除尘技术课程设计

课程设计报告

(2012 -- 2013 年度第 一 学期)

名 称： 除尘技术课程设计 题 目：300MW电厂除尘器的设计 院 系：环境科学与工程学院 班 级： 环工0902 学 号： 200905010230 学生姓名： 郑志杰 指导教师： 胡满银 设计周数： 1

成 绩：

日期：2013年 01月 02 日

目录

第一部分 设计任务书

1. 原始资料 ............................................................................................................................. 1 2.要求....................................................................................................................................... 2 第二部分 电除尘器总体设计 ......................................................................................................... 3

一、电除尘器主要参数和结构形式的选取 ........................................................................... 3 二、电除尘器结构尺寸的计算 ............................................................................................... 3 三、绘制总图 ........................................................................................................................... 6

1.主要设备说明 ............................................................................................................... 7 2简图见附录 .................................................................................................................... 7

第三部分 文丘里除尘器课程设计指导书 ..................................................................................... 8

一、文丘里管的设计计算 ....................................................................................................... 8 ⒈ 处理烟气量 ......................................................................................................................... 8 ⒉ 文丘里管结构尺寸的设计与计算 ..................................................................................... 8 （1）喉管 ......................................................................................................................... 8 （2）收缩管 ..................................................................................................................... 8 （3）扩散管 ..................................................................................................................... 9

二、捕滴器的设计计算 ........................................................................................................... 9

（1）筒体计算 ................................................................................................................. 9 （2）进气蜗壳 ............................................................................................................... 10 （3）出口蜗壳 ............................................................................................................... 11 三、简图见附录。 ................................................................................................................. 11 附录 ................................................................................................................................................ 12

一、参考文献 ......................................................................................................................... 12 二、设计图 ............................................................................................................................. 12

1、卧式电除尘器（主体） ........................................................................................... 12 2、 RS管型芒刺线 ........................................................................................................ 12 3、 电磁锤振打器 ......................................................................................................... 13 4、 尘极板 ..................................................................................................................... 13 5、 四棱台壮灰斗 ......................................................................................................... 13 6、 文丘里除尘器 ......................................................................................................... 14 7、 倒锥形捕集器 ......................................................................................................... 14

第一部分 设计任务书

1. 原始资料

某电厂要求设计与30万千瓦火电机组配套的除尘器，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1； ②灰的成份分析数据见表2； ③灰的粒度分布情况见表3； ④灰的比电阻见表4；

⑤灰及烟气其它性质见表5。

表1 煤质的成份分析数据 煤的 成分 (%) Car 52.41 Har Oar Nar Sar Aar 32.40 Mar Mad Vdaf Qar,net (kj/kg) 14.61 20483 3.31 4.73 0.91 0.66 5.58 2.16

表2 灰的成份分析数据 煤的成分 (%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 1.87 MgO 0.52 SO3 0.13 Na2O 0.24 K2O 1.01 TiO3 1.39 54.29 34.16 5.73

表3 灰的粒度分布情况 灰的粒度(μm) (%)

表4 灰的比电阻 温度(℃) 比电阻(Ω?cm) 25 5.21×1010 50 8.22×1010 75 9.73×1110 100 2.17×1210 125 1.83×1310 150 7.56×1110 175 2.29×1110 200 9.61×1010 <3 2.57 3～5 0.99 5～10 10～20 20～30 30～40 40～50 3.01 6.85 5.20 14.89 21.25 >50 45.24

表5 灰及烟气其它性质 灰的容重 烟气温度 烟气量 510kg/m 150℃ 2100000m/h 33灰的休止角 烟气露点 烟气含尘浓度 46.65度 100℃ 36g/m 3

