旋風(fēng)電二級(jí)除塵系統(tǒng)處理工業(yè)鍋爐煙氣專業(yè)教學(xué)

1、 成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名張婷班級(jí)學(xué)號(hào)1308020113專 業(yè)環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)題目旋風(fēng)-電二級(jí)除塵系統(tǒng)處理工業(yè)鍋爐煙氣設(shè)計(jì)評(píng)語組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院專 業(yè)環(huán)境工程學(xué)生姓名張婷班級(jí)學(xué)號(hào)1308020113課程設(shè)計(jì)題目旋風(fēng)-電二級(jí)除塵系統(tǒng)處理工業(yè)鍋爐煙氣的設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):設(shè)計(jì)題目：旋風(fēng)-電二級(jí)除塵處理系統(tǒng)處理工業(yè)鍋爐煙氣的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)：1）煙氣量q=10000m3n/h； 2）進(jìn)口含塵濃度：40g/m3n； 3）要求出口含塵濃度：低于130mg/m3n；綜述并設(shè)計(jì)旋風(fēng)除塵器處理煙氣。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第一天，布置課程設(shè)計(jì)題目、任務(wù)、設(shè)計(jì)要

2、求。第一周，查閱資料，做文獻(xiàn)綜述；初步擬定設(shè)計(jì)方案；第二周，進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)報(bào)告；上交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，并答辯。專業(yè)負(fù)責(zé)人： 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)： 年 月 日目錄 1 文獻(xiàn)綜述 1.1 旋風(fēng)除塵器-4 1.2 電除塵器-5 1.3 工業(yè)鍋爐煙氣-6 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容-7 3 工藝流程和說明-8 4 設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 旋風(fēng)除塵器-9 4.2 電除塵器-11 5 設(shè)備結(jié)構(gòu)報(bào)價(jià)一覽表-13 6 設(shè)計(jì)總結(jié)-13 7 參考文獻(xiàn)-13 8 附錄-圖紙-15 1 文獻(xiàn)綜述1.1 旋風(fēng)除塵器1.1.1 簡(jiǎn)介旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、排氣管、圓筒體、圓錐體和灰斗組成。旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、安裝和維護(hù)管理，設(shè)

3、備投資和操作費(fèi)用都較低，已廣泛用于從氣流中分離固體和液體粒子，或從液體中分離固體粒子。在普通操作條件下，作用于粒子上的離心力是重力的52500倍，所以旋風(fēng)除塵器的效率顯著高于重力沉降室。利用這一個(gè)原理基礎(chǔ)成功研究出了一款除塵效率為百分之九十以上的旋風(fēng)除塵裝置。在機(jī)械式除塵器中，旋風(fēng)式除塵器是效率最高的一種。它適用于非黏性及非纖維性粉塵的去除，大多用來去除5m以上的粒子。選用耐高溫、耐磨蝕和腐蝕的特種金屬或陶瓷材料構(gòu)造的旋風(fēng)除塵器，可在溫度高達(dá)1000，壓力達(dá)500105pa的條件下操作。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)諸方面考慮旋風(fēng)除塵器壓力損失控制范圍一般為5002000pa。因此，它屬于中效除塵器，且可用于高

4、溫?zé)煔獾膬艋?，是?yīng)用廣泛的一種除塵器，多應(yīng)用于鍋爐煙氣除塵、多級(jí)除塵及預(yù)除塵。它的主要缺點(diǎn)是對(duì)細(xì)小塵粒（5m）的去除效率較低。1.1.2 影響因素1.1.2.1 二次效應(yīng)由于二次效應(yīng)，即被捕集粒子重新進(jìn)入氣流，所以在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，實(shí)際效率高于理論效率；在較大粒徑區(qū)間，實(shí)際效率低于理論效率。因此實(shí)際效率曲線與理論效率曲線不一致。通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁上，能有效控制二次效應(yīng)。1.1.2.2 比例尺寸旋風(fēng)除塵器各個(gè)部件都有一定的比例尺寸，某個(gè)比例關(guān)系的變動(dòng)，將影響除塵效率。例如，在相同的切向速度下筒體直徑d越小，除塵效率越高，但不可過?。诲F體適當(dāng)加長(zhǎng)，有利于提高除塵效率；排出管直徑

