电除尘器优秀课程设计优质报告.docx

课程设计汇报
( --第一学期)

课程名称： 除尘技术
题 目： 电除尘器设计
院 系： 环境学院
班 级： 环工1201
学 号： 05010103
学生姓名： 何德瑞
指导老师： 吕建燚
设计周数： 1 周

成 绩：

日 期： 1 月17 日

目录
一、待除尘电厂基本情况 4
二、电除尘器简介 4
1、电除尘器的分类 4
2、电除尘器的工作原理 5
3、电除尘器特点 5
（1）优点： 5
（2）缺点： 6
三、设计正文 6
1、设计要求 6
2、主要参数选择 6
（1）电场风速 6
（2）收尘极板的板间距 6
（3）电晕线的线间距 7
（4）粉尘的驱进速度 7
3、电除尘器主要部件的结构形式 7
（1）集尘板 7
（2）电晕线 8
（3）集尘极及电晕线的振打 8
（4）进气烟箱与出气烟箱 8
（5）气流分布板和槽型板 8
（6）壳体 8
（7）灰斗 9
（8）梁柱的布置形式 9
（9）集尘极与电晕极的配置 9
（10）计算所需的收尘极面积 9
（11）确定电场数 10
（12）烟气量 10
4、电除尘器各部分尺寸的计算 10
（1）初定电场断面 11
（2）电场高度 11
（3）电除尘器的通道数 11
（4）电场有效宽度 11
（5）实际电场断面 11
（6）电除尘器的内壁宽度 11
（7）单电场的长度 12
（8）柱间距 12
（9）内高 12
（10）电除尘器壳体内壁长 12
（11）进气箱进气口面积 13
（12）出气烟箱 13
（13）灰斗排灰量 13
（14）灰斗 13
（l 5）电除尘器总体外形尺寸 13
（l 6）供电设备选型 14
（17）整流器额定电流 14
四、除尘器图纸设计 15
五、参考文献 15

一、待除尘电厂基础情况
某关键地域电厂要求设计和350MW 汽轮发电机组相配套电除尘器，其中锅炉岛为1175t/h 亚临界强制循环汽包型燃煤锅炉。该锅炉为单炉膛、Π型部署、 切圆燃烧、固态排渣。所提供原始资料以下：
表1、煤质分析 表2、灰分析

二、电除尘器介绍
1、电除尘器分类
电除尘器有多个类型，依据集尘极和放电极在电除尘器中配置不一样，可分为两大类：
（1）、单区电除尘器：粒子荷电和捕集是在同一个区域中进行。即收尘极系统和放电极系统全部在一个区域。工业烟气除尘多用这种除尘器，所以“单区”两字通常被省略。单区电除尘器按其结构不一样又可分为以下类型：按烟气在电场中流动方向分为立式和卧式电除尘器；按清灰方法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：含有前后两个区域。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。双区电除尘器电压等级较低，通常采取正电晕放电。它关键用于空气调整系统进气净化。多年来，利用双区电防尘器原理设计电除尘器用于工业皮气净化，比如用于沥青烟尘和高炉煤气净化。

2、电除尘器工作原理
含有粉尘颗粒气体，在接有高压直流电源阴极线(又称电晕极)和接地阳极板之间所形成高压电场经过时，因为阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电气体离子，在电场力作用下，向阳板运动，在运动中和粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后尘粒在电场力作用下，亦向阳极运动，抵达阳极后，放出所带电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化气体排出防尘器外。
电除尘器除尘过程可分为四个阶段：
（1）、气体电离；
（2）、粉尘取得离子而荷电；
（3）、荷电粉尘向电极移动；
（4）、将电极上粉尘清除到灰斗中去。

