中其内部会产生感应电流（涡流），该涡流产生的磁场与移动磁场相互作用产生电磁推力，在此过程中铁质性杂物所受到的电磁推力大于其重力、粘性阻力及燃煤流的冲击力等竞争力的作用时，就会沿着除铁装置表面向一侧运动，直至脱离除铁装置，完成分离和清除目的，而燃煤不导磁，除铁装置对燃煤没有任何作用，燃煤继续向下滑动，从而完成除铁过程。
本专利还可以应用在水泥、玻璃、陶瓷等行业，作为除净设备使用。

Claims (3)

1.一种基于交变移动磁场的除铁装置，其特征在于：包括三相变频器（1）、三相调压器（2）、三相绕组（3）、铁芯（4）、外壳（5）及作为保护层的耐磨陶瓷瓷砖（6），三相变频器（1）输入端连接三相交流电源，三相变频器（1）输出端连接三相调压器（2）输入端，三相调压器（2）输出端连接三相绕组（3），多片矽钢片叠加后在上表面用冲床冲压出多个长方体下线槽构成铁芯（4），三相绕组（3）用漆包线绕制而成，嵌入铁芯（4）的下线槽内，外壳（5）用不锈钢焊接成上部开口的长方体板状壳体，三相绕组（3）和铁芯（4）的组合体下线槽朝上放入外壳（5）内，下线槽长度方向平行于外壳（5）长度方向，三相绕组（3）和铁芯（4）的组合体与外壳（5）的周侧内壁之间有间隙，外壳（5）的上部开口用耐磨陶瓷瓷砖（6）密封，耐磨陶瓷瓷砖（6）上表面光滑。
2.根据权利要求1所述的一种基于交变移动磁场的除铁装置，其特征在于：三相绕组（3）与三相交流直线电动机绕组完全相同。
3.一种权利要求1所述的基于交变移动磁场的除铁装置的除铁方法，其特征在于：按如下步骤进行
步骤一、安装步骤，将除铁装置安装在皮带输送机下料端下部，使皮带输送机的煤正好抛撒在除铁装置表面的耐磨陶瓷瓷砖上，除铁装置的宽度方向与地面平行，除铁装置的长度方向与地面角度可以调整并且等于除铁装置与地面的夹角；
步骤二、抛撒步骤，皮带输送机下料端煤流形成的抛物线抛撒在除铁装置的耐磨陶瓷瓷砖表面上，使煤和混在煤中的铁质性杂物松散地平铺在除铁装置的表面上；
步骤三、调整步骤，通过调节除铁装置与地面的夹角，从而使煤流在除铁装置的耐磨陶瓷瓷砖表面不积煤同时煤流在除铁装置的耐磨陶瓷瓷砖表面向下滑动速度最小；
步骤四、分离步骤，煤流在除铁装置保护层耐磨陶瓷瓷砖的表面向下滑动的过程中，由于铁质性杂物的比重比较大，而煤的比重比较小，铁质性杂物在这个过程中更贴近除铁装置的表面，进一步缩短了铁质性杂物与除铁装置之间的距离；
步骤五、清除步骤，由于除铁装置形成的磁场是交变移动磁场，铁质性杂物在交变磁场移动过程中其内部会产生感应电流，该涡流产生的磁场与移动磁场相互作用产生电磁推力，推动铁质性杂物沿着除铁器的耐磨陶瓷瓷砖的表面与交变移动磁场移动的方向同方向除铁装置的左侧或右侧运动，直至脱离除铁装置，完成清除，而煤不导磁，除铁装置对煤没有任何作用，煤继续向下滑动，从而完成清除过程。
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