水泥厂除尘设计案例

1、泊头市新洁环保水泥行业除尘设计案例一、水泥粉尘简介水泥是世界上建筑材料中应用最为广泛的原料之一，水泥工业也是世界上能耗最高、物耗最高、污染物排放量最大的行业之一。水泥工业按污染特征分，属二类重污染企业。水泥生产给环境带来的主要是大气污染，污染物以（烟）粉尘为主，水泥生产几乎每道工序都伴随着粉尘的产生及排放。根据统计资料，水泥粉尘排放量历年都占工业粉尘排放总量的6070%，居各工业部门粉尘排放量之首1。而水泥粉尘对环境的影响是很大的。水泥粉尘污染对人、农作物和植物等都会产生很大的危害作用。 本设计为福建省永春水泥厂2000t/d熟料水泥生产线技改工程项目的除尘设计。新型干法生产线窑尾排放是水泥厂

2、最大的粉尘污染源，且将窑尾烟气用于烘干原料，并与原料磨共用一台除尘器。因此，窑尾系统的粉尘排放量占到整条生产线的二分之一强。世界发达国家对水泥窑的排放要求愈来愈严格，欧盟IPPC(综合污染预防与控制)指令(96、61、EC)关于水泥制造业的最佳可用技术(BAT)与污染物排放指南指出：采用袋除尘和电除尘技术，对应的排放控制水平为2O一30 mgNm3这份文件将成为欧洲各国制定排放标准的依据。有一些国家(如德国、荷兰)水泥工业粉尘排放甚至要求达10 mgNm3，尤其近年来“趋零排放”已为一种潮流2。而近几年来随着国家对新型干法水泥生产环保要求的不断提高，水泥工业大气污染物排放标准明确规定，“到20

3、10年1月1日起，现有的水泥生产线窑尾粉尘排放浓度低于50mgNm3。”对水泥窑尾粉尘排放浓度作了严格的要求规定现有的水泥窑电收尘器做到在生产工艺波动的情况下仍能正常运转禁止非正常排放3。二、设计概况2.1工程概况福建省永春水泥厂将新建一条2000t/d回转窑水泥熟料生产线，新线厂址选定永春一都镇仙友村，距福建省永春县城西110公里。该项目拟采用五级旋风预热及窑外分解的新型干法水泥生产工艺。根据水泥厂大气污染物排放标准GB4915-2004中规定自2005年1月1日起，新建水泥生产线窑尾排放浓度低于50mgNm3，单位产品排放量低于0.15kg/t。52.2基础资料2.2.1地形、地质拟建新生

4、产线厂区在现有生产线南侧，属丘陵地貌，局部山坡起伏较大，基本呈阶梯状缓坡地形，地面高程在501511米，地层覆盖土较厚，部分谷地已成为耕地，种植经济作物。2.2.2气候特征拟建区属亚热带季风型湿润气象区。所气象资料统计，年平均降水量为1700mm；年平均相对湿度为80%；年平均日照时数为1186.8小时；年最高温度38.5，最低温度-3.3，年平均气温20，历年最多风向为东风和东北风，最大风速26m/s，平均风速1.7m/s，最大风力10级，极端最高气温38.5，极端最低气温-3.3，年最小降雨量1500mm，最大降雨量2100mm。常年主导风向为东风，次主导风向为西北风，年平均风速2.3m/

5、s。2.2.3水文特征流经本区的小河一都溪又名碧溪自西北向东南经横口乡注入安溪县的清溪，是晋江西溪发源地之一。一都溪为小河，具有山区小流域溪流的特征。流域面积150km2,河长110km，河宽115m，平均水面坡降23%; 流域极易为干旱和暴雨所影响，流量小而变化大，95%保证率的最枯流量约有2.0m3/s。2.2.4窑尾废气特征干法旋窑窑尾烟气的特点是：烟气量大，温度高，粉尘浓度高，粉尘细而粘、比电阻值高且含有酸碱氧化物等腐蚀性烟气。窑单体操作与窑磨联合操作相互转换时，进入除尘器烟尘的工况变化较大4。窑尾废气中（烟）粉尘的种类及粒径分布见表1-1，（烟）粉尘污染物产生量及排放量见表1-2。表

6、1-1 窑尾（烟）粉尘种类及粒径分布污染源粉尘种类粒径分布（%）10m10-40m40m窑尾（含原料粉磨）水泥窑、生料粉尘78166表1-2 窑尾（烟）粉尘污染物产生量及排放污染源名称及编号风量(Nm3/h)温度()进口浓度（g/Nm3粉尘产生量出口浓度 粉尘排放量高度（m）内径（m）日运行）m g/Nm3（h）（kg/h）（Kg/d）（kg/h）（kg/d）窑尾4200002508033600.0806400503.4081.6 803.024根据水泥厂大气污染物排放标准GB4915-2004中规定自2005年1月1日起，新建水泥生产线窑尾排放浓度低于50mgNm3，单位产品排放量低于0.1

7、5kg/t。52.3设计依据与原则2.3.1依据(1)水泥厂的环境影响评价报告书（2）同类粉尘治理技术和经验（3）水泥工业大气污染物排放标准（GB4915-2004）（4）大气污染防治技术及工程应用2.3.2原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：（1）基础数据可靠，总体布局合理。（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。（3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；（4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的尾气可以达标排放；（5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；

