电除尘器设计说明书

大气污染控制课程设计1电除尘器设计说明书中文摘要：本设计是按照给定的烟气的含尘量以及除尘效率设计出一个尺寸合理、性能稳定、经济的电除尘器。本文从电除尘器主要结构的选型、尺寸计算等着手设计出了一个相对较合理的卧式电除尘器。Abstract:Thisdesignisthehazequantitywhich,thedustcontentaswellasthedustremovalefficiencydeferstoassignsdesignsasizetobereasonable,stableproperty,economicalelectricprecipitator.Thisarticlefromtheelectricprecipitatorprimarystructure'sshaping,thesizecomputationandsoonbegantodesignarelativelyreasonablehorizontal-typeelectricprecipitator.关键词：电除尘器；设计；计算Keywords：Electricalprecipitator；Design；Calculate1.前言1.1.选题背景1.1.1.课题的来源除尘工程是防治大气污染的主要内容，是环境工程的重要组成部分。电除尘器由于具有除尘效率高、处理烟气量大、运行维护费用低等优点，被广泛应用于电力、冶金、建材等工业领域的烟尘治理。在大气污染控制课程设计2我国电力行业，无论新建或改扩建燃煤电厂，还是老电厂，我国发电装机容量中火电装机容量占80%左右，火电机组又以燃煤机组为主，是大气污染物的主要来源之一。自2004年1月1日起，GB13223—2003《火电厂大气污染物排放标准》正式实施，新的国家标准对新建火电机组和已建成运行的不同年代的老机组烟尘排放浓度均有了更加严格的规定；火电厂烟气脱硫工艺对烟气中的粉尘浓度有严格要求。电除尘器是重要的环保设备，同时也是火电厂的高能耗设备，一般情况下电除尘器的耗电量约占机组容量的4‰。国家十一五规划明确提出“建设资源节约型、环境友好型社会”的要求，如何响应国家号召在提高除尘效率、降低烟尘排放浓度由此可见，由于电除尘器本身的技术瓶颈、我国煤质资源的客观实际以及环保要求的日趋严格，我国电除尘器的应用和发展正面临这前所未有的挑战。本课题来源于某工业中产生的烟气，已知进口颗粒物浓度为49g/m³，除尘需达到的效率为96%。1.1.2.课题的目的本课题主要为了进一步理解电除尘器的除尘原理以及主要部分，利用所学的知识设计出一个较合理、实用的电除尘器，从而达到所需要的除尘效率，是烟气得到净化。1.1.3.课题的意义在设计的过程中对电除尘器有一个宏观的了解，从而将知识应用大气污染控制课程设计3到实践中以及通过设计出一个理想的电除尘器，使工业排出的烟气含量达标，从而净化大气，减少烟气对环境的危害。1.1.4.应解决的主要问题掌握电除尘器的基本原理和主要结构的原理、选型以及有关参数的选择，从而使所设计的电除尘器达到所需要的除尘效率，使烟气达标排放。1.1.5.技术要求所设计的电除尘器首先性能要稳定，满足除尘效率的要求；第二，耗电少，经济；第三，机械性能高，噪声小；第四，外型应美观等要求。1.1.6.本设计的指导思想(1)依据招标书的要求及国家相关标准进行设计。(2)按照“高效、安全、可靠、方便、经济”的目标即除尘效率高、使用安全、运行可靠、操作方便、运行维护经济的原则进行优化设计。1.2.国内外研究现状1972年以前的探索时期，主要特征是仿造和试用，极板大多是棒帖式.电晕极为细圆，技术水平较低。我国最早使用的一台电除尘器，是解放前1936年安装在本溪工农兵水泥厂，其断面积为36m²。大气污染控制课程设计41954年仿造了第一台电除尘器，1965年对电除尘技术开始进行科学研究，直到1970年，我国投入运行的电除尘器总台数约200台，主要用于有色金属冶炼中贵金属的回收，及建材行业有用物料的回收。