高梯度磁過濾器的特點及應用

2014-05-04 10:01 來源:未知 打印 掃碼手機看

  周建偉1 李良武2 劉善波2

  (1撫順隆基電磁科技有限公司,遼寧省 撫順 113122

  2華電國際十里泉發電廠,277103山東棗莊)

  摘要:高梯度磁過濾器是利用電磁感應原理設計的,借助于勵磁線圈中直流電流產生的定向磁場,磁化充填層中的專用高聚磁不銹鋼軟磁基體,再通過磁化基體對液體中磁性物質顆粒的磁力吸引,將雜質吸著在基體表面,達到液體的凈化[1]。在高溫凝結水回收及污水處理領域有著極好的應用前景。

  關鍵詞:除鐵;凝結水;污水;應用

  1.高梯度磁過濾器的工作原理:

  高梯度磁過濾器是借助電磁線圈產生高強度的直流磁場,使導磁基體表面形成極高的磁場梯度。液體中磁性物質顆粒通過筒體時,被磁化的基體具有的強大磁力將顆粒捕集在其表面,從而達到液體凈化的目的。作用于顆粒的磁力可用下式表示[2]:

  Fx=V·X·H·dH/dX

  F—作用于顆粒的磁力;

  V—磁性顆粒的體積;

  γ—磁性顆粒的磁化率;

  H—磁場強度;

  dH/dx—磁場強度梯度。

  當基體吸引粒子的磁力遠超過阻礙粒子運動的反力(即顆粒的重力、流體的粘滯阻力、摩擦力和慣性力)時,磁分離作用才能得到有效利用。

  2.高梯度磁過濾器的結構及特點

  CAD型高梯度磁過濾器可分為主機和控制柜兩部分;主體部分包括磁系、壓力容器罐體、冷卻系統等部分構成。

  其結構示意見圖1

  2.1 高梯度磁過濾器主體

  a.總體結構由外磁場、內磁極及走水罐體組成。其外磁場是由上軛、內筒、下軛、勵磁線圈繞組及導磁筒等構成磁系。在上下軛板間與其焊成一體的內筒的外側,按最佳散熱條件繞成勵磁線圈,導磁筒套在線圈的最外側。本設計方法將磁力線最大限度地集中在過濾器的中間罐體部分。而內磁極采用了復合基體,磁力提高千萬倍,不僅能最大限度地除去液體中鐵磁性的微粒,還可有效地除去順磁性顆粒,甚至對于磁化率很低的水合氧化鐵亦有一定量的去除。

  b.外磁場采用的是整體全封閉結構,其內部線圈全部浸入變壓器油中,油本身是流動的,油流動的動力就是油泵。通過油的流動使線圈工作時產生的熱量傳遞給油,油依靠動力泵將油強迫循環至換熱器中,并通過水冷加快換熱器中油冷卻的循環工作過程。

  2.2 高梯度磁過濾器的特點

  a.高梯度磁過濾器不用更換濾芯,由于高梯度磁過濾器濾芯為專用的不銹鋼材質制造而成,更加耐腐蝕、耐磨損;高梯度磁過濾器反洗采用氣水結合脈沖式擦洗方式,反洗效果好,濾芯使用壽命在10年以上。

  b.高梯度磁過濾器濾芯采用居里點為618℃的專用軟磁材料制備而成,可處理180℃的高溫凝結水。

  C.高梯度磁過濾器可去除0.03μm-150μm的金屬腐蝕產物,磁過濾器可產生20000Gs的磁場和1000Gs/μm的磁場梯度。

  d.自動化程度高,實現了全自動集控操作。

  3.高梯度磁過濾器的應用與前景

  3.1 高梯度磁過濾器在蒸汽鍋爐中的應用

  蒸汽鍋爐作為熱能轉化設備,在運行過程中,需要煤或燃油、天然氣為動力,在蒸汽鍋爐的運行中,大量的蒸汽冷凝后,含有很高的熱能,將高溫凝結水回收利用,將能夠拉動企業的節水、節能和減排水量[3]。在很多工廠企業(食品、煙草、造紙、冶金等),回收的凝結水含鐵量偏高,超過國家鍋爐給水標準要求,需要經過高梯度磁過濾器進行除鐵過濾才能有效的回收。高梯度磁過濾器可去除凝結水中0.03μm-150μm的金屬腐蝕產物,除鐵效率高,出水鐵含量在5μg/l以下。