8、（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；（7）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。2.4工程设计的范围2.5设计参数2.6方案比选2.6.1 综述目前，国内外用于水泥窑尾除尘都是电、袋两大类收尘器。且根据水泥工业除尘工程技术规范的规定，新型干法窑窑尾推荐使用袋式除尘器或电除尘器6。国内生产的袋除尘器、电除尘器每小时能处理几十到一百多万立方米风量的含尘废气，进口浓度允许超过100gNm3。排放浓度热力设备可控制在50mgNm3以下，通风设备可控制在30mgNm3以下。我国水泥回转窑据统计10%使用袋除尘器，90%使用电除尘器，但随着水泥工业大气

9、污染物排放标准的出台，袋除尘器应用愈来愈多，国内外均出现“电改袋”的现象。但袋、电除尘器由于除尘机理不同，应用情况，除尘效果也不尽相同7。2.6.2 原理 电除尘器的收尘，主要是在高压电场中使气体电离，进入电场中的尘粒得以荷电，并在电场库仑力的作用下，荷电尘粒趋向收尘极，达到了收尘的目的。由于能量是直接作用在尘粒上，故能耗根低，且电除尘器由于除了缓慢转动的振打部件外，没有其他运动的部件，维护工作量小，运行费用较低，所以在各种除尘技术中具有显著的优越性。且净化效率高，处理量变动范围大：根据条件和要求，可以设计能达到任意净化度(99 999)和处理量(从几个m3h到几百万m3h)的电除尘器，在设计

10、中可以通过不同的操作参数，来满足所要求的净化效率8。袋除尘器是以织物纤维滤料采用过滤技术将空气中的固体颗粒进行分离的设备。目前主要有纤维过滤，膜过滤(表面覆膜)和粉尘层过滤，具体表现为：筛分，惯性碰撞；扩散，重力沉降等综合作用。目前，国内外滤料表面覆膜过滤技术的应用，使袋除尘器的过滤机理都有所改变。这种技术对微细粉尘有更高的捕集率，将粉尘阻留在滤料表面，更容易剥离。国内生产的袋除尘器可达到9999%的除尘效率，已趋近“零排放”。2.6.3存在的问题他们各自亦存在着相应的问题。电除尘器在实际运行中是一个极为复杂的过程，会受到诸多因素影响，从理论计算的除尘效率与实际运行数据相差较大，这些因素包括物

11、理、电力、流体力学等，而最强干扰作用，是烟气和粉尘的性质，如粉尘的比电阻，电收尘器对粉尘的比电阻有严格的要求，当比电阻在1051011cm收尘效果最好，比电阻低于104cm时（低阻型）粉尘导电良好,当粉尘比电阻在1011以上时(高阻型) (也有把p51010 cm定为高比电阻粉尘，会出现反电晕现象，在集尘极和物料层中形成大量阳离子，中和了迎面而来的阴离子，使电能消耗增加，净化操作恶化，甚至无法操作9，故对粉尘有一定的选择性，不能使所有粉尘都获得很高的净化效率。并且受气体的温度和湿度等条件影响较大，同一种粉尘如在不同温度、湿度下操作，所达到的除尘效果不同10。另外，化学成分、尘粒分布、压力、气体

12、流速等等也会对除尘效率产生影响。同时电除尘器对微细粒子处理能力有限。ESP对人体健康危害最大的O12m的尘粒的除尘效率较差11。电除尘器的存在的另一个问题是，电除尘器虽然除尘效率高但设备比较复杂，造价高，对运行、安装以及维护管理水平要求较高。对一些中小企业来说是无法负担的，所以其使用范围局限于一些大型企业。另外，水泥回转窑窑尾用电除尘器时，为了使电除尘器安全运行，设置了CO采样分析，超标自动停止向电极供电功能。回转窑正常工作时，废气中CO浓度为0.5%左右，其浓度超过1.5%时报警，超过2%时则自动切断电源，关闭高压硅整流器，这时电除尘器仅是一个烟气通道，粉尘对空排放。这样就造成电除尘器与窑系

13、统不同步运行问题导致污染物排放量急剧增加。根据对水泥生产中电除尘器运行情况的了解，大部分生产厂CO超标时间都在1%左右，部分超过2%，几乎每天都有1次以上超标排放。一般情况下认为要使CO超标时间控制在05 以下比较困难。按CO超标时间0.5 %计算，由于CO 超标引起的电除尘器年超标排放总量与除尘器正常达标排放总量相当，可见CO超标引起的粉尘排放总量相当惊人。故使用电除尘器，需安装现代化的自动测量与控制系统，进行精确、有效的工艺控制。保证电除尘器与水泥窑完全同步运行，实现起来难度很大。通常袋除尘器在这方面有明显优势。而袋除尘器则存在运行阻力问题。袋除尘器运行阻力较高，(10001700Pa)超

14、负荷通过能力较差，运行时阻力能耗比电除尘器大。对不同工况变化，袋除尘器入口及本体易产生正压现象。压力损失大(1500Pa)，且波动较大。袋除尘器的除尘效率很大程度上取决于滤袋。普通滤袋耐低温能力差（只能处理小于230的气体12），而耐高温滤料价钱又过高，使成本增加。而且，滤袋由于容易破损，寿命不长，更换周期一般较短，一般为一年。另外，滤袋受烟气湿度影响大，烟气湿度的高低改变露点，露点越高越易引起结露、糊袋，影响除尘器过滤性能，增加阻力。在维护费用方面，电除尘器的使用寿命一般在l0年以上，在正常工况使用下，每年的维护费用约为一次性投资的5，甚至更低。当袋除尘器采用进口覆膜滤料时，其使用寿命一般为

