CN104492756B - 一种石墨粉尘处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨粉尘收集及无公害处理装置。一种石墨粉尘处理装置，包括吸尘机构和除尘机构，所述除尘机构包括：除尘通道；至少一个位于除尘通道中的电极，所述电极材料为电阻丝材料；至少一个进气通道，所述进气通道用于向除尘通道通入含有石墨粉尘的气体、燃烧辅助气体或两者的混合；用于检测除尘通道出口处的粉尘浓度的检测装置；至少一个供电装置。该装置利用静电吸附原理，对压缩空气中的石墨粉尘进行收集，并将石墨粉尘粘附在电阻丝上，然后进行燃烧处理，进而实现对石墨粉尘的吸尘、收集及无公害处理。
Description
技术领域
本发明属于废物回收技术领域，特别是涉及一种石墨材料粉尘收集及无公害处理装置。
背景技术
由于石墨材料为脆性材料且在加工过程中通常不采用冷却液，因此在石墨材料的机械加工过程中容易产生大量粉尘状切屑。粉尘状石墨切屑不仅对现场人员的健康存在不利影响，而且由于石墨具有导电性，石墨粉尘易引起周围电控系统或电网的短路从而引发事故。
石墨切屑的收集及处理是石墨零件生产过程中面临的重要问题之一。现有的除尘方式主要采用物理除尘的方式即采用吸尘器将切屑收集在一定的容器内，或者采用液体对含有石墨切屑的空气进行过滤的方法。石墨切屑的收集过程中，不但对除尘效率要求较高，同时也需防止收集到的石墨切屑对环境造成的二次污染。针对收集到的石墨切屑，其后续处理也是企业面临的问题。由于收集到的石墨切屑通常数量较少，常规的掩埋等处理方式容易造成土壤或水污染。能否实现石墨切屑的高效收集以及无公害处理，是石墨加工企业亟需解决的问题。
静电除尘的原理是含尘气体经过高压静电场时被电离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积，即利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。随着生产强度的不断提高，人们对于静电除尘装置的使用性能也提出了更高的要求。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供针对目前石墨材料切削过程中产生的石墨粉尘粉尘能够彻底、有效地收集及对收集后的石墨切屑粉尘进行无公害处理的装置。
一种石墨粉尘处理装置，包括吸尘机构和除尘机构，所述除尘机构包括：
除尘通道；
至少一个位于除尘通道中的电极，所述电极材料为电阻丝材料；
至少一个进气通道，所述进气通道用于向除尘通道通入含有石墨粉尘的气体、燃烧辅助气体或两者的混合；
用于检测除尘通道出口处的粉尘浓度的检测装置；
至少一个供电装置。
本发明所述石墨粉尘处理装置包括除尘机构，所述除尘机构为能够进行静电集尘和燃烧除尘的机构。本发明所述位于除尘通道内的电极作为静电吸尘的集电极，接供电装置的正极；所述静电吸尘的放电电极的选择和设置为本领域的现有技术，本领域熟练技术人员可根据现有技术进行选择和设置，其可为设置于除尘通道中的电晕线，也可为除尘通道壁体等，接供电装置负极。
本发明选用电阻丝材料作为电极其可在高压（本文中高压指20kV~800kV的电压）下发挥静电集尘的作用，将石墨粉尘吸附于电极表面；当吸附于电极上的石墨粉尘达到一定量后，则使电极在低压（本文中低压指110V~380V的电压）发挥电阻丝的加热作用，使附着于电极上的石墨燃烧，产生二氧化碳，从而达到石墨粉尘无公害处理的目的。
本发明所述电阻丝材料优选为在110V~380V的电压下可使石墨燃烧的材料。本领域熟练技术人员可根据现有技术进行选择，进一步地，优选为铁铬铝丝、镍铬合金丝、钼丝、钽丝。