（2）系统及工况资料

①锅炉型号：SG-1000／13.7-540/540； ②额定蒸发量：1000t／h； ③排渣方式：固态排渣。 （3）现场气象资料

1

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℃；

2

④最大风载：32kg／m；

2

⑤最大雪载：24kg／m； ⑥地震烈度：7度； （4）对电除尘器的要求

①除尘效率：≥99.9％； ②允许漏风率：≤5％； ③本体压力损失：≤350Pa。 2.要求

（1） 配置两台电除尘器（或袋式除尘器或电袋复合式除尘器），除尘效率不低于

99.9%,试对该电除尘器进行总体设计，并画出简图。

（2） 配置六台文丘里除尘器，除尘效率不低于96%, 试对该文丘里除尘器进行设计

计算，并画出简图。

2

第二部分 电除尘器总体设计

电除尘器的总体设计是根据用户的使用要求而提供的原始数据，来确定电除尘器的主要参数以及各部分的主要尺寸，其中主要包括：确定各主要部件的结构型式；计算所需的收尘面积；选定电场数；根据确定的参数计算电除尘器断面面积、通道数、电场长度；然后计算电除尘器各部分尺寸并画出电除尘器外形图；计算高压供电装置所需的电流、电压值，并确定供电装置的型号、容量；计算各支座的载荷并画出载荷图；提供电气设备所需资料。

设计一台电除尘器主要需要下列数据：

3

（1） 需净化的烟气量，通常是指工作状态下的烟气量（m/h）；

3

（2） 烟气含尘浓度（g/m）；

（3） 粉尘性质，包括粉尘粒度分布、粉尘比电阻、化学成分、真密度、堆积密度等； （4） 烟气性质，包括温度、湿度、压力、烟气成份等； （5） 电除尘器出口烟气允许含尘浓度； （6） 燃煤工业分析和元素分析等。

具体设计程序各有不同，现就一种设计程序简述如下： 一、电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，灰分重量轻、粒度小等因素，并在设计上留有余量，选取电场风速为v?1.2ms。

（2）、板间距2b

考虑到宽极距能有效的坚守啊搞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2b?400mm。 （3）、线间距2c

考虑采用480mm大C型板和改进型TS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2c?500mm。 （4）、驱进速度ω（m/s） 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??7.5cms?0.075ms。

（5）、本体结构形式

依据原始资料和设计经验，选取双室(M=2)、六电场(N=6)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。高压直流变压器采用户内式。