15、3-4年，在袋除尘器的总投资中，滤袋的费用约占设备总投资的6570，每年滤袋的换袋维护费用约为设备总投资的2025。仅袋除尘器滤袋的换袋费用，就是电除尘器维护费用的3倍左右。132.6.4 方案比选综上所述，袋、电除尘器各自存在着其优点及不足，在此，在综合考虑本项目设计各项指标的基础上，对这两种方案进行比选，力求达到最优化设计。下表对电、袋除尘的主要优缺点、性能、及总体经济投资做了比较。电除尘器和袋除尘器的主要优缺点比较电除尘器袋除尘器优点1. 可以处理较高温度的烟气（400）2. 压力损失较小（约200250Pa）3. 维护费用低，较耐用1. 操作简单2. 较低的爆炸危险3. 受烟气性质变化

16、影响小，对粉尘的性质适应性广4. 出口排放浓度随入口含尘浓度的变化不大缺点1. 存在爆炸的危险2. 故障排放较频繁3. 受烟气性质变化影响大，对粉尘的适应性差1. 用于烟气温度较低的场合（小于230）2. 压力损失大（1500 Pa），且波动较大3. 投资和操作维护费用高4. 对湿度大的粉尘易堵塞电、袋除尘器性能比较表项目电除尘器袋除尘器处理风量能处理大规模的工业废气相对电除尘器偏小排放情况一般5Omg/Nm3排放情况，可以达到30mg/Nm3一般30mgNm3，可达到10mgNm3阻力较小，300Pa偏大，1700Pa对废气温度要求400250对粉尘特性的要求比较严格，要求控制烟气粉尘比电阻

17、为1041011 一般，对粉尘比电阻没有要求设备维护简单较高一次性投资一般较高运行成本一般较高维护成本一般较高 电除尘器和袋收尘器总体经济对比表(单位：万元)生产线规模2000td收尘器类型电除尘器袋除尘器设备一次投资259638消耗费用装机年能耗费用85.246.7克服阻力年能耗费用12.191.1年维护费用10合计2428说明：此表为国内某大型环保企业做的比较2.7方案确定及工艺流程2.7.1 方案确定由于本设计按要求达50mgm3，电、袋两种除尘方式均可做到达标排放。而通过以上经济技术指标的对比，同时借鉴以往烟气处理经验（通常对于烟气量小于1O0000m3h以下时，布袋除尘器比ESP效果

18、较好。但是当烟气量大于100000 m3h时，两者就会有较大差距并随着烟气量的加，袋式除尘器的总投资会明显提高），在本项目烟气处理量420000m3h的情况下，电除尘有着明显的优势。当排放浓度(标准状况)要求为不大于30mgm3时，从低浓度排放和设备达标运行稳定性方面出发，在窑尾选用袋收尘器为宜14。而本设计只要求达到50mgm3，电除尘器已能满足其要求。另外，考虑到电晕封闭烟气含尘浓度增大，电场电流会减小，当含尘浓度大于临界值时，电场电流趋向于零，除尘作用失败 15。而本项目窑尾烟气粉尘含量不大于80gNm3，在电收尘允许范围(不大于100gNm3)内，适合于使用电收尘。综上所述，本设计在综

19、合考虑各方因素的情况下，本设计拟采用电除尘。2.7.2工艺流程其工艺流程如下：窑尾电除尘工艺流程图三、设计计算与选型3.1增湿塔选型由于窑尾粉尘粒度很细，且含尘浓度较高，特别是烟气的湿含量很低，致使粉尘的比电阻往往高于临界值，所以一般电收尘器的效果很差。因此烟气在通入电除尘器之前，需要对烟气进行调质，使粉尘比电阻降到临界值以下，以提高收尘效率。3.1.1增湿塔型式的选择 据有关经验，本工艺设计中的增湿塔采用上进风下出风上部顺流喷雾形式。气流从上而下，喷嘴安装在增湿塔的上部，这种配置方式，烟气和水滴的热交换条件较好，水滴也不易落入下部灰斗。3.1.2增湿塔内径尺寸增湿塔直径根据断面风速确定。通常

20、控制风速为1.52.0m/s。设计选型中，断面风速按最大负荷时，取最高值2m/s进行选取以求经济合理。D= = =8.62（m） =8620mm3.1.3增湿塔有效高度增湿塔的有效高度取决于喷嘴喷入水滴所需的蒸发时间。而蒸发时间与水滴的大小和烟气的进出口湿度有关。在水泥生产上对于增湿塔的水滴蒸发时间可取710s。h=vt=210=20(m)3.1.4增湿塔喷水量计算根据除尘技术手册，对于水泥窑烟气喷雾增湿的估算，一般可按增加1%湿含量，1m3烟气约需喷水910g。所以，喷水量约为4.2t/h。喷水量应在整个流量范围内灵活调节。所以根据以上计算的增湿塔内径、有效高度、喷水量以及相关数据，从增湿塔