本发明所述石墨粉尘处理装置包括一个或多个进气通道，用于向除尘通道通入含有石墨粉尘的气体、燃烧辅助气体或两者的混合；进一步地，优选包括一个进气通道，用于向除尘通道通入含有石墨粉尘的气体、燃烧辅助气体或两者的混合。
本发明所述用于检测除尘通道出口处的粉尘浓度的检测装置可商业购得，或根据现有技术公开的方法制得，本领域熟练技术人员可根据现有技术进行选择和设置。
本发明所述石墨粉尘处理包括至少一个供电装置，所述的供电装置需能够提供20kV~800kV和110V~380V输出电压。当供电装置为可为一个，其可提供20kV~800kV和110V~380V输出电压的供电装置；也可包括两个供电装置，其中一个供电装置可提供20kV~800kV输出电压，另一个供电装置可提供110V~380V输出电压。
本发明所述石墨处理装置一个优选方式为：本发明所述石墨处理装置进一步包括控制器，所述控制器用于从检测装置获得除尘通道出口处的粉尘浓度，并根据粉尘浓度控制供电装置的电压达到预定值，及根据粉尘浓度控制通入除尘通道中燃烧辅助气体的流量达到预定值。
在进行石墨粉体除尘的过程，首先使供电装置进行高压供电，使石墨粉尘通过静电作用吸附于电极上，当静电吸附达到饱和时，除尘通道出口处的石墨粉尘浓度到达预定值，控制供电装置由高压供电转换为低压供电，并同时使燃烧辅助气体通入除尘通道中，使石墨粉尘燃烧。
本发明所述石墨处理装置另一个优选方式为：所述装置包括控制器和电阻值测量装置，所述电阻值测量装置用于测量电极的电阻；所述控制器用于从电阻值测量装置获得电极电阻的变化量，并根据电极电阻的变化量的控制供电装置的电压达到预定值，及根据电极电阻的变化量控制通入除尘通道中燃烧辅助气体的流量达到预定值。
由于石墨为导体，当石墨粉尘吸附在电极上时，会导致电极电阻的改变，即电阻值的改变量可以反映石墨粉尘在电极上的沉积量，当沉积量达到一定时，控制器控制供电装置由高压供电转换为低压供电，并同时使燃烧辅助气体通入除尘通道中，使石墨粉尘燃烧。优选当电阻值变化超过80%时，控制器控制供电装置进行低压供电并控制向除尘通道中通入燃烧辅助气体。
本发明所述燃烧辅助气体优选为氧气或含氧量高于50%的空气。
本发明所述石墨处理装置优选所述吸尘机构包括：
压缩空气源；
至少一个集尘装置，所述集尘装置通过压缩空气产生的负压吸入石墨粉尘；
用于检测集尘装置出口处的粉尘浓度的检测装置；
控制器，所述控制器用于从检测装置获得集尘装置出口处的粉尘浓度，并根据粉尘浓度控制是否使含有石墨粉尘的气体进入除尘通道，并根据是否有含有石墨粉尘的气体进入除尘通道，控制除尘机构中供电装置进行供电。
本发明所述集尘装置优选包括吸尘口，该吸尘口为自由端，用于吸取石墨粉尘，吸尘口另一端通过管道连通压缩空气源、除尘通道入口和集尘装置的出口。集尘装置利用压缩空气产生的负压将石墨粉尘自吸尘口吸入集尘装置中，集尘装置包括连通除尘通道和集尘装置的出口的管道，且管道上设有阀门。
本发明所述用于检测集尘装置出口处的粉尘浓度的检测装置可商业购得，或根据现有技术公开的方法制得，本领域熟练技术人员可根据现有技术进行选择和设置。所述控制器获得集尘装置出口处的粉尘浓度，当石墨粉尘的浓度符合排放标准时，控制器控制吸尘口与集尘装置出口连通，使含有石墨粉尘的气流直接排放至空气中；当石墨粉尘的浓度不符合排放标准时，控制器控制吸尘口与除尘通道入口连通，使含有石墨粉尘的气流进入除尘通道并开启供电装置，进行静电除尘。进一步地，上述控制器同时用于从检测装置获得除尘通道出口处的粉尘浓度，并根据粉尘浓度控制是否向除尘通道中通入含有石墨粉尘的气流。
