大气设计张森

电除尘器设计说明书中文摘要：本方案设计的是卧式电除尘器，尺寸合理、性能稳定、经 济，可以达到较好的除尘效果，符合环保要求。Abstract ： This program is to design a horizontal-type electric precipitator,a reasonable size, stable property ， economic,and it can achieve better effect, meet an environmental protection request.关键词：电除尘器；设计；计算Keywords：Electrical precipitator；Design ；Calculate1 选题背景1.1. 课题来源随着工业化、城市进程的加快， 我国将面临各种环境问题的考验。 而我国当 前的大气污染， 属于煤烟型污染， 以粉尘和酸雨危害最大。 污染程度加剧的趋势 尚未得到控制。 而且伴随着工业的发展， 大气污染越来越突出， 粉尘作为危害人 体健康及大气环境污染的重要有害物质越来越被人们所重视。电除尘器是一种高效节能的烟气净化设备， 具有收尘效率高、处理烟气量大、 使用寿命长、 维护费用低等优点， 在我国环境保护事业中起着重要的作用， 作为 大气污染治理的主要设备之一， 电除尘器被广泛应用于电力、 建材、冶金、化工、 轻工、电子等行业的烟气净化。近几年来，由于国家扩大内需，加强基础建设等 发展战略的实施，加大了电力、冶金、建材等基础行业建设的投资力度，进一步 拉动了环保产业的快速增长，对电除尘器的需求也大增。 1自2004年1月1日起，GB13222003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。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。 21.2 课题目的 本课题的设计基础在于对电除尘器的基本原理及设计规范有充分的理解， 在 此基础上， 掌握电除尘器的一般设计思路， 并结合本案例的参数， 设计一个具有 较好的除尘效果且符合环保要求的的电除尘器。1.3 课题意义巩固教材中的电除尘器的相关知识， 在对相关知识进一步理解的基础上， 探 索电除尘器存在的问题，设计出满足环保要求的电除尘器，通过对粉尘的收集， 降低粉尘的排放量，减少对大气的污染，保护我们共有的大气资源。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。1.5 技术要求所设计的电除尘器应满足以下要求：1）性能要稳定，满足除尘效率的要求2）耗电少，经济3）机械性能高，噪声小4）外型应美观等要求1.6 国内外研究现状自从第一台电除尘器于 1907 年投入商业运行以来，已经走过了整整 100年 的历史。 100年来，电除尘技术为为大气污染控制、保护人类赖以生存的大气环 境做出了重要贡献。因其收尘效率高、阻力小、能耗低、能处理高温和大烟气量 的气体、坚固耐用、维护费用低。运行管理方便，被广泛应用于电力、水泥、钢 铁、有色、化工、造纸、电子和机械等各个工业部门。在当今世界除尘领域范围 内，电除尘器仍然是主导产品。在西方发达国家，尤其是欧洲，排放浓度低于 30mg/m3 的电除尘器应用已经很普遍。我国电除尘技术的应用起步较晚， 但发展很快。 特别是改革开放、 国民经济 的快速发展， 为电除尘器的广泛应用提供了广阔的市场。 目前我国是世界电除尘 科研和生产大国。电除尘器行业已经成为我国环保产业中在国际上具备相当竞争 力的行业。我国电除尘技术的发展时期大体上可以分为三个阶段。第一阶段是 20 世纪70 年代初期到中期，冶金、建材、机械三部委委托上海冶金矿山机械厂组织九 个院所参加的电除尘联合设计组，完成了3-60 m2的九种规格的SHW电除尘系列化设计。首次形成的通用电除尘器系列产品， 对各种工业部门推广应用电除尘 器起了促进作用。第二阶段是 70年代末80年代初，通过对系列化产品使用几 年的实践总结，并对引进的 Ruthmuhle 和 Elex 公司的电除尘进行消化吸收，结 合自己近十年来的研究成果， 各工业部门先后开展了新型电除尘器样机的研制和 新的电除尘系列化设计，如冶金部组织科研、设计、高校和生产单位进行攻关， 先后研制了用于武汉钢铁厂的60 m、大冶用色公司的40 m和唐山钢铁厂的36 m电除尘器样机， 都取得了成功。 电力部门在实验研究基础上， 设计了宽间距鱼骨 辅助电极型电除尘器， 投入运行后显示了较大的优越性。 这些新型样机和系列化 设计，使我国电除尘技术水平上了新的台阶。 第三个个阶段是 80年代中期以来， 为了满足日益严格的环境质量要求， 国家科委将高校除尘技术的研究 列入“七 五”攻关课题，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等 方面的研究， 其研究结果都达到了预期的目标， 接近或达到了国际先进水平。 