5、越小，除塵效率越高，但太小會(huì)導(dǎo)致壓力降的增加。1.1.2.3 煙氣的物理性質(zhì)氣體的密度和黏度、塵粒的大小和相對(duì)密度、煙氣含塵濃度等物理性質(zhì)都會(huì)影響旋風(fēng)除塵器的除塵效率。1.1.2.4 操作變量-流速提高煙氣人口流速，可增大除塵器內(nèi)氣流的切向速度，使粉塵受到的離心力增加，有利提高其除塵效率， 同時(shí)，也可提高處理含塵風(fēng)量。綜合考慮后，進(jìn)風(fēng)口的氣流速度控制在12-20 m/s之間，最大不超過25m/s，一般選14m/s為宜。1.1.3 操作規(guī)程1.1.3.1 準(zhǔn)備工作（1）檢查各連接部位是否連接牢固。（2）檢查除塵器與煙道，除塵器與灰斗，灰斗與排灰裝置、輸灰裝置等結(jié)合部的密閉性，消除漏灰、 漏氣現(xiàn)象

6、。（3）關(guān)小擋板閥，啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)、無異?，F(xiàn)象后逐漸啟動(dòng)。1.1.3.2 技術(shù)要求（1）注意易磨損部位如外筒內(nèi)壁的變化。（2）含塵氣體溫度變化或濕度降低時(shí)注意粉塵的附著、堵塞和腐蝕現(xiàn)象。（3）注意壓差變化和排出煙色狀況。因?yàn)槟p和腐蝕會(huì)使除塵器穿孔和導(dǎo)致粉塵排放，于是除塵效 率下降、排氣煙色惡化、壓差發(fā)生變化。（4）注意旋風(fēng)除塵器各部位的氣密性，檢查旋風(fēng)筒氣體流量和集塵濃度的變化。1.2 電除塵器1.2.1 工作原理電除塵器的工作原理是煙氣通過電除塵器主體結(jié)構(gòu)前的煙道時(shí)，使其煙塵帶正電荷，然后煙氣進(jìn)入設(shè)置多層陰極板的電除塵器通道。由于帶正電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用，使煙氣中的顆粒煙塵吸附在陰

7、極上，定時(shí)打擊陰極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動(dòng)的雙重作用下跌落在電除塵器結(jié)構(gòu)下方的灰斗中，從而達(dá)到清除煙氣中的煙塵的目的。1.2.2 利弊1.2.2.1 優(yōu)點(diǎn)凈化效率高；阻力損失小，設(shè)備阻力小、總能耗低；煙氣處理量大；允許操作溫度高；可以完全實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)控制。1.2.2.2缺點(diǎn)設(shè)備比較復(fù)雜，要求設(shè)備調(diào)運(yùn)和安裝以及維護(hù)管理水平高；對(duì)粉塵比電阻有一定要求；受氣體溫、溫度等的操作條件影響較大；一次投資較大，臥式的電除塵器占地面積較大；在某些企業(yè)實(shí)用效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。1.2.3 影響電除塵器除塵效率的因素導(dǎo)致多數(shù)電除塵器除塵效率不高的因素很多，而諸多因素又相互關(guān)聯(lián)，在此只簡(jiǎn)單列舉如下：電除塵