本发明所述除尘机构中的控制器和吸尘机构的控制器，可分别单独设置，也可集成设置为一个控制器。
本发明所述各个气流通道均通过必要的管道连通，且根据需要在管道上设有控制其连通性的阀门。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：石墨机械加工过程中产生的粉尘状粉尘的收集及无公害处理，防止尘屑对机床设备、操作人员造成的危害以及对环境的二次污染。利用静电吸附原理，对压缩空气中的石墨粉尘进行收集，并将石墨粉尘粘附在电阻丝上，通过对电阻丝进行加热，使附着在电阻丝上的石墨充分燃烧，进而实现对石墨粉尘的吸尘、收集及无公害处理。对石墨粉尘能够彻底、有效地收集及对收集后的石墨切屑粉尘进行无公害处理。
附图说明
图1为一种石墨粉尘处理装置的示意图；
图2为石墨粉尘收集阶段信号流程图；
图3为石墨粉尘燃烧阶段信号流程图；
图4为石墨粉尘处理装置的电路连接简图；
附图标记如下：1集尘罩、2磁铁块、3输入气管、4吸尘软管、5二位三通阀I、6粉尘浓度监测仪I、7输出气管、8引导管、9壳体、10曲线管、11电阻丝、12排气管、13粉尘浓度监测仪II、14二位三通阀II。
具体实施方式
下述实施例中所用粉尘浓度监测仪和粉尘浓度监测仪II均采用德国福德世标准型粉尘仪，型号为PFM02；电阻丝采用铁铬铝电阻丝，直径为1.5mm，长度为5m；曲线管采用不锈钢材料，电阻仪采用希玛(SMART) AR3127，供电装置采用波尔高压电源有限公司生产的型号为Cygnus的电源系统。
实施例
1
一种石墨粉尘处理装置，一种石墨粉尘处理装置，包括吸尘机构和除尘机构。
除尘机构包括：曲线管10；与曲线管10入口处相连的引导管8；与曲线管10出口处相连的排气管12；位于曲线管内的电阻丝11；用于检测除尘通道出口处的粉尘浓度的粉尘浓度监测仪II13；供电装置，其中，供电装置正极接电阻丝11，负极接曲线管10；电阻仪。
吸尘机构包括：压缩空气源；作为粉尘吸入入口的集尘罩1，集尘罩1，外部固定磁铁块2；集尘罩1连接吸尘软管4，吸尘软管4与输入气管3相通，输入气管3上设有二位三通阀I5和二位三通阀II14；二位三通阀I5连接输出气管7和引导管8；二位三通阀II14通过管道连接压缩空气源及氧气源；用于检测输出气管7处的粉尘浓度的粉尘浓度监测仪I6。
所述装置包括控制器，所述控制单元包括控制单元I和控制单元II，所述控制单元I用于从粉尘浓度监测仪I6获得输出气管7处的粉尘浓度，并当粉尘浓度等于或大于1g/m3时控制二位三通阀I5使含有石墨粉尘的气体进入曲线管10，并当二位三通阀I5使含有石墨粉尘的气体进入曲线管10时，控制除尘机构中供电装置进行高压供电；所述控制单元II用于从电阻仪获得电极电阻的变化量，当电阻值变化超过80%时，控制单元II控制供电装置进行低压供电并控制二位三通阀II14向除尘通道中通入氧气；当粉尘浓度监测仪II13的检测结果为粉尘浓度小于1g/m3时，控制单元I控制二位三通阀I5和二位三通阀II14，使管道3中通入压缩空气，并从输出气管7排出，同时粉尘浓度监测仪I6对压缩空气中的粉尘浓度进行检测。
利用上述装置进行石墨粉尘收集及无公害处理的方法，包括下述步骤：
步骤1：在输入气管3中通入压力为1MPa~10MPa的压缩气体，输入气管3至输出气管7的通道开启；压缩空气通过输入气管3时在吸尘软管4中产生负压，即产生从集尘罩1向输入气管3流动的气体，气体通过二位三通阀I5后，经粉尘浓度监测仪I6，当粉尘浓度监测仪I6的检测结果为粉尘浓度小于1g/m3时，流动气体由输出气管7排出；
