大氣污染控制工程課程設(shè)計-電除塵器的設(shè)計

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科課程設(shè)計說明書一、緒論1.1 設(shè)計內(nèi)容、要求1.1.1設(shè)計內(nèi)容1題目 電除塵器的設(shè)計2.目的與意義 使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)和大氣污染控制工程專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)的主要設(shè)備電除塵器設(shè)計的基本知識和方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的環(huán)境工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識分析問題和解決工程設(shè)計問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊，進(jìn)行工程設(shè)計計算、圖紙繪制及編寫說明書的基本能力。1.1.2設(shè)計要求1、基本資料本設(shè)計處理一發(fā)電量為600MW機(jī)組發(fā)電廠的鍋爐煙氣。（1）煙氣氣體性質(zhì)鍋爐排出的煙氣量：；煙氣溫度、壓強(qiáng)：135、-2000Pa；（ 當(dāng)?shù)卮髿鈮海?.76104Pa）煙氣含塵濃度：；粉塵的比電阻：。（2）其原煤含硫量為0.76，煤灰中Na2O為0.52；煙氣的粒度分布如下表所示： 粒徑（） <2 46 610 1020 2030 3035百分比組成 8 25 19.2 19.8 19.5 8.52.設(shè)計要求設(shè)計電除塵器，其除塵效率不低于99%。3.工作量要求（1）設(shè)計說明書一份。（2）設(shè)計圖紙：除塵器外形圖、進(jìn)出氣箱幾何尺寸圖各一張，共兩張。1.2電除塵器工作原理及特點(diǎn)電除塵器是含塵氣體在通過高壓電場進(jìn)行電離的過程中，使塵粒荷電，并在電場力的作用下式塵粒沉積在集塵板上，將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設(shè)備。具有分離粒子耗能少、氣流阻力也小的特點(diǎn)，同時由于作用在粒子上的靜電力相對較大，所以即使對亞微米級也能有效地捕集。1.2.1電除塵器的工作原理圖1-1電除塵器工作原理圖三個基本過程:1.懸浮粒子荷電高壓直流電暈高壓直流電暈是使粒子荷電的最有效辦法，廣泛用于靜電除塵過程。電暈過程發(fā)生于活化的高壓電極和接地極之間，電極之間的空間內(nèi)形成高濃度的氣體粒子，含塵氣流通過這個空間時，塵粒在百分之幾秒的時間內(nèi)因碰撞俘獲氣體粒子而導(dǎo)致荷電。圖1-2 電暈放電原理圖2.帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集延續(xù)的電暈電場（單區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）來實(shí)現(xiàn)的。3.捕集物從集塵表面上清除通過振打除去接地電極上的顆粒層并使其落入灰斗，當(dāng)粒子為液態(tài)時，被捕集粒子會發(fā)生凝集并滴入下部容器內(nèi)。1.2.2電除塵器的特點(diǎn)含塵氣體在靜電除塵器內(nèi)沿水平方向運(yùn)動，與其他靜電除塵器相比有以下特點(diǎn)：（1）壓力損失小，一般為200500Pa；（2）處理煙氣量大，可達(dá)105106m3/h；（3）能耗低，大約0.20.4kWh/（1000m3）；（4）對細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高于99；（5）可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作；（6）一次性投資高；（7）安裝精度要求高；（8）對粉塵比電阻有一定要求； 二、 主要設(shè)備及說明電除塵器一般由除塵器本體和供電裝置兩大部分組成。除塵器本體包括電暈電極，集塵極，高壓供電設(shè)備，氣流分布裝置，外殼及灰斗。