21、型号表可查到增湿塔的型号，选用SJ-ZT系列规格为9.022的增湿塔。其相关指标如下表规格（m）处理烟气量Nm3/h进气温度（）出气温度（）喷水量(t/h)喷嘴形式压力(Kpa)数量9.02245800035012015020内外流式1960143.2、电除尘器设计3.2.1电除尘器型号的确定设计选用单区电除尘器，即粒子的捕集和荷电是在同一个区域中进行的。单区电除尘器按结构可分为立式和卧式电除尘。立式电除尘器中的气流是自下而上垂直运动，一般用于烟气量较小、除尘效率不太高的情况。立式除尘器较高，气体通常直接排入大气，所以在正压下进行。他的主要优点是占地面积小。卧式电除尘器内的气流是沿水平方向流动

22、。它的优点是按照不同除尘效率的要求，可任意增加电场长度和电场个数；能分段供电；适合于负压操作，引风机的寿命较长。本设计由于烟气量较大，电场多，分段供电等，因此采用卧式电除尘器。按清灰方式可分干式和湿式。干式清灰是通过冲击振动来剥离电极上的粉尘，收集的粉尘是干燥的，便于综合利用。湿式清灰是用水冲洗电极，一般只在易爆气体净化或烟气温度过高，没有泥浆处理设备时才使用。设计清灰采用干式。按电极形状可分板式、管式和棒帏式电除尘器。板式电除尘器的收尘极呈板状。为了减少粉尘的二次飞扬和增加极板的刚度，通常将极板轧制成不同的凹凸槽型。管式电除尘器的收尘极由一根或一组截面呈圆形、六角形或方形的管子构成，放电极位

23、于管子中心。通常用于除去气体中的液滴。棒帏式电收尘器的收尘使用8钢筋编成棒帏状，它结实，耐腐蚀，不易变形，但自重大，耗钢材多。本设计采用板式电除尘。按电极的大小分常规电除尘和宽间距电除尘器。同极距在400mm以上的成为宽间距电除尘，它在本体结构上与常规电除尘没有根本区别，但由于间距的加大，供电机组电压提高，有效电场强度大，板电流密度均匀，趋进速度提高，有利于净化高比电阻粉尘，因此，本设计采用宽间距电除尘。综上所述，本次设计采用的是卧式、板式、宽间距电除尘器。3.2.2主要参数3.2.2.1已知参数Q=420000m3/hCing/m3 Cout33.2.2.2基本设计参数及其计算（1）计算收尘

24、极面积A根据大气污染防治技术及工程应用水泥工业粉尘的有效驱进速度为0.095 m/s左右比较合理，故初取w为0.095m/s。又由水泥工业除尘技术规范（HJ434-2008）规定，除尘效率至少应达99.9%。=99.9%故，根据德意希公式有：A=8483(m2)即要达到50mg/Nm3的排放标准，收尘面积最少为8483 m2，考虑入口浓度、烟气温度等工况不利因素留4%的余量，A=A（1+4%）=8822(m2)再反算（1-0.999）=-（1-0.999）=0.091（m/s）即只要w达到0.091 m/s即可获得目标收尘效率。取0.095m/s为驱进速度作为设计依据，这样算出的收尘面积既有一

25、定余量，也不至于使设备选型过大，是较为适合的设计依据值。（2）比集尘面积f=75.6(3)电场数（n）的确定在卧式电除尘器中，一般可将电极沿气流方向分为几段，即通称几个电场。为适应粉尘的特性，达到较好的供电效果和电极清灰性能，单电场长度不宜过大，一般取3.55.4m，要求净化效率高的电除尘器，一般选用34个电场。本次设计由于除尘效率较高，故选4个电场。（4）通道宽度（2b）通道宽度2b（b为电晕线到集尘电极之间的极间距），由前所述，采用宽间距，就经济和技术而言，通常认为极间距400600mm比较合理，（文献：环保设备设计与应用）在此，借鉴国内其他水泥厂的除尘设备设置，选用400mm的宽间距。3

26、.2.3结构设计（一）壳体结构与几何尺寸.电场风速及有效断面(初定)根据水泥工业除尘技术规范（HJ434-2008）规定，干法水泥窑尾风速v小于等于0.85m/s，参考行业经验，取电场风速为0.8 m/s。故电场有效断面积为F=145.83(m2)80 m2 采用双进气。对板卧式电除尘器而言，其电场断面接近正方形，或高略大于宽（一般高与宽之比为11.3）极板有效高度h=8.54(m) 圆整为：h=9m。 .通道数Z=40.5 圆整为：Z=40.电场有效宽度B有效=Z2b=400.4=16(m).电场长度单电场长度为l=3.06（m）将l值按每块板0.5的倍数圆整，取l=3.5m总有效长度L有效

27、=nl=43.5=14（m）.校核（1）实际气体速度v=0.81（m/s）（2）实际气体在除尘器停留时间t=17.3s（3）实际有效截面积F=hB有效=916=144（m2）.电除尘器总体尺寸的确定（1）除尘器内壁宽度B=2bZ+4+e=40040+4100+320=16720mm式中，为最外层的一排极板中心线与内壁的距离，取100mm，e为柱的宽度，取320mm。（2）计算柱间距电除尘器在与气流流动方向垂直断面上的柱间距Lk=(B+e)/m=(16720+320)/2=8520(m)式中,e为柱的宽度，取320mm，m为室数。（3）电除尘器在沿气流方向上的柱距长Ld=l+2le+C=3000