1972年以后的发展时期，主要特征是研制、引进、吸收、提高，电除尘技术水平迅速发展。这个时期内，70年代初期和中期，完成了3-60m²九种规格的SHWB电除尘系列化设计，首次形成了通用电除尘器系列产品。70年代末至80年代初，通过对系列化产品使用几年的实践总结，并对当时引进Ruthmuble公司的173m²和Elex公司81.9m²电除尘器进行消化吸收，结合自己近10年的研究成果，各工业部门先后开展了新型电除尘样机的研制和新的电除尘器系列化设计，如冶金工业部先后研制的成功用于武钢的60m²，大冶有色金属公司的40m²的电除尘器样机。建材行业完成CDWY和CDWH两类电除尘器系列设计。80年代中期以来，为了满足日益严格的环境质量要求，国家科委将“高效除尘技术的研究”列入“七五”攻关项目，开展了宽间距电除尘器、脉冲供电电源、烟气调质和板线配置的研究等。我国全面系统地对电除尘器技术进行研究和开发始于上个世纪60年代。在1980年以前，我国在国际电除尘器领域还处于非常落后的地位。改革开放以来，我国国民经济持续不断地高速增长，环境保护对国民经济的可持续发展显得愈来愈重要。受市场经济下的利益驱动，国内许多大、中型环保产业对电除尘器进行技术研究和开发方面的投入不断加大，电除尘器的应用得到了长足的发展。国家更是将高大气污染控制课程设计5效电除尘器技术列入“七五”国家攻关项目[4]。通过对引进技术的消化、吸收和合理借鉴，到上世纪90年代末，我国电除尘器技术水平基本上赶上国际同期先进水平。因为我国的静电除尘器起步较晚，故从机械结构上讲，无论是内件结构形式(主要是极板和极线)还是外壳结构形式，基本上套用欧式或美式结构。欧式或美式静电除尘器在结构上差异主要体现在三个方面：收尘极系统、放电极系统和振打系统三部分。在收尘极系统方面，欧、美式结构的收尘极都由薄卷板轧制而成。美式结构采用整体悬挂，而欧式结构采用自由悬挂，每块极板都可单独在气流方向稍微移动和振动。在放电极方面，美式结构的放电极大都是顶部由吊架固定的自由悬挂极线，在底部系有重锤使其张紧。导线的直径约1/8in，起晕电压为18kV。而欧式结构采用较大直径的放电极，安装于框架中，其最大的优点式断线率低，但由于极线直径达，起晕电压相对较高。在振打方面，美式结构一般采用电磁脉冲振打、电振动和气力振动，这些振动器均在极板的垂直面上运行。目前国内普遍投运的静电除尘器，除少量是从国外引进的，基本上为国内产品，其结构形式以欧式结构居多(如菲达型)，其次是GP型结构(也是仿照早期的欧洲法式结构)、美式结构，其他还有欧式鲁奇结构(水泥行业的静电除尘器和从日本引进的设备大都属于这一类)。对于电除尘器的电气系统，进入九十年代，由于高电压技术、自大气污染控制课程设计6动控制技术，计算机技术、化学反应技术的发展和融通，全新的脉冲放电技术应运而生。这一技术把含氮、硫的烟气变成化肥回收，单片微机和计算机智能控制系统的使用和推广使得电除尘器工作精确、高效，操作和维护也变得十分简单。这种脉冲荷电的特点是针对改善高比电阻灰尘的集尘特性而考虑的它是一种有效的荷电方式，脉冲供电方式正在当今世界范围内进行研究开发，有一部分己达到实用化。国外甚至已经把高压逆变电源用在电除尘器上。近年来我国还研究开发了不少新型电极电除尘器，例如邹永平等研制了横向极板电除尘器；刘林茂等研制了加装横向百叶窗式的电除尘器，陈学构等提出了静电透镜电场电除尘器；即在两平板电容器之间平行插入一个带圆孔的薄板所形成的结构；谭天佑等提出了横向工字形极板电除尘器，在I型板排中，插入了顺气流装置的带负电的平板辅助电极；张国权等研制了冲击式电除尘器，即在横向中心窗口处布置电晕线，烟气流过窗口后面横放收尘板上而被捕集。1.3.电除尘器存在的问题1.3.1.