8、器選型冒進(jìn)、電除塵器本體安裝調(diào)試欠佳及驗(yàn)收不嚴(yán)、運(yùn)行參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值（如設(shè)計(jì)時(shí)資料提供不準(zhǔn)，鍋爐負(fù)荷變化，鍋爐健康狀況，燃煤變化等）、鍋爐運(yùn)行狀態(tài)不良、供電控制不佳 、振打系統(tǒng)運(yùn)行方式不合理、運(yùn)行監(jiān)督不力。1.2.4對(duì)供電系統(tǒng)的要求（1) 直流電源。高電壓（一般在40-75kv或更高），小電流（一般在50-100ma或更大）。（2) 電壓波形有明顯峰值和最低值。峰值提高除塵效率，低值熄弧。在生產(chǎn)瞬間中，大多采用單相全波整流，使用效果良好。對(duì)于高電阻率粉塵，宜采用半波整流。（3) 電除塵器屬于阻容性負(fù)載，工作條件是電暈放電，有時(shí)擴(kuò)大成閃絡(luò)或拉弧。當(dāng)產(chǎn)生閃絡(luò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生震蕩過電壓。因此，在硅整流設(shè)備及

9、供電回路中，必須配入經(jīng)選擇的電感、電阻、電容，同時(shí)硅堆設(shè)計(jì)制作，必須考慮均壓、過載等。（4) 電除塵器沉塵電極、殼體等許多構(gòu)件均要求嚴(yán)格接地。由高壓整流裝置供給電暈電極高壓電。一般，采用具有較高除塵效率的負(fù)電暈。（5) 電除塵器除塵效率與供電質(zhì)量密切相關(guān)。要提高除塵效率，就必須盡量提高操作電壓和電暈電流，即是提高電暈功率。1.3 工業(yè)鍋爐煙氣1.3.1 危害對(duì)人體的危害一方面取決于煙氣中污染物質(zhì)的組成、濃度、持續(xù)時(shí)間及作用部位，另一方面取決于人體的敏感性。煙氣濃度高時(shí)可引起急性中毒，表現(xiàn)為咳嗽、咽痛、胸悶氣喘、頭痛、眼睛刺痛等，嚴(yán)重者可死亡。最常見的是慢性中毒，引起刺激呼吸道粘膜導(dǎo)致慢性支氣管

10、炎等。 1.3.2 煙氣余熱由于工業(yè)鍋爐排出的煙氣溫度有很大差別，高的超過300，低的則在16左右，理論上它可回收利用的煙氣余熱。而現(xiàn)在的一些工業(yè)企業(yè)對(duì)煙氣余熱都還沒進(jìn)行回收利用。但是煙氣余熱回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，確實(shí)具有重大的理論與現(xiàn)實(shí)意義。 1.4 除塵工藝選擇由于旋風(fēng)除塵器可以作為預(yù)處理器使用，處理大風(fēng)量時(shí)便于多臺(tái)并聯(lián)使用，效率阻力不收影響，且可耐400攝氏度高溫，再加上電除塵器具有凈化效率高、阻力損失小、設(shè)備阻力小、總能耗低、煙氣處理量大等優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)于煙氣量q=10000m3n/h，進(jìn)口含塵濃度為40g/m3n，出口含塵濃度低于130mg/m3n的工業(yè)鍋爐煙氣的除塵，選擇旋風(fēng)-電二級(jí)除塵

11、系統(tǒng)處理。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1污染源煙氣分析由于工業(yè)鍋爐多是燃煤，所以鍋爐煙氣的主要成分除粉塵、二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等外，還有氮?dú)?、氧氣、水蒸氣等。其中污染成分有三氧化硫、二氧化硫、cl(hcl)、f(hf)等。2.2 處理能力煙氣量q進(jìn)口含塵濃度出口含塵濃度總除塵效率10000m3n/h40g/m3n130mg/m3n99.6752.3 設(shè)計(jì)依據(jù) （1）中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法 （2）中華人民共和國(guó)大氣污染防治法 （3)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)gb16297-1996 （4)工業(yè)爐窯污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb9078-1996）(5)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb13271-2001）(6)環(huán)境