28、+2700+400=4800mm式中, le为立柱至阳极板边缘的垂直距离，取700mm；C为柱的宽度，取400mm。（4）从收尘器顶梁底面到灰斗上端面的距离H1=h+h1+h2+h3=9000+200+40+200=9440（mm）式中, h电场高度； h1从收尘器顶梁底面到阳极板上端的距离，取200mm； h2收尘极下端至撞击杆中心的距离，取40mm； h3撞击杆中心到灰斗上端的距离，取200mm（5）灰斗上端到支柱基础面距离根据电除尘器的大小，可取H2=1000 图一 电除尘器横断面图.电除尘器零部件的设计和计算（1）进气烟箱采用水平进气，用双进气烟箱，并取v0=10m/s，进气口面积为：

29、F0=5.8（m2）进气烟箱大端的顶端可距梁底面350mm左右，以防止窜气。为防止粉尘在进气烟箱底板的沉积，底板的斜度需大于50。考虑到进气口尽可能与电场断面相似，可取F0=25602270（mm2）进气烟箱长度Lz=0.55(a1-a2)+250=0.55(9440-350-600-2900)+250=3324(mm)进气中心高度（从进气中心至侧部低梁下端面）H3为H3=（Lz-100）tg50+600+850+0.52900=6742(mm) 图二 进气烟箱（2）出气烟箱出气烟箱采取水平出气方式，并设置槽型板，取各出气烟箱小端截面F0= F0=2.562.27=5.8（m2）出气烟箱大端的

30、顶端取在顶梁底面下350mm处。出气烟箱大端高度h5：h50.8 a1+0.2 a2+170=0.8（9440-350-600）+0.22900+170=7542（mm）出气烟箱底板斜度取60以上。出气烟箱长度LW: LW=0.8L2=0.83324=2659(mm) 图三 出气烟箱（3）灰斗根据电除尘技术，采用四棱台状灰斗，在除尘器每个独立供电区下面设置一个灰斗，灰斗斜度至少取60。根据排灰量，灰斗下料口选取400mm400mm，灰斗高取3500mm。在沿气流方向设4个灰斗，与气流垂直方向设4个灰斗，即每个区两个灰斗，共16个灰斗。灰斗采用钢结构，并在灰斗内设有三道隔板以防止气流短路和二次飞

31、扬发生。根据灰斗的排灰量可选用YD系列刮板输送机。型号为YD430。（要特别注意防止灰斗与排灰装置间的漏风，在排灰装置的出口处需设密封性良好的排灰阀。为减少排灰输送机的输送复合，输送机的输送方向应该使与气流方向相反，即物料从收尘器的尾部向头输送。（二）气流分布装置.分布板的设计a.分布板层数的确定：由于=12.420故分布板的层数取n=2b.分布板的阻力系数：=N0（）2/n-1=1.812.42/2 -1=21.32式中，阻力系数； N0气流在入口处按气流动量计算的速度场系数。对于直管或带有导向板的弯头N0=1.2；对于不带导向板的缓慢弯头，当弯管后面没有平直段时N0=1.82；由于进口处是

32、不带导向板的缓慢弯。弯管后设有平直管，故取N0=1.8；N多孔板层数。开孔率的确定：多孔板的阻力系数与它的开孔率f下式确定=（0.707+1-f）2/f2为避免求高次方程，已知阻力系数，可利用图解法求解。查图可知，f=28%。c.气流分布板的尺寸根据电场断面，进气管出口到第一层多孔板的距离Hp应满足的条件为 Hp0.8Dr式中，Dr进气管的水力直径，Dr =; nF0断面的水力直径。Dr =1.20（m）0.8Dr=0.81.20=0.96 故取Hp为1.0m。相邻两层多孔板的距离l2应满足的条件为l20.2 Dr式中，DrFk断面上的水力直径，Dr =; nkFk断面上的周长。由0.2 Dr

33、 =0.2=0.2=0.85（m）取l2=1.0m 图四 气流分布板根据图四，可以计算的宽度和高度分别为B1=B2=H1=4350mm H2=6128mm为了避免分布板沉积下来的粉尘堵塞。在分布板与进、出气底板之间要有一定的间隙=0.02h=0.029000=180(mm)，故两层分布板高度为 H1=4170mm H2=5948mm多孔板可由3mm厚的钢板弯成槽型制成，其弯边可为25mm，这样可以增加板的刚度，其宽取400mm左右，上下焊以联结板，上部用螺栓悬吊于上部顶梁，下部与一撞击杆相连，敲击撞击杆则可振落板上的积灰。多孔板上每个孔径取50mm，且靠近气孔的一层孔径比靠电场一层孔径小些，孔