经过三个阶段的发展，使我国的电除尘技术水平在较短的时间内获得了迅速的发展。3目前在役运行的电除尘器有些质量达不到排放要求， 原因是多方面的。 电除 尘就其除尘机理来讲，在各种除尘技术中是最优秀的，但是尚未得到充分发挥。 电除尘器的的本体结构多少年来并没有根本性的突破。 正因为这样， 电除尘器的 姐儿够还有改进的余地， 要考虑各种不同的工况条件， 有针对性的采取不同的措 施和对策。近年来，电除尘器行业从进一步提高效率， 节能降耗着手， 把握形势， 与时俱进，不断开拓，不断的完善电除尘器的优化设计。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。1.7 影响电除尘器性能的主要因素电除尘装置与其它除尘装置一样，即使电除尘器有良好的收尘性能，但是由 于外界条件的变化，也会使它达不到预期的效果 。1.7.1 烟气及粉尘性质的影响 4烟气性质主要取决于燃煤的成分， 也和锅炉燃烧方式， 制粉系统形式及其运 行操作条件有关， 粉尘的性质主要取决于粉尘的化学成分、 物相结构、理化特性， 包括比电阻、粉尘浓度、粒径分布及形状、密度、摩擦角、粘附力等。从运行的 角度看，使用什么煤种对除尘效率的影响很大， 特别因煤种不同出现比电阻较高、 粉尘浓度增大的时候。下图显示了比电阻与除尘效率的关系，要说明的是该图仅仅代表了某种情形 下的定量关系，了解比电阻对电除尘效率的影响可帮助我们对电除尘器达不到除尘效率的情况进行分析q比电阻与效率的关系当比电阻过高以影响到电除尘器正常运行时，可采用添加剂（如NaSO）或采用烟气调质（如H2O SO）的方法将比电阻降到合适范围。也可利用电除尘器 高温时比电阻较低的特性来改善。一般来说：比电阻 1012Q cm的粉 尘用电除尘器较难，除尘效率较低，但并非不能用，在实际低比电阻（如煤尘） 和高比电阻（如少数电站飞灰）粉尘成功地使用电除尘器来除尘的也不少见。烟 气中粉尘浓度过高对效率地影响我们可以通过其对V-I特性地影响造成电晕功率低下来认识。结构因素、操作因素的影响（1）结构因素的影响：结构因素往往与烟尘性质、操作因素一起对除尘效率产生影响。结构因素对 除尘效率地影响，可从二方面来分析：一是使每个电场地除尘性能下降， 二是使 一个或数个电场出现异常与故障情况， 后者可称为影响设备地可靠性，最终都影 响到总的除尘效率。一台设计、制造、安装及维护得好的电除尘器，其结构因素不易改变，此时 与其说结构因素的影响，不如说结构因素对烟气及粉尘性质变动的适应性如何， 如对高粉尘浓度的烟气。常见的几种放电极适应性好坏依次为：锯齿线管状芒刺线鱼骨针刺线星形线对高比电阻粉尘的适应性常转化为考虑板电流密度的均匀性，其好坏依次为：星形线 锯齿线管状芒刺线鱼骨针刺线对高比电阻粉尘还可采用宽间距、 较粗的电晕线，目的是增加平均电场强度 适当降低板电流密度，电气上还采用间歇供电或脉冲供电的方法， 以降低板电流 密度的平均值，而又使电场有足够的电场强度。在实际中有前级电场中使用RS芒刺线，后级使用星形线的配置方式，是基于以下考虑：RS管状芒刺线机械强度好，故障率低，起晕电压低，对高粉尘浓度适应性好，后级电场粉尘比电阻普 遍较高，粒径较小，故采用放电均匀的星形线以提高除尘效率。设备可靠性的影响是显而易见的，电除尘器的辅助设施与配套设备， 尽管技 术要求一般不高，但一旦轻视带来的后果却常常很严重， 这方面尤其需要重视的 是出灰系统的工作可靠性。常见的有气力出灰不畅，灰斗堵灰，灰斗排灰阀故障， 灰信号不准引起电场满灰短路。经常发生短路还会使极板、极线使用寿命下降， 因除尘器局部保温薄弱结露腐蚀，变形，积灰的情况也不少，有一些电除尘器， 因为出灰系统的原因，长期只能投入一部分电场或降低参数运行使电除尘器不能 发挥高效除尘性能。（2）操作因素的影响：操作因素的影响，会集中在V-I特性中反应出来。从V-I特性上，我们可以 得到一条随时间变化的电晕功率曲线（P=VX I ）,从总体上讲，电场电晕功率越 大，除尘效率越高，一般要求供电装置具有良好的电压跟踪特性， 也要求使用者 能够选择合适的火花频率，以达到最大的电晕功率输出，下图为三组电晕功率与 电除尘效率的对应关系：从图上可以看出，由于电除尘器不同及工作条件不同，三组P- n曲线的定量关系不同，但均呈现相同的规律，初始阶段随着比电晕功率增大， 除尘效率增高较 快，至厂定程度后，曲线趋于平坦，如果电晕功率较设计的小了很多，无疑电除 尘器的功率就要大幅度下降。比电晕功率与除尘政率的关系从V-I特性，我们一般能看出该除尘器的运行情况。 