旋风-电二级除尘系统处理工业锅炉烟气.doc

成 绩 评 定 表
学生姓名
张婷
班级学号
13０802０１13
专　 业
环境工程
课程设计题目
旋风—电二级除尘系统处理工业锅炉烟气设计
评
语
组长签字:

成绩

日期
　 　 年 月 日

课程设计任务书
学 院
环境与化学工程学院
专　业
环境工程
学生姓名
张婷
班级学号
130802011３
课程设计题目
旋风—电二级除尘系统处理工业锅炉烟气得设计
实践教学要求与任务：
设计题目：旋风－电二级除尘处理系统处理工业锅炉烟气得设计
设计参数:１）烟气量Q=1０0０0m3N/ｈ；
　 　 　　 2)进口含尘浓度：40g／m3N;
　　 　 　 　 3）要求出口含尘浓度：低于1３0mg/ｍ３N;
综述并设计旋风除尘器处理烟气.
工作计划与进度安排：
第一天,布置课程设计题目、任务、设计要求.
第一周，查阅资料，做文献综述;初步拟定设计方案；
第二周，进行设计，完成设计报告;上交课程设计报告,并答辩。

专业负责人：
　 年　　月 日
学院教学副院长：
　 　 年 　月 日
目录
1 文献综述
　 1、１ 旋风除尘器-－—－-—-－-－--－—-－-——-－---——--—－——－-—－4
1、2　电除尘器－-——--－-－--－－-－——--－—－－－--—－—---—－—－—-5
1、3 工业锅炉烟气－--－－--—-—-——－-—－--—--—--－－—-—-—－—6
2 设计内容-－-－—---－-—－－－-—－—--—－--－-－—7
3　工艺流程与说明-—--－—－－－--－——-－—－－——－8
4 设计计算
4、1 旋风除尘器－---－-－—－－——---－－——-———--—－--—-－－---９
　 4、2 电除尘器—－－－－--—-—－————-———--－--—-—－－--—－-—－-—1１
5 设备结构报价一览表--——－-—--—-——--－—-1３
6 设计总结－－———---－-—－-—-——-－—-—-—---—１3
７ 参考文献—-—－—－—-—－-—-－————---—-－-———13
　8 附录—图纸—－—－—--—－—--—-—－-———-－－——－—15
　　１　文献综述
1、1 旋风除尘器
1、1、1　简介
旋风除尘器就是由进气管、排气管、圆筒体、圆锥体与灰斗组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装与维护管理，设备投资与操作费用都较低,已广泛用于从气流中分离固体与液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上得离心力就是重力得5～2500倍,所以旋风除尘器得效率显著高于重力沉降室.利用这一个原理基础成功研究出了一款除尘效率为百分之九十以上得旋风除尘装置.在机械式除尘器中，旋风式除尘器就是效率最高得一种。它适用于非黏性及非纤维性粉尘得去除,大多用来去除5μｍ以上得粒子。选用耐高温、耐磨蚀与腐蚀得特种金属或陶瓷材料构造得旋风除尘器,可在温度高达100０℃，压力达500×1０5Pa得条件下操作.从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为500～200０Pa。因此,它属于中效除尘器,且可用于高温烟气得净化,就是应用广泛得一种除尘器，多应用于锅炉烟气除尘、多级除尘及预除尘。它得主要缺点就是对细小尘粒（＜5μm)得去除效率较低。
1、１、2　影响因素
1、１、2、1 二次效应
由于二次效应，即被捕集粒子重新进入气流,所以在较小粒径区间内，实际效率高于理论效率;在较大粒径区间,实际效率低于理论效率。因此实际效率曲线与理论效率曲线不一致。通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效控制二次效应。
１、1、２、2 比例尺寸
旋风除尘器各个部件都有一定得比例尺寸,某个比例关系得变动,将影响除尘效率。例如,在相同得切向速度下筒体直径D越小，除尘效率越高，但不可过小；锥体适当加长，有利于提高除尘效率；排出管直径越小，除尘效率越高，但太小会导致压力降得增加。
１、1、2、3 烟气得物理性质
气体得密度与黏度、尘粒得大小与相对密度、烟气含尘浓度等物理性质都会影响旋风除尘器得除尘效率.