  3.2 高梯度磁過濾器在電力行業的應用

  在火力發電行業,電廠凝結水、疏水、生產回水系統對水質要求很高,凝結水溫度在100℃-155℃,鐵含量較高。為去除凝結水中鐵的腐蝕產物,電廠安裝高梯度磁過濾器對凝結水進行除鐵過濾回收。工藝流程為:供熱返回的凝結水匯集到儲水箱,然后經過水泵以恒壓由上至下經過高梯度磁過濾器,處理后的凈水通過水泵打入鍋爐給水系統的除氧器。

  凝結水通過新型高梯度磁過濾器處理后,出水含鐵量達到了GB/T12145-2008《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》中超臨界直流爐給水含鐵量小于5μg/L的水質標準,減少了鍋爐的補給水量。同時,由于凝結水的溫度高,進入鍋爐以后又減少了燃料損失。

  3.3 高梯度磁過濾器的應用前景

  高梯度磁過濾器在污水處理領域也存在著廣闊的應用空間,在一般的工業廢水中含有許多金屬懸浮體及油類污染物。對于尺寸為微米級的磁性和順磁性物質污染物,我們都可以采用高梯度磁分離的技術。鋼鐵工業排出的廢水中含有大量的微米級別的鐵的氧化物顆粒。這種廢水最好的利用是去除污染物后循環使用,高梯度磁過濾器使這種回收方式成為了可能。城市廢水中含有大量的非磁性污染物假如采用磁性施加粒子和適當的化學處理,就能排出水中的苛利芳菌、顏色粒子和各種重金屬懸浮物。現在城市飲用水主要凈化方式是氯化殺菌。但是,人們發現氯化物會帶來毒性或致癌等付作用。哈佛大學研究人員發現某些病毒會吸附在氧化鐵或其它磁性粒子上,如常見的大腸桿菌病毒就很喜歡吸附在磁性顆粒表面上,利用高梯度磁分離技術就能有效地清除它們。最近,美國格費爾研究發展公司采用高梯度磁分離器處理了含有苛利芳菌的污水。僅施撥少量Fe3O4粒子就能消除苛利芳菌91%,從700條/毫升降低到60條/毫升。據報導,目前用高梯度磁分離方法處理城市飲用水的費用與常用的方法相等,但占地面積小。還應該指出,水通過強磁場后會發生質變,能防止鍋爐和熱水管道結成水垢。另外,磁化后的水對人、畜和植物等都能帶來一些益處,對預防和治療結石病具有積極的意義。

  4. 結論

  高梯度磁過濾器是八十年代發展起來的一種新的磁應用設備,經過多次的改進,現在已經發展到第五代設備。 高梯度磁過濾器應用于高溫凝結水的處理回收已經初見成效,這種技術引起了世界各國環境保護工作者的高度重視。

  隨著科學技術的飛躍發展, 超導磁鐵的出現將進一步擴大高梯度磁過濾器的應用范圍, 同時, 高梯度磁過濾器也能成為超導磁鐵的主要應用領域。采用超導技術能進一步提高磁場梯度和降低耗電量, 擴大分離范圍和降低成本。這一發展可使水循環更加完善化和消除江河湖泊的污染。

  5、參考文獻:

  [1] 渡道一成,藤原幫夫.高梯度電磁過濾器在火電廠和核電站的應用.熱力發電譯叢 [J].1992,4:14

  [2] 惠仁泉.電磁過濾器在電廠水處理中應用.電力設計水處理技術[J].1989,4:30

  [3] 國家五部委.中國節水技術政策大綱[N].2005,4.

  6、作者簡介:

  周建偉 理學碩士 工程師 畢業于吉林大學物理學院,1980年7月出生,現工作于撫順隆基電磁科技有限公司,從事高溫凝結水除鐵過濾設備的研發。

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