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电除尘器课程设计报告大气污染控制工程电除尘器设计课程设计报告学生姓名班级学号时间xx年5月13日-19日指导教师XX大学环境科学与工程学院课程设计任务书
一、待除尘电厂根本情况某电厂地处东南季风区,四季清楚,温暖湿润,春季温暖雨连绵,夏季炎热雨量大,秋季凉爽枯燥,冬季低温,少雨雪根据当地气象台多年气象资料统计,其特征值如下累年平均气压
1011.0hPa累年最高气压
1038.9hPa累年最低气压
986.6hPa累年平均气温
17.6℃极端最高气温
40.9℃极端最低气温-
9.9℃厂址处全年北N风出现频率为
20.0%,西北NW风出现频率为
14.7%,西W风出现频率
13.1%,南S风出现频率
6.0%,东北WE风出现频率
9.6%,东E风出现频率
8.3%,东南SE风出现频率
8.0%,西南SW风出现频率
7.2%,静风出现频率为
13.1%火力发电厂是中国最主要的烟尘排放源,也是烟尘污染治理的重点重力沉降室和离心别离器是使颗粒物向固定器壁移动的设备,这两种设备在工业中对粒径小于5m的颗粒物不能到达有效捕集的目的,而资料显示火力发电厂颗粒物粒径主要为2-4m那么如果想使壁除尘设备能够用于捕集小颗粒物,就必须使这些设备施加比重力和离心力更强的作用力电除尘器(ESP)类似于重力沉降室或离心别离器,只不过是通过静电力使颗粒物移向器壁,对小颗粒物的捕集具有很好的效果电除尘器各方面特性均优于前两种设备,故火力发电厂多采用电除尘器进行尾气处理据有关资料介绍,截止xx年为止,中国燃煤火电装机约占电力总装机的73%,打到258000MW;发电用煤到达657780MW与此同时,电除尘器在火电厂的应用取得了高速开展,目前中国新建大中型火电机组近乎100%配置了电除尘器,装备火电机组达2亿千瓦以上,电除尘器的数量占国内市场总量的75%以上本次课程设计将简介电除尘器特点、分类以及工作原理;根据火力发电厂数据资料,设计电除尘器,计算各类相关参数并且给出相关图表自动化程度高,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,可以长期连续平安运行;恶劣环境下运行稳定可在高温或强腐蚀性气体下操作;可用于高温(可高达500℃)、高压和高湿(相对湿度可达100%)以及高含硫(硫3%以上)的场合,能连续运转,运行稳定,不结露,不爬电,故障率极低;使用寿命长至少使用8-10年以上;运行费用低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安装精度要求高对粉尘比电阻有一定要求
二、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1.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”两字通常被省略单区电除尘器按其结构不同又可分为以下类型按烟气在电场中的流动方向分为立式和卧式电除尘器;按清灰方式可分为干式和湿式电除尘器;按电极形状可分为板式、管式和棒式电除尘器;按电极距离大小分常规电除尘器和宽间距电除尘器2.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
三、电除尘器的工作原理含有粉尘颗粒的气体,在接有高压直流电源的阴极线又称电晕极和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时,由于阴极发生电晕放电、气体被电离,此时,带负电的气体离子,在电场力的作用下,向阳板运动,在运动中与粉尘颗粒相碰,那么使尘粒荷以负电,荷电后的尘粒在电场力的作用下,亦向阳极运动,到达阳极后,放出所带的电子,尘粒那么沉积于阳极板上,而得到净化的气体排出防尘器外电除尘器的除尘过程可分为四个阶段1.气体的电离;2.粉尘获得离子而荷电;3.荷电粉尘向电极移动;4.将电极上的粉尘去除到灰斗中去第四阶段是从电极上回收粉尘,干式电除尘器多用振打方式,湿式电除尘器那么以水冲洗本次设计采用干式电除尘器,使用振打方式第三章电除尘器选型及工艺参数设计本次设计选用卧式、板式、无辅助电极的宽间距电除尘器,采用一台除尘器
一、主要参数计算
(1)电场风速为防治积灰的二次飞扬,电场风速大小的选取,一般在
0.4~
1.5m/s范围这里取V=
1.0m/s
(2)收尘极板的板间距电除尘器收尘极板的板间距,根据多年的设计经验,从电除尘器的各个方面考虑,假设ω=f2b,当ω曲线的导数为正值时(即ω0时),加大极间距合理,反之不合理b=m+1ΔbΔb是施工误差和极板积灰产生的误差之和,可取25mm~40mm,m一般为4~b5之间美国南方研究所推荐的最大板间距为457mm李秋兰等人推荐的最大板间距不超过500mm
(4)粉尘的驱进速度粉尘的驱进速度与很多因素有关因此,驱进速度确实定,既复杂又十分重要依据煤质和灰理化分析,依据用户对电除尘器的要求和类比计算,考虑在设计、制造、安装和使用时所应采取的有利于提高驱进速度的措施,综合分析,驱进速度按下式计算ω=
9.62kS
0.625式中ω—驱进速度,cm/s;S—煤的含硫量,%;K—平均粒度影响系数表3-1粉尘粒径分布粒径20-1515-1010-88-66-44-22-1<1总计平均值
17.