1、1、２、4 操作变量－流速
提高烟气人口流速，可增大除尘器内气流得切向速度，使粉尘受到得离心力增加，有利提高其除尘效率, 同时，也可提高处理含尘风量。综合考虑后,进风口得气流速度控制在１2—2０ m/s之间,最大不超过25m/s，一般选１4m/s为宜。
1、1、３ 操作规程
1、1、3、1 准备工作
（1）检查各连接部位就是否连接牢固。
（2）检查除尘器与烟道,除尘器与灰斗,灰斗与排灰装置、输灰装置等结合部得密闭性,消除漏灰、　漏气现象.
（3）关小挡板阀，启动通风机、无异常现象后逐渐启动。
１、1、3、2 技术要求
(1）注意易磨损部位如外筒内壁得变化。
(2）含尘气体温度变化或湿度降低时注意粉尘得附着、堵塞与腐蚀现象。
（3)注意压差变化与排出烟色状况。因为磨损与腐蚀会使除尘器穿孔与导致粉尘排放，于就是除尘效 率下降、排气烟色恶化、压差发生变化。
（４）注意旋风除尘器各部位得气密性,检查旋风筒气体流量与集尘浓度得变化。
1、２　电除尘器
１、２、1 工作原理
电除尘器得工作原理就是烟气通过电除尘器主体结构前得烟道时，使其烟尘带正电荷,然后烟气进入设置多层阴极板得电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板得相互吸附作用，使烟气中得颗粒烟尘吸附在阴极上,定时打击阴极板,使具有一定厚度得烟尘在自重与振动得双重作用下跌落在电除尘器结构下方得灰斗中，从而达到清除烟气中得烟尘得目得。
1、2、２ 利弊
1、２、２、1 优点
净化效率高;阻力损失小,设备阻力小、总能耗低；烟气处理量大;允许操作温度高;可以完全实现操作自动控制.
１、2、２、２缺点
设备比较复杂,要求设备调运与安装以及维护管理水平高；对粉尘比电阻有一定要求；受气体温、温度等得操作条件影响较大;一次投资较大，卧式得电除尘器占地面积较大；在某些企业实用效果达不到设计要求.
1、2、３　影响电除尘器除尘效率得因素
导致多数电除尘器除尘效率不高得因素很多，而诸多因素又相互关联,在此只简单列举如下:电除尘器选型冒进、电除尘器本体安装调试欠佳及验收不严、运行参数偏离设计值（如设计时资料提供不准,锅炉负荷变化,锅炉健康状况,燃煤变化等）、锅炉运行状态不良、供电控制不佳 、振打系统运行方式不合理、运行监督不力。
1、2、4对供电系统得要求
（1) 直流电源。高电压（一般在4０—75ｋV或更高),小电流(一般在5０－１０0ｍA或更大)。
（2) 电压波形有明显峰值与最低值.峰值提高除尘效率,低值熄弧.在生产瞬间中，大多采用单相全波整流,使用效果良好。对于高电阻率粉尘，宜采用半波整流.
（3) 电除尘器属于阻容性负载，工作条件就是电晕放电，有时扩大成闪络或拉弧。当产生闪络时,会产生震荡过电压。因此，在硅整流设备及供电回路中，必须配入经选择得电感、电阻、电容，同时硅堆设计制作，必须考虑均压、过载等。
（4) 电除尘器沉尘电极、壳体等许多构件均要求严格接地。由高压整流装置供给电晕电极高压电.一般,采用具有较高除尘效率得负电晕.
