电除尘器课程设计报告.docx

课程设计报告
( 2015--2016年度第一学期)

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： 201205010103
学生姓名： 何德瑞
指导教师： 吕建燚
设计周数： 1 周

成 绩：

日 期： 2016年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、待除尘电厂基本情况
某重点地区电厂要求设计与350MW 汽轮发电机组相配套的电除尘器，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型布置、 切圆燃烧、固态排渣。所提供的原始资料如下：
表1、煤质分析 表2、灰分析

二、电除尘器简介
1、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：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：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。

2、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，则使尘粒荷以负电，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，尘粒则沉积于阳极板上，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的电除尘器，由于烟气进入电除尘器后既不转弯，又不与其他物体碰撞，加之流速较低，气体阻力很小，压力损失一般为200Pa。与袋式除尘器、旋风除尘器或文丘里洗涤器相比，电除尘器的阻力仅仅是它们的1／5、1／8。因此大大节约电力消耗；
Ø、收尘效率高。初期除尘效率能达到99%。能捕集1um以下的细微粉尘，设备部件寿命较长，所以只要设计得当，并能正常进行维护保养，电除尘器能长期高效运行；
Ø、适用范围广。电除尘器甚至能捕集到0.1μm的细颗粒粉尘；粉尘浓度允许高达每立方米数十克至上百克；能适应400摄氏度以下的高温烟气。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%）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；
Ø 、自动化程度高，运行可靠费用低。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，可以长期连续安全运行；
Ø使用寿命长 至少使用 8-10 年以上。
（2）缺点：
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；
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 保证效率： ≥ 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、主要参数选择
（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=1.0 m/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，若ω= f(2b)，当ω曲线的导数为正值时（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的误差之和，可取 25mm～40mm，这里取最大误差值40mm,m一般为 4～5之间。
b = (4+1)40=200mm b = (5+1)40 =240mm
因此极板的板间距为 400mm～480mm,这里取极板间距为400mm。
（3）电晕线的线间距(2c)
电晕线的线间距对电晕电流的大小会有一定影响，电晕线距太小，由于屏蔽作用，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，最佳线距与电晕线的形式和外加电源有关。一般取0.6～0.65倍的通道宽度为宜。当极间距为400mm时，线距取240mm。
（4）粉尘的驱进速度
粉尘的驱进速度与很多因素有关。因此，驱进速度的确定，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。实际上用户所要求的除尘效率是选取驱进速度时要考虑的重要因素，一般来说，用户要求的效率越高，选取的驱进速度越小。一般情况下驱进速度的设计值是根据经验选取的。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时的1.1～1.3倍，取
ω=6×1.2=7.2cm/s。
3、电除尘器主要部件的结构形式
（1）集尘板
卧式电除尘器的集尘极目前多采用以下几种形式：
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。
目前的电除尘器多采用Z型或大C形极板，名义宽度为400mm或500mm。这里采用大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，以避免由于分布板分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，本设计要求漏风率小于2%。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。 另一种形式是电晕极高于集尘极，而宽度略小于集尘极，这种配置形式的电晕极多制成框架式。缺点：对于高温电除尘器（高于350℃），由于电晕线的伸长量大，电晕线容易弯曲影响电除尘器的正常运行。本课设中2个测试点烟气温度分别为130℃和140℃，这里采用电厂常用的第一种形式。
（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，要考虑一定的储备能力。目前多采用增大收尘极面积的方法作为除尘器的储备能力。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—储备系数，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。根据设计要求，采用5个电场。
4、电除尘器各部分尺寸的计算
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）电除尘器的通道数 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）电除尘器的内壁宽度 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，取100mm；
（7）单电场的长度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
电除尘器在与气流流动方向垂直断面上的外侧柱间距 Lk 按下式计算
L k= ( B + e' )/m=20.2+0.41=20.6m
式中e '=400mm，m=1
电除尘器在与气流流动方向上的外侧柱间距 Lk 按下式计算
Ld=L+2le+C=3.45+2*0.7+0.4=5.25m
式中le立柱至阳极板边缘的垂直距离，取0.7m；
C——柱的宽度，取0.4m.
（9）内高 H1
从除尘器顶梁底面至灰斗上端面的距离 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的X型梁上时，h1 =0；当极板悬吊于顶梁下面的悬挂装置时h1=80mm～300mm
h2—除尘极下端至撞击杆的中心距离，按结构型式取h2=35mm～50mm；
h3—撞击杆中心至灰斗上端的距离，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的距离，400～500mm；
Le2—电晕线框架到极板的距离，450～500mm；
c —两电场间框架间距，380～440mm。

（11）进气箱进气口面积 F0
进气箱的进气方式有上进气和水平进气两种，一般采用水平进气。根据实验要求，选取水平烟箱尺寸为3500*2300，每台烟气箱设2个进口。
（12）出气烟箱
出气烟箱采用水平出气方式，并设置槽型板，取各出气烟箱小端截面。根据实验要求，选取水平烟箱尺寸为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—考虑排灰口的排灰能力应增大的倍数；
qλ—粉尘进口浓度， t /m 3；
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,取n1=2。
（14）灰斗
一般在除尘器每个独立供电区下面设置一个灰斗，灰斗斜度至少取60o。灰斗下出料口的大小要根据排灰量大小选定，最小不得小于300×300mm。
表3、四棱台状灰斗的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
采用四棱台状灰斗，沿气流方向设2个灰斗，与气流垂直方向设5个灰斗共10个灰斗。灰斗下口取350×350mm2，灰斗壁与水平夹角大于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)
取设备的额定输出电流i2＝1A
共选取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/m2。
A—单区的电场收尘极面积，㎡。
四、除尘器图纸设计
图2、电除尘器设计总图
图3、收尘极和电晕极布置图 图4、除尘器内部图
五、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 2004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

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88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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