13-14电除尘器的总体设计

第五节电除尘器的总体设计根据用户所提供的原始资料及使用要求，确定电除尘器的主要参数、结构形式及总体尺寸，并绘出电除尘器总图。设计电除尘器需有下列资料：1．煤、灰及烟气资料：煤质分析、粉尘性质和烟气特性等。2．系统及工况资料：炉型、容量、耗煤量、空气预热器型式及系统漏风选值。3．现场气象资料：海拔及气压、环境温度、风载、雪载、地震烈度及安装现场位置限定。4．对电除尘器的要求：除尘效率、允许漏风和阻力等。一、主要技术参数的确定电除尘器的主要技术参数包括：电场风速、板间距、线间距和尘粒的驱进速度等。1.电场风速（v）电场风速是指电除尘器在单位时间内处理的烟气量与电场断面的比值，即（m/s）FQV烟气在电除尘器内流速大小的选取一般在0.8～1.5m／s范围内。2.板间距（2b）根据多依奇效率公式，若除尘器的处理烟气量一定，则当Aω值为最大时，电除尘器有最高的除尘效率。而对具有一定收尘空间的除尘器来说，Aω是板间距的函数，所以当时，有极大值。经一系列推导求得板间距为250mm。从1965年以后，在采用芒刺状电晕电极情况下，许多单位经过试验，发现当板间距增大至300mm时，可以获得最好的除尘效率；所以，在采用单层板式电极时，板间距均改为选取300mm。0)(dbAdA板间距加宽．增大了绝缘距离，抑制电场“闪络”；加宽板间距可以提高两极工作电压，粉尘的驱进速度也相应提高；除尘器内电极的安装和维修也都较为方便；由于粉尘驱进速度的增大，在处理相同烟气量和达到相同除尘效率条件下，所需的收尘极面积减少。根据目前经验，采用板间距为400mm～500mm是有利的。驱进速度与板间距的关系3.线间距（2c）线距太近，电晕线会由于屏蔽作用使导线的单位电流值降低.距离太大会减小除尘器内电晕线根数，使空间的电流密度降低，也会使收尘极板的电流密度降低，从而影响除尘器的除尘效率。一般取0.6~0.65倍通道宽度为宜。4.驱进速度(ω)驱进速度是电除尘器设计的主要参数。驱进速度越大，则所需的收尘极板面积越小。驱进速度的理论计算值便不能直接用于设计上，它仅仅是一个“象征”值。随着粒径的减小，ω值相应降低；比电阻对ω值影响极大，当比电阻增大值，ω值将大大降低。煤的含硫量和粉尘颗粒直径是影响ω值的主要因素。当煤的含硫量大于0.5％小于2％、粉尘中氧化钠含量大于0.3％、电晕线采用芒刺型电极、板间距为300mm时，推荐按下式计算ω(当板间距为400mm时应乘以1.3)：(cm/s)(3-82)式中s——煤的含硫量(％)；k——平均粒度影响系数，按表选取。表中（3-83）625.04.7ks1002211nnaWaWaW平均a平均（μm）101520253035k0.00.0511.051.11.15平均粒度影响系数一般来讲，用户要求的效率越高，选取的驱进速度值应越小。二、电除尘器的总体设计与计算电除尘器总体设计的内容包括：确定各主要部件的结构型式；计算所需的收尘极面积；选定电场数；根据确定的参数计算除尘器断面、通道数、电场长度；然后计算除尘器各部分尺寸并画出除尘器的外形图；计算供电装置所需的电流、电压值，并选定供电装置的型号、容量。1.主要部件的结构型式卧式电除尘器的收尘极目前多采用板式电极，且多采用Z型或C型断面的长条形极板，名义宽度为400mm或500mm，第一、二电场的电晕线可选用芒刺电晕线。第三、四电场可选用星形线。收尘极的振打，可采用下部挠臂锤振打装置，为保证正确的振打制度，均应采用单边振打；也可以采用顶部电磁锤振打装置。电晕极振打可选用中部挠臂锤打装置或顶部电磁锤振打装置。电除尘器的进、出气烟箱常做成喇叭形。当进口烟气含尘浓度较高时，可在进气烟箱下部设置灰斗(称前端灰斗)。在进气烟箱内设置气流分布装置(包括分布板及分布板振打机构)。采用多孔板的形式，多孔板的层数应不少于两层。壳体多采用箱型的结构，壳体下部的灰斗有四棱台状和棱柱状两种。