二、电除尘器结构尺寸的计算

1、确定除尘效率η（%）

通常用户根据允许排放量和引风机对粉尘浓度的要求提供。 已知：进口烟气含尘浓度

33

为：36g/m,相关国家标准规定出口排烟标准为：30mg/m（北京地区以外），漏风系数取1，

3

则：

???1???Co30????K??100%??1??1??100%?99.92% Ci??36000?2、计算所需收尘面积

2

（1）总收尘面积A（m）

A??Qln?1????A????1050000ln?1?0.9992??27731.27m2

3600?0.0752

（2）每个电场的集尘面积A’（m）

A27731.27??2310.94m2 M?N2?63、初定电场断面

F??Q1050000??243.06m2

3600?v3600?1.24、确定电场的有效高度，即极板的有效高度h

h?F?243.06??11.02m 22 将极板高度进行圆整，取h?12.00m

5、确定通道数n

n? 将n进行圆整，取n?51 6、确定电场有效宽度B（m）

F?243.06??50.6 2b?n0.4?12B?2b?n?0.4?51?20.4m

7、确定电厂的实际断面F（m）

2

F?h?B?12?20.4?244.8m2

8、确定电场有效长度

将l值按每块板极的名义宽度0.5m的倍数进行圆整，取l?3.5m，电除尘器电厂的总有效长度为：

L?Nl?6?3.5?21m，

电除尘器单效长度：

L有效?9、验算电场风速v（m/s）

A27731.27??3.78m 2Nnh2?6?51?12v?Q1050000??1.19ms

3600?F3600?244.8 燃煤电厂电除尘器电场风速V一般为0.8～1.5m/s，符合要求. 10、烟气流经电场的时间t（s）

t?L21??17.65s V1.1912、其他几个结构尺寸（常规间距Ep） （1）电场空间高度H

4

极板上端悬吊于顶梁的X型梁时，h1?0；

收尘极板下端至撞击杆的中心距离，取h2?50mm； 撞击杆中心至灰斗上端的距离，取h3?300mm

电场空间高度H?h?h1?h2?h3?12?0?0.05?0.3?12.35m。 （2）阴极小框架

框架上端至梁底面竖直距离ho1=240mm；

框架下端至收尘极撞击杆中心线距离ho2=220mm； （3）Ep沿气流方向内部尺寸

Ep首（末）电场端部至阴极框架悬吊杆投影距离l e1?500mm； 阴极框架悬吊杆至收尘极投影距离l e2?500mm； 中部相邻电场阴极框架悬吊杆之间投影距离C?400mm； Ep壳体内壁长度LH?n?l?2le2?C??2le1?C?4.4m

（4）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:

FO?Q1050000/2??14.58m2

3600?v03600?10 将Fo圆整, 取FO?15m2，各进气烟箱的进口截面形状为3m×5m的矩形。进气烟箱长取4m。

进气烟箱大端顶端距梁底面距离350mm左右；

进气烟箱大端底端需上移600mm，以使气流不直接冲击收尘极振打装置； 进气烟箱底板的斜度≥50°，以防止粉尘在进气箱底面沉积。 （5）出气烟箱

F0?Fo?15m2； 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：

大端顶端至顶梁底面距离：350mm；

端尺寸一般设计成比进气烟箱的大端尺寸小，可降低二次飞扬； 大端高度h3 ≥0.8a1+0.2a2+170； 底板斜度≥60°；

长度LW ?0.8LZ?0.8?4?3.2m

（6）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

o

灰斗，共16个灰斗。灰斗下口取400mm×400mm，灰斗壁与水平夹角大于60，灰斗高度:

??B/n1 -B1?/2?4800mm h7?1.732

5

灰斗下端至支柱基础面距离依Ep大小可取H2=800～1200mm（取1000mm）。 （7）石英套管保温箱

一个石英套管一个保温箱，则内腔尺寸为800×800mm，二个石英套管一个保温箱则内腔尺寸为1180×1400mm，若用顶部结合梁做保温箱，组合梁高度≥1700mm，以方便检修。 （8）计算柱间距 电场内壁宽B’（m）（取??100mm，e??400mm ）

B'?2b?n?4??e??400?51?4?100?400?21200mm 中间柱距 Ld1?l?2le2?C?4900mm 外侧柱距 Ld2?l?2le2? 与气流垂直方向的柱间距Lk

C?4700mm 2 最外侧柱与除尘器内壁距离 X1?le1?500mm

LK??B?e??M??21200?400?2?10800mm

沿气流方向上的柱间距Ld（取le?700mm，C?400mm）

Ld?l?2le?C?3500?2?700?400?5300mm

13、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+5300×6+3200＝39000(mm)； 除尘器总宽＝2×走台宽度+室数×柱间宽

＝2×1800+2×10800＝25200(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 ＝12000+4800+1700+1200+600=20300mm. 14、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?70kv

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?27731.2712?924.38mA

取设备的额定输出电流i2?1.0A

共选取GGAJ02D型—1.0A／72kv高压供电设备8台。

三、绘制总图

根据上述结构尺寸绘制电除尘器总图。总图一般包括正视图和侧视图。在正视图中通常至少有一个电场为剖视图，以便能清晰看到阳极和阴极小框架等的结构及尺寸。

6

1.主要设备说明 序名称 号 1 规格 数量 1 设计参数 电厂风速V=1.19m/s 板间距2b=400mm 线间距2c=500mm 驱进速度ω = 7.5cm/s 孔径50mm 孔隙率50% 间隙空隙率60% 灰斗壁与水平夹角=60° 卧式电除尘器（主体） L×B×H =39000×25200×20300 （mm） 气流分布装置 槽型极板 电磁锤振打器 RS管型芒刺线 四棱台壮灰斗 厚度2mm 宽度100mm 翼缘30mm 灰斗下口400mm×400mm 底部卸灰阀高度600mm 灰斗高取4800mm 2 3 4 5 6 1 1 8 2简图见附录