34、隙率也可小于靠电场一层的孔隙率，每条多孔板间应采用若干个（相距2mm左右）联结片联结，以免受风力作用时前后错开，造成气流短路。电除尘器安装好以后，要求对分布板进行通气测试，气流分布不均匀处，贴堵或切割部分孔眼，调整达到5%的测定速度大于或小于30%气体的平均速度为止。衡量气流分布均匀程度的标准很多，本设计及测试中按要求最严的美国均方根值法来衡量，应不大于0.25。.分布板的振打多孔分布板需要安装振打机构，以清除板上的积灰。因除尘器较宽，故采用与收尘极类似的振打方法。将振打轴伸入两层分布板中间，并用夹板夹住每层分布板，用连杆将两层分布板联结在一起，在其中较长的分布板上安装砧子，当安装在振打轴上的

35、锤子打击砧板时，振动传到两层分布板上。气体分布板的振打也采用挠臂锤连续振打，其砧头固定在分布板工字钢支架上，分布板工字钢支架借助钢管将几层分布板联为一体，将振打力传到分布板上，使粉尘落入下灰斗。分布板的振打控制应是连续的。.槽型板的设计在电收尘器的电场内，由于气流涡流现象的存在，使得无论电场长度有多长，总有一些微小粉尘从电场逸出，流向出气箱和出气管道。此外，在靠电场出口部分的极板在振打时会产生粉尘的二次飞扬，这些粉尘一般在电场中也来不及重新沉积到沉积板上便脱离电场流出。从而使出气箱和出气管道中存在积灰，而且这些灰粒较细，大多在5m以下，因此降低了除尘效率。当加了槽型板以后，对粉尘的二次飞扬有强

36、烈的吸收作用，提高了除尘效率。槽型板可用3mm厚的钢板制成（冷压或热轧），一端焊以6mm的连接板，然后悬吊于上部悬吊架上。每块槽型板宽100mm，翼缘为30mm，两槽型板的气流间隙取50mm左右，使孔隙率不小于5%。槽型板用钢管、螺栓、螺母固定联成一组，因此在末端电场出口设置两排槽型板并装有振打机构，已清除板上的积灰。为防止槽型板受气流作用而摆动，在槽型板的背风面需装设一限位工字梁，并用U形螺栓将槽型装置箍住。（三）集尘系统集尘系统包括集尘极板、极板悬挂构件和清灰装置。（1）集尘极的设计极板的选择考虑到极板要有良好的电性能，即板电流密度分布均匀；由良好的振动加速度分布性能，即当极板从下部被振打

37、时；沿极板高度方向板面的振打加速度分布基本上均匀；有较好的防止粉尘二次飞扬的性能；有较小的钢材耗量，有较大的刚度；板边缘没有锐边、毛刺，没有局部放电现象。故从这几个方面来选择、极板形式大致可分为平板式、箱式、和型板式极板三种。本设计选用型板式极板，型板式极板有大C型、Z型、CS型、YC型极板等种类，型板式极板是目前应用最广泛的一种，其断面形状虽各有不同，但其性能相差不大，其中大C型和Z型极板采用较多。大C型加工对称性好，轧制容易，且不易扭曲，电性能较好，防止粉尘二次飞扬性能、刚度和清灰性能也较好。CS型、CSA型极板相互钩结，增加了极板刚性，使极板的振打性能好，且防止高温变形。YC型极板宽度增

38、加到763mm，可以节约钢板，刚性又好，适用于大型电除尘器。设计采用YC型极板。参考BS型系列鲁奇电收尘器，沉淀极采用YC254型极板，它使用冷轧钢板轧制而成的。极板安装时彼此相扣连接，极板单点悬吊，上端用螺栓固定于极板悬吊梁上，下端与振打杆用螺栓固定，振打杆采用厚壁钢管上焊接悬挂板与极板连接，这样传递到收尘极板上的振打有明显的提高，从而增加了其整体清灰效果。.阳极排数的确定阳极排数可由通道数确定，即 M=Z+C1式中 C1室数，设计电除尘器为单室，故C1为2。则M=40+2=42.极板的悬吊 极板被悬吊在壳体顶梁的小梁上。用连接板将极板和小梁通过焊接连接在一起，这种悬吊方式能获得较大的振打加

39、速度。下部采用连接板焊接，极板下部留有一定的空隙，以防止极板受热膨胀，从而引起极板变形和极距变化，导致收尘效率下降。.极板的振打形式收尘极的振打是采用挠臂锤击装置。每一排收尘极用一副挠臂锤敲打。为减少二次飞扬，相邻的两副锤错开分别振打。传动轴的回转是借助于减速器来实现的。根据具体的条件各电场采用不同的振打周期，从而保证其振打效果。振打是沿平行于板面的方面，优点在于，既可保证极间距不变，又可使粉尘和极板面更容易脱落。采用间断振打，每分钟6次，并按顺序分开振打，6h振打一次，一次10min。（配图）（四）电晕极系统 电晕极是电除尘器的放电极亦即阴极。电晕极必须要有良好的放电性能和便于粉尘的振落；应

40、有好的机械强度，能耐一定的温度和含尘气体的腐蚀。电晕极系统包括点晕线、电晕极框架、框架吊杆、支承套管及电晕极振打装置等。.电晕线得选择电晕线应选择放电性能好，起晕电压低，对烟气条件变化的适应性强；机械强度大，不断线，耐腐蚀；高温下不变形，利于振打传递；有足够的刚度以及清灰性能号等。常用的电晕线有圆线、星形线、RS线、锯齿线、鱼骨线。圆形电晕线耐腐蚀，电晕线越细，电晕放电性能越好，但机械强度差，一般仅用于小型管式电除尘器，不宜用于卧式电除尘器。星形电晕线的放电性能好，不易产生粉尘的二次飞扬，但机械强度不够大，一般用于卧式电除尘器的末级电场，有利于提高除尘效率。近年来，发展了多种形式的芒刺线，有R