灰斗的出灰口需装设星形排灰阀或双层翻板阀。电除尘器可设计成单室的，也可以设计成双室的。电除尘器配套的硅整流装置可以直接安放在除尘器的顶部，也可以放在单独设置的房间内。在电场设计中，收尘极与电晕极的配置通常有两种形式。收尘极与电晕极的配置2.计算所需的收尘极面积考虑储备能力，多采用增大收尘极面积的方法。设计时按下式计算所需收尘极面积，k值可取1.1~1.3。（m2）kQA)1ln(3.确定电场数将电极沿气流方向分为几段，即通常所称几个电场。根据我国的具体情况，电场长度取3~5m为宜，电场数可根据可靠性和效率的要求不同取3~6个。4.电尘器各部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）电场断面积：初定电场断面F´（3-87）VQF3600'当断面较大时(大于80m2)，可设置两个进气烟箱，以便气流沿断面均匀分布。极板有效高度和电场宽度可按下式求得：（3-88）（3-89）2'FhhFB''电除尘器的通道数：（3-90）bhFbBZ2'2'将Z值圆整为整数，当选用双进气烟箱时，Z值应取偶数。那么电除尘器的电场有效宽度B有效为：（3-91）将有效极板高度尺寸进行圆整。当高度小于8m时，最好以0.5m一级，大于8m时．最好以1m为一级。这样，电除尘器的实际断面F为：（3-92）有效BhF=Z2bB有效(2)电除尘器的电场长度：单电场长度l按下式计算：（3-93）上述l值求出后，应按每块极板的名义宽度的倍数进行圆整。电除尘器的总有效电场长度为：（3-94）nZhAl2lnL有效(3)电除尘器的柱间距：电除尘器在与气流流动方向垂直断面上的柱间距Lk，按下式确定：（3-95）meBLk/)'(除尘器内壁宽度B:对于单室：（3-96）对于双室：（3-97）式中⊿——最外层的一排极板中心线与内壁的距离，此值一般可取50~100mm。22ZbB'42eZbB电除尘器端面规格B(m2)51015203040506070~120120~180工字钢支柱的规格(mm)250250320320320320450450500500表3-6采用工字钢做电除尘器支柱的尺寸电除尘器在沿气流方向上的柱距长Ld可按下式确定：(3-98)式中：la——立柱至阳极板边缘的垂直距离，一般取500、1000mm；C——柱的宽度，一般取380—440mm。(4)进、出气烟箱进气烟箱的进气方式一般均采用水平进气方式。CllLad2进气烟箱的进气方式当采用水平引入式进气烟箱时，进气烟箱的进气口的尺寸按下式计算：（3-99）式中F0——进气口面积(m2)；V0——进气口处的风速(m／s)。该值越小，对电除尘器越有利，一般可取13m~15m／s。进气烟箱大端的顶端可距梁底面350mm左右，以防止窜气。为防止粉尘在进气箱底板的沉积，底板的斜度需大于50o。进气烟箱长度L2可按下式计算：（3-100）式中a1、a1——分别为Fk及F0处最大边长。Fk——进气烟箱大端的面积。当进气烟箱内安装导流装置时，上式中的系数可降至0.35。电除尘器出气烟箱大端尺寸一般设计成比进气烟箱的大端小。出气烟箱的尺寸可按下列方法确定：出气烟箱小端面积F0＇：一般取F0＇＝F0；出气烟箱大端的顶端取在顶梁底面下350mm处；出气烟箱大端高度h5：h5≥0.8al+0.2a2+170；出气烟箱底板斜度取60o以上；出气烟箱长度Lw：Lw＝0.8L2。003600VQF250))(56.0~55.0(212aaL出气烟箱（5）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。排灰斗口宽B1（mm）300×300350×350400×400500×500排灰量（t/h）203550100四棱台状灰斗的排灰量5.供电设备容量的确定整流器的额定电压按除尘器异极间距的大小选取3~3.5kv/cm，对于高浓度、宽极距、低比电阻和长芒刺的情况选下限，反之选上限。