[发明专利]基于固氮保护的传导冷却高温超导电磁除铁器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于港口码头煤、火力发电厂或其他材料中清除铁磁材料的电磁除铁器，尤其涉及一种利用固氮保护的传导冷却高温超导电磁除铁器。

背景技术

在煤炭运输领域，随着煤炭资源的减少，其开采难度加大，造成其中所含杂物的增加。而国际上对于出口煤炭纯净度的要求不断提高，使得各大煤炭生产及运输企业对于煤炭中铁性杂质去除率不断提高。例如在清除料厚达到500mm左右的煤层中所含雷管、导火线等极细小的物件(出口煤中对此有严格的要求：其中雷管的含量不得超过3个/万吨煤，超过的按1000美元/个处以罚款，如果不能有效清除其造成的经济损失是极为巨大的)，要有效地清除这样的物件其所要求的远距离磁场需达到或超过4000G以上，使用常规的磁体无论在电能消耗还是磁体本身的散热处理上都存在较大的问题，如果引入超导磁体则可以较好地解决这样的问题，在我国已经在秦皇岛港、青岛等港口投入了实际工业应用。

目前的电磁除铁器大多数采用常规线圈，采用水冷、油冷、风冷、蒸发冷却、热管等冷却方式，磁场方向大多数为单一方向，磁场方向不可控制。相关专利很多，比较有代表性的有下述几种：中国专利200710013332.3采用常规线圈，为单一方向的电磁除铁器，由上部磁轭、侧部导磁板及底板相互焊接在一起构成除铁器本体内腔，线圈内部采用导热液体强迫冷却。专利89212992.1是一种油冷式电磁除铁器，磁体采用外方内八角的磁系结构，常规线圈，磁场单方向。专利01257542.9是一种新型风冷自卸式电磁除铁器。200410036257.9是一种蒸发冷却式电磁除铁器。专利02263425.8采用常规线圈和导磁铁轭结构，内部安装由云母片和热管组成的散热板散热。专利88105470.4是一种内部安装热管散热、单方向、常规线圈的电磁除铁器，悬挂于输送带中部或者头部上方。常规电磁除铁器具有能耗高、磁场强度较低的缺点，常规线圈可能利用的磁场梯度有限，因此将煤或其他物质中较弱磁性的材料从中清理出来铁效果较差。

为了解决常规线圈的不足，出现了采用超导磁体方案的超导除铁器。到目前为止，超导除铁器的方案都见于国外的相关专利。U.K.Patent Application of Cohen和U.S.Pat.No.2,064,377(1985)使用一对超导线圈在水平方向产生强磁场和磁场梯度进行除铁。U.S Patent4,609,109(1986)的采用一个或一对超导线圈磁体，在垂直方向产生梯度磁场进行除铁。PCT/US96/15455采用脉冲超导磁体方案，可以在一个方向上产生较强磁场，但是工作区在磁体封闭的空间内，工作区较为狭小。United States Patent 5,004,539、4,609,109 3,942,643，4,153,542，4,668,383等这些超导线圈都工作在4K左右，采用低温超导材料绕制，用液氦冷却，产生单一方向的磁场和磁场梯度。

目前的超导除铁器广泛采用低温NbTi超导体产生4-5T的中心高磁场，在离磁体550mm的距离范围获得4000G的磁场来吸引弱磁材料。这种方法虽然可以产生较高的磁场，但是存在的主要问题是低温超导磁体的临界温度较低，磁体不能实现快速充放电，磁体吸引铁磁材料后到卸下这些材料所要求的时间较长，因此除铁效率较低。此外低温超导磁体在极快充放电情况下，非常容易失超，其恢复时间长度20天到一个月，严重影响系统的正常工作。同时使用液氦冷却的超导磁体系统通常运行和维护较为复杂，运行费用较高，因此在实际的工业应用中面临，运行和维护成本较高，系统的可靠性较差等许多的技术问题。

目前低温超导线NbTi/Cu临界温度和临界磁场较低，因此电流的变化引起的交流损耗将产生超导线圈的失超，这对于工业应用一港口码头运行的电磁除铁器是相当不利的。传统的超导磁体，一般是将超导磁体浸泡在低温液体中。正是由于使用了低温液体来冷却超导磁体系统，使得超导磁体的结构复杂、运行成本高，系统操作极其困难。使用这样的系统运行和操作非常不便。

单一磁场方向除铁器的缺点是：作用在弱磁材料上的力只是单一方向，例如如果弱磁性物质被压在较大煤块下面，即使在某一方向使用较大磁场强度有可能也很难将其清除出来。

发明内容

为了克服现有的电磁除铁器的磁场方向单一且不可控、常规线圈磁场提供的磁力较低等不足，本发明提出一种采用固态氮保护的传导冷却高温超导电磁除铁器。

本发明具有以下特点：

1、两个超导磁体独立安装，磁体轴线正交，提供开放的工作空间，适用的领域更广泛。