2.1電暈電極 常用的有直徑3mm左右的圓形線、星形線及鋸齒線、芒刺線等 。電暈極系統(tǒng)是產(chǎn)生電暈、建立電場的最主要構(gòu)件，它決定了放電的強(qiáng)弱，影響煙氣中粉塵荷電的性能，直接關(guān)系著除塵效率。另外，它的強(qiáng)度和可靠性也直接關(guān)系著整個電除塵器的安全運(yùn)行，所以電暈極系統(tǒng)是電除塵器設(shè)計、制造和安裝的關(guān)鍵部件。必須選配良好的線型、合理的結(jié)構(gòu)和適宜的振打。安裝時要保證嚴(yán)格的極間距，保證整個電暈極系統(tǒng)與電除塵器其它部件良好的絕緣性能和足夠的放電距離。電暈線的一般要求：起暈電壓低、電暈電流大、機(jī)械強(qiáng)度高、能維持準(zhǔn)確的極距、易清灰等。電暈線固定方式有重錘懸吊式和管框繃線式。 a.圓形線 b.星形線 c.鋸齒線 d.芒刺線 圖1-3電暈級形狀圖1-4重錘懸吊式電暈級示意圖 圖1-5管框繃線式電暈級示意圖2.2集塵極集塵極結(jié)構(gòu)對粉塵的二次揚(yáng)起，及除塵器金屬消耗量 （約占總耗量的4050%）有很大影響。集塵極系統(tǒng)是由若干排極板與電暈極相間排列，與電暈極共同組成電場，它是粉塵沉積的重要部件，直接影響著電除塵器的效率。集塵極一般由鋼材軋制。性能良好的集塵極應(yīng)滿足下述基本要求：振打時粉塵的二次揚(yáng)起少、單位集塵面積消耗金屬量低、極板高度較大時，應(yīng)有一定的剛性，不易變形、振打時易于清灰，造價低。圖1-6常用板式電除塵器集塵級2.3儲灰系統(tǒng) 儲灰系統(tǒng)儲灰系統(tǒng)的功能是把從電極上落下來的粉塵進(jìn)行集中，并經(jīng)排灰系統(tǒng)送到其它裝置中去。一般集灰斗為四棱臺狀或棱柱狀，四棱臺狀灰斗多采用星形排灰閥順序定時排灰，棱柱狀灰斗多采用鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)連續(xù)排灰。電除塵器的儲灰系統(tǒng)事故較多，特別是定時排灰的灰斗，往往由于灰斗積灰過滿造成電暈極接地；連續(xù)排灰的灰斗積灰太少或斗壁密封不嚴(yán)會使空氣泄入引起二次飛揚(yáng)，此外，如果下部排灰裝置能力不夠也容易引起運(yùn)行故障?；叶穬A角過小或斗壁加熱保溫不良，會造成落灰不暢，甚至結(jié)塊堵塞。所以儲灰系統(tǒng)的設(shè)計、制造和安裝都應(yīng)引予以足夠重視，為了防止氣流半旁路，在灰斗中要設(shè)置若干塊阻流板。2.4供電設(shè)備高壓供電設(shè)備提供粒子荷電和捕集所需要的高場強(qiáng)和電暈電流，供電設(shè)備必須十分穩(wěn)定，希望工作壽命在二十年之上，通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70一l000kV，電流為1002000mA 。增加供電機(jī)組的數(shù)目，減少每個機(jī)組供電的電暈線數(shù)，能改善電除塵器性能，但投資增加，必須考慮效率和投資兩方面因素。2.5氣流分布板 電除塵器內(nèi)氣流分布對除塵效率具有較大影響，為保證氣流分布均勻，在進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)變徑管道，進(jìn)口變徑管內(nèi)應(yīng)設(shè)氣流分布板。 最常見的氣流分布板有百葉窗式、多孔板分布格子、槽形鋼式和欄桿型分布板。 對氣流分布的具體要求是：任何一點(diǎn)的流速不得超過該斷面平均流速的土40% 在任何一個測定斷面上，85%以上測點(diǎn)的流速與平均流速不得相差土25%。 三、電除塵器的總體設(shè)計3.1電除塵器外形尺寸設(shè)計計算3.1.1.確定驅(qū)進(jìn)速度（ ） 當(dāng)煤的含硫量大于，小于，粉塵中含量大于，電暈線采用芒刺型電極，極間距取為400mm時，可按下式計算： (3-1-1)式中，煤的含硫量（%）；平均粒度影響系數(shù)，其值按表3-2選定。 (3-1-2)式中，粒度為，組成的百分比，本設(shè)計中粒度百分比詳見表3-1。 ，粒度平均粒徑。