大气污染控制工程-静电除尘器设计

大气污染控制工程-静电除尘器设计内容摘要：

cm时（低阻型）粉尘导电良好 ,当粉尘比电阻在 1011以上时 (高阻型 ) (也有把 p5 1010 Ω cm定为高比电阻粉尘，会出现反电晕现象，在集尘极和物料层中形成大量阳离子，中和了迎面而来的阴离子，使电能消耗增加，净化操作恶化，甚至无法操作 [9]，故对粉尘有一定的选择性，不能使所有粉尘都获得很高的净化效率。 并且受气体的温度和湿度等条件影响较大，同一种粉尘如在不同温度、湿度下操作，所达到的除尘效果不同 [10]。 另外，化学成分、尘粒分布、压力、气体流速等等也会对除尘效率产生影响。 同时电除尘器对微细粒子处理能力有限。 ESP对人体健康危害最大的 O． 1～ 2μ m的尘粒的除尘效率较差 [11]。 电除尘器的存在的另一个问题是，电除尘器虽然除尘效率高但设备比较复杂，造价高，对运行、安装以及维护管理水平要求较高。 对一些中小企业来说是无法负担的，所以其使用范围局限于一些大型企业。 而袋除尘器则存在运行阻力问题。 袋除尘器运行阻力较高， (1000～ 1700Pa)超负荷通过能力较差，运行时阻力能耗比电除尘器大。 对不同工况变化，袋除尘器 入口及本体易产生正压现象。 压力损失大 (1000～ 1500Pa)，且波动较大。 袋除尘器的除尘效率很大程度上取决于滤袋。 普通滤袋耐低温能力差（只能处理小于 230℃的气体 [12]），而耐高温滤料价钱又过高，使成本增加。 而且，滤袋由于容易破损，寿命不长，更换周期一般较短，一般为一年。 另外，滤袋受烟气湿度影响大，烟气湿度的高低改变露点，露点越高越易引起结露、糊袋，影响除尘器过滤性能，增加阻力。 在维护费用方面，电除尘器的使用寿命一般在 l0年以上，在正常工况使用下，每年的维护费用约为一次性投资的 5％，甚至更低。 当袋除尘 器采用进口覆膜滤料时，其使用寿命一般为 34年，在袋除尘器的总投资中，滤袋的费用约占设备总投资的65％～ 70％，每年滤袋的换袋维护费用约为设备总投资的 20％～ 25％。 仅袋除尘器滤浙江工商大学大气污染控制 工程课程设计 11 袋的换袋费用，就是电除尘器维护费用的 3倍左右。 [13] 方案比选 综上所述，袋、电除尘器各自存在着其优点及不足， 在此，在综合考虑本项目设计各项指标的基础上，对这两种方案进行比选，力求达到最优化设计。 下表对电、袋除尘的主要优缺点、性能、及总体经济投资做了比较。 电除尘器和袋除尘器的主要优缺点比较 电除尘器 袋除尘器 优 点 1. 可以处理较高温度的烟气（～ 400℃） 2. 压力损失较 小（约200～ 250Pa） 3. 维护费用低，较耐用 1. 操作简单 2. 较低的爆炸危险 3. 受烟气性质变化影响小，对粉尘的性质适应性广 4. 出口排放浓度随入口含尘浓度的变化不大 缺点 1. 存在爆炸的危险 2. 故障排放较频繁 3. 受烟气性质变化影响大，对粉尘的适应性差 1. 用于烟气温度较低的场合（小于 230℃） 2. 压力损失大（～ 1500 Pa），且波动较大 3. 投资和操作维护费用高 4. 对湿度大的粉尘易堵塞 电、袋除尘器性能比较表 项目 电除尘器 袋除尘器 处理风量 能处理大规模的工业废气 相对 电除尘器偏小 排放情况 一般 5Omg/Nm3排放情况，可以达 一般 30mg／ Nm3，可达到 10mg／ Nm3 浙江工商大学大气污染控制 工程课程设计 12 到 30mg/Nm3 阻力 较小，≤ 300Pa 偏大，≤ 1700Pa 对废气温度要求 ≤ 400℃ ≤ 250℃ 对粉尘特性的要求 比较严格，要求控制烟气粉尘比电阻为 104～ 1011Ω 一般，对粉尘比电阻没有要求 设备维护 简单 较高 一次性投资 一般 较高 运行成本 一般 较高 维护成本 一般 较高 方案确定 由于本设计按要求达 200mg／ Nm3，电、袋两种除尘方式均可做到达标排放。 而通过以上经济技术指标的对比，同时借鉴以往烟气处理经验（通常对于烟气量小于1O0000m3／ h 以下时，布袋除尘器比 ESP 效果较好。 