整流器的额定电流按除尘器单区收尘面积的大小选取0.2~0.4mA／m2，对于高浓度、高比电阻和星形线的情况选下限，反之，对于芒刺线选上限。计算后参照供电没备的额定电压和电流系列等级选择最接近的一档上限参数作为供电设备的额定容量。三、电除尘器总体设计举例1.原始资料某电厂要求设计二台与20万千瓦火电机组配套的电除尘器所提供的原始资料如下：（1）煤、灰及烟气资料①煤质的成份分析数据见表3-9；②灰的成份分析数据见表3-10；⑤灰的粒度分布情况见表3-11；①灰的比电阻见表3-12；⑥灰及烟气其它性质见表3-13。表3-9煤质的成份分析数据煤的成分CarHarOarNarSarAarWarWadVdafQar,net(kj/kg)(%)52.413.314.730.911.4631.605.582.1614.6120483煤的成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2OK2OTiO3(%)54.2934.165.731.870.520.130.241.011.39表3-10灰的成份分析数据表3-11灰的粒度分布情况灰的粒度(μm)33～55～1010～2020～3030～4040～5050(%)2.570.993.016.855.2014.8921.2545.24表3-12灰的比电阻温度(℃)255075100125150175200比电阻(Ω•cm)5.21×10108.22×10109.73×10112.17×10121.83×10137.56×10112.29×10119.61×1010表3-13灰及烟气其它性质灰的容重510kg/m3灰的休止角46.65度烟气温度150℃烟气露点100℃烟气量1300000m3/h烟气含尘浓度36g/m3（2）系统及工况资料①锅炉型号：DG-670／13.7-540/540；②额定蒸发量：670t／h；③排渣方式：固态排渣。（3）现场气象资料①海拔高度：22.5m；②当地平均大气压：943.6毫巴③年平均气温：12．3℃；④最大风载：32kg／m2；⑤最大雪载：24kg／m2；⑥地震烈度：7度；（4）对电除尘器的要求①除尘效率：≥99.5％；②允许漏风率：≤5％；③本体压力损失：≤300Pa。2.除尘器主要参数和结构形式的选取(1)电场风速考虑到灰的比电阻高，灰份重量轻、粒度小等因素，并在设计上留有余量，选取电场风速为1.03m／s。(2)板间距考虑到宽极距能有效地减少高比电阻粉尘产生的反电晕，能减少由于安装误差、运行中的热变形等对除尘器性能的影响，提高运行的稳定性，另外也可减轻设备重量、降低造价、易于维修保养。所以决定板间距取400mm。(3)线间距考虑采用480mm大C型板与改进型RS管状芒刺线的极配形式，一块板对应一根电晕线，故线间距为500mm。（4）驱进速度依据煤质和灰的理化分析，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，综合分析，留有余量，选取驱进速度为7.5cm／s。（5）本体结构形式依据原始资料和设计经验，选取双室(m=2)、四电场的结构形式，阳极采用侧面单边底部振打，阴极采用侧面单边中部振打。进气烟箱采用下进气方式，并设置导流板和两层气流均布板。出气烟箱采用水平出气，并设置槽型板。灰斗采用四棱台形。3.电除尘器结构尺寸的计算（1）计算所需收尘极面积A)(127551075.03600)995.01ln(650000)1()1ln(2mKKQA取（2）初定电场断面F＇（3）求极板有效高度h将极板高度进行圆整，取A＝9．9m。（4）求通道数Z将Z圆整为整数，取Z＝44(5)确定电场有效宽度B有效(6)求电除尘器的实际断面F)(3.17503.136006500003600'2mVQF)(36.923.1752'mFh3.449.94.03.1752'