3、电除尘器特点
（1）优点：
、处理烟气量大，可达105～106m3/h；
、阻力小，耗能少，大约0.2～0.4kWh/1000m3。一台处理烟气量为400000m3／h电除尘器，因为烟气进入电除尘器后既不转弯，又不和其它物体碰撞，加之流速较低，气体阻力很小，压力损失通常为200Pa。和袋式除尘器、旋风除尘器或文丘里洗涤器相比，电除尘器阻力仅仅是它们1／5、1／8。所以大大节省电力消耗；
Ø、收尘效率高。早期除尘效率能达成99%。能捕集1um以下细微粉尘，设备部件寿命较长，所以只要设计适当，并能正常进行维护保养，电除尘器能长久高效运行；
Ø、适用范围广。电除尘器甚至能捕集到0.1μm细颗粒粉尘；粉尘浓度许可高达每立方米数十克至上百克；能适应400摄氏度以下高温烟气。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%）和高含硫（硫3%以上）场所，能连续运转，运行稳定，不结露，不爬电，故障率极低；
Ø 、自动化程度高，运行可靠费用低。电除尘器采取微机能够实现全盘自动化。因为其运动零部件少，在正常情况下维修工作量较小，能够长久连续安全运行；
Ø使用寿命长 最少使用 8-10 年以上。
（2）缺点：
一次投资大。和其它除尘设备相比，电除尘器结构较复杂．消耗钢材多、一次性投资费用较高；
技术要求高：电除尘器对制造、安装和维护管理水平、安装精度要求较高；
对粉尘比电阻有一定要求。
三、设计正文
1、设计要求
1.1 设备名称：电除尘器
1.2 型式：干式、卧式、板式
1.3 数量：每台炉配两台除尘器
1.4 每台除尘器入口烟气量： 220 m3/s
1.5 除尘器入口烟气温度： 120℃
1.6 除尘器入口含尘量： 21.0 g/m3(设计煤种)
1.7 确保效率： ≥ 99.78%
1.8 本体阻力： < 300 Pa
1.9 本体漏风率： < 2.0 %
1.10 气流均布系数： < 0.2
1.11 阴极线振打加速度： >50g
阳极板振打加速度： >150g
1.12 电场数： 5 个
1.13 每台除尘器烟气进口数： 2 个( 水平烟箱，接口尺寸3500 × 2300 )
烟气出口数： 2 个( 水平烟箱，接口尺寸3500 × 2300 )
1.14 每台除尘器灰斗数量： 10个
2、关键参数选择
（1）电场风速
为防治积灰二次飞扬，电场风速大小选择，通常在0.4～1.5m/s范围。这里取V=1.0 m/s。
（2）收尘极板板间距
电除尘器收尘极板板间距，依据多年设计经验，从电除尘器各个方面考虑，若ω= f(2b)，当ω曲线导数为正值时（即ω>0时），加大极间距合理，反之不合理。
b = (m+1)Δb
Δb是施工误差和极板积灰产生误差之和，可取 25mm～40mm，这里取最大误差值40mm,m通常为 4～5之间。
b = (4+1)40=200mm b = (5+1)40 =240mm
所以极板板间距为 400mm～480mm,这里取极板间距为400mm。
（3）电晕线线间距(2c)
电晕线线间距对电晕电流大小会有一定影响，电晕线距太小，因为屏蔽作用，电流值降低，甚至为零；电晕线距太大，电流密度降低，影响除尘效率。经试验，最好线距和电晕线形式和外加电源相关。通常取0.6～0.65倍通道宽度为宜。当极间距为400mm时，线距取240mm。
（4）粉尘驱进速度
粉尘驱进速度和很多原因相关。所以，驱进速度确实定，既复杂又十分关键。依据煤质和灰理化分析，依据用户对电除尘器要求和类比计算，考虑在设计、制造、安装和使用时所应采取有利于提升驱进速度方法。实际上用户所要求除尘效率是选择驱进速度时要考虑关键原因，通常来说，用户要求效率越高，选择驱进速度越小。通常情况下驱进速度设计值是依据经验选择。当板间距取300mm时，驱进速度取5～6cm/s；板间距为400mm时，驱进速度为板间距300mm时1.1～1.3倍，取
ω=6×1.2=7.2cm/s。
3、电除尘器关键部件结构形式
（1）集尘板
卧式电除尘器集尘极现在多采取以下多个形式：
1、小C形极板；2、波纹形极板；3、CW形极板；4、鱼鳞板状极板；5、网状形极板；6、ZT形极板；7、工字形极板；8、Z形极板；9、大C形极板等。
现在电除尘器多采取Z型或大C形极板，名义宽度为400mm或500mm。这里采取大C型极板。
（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。电晕极固定方法有垂锤式和框架式两种。这里选择芒刺线。
（3）集尘极及电晕线振打
现在振打方法关键有：
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。
这里采取下部绕臂捶打装置，为确保正确振打制度，采取单边振打。电晕极振打选择中部绕臂振打装置，每个电场、每个框架两侧全部装设振打装置。
（4）进气烟箱和出气烟箱
电除尘器进出气烟箱做成喇叭形，进气箱下部设置灰斗，以避免因为分布板分离出大量粉尘在进气箱底板堆积或大量流入第一电场前振打装置。
（5）气流分布板和槽型板
气体导流和分配部件关键是控制气流分布，实现均流方法。为使气流沿电场均匀分布，在进气箱内设置气流分布装置。分布板形式采取多孔分布板，这种分布板结构简单，且有很好均布作用。为使气流均布良好，多孔板层数应不少于两层，这里取三层。在出气烟箱处设置槽型板装置。
（6）壳体
壳体作用是引导气体经过电场，支撑电极和振打设备，形成独立收尘空间，它应该有足够刚度和强度，稳定性，不能有改变电极间相对距离变形，要求严密，漏风率在5%以内，本设计要求漏风率小于2%。因为烟气中有二氧化硫等腐蚀性气体，壳体采取耐腐蚀钢材制作，采取箱形钢结构，壳体顶盖采取户外式。
（7）灰斗
壳体下部灰斗有四棱台状和棱柱状两种，依据排灰方法不一样，可采取不一样形式，四棱台状灰斗多适适用于次序定时排灰，棱柱状灰斗适适用于连续排灰，这里采取四棱台状灰斗，采取次序定时排灰，灰斗出灰口装设密封性良好排灰阀。
（8）梁柱部署形式
依据集尘极在顶梁固定形式不一样，梁柱部署形式也不一样，分为不均匀分布立柱结构形式和均匀分布立柱结构，前者是将相邻两根柱和两根梁并在一起所以有较大横向刚度。后者结构有利于烟气加热整个顶梁，这么能够降低整个顶梁因为上下温差而产生热应力。这里采取均匀分布立柱结构。
（9）集尘极和电晕极配置
在电场设计中，集尘极和电晕极配置通常有两种形式：一个是集尘极高度大于电晕极，而电晕极宽度略大于集尘极这种形式，这种配置形式电晕极多制成框架式，电晕极振打能够设置在框架中部，有很好清灰效果，其缺点是：除尘器长度较大。现在电厂多采取这种形式。 另一个形式是电晕极高于集尘极，而宽度略小于集尘极，这种配置形式电晕极多制成框架式。缺点：对于高温电除尘器（高于350℃），因为电晕线伸长量大，电晕线轻易弯曲影响电除尘器正常运行。本课设中2个测试点烟气温度分别为130℃和140℃，这里采取电厂常见第一个形式。
（10）计算所需收尘极面积
电除尘器工作时实际条件（如烟气性质、风量、风压、温度）和设计时设定条件可能存在差异，或设计者选择一些数值（如驱进速度、选定振打周期和气体分布等）有生产实际可能有出入，所以在设计除尘器时，要考虑一定贮备能力。现在多采取增大收尘极面积方法作为除尘器贮备能力。按下式计算所需收尘极面积
A=-qvln1-ηω×K=-220×ln1-0.99780.072×1.3=18697m2
式中 A—总除尘面积，m2 ；
ω—驱进速度，m/s；
k—贮备系数，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、可靠运行要求，依据中国具体情况，电场长度取3.5m～5m为宜，电场数就排放标准取3～4个，新标准提议取4～6个，尤其难搜集粉尘可取6～8个。依据设计要求，采取5个电场。
4、电除尘器各部分尺寸计算
当电除尘器关键参数和结构形式确定后，其各部尺寸便可经过下列计算方法求得：
（1）初定电场断面 F'
F'=qvv=2201=220m2
式中 F '—初定电场断面积，m2；
V —电场风速，m/s。
（2）电场高度 h
h≈F`2=2202=10.49m

