大气污染控制工程课程设计静电除尘器

1、南京工程学院课程设计说明书（论文）题目 锅炉烟气静电除尘器的设计课 程 名 称 大气污染控制工程院 （ 系、 部、中心）康尼学院专业环境工程班级K环境 091学生姓名朱盟翔学号0设 计 地 点 文理楼 A404指导教师李乾军设计起止时间： 2012年 5月 7日至 2011 年 5月 18日 目录烟气除尘系统设计任务书、课程设计的目的通过课程设计近一步消化和巩固本能课程所学内容，并使所学的知识系统 化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程 设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设 计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力

2、。二、设计原始资料锅炉型号： SZL4-13 型，共 4 台设计耗煤量： 600 kg/h （ 台 ）排烟温度： 160 烟气密度 （标准状态 ）： kg/m 3空气过剩系数：排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例： 18烟气在锅炉出口前阻力： 800 Pa当地大气压力： kPa冬季室外空气温度： 1空气含水 （标准状态下 ）按 m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析元素分析值：Car 68 H ar Sar O ar 6Nar 1 W ar4Aar16 V ar 14按锅炉大气污染物排放标准(GBl3271 2011) 中二类区标准执行。烟尘浓度排放标淮 ( 标准状态下 ) ：30mg/m3二氧化

3、硫排放标准 ( 标准状态下 ) ：200mg/m3。基准氧含量按 6%计算。净化系统布置场地如图 1 所示的锅炉房北侧 15m以内。图 1. 锅炉房平面布置图图 2. 图 1 的剖面图三、设计内容燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。净化系统设计方案的分析确定。除尘器的比较和选样：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数（4） 管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置；计算各管段的管径、长 度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。（ 5） 风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总 阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。（ 6） 编写设计说明

4、书：设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定，设计计 算、设备选择和有关设计的简图等内容。 课程设汁说明书包括封面、 目录、 前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整， 书写工整、装订成册。（ 7） 图纸要求：除尘系统图一张（ A3）。系统图应按比例绘制、标出设备、管件 编号，并附明细表。（8） 如条件允许需附除尘系统平面、剖面布置图23 张（ A3），如图 3-1-1 和图 3-1-2 。图中设备管件需标注编号，编号与系统图对应。布置图应按比 例绘制。锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应能表明建筑外形和主要结构 型式。在平面布置图小应有方位标志（指北针） 。静电除尘器设计

5、计算一、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算标准状态下理论空气量 式中 CY、HY、SY、OY 分别为煤中各元素所 含的质量分数标准状态下理论烟气量(空气含湿量 m3)式中 Qa 标准状态下理论空气 量， m3 /kg;Qs 1.867(0.65 0.375 0.015) 11.2 0.065 1.24 0.04 0.016 7.35 0.79 7.35 0.8 0.01 7.93(m3 /kg)标准状态下实际烟气量式中 空气过量系数，取；标准状态下烟气流量 Q以 m3/h 计，因此， Q Qs 设计耗煤量烟气含尘浓度式中 dsh 排烟中飞灰占煤中不 可燃成分的质量分数标准状态下烟气中二氧

6、化硫浓度的计算式中 SY 煤中含可燃硫的质量 分数；二板式电除尘器的设计计算电除尘器简介(1)电除尘器的特点电除尘器与其他种类除尘器的根本区别， 在于实现被子与烟气分离所需的力是直a.接作用在荷电粒子上的库仑力。 同其他类型的除尘器相比， 它具有以下几个特点：阻力小，耗能少。一台处理烟气量为 400000m3h 的电除尘器，由于烟气进入电除尘器后既不转弯， 又不与其他物体碰撞， 加之流速较低， 气体阻力很小，压力损失一般为 2MPa，串联 4 个电场也不会超过 300Pa。与袋式除尘器、旋风除 尘器或文丘里洗涤器相比， 电除尘器的阻力仅仅是它们的 1 5。1 8。因此大大 节约电力消耗。收生效

7、率高。 电除尘器的除尘效率， 理论上可达到接近 100的任何效率。 实际上所需效率应根据具体情况确定，追求过高的效率，在经济上是不合理的。 例如将实际需要的效率 98提高到 99，设备造价将增加 18。电除尘器的除尘效率高还包含着长期效率的含义。除袋式除尘器外，其他各 种除尘器的除尘效率尤其是长期效率都比不上电除尘器。如某烧结厂使用 18 年 的电除尘器，从未更换任何部件，而除尘效率基本没有降低。其他种类的除尘器 由于零部件的寿命较短，虽然早期效率较高，但后期效率都较低。电除尘器的主 要构件基本上是静止的，振打结构也是在极低的速度下运行，相对运动面不会很 快磨损。 所以只要设计得当 并能正常进