一台多电场的运行良好 的电除尘器，其V-I特性一般具有以下规律性：在相同的火花控制方式下，从前 到后，火花频率逐渐下降，如第一电场火花率为120次/分钟，最后级电场10 20次/分钟，或更少甚至不出现火花（具体数据要通过现场视不同情况调整）， 电晕电流逐渐上升，至未级电场，电流能够接近或达到额定电流， 但第一电场一 般至少达到额定值的35%40%左右（具体视电源容量设计大小及烟气情况不 同而有所不同），电压高低则要视烟气及粉尘情况而定，但未级电场电压一般最低，因为效率高的除尘器，其未级电场的V-I特性已接近热态下的空载 V-I特性。 如果当未级电场闪络频繁，电流较小而前几级电场都运行正常，则可以从以下几 个方面找原因：1）电极上积灰是否严重，后级电场粉尘细，粘附力强，积灰现象普遍比前级电场严重。还要检查振打装置是否正常工作。2) 是否存在漏爬电现象，后级电场灰斗比较容易堵塞，当局部积灰在电场未 呈现低阻性导通之前，会出现以上情况，当然也要怀疑绝缘部件是否结露、污染。3) 供电装置是否存在“假闪”现象，“假闪”可能由本机灵敏度过高引起， 也可能因抗干扰措施不切实引起(如接地、屏蔽没做好)的。对这三个方面通过V-I特性曲线也能进行一定的分析，如果 V-I曲线较长， 已能呈现一定的变化规律，则第一种情况曲线较平坦，的三种情况曲线较陡，第 二种情况起始点向原点靠近，与原点距离及曲线的陡坦要视其绝缘下降程度来定。伏安特性：表示电场中电压与电流的函数关系，称为电场的伏一安( V I) 特性，按照该特性描绘的曲线称为电场 V-1特性曲线，运用V I特性曲线，可 直观、形象地体现各种因素下电流和电压的消长规律。气流分布不均、振打方式及周期不合理、烟气旁路、漏风等都会增加粉尘的 二次飞扬，二次飞扬引起V-I特性的改变，一般不明显，但对效率特别是对高效 率设计的电除尘器效率影响是举足轻重的， 测量出口烟尘中的粉尘粒径分布进行 分析是判断电除尘器二次飞扬程度的一种有效可行的方法，因为二次飞扬随烟气逸出电除尘器的以细小粉尘为主， 通过最佳振打周期的试验调整，也可以将因振 打引起的二次飞扬减轻到最小程度。漏风的影响是全方位的，如容易造成低温结露，发生电极腐蚀，绝缘部件爬 电，造成冷热不均使物件变形，局部积灰，引起烟气流速不均等，其最直接的影 响是增加了烟气的处理量 乂从耳=1可知V 一 n。安装、维护不好，有许多原因，涉及很多方面，如电场中常见因焊接不好引 起的故障有：极线松动、脱落，框架扭曲、变形，极板腰带脱开，引起电场极间 距改变甚至短路影响除尘效率，还可能造成电极及电源设备的损坏； 振打承击砧 与锤头脱落，振打轴串动。卡死，使振打效果下降，灰斗挡风板脱落，使灰斗堵 死，电场短路等等。1.8本设计的指导思想(1 )响应国家的可持续发展战略及相关的环境保护法律文件。(2) 依据招标书的要求及国家相关标准进行设计。(3) 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。2电除尘器设计方案论证2.1电除尘器工作原理在电极上施加高电压后使气体电离， 进入电场空间的粉尘荷电，在电场力的 作用下，分别向相反两极移动，最后将沉积的粉尘收集下来，实现电除尘的全过程。包括四个基本过程：(1) 施加高电压，产生强电场，使气体电离及产生电晕放电。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2-1所示。电子和阴离子是电场中 粒子荷电的来源。收尘松檢图2.1电晕放电原理图起始电晕电压可以通过调整电极的几何尺寸来实现，其中电晕线越细，起始电晕所需要的电压越小。负电晕极或正电晕极的电晕电流一电压曲线的一般形式如图2.2所示，电流始于某一最小电压值V)，然后随着电压的增高，电流呈抛物线形升高，直至达到 击穿电压。当电压超过击穿电压时，电晕区范围逐渐扩大至极间空气全部电离这 种现象称为电场击穿。电场击穿时，发生火花放电，电路短路，电除尘器停止工 作。图2.2正负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线影响电晕特性的因素： 电极的形状、电极间的距离， 气体组成、压力、温度， 气流中要捕集的粉尘的浓度、 粒度、电阻率以及它们在 电晕极和集尘极上的沉积 等。（ 2）粒子荷电粒子荷电是电除尘过程的第一步。在除尘器电晕电场中存在两种截然不同的粒子荷电机理。 一种是离子在静电 力作用下作定向运动， 与粒子碰撞而使粒子荷电， 称为电场荷电或碰撞荷电。 另 一种是由离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程， 称为扩散荷电， 这种过程依赖 于离子的热能，而不依赖于电场。 粒子的主要荷电过程取决于粒径， 对于 dp0.5um 的粒子，以电场荷电为主；对 dp0.15um的粒子，则以扩散荷电为主，对于粒径 介于0.15 0.5um的粒子，则需要同时考虑这两种 过程。（ 3）带电粒子在电场内迁移和捕集在电除尘器内粒子捕集的理论取决于气体流动的模型， 最简单的情况是含尘 气体在除尘器内作层流运动。 