512.
597531.5<
0.5含量
2.
24.
62.
614.
127.
941.
36.
01.1100%a平均=W1a1+W2a2+…W8a8100=5式中W1W2—粒度为a1,a2组成的百分比;a1a2—粒度平均粒径
(2)电晕线电晕极按放电形式分为三种
1、点放电型,如RS管形芒刺线、新型管形芒刺线、角钢芒刺线、锯齿线、鱼骨针刺线等;
2、线放电型,如星型线、麻花形线、螺旋线等;
3、面放电型,如圆电晕线等电晕极的固定方式有垂锤式和框架式两种这里选用芒刺线
(3)集尘极及电晕线的振打目前的振打方式主要有顶部绕臂锤振打;中部绕臂锤振打;下部绕臂锤振打;侧部绕臂锤振打;顶部电磁锤振打等这里采用下部绕臂捶打装置,为保证正确的振打制度,采用单边振打电晕极振打选用中部绕臂振打装置,每个电场、每个框架两侧都装设振打装置
(4)进气烟箱与出气烟箱电除尘器的进出气烟箱做成喇叭形,进气箱下部设置灰斗,以防止由于分布板别离出的大量粉尘在进气箱底板堆积或大量流入第一电场前的振打装置
(5)气流分布板和槽型板气体的导流和分配部件主要是控制气流分布,实现均流措施为使气流沿电场均匀分布,在进气箱内设置气流分布装置分布板的形式采用多孔分布板,这种分布板结构简单,且有较好的均布作用为使气流均布良好,多孔板的层数应不少于两层,这里取三层在出气烟箱处设置槽型板装置
(6)壳体壳体的作用是引导气体通过电场,支撑电极和振打设备,形成独立的收尘空间,它应该有足够的刚度和强度,稳定性,不能有改变电极间相对距离的变形,要求严密,漏风率在5%以内由于烟气中有二氧化硫等腐蚀性气体,壳体采用耐腐蚀钢材制作,采用箱形钢结构,壳体的顶盖采用户外式
(7)灰斗壳体下部灰斗有四棱台状和棱柱状两种,根据排灰方式的不同,可采用不同的形式,四棱台状灰斗多适用于顺序定时排灰,棱柱状灰斗适用于连续排灰,这里采用四棱台状灰斗,采取顺序定时排灰,灰斗的出灰口装设密封性良好的排灰阀
(8)梁柱的布置形式根据集尘极在顶梁的固定形式的不同,梁柱的布置形式也不同,分为不均匀分布的立柱结构形式和均匀分布的立柱结构,前者是将相邻的两根柱和两根梁并在一起因此有较大的横向刚度后者的结构有利于烟气加热整个顶梁,这样可以减少整个顶梁由于上下温差而产生的热应力这里采用均匀分布的立柱结构
(9)集尘极与电晕极的配置在电场设计中,集尘极与电晕极的配置通常有两种形式一种是集尘极高度大于电晕极,而电晕极的宽度略大于集尘极这种形式,这种配置形式的电晕极多制成框架式,电晕极的振打可以设置在框架中部,有较好的清灰效果,其缺点是除尘器的长度较大目前电厂多采用这种形式
(10)计算所需的收尘极面积电除尘器工作时的实际条件(如烟气性质、风量、风压、温度)与设计时设定的条件可能存在差异,或者设计者选取某些数值(如驱进速度、选定的振打周期以及气体分布等)有生产实际可能有出入,所以在设计除尘器时,要考虑一定的储藏能力目前多采用增大收尘极面积的方法作为除尘器的储藏能力按下式计算所需收尘极面积A=-qvln1-ηω×K=-500000×ln1-
0.993600×
0.055×
1.3=15118m2式中ω—驱进速度,m/s;A—总除尘面积,m2;k—储藏系数,
1.0~
1.3,这里取
1.3;qv—烟气量,m3/s;η—除尘效率,%
(11)确定电场数在卧式电除尘器中,为满足高效、可靠的运行要求,根据我国的具体情况,电场长度取
3.5m~5m为宜,电场数就排放标准取3~4个,新标准建议取4~6个,特别难收集的粉尘可取6~8个采用5个电场
(12)烟气量考虑锅炉运行一段时间后排烟温度的提高和漏风的增加,总体设计中的烟气量Q,建议采用排烟量Q工况(工况值)乘以烟温变化修正系数K1和漏风修正系数K2,K1=273+t1273+t=273+375273+350=
1.04式中t—排烟温度,℃;t1—计算排烟温度,℃;(取高于t25℃)K2建议取
1.05~
1.10,取
1.10Q=K1K2Q工况=
1.04×
1.10×500000=572000m3/h
三、电除尘器各局部尺寸的计算当电除尘器的主要参数和结构形式确定后,其各部尺寸便可通过以下计算方法求得
(1)初定电场断面F'F'=qvv=5000001×3600=
138.9m2式中F'—初定电场断面积,m2;V—电场风速,m/s
(2)电场高度hh≈F`2=
138.92=
8.3m圆整后取h=9m式中h—电场高度,m要对于极板高度h进行圆整
(3)电除尘器的通道数NN=F'/2bh=
138.