7

第三部分 文丘里除尘器课程设计指导书

一、文丘里管的设计计算 ⒈ 处理烟气量

文丘里管前的烟量计算，一般都是根据燃煤的元素分析和燃料燃烧产物计算而来的。而选择喉管尺寸和扩散管尺寸时的实际烟气量，则尚须计算漏风、烟温降低、水分蒸发和压力变化对烟气体积的影响。上述诸项计算通常是近似计算，而且十分繁琐。故一般在进行文丘里管选型设计时，为了简化计算起见，可以将文丘里管前的烟气量乘以0.9～0.95系数，作为管后或捕滴器后的烟量。这种简化的计算方法所带来的烟量误差，一般都小于5%。这是因为锅炉排烟温度多低于140℃～150℃，虽然文丘里管的降温效果很好，在扩散管出口烟温一般只有60℃～70℃，对体积有一定影响，但考虑了蒸发水分、漏风和压力变化后，通过实际测量和计算表明，体积减少量最多只有5～10％。因而简化计算时可以用乘以0.9～0.95的系数来计算降温后的烟气体积。

文丘里管前的烟气量以及其他部位的烟气量通常还可以用烟气流量测试仪器进行测量来确定。

首先选定采用六台文丘里除尘器。

⒉ 文丘里管结构尺寸的设计与计算 采用圆形文丘里 （1）喉管

每个喉管需要处理的烟气量：Qt1?Q6?21000006?350000m3h 取喉管中的烟气流速：vh?50ms 喉管截面积：Fh?Qt1350000??1.94m2

3600?vh3600?50 圆形喉管直径: dh?1.129Fh?1.1291.94?1.57m 喉管长度：喉管长度可按以下关系近似选用：Lh?500mm （2）收缩管

选取进口烟气流速v1?12ms， 入口截面积：F1?Qt1350000??8.10m2

3600?v13600?12 入口截面尺寸：圆形入口直径d1?1.129F1?1.1298.10?3.21m 选取收缩管的收缩角为?1?25?

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收缩管长度：圆形L1?d1?dhctg?1?3.21?1.57ctg25?3.70m

2222 （3）扩散管

取烟气进入文丘里管前的温度t11=150℃ 烟气离开文丘里管的温度t12=100℃，则温度

273?100为t2（℃）时，出口烟气流量Qt?Qt273?t2?350000??308628.84m3h，取21273?t1273?150出口烟气流速v2=20m/s，则出口面积：F2?Qt2308628.84??4.29m2

3600?v23600?20 出口截面尺寸：圆形出口直径d2?1.129F2?1.1294.29?2.34m 选取扩散管的扩张角为?2?8?

扩散管长度：圆形L2?d2?dhctg?2?2.34?1.57ctg8?5.51m （m）

2222二、捕滴器的设计计算

捕滴器有圆柱型和倒锥型两种。圆柱型设计、施工较方便，但阻力较大；倒锥型水膜稳

定性好、阻力小，但设计、施工较复杂，可根据具体情况选择采用倒锥捕滴器结。 （1）筒体计算

①进口烟道中心处筒体内径，取进口烟道中心处筒体内平均上升烟速vf=6.5m/s，则内径：Dj?0.0188Qt2vf?0.0188308628.84?4.10m

6.5 ②供水装置处筒体内径：

由于烟气，在扩散管出口烟温降低，对体积有一定影响，考虑了蒸发水分、漏风和压力变化后，通过实际测量和计算表明，体积减少量最多只有5～10％。因而简化计算时可以用乘以0.9～0.95的系数来计算降温后的烟气体积。此处取系数为0.9，则捕滴器出口烟气温度为的烟气流量Qt3?0.9?350000?315000m3h，取供水装置处筒体内平均上升烟速

vs=4.5m/s，则内径：Ds?0.0188Qt3vs?0.0188315000?5.0m； 4.5 ③筒体的计算参考内径：D0?Ds?5.0m （m） ④湿段高度：H1?2Ds?2?5.0?10m； ⑤干段高度：h?1.1Ds?1.1?5.0?5.5m ⑥筒体锥角：?4?2arctg(Ds?Dj)2H1?2arctg(5.0?4.10)?3.05?