在这种情况下， 粒子向集尘极移动的速度可以根据 经典力学和电学定律求得。 尘粒所受的力及运动规律处于集尘板和电晕极之间的荷电尘粒，受到四种力的作用：重力、静电力、 惯性力、介质的阻力。粒子的驱进速度为3 =qEP/（3 冗卩 dp）在一般电除尘器中，荷电电场强度 E和集尘区电场强度Ep是近似相等的。 荷电尘粒的捕集在电除尘器中， 尘粒的捕集与许多因素有关， 如尘粒的比电阻、 介电常数和 密度、气流速度、温度和湿度以及集尘板的表面状态等。提高电除尘器捕集效率有许多途径，其典型例子为“德意希公式”，其做出 的假定为：除尘器中气流为湍流状态： 在垂直与集尘表面的任一横断面上粒子浓 度和气流分布是均匀的。 粒子进入除尘器后立即完成了荷电过程： 忽略电风、 气 流分布不均匀、 被捕集粒子重新进入气流等影响。 此公式概括了分级除尘效率和 集尘板面积。气流流量和颗粒驱进速度之间的关系，指明了提高电除尘器捕集效率的途 径，因而在除尘器性能分析和设计中被广泛采用。（4）振打清灰 : 捕集物从集尘表面上清除振打除去接地电极上的粉尘层并使 其落入。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。 从集尘板清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重 新进入气流。粉尘重新进入气流可能产生于气流把粉尘从集尘板表面直接吹起， 振打电极使粉尘重新弥散与气流，或者把捕集的粉尘从灰斗卷起。在干式电除尘器中一般使用电极振打的方式清灰。振打系统必须高度可靠。 既能产生高强度的振打力， 又能调节振打强度和频率。 两种主要的常用振打器是 电磁型和挠臂锤型。 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。 52.2 静电除尘器分类和特点 62.2.1 按气流方向分（1）立式电除尘器 气体在电除尘器内，从下往上垂直流动。它占地面积小，但高度较大，维护 和检修不方便， 气体分布不易均匀， 对捕集粒径细的粉尘容易产生再飞扬。 气体 出口可设在顶部。 通常规格较小， 处理气量少， 适宜在粉尘性质易被静电捕集的 情况下使用。（2）卧式电除尘器 气体在电除尘器内沿水平方向流动，可按生产需要适当增加或减少电场数 目。其特点是可实现分电场供电， 避免各电场间相互干扰， 以利于提高除尘效率； 便于分别回收不同成分、 不同粒径的粉尘， 达到分类富集的作用； 容易做到气体 沿电场断面均匀分布； 由于粉尘下落方向与气体运动方向垂直， 粉尘二次飞扬比 立式电除尘器少；设备高度较低，安装、维护方便；适宜于负压操作，对风机使 用寿命和劳动条件十分有利。但占地面积较大，基建投资费用较高。2.2.2 按清灰方式分（1）干式除尘器 收下来的粉尘呈干燥状态。操作温度一般要求高于处理气体露点20-30C，使用温度可达350-45OC，甚至更高。通常采用机械、电磁、压缩空气等振打装 置清灰。常用于收集经济价值较高的粉尘。（2）湿式除尘器收下来的粉尘为泥浆状。 操作温度较低， 对于一般含尘气体都需要进行降温 处理，在温度降至40-70OC再进入电除尘器。设备需采取防腐蚀措施。通常采用 连续供水清洗沉尘极，定期供水清洗电晕极。这样，一方面可降低粉尘比电阻， 使除尘容易进行。另一方面，因无粉尘再飞扬，所以除尘效率很高，因此，湿式 电除尘器适用于气体净化或收集无经济价值的粉尘。 另外，还由于水对处理气体 有冷却作用，使气量减少， 设备规格则相应减少。 若气体含一氧化碳等易爆气体， 采用湿式电除尘器可减少或防止爆炸危险。（3）电除雾器气体中的酸雾、 焦油液滴等以液体状除去。 采用定期供水或蒸汽清洗沉尘极 和电晕极，操作温度小于50oC,电极等钢构件必须采取防腐措施。2.2.3 按集尘电极的结构形式（1）管式除尘器单管电除尘器结构如图所示。集尘极为 F 150-300mm的圆形金属管，管长为 3-5m。放电极线（电晕线）用重锤悬吊在集尘极园管的中心。管式电除尘器电场 强度高且变化均匀，但清灰比较困难。 常用于处理含尘气体量小或含雾滴的气体。（ 2）板式除尘器集尘极由多块一定形状的钢板组合而成。 放电极（电晕极） 均布在两平行集 尘极间。两平行集尘极的距离一般为 200-400mn,极板高度2-5mm版式电除尘 器电场强度变化不均匀，清灰方便，制作安装容易。2.2.4 按电极在除尘器内的布置形式分（1）单区电除尘器 集尘级和电晕极装在同一区域内，颗粒荷电和捕集在同一区域内完成。（2）双区电除尘器 收尘极系统和电晕极系统分别装在两个不同区域内， 前区安装电晕极称电晕区，粉尘粒子在前区荷电； 后区安装集尘极称为收尘区， 荷电粉尘粒子在收尘区 被捕集。双区电除尘器主要用于空调的空气净化方面。2.3 方案选择综合考虑采用卧式的板式电除尘器。 