（5) 电除尘器除尘效率与供电质量密切相关。要提高除尘效率，就必须尽量提高操作电压与电晕电流，即就是提高电晕功率。
1、３ 工业锅炉烟气
１、3、1 危害
对人体得危害一方面取决于烟气中污染物质得组成、浓度、持续时间及作用部位,另一方面取决于人体得敏感性。烟气浓度高时可引起急性中毒，表现为咳嗽、咽痛、胸闷气喘、头痛、眼睛刺痛等，严重者可死亡。最常见得就是慢性中毒，引起刺激呼吸道粘膜导致慢性支气管炎等。
　　 1、3、2　烟气余热
由于工业锅炉排出得烟气温度有很大差别，高得超过３00℃，低得则在16左右，理论上它可回收利用得烟气余热。而现在得一些工业企业对烟气余热都还没进行回收利用。但就是烟气余热回收系统实现节能，确实具有重大得理论与现实意义.
1、4 除尘工艺选择
由于旋风除尘器可以作为预处理器使用,处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不收影响,且可耐400摄氏度高温，再加上电除尘器具有净化效率高、阻力损失小、设备阻力小、总能耗低、烟气处理量大等优点,因此对于烟气量Q=１0000ｍ3N／h,进口含尘浓度为4０ｇ/m3N，出口含尘浓度低于１30mg/m3N得工业锅炉烟气得除尘，选择旋风－电二级除尘系统处理。
2 设计内容
2、１污染源烟气分析
由于工业锅炉多就是燃煤，所以锅炉烟气得主要成分除粉尘、二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等外，还有氮气、氧气、水蒸气等。其中污染成分有三氧化硫、二氧化硫、Cl（HCｌ）、F（HF)等。
2、２ 处理能力
烟气量Q
进口含尘浓度
出口含尘浓度
总除尘效率
10000ｍ３Ｎ/h
40ｇ/ｍ3Ｎ
≤130mg/m３N
９9、675％
2、3 设计依据
(1）《中华人民共与国环境保护法》
(2）《中华人民共与国大气污染防治法》
　（3)《大气污染物综合排放标准》GＢ16297-１996
（4）《工业炉窑污染物排放标准》(GB９０78－1９96)
(5）《锅炉大气污染物排放标准》(GB132７1-20０1)
（６）《环境空气质量标准》（GＢ３09５—1９96）
2、4 设计原则
　 (１）首先应满足除尘工艺得需要
除尘器设计，首先应满足除尘工艺(除尘工艺流程与设施，荷载分布与特性，运行与维护，安全防护措施，保温与涂装)得需要。
　 （2)配套应用组织除尘器设计
除尘器设计，尽量采用先进技术,力求技术新颖、造型艺术、设计规范、经济适用、安全可靠。
（3)安全又经济适用
优化方案，合理选择，降低成本，正确处理一级与二级除尘器得关系，同时做好扶梯、栏杆及其她安全防护措施.
