大氣污染控制工程課程設計靜電除塵器

1、南京工程學院課程設計說明書（論文）題目 鍋爐煙氣靜電除塵器的設計課 程 名 稱 大氣污染控制工程院 （ 系、 部、中心）康尼學院專業(yè)環(huán)境工程班級K環(huán)境 091學生姓名朱盟翔學號0設 計 地 點 文理樓 A404指導教師李乾軍設計起止時間： 2012年 5月 7日至 2011 年 5月 18日 目錄煙氣除塵系統(tǒng)設計任務書、課程設計的目的通過課程設計近一步消化和鞏固本能課程所學內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng) 化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力。通過設計，了解工程 設計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案、進行設 計計算、繪制工程圖、使用技術資料、編寫設計說明書的能力

2、。二、設計原始資料鍋爐型號： SZL4-13 型，共 4 臺設計耗煤量： 600 kg/h （ 臺 ）排煙溫度： 160 煙氣密度 （標準狀態(tài) ）： kg/m 3空氣過剩系數(shù)：排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例： 18煙氣在鍋爐出口前阻力： 800 Pa當?shù)卮髿鈮毫Γ?kPa冬季室外空氣溫度： 1空氣含水 （標準狀態(tài)下 ）按 m3煙氣其他性質(zhì)按空氣計算煤的工業(yè)分析元素分析值：Car 68 H ar Sar O ar 6Nar 1 W ar4Aar16 V ar 14按鍋爐大氣污染物排放標準(GBl3271 2011) 中二類區(qū)標準執(zhí)行。煙塵濃度排放標淮 ( 標準狀態(tài)下 ) ：30mg/m3二氧化

3、硫排放標準 ( 標準狀態(tài)下 ) ：200mg/m3?；鶞恃鹾堪?6%計算。凈化系統(tǒng)布置場地如圖 1 所示的鍋爐房北側(cè) 15m以內(nèi)。圖 1. 鍋爐房平面布置圖圖 2. 圖 1 的剖面圖三、設計內(nèi)容燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算。凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定。除塵器的比較和選樣：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)（4） 管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位置及管道布置；計算各管段的管徑、長 度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。（ 5） 風機及電機的選擇設計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總 阻力等計算選擇風機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。（ 6） 編寫設計說明

4、書：設計說明書按設計程序編寫、包括方案的確定，設計計 算、設備選擇和有關設計的簡圖等內(nèi)容。 課程設汁說明書包括封面、 目錄、 前言、正文、小結及參考文獻等部分，文字應簡明、通順、內(nèi)容正確完整， 書寫工整、裝訂成冊。（ 7） 圖紙要求：除塵系統(tǒng)圖一張（ A3）。系統(tǒng)圖應按比例繪制、標出設備、管件 編號，并附明細表。（8） 如條件允許需附除塵系統(tǒng)平面、剖面布置圖23 張（ A3），如圖 3-1-1 和圖 3-1-2 。圖中設備管件需標注編號，編號與系統(tǒng)圖對應。布置圖應按比 例繪制。鍋爐房及鍋爐的繪制可以簡化，但應能表明建筑外形和主要結構 型式。在平面布置圖小應有方位標志（指北針） 。靜電除塵器設計

5、計算一、燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算標準狀態(tài)下理論空氣量 式中 CY、HY、SY、OY 分別為煤中各元素所 含的質(zhì)量分數(shù)標準狀態(tài)下理論煙氣量(空氣含濕量 m3)式中 Qa 標準狀態(tài)下理論空氣 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)標準狀態(tài)下實際煙氣量式中 空氣過量系數(shù)，??；標準狀態(tài)下煙氣流量 Q以 m3/h 計，因此， Q Qs 設計耗煤量煙氣含塵濃度式中 dsh 排煙中飛灰占煤中不 可燃成分的質(zhì)量分數(shù)標準狀態(tài)下煙氣中二氧

6、化硫濃度的計算式中 SY 煤中含可燃硫的質(zhì)量 分數(shù)；二板式電除塵器的設計計算電除塵器簡介(1)電除塵器的特點電除塵器與其他種類除塵器的根本區(qū)別， 在于實現(xiàn)被子與煙氣分離所需的力是直a.接作用在荷電粒子上的庫侖力。 同其他類型的除塵器相比， 它具有以下幾個特點：阻力小，耗能少。一臺處理煙氣量為 400000m3h 的電除塵器，由于煙氣進入電除塵器后既不轉(zhuǎn)彎， 又不與其他物體碰撞， 加之流速較低， 氣體阻力很小，壓力損失一般為 2MPa，串聯(lián) 4 個電場也不會超過 300Pa。與袋式除塵器、旋風除 塵器或文丘里洗滌器相比， 電除塵器的阻力僅僅是它們的 1 5。1 8。因此大大 節(jié)約電力消耗。收生效