2?10 ⑦进口蜗壳底壁至灰斗高度：h1?0.15D0?0.15?5.0?0.75m

9

⑧倒锥筒体供水装置的上高度： h? 3?0.1D0?0.1?5.0?0.5maα2.092?3.05? ⑨倒锥体最小内直径：D1?Dj?2(h1?3)tg4?4.10?2?0.75??4.00m ?tg222?2??3.05 ⑩倒锥体最大内直径：D2?Ds?2h3?tg4?5.0?2?0.5tg?5.03m 22 ○11排灰管直径，一般取??400mm，排灰管的垂直高度应大于600mm； ○12灰斗高度：h2?0.42D1?0.168?0.42?4.00?0.168?1.512m； ○13烟气引出收缩段高度：取h3?0.9D0?0.9?5.0?4.5m； ○14引出收缩段小头直径，取d3?0.5D0?0.5?5.0?2.5m；

??5.03?0.5?5.0? ○15引出段锥顶角：β?2arctg?D2?0.5D0??2arctg????31.40? ?1.8D??1.8?5.0?0?? （2）进气蜗壳 ①进口尺寸：a3?b3?Qt23600v3?315000?4.375m2 ；

3600?20 式中取进口烟速v3?20ms； 取a3?1.0，则a3?b3?2.092m

b3 ②进口蜗壳顶板处筒体内径：DW?Dj?a3tgα2 ③进口蜗壳底板处筒体内径：DW?Dj?a3tgα1242?4.10?2.092tg3.05?4.16m ； 24?4.10?2.092tg3.05?4.04m ； 2 ④短管长度：取l1?0.5DW2?0.5?4.04?2.02m ； ⑤进口短管内侧壁斜切角：取α3?12?； ⑥斜切点距X轴距离：l2?DW22sin2α3?4.16sin?2?12??0.85m ； 24.16cos?2?12??3.99m ； 2 ⑦蜗壳外侧壁与Y轴距离：l3?b3?DW22cos2α3?2.092? ⑧蜗壳半径：取RW?l3?3.99m （m）；

⑨蜗壳顶板中心与X轴间距离：lW2?RW?0.5DW2?3.99?0.5?4.16?1.91m ； ⑩蜗壳顶板实际包角：αW2?90??2α3?90??2?12??114? ；

○11蜗壳底板中心与X轴距离：lW1?RW?0.5DW1?3.99?0.5?4.04?1.97m ；

10

○12蜗壳底板实际包角：αW1?90??2α3?90??2?12??114?； （3）出口蜗壳

①出口蜗壳内径：取d4?0.75D0?0.75?5.0?3.75m； ②蜗壳引出口速度：取v4?10ms；

Qt331500 ③引出口截面尺寸：a4?b4???8.75m2； 3600?v43600?10 取a4?2.0，则a4?4.184m，b?2.092m；

b4 ④蜗壳下部高度：取h4?0.1D0?0.1?5.0?0.5m（m） 三、简图见附录。

11

附录

一、参考文献

1.《除尘技术》，胡满银、赵毅、刘忠编著，化学工业出版社， 2006。 2.《除尘技术手册》，张殿印，张学义等编著，冶金工业出版社，2002。 3.《袋式除尘技术与应用》，孙熙编著，机械工业出版社，2004。 4.《火电厂除尘技术》，胡志光、胡满银、常爱玲著，中国水利水电出版社，2005。 5.《电除尘器的选型安装与运行管理》，黎在时编著，中国电力出版社，2005。 6.《工业电除尘器应用技术》，唐国山主编，化学工业出版社，2006。 二、设计图

1、卧式电除尘器（主体）

2、RS管型芒刺线

12

3、电磁锤振打器

4、尘极板

5、四棱台壮灰斗

13

6、文丘里除尘器

7、倒锥形捕集器

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hpog.html