（4） 防止二次污染与转移
除尘过程不能有二次杨尘出现,也不能转移为其她污染，同时需注意除尘器噪声不能超过国家卫生标准与环保标准。
3　工艺流程与说明
3、1 处理工艺得选择
由于处理得工业锅炉烟气烟气量很大(Ｑ＝１0０0０m3Ｎ／h),含尘浓度较高,除尘效率要求9９、675％，同时锅炉烟气温度可达3０0℃以上,所以除尘器选择电除尘器比较合适。另外电除尘器得希望含尘浓度在30g/m３Ｎ以下，然而实际得进口含尘浓度为40g/ｍ3N，故而需要在电除尘器之前应设置低阻力得预净化设备，去除较大尘粒，以使设备更好地发挥作用。考虑到工业锅炉烟气本身具有得高温、较高烟气量,以及烟气内含得具有腐蚀性得成分,如SO2等,所以选择作为预除尘器使用时,可以立式安装,使用方便得旋风除尘器作为预净化设备。
综上，选择选择旋风-电二级除尘系统处理烟气量Q=１０000ｍ3Ｎ／h,进口含尘浓度为40g/mＮ3，出口含尘浓度低于13０mg/mＮ3得工业锅炉烟气。
3、２工艺流程图

　 　3、３　工艺流程说明
从锅炉出来得烟气通过烟气进口进入旋风除尘器，利用旋转气流产生得离心力除去烟气中粒径较大得烟尘；烟气再经过电除尘器，通过高压电场进行电离，使尘粒荷电,并在电场力得作用下尘粒沉积分离,使除尘效率达到要求;最后通过风机得作用将除尘后得烟气送往烟囱，排放到大气中。
４　设计计算
4、１　旋风除尘器
4、1、1 选型
=＝2、7７８ｍ3／ｓ
　则可根据上文，选取旋风除尘器XＬP/B型，因为设计并没有明确要求压力损失得大小,即就是进口气速一般为12-2５m／s，本设计取V=２0m/ｓ、
４、１、2 相关参数得计算
相关参数得比例尺寸可查《大气污染控制工程》（第三版)Ｐ187表6—3
除尘器入口界面积
A==0、１３89m2
入口宽度
b==0、26４m
入口高度
ｈ==０、527m
筒体直径
D=3、33ｂ=0、８7９1m≈880mｍ
排出管直径
de＝0、６D=５28mm
筒体长度
L＝１、7Ｄ＝14９6mm
椎体长度
H＝2、3D=2０24mm
排灰口直径
d1＝0、43D=378、４mm
假定ＸLＰ／B型旋风除尘器得除尘效率为5０％,则经过旋风除尘器后得烟气含尘浓度为20g/m3N　,即二级电除尘器得进口含尘浓度为2０g/m3N 。
4、1、3 计算压力损失
由于一般得锅炉设计单位给出得锅炉出口烟气温度在1４0℃—１50℃左右，本设计假设出口烟气温度为１50℃。
150℃时烟气近似密度为
ρ=１、2９3×=0、8３4kｇ/m3
局部阻力系数 x
ξ=16A/dｅ2=7、97
压力损失
△p＝０、５ξρV2＝13２９Ｐａ
4、１、4 分割直径
假设接近圆筒壁处得气流切向速度约等于烟气进口速度,取内外涡旋交界圆柱得直径d0＝０、7de，则
涡旋指数
n=1-（１-0、６7D０、14)（T÷2８3)０、3=0、6１4
气流在交界面上得切向速度
Vt０=V×（）n=37、45ｍ/ｓ
外涡旋气流得平均径向速度
Vr=qv÷（2πr0h0)=１、23m/s
分割直径
Dc=［(18μVｒr0)÷（ρpVｔ02）]0、5＝１、7um
所以此时旋风除尘器得分割直径为1、7um。
４、2 电除尘器
4、2、1　选型
　 本设计由于烟气量大，所以选用工业烟气除尘中应用最广泛得卧式电除尘
器.
4、2、2 目标除尘效率
η＝=99、3５％
4、2、3 确定有效驱进速度ω
有效驱进速度一般在0、１0-0、１4m/s，本设计取ω=０、11m/ｓ
4、2、4 集尘板面积A
A=—
储备系数1、0—1、3，取k＝1、2,则
A＝12４、2ｍ2
４、2、5 初定电场横断面积F’
F'＝=＝2、3m2
其中气流速度V一般在1—2m/s,本设计取Ｖ=1、2m/s
4、2、６ 电场高度ｈ
由于F’〈80m2
h===1、5m
　 4、2、7　电除尘器通道数N
N=Ｆ'÷2S÷h＝２、3÷０、4÷１、5＝3、8
其中２S为相邻两极板中心距, 2Ｓ=0、4ｍ
N此处约整后为4
4、２、8电场有效宽度Ｂ
B＝2Ｓ×Ｎ＝0、4×4=１、６m
　 4、2、９ 实际电场横断面积
F=B×h=1、6×1、5＝2、4m2 >F’＝２、3m2
则此值可取.