7、率高。 電除塵器的除塵效率， 理論上可達到接近 100的任何效率。 實際上所需效率應根據(jù)具體情況確定，追求過高的效率，在經(jīng)濟上是不合理的。 例如將實際需要的效率 98提高到 99，設備造價將增加 18。電除塵器的除塵效率高還包含著長期效率的含義。除袋式除塵器外，其他各 種除塵器的除塵效率尤其是長期效率都比不上電除塵器。如某燒結廠使用 18 年 的電除塵器，從未更換任何部件，而除塵效率基本沒有降低。其他種類的除塵器 由于零部件的壽命較短，雖然早期效率較高，但后期效率都較低。電除塵器的主 要構件基本上是靜止的，振打結構也是在極低的速度下運行，相對運動面不會很 快磨損。 所以只要設計得當 并能正常進

8、行維護保養(yǎng)， 電除塵器能長期高效運行。適用范圍廣。電除塵器甚至能捕集到 m 的細顆粒粉塵；粉塵濃度允許高 達每立方米數(shù)十克至上百克；能適應 400 攝氏度以下的高溫煙氣。自動化程度高，運行可靠。電除塵器采用微機可以實現(xiàn)全盤自動化。由于 其運動零部件少，在正常情況下維修工作量較小，可以長期連續(xù)安全運行。一次投資大。與其他除塵設備相比，電除塵器結構較復雜消耗鋼材多、一次性投資費用較高。電除塵器對制造、安裝和維護管理水平要求較高2）電除塵器的分類電除塵器有多種類型， 根據(jù)集塵極和放電極在電除塵器中配置不同， 可分為兩大 類：單區(qū)電除塵器。單區(qū)電除塵器： 粒子的荷電和捕集是在同一個區(qū)域中進行 的。即收

9、塵極系統(tǒng)和放電極系統(tǒng)都在一個區(qū)域。工業(yè)煙氣除塵多用這種除塵器， 因而“單區(qū)”兩字通常被省略。雙區(qū)電除塵器。雙區(qū)電除塵器：具有前后兩個區(qū)域。前區(qū)安裝放電極，稱 為電離區(qū)，粉塵進入此區(qū)首先荷電。后區(qū)安裝收塵極，稱為收塵區(qū)，荷電粉塵在 此區(qū)域被捕集。雙區(qū)電除塵器的電壓等級較低，通常采用正電暈放電。它主要用 于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的進氣凈化。近年來， 利用雙區(qū)電防塵器的原理設計的電除塵器 用于工業(yè)皮氣的凈化， 例如用于瀝青煙塵和高爐煤氣的凈化，也都取得較好的效 果。單區(qū)電除塵器，按其結構不同又可分為以下類型：按電極形狀可分為板式、管式和棒式電除塵器。板式電除塵器的收塵極呈板狀。 為了減少粉塵的二次飛揚和增加極

10、板的剛度，通常將極板軋制成不同的凹凸槽 形。管式電除塵器收塵極由一根或一組截面呈圓形、六角形或方形的管子構成， 放電極位于管子中心， 含塵氣體自下而上進入管內(nèi)。 通常用于除去氣體中的液滴。 棒式電除塵器的收塵極是用鋼筋編成棒驚狀，它結實，耐腐蝕，不易變形，但自重大，耗鋼材多電場的劃分 一臺電除塵器由若干個電場串聯(lián)組成。為了防止熱彎曲。 沿氣流方向的每個電場 長度一般控制在左右。 另外還需考慮煙塵通過電場的時間，為了使處理時間達到 設計上的要求，必須設置數(shù)個長度相同的電場。在通常的情況下，一般設計 3 個 電場。在處理煙氣量大的場合，還可以將電場在處理煙氣流方向上并行排列。電除塵器的選型（1）電

11、除塵器型號的確定本次設計選用臥式、板式、無輔助電極的寬間距（ 400mm）電除塵器。（ 2）電除塵器的臺數(shù)采用一臺除塵器（ 3）電場風速（ v）的確定對于電爐，由于粉塵粒徑很小，一般在311 m之間，故不可取過高的電場風速，以免引起二次揚塵，故取s 。（ 4）電除塵的截面積 F （初定）（ 5）除塵效率標準狀態(tài)下煙氣的含塵濃所以c0 ce 4.37 0.03 99.3%c04.376）有效驅(qū)進速度的確定式中 電除塵器的除塵效率， %；設計的電廠用煤，由于含硫量很低，為 %，含水分也不大，為 %，粉塵較細，盡管 堿性氧化物（ K2O和 Na2O）的含量較高，但比電阻很高，所以最終導致驅(qū)進速度 不