但是当烟气量大于 100000 m3／ h时，两者就会有较大差距并随着烟气量的加，袋式除尘器的总投资会明显提高），在本项目烟气处理量 131200m3／ Nh 的情况下，电除尘有着较明显的优势。 当排放浓度 (标准状况 )要求为不大于 30mg／ m3时，从低浓度排放和设备达标运行稳定性方面出发，在沸腾炉床尾选用袋收尘器为宜。 而本设计只要求达到 200mg／ m3，电除尘器已能满足其要求。 另外，考虑到电晕封闭 —— 烟气含尘浓度增大，电场电流会减小，当含尘浓度大于临界值时，电场电流趋向于零，除尘作用失败。 而本项目烟气粉尘含量不大于 30g／ Nm3，在电收尘允许范围 (不大于 100g／ Nm3)内，适合于使用电收尘。 综上所述，本设计在综合考虑各方因素的情况下，本设计拟采用电除尘。 浙江工商大学大气污染控制 工程课程设计 13 四、 处理流程 除尘系统 包括：气体输送管道、除尘器系统、输灰系统 、控制系统、风机等。 除尘器系统 包括：壳体、电晕极、集尘极、振打清灰装置、电路系统、工作维修台等。 输灰系统 包括：管道系统、粉尘外运系统等 控制系统 采用自动控制系统， 包括：电源控制系统、输灰控制系统、清灰控制系统、流量控制系统等。 供电装置 供电装置包括三部分： ⑴ 升压变压器 它是将工频 380V 或 220V 交流电压升到除尘器所须的高电压，通常工作电压为50～ 60kv。 增大极板间距，要求的电压也相应增高。 ⑵ 整流器 它将高压交流电变为直流电，目前都采用半导体硅整流器。 ⑶ 控制装置 电除尘器中烟气的温度、湿度、烟气量、烟气成分及含尘浓度等工况条件是经常变化的，这些变化直接影响到电压、电流的稳定性。 因而要求供电装置随着烟气工况的改变而自动调整电压的高、低（称之为自动调压），使工作电压始终在接近于击穿电压下工作，从而保证除尘器的高效稳定运行。 目前采用的自动调压的方式有：火花频率控制，火花积分值控制，平均电压控制，定电流控制等。 五、 预期处理效果 浙江工商大学大气污染控制 工程课程设计 14 烟气的排放温度 t120℃ 净化烟气浓度降到 200mg/m3达标排放。 六、 主要设施与设备设计选型 主要设施 设计计 算 烟气流量与净化效率计算 120℃时 烟气流量： smhmQ 33 8 88 7 0273 )120273(1 3 12 0 0  C 出 =200mg/ m3 C 进 =32020mg/Nm3 净化效率为 ： %3 2 0 0 02 0 011  进出CC 除尘器设计计算 ⑴ 集尘极面积： 根据公式 ：   1 1lnpQA 式中： A － 集尘极面积， m2； η － 集尘效率 ,为 %； Q － 处理气量， ； ω p－粉尘的有效驱进速度，对于不同的粉尘， ω p＝ ～ 选取，如飞灰 ω p＝ ～ ，水泥干粉尘 ω p＝ ～ m/s。 设计中的粉尘为飞灰，所以选 ω p＝ m/s 则集尘板面积： 2 3 6% 1ln mQA p   ⑵ 电场断面面积 根据公式 vQAC 式中： Q— 处理气量， ； v— 气体平均流速， m/s。 对于一定结构形式的电除尘器，当气体流速增加时，除尘效率降低。 因此气体流速不宜过大，但流速过小，除尘器体浙江工商大学大气污染控制 工程课程设计 15 积增大，造价增加。 目前一般采用 v＝。 本设计选取。 电场面积 mQA C  电场断面形状与现场条件有关，通常希望断面形状接近正方形，这样可使气体在电场内的分布比较均匀，故 取电场断面形状尺寸为 8m 8m ⑶ 集尘极与放电极的间距和排数 集尘极与放电极的间距对电除尘器的电气性能及除尘效率有很大影响。 间距太小，则由于振打引起的位移 、 加工安装的误差和积尘等对工作电压影响大；间距太大，则要求工作电压高，往往受变压器 、 整流设备 、 绝缘材料允许等的限制。 目前，一般集尘极的间距（ 2b）采用 200～ 300mm。 即放电极与集尘极之间的间距（ b）为 100～150mm。 也可采用 400～ 600 的宽间距，常采用 450mm。 在设计中采用 450mm。 集尘极的排数可根据电场断面宽度和集尘极的间距确定，。