卧式静电除尘器的收尘极板由若甘块平 板组成，为了减少粉尘的二次飞扬和增强极板的刚度， 极板一般要轧制成各种不 同的断面形状，电晕极安装在收尘极板构成的通道中间。卧式静电除尘器之气体在静电除尘器内沿水平方向运动， 与立式静电除尘器 相比有以下特点：（1）各个电场可以施加相同电压，也可以分别施加不同的电压 , 分别施加不同 的电压以便充分提高除尘效率。沿气流方向可分别为若干电场；（2）根据所要求的除尘效率，可任意增加电场长度，但太长会增加费用，而效 果却不十分理想；（3）在处理较大的烟气量时， 能保证气流沿电场断面均匀分布， 清灰比较方便；（4）各个电场可以分别捕集不同粒度的粉尘，这有利于粉尘的捕集回收；（5）静电除尘器的电场强度不够均匀。3 重力沉降室的设计3 电除尘器的结构设计电除尘器的结构设计主要包括有 集尘极系统、电晕极系统、气体分布装置、 壳体结构以及排灰装置等。3.1 电晕极系统 9电晕极是电除尘器的放电极亦 即阴极。电晕极必须要有良好的放电性能和便 于粉尘的振落； 应有良好的机械强度， 能耐一定的温度和含尘气体的腐蚀。 电晕 极系统包括电晕线、电晕极框架、框架吊杆、支承套管及电晕极振打装置等。3.1.1 电晕线电晕线越细，其起晕电压越低，而且电晕线又应具有良好的机械强度。3.1.2 设计电晕线的要求（ 1） 放电性能好，起晕电压低，击穿电压高，伏安特性好，对烟气条件变化的 适应性能强；（ 2） 放电强度大，电晕电流高；（ 3） 机械强度好，不断线或少断线，耐腐蚀，耐高温，清灰效果好；（ 4） 制造容易，重量轻，成本低；（5）能维持准确的极距以及易清灰。3.1.3 电晕线的形式电晕极型式很多，目前常用的主要有以下几种：圆形线：直径1.5-2.5mm，多采用耐热合金钢制作。星形线：材质采用普通碳素钢冷轧而成，材料易得，价格便宜，易于制造； 但在使用时容易因吸附粉尘而肥大。适用于含尘浓度低的情况。螺旋线：采用直径2.5mm的弹簧钢丝制成，有较好的使粉尘振落和电晕极线 拉紧的性能。制作麻烦，适用于框架式电晕极，使用时拉伸挂在框架上。芒棘线：极线采用A3钢，在电晕线的主干上焊上若干个长为 7-11mm的芒刺， 电晕线工作时，在刺尖上能产生强烈的电晕放电。3.1.4 电晕线的固定电晕线的固定方式通常有两种，一种为重锤悬吊式，重锤重量5 10kg。另一种是管框绷线式。3.1.5 电晕极的振打装置为了避免电晕闭塞， 需设置电晕极的振打装置。 电晕极振打装置的形式有水 平转轴挠臂锤击装置、 摆线针传动机构、 凸轮提升振打机构。 其中使用较多的是 水平转轴挠臂锤击装置和提升振打装置。在电晕极的侧架上安装一根水平轴，轴上安装若干副振打锤，锤重 2-3kg， 每一个振打锤对准每一个单元框架， 当轴转动时， 锤子被背起， 锤的运动类似集 尘极的挠臂锤， 当锤子落下时打击到安装在单元框架上的砧子上， 在电除尘器工 作时电晕极是带高压电的， 故框架的捶打装置也是带高压电的， 这样，捶打装置 的转轴与安装于外壳的传动装置联接时， 必须有一瓷绝缘连杆进行绝缘， 转轴穿 出壳体时要注意留有足够的击穿距离。 电瓷轴两端装有方向联轴节， 以补偿振打 轴的中心与链轮轴中心的偏差。 瓷连杆外部设置有保温箱， 箱内有加热器和恒温 控制器，以保持室内温度高于烟气露点30oG保温箱上应设置检查门和清扫灰孔，以定期检查瓷轴的工作情况和打扫箱内积灰。 转轴穿入电场处装设绝缘性能 良好的密闭板，密闭板采用5mn厚的聚四氟乙烯制作。密闭板与转轴结合处应有 一密封填料函，以防止粉尘从转轴与密封板的间隙处漏入。3.1.6 绝缘套管绝缘套管可由三种材质制成：石英质、瓷质、刚玉瓷质套管3.1.7 保温箱为保证绝缘装置不致因周围的温度过低或局部漏气， 在其表面出现冷凝酸液 和水汽，而使绝缘装置出现爬电 (短路)现象，破坏绝缘性能使工作电压上不去， 需在绝缘装置周围设置保温箱。为保证绝缘有一定的温度，可在保温箱内加热， 使其温度升高且高于露点 20-30 oC. 加热方式有电阻丝、蒸汽盘管、通入预热气 体等。保温箱内应设温度控制器，以控制加热温度。保温箱的壳体保温层可米用100mn厚的矿渣棉。3.2 集尘极系统电除尘器的集尘极也可称为除尘极、集尘极或阳板等。集尘极系统包括集尘极板、 极板悬挂构件和清灰装置。 对集尘极系统的设计 主要是对集尘极板、集尘悬挂构件和清灰装置的设计。3.2.1 集尘极的设计原则1 ) 具有良好的电性能，极板电流密度分布要均匀2) 具有良好的振动加速度分布性能3) 具有良好的防止粉尘二次飞扬性能4) 钢材耗量少，强度大，不易变形3.2.2 集尘极的形式立式电除尘器的极板常见的有圆管状 (直径250mm-300m)和郁金花状两种。 郁金花状因有防止粉尘二次飞扬的特点， 应用较多；卧式电除尘器的极板形式有 “ Z”型、“C”型、波纹型、工字型等。