90.4×9≈
38.6式中2b—相邻两极板中心距,m将N圆整为整数,中选用双进风口时,N值应取偶数圆整后N=40
(4)电场有效宽度B有效B有效=2bN=
0.4×40=16m
(5)实际电场断面FF=hB有效=9×16=144m2
(6)电除尘器的内壁宽度B采取双进风口B=2Ns+2Δ+e1=
0.4×40+2×
0.1+
0.3=
16.5m式中Δ—最外层的一排极板中心线与内壁的距离,此值可以根据除尘器的大小在50~100mm间选取;e1—中间小柱宽度Ns—除尘器内部两极间的距离,mm
(11)烟气流方向的柱距中间柱距Ld1=L+2Le2+c=
4.2+2×
0.45+
0.4=
5.5m外侧柱距Ld2=L+2Le2+c/2=
4.2+2×
0.45+
0.2=
5.3m最外侧的柱距与除尘器内壁X1=Le1=
0.4m
(12)进气箱进气口面积F0进气箱的进气方式有上进气和水平进气两种,一般采用水平进气当采用水平引入式进气箱时,进气箱的进气尺寸按下式计算F0=qvV0=5000008×3600=
17.36m2式中F0—进气口面积,m2;V0—进气口处的流速,m/s,在电场的电除尘器设计中,进气风速可取8m/s左右考虑到进气口尽可能与电场断面相似,可取F0=
2.1m×
5.6m进气箱大端的顶端可取距梁底面350mm左右,考虑下端气流不要直冲收尘极的振打机构,所以需上移600mm为了防止粉尘在进气箱底板的沉积,底板的斜度需大于50°
(13)进气箱长度LzLz=
0.55~
0.56a1-a2+250=
0.56×(16000-5600)+250=6074mm式中a1,a2—是Fk及F0处最大边长,m;Fk—进气箱大端的面积,m2
(14)气流分布板层数n6
(16)相邻两层多孔板的距离L2Dr=Fknk=
14448.1=3mL2≥
0.2Dr取L2=
0.6m式中Dr——Fk断面上的水力直径,nk——Fk断面上的周长,m
(17)进气管出口到达一层多孔板的距离HpDr=F0n0=
17.
3615.
41.13mHp≥
0.8Dr取HP=
1.0m式中Dr—进气管的水力半径
(18)保温箱a0=
0.8~
1.2b32h0=2~
2.5b33b0=
1.1~
1.2b34式中a0—绝缘棒中心到套管外臂的距离,mm;h0—绝缘棒套管顶端到保温箱顶端距离,mm;b0—加热管中心到套管边缘的距离,mm;
(19)初定除尘效率η入口气体含尘浓度Cj=5-10g/m3工况,出口气体含尘浓度Cc=
0.1g/m3工况η=Cj-CcCj×100%=10-
0.110×100%=99%除尘效率的验算η=1-e-fω×100%=
99.75%(f=AQ)设计符合要求
(20)灰斗排灰量G0G0=3Qηqλn1=3×500000×
0.9×
0.
00001113.5t/h式中3—考虑排灰口的排灰能力应增大的倍数;qλ—粉尘进口浓度,t/m3;Q—烟气量,m3/h;η—当采用角锥形斗时,η近似取
0.85~
0.9;n1—为沿除尘器宽度方向的斗数
(21)比集尘面积fA实际=A(1+
0.5%)=15118×
1.005=15194m3f=A实际/qv=15194×3600500000=
109.4m2
(22)单区供电面积AiAi=A实际N1=2LaHZM=2LmHZM=2×
4.25×9×401=
604.8m2式中N1—供电分区数;m—电场数;M—电除尘器室数
(23)供电分区数N1N1=A实际/Ai=
15194604.8=26
(24)整流器额定电流II=
1.05ISA=
1.05×
0.4×15118=6350mA式中I—整流器的额定电流,mA;IS—板电流密度,mA/m2,一般在
0.25~
0.45采用芒刺电极时板电流密度为
0.4mA/m2A—单区的电场收尘极面积,㎡致谢在这次课程设计的撰写过程中,我得到了许多人的帮助首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供应我的支持和帮助,这是我能顺利完成这次报告的主要原因,更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题,让我能把系统做得更加完善在此期间,我不仅学到了许多新的知识,而且也开阔了视野,提高了自己的设计能力其次,我要感谢帮助过我的同学,他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学附录
一、电晕线图纸
二、收尘极板图纸附录图纸附件无参考文献
[1]鞍山矿山设计研究院《除尘设计参考资料》辽宁人民出版社1978年
[2]原永涛《火力发电厂电除尘技术》化学工业出版社xx年10月第1版
[3]黎在时《静电除尘器》冶金工业出版社1993年12月第1版
[4]金国森《化工设备设计全书-除尘设备设计》科学技术出版社1989年模板内容仅供参考 。