8、行维护保养， 电除尘器能长期高效运行。适用范围广。电除尘器甚至能捕集到 m 的细颗粒粉尘；粉尘浓度允许高 达每立方米数十克至上百克；能适应 400 摄氏度以下的高温烟气。自动化程度高，运行可靠。电除尘器采用微机可以实现全盘自动化。由于 其运动零部件少，在正常情况下维修工作量较小，可以长期连续安全运行。一次投资大。与其他除尘设备相比，电除尘器结构较复杂消耗钢材多、一次性投资费用较高。电除尘器对制造、安装和维护管理水平要求较高2）电除尘器的分类电除尘器有多种类型， 根据集尘极和放电极在电除尘器中配置不同， 可分为两大 类：单区电除尘器。单区电除尘器： 粒子的荷电和捕集是在同一个区域中进行 的。即收

9、尘极系统和放电极系统都在一个区域。工业烟气除尘多用这种除尘器， 因而“单区”两字通常被省略。双区电除尘器。双区电除尘器：具有前后两个区域。前区安装放电极，称 为电离区，粉尘进入此区首先荷电。后区安装收尘极，称为收尘区，荷电粉尘在 此区域被捕集。双区电除尘器的电压等级较低，通常采用正电晕放电。它主要用 于空气调节系统的进气净化。近年来， 利用双区电防尘器的原理设计的电除尘器 用于工业皮气的净化， 例如用于沥青烟尘和高炉煤气的净化，也都取得较好的效 果。单区电除尘器，按其结构不同又可分为以下类型：按电极形状可分为板式、管式和棒式电除尘器。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

10、板的刚度，通常将极板轧制成不同的凹凸槽 形。管式电除尘器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， 放电极位于管子中心， 含尘气体自下而上进入管内。 通常用于除去气体中的液滴。 棒式电除尘器的收尘极是用钢筋编成棒惊状，它结实，耐腐蚀，不易变形，但自重大，耗钢材多电场的划分 一台电除尘器由若干个电场串联组成。为了防止热弯曲。 沿气流方向的每个电场 长度一般控制在左右。 另外还需考虑烟尘通过电场的时间，为了使处理时间达到 设计上的要求，必须设置数个长度相同的电场。在通常的情况下，一般设计 3 个 电场。在处理烟气量大的场合，还可以将电场在处理烟气流方向上并行排列。电除尘器的选型（1）电

11、除尘器型号的确定本次设计选用卧式、板式、无辅助电极的宽间距（ 400mm）电除尘器。（ 2）电除尘器的台数采用一台除尘器（ 3）电场风速（ v）的确定对于电炉，由于粉尘粒径很小，一般在311 m之间，故不可取过高的电场风速，以免引起二次扬尘，故取s 。（ 4）电除尘的截面积 F （初定）（ 5）除尘效率标准状态下烟气的含尘浓所以c0 ce 4.37 0.03 99.3%c04.376）有效驱进速度的确定式中 电除尘器的除尘效率， %；设计的电厂用煤，由于含硫量很低，为 %，含水分也不大，为 %，粉尘较细，尽管 碱性氧化物（ K2O和 Na2O）的含量较高，但比电阻很高，所以最终导致驱进速度 不

12、高，故除尘比较困难。对于电厂锅炉， 虽然影响驱进速度的因素很多， 但实际上媒含硫量和粉尘历经分 布是影响驱进速度的主要因素。根据经验，当燃煤含硫量大于%，小于 2%，氧化钠含量大于 %，电晕线为芒刺时，同极距为 400mm时，有效驱进速度可由下式计 算。式中 S 媒的含硫量，%；a 平均101520253035k1式中 1, 2, 粒度为 a1, a2, 组成的百分比；则该电厂的 a平均 为由表查得 k=，当 S 1.5%时 ，得（ 7）收尘极面积（ A）由意希公式有计算求得的极表面积后，在选择电除尘器的实际极板面积时，适当增加一些余量也可称为储备参数）一般按 5%左右考虑（ 8）比集尘面积（

13、 f ）（ 9）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的清灰 性能，单电场长度不宜过大，一般取 ，对要求净化效率高的电除尘器，一般选择 34 个电场。本次设计由于除尘效率较高，故选 4 个电场。（ 10）电场高度（ h）取 h=3m（ 11）同极距（ 2s）的确定 一般电除尘器的极间距为 250300mm。但根据国内 外的实践来看， 电厂锅炉尾部使用宽间距电除尘器可以获得更高的除尘效率和更 低的排放浓度。故本次设计采用 400mm的同极距。12）通道数由式 Zh(2sF k ) 计算，k 为除尘器的阻流宽