41、S线、锯齿线、鱼骨线、RS管状芒刺线等。还有鲁奇公司研制的V15线，放电性能较好，具有起晕电压低，电晕电流大的特性，对含尘浓度大、尘粒细的烟气，仍具有较高的除尘效率。本设计除尘器第一电场第三电场采用鲁奇型电收尘器的V15线，第四电场采用鲁奇型电收尘器的V0线。.电晕极排数和线间距的确定阴极排数和通道数相等，故y=Z=40。在卧式电除尘器内阴极线间距大小会直接影响到电晕电流值和除尘效率。线间距如果太近，电晕线会发生电屏蔽，使线单位电流值下降，随着线间距增大，单位长度电晕电流值趋向定值，因此线间距也不宜过大，否则会减少电晕线总长度，使总电流下降，降低除尘效率。这样会存在一个最佳线距与电晕线的形成和

42、外加电源有关。一般取0.60.65倍通道宽，本设计采用ZT24板型极板，名义宽度为480mm，根据极板的构形，应将电晕线放置在凹槽的中间，因此取线间距为240mm。（选定了配图）.电晕线的固定 放电极悬挂框架水平杆和垂直杆全部采用钢管，用专用管卡进行固定，下部与框架连接的间距架用90弯头向上，整个悬挂架设计合理，坚固轻便，减少了内部空间占用，现场安装方便。放电极绝缘子支承中绝缘支承中绝缘套管有700mm和500mm高两种，即保持下部直径和斜度不变而使上口直径加大，可是顶梁高度降低。为了使绝缘套管在500mm高时能承受400mm间距所需的高压而稳定使用，设计了与之相配套的支撑底座，将原来的支承底

43、座和电流保护管设计成一体，并穿过电流保护管的悬吊管上加有一个电流扩散管，加大了悬吊管的曲率半径，从而能有效地提高电场内部的电压和场强。这种结构的特点是可减少反吹清扫气体量和增加反吹清灰效果，有效地防止了绝缘管内壁上的积灰和爬电。每个电场的放电极悬挂架用四根吊杆悬吊于顶梁内的绝缘套管上，为防止绝缘套管表面冷凝结露而引起的电击穿，在绝缘套管下部的支座内设有电加热器，它有两组400W的加热器组成，同时在顶梁内设有恒温控制器用以控制顶梁内气体的温度。.电晕极的振打当排放浓度（标准状况）要求为50mg/m3以上时，放电极振打传动装置为顶部凸轮提升机构，采用摆动锤击方式，装在振打轴上的振打锤随着轴的转动而

44、提起下落打在放电极框架的砧头上，从而抖落附在放电线及框架上的粉尘。当排放浓度（标准状况）要求低于50mg/m3时，放电极振打采用侧部振打传动，放电极振打控制应是连续进行的。因排放浓度要求为低于50mg/m3，所以采用侧部振打传动。.保温箱及高压进线箱如果电晕极框架的支承绝缘套管周围的温度过低，则其表面会出现冷凝水汽，那么，当收尘器操作时，便容易沿绝缘套管表面产生沿面放电，使工作电压升不上去，以致无法操作。所以在绝缘套管附近需装设管状电加热器。因为壳体采用工字梁结构，则在套管外设保温箱，保温箱内的温度应高于收尘室烟气露点温度。并在保温箱装设恒温控制仪，以便控制加热器的工作。保温箱的内部尺寸在保证

45、不发生电击穿条件下尺寸越小越好，这样既可节省材料，减轻质量，又有利于内部清扫。保温箱的壳体保温层可采用100mm厚的矿渣棉，保温箱的各部分尺寸按下式计算：A0=（1.21.4）SH0=（22.5）SB0=（1.11.2）S式中 S收尘器内两极间的距离，取400mm。A0=280mm H0=500mm B0=240mm（五）.输灰系统电除尘器的排灰装置要求密闭性能好，工作可靠，满足排灰能力。本设计采用下述设备和备件组成输灰系统：一台除尘器共有16个灰斗，每个灰斗下部设有检修用的插板阀和星形卸灰阀，星形卸灰阀下部设有两条纵向螺旋，一条横向螺旋和一个储灰仓，灰仓仓壁上设有仓壁振动器和高料位监测器，灰

46、仓下部设星形阀和加湿机。操作时，除尘器灰斗下星形阀、灰仓星形阀、加湿机按顺序卸灰。每操作班将除尘器收下的灰储于灰仓，白班由汽车拉走。选用的主要设备如下： 星星卸灰阀 400400 16台 功率=2.5kW 储灰仓 4000 1台 储灰量约40m3 粉料加湿机 JS4030（双螺旋搅拌加湿） 1台 输灰能力 12t/h 功率 15 kW（六）电除尘器总体外形尺寸除尘器总长=进气烟箱长+柱距长电场数+出气烟箱长 =3324+48004+2659=25183（mm）除尘器总宽=2走台宽度+室数柱间宽 =21800+116520=20120(mm)除尘器总高=极板有效高度+灰斗高度+顶部大梁高度+顶部