12、空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（gb3095-1996)2.4 設(shè)計(jì)原則 （1）首先應(yīng)滿足除塵工藝的需要除塵器設(shè)計(jì)，首先應(yīng)滿足除塵工藝（除塵工藝流程與設(shè)施，荷載分布與特性，運(yùn)行與維護(hù)，安全防護(hù)措施，保溫與涂裝）的需要。 （2）配套應(yīng)用組織除塵器設(shè)計(jì)除塵器設(shè)計(jì)，盡量采用先進(jìn)技術(shù)，力求技術(shù)新穎、造型藝術(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)范、經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠。（3）安全又經(jīng)濟(jì)適用優(yōu)化方案，合理選擇，降低成本，正確處理一級(jí)和二級(jí)除塵器的關(guān)系，同時(shí)做好扶梯、欄桿及其他安全防護(hù)措施。（4） 防止二次污染與轉(zhuǎn)移 除塵過程不能有二次楊塵出現(xiàn)，也不能轉(zhuǎn)移為其他污染，同時(shí)需注意除塵器噪聲不能超過國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。3 工藝流程和說明3.1 處理工藝的

13、選擇由于處理的工業(yè)鍋爐煙氣煙氣量很大（q=10000m3n/h），含塵濃度較高，除塵效率要求99.675，同時(shí)鍋爐煙氣溫度可達(dá)300以上，所以除塵器選擇電除塵器比較合適。另外電除塵器的希望含塵濃度在30g/m3n以下，然而實(shí)際的進(jìn)口含塵濃度為40g/m3n，故而需要在電除塵器之前應(yīng)設(shè)置低阻力的預(yù)凈化設(shè)備，去除較大塵粒，以使設(shè)備更好地發(fā)揮作用?？紤]到工業(yè)鍋爐煙氣本身具有的高溫、較高煙氣量，以及煙氣內(nèi)含的具有腐蝕性的成分，如so2等，所以選擇作為預(yù)除塵器使用時(shí)，可以立式安裝，使用方便的旋風(fēng)除塵器作為預(yù)凈化設(shè)備。綜上，選擇選擇旋風(fēng)-電二級(jí)除塵系統(tǒng)處理煙氣量q=10000m3n/h，進(jìn)口含塵濃度為40

14、g/mn3，出口含塵濃度低于130mg/mn3的工業(yè)鍋爐煙氣。3.2工藝流程圖 3.3 工藝流程說明從鍋爐出來的煙氣通過煙氣進(jìn)口進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力除去煙氣中粒徑較大的煙塵；煙氣再經(jīng)過電除塵器，通過高壓電場(chǎng)進(jìn)行電離，使塵粒荷電，并在電場(chǎng)力的作用下塵粒沉積分離，使除塵效率達(dá)到要求；最后通過風(fēng)機(jī)的作用將除塵后的煙氣送往煙囪，排放到大氣中。4 設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 旋風(fēng)除塵器4.1.1 選型=2.778m3/s則可根據(jù)上文，選取旋風(fēng)除塵器xlp/b型，因?yàn)樵O(shè)計(jì)并沒有明確要求壓力損失的大小，即是進(jìn)口氣速一般為12-25m/s，本設(shè)計(jì)取v=20m/s.4.1.2 相關(guān)參數(shù)的計(jì)算相關(guān)參數(shù)的比

15、例尺寸可查大氣污染控制工程（第三版）p187表6-3除塵器入口界面積a=0.1389m2入口寬度b=0.264m入口高度h=0.527m 筒體直徑d=3.33b=0.8791m880mm排出管直徑de=0.6d=528mm筒體長(zhǎng)度l=1.7d=1496mm椎體長(zhǎng)度h=2.3d=2024mm排灰口直徑d1=0.43d=378.4mm假定xlp/b型旋風(fēng)除塵器的除塵效率為50%，則經(jīng)過旋風(fēng)除塵器后的煙氣含塵濃度為20g/m3n ,即二級(jí)電除塵器的進(jìn)口含塵濃度為20g/m3n 。4.1.3 計(jì)算壓力損失由于一般的鍋爐設(shè)計(jì)單位給出的鍋爐出口煙氣溫度在140-150左右，本設(shè)計(jì)假設(shè)出口煙氣溫度為150。