表3 -1煙氣粒度分布表 粒徑（） <2 46 610 1020 2030 3035百分比組成 8 25 19.2 19.8 19.5 8.5則 表3-2 平均粒度影響系數(shù)()1015202530350.9 0.9511.051.11.15 15按表2-2根據(jù)內(nèi)插法 得 10 帶入公式2-1得 0.9 13.4735 0.95 3.1.2計算所需集塵極面積（ A ） (3-1-3) 式中，A所需收塵極面積； Q被處理煙氣量（）； 除塵器要求的除塵效率； 粉塵驅(qū)進(jìn)速度（）； K儲備系數(shù)。配用兩臺電除塵器，取K=1。則為,取除塵效率為99.5%則 為了保留一定的緩沖余地，實(shí)際面積要大一些 (3-1-4)則 3.1.3初選電場斷面（ ) (3-1-5) 式中，電場風(fēng)速，取值范圍為0.81.5m/s,取為1.2m/s，則 3.1.4極板高度 ( )對于在以上的電除塵器采用雙進(jìn)風(fēng)口。當(dāng)時，極板高度 (3-1-6) 則 對極板高度進(jìn)行圓整，因?yàn)楦叨却笥?m,所以1m為一級,則取h=18m3.1.5求通道數(shù)( Z ) (3-1-7) 式中，相鄰兩極板中心距，取2S=0.4m； 集塵極板的阻流寬度，取0.0015則 ，采用雙進(jìn)風(fēng)口則Z為偶數(shù)，取Z為74個3.1.6電除塵器的電場實(shí)際斷面( F ) 電除塵器的有效寬度為： (3-1-8)則 (3-1-9) 3.1.7除塵器內(nèi)壁寬( B )采用雙進(jìn)風(fēng)，中間設(shè)立柱 (3-1-10) 式中，最外層的一排極板中心線與內(nèi)壁的距離，此值可根據(jù)電除塵器大小在50100之間取值，取100 中間立柱的寬度，取300mm則 3.1.8柱間距（ ） (3-1-11) 式中，除塵器殼體鋼板的厚度，一般取5 mm 柱的寬度。在殼體強(qiáng)度計算前，先參考下表3-3選取。 表3-3 采用工字鋼做點(diǎn)收塵器支柱的尺寸斷面規(guī)格（）51015203040506070120120180250250320320320320450450500600查表知=600mm。則 3.1.9除塵器內(nèi)高（ ） (3-1-12) 式中，收塵極板有效高度（m），； 當(dāng)極板上端懸吊于頂梁的X型梁上時，； 收塵極下端至撞擊桿的中心距離，按結(jié)構(gòu)型式不同取mm本設(shè)計中取=43.5 mm； 撞擊桿的中心至灰斗上端的距離，一般取 mm,本設(shè)計中取=240mm。則 3.1.10電暈極框架高度（ ） (3-1-13) 式中，電暈極框架上端與梁底面的豎直距離； 電暈極框架下端與收塵極撞擊桿中心線的距離（在投影高度上）。按下表3-4知=240mm, =220mm.表3-4 極板配置尺寸極間距300400極板懸吊形式 (mm)220 180330 240（mm）160220則 3.1.11每個電場的電場長度（ ） (3-1-14)式中，電場數(shù)量，按下表2-5查得n=3。 表3-5電場數(shù)量的選擇-vln(1- w<3.64>47>795345<59234913-23則 ，取5.6m 3.1.12除塵器殼體內(nèi)壁長( ) (3-1-15) 式中， mm , 取430 mm mm , 取460 mm mm , 取400 mm則 3.1.13求沿氣流方向的柱距( )電除塵器的柱距根據(jù)結(jié)構(gòu)型式不同而不同，當(dāng)收塵極的懸掛采用懸吊式，柱一般采用工字鋼組合式斷面，此時中間柱距： （3-1-16）則 外側(cè)柱距： （3-1-17）則 外側(cè)柱距與除塵器內(nèi)壁距離1： X1 （3-1-18）則 X1=430mm3.2進(jìn)出氣箱尺寸設(shè)計3.2.1進(jìn)氣箱當(dāng)采用水平引入式的進(jìn)氣箱時，進(jìn)氣箱的進(jìn)氣口尺寸為： （3-2-1） 式中 進(jìn)氣口面積（m2）； 進(jìn)氣口處的風(fēng)速（m/s），取12m/s；則 進(jìn)氣箱大端面積： （3-2-2）則 考慮到進(jìn)口盡可能與電場面相似，且則取 進(jìn)氣箱長度，按下式計算： （3-2-3） 式中，； 且H1-350-600 = 17334mm ； 5631mm。則 = 0.56（173345631）+250=6804mm。