基本问题(1)高比电阻粉尘(2)烟尘的返流损失(3)气流状态不良(4)振打设备能力不足(5)电极系统的设计不完善大气污染控制课程设计7(6)高压供电设备不足(7)电除尘中高压电场分组数不够(8)电除尘设备容量太小(9)高压电气设备不稳定(对火花放电太敏感等)1.3.2.机械问题(1)电极配置不良(2)电晕电极振动或摇摆(3)收尘电极变形(4)电极上积尘太多(5)灰斗存灰太满或烟尘溢出(6)灰斗、外壳或烟道漏风(7)烟道接头处烟尘堆积(8)通过灰斗或在收尘区周围有烟气溢出1.3.3.操作问题(1)电气设备调整不当(2)通过电除尘烟量太大(3)烟气含尘浓度太大(4)工艺过程不正常(燃烧状况不良等)(5)振打强度或频率的调节不适当大气污染控制课程设计82.电除尘器设计方案论证2.1.引言除尘工程是防治大气污染的主要内容，是环境工程的重要组成部分。我国发电装机容量中火电装机容量占80%左右，火电机组又以燃煤机组为主，是大气污染的主要来源之一。随着国际国内对环境保护要求日益严格，我国也对大气排放标准不断制定新的标准。随着环境保护意识的增强，烟气治理技术的应用已越来越受到人们的重视。电除尘器以其除尘效率高、运行管理方便和适应性强等特点，已在各工业领域含烟气治理中得到了广泛的应用。作为电除尘器重要组成部分的本体，其设计的优化和日常维护对除尘效率起着举足轻重的作用。2.2.电除尘器除尘机理2.2.1.捕集效率电除尘器的捕集效率与粒子性质、电场强度、气流性质及除尘器结构等因素有关。从理论上严格的推导捕集效率公式是困难的，所以需要做一定的假设。德意希在1922年推导出除尘效率与集尘板面积、气体流量和粒子驱进速度之间的关系式(即德意希公式)时，做了以下假设：电除尘器内含尘气流为紊流；通过垂直与集尘极表面的任一断面的粉尘浓度和气流分布均匀；粉尘粒子进入电除尘器后就认为完全荷电；忽略电风、气流分布不均匀及捕集粒子重新进入气流等的影响。大气污染控制课程设计9德意希公式(formulaofDertsch)为：𝜂=1-𝑒−𝐴𝑄𝜔[𝜂=1-𝑒𝑥𝑝(−𝐴𝑄𝜔)]式中：𝐴——电除尘器集尘板总面积，m²𝑄——电除尘器的处理气量，m³/s𝜔——荷电粉尘粒子在电场中的驱进速度，m/s。2.2.2.粉尘在电场内的迁移和捕集在电除尘技术中，粉尘的捕集主要是利用在电晕电场中粉尘荷电后移向异性电极而从气流中分离出来的原理，涉及悬浮粒子荷电，带电粒子在电场内迁移和捕集，以及将捕集物从集尘表面上清除等三个基本过程，它主要分为四个阶段：(1)施加电场在一对电极之间施加电压，就可以建立起电场，它的作用是：(a)在高压放电极附近的场强很强，造成气体的电离，产生大量离子，形成电晕放电的必要条件；(b)电场促使离子与尘粒碰撞，使尘粒荷电；(c)驱动荷电尘粒向收尘极移动。(2)气体的电离(电晕放电)电除尘器中能够形成电晕放电的基本条件是，在正负电极间的电位差，应保证形成使气体电离发生电晕放电的非均匀电场。在放电极表面电场强度最大，距放电极愈远电场强度愈小。电晕放电原理如图大气污染控制课程设计102-1所示。电子和阴离子是电场中粒子荷电的来源。实验证实电场中离子的迁移速度与电场强度成正比，可用下式表示：𝑢0=𝐾𝑖×𝐸式中𝑢0——离子的迁移速度，m/s；𝐸——电场强度，V/m；𝐾𝑖——离子迁移率，m²/(V·m)。图2.1：电晕放电原理图(3)尘粒荷电尘粒荷电荷电量的大小与尘粒粒径、电场强度及停留时间等因素有关，通常认为尘粒荷电有两个主要机理：电场荷电和扩散荷电。电场荷电是在电场中气体离子沿电力线运动时与粉尘粒子碰撞使其荷电。对半径大于0.5μm的尘粒，电场荷电起主导作用。扩散荷电是扩大气污染控制课程设计11散荷电是由离子的热运动引起的。对半径小于0.2μm的尘粒，则为扩散荷电起主导作用。而半径在0.2-0.5μm之间的尘粒，两者均起作用。图2.2：板式电除尘器工作原理图(4)收尘板式电除尘器的工作原理如图2.2所示。粉尘荷电后，在电场作用下，各自按其所带电荷的极性不同，向极性相反的电极运动，并沉积于其上。2.2.3.尘粒的运动和捕集(1)尘粒所受的力及