12、高，故除塵比較困難。對于電廠鍋爐， 雖然影響驅(qū)進速度的因素很多， 但實際上媒含硫量和粉塵歷經(jīng)分 布是影響驅(qū)進速度的主要因素。根據(jù)經(jīng)驗，當燃煤含硫量大于%，小于 2%，氧化鈉含量大于 %，電暈線為芒刺時，同極距為 400mm時，有效驅(qū)進速度可由下式計 算。式中 S 媒的含硫量，%；a 平均101520253035k1式中 1, 2, 粒度為 a1, a2, 組成的百分比；則該電廠的 a平均 為由表查得 k=，當 S 1.5%時 ，得（ 7）收塵極面積（ A）由意希公式有計算求得的極表面積后，在選擇電除塵器的實際極板面積時，適當增加一些余量也可稱為儲備參數(shù)）一般按 5%左右考慮（ 8）比集塵面積（

13、 f ）（ 9）電場數(shù)（ n）的確定在臥式電除塵器中，一般可將電極沿氣流方向分為幾段，即通稱幾個電場。為適應粉塵的特性，達到較好的供電效果和電極的清灰 性能，單電場長度不宜過大，一般取 ，對要求凈化效率高的電除塵器，一般選擇 34 個電場。本次設計由于除塵效率較高，故選 4 個電場。（ 10）電場高度（ h）取 h=3m（ 11）同極距（ 2s）的確定 一般電除塵器的極間距為 250300mm。但根據(jù)國內(nèi) 外的實踐來看， 電廠鍋爐尾部使用寬間距電除塵器可以獲得更高的除塵效率和更 低的排放濃度。故本次設計采用 400mm的同極距。12）通道數(shù)由式 Zh(2sF k ) 計算，k 為除塵器的阻流寬

14、度，其中設計選用 Z 型板， Z 形板寬度為 40mm， k 為Fh(2s k )11.3mm3 (0.4 0.02)取 Z 12mm電場斷面（ F）有式 F Zh(2s k ) 12 3 (0.4 0.02) 13.68m2Q 10392 4 / 36000 .84(m / s)則實際風速F 13.68（14）每電場有效長度（ l ）根據(jù)所選的陽極板來看，板寬 480mm根, 據(jù)上式計算的陽極板數(shù)為故需要的板的板數(shù)為 4 塊，則電場有效長度為電除塵器總體尺寸的確定（ 1）寬度方向上的尺寸a電場有效寬度電除塵器為雙室，內(nèi)壁寬為式中 最外層的一排極板中心 線與內(nèi)壁間的距離，取則 B 400 12

15、 4 100 300 5500 mm柱間距 Lk式中 1 收塵器殼體鋼板的厚度 ，一般取 5mm；l ，每電場長度方向需要的100mm；則 Lk 5500 2 5 300 5810 mmh1H1h2h3H22）高度方向的尺寸從收塵器頂梁底面到灰斗上端面的距離 式中 h 電場高度；由電除塵器橫斷面圖知，灰斗上端到支柱基礎面距離（ H 2 ） 根據(jù)電除塵器的大小，可取 H 2 350mm（3）長度方向的尺寸a. 電除塵器殼體內(nèi)壁長由電除塵器沿氣流方向尺寸圖，可取 le1 400mm， le2 470mm， C 380mmb. 沿氣流方向的柱距 將收塵極安裝在頂梁底面，每電場的荷重由兩根梁和柱承擔，

16、立柱設計成等距，且柱距為首尾的邊柱與壁的距離為電除塵器零部件的設計和計算（1）進氣箱 采用水平引入式進氣箱，如圖所示，并取 0 8m s ，則進氣箱進 氣口的面積為（兩個進風口）考慮到進氣口盡可能與電廠斷面相似，可取進氣箱長度 LZ, 按 LZ 0.55 0.56 a1 a2 250 確定。式中 a1,a2 F0和FK處最大邊長；故進氣中心高度（從進氣中心至側(cè)部底梁下端面） H4 為（ 2）出氣箱 出氣箱最小面積為出氣箱長度為出氣箱大端高度 h5 為（ 3）灰斗 采用角錐形灰斗，沿氣流方向設 4 個，垂直于氣流也設 4 個，灰斗 下口取 300mm 300mm2 斗壁斜度最小 60，則灰斗高為