C型极板由于极板的阻流宽度大，不能 充分利用电场空间；Z型板由于有较好的电性能以及振动力、速度均匀的性能， 重量也较轻， 因而使用较普遍， 但由于两端的防风沟朝向相反， 极板在悬吊侯容 易出现扭曲；C型板克服了 Z型的这种缺点，ZT型极板则既具有良好的电性能、 制造也较容易。3.2.3 集尘板的设计极板的材料，通常用普通碳素钢的三号镇静钢制作。 用于净化腐蚀性气体时， 应用不锈钢， 对水泥磨和生料磨用的电除尘器， 其极板需选用不含硅的优质结构 钢。二次扬尘的控制：为要在极板面附近形成宽度 3-4mm的死流区，抑制粉尘二 次飞扬，流体流速为1m/s左右时，防风沟宽度b与板宽B之比控制为1:10。3.2.4 极板的悬挂极板通常被悬挂在固定于壳体顶梁的小梁上。其联接点有铰接和固接两种， 不同的联接方法， 其板面振动加速度不同。 上下两端采用固接方式可获得较大的 板面振动加速度。但是，上下均采用固接形式，当各条极板受热不均匀时，影响 两极间距，降低操作电压，使除尘效率降低。上端固接的悬吊方法也可以采用极板的一段焊接一块厚为 6-8m m的联接板， 悬吊梁用单根或双根角钢组成 （由极板长度及极板块数定） 并焊于壳体顶梁下平 面，极板用螺栓紧固于悬吊梁上。单点偏心悬挂方式是一种自由悬挂方式。 当撞击杆被敲击时冲击力通过挡块 传给联接板及极板， 使极板产生振动， 且使极板沿悬吊的销轴回转产生位移。 采 用这种悬吊方式的极板，获得振动加速度较小，安装调试也较为麻烦。在实践中发现， 极板两端的联接板与极板的联接容易脱开， 目前新设计的电 除尘器，上部将极板直接用螺栓与悬吊梁联接， 下部将极板与撞击杆相联 （铰接 或固接）。3.2.5 极板清灰装置的设计集尘极极板表面上的粉尘清除， 靠对极板进行周期性振打， 并使板面产生一 定的振打加速度实现。振打周期、频率和强度与含尘气体、粉尘性质、电除尘器 的结构形式等很多因素有关。 设计中应留用较大的调整余地， 以便在运转中逐步 调整确定出合适的振打制度。集尘极一般采用间歇振打，振打频率为每分钟 4-8 次，振打周期随气体含尘浓度而定。 单电场除尘器的集尘极一般 2-8 小时振打一 次，一次振打 5 分钟。多电场的除尘器 ，可根据实际情况确定各电场板的振打 周期。敲打极板方式中平行于板面的振打方式比垂直于板面的振打方式要好， 它既 可保证极板间距在振打过程中变化不大， 又可使粉尘和板面间在振打时， 产生一 定惯性切力，使黏附在板面上的粉尘更容易脱落。集尘极的振打机构有捶打机构、 弹簧凸轮机构、 电磁振打等结构形式。 弹 簧凸轮机构因结构复杂， 动力消耗较大， 基本上不再采用。 电磁振打装置由于 结构复杂， 目前工业上也已很少用。 挠臂锤击机构具有结构简单， 运转可靠的优 点，被国内外的电除尘器广泛采用。根据经验，锤重可取 5-12kg 。连杆长度取 150-225mm曲柄长度取100mn左右。该锤击机构在使用过程中锤头与连杆的联接柱销因长时间磨损而引起掉锤 故障，因而许多设计者将锤头和连杆制成一整体锤。3.2.6 锤击装置的传动系统设计传动装置系统：通常，一个电场的各排集尘极板的振打锤均装在一根轴上， 相邻的两副锤子错开一定角度 （一般为 150），以减少振打时粉尘的二次飞扬。 振打轴支承在两个滑动轴承上， 当电除尘器宽度尺寸较大时， 可将振打轴分成若 干段，每段应支承在两个轴承上，每段长度不大于3m每段轴间宜用允许较大径向位移的联接轴。 振打轴的轴承宜采用不加润滑剂的滑动轴承结构， 轴承的轴 瓦面应不易沉积粉尘，而且与轴有较大的间隙，以免受热时，发生抱轴故障。3.3气流分布装置10气流分布板的设计气流分布板的结构形式有很多种：格板式、多孔式、垂直偏转板、锯齿形、 X型孔板和垂直折板式等。中心进气的气箱，目前使用最多的是结构简单、易于制造的多孔板。(1)分布板层数的确定根据实验，多孔板的层数可由工作室截面积 Fk与进风管面积Fo的比值近似 的确定：当空 6时，n=1Fo6v 空 0.2Dr4F式中DFk断面上的水力直径，D=；nknk Fk断面上的周长(4) 进气管出口到第一层多空板的距离0.8Dr式中D 进气管的水力直径。多孔板的孔径为40-50mm的圆孔，多孔板可由3mm厚的钢板弯成槽型制成。 弯边为20-25mm孔板宽400mm左右，长度按进气箱确定。上、下焊以联接板， 上部用螺栓悬吊于上部梁上，下部与撞击杆相连，板与板之间，可用扁钢和螺栓 固定。332槽型板的设计为提高电除尘器对微细粉尘的(小于 5耐 的收集，在除尘器的出气箱前平 行安装两排槽型板。槽型板可用 3mm厚的钢板制成。3.4壳体结构与几何尺寸电除尘器的壳体结构主要由箱体、灰斗、进风口风箱及框架等组成。为了保证电除尘器正常运行，壳体要有足够的刚度、强度、稳定性和密封性。 箱体的构造形式和使用材料要根据被处理烟气性质和实际情况确定。 一般多采用 钢结构。