47、遮拦高度+底部卸灰阀高度 =9000+3500+1700+1200+600=160003.2.4供电系统的设计a.供电装置的选型二次电压一般电除尘器工作电压为异极间距乘以平均场强，工作场强一般为30003500V/cm，空载场强一般为4000V/cm。工作电压 U1=（30003500V/cm）20cm=6070kV空载电压 U2=4000 V/cm20cm=80 kV.二次电流选取板电流密度为0.40mA/m2,取每个电场用两台整流器，故每个整流器对应的极板面积为8822/8=1103 m2，故整流设备应输出的电流为I=0.41103=441（mA）根据计算求得的电压和电流值，在高压供电装置

48、的定型产品样本中选与计算值接近的装置，所以选用GGAJ02-1.0/72型的自动控制高压硅整流器8台。b.接地保护对除尘器本体、变压器和控制柜等的接地保护要求：由于高压硅整流器的正极是接地的，负高压接到电除尘器的阴极系统，为了保证人身安全和电除尘器的可靠运行，电除尘器本体、整流变压器和控制柜等的接地要认真做好。一般在电除尘器本体顶部设一圈接地母线（扁钢）保温箱和人孔门等接地用扁钢与接地母线焊接。另在电除尘器本体和整流室的下部设一圈接地母线，再使人孔门壳体与此接地母线焊接，则上下接地母线通过金属壳体连成通路。再用接地母线与电除尘器本体和整流室周围装设的接地网络连接，电除尘器壳体要与接地网可靠连接

49、，接地点要求每个电场设一个，用扁钢与接地网相连接，整流室内所有金属部分如控制柜、变压器和电抗器及其外壳体的接地端、电缆头支架、金属隔离网，都必须十分可靠接地。（14）壳体电收尘器全部采用钢结构外壳。壳体基本可分：框架式结构、板、顶梁、立柱、底梁、内部支撑网架、顶盖板、进出气口、下灰斗等，其相互连接形成一个完整的外壳，承受全部构件物的重量及外部附加载荷。其中包括灰重、保温层重、楼梯平台重、风载、雪载、地震载荷等。顶梁、灰斗、进出气口均设有双层人孔门，既方便进入内部安装和检修，又减少体侧向变形，承受侧向风载，增加壳体横向强度，在进出气口与侧板连接的立柱处安装有V字形支撑。顶梁为箱型结构，梁内安装放

50、电极支撑装置。极板悬吊梁安装在顶梁两侧的支撑角钢上。中间顶梁一端连接高压进线箱，使结构紧凑，安装方便。顶梁与侧柱采用铰联接，解决了由于热膨胀而产生的应力集中问题。灰斗采用四棱台形。灰斗板壁与水平面夹角为6070，目的是为了防止粉尘堆积。电收尘器的下部排灰选用拉链机、刮板输送机、回转卸料器。为消除应力，拉链机和壳体下部灰斗之间应装设伸缩节。电除尘器本体由安装在底梁下的活动支座及固定支座支撑，以保证各支点在正常运行时沿各自膨胀方向上自由移动。（15）电除尘器的保温和防腐为了使通过电除尘器含尘烟气的温度不至于大幅下降和腐蚀设备，必须在壳体外表设保温层，选用石棉作为保温材料。电除尘器保温层安装十分重要

51、，它除了关系到收尘器性能的好坏外，很大程度上影响收尘器构件的应力。壳体保温可以在一定程度上防止烟气的结露，避免设备的腐蚀。延长电除尘器使用寿命，降低设备的维护费用，所以必须认真做好保温层的施工。在收尘器壳体安装完毕后，必须先进行漏风试验，待实验检验合格后，才能进行保温层的安装施工。铺设保温层前，应将壳体外表面的铁锈及尘土清除干净，然后将保温层固定螺栓按图纸规定的间距焊于壳体上，再涂上一层防锈漆。保温层材料容易吸收潮气，应采取措施防止其受雨水浇淋。保温材料的拼接部分，不应存在间隙，以免影响保温效果，如有间隙，则应用同样的材料充填。设备的防腐主要采用防腐涂料和防腐材料。常用的防腐涂料有各色原漆、红

52、丹酚醛防锈漆、各色过氯乙烯防腐漆、各色聚氨酯环氧防腐漆等。涂料选用时应符合以下要求：涂料应有良好的耐腐蚀性，必须根据接触介质的具体情况选择涂料品种，所选用的涂料对接触的介质必须有较高的耐腐蚀程度；涂层应密室无孔，并有良好的物理机械强度。一般采用增加涂层次或改性的方法使涂层密实无孔；涂层应有良好的附着力；良好的耐热性；涂料施工方法必须切实可行；防腐、防潮、防工业大气的腐蚀、耐紫外线日照等物理因素作用；能在室温下固化等。（16）仪器仪表包括除尘系统计器仪表和料仓料位检测系统两部分内容，前一部分计器仪表置于本除尘系统控制室内的一台仪表柜中，后一部分设备安装在料位计控制室内。a. 电除尘器顶部保温箱温度检测电除尘器顶部10个保温箱，每个保温箱设一个温度检测点，共10个测点，由Pt100铂热电阻进行温度检测，每个测点的温度由控制室内仪表上的数显温控仪进行显示，并通过温控仪对相应电加热器进行