16、150時(shí)煙氣近似密度為=1.293=0.834kg/m3局部阻力系數(shù) x=16a/de2=7.97壓力損失p=0.5v2=1329pa4.1.4 分割直徑假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向速度約等于煙氣進(jìn)口速度，取內(nèi)外渦旋交界圓柱的直徑d0=0.7de,則渦旋指數(shù)n=1-（1-0.67d0.14)(t283)0.3=0.614氣流在交界面上的切向速度vt0=v()n=37.45m/s外渦旋氣流的平均徑向速度vr=qv(2r0h0)=1.23m/s分割直徑dc=(18vrr0)(pvt02)0.5=1.7um所以此時(shí)旋風(fēng)除塵器的分割直徑為1.7um。4.2 電除塵器4.2.1 選型 本設(shè)計(jì)由于煙氣量大，

17、所以選用工業(yè)煙氣除塵中應(yīng)用最廣泛的臥式電除塵器。4.2.2 目標(biāo)除塵效率=99.35%4.2.3 確定有效驅(qū)進(jìn)速度有效驅(qū)進(jìn)速度一般在0.10-0.14m/s，本設(shè)計(jì)取=0.11m/s4.2.4 集塵板面積aa=-儲(chǔ)備系數(shù)1.0-1.3，取k=1.2，則a=124.2m24.2.5 初定電場(chǎng)橫斷面積ff=2.3m2其中氣流速度v一般在1-2m/s，本設(shè)計(jì)取v=1.2m/s4.2.6 電場(chǎng)高度h由于ff=2.3m2則此值可取。 4.2.10 單個(gè)電場(chǎng)長(zhǎng)度ll=a2hnn=124.2（21.544）=2.59m 其中電場(chǎng)數(shù)量n取44.2.11 驗(yàn)證實(shí)際集塵板面積a實(shí)和實(shí)際除塵效率實(shí)a實(shí)=2hlnn=

18、21.52.5944=124.32m2 aa實(shí)等于初設(shè)面積，故采用。實(shí)=1-exp(a實(shí)q)=1-exp(-124.322.778)1=99.35%符合除塵效率的要求。4.2.12 進(jìn)氣箱進(jìn)氣口面積f0f0=qv0=2.7787=0.4m2進(jìn)氣方式采用水平進(jìn)氣，進(jìn)氣口處的流速v0取7m/s4.2.13 進(jìn)氣箱灰斗由于進(jìn)氣煙氣濃度較高，在進(jìn)氣箱末端需設(shè)置貯灰斗，設(shè)計(jì)安息角為60。4.2.14 灰斗高h(yuǎn)灰h灰=1.732(bn1-b1)2=1.732(1.62-0.4)2=0.35其中沿除塵器方向的灰斗數(shù)n1取2，灰斗下灰口尺寸b1取0.4m。則大灰斗也取2個(gè)，其高度取1.16m4.2.15單區(qū)供

19、電面積a供a供=a實(shí)n供=124.322=62.16m2其中供電分區(qū)數(shù)n供取24.2.16 氣流分布板層數(shù)n層由于ff0 6,所以n層=24.2.17 灰斗排灰量gg=3qq進(jìn)n1=310000200.882106=0.264t/h其中3是考慮排灰口的排灰能力應(yīng)增大的倍數(shù)，采用角錐形灰斗時(shí)一般在0.85-0.9，本設(shè)計(jì)取0.88，q進(jìn)為進(jìn)口含塵濃度等于20g/m3n。5 設(shè)備結(jié)構(gòu)報(bào)價(jià)一覽表進(jìn)氣煙箱3000灰斗1200氣流分布板500鋼支架2750殼體3000側(cè)板300陰極系統(tǒng)15000進(jìn)氣管1500陽極系統(tǒng)13000排氣管900振打系統(tǒng)18000圓筒體7200槽形板1800錐體6500以上除塵器結(jié)構(gòu)