电除尘器箱体横断面各部分尺寸(1) 箱体断面积F的确定f=Qv式中q被处理的烟气量，m/sv电场风速，m/s(2) 极板高度h当Fw 80吊h F当 F 80 m2Y 2即当F80 m2时，电除尘器要设双进风口，计算后的h值应进行调整(3) 电除尘器的通道数NN= F/2Sh(4) 电除尘器的内壁宽BB=2SN(5) 过流断面积FF=Bh3.4.2 箱体沿气流方向的内壁有关尺寸( 1)电场总长度 LL=vt式中 t 气体在电场内的停留时间， st 值可以在 3-10s 范围内选择，净化效率要求高时，停留时间可选的长些。(2) Lei、La、C的取值电晕极吊杆至进气箱大端面距离为Le1=400-500mm 集尘极一侧距电晕极吊杆的距离为Le2=450-500mm 两电极框架吊杆间距为C 380-440mm( 3)除尘器壳体内壁长度为Lh=n(L+2Le2+C)+2Le1-C3.4.3 进出气箱的形状及尺寸( 1)水平进气箱进气口尺寸：进气箱的进气方式有水平进气和上进气两种，一 般情况下多采用水平进气式。F0=Q/v0式中 F 0进气口的面积， m2vo进气口处的风速，m/s。该值越小对电除尘越有利，vo 一般取13-15m/s。( 2)进气箱长度 LzLz=(0.55 0.56)(a i-a 2)+250式中a 1、a2分别为Fk及F。处的最大边长，mFk进气箱大端面积，m 进气箱内有导流装置时，式中系数可降到 0.35。( 3)进气箱有灰斗时的上沿宽度Le=（0.6 0.65）L z前端灰口下口长Lm, 般取400mm（4）出气箱有关尺寸：出气箱的大端尺寸一般设计成比进气箱的大端小，以降 低粉尘的二次飞扬。出气箱小端面积：F。 =Fo出气箱长度：Lw 0.8Lz3.5电除尘器灰斗的有关尺寸四棱台灰斗：电除尘器每一个区下面设置一个灰斗， 灰斗的斜壁与水平夹角 大于60。3.6排灰装置灰斗下料口尺寸大小，参照表 3-1确定，最小不小于300x 300mm排灰斗下口宽300 300350 350400 400500 500排灰量（t/h ）203550100表3-1灰斗规格表12电除尘器的排灰装置根据灰斗的型式和卸灰方式而异。但都要求密闭性能 好，工作可靠，满足排灰能力。常用的有螺旋输送机、仓式泵、回转下料器、链 式输送机等。3.6.1 螺旋输送机螺旋输送机密闭性能好，但维护、检修不方便，不适于易磨性粉尘。一般用 于生产连续性要求高，严格要求不漏气的电除尘器，适用于槽型灰斗连续卸料。3.6.2 链式输送机链式输送机密闭性好、生产可靠、设备重量大，适用于槽型灰斗。3.6.3 时轮下料机时轮下料机适用于角锥型灰斗，需连续下料情况。3.6.4 仓式泵仓式泵结构复杂，排料时要求供气压力稳定，适用于角锥型灰斗，需连续下 料情况。在螺旋输送机或链式输送机作为排灰装置时，其出口端可装设双闸板排灰闸 或叶轮下料器，以保证排灰时的密封要求。本设计采用螺旋输送机，在其出口端装设双闸板排灰闸。4电除尘器的选择和设计计算本课题来源于某工业中产生的烟气， 假定的各项参数：烟气总量为315nVs， 进口颗粒物浓度为55g/m3，除尘需达到的效率为94%设计电除尘器的电场数为 5。4.1重力沉降室重力沉降室原理重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘设备，它的结构可参考设计附图。含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气体 流速大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。设计重力沉降室的模 式有层流式和湍流式两种。设计选择在该设计中选择层流式重力沉降室。根据具体的微粒的粒径取重力沉降室尺 寸4.2 了解进口浓度C以及出口浓度COCi - CoCi由 n =94% C=60g/cm3 得 CO=3.6g/cm30.625式中3 p驱进速度,S煤的含硫量,3 p=9.62kS cm/s%K平均粒度影响系数通过查找资料，3 p 一般在0.100.14m/s的范围内，本设计取3 p=0.14m/s4.4集尘板面积An =1-exp (-Q3 p)2 2A=(Q/ 3 p) ln1心-n )=315/0.14 X In(1/0.04) =7242.5m 7240m式中n除尘效率a 集尘板面积，m q 烟气总量，m/s4.5电除尘器箱体横断面各部分尺寸电场断面积FQ2F二兰=315/ 1.5=210卅v电场高度h由于F 80吊h= F = V 210/2 =10.2m电除尘器要设置双进风口电除尘器通道数NN= F /(2S)h=210/(0.4 X 10.2)=51故取通道数为50B= (2S) N=0.4X 51=20m4.5.5过流断面面积FF=B h=20X 10.2=204mf4.6箱体沿气流方向的内壁有关尺寸电场长度I=7240/(2 X 50X 10.2 X 5)=1.47m 2.0m2 (N 1) h n取电场数为5,故电场总长为L=7.0m验证实际效率n ian i=1-exp(-p)=1-exp(-7240 X 0.14/310)= 96.20%94% Q符合设计标准。