步骤2：当粉尘浓度监测仪I6的检测结果为粉尘浓度小于1g/m3时，继续步骤1；当粉尘浓度监测仪I6的检测结果为粉尘浓度等于或大于1g/m3时，继续步骤3；
步骤3：控制单元控制二位三通阀I5关闭输入气管3至输出气管7的通道；同时打开输入气管3与引导管之间8的通道；含有石墨粉尘的气体将通过引导管8进入除尘机构；
步骤4：控制单元控制供电装置进行高压供电，设定电压为40kV~100kV，电阻丝11和曲线管10之间形成静电场，即利用静电除尘原理对通过曲线管10的气体进程除尘处理；含有石墨粉尘的气体通过引导管8进入曲线管10，在静电场的作用下，气体中的石墨粉尘被电阻丝11吸附；
步骤5：除尘后的气体通过排气管12排出，当气体通过排气管12内的粉尘浓度监测仪II时，检测结果粉尘浓度不大于1g/m3时，继续步骤4；粉尘浓度等于或大于1g/m3时，进行步骤6；
步骤6；供电装置增大电阻丝与曲线管之间的电压至100kV~500kV，提高电阻丝的集尘能力；
步骤7：电阻仪检测电阻丝的电阻值，当电阻丝电阻的改变量达到80%时，控制单元控制二位三通阀II14，关闭流向曲线管10的压缩气体，并通入压力为10MPa~30MPa的氧气；同时控制供电装置对电阻丝两端施加110V~380V的电压，使电阻丝上粘附的石墨粉尘充分燃烧；
步骤8：粉尘浓度监测仪II13对通过排气管12的气体进行检测，如果粉尘浓度监测仪II12检测到的粉尘浓度大于1g/m3，则供电装置提高电阻丝两端的电压至380V，并提高氧气的压力至30MPa，使电阻丝上粘附的石墨粉尘充分燃烧。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (6)
1.一种石墨粉尘处理装置，包括吸尘机构和除尘机构，其特征在于：所述除尘机构包括：
除尘通道；
至少一个位于除尘通道中的电极，所述电极材料为电阻丝材料；
至少一个进气通道，所述进气通道用于向除尘通道通入含有石墨粉尘的气体、燃烧辅助气体或两者的混合；
用于检测除尘通道出口处的粉尘浓度的检测装置；
至少一个供电装置。
2.根据权利要求1所述的石墨粉尘处理装置，其特征在于：所述的电阻丝材料为在110V~380V的电压下可使石墨燃烧的材料。
3.根据权利要求1所述的石墨粉尘处理装置，其特征在于：所述供电装置为能够提供20kV~800kV和110V~380V输出电压的供电装置。
4.根据权利要求1或3所述的石墨粉尘处理装置，其特征在于：所述石墨粉尘处理装置包括控制器，所述控制器用于从检测装置获得除尘通道出口处的粉尘浓度，并根据粉尘浓度控制供电装置的电压达到预定值，及根据粉尘浓度控制通入除尘通道中燃烧辅助气体的流量达到预定值。
5.根据权利要求1所述的石墨粉尘处理装置，其特征在于：所述石墨粉尘处理装置包括控制器和电阻值测量装置，所述电阻值测量装置用于测量电极的电阻；所述控制器用于从电阻值测量装置获得电极电阻的变化量，并根据电极电阻的变化量控制供电装置的电压达到预定值，及根据电极电阻的变化量控制通入除尘通道中燃烧辅助气体的流量达到预定值。
6.根据权利要求1所述的石墨粉尘处理装置，其特征在于：所述吸尘机构包括：
压缩空气源；
至少一个集尘装置，所述集尘装置通过压缩空气产生的负压吸入石墨粉尘；
用于检测集尘装置出口处的粉尘浓度的检测装置；
控制器，所述控制器用于从检测装置获得集尘装置出口处的粉尘浓度，并根据粉尘浓度控制是否使含有石墨粉尘的气体进入除尘通道，并根据是否有含有石墨粉尘的气体进入除尘通道，控制除尘机构中供电装置进行供电。
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