4、2、10 单个电场长度L
Ｌ=A÷2hNn=12４、2÷(２×1、5×4×４）=２、59ｍ
　 　 其中电场数量ｎ取4
4、2、1１ 验证实际集尘板面积A实与实际除尘效率η实
A实=2h×L×N×n=2×１、5×2、59×4×4＝124、３2ｍ2 ≈A
A实等于初设面积，故采用.
η实=１-exp（A实÷Q）＝1—exp(－1２4、32÷2、778）≈１>η=99、３5%
符合除尘效率得要求.
４、2、１2 进气箱进气口面积F０
F0=Ｑ÷Ｖ０=２、７7８÷7=０、4m2
进气方式采用水平进气,进气口处得流速V０取7m/ｓ
4、2、13 进气箱灰斗
由于进气烟气浓度较高，在进气箱末端需设置贮灰斗，设计安息角为６0°。
4、2、１4 灰斗高h灰
ｈ灰=1、７３2（B÷n1－Ｂ1)÷2＝１、732×（1、6÷2-0、4)÷２＝０、35
其中沿除尘器方向得灰斗数n1取2,灰斗下灰口尺寸B１取0、4m.
则大灰斗也取2个，其高度取１、1６m
4、2、15单区供电面积A供
A供＝A实÷N供=124、32÷2=62、１6m2
其中供电分区数N供取2
4、２、1６　气流分布板层数Ｎ层
由于F÷F0　〈6,所以N层=2
４、２、1７　灰斗排灰量G
G=3Ｑq进Π÷ｎ1=3×100０0×２0×0、８8÷2÷１０＾6=0、26４ｔ／h
其中３就是考虑排灰口得排灰能力应增大得倍数，采用角锥形灰斗时Π一般在０、85—0、9,本设计取0、88,q进为进口含尘浓度等于20g／ｍ3Ｎ。
5 设备结构报价一览表
进气烟箱
3000
灰斗
120０
气流分布板
500
钢支架
2750
壳体
3０0０
侧板
３00
阴极系统
150００
进气管
１５00
阳极系统
130０0
排气管
900
振打系统
1８０00
圆筒体
７20０
槽形板
180０
锥体
６500
以上除尘器结构价格皆就是指单价，单位:元。
6 设计总结
对于这个课程设计,刚开始十分迷茫,特别就是在没真正开始做之前,但就是在不断地翻书，快速浏览许多文档以及与同学多次沟通交流后，慢慢做上了手,也就没有那么茫然了.期间遇到不少头疼得小问题，欣慰得就是经过两周得努力，总算完成。高兴德尔就是通过这次设计我知道了由分级效率公式验证旋风除尘器设计尺寸得合理性，如果不满足,改变筒径，重新验证;还有可以通过实际除尘效率与实际集尘板面积初步验证电除尘器参数设计得就是否合理。也明白了一次成功不亚于白日做梦，摘得最后胜利果实前总会饱受挫折.然而由于我自己本身知识与时间得限制，这次得旋风-电二级除尘处理系统还存在不少问题.首先就是对一些参数得认识不够到位,其次对除尘器得设计显得有些笼统，无法应对实际得生产应用，而且本设计还限于纸上,未从实际出发考虑可行性与经济性。这些问题亟待我解决！
　7 参考文献
【1】郝吉明 马广大 王书肖 《大气污染控制工程》（第三版）
高等教育出版社 20１0、01 P177－21１
【2】嵇敬文 《除尘器》 中国建筑工业出版社 １９81 P4５—86、　Ｐ５00-54３
【3】金国淼 《除尘器》 化学工业出版社 2008、０4 P136—1４3、P33９-3６６
【4】宋宇 《区域供热工业锅炉低温烟气余热回收系统得开发研究》 哈尔滨工业大学 2０1３
【５】李强 《旋风除尘器优化设计及分离特性研究》 中南大学 2008
【6】李亚平 《电除尘器得结构分析及参数化设计》 太原理工大学　２003