取進(jìn)氣箱的底數(shù)與水平面夾角為50，進(jìn)氣口中心高H3：設(shè)側(cè)部底梁高為850 mm，則 （3-2-4）則 3.2.2出氣箱設(shè)計時采用水平出氣,出氣箱大端的頂端取在頂梁底面下350 mm處。出氣箱小端面積： （3-2-5）則 出氣箱長度： （3-2-6）則 出氣箱大端高度： (3-2-7)則 出氣箱中心高： （3-2-8）則 3.3灰斗的設(shè)計計算設(shè)計為四棱臺灰斗，其排灰量 = （3-3-1）式中，q入煙氣含塵濃度，為28g/m3；=0.850.9，取=0.87則 =表3-6四棱臺狀灰斗排灰量排灰口小口寬B（mm）300350400500排灰量 (t/h)203550100查表3-6；取為mm。采用角錐形灰斗，沿氣流方向設(shè)四個灰斗，與氣流垂直方向上設(shè)八個灰斗，灰斗的下口取 mm，斗壁斜度為60。因?yàn)榛叶犯叨葹椋?(3-3-2)則 3.4氣流分布板設(shè)計計算3.4.1分布板的層數(shù)（ np ） np (3-4-1)式中，N0氣流在入口處按氣流動量計算的速度場系數(shù)，對于直管或帶有導(dǎo)向 管的彎頭N0=1.2；對于不帶導(dǎo)向板的緩慢彎頭，當(dāng)彎管后面沒有平直段 時，N0 =1.8 2.0，本設(shè)計取1.2 則 np 根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，多孔板層數(shù)可按取6時，取1層；620時，取2層；2050時，取3層。因?yàn)?10.2，所以取2層3.4.2分布板的阻力系數(shù)( ） = (3-4-2)式中：阻力系數(shù)； 則 3.4.3 開孔率的確定（ f ）由開孔率與阻力系數(shù)關(guān)系圖知，當(dāng)=11.24時，f=0.35 圖3-1 開孔率與阻力系數(shù)關(guān)系圖 總結(jié)歷時兩周的課程設(shè)計結(jié)束了,雖然很忙碌，但收獲了許多。最基本學(xué)習(xí)到了電除塵器的設(shè)計計算,真正了解到了電除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)，使自己也更深地明白了電除塵器的特點(diǎn)及運(yùn)行原理，同時在這次課程設(shè)計中不但提高了動手能力而且進(jìn)一步理解和掌握了所學(xué)知識。在設(shè)計的過程中遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如各個設(shè)備尺寸的計算，CAD圖的繪制通過這次課程設(shè)計之后，使得我又將以前所學(xué)過的知識重新溫故了。我認(rèn)為，在這次課程設(shè)計中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。不管怎樣，這些都是一種鍛煉，一種知識的積累，能力的提高。完全可以把這個當(dāng)作基礎(chǔ)東西，只有掌握了這些最基礎(chǔ)的，才可以更進(jìn)一步，取得更好的成績。很少有人會一步登天的，永不言棄才是最重要的。同時經(jīng)過幾天緊張的課程設(shè)計，從中學(xué)到了許多在課本上所學(xué)不到的東西，而且鍛煉了自己畫圖的水平，提高了自己的能力，為以后走上工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。 在此我要感謝我的指導(dǎo)老師給我悉心的幫助和對我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，同時感謝我周圍的同學(xué)，他們給了我許多幫助和鼓勵，如果沒有他們的幫助，此次課設(shè)的完成將變得更困難,感謝他們在我設(shè)計中給了我許多寶貴的意見和建議。最后，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，同時設(shè)計時間有限，有許多不足之處，以及考慮不周全的地方，在此衷心希望老師能夠批評指導(dǎo)。 參考文獻(xiàn)【1】高林香主編.除塵技術(shù).華北電力大學(xué).2001.3 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