17、4）氣流分布板分布板層數(shù)的確定由于 FK 3 2.28 9.74 20F0 1.95 0.36故分布板層數(shù)取 n 2分布板的阻力系數(shù)2Fn可由式N0 FK 1 確定F0式中 阻力系數(shù)；所以 1.8 9.74 1 16.5開孔率的確定 多孔板的阻力系數(shù)與它的開孔率 f 由下式確定30%Hp應為避免高次方程，已知阻力系數(shù)，可以利用圖解法求解。查圖可知 f氣流分布板的尺寸 根據(jù)電廠斷面，進氣管出口到第一層多孔板的距離滿足的條件 H P 0.8Dr式中 Dr 進氣管的水力半徑，Dr2F0；n0故取相鄰兩層多孔板的距離 l2 應滿足條件為 l2 0.2Dr式中 D r 進氣管的水力半徑，Dr2F0；n0

18、由取l2 0.4m根據(jù)圖，可以計算的寬度和高度分別為B1 B2 2.28m ， H1 2990 ， H2 2823為避免分布板沉積下來的粉塵堵塞。 在分布板與進、出氣底端之間要有一定間隙0.02H 0.02 3000 60mm ，故兩層分布板高度為H1 2930， H2 2763多孔板可由 3mm厚的鋼板彎成槽制成， 其彎邊可為 25mm，這樣可以增加板的剛度， 其寬度取 400mm左右，上下焊以連接板，上下用螺栓懸吊于上部頂梁，下部與一 撞擊桿相連，敲擊撞擊桿則可振落板上的積灰。分布板的振打 多孔分布板需要安裝振打機構， 以清除板上的積灰。 分布板的 振打控制應是連續(xù)的。（ 5）槽形板的設計

19、 由于氣流渦流現(xiàn)象的存在和二次飛揚，使出氣箱和出氣管 道存在積灰，加了槽形板后，對粉塵有強烈的吸收作用，提高除塵效率。（ 6）電暈極系統(tǒng)及振打裝置電暈線的選擇 電暈線應選擇放電性能好， 起暈電壓低，對煙氣條件變化的適應性強；機械強度大，不斷線，耐腐蝕；高溫下不變形；有足夠的剛度以及清灰性能好等。本設計采用 BS系列魯奇型電收塵器的 V15 線。電暈極排數(shù)和線間距的確定 陰極排和通道數(shù)相等，故在臥式電除塵器內(nèi)極線間距大小會直接影響到電暈電流值和除塵效率。電暈線的固定 放電極懸掛框架水平桿和垂直桿全部采用鋼管， 用專用管卡進 行固定， 下部與框架連接的間距架用 90彎頭向上， 整個懸掛假設計合理，

20、 堅固 輕便，減少了內(nèi)部空間占用，現(xiàn)場安裝方便。電暈極的振打 排放濃度低于 50mg/m3時，放電極振打采用側(cè)部振打轉(zhuǎn)動， 放 電極振打控制應是連續(xù)的。保溫箱及高壓進線箱 在絕緣套附近需裝設管狀電加熱器，在管套外設保溫 箱，保溫箱內(nèi)的溫度應高于收塵器室內(nèi)煙氣露點溫度， 并在保溫箱裝設恒溫控制 儀，以便控制加熱器的工作。保溫箱的內(nèi)部尺寸在保證不發(fā)生電擊穿條件下尺寸越小越好， 這樣既可以節(jié)省材 料，減輕質(zhì)量，又有利于內(nèi)部清掃。保溫箱的殼體保溫層可采用100mm厚的礦渣棉，保溫箱的各部分尺寸按下式計算。式中 S 收塵器內(nèi)兩極間的距離 ，本設計中 S取400mm 。（ 7）收塵極系統(tǒng)及其振打裝置a.

21、板的選擇 考慮到極板要有良好的性能， 良好的振動加速度分布性能，沿極板功率15kW高度方向版面的振打加速度分布基本上均勻，有較好的防止二次飛揚的性能，較小的剛才耗量，有較大的剛度。本設計選用 YC型極板b. 極排數(shù)的確定陽極排數(shù)可由通道數(shù)確定，即 M Z C1式中 C1 室數(shù)，設計電除塵為雙 室，故 C1為2 。則 M 12 2 14極板的懸吊 極板被懸吊在殼體頂梁的小梁上。極板的振打形式 收塵極的振打采用撓壁錘裝置。 采用間斷振打， 每分鐘 6 次， 并按順序分開振打， 6h 真打一次，一次十分鐘。（ 8）輸灰系統(tǒng) 選用設備如下星形卸灰閥400 400 4 臺 功率 2.5kW儲灰倉4000

