大气污染控制工程--电除尘器课程设计报告.docx

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电除尘器设计课程设计报告

学生姓名：

班级：

学号：

时间：

2013年5月13日-19日

指导教师：

华中科技大学环境科学与工程学院

课程设计任务书

一、待除尘电厂基本情况

某电厂地处东南季风区，四季分明，温暖湿润，春季温暖雨连绵，夏季炎热雨量大，秋季凉爽干燥，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%。

电厂烟气情况：

烟气量Q=500,000m3/h（工况）

废气温度tj=350-400℃tc=330-370℃

含尘浓度C=5-10g/m3（工况）

煤挥发分A=26．6％（烘煤时）

电厂所用煤的组成成分

成分

SO2

SO3

O2

N2

H2O

组成

10-12

0.1-0.3

2.7-3

77.6-80

8-9

粉尘粒径分布

粒径

20-25

15-10

10-8

8-6

6-4

4-2

2-1

＜1

总计

平均值

17.5

12.5

9

7

5

3

1.5

＜0.5

含量

2.2

4.6

2.6

14.1

27.9

41.3

6.0

1.1

100%

粉尘比电阻

温度℃

21

120

230

300

比电阻Ω·cm

3×107

9×107

1×107

3.8×107

二、除尘器设计要求

烟气量Q=500,000m3/h（工况）

出口粉尘浓度：

100mg/m3（标准工况）

三、设计参数

1、电场风速选择

2、确定所需的收尘极面积、间距

3、确定电场数

4、电晕线选型（给出图纸）

5、收尘极板选型（给出图纸）

四、电除尘器设计课程设计报告要求

1、课程设计文本结构

1）课程设计任务书

2）课程设计目录

3）课程设计正文

4）致谢

5）附录

6）参考文献

2、课程设计内容要求

根据三中所确定内容，给出设计参数，要求：

1）给出设计依据

2）给出设计过程

3）给出参考文献出处

五、基本参考文献

[1]化工设备设计全书《除尘设备设计》科学技术出版社,1989

[2]（日）通产省公安害保安局《除尘技术》建筑工业出版社,1977

[3]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

[4]黎在时.《电除尘器的选型安装与运行管理》中国电力版社，2005

[5]黎在时《静电除尘器》.冶金工业出版社1993年12月第一版

[6]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

目录

第一章 引言 1

第二章 电除尘器简介 2

一、 电除尘器特点 2

二、电除尘器的分类 3

三、电除尘器的工作原理 3

第三章电除尘器选型及工艺参数设计 4

一、主要参数计算 4

（1）电场风速 4

（2）收尘极板的板间距 4

（3）电晕线的线间距（2c） 4

（4）粉尘的驱进速度 5

二、电除尘器主要部件的结构形式 6

（1）集尘板 6

（2）电晕线 6

（3）集尘极及电晕线的振打 6

（4）进气烟箱与出气烟箱 6

（5）气流分布板和槽型板 6

（6）壳体 7

（7）灰斗 7

（8）梁柱的布置形式 7

（9）集尘极与电晕极的配置 7

（10）计算所需的收尘极面积 8

（11）确定电场数 8

（12）烟气量 8

三、电除尘器各部分尺寸的计算 9

（1）初定电场断面F' 9

（2）电场高度h 9

（3）电除尘器的通道数N 9

（4）电场有效宽度B有效 9

（5）实际电场断面F 9

（6）电除尘器的内壁宽度B 10

（7）柱间距Lk 10

（8）内高H1 10

（9）单电场的长度L 10

（10）电除尘器壳体内壁长LH 10

（11）烟气流方向的柱距 11

（12）进气箱进气口面积F0 11

（13）进气箱长度Lz 11

（14）气流分布板层数n 11

（15）气体分布板开孔率t 12

（16）相邻两层多孔板的距离L2 12

（17）进气管出口到达一层多孔板的距离Hp 12

（18）保温箱 12

（19）初定除尘效率η 13

（20）灰斗排灰量G0 13

（21）比集尘面积f 13

（22）单区供电面积Ai 13

（23）供电分区数N1 14

（24）整流器额定电流I 14

致谢 15

附录 16

一、RS电晕线图纸 16

二、收尘极板图纸 17

参考文献 18

第一章引言

中国是典型的煤烟型污染国家，烟尘污染问题过去曾经是、现在也还是、未来一段时间内恐怕仍然是制约中国可持续发展战略实施的重大环境问题之一。

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。

重力沉降室和离心分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5µm的颗粒物不能达到有效捕集的目的，而资料显示火力发电厂颗粒物粒径主要为2-4µm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分离器，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2002年为止，中国燃煤火电装机约占电力总装机的73%，打到258000MW；发电用煤达到657780MW。

与此同时，电除尘器在火电厂的应用取得了高速发展，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。

第二章电除尘器简介

一、电除尘器特点

电除尘器与其他种类除尘器的根本区别，在于实现被子与烟气分离所需的力是直接作用在荷电粒子上的库仑力。

同其他类型的除尘器相比，它具有以下几个特点：

Ø处理烟气量大可达105～106m3/h；

Ø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。

Ø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，可以长期连续安全运行；

Ø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；

Ø使用寿命长至少使用8-10年以上；

Ø运行费用低

Ø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。

Ø安装精度要求高

Ø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，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。

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，湿式电除尘器则以水冲洗。

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，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，m一般为4～b5之间。

所以b=（4+1）40=200mmb=（5+1）40=240mm

因此极板的板间距为400mm～480mm。

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。

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