14、度，其中设计选用 Z 型板， Z 形板宽度为 40mm， k 为Fh(2s k )11.3mm3 (0.4 0.02)取 Z 12mm电场断面（ F）有式 F Zh(2s k ) 12 3 (0.4 0.02) 13.68m2Q 10392 4 / 36000 .84(m / s)则实际风速F 13.68（14）每电场有效长度（ l ）根据所选的阳极板来看，板宽 480mm根, 据上式计算的阳极板数为故需要的板的板数为 4 块，则电场有效长度为电除尘器总体尺寸的确定（ 1）宽度方向上的尺寸a电场有效宽度电除尘器为双室，内壁宽为式中 最外层的一排极板中心 线与内壁间的距离，取则 B 400 12

15、 4 100 300 5500 mm柱间距 Lk式中 1 收尘器壳体钢板的厚度 ，一般取 5mm；l ，每电场长度方向需要的100mm；则 Lk 5500 2 5 300 5810 mmh1H1h2h3H22）高度方向的尺寸从收尘器顶梁底面到灰斗上端面的距离 式中 h 电场高度；由电除尘器横断面图知，灰斗上端到支柱基础面距离（ H 2 ） 根据电除尘器的大小，可取 H 2 350mm（3）长度方向的尺寸a. 电除尘器壳体内壁长由电除尘器沿气流方向尺寸图，可取 le1 400mm， le2 470mm， C 380mmb. 沿气流方向的柱距 将收尘极安装在顶梁底面，每电场的荷重由两根梁和柱承担，

16、立柱设计成等距，且柱距为首尾的边柱与壁的距离为电除尘器零部件的设计和计算（1）进气箱 采用水平引入式进气箱，如图所示，并取 0 8m s ，则进气箱进 气口的面积为（两个进风口）考虑到进气口尽可能与电厂断面相似，可取进气箱长度 LZ, 按 LZ 0.55 0.56 a1 a2 250 确定。式中 a1,a2 F0和FK处最大边长；故进气中心高度（从进气中心至侧部底梁下端面） H4 为（ 2）出气箱 出气箱最小面积为出气箱长度为出气箱大端高度 h5 为（ 3）灰斗 采用角锥形灰斗，沿气流方向设 4 个，垂直于气流也设 4 个，灰斗 下口取 300mm 300mm2 斗壁斜度最小 60，则灰斗高为

17、4）气流分布板分布板层数的确定由于 FK 3 2.28 9.74 20F0 1.95 0.36故分布板层数取 n 2分布板的阻力系数2Fn可由式N0 FK 1 确定F0式中 阻力系数；所以 1.8 9.74 1 16.5开孔率的确定 多孔板的阻力系数与它的开孔率 f 由下式确定30%Hp应为避免高次方程，已知阻力系数，可以利用图解法求解。查图可知 f气流分布板的尺寸 根据电厂断面，进气管出口到第一层多孔板的距离满足的条件 H P 0.8Dr式中 Dr 进气管的水力半径，Dr2F0；n0故取相邻两层多孔板的距离 l2 应满足条件为 l2 0.2Dr式中 D r 进气管的水力半径，Dr2F0；n0

18、由取l2 0.4m根据图，可以计算的宽度和高度分别为B1 B2 2.28m ， H1 2990 ， H2 2823为避免分布板沉积下来的粉尘堵塞。 在分布板与进、出气底端之间要有一定间隙0.02H 0.02 3000 60mm ，故两层分布板高度为H1 2930， H2 2763多孔板可由 3mm厚的钢板弯成槽制成， 其弯边可为 25mm，这样可以增加板的刚度， 其宽度取 400mm左右，上下焊以连接板，上下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。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。 分布板的 振打控制应是连续的。（ 5）槽形板的设计

19、 由于气流涡流现象的存在和二次飞扬，使出气箱和出气管 道存在积灰，加了槽形板后，对粉尘有强烈的吸收作用，提高除尘效率。（ 6）电晕极系统及振打装置电晕线的选择 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；有足够的刚度以及清灰性能好等。本设计采用 BS系列鲁奇型电收尘器的 V15 线。电晕极排数和线间距的确定 阴极排和通道数相等，故在卧式电除尘器内极线间距大小会直接影响到电晕电流值和除尘效率。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， 整个悬挂假设计合理，

20、 坚固 轻便，减少了内部空间占用，现场安装方便。电晕极的振打 排放浓度低于 50mg/m3时，放电极振打采用侧部振打转动， 放 电极振打控制应是连续的。保温箱及高压进线箱 在绝缘套附近需装设管状电加热器，在管套外设保温 箱，保温箱内的温度应高于收尘器室内烟气露点温度， 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不发生电击穿条件下尺寸越小越好， 这样既可以节省材 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。式中 S 收尘器内两极间的距离 ，本设计中 S取400mm 。（ 7）收尘极系统及其振打装置a.