圆整后取h=11m。
式中 h—电场高度，m。
（3）电除尘器通道数 N
N = F ' / 2bh=2200.4×11≈50
式中 2b—相邻两极板中心距，m。
（4）电场有效宽度 B有效
B有效=2bN=0.4×50=20m
（5）实际电场断面F
F = hB有效=11×20=220m2
（6）电除尘器内壁宽度 B
采取单进风口： B=2bN+2Δ=0.4*50+2×0.1=20.2m
式中 Δ—最外层一排极板中心线和内壁距离，此值能够依据除尘器大小在50～100mm间选择，取100mm；
（7）单电场长度L
L=A/2Nnh=18697/(2×50×5×11)=3.45m
式中 n—电场数量
（8）柱间距 Lk和Ld
电除尘器在和气流流动方向垂直断面上外侧柱间距 Lk 按下式计算
L k= ( B + e' )/m=20.2+0.41=20.6m
式中e '=400mm，m=1
电除尘器在和气流流动方向上外侧柱间距 Lk 按下式计算
Ld=L+2le+C=3.45+2*0.7+0.4=5.25m
式中le立柱至阳极板边缘垂直距离，取0.7m；
C——柱宽度，取0.4m.
（9）内高 H1
从除尘器顶梁底面至灰斗上端面距离 H1
H1= h+h1+h2+h3=11+0+0.04 +0.21=11.25m
式中 h—除尘极板有效高度，m；
h1—当极板上端悬吊于顶梁X型梁上时，h1 =0；当极板悬吊于顶梁下面悬挂装置时h1=80mm～300mm
h2—除尘极下端至撞击杆中心距离，按结构型式取h2=35mm～50mm；
h3—撞击杆中心至灰斗上端距离，取h3 =160mm～300mm。
（10）电除尘器壳体内壁长LH
LH = n(L + 2Le2 + c) + 2Le1－c=5×（3.45+2×0.45+0.4）+2×0.4-0.4=24.15m
式中 Le1—电除尘器内壁顶端到电晕线框架距离，400～500mm；
Le2—电晕线框架到极板距离，450～500mm；
c —两电场间框架间距，380～440mm。