电晕极吊杆至进气箱大端面距离为Le1=500mm集尘极一侧距电晕极吊杆的距离为Le2=500mm两电极框架吊杆间距为C=400mm除尘器壳体内壁长度Lh=n(1+2 Le 2+C)+2 LeC=5X( 2+2X 0.5+0.4 ) +2X 0.5-0.4=17.6m检验实际除尘面积 AA =hL(N/2+1) X 2X 2=10.2 X 8X (50/2+1) X 2X 2=8320吊7240niL1=-L=8x 50 X 10/(0.2 X 5)=4000 m0.2 n4.7进出气箱的形状及尺寸水平进气箱进气口尺寸：采用水平进气式进气口小端面积Fo=Q = 315/(15 X 2)=10.5m2 vo取小端面积面积为10m,长4m宽2.5m。进气口大端面积2Fk= (h-0.35-0.6 ) X B/2=(10.2-0.35-0.6) X 20/2=90.5m因此，a1=10m a2=4m no=13m nk=39m进气箱长度LzLz=0.35(a 1-a2)+0.25=0.35 X( 10-4) +0.25=2.35m进气箱有灰斗时的上沿宽度Le=0.6Lz=0.6 X 2.35=1.41m前端灰口下口长Lm, 般取400mm出气箱有关尺寸：出气箱的大端尺寸一般设计成比进气箱的大端小，以降低粉尘的二次飞扬 出气箱小端面积：Fo =Fo=12m出气箱长度：Lw=0.8Lz=0.8 X 2.35=1.88m出气箱高度 0.8a10.2a20.8 X 10+0.2 X 4=8.8m4.8灰斗的尺寸计算灰斗的排灰量：采用四棱台型灰斗G0=3Ql=3x 310X 60X 10-6 X 0.94 X 3600/5=37.76t/h灰斗的排灰量取38t/h，所以灰斗的下口宽400X 400mm宽度方向取灰斗个数5个：灰斗的长度为20/5=4m4.8.3 长度方向取灰斗个数 4个：灰斗的宽度为15/4=3.75m灰斗的斜壁与水平夹角取60。灰斗的高为h2h2=tan60x( 20/5-0.4 ) /2=3.12m3m4.9气流分布板的相关尺寸计算气流分布板的层数 =204/10.5=19.4F。13由于6v Fk 1=1.2 X 19.42/2-1=22.3/ F。相邻两层多孔板的距离:lz 0.2Dr 1m，本设计中取1m。式中DrFk断面上的水力直径,DrnkFk断面上的周长进气管出口到第一层多空板的距离 H：进气管出口到第一层多孔板的距离：HP 0.8Dr 0.9m，本设计中取1m。4.9.5 进气箱灰斗对带前端灰斗的进气箱，进气箱顶板斜度一般大于70(与水平线夹角)，前端灰斗下口长Lm应大于400mm其灰斗上沿宽为：Le=(0.60 0.65) Lz=1.5m式中L e灰斗上灰口尺寸，mm灰斗高 h1 ：h1=tan (L E-L M)/2=1.23m式中 灰斗的安息角；(本设计选用 70 )Lm 灰斗下灰口尺寸，mm(本设计选用的为600)5.0 槽型板的设计在除尘器的出气箱前平行安装两排槽型板，槽型板可用3mml厚的钢板制成5.10 供电装置 14,15电除尘器的供电系统选择适当与否， 直接影响着电除尘器的主要性能。 因此， 必须保证供电系统的合理可靠。电除尘器对供电系统的要求 直流电源，高电压(一般在 40 75kv)，小电流(一般在50 300mA或 更大)。(2) 电压波形要有明显的峰值和最低值： 峰值可提高除尘效率， 低值则惜弧。 生产实践中，大部分时间采用单相全波整流，效果较好，对于高比阻的粉尘，以 采用半波整流为宜。(3) 电除尘器的均压与过载： 电除尘器是阻容性负载， 工作条件是电晕放电， 有时扩大成闪络或电弧。(4) 电除尘器的集尘电极等要接地：电除尘器的集尘电极，壳体等许多部分 均要求接地；电晕电极的高压电由高压整流装置引来，一般，都用负电晕，因为 它具有较高的除尘效率。(5) 除尘效率与供电质量的关系：要求提高除尘效率，就必须尽量提高操作 电压和电晕电流，即提高电晕功率。采用高压硅整流器：该整流器的使用寿命长，工作可靠，无噪音，调压性能 良好，自动化程度高。5 图纸设计附图一：电除尘器正视图附图二：电除尘器侧视图附图三：进气烟箱侧视图 附图四：灰斗三视图 附图五：电晕线与极板布置图附图六：出气烟箱侧视图6 结论本次电除尘器的设计遵循节能、环保、经济、实用的设计理念，全面了解电 除尘器的除尘机理， 总结电除尘器设计、 运行经验并应用到本次设计中， 全面掌 握电除尘器的结构， 根据实践经验选取合理的材料、 结构，达到较高的除尘效率， 达到排放标准。参考文献：1 高坚等，空气除尘设备及技术的发展， 北京化工大学化学工程学院， 现代化 工， 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