电除尘器的总体设计.ppt

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 A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 ， A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 500 mm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 0.60.65倍通道宽度为宜。 4. 驱进速度 () 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 ， 值相应降低； 比电阻对 值影响极大 ， 当比电阻增大值 ， 值将大大降低 。 煤的含硫量和粉尘颗粒直径是影响 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 (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 ） 6 2 5.04.7 ks 1002211 nn aWaWaW 平均 a平均（ m） 10 15 20 25 30 35 k 0.0 0.05 1 1.05 1.1 1.15 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 1.11.3。 （ 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 35m为宜 ， 电场数可根据可靠性和效率的要求不同取 36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 h FB 电除尘器的通道数： （ 3-90） bhFbBZ 2 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 = Z 2 bB 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） nZh Al 2 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） meBL k /)( 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 50100mm。 22 ZbB 42 eZbB 电除尘器端面规格 B(m2) 5 10 15 20 30 40 50 60 70120 120180 工字钢支柱的规格 (mm) 250 250 320 320 320 320 450 450 500 500 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。 CllL ad 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 13m15m 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。 0 0 3600 V QF 2 5 0)(56.055.0( 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） 300 300 350 350 400 400 500 500 排灰量（ t/h） 20 35 50 100 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 33.5kv/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 0.20.4mA 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 煤质的成份分析数据见表 3-9； 灰的成份分析数据见表 3-10； 灰的粒度分布情况见表 3-11； 灰的比电阻见表 3-12； 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 Car Har Oar Nar Sar Aar War Wad Vdaf Qar,net(kj/kg) (%) 52.41 3.31 4.73 0.91 1.46 31.60 5.58 2.16 14.61 20483 煤的成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O TiO3 (%) 54.29 34.16 5.73 1.87 0.52 0.13 0.24 1.01 1.39 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 ( m) 50 (%) 2.57 0.99 3.01 6.85 5.20 14.89 21.25 45.24 表 3-12 灰的比电阻 温度 ( ) 25 50 75 100 125 150 175 200 比电阻 (cm) 5.21 1 010 8.22 1 010 9.73 1 011 2.17 1 012 1.83 1 013 7.56 1011 2.29 1 011 9.61 1 010 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 锅炉型号： DG-670 13.7-540/540； 额定蒸发量： 670t h； 排渣方式：固态排渣 。 （ 3） 现场气象资料 海拔高度： 22.5m； 当地平均大气压： 943.6毫巴 年平均气温： 12 3 ； 最大风载： 32kg m2； 最大雪载： 24kg m2； 地震烈度： 7度； （ 4） 对电除尘器的要求 除尘效率： 99.5 ； 允许漏风率： 5 ； 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 )(127551 075.03600 )995.01l n (650000 )1( )1l n ( 2m KK Q A 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 )(3.17503.13600 6500003600 2mVQF )(36.92 3.1752 mFh 3.449.94.0 3.1 7 52 hbFZ )(6.174.0442 mbZB 有效 )(2.1 7 46.179.9 2mBhF 有效 (7) 计算电除尘器的电场长度 单电场长度按式 将 l值按每块极板的名义宽度 0.5m的倍数进行圆整，取 l 3.5m。电除尘器的总 有效长度 L有效 )(66.39.94442 1 2 7 5 52 mn ZhAl )(145.34 mlnL 有效 (8) 计算柱间距 除尘器内壁宽度 B 与气流垂直方向的柱间距 Lk 沿气流方向上的柱间距 Ld (9) 进气烟箱 由于受实际进口烟道高度的限制，选用下进气方式，并设置导流板和两层开孔 率为 40%的气流均布板。取进口烟气流速 V0=10m/s，则个进气烟箱进口截面 Fo )(1 8 4 0 0400100444400 )400,100(42 mm mmemmeZbB 取 )(9 4 0 02/)4001 8 4 0 0(/)( mmmeBL k )(5 3 0 040070023 5 0 0 )400,700(2 mm mmCmmlCllL eed 取 将 Fo圆整 , 取 Fo 9m2， 各进气烟箱的进口截面形状为 2.5m 3.6m的矩形 。 进气 烟箱长取 4m。 (10) 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 F0 3.6 2.5 9（ m2） ， 取各出气烟箱长为 3.2m， 底板与水平夹角大于 60o (11) 灰斗 采用四棱台状灰斗 ， 沿气流方向设 4个灰斗 ， 与气流垂直方向设四个灰斗即每 个区两个灰斗 ， 共 16个灰斗 。 灰斗下口取 400 400mm2， 灰斗壁与水平夹角大于 60o， 灰斗高度取 4300mm。 )(03.9103 6 0 0 2/6 5 0 0 0 03 6 0 0 2 0 0 mV QF (l 2) 电除尘器总体外形尺寸： 陈尘器总长进气烟箱长 +柱距长 电场数 +出气烟箱长 4000+5300 4+3200 28400(mm)； 除尘器总宽 2 走台宽度 +室数 柱间宽 2 1800+2 9400 22400(mm)； 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 9900+4300+1700+1200+600 17700(mm) 。 (l 3) 供电设备选型 除尘器运行所需的最高工作电压为： u2 20 3.5 70(kv) 取设备的额定输出电压 u2 72kv。 除尘器运行所需最大电晕电流为 i2 0.4 12755 8 638(mA) 取设备的额定输出电流 i2 0.8A 共选取 GGAJ02D型 0.8A 72kv高压供电设备 8台 。 （ l 4）画出电除尘器总体设计外形图，如图 3-81所示。 1支座； 2外壳； 3一人孔门； 4进气烟箱； 5气流分布板； 6梯子平台栏杆； 7高压电源； 8电晕极吊挂； 9电晕极： 10电晕极振打； 11收尘极； 12收尘极振打； 13出口槽型板； 14出气烟箱； 15保温层； 16内部走台； 17灰斗； 18插板箱； 19卸灰阀 图 3-81 双室四电场电除尘器总图