（11）进气箱进气口面积 F0
进气箱进气方法有上进气和水平进气两种，通常采取水平进气。依据试验要求，选择水平烟箱尺寸为3500*2300，每台烟气箱设2个进口。
（12）出气烟箱
出气烟箱采取水平出气方法，并设置槽型板，取各出气烟箱小端截面。依据试验要求，选择水平烟箱尺寸为3500*2300，每台烟气箱设2个进口。
（13）灰斗排灰量 G0
G0=(3Qηqλ)/n1 =(3×220×0.9×21)/2 =12474g/s=22.45t/h
式中 3—考虑排灰口排灰能力应增大倍数；
qλ—粉尘进口浓度， t /m 3；
Q—烟气量， m3 /h ；
η—当采取角锥形斗时，η近似取 0.85～0.9；
n1—为沿除尘器宽度方向斗数,取n1=2。
（14）灰斗
通常在除尘器每个独立供电区下面设置一个灰斗，灰斗斜度最少取60o。灰斗下出料口大小要依据排灰量大小选定，最小不得小于300×300mm。
表3、四棱台状灰斗排灰量和对应斗口宽
排灰斗口宽B1（mm）
300×300
350×350
400×400
500×500
排灰量（t/h）
20
35
50
100
采取四棱台状灰斗，沿气流方向设2个灰斗，和气流垂直方向设5个灰斗共10个灰斗。灰斗下口取350×350mm2，灰斗壁和水平夹角大于60o，灰斗高度取4300mm。

（l 5）电除尘器总体外形尺寸
除尘器总长＝进气烟箱长+柱距长×电场数+出气烟箱长
＝3500+5250×5+3500=33250mm=33.25m；
除尘器总宽＝2×走台宽度+室数×柱间宽
＝2×1800+1×20600＝24200mm=24.2m；
除尘器总高＝极板有效高度+灰斗高度+顶部大梁高度+顶部遮栏高度+底部卸灰阀高度＝11000+4300+1700+1200+600＝18800mm=18.8m。
（l 6）供电设备选型
当同极间距为300mm 时可取额定电压为65KV；当同极间距为400mm时可取额定电压为72kV,本设计中取72kV。
除尘器运行所需最大电晕电流为
i2＝0.4×18697／8＝934.85(mA)
取设备额定输出电流i2＝1A
共选择GGAJ02D型—1A／72kv高压供电设备8台。
（17）整流器额定电流I
I = 1.05ISA=1.05×0.4×15118=6350 mA
式中 I—整流器额定电流，mA；
IS—板电流密度，mA/m2，通常在 0.25～0.45。采取芒刺电极时板电流密度为0.4mA/m2。
A—单区电场收尘极面积，㎡。
四、除尘器图纸设计
图2、电除尘器设计总图
图3、收尘极和电晕极部署图 图4、除尘器内部图
五、参考文件
[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 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