大氣污染控制工程課程設計——靜電除塵器

1、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 240094410 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1一、課程設計的目的1二、設計原始資料1三、設計內(nèi)容2靜電除塵器設計計算3一、燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算31. 標準狀態(tài)下理論空氣量32. 標準狀態(tài)下理論煙氣量33. 標準狀態(tài)下實際煙氣量44. 煙氣含塵濃度45. 標

2、準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算4二板式電除塵器的設計計算51. 電除塵器簡介52. 電除塵器的選型63. 電除塵器總體尺寸的確定84. 電除塵器零部件的設計和計算105. 供電系統(tǒng)的設計146. 殼體14三、 電除塵器的保溫和防腐141. 電除塵器的保溫142. 電除塵器的防腐143. 確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置15四、 煙囪的設計161. 煙囪高度的確定162. 煙氣直徑的計算163. 煙囪的抽力17五、系統(tǒng)阻力的計算171. 摩擦壓力損失172. 局部壓力損失18六、 風機和電動機選擇及計算211. 標準狀態(tài)下風機風量的計算212. 風機風壓計算213. 電動機功率計算22七

3、、系統(tǒng)中煙氣溫度的變化221. 煙氣在管道中的溫度降222. 煙氣在煙囪中的溫度降23主要參考書目23煙氣除塵系統(tǒng)設計任務書一、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。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))：1.34 kg/m3空氣過剩系數(shù)：1.4排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比

4、例：18煙氣在鍋爐出口前阻力：800 pa當?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86 kpa冬季室外空氣溫度：1空氣含水(標準狀態(tài)下)按0.0l293kg/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：car68 har6.5 sar1.5 oar6nar1 war4 aar16 var14按鍋爐大氣污染物排放標準(gbl32712011)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/m3二氧化硫排放標準(標準狀態(tài)下)：200mg/m3?；鶞恃鹾堪?%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（1） 燃煤鍋爐排煙量及煙塵

5、和二氧化硫濃度的計算。（2） 凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定。（3） 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(jié)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。（

6、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(jié)構(gòu)型式。在平面布置圖小應有方位標志（指北針）。靜電除塵器設計計算一、燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算1. 標準狀態(tài)下理論空氣量 式中 2. 標準狀態(tài)下理論煙氣量（空氣含濕量12.93g/m3）式中 3. 標準狀態(tài)下實際煙氣量式中 空氣過量系數(shù)，取1.4；標準狀態(tài)下煙氣流量q以m3/h計，因此

7、， 4. 煙氣含塵濃度式中 5. 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算式中 二板式電除塵器的設計計算1. 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： a. 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15。18。因此大大節(jié)約電力消耗。 b. 收

8、生效率高。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(jié)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(gòu)件基本上是靜止的，振打結(jié)構(gòu)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行維護保養(yǎng)，電除塵器能長期高

9、效運行。 c. 適用范圍廣。電除塵器甚至能捕集到0.1m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。 d. 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。 e. 一次投資大。與其他除塵設備相比，電除塵器結(jié)構(gòu)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： a. 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。即收塵極系統(tǒng)和

10、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。 b. 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(jié)構(gòu)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板的剛度，通常將極板

11、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(gòu)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(jié)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3.5m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。2. 電除塵器的選型（1）電除塵器型號的確定本次設計選用臥

12、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311m之間，故不可取過高的電場風速，以免引起二次揚塵，故取0.90m/s。（4）電除塵的截面積（初定）（5）除塵效率 標準狀態(tài)下煙氣的含塵濃所以 （6）有效驅(qū)進速度的確定式中 設計的電廠用煤，由于含硫量很低，為0.327%，含水分也不大，為2.1%，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

13、的主要因素。根據(jù)經(jīng)驗，當燃煤含硫量大于0.5%，小于2%，氧化鈉含量大于0.3%，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a平均101520253035k0.900.9511.051.101.15式中 則該電廠的為由表查得k=0.96，當，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（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

14、過大，一般取3.55.4m，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 計算， 為除塵器的阻流寬度， 其中設計選用z型板，z形板寬度為40mm，為0.02m。 故 取電場斷面（f）有式 則實際風速 （14）每電場有效長度（） 根據(jù)所選的陽極板來看，板寬480mm,根據(jù)上式計算的，每電場長度方向需要的陽

15、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3. 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 b.電除塵器為雙室，內(nèi)壁寬為式中 則 c.柱間距 式中 則（2）高度方向的尺寸 a.從收塵器頂梁底面到灰斗上端面的距離式中 由電除塵器橫斷面圖知， b.灰斗上端到支柱基礎面距離（） 根據(jù)電除塵器的大小，可取 （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， b.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，立柱設計成等距，且柱距為 首尾的邊柱與壁的距離為4. 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

16、圖所示，并取，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,按確定。式中 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，灰斗下口取斗壁斜度最小60°，則灰斗高為（4）氣流分布板a.分布板層數(shù)的確定由于 故分布板層數(shù)取b.分布板的阻力系數(shù)可由式確定式中 所以 c.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d.氣流分布板的尺寸 根據(jù)電廠斷面，進

17、氣管出口到第一層多孔板的距離hp應滿足的條件式中 故取相鄰兩層多孔板的距離應滿足條件為式中 由取 根據(jù)圖，可以計算的寬度和高度分別為，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，故兩層分布板高度為，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。e.分布板的振打 多孔分布板需要安裝振打機構(gòu)，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 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

18、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。c.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，堅固輕便，減少了內(nèi)部空間占用，現(xiàn)場安裝方便。d.電暈極的振打 排放濃度低于5

19、0mg/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。e.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 （7）收塵極系統(tǒng)及其振打裝置a.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，有較小的剛才

20、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，即式中 。則 c.極板的懸吊 極板被懸吊在殼體頂梁的小梁上。d.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 4臺 儲灰倉 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/h功率 15kw5. 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 空載電壓 b.二次電流 選取電流板密度為0.40ma/m2

21、，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，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(jié)構(gòu)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1. 電除塵器的保溫 鋪設保溫層前，應將殼體外表

22、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。2. 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

23、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。3. 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 取則圓整并選取風道鋼質(zhì)板風管500由公式可計算出實際煙氣流速：四、 煙囪的設計1. 煙囪高度的確定首先確定公用一個煙囪的所有鍋爐的總蒸發(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：故選定煙囪高度為。2. 煙氣直徑的計算煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算：式中 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6102.53選定圓整取煙