21、板的选择 考虑到极板要有良好的性能， 良好的振动加速度分布性能，沿极板功率15kW高度方向版面的振打加速度分布基本上均匀，有较好的防止二次飞扬的性能，较小的刚才耗量，有较大的刚度。本设计选用 YC型极板b. 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，设计电除尘为双 室，故 C1为2 。则 M 12 2 14极板的悬吊 极板被悬吊在壳体顶梁的小梁上。极板的振打形式 收尘极的振打采用挠壁锤装置。 采用间断振打， 每分钟 6 次， 并按顺序分开振打， 6h 真打一次，一次十分钟。（ 8）输灰系统 选用设备如下星形卸灰阀400 400 4 台 功率 2.5kW储灰仓4000

22、1 台 储灰量约为 40m3粉料加湿机JS4030（双螺旋搅拌加试） 1 台输灰能力12t/h5. 供电系统的设计（1）供电装置的选型二次电压 工作电场为 30003500V/cm, 空载电场为 4000V/cm。工作电压 U1 3000 3500V cm 20cm 60 70kV空载电压U1 4000V cm 20cm 80kVb. 二次电流 选取电流板密度为 m2，取每一个电场用两台整流器， 故每个整流器 对应的极板面积为 506 8 63.3m2 ，故整流设备应输出的电流为（ 2）接地保护 电除尘器壳体要与接地网可靠连接，接地点要求每电场设一个， 用扁钢与接地网相连接，整流室所有金属部分

23、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。6. 壳体电收尘器全部采用钢结构外壳。 电收尘器的下部分排灰选用拉链机、 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 本体由安装在地梁下的活动支座及固定支座支撑， 以保证个支点在正常运行时格 子膨胀方向上自由移动。三、电除尘器的保温和防腐电除尘器的保温 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接与壳体上，再涂上一层防锈漆。根据保温层设计图纸核实保温层材料和辅助的种类和数量。保温层材料容易吸收潮气，应采取措施防止其受

24、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。 设备防腐主要采用防腐涂料和防腐材料。电除尘器的防腐 防腐涂料应符合以下要求：（1）涂料应有良好的耐腐蚀性；（ 2）涂料应密实无孔，并且有良好的物力机械强度。（ 3）涂料应有良好的附着力，附着力是确保设备、管道使用寿命的重要因素。（4）应具有良好的耐热性，选择的涂料品种应能满足使用温度的要求。5）涂料施工方法必须切实可行。6）对设备外壁的防腐涂料还必须符合以下要求：涂料应具有防腐、防潮、防工业大气的腐蚀性能， 应能耐紫外线日照等物理因素作用。 涂料应具有一定色泽， 除起防腐作用外，还用具有装饰、标识

25、作用。根据作用的地点和要求，选择一定 颜色的防腐蚀涂料。涂层应能在室温下固化。确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。（1） 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各 装置及管道的布置应力求简单、紧凑、管路占地面积小，并使安装、操作和检修 方便。（2）管径的确定式中 Q 工况下管道内的烟气流 量，m3 s；取 14m s则 d 4 2.9 0.51m14圆整并选取风道钢质板风管500由公式 d四、烟囱的设计烟囱高度的确定首先确定公用一个烟囱的所有锅

26、炉的总蒸发量( t/h )，然后根据锅炉大气污染 物排放标准中的规定(表 3-1 锅炉烟囱高度)确定烟囱高度。表 3-1 锅炉烟囱高度烟囱总额定出力 /(t/h)1122661010202035烟囱最低高度 /(m)202530354045锅炉总额定出力： 4 4 16 t h故选定烟囱高度为 40m 。烟气直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算：式中 Q 通过烟囱的总烟气量， m3 h；烟囱出口烟气流速 (m/s)通风方式运行情况全负荷最小负荷机械通风102045自然通风6103选定 4m s圆整取 d 1.9m烟囱底部直径： 式中 d2 烟囱出口直径， m;取 i 0.02，烟囱的抽力 式中 H 烟囱高度， m；五、系统阻力的计算摩擦压力损失对于圆管：式中 L 管道长度， m；a. 对于 500 圆管b. 对于砖砌拱形烟道故 B 531mm则 R AX式中， A 为面积， X 为周长。