大气污染控制工程课程设计---电除尘器设计说明书

大气污染控制工程课程设计---电除尘器设计说明书内容摘要：

收尘极板 ） 的通道中设置电晕极。 板极间距一般为 200～ 350mm，通道数由几个到几十个，甚至上百个，高度为 2～12m，甚 至达 15m。 一般以除尘器的横断面积表示。 除尘器长度根据对除尘效率而定。 由于其几何尺寸很灵活，可做成各种大小以适应各种气体量的需要，因此在除尘工程中被广泛采用。 板式电除尘器也可以采用湿式清灰方式，但绝大多数采用干式清灰方式。 结构特点如图 2— 2 所示。 8 图 2— 2 板式电除尘器 1— 高压直流电源； 2— 净化气体； 3— 重锤； 4— 收尘极； 5— 含尘气体； 6— 挡板； 7— 电晕极； 8— 高压母线； 9— 高压电缆 （ 2） 按照气流流动方向可分为立式和卧式电除尘器两类。 在立式电除尘器中，气流一般是由下而上，通常做成管式，但也有采用板式的。 立式除尘器由于高度较高，可以从其上部将净化后的气体直接排入大气而不需要另设烟囱。 由于立式除尘器是往高度方向发展的，因而占地面积小。 当需要增加电场长度 （ 对立式电除尘器即其高度 ） 来提高除尘器效率时，立式就不如卧式灵活。 此外，在检修方面也不如卧式方便。 卧式电除尘器内，气流水平通过。 在长度方面根据结构及供电的要求，通常每隔 3m 左右 （ 有效长度 ） 划分成单独的电场，常用的是 2～ 3 个电场，除尘效率高时，也有多到 4 个以上电场的。 在工业废气除 尘中，卧式的板式电除尘器是应用最广泛的一种。 （ 3） 按照粉尘荷电段和分离段的空间布置不同分为一段式和两段式电除尘器。 粉尘的荷电和分离沉降皆在同一空间区域内的电除尘器称为一段式 （ 亦称单区 ） 电除尘器；反之，将分设在两个空间区域的称为两段式 （ 亦称双区 ） 电除尘器 （ 见图 2— 3）。 一段式电除尘器是目前工业废气除尘中应用最广的一类，本书所介绍的有关电除尘器的理论和实践，除特殊指明外，均指一段式电除尘器。 过去，两段式电除尘器主要用于空气调节系统的进气净化方面。 近年来，已开始用于工业废气净化方面。 据介绍，它也适用 于高比电阻粉尘的除尘，可以防止反电晕，并具有体形小、耗钢少、耗电少等特点。 9 图 2— 3 板式电除尘器示意 （ 4） 按照沉集粉尘的清灰方式可分为湿式和干式电除尘器。 湿式电除尘器是用喷雾或淋水等方式在收尘板表面形成水膜将粘附于其上的粉尘带走，由于水膜的作用避免了二次扬尘，故除尘效率很高 （ 见图 2— 4） ，