22、1 臺 儲灰量約為 40m3粉料加濕機JS4030（雙螺旋攪拌加試） 1 臺輸灰能力12t/h5. 供電系統(tǒng)的設計（1）供電裝置的選型二次電壓 工作電場為 30003500V/cm, 空載電場為 4000V/cm。工作電壓 U1 3000 3500V cm 20cm 60 70kV空載電壓U1 4000V cm 20cm 80kVb. 二次電流 選取電流板密度為 m2，取每一個電場用兩臺整流器， 故每個整流器 對應的極板面積為 506 8 63.3m2 ，故整流設備應輸出的電流為（ 2）接地保護 電除塵器殼體要與接地網(wǎng)可靠連接，接地點要求每電場設一個， 用扁鋼與接地網(wǎng)相連接，整流室所有金屬部分

23、如控制柜、 變壓器和電抗器及其外 殼體的接地端、電纜頭支架、金屬隔離網(wǎng)，都必須十分可靠接地。6. 殼體電收塵器全部采用鋼結構外殼。 電收塵器的下部分排灰選用拉鏈機、 刮板輸送機、 回轉(zhuǎn)卸料器。為消除應力，拉鏈機和殼體下部灰斗之間應裝設伸縮節(jié)。電除塵器 本體由安裝在地梁下的活動支座及固定支座支撐， 以保證個支點在正常運行時格 子膨脹方向上自由移動。三、電除塵器的保溫和防腐電除塵器的保溫 鋪設保溫層前，應將殼體外表面的鐵銹及塵土清除干凈，然后將保溫層固定螺栓按圖紙規(guī)定的間距焊接與殼體上，再涂上一層防銹漆。根據(jù)保溫層設計圖紙核實保溫層材料和輔助的種類和數(shù)量。保溫層材料容易吸收潮氣，應采取措施防止其受

24、雨水澆淋。 保溫材料的拼接部分，不應存在間隙，以免影響保溫效果，如有間隙，則應用同樣的材料充填。 設備防腐主要采用防腐涂料和防腐材料。電除塵器的防腐 防腐涂料應符合以下要求：（1）涂料應有良好的耐腐蝕性；（ 2）涂料應密實無孔，并且有良好的物力機械強度。（ 3）涂料應有良好的附著力，附著力是確保設備、管道使用壽命的重要因素。（4）應具有良好的耐熱性，選擇的涂料品種應能滿足使用溫度的要求。5）涂料施工方法必須切實可行。6）對設備外壁的防腐涂料還必須符合以下要求：涂料應具有防腐、防潮、防工業(yè)大氣的腐蝕性能， 應能耐紫外線日照等物理因素作用。 涂料應具有一定色澤， 除起防腐作用外，還用具有裝飾、標識

25、作用。根據(jù)作用的地點和要求，選擇一定 顏色的防腐蝕涂料。涂層應能在室溫下固化。確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置計算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。（1） 各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。一旦確定各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對各 裝置及管道的布置應力求簡單、緊湊、管路占地面積小，并使安裝、操作和檢修 方便。（2）管徑的確定式中 Q 工況下管道內(nèi)的煙氣流 量，m3 s；取 14m s則 d 4 2.9 0.51m14圓整并選取風道鋼質(zhì)板風管500由公式 d四、煙囪的設計煙囪高度的確定首先確定公用一個煙囪的所有鍋

26、爐的總蒸發(fā)量( t/h )，然后根據(jù)鍋爐大氣污染 物排放標準中的規(guī)定(表 3-1 鍋爐煙囪高度)確定煙囪高度。表 3-1 鍋爐煙囪高度煙囪總額定出力 /(t/h)1122661010202035煙囪最低高度 /(m)202530354045鍋爐總額定出力： 4 4 16 t h故選定煙囪高度為 40m 。煙氣直徑的計算 煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算：式中 Q 通過煙囪的總煙氣量， m3 h；煙囪出口煙氣流速 (m/s)通風方式運行情況全負荷最小負荷機械通風102045自然通風6103選定 4m s圓整取 d 1.9m煙囪底部直徑： 式中 d2 煙囪出口直徑， m;取 i 0.02，煙囪的抽力 式中 H 煙囪高度， m；五、系統(tǒng)阻力的計算摩擦壓力損失對于圓管：式中 L 管道長度， m；a. 對于 500 圓管b. 對于磚砌拱形煙道故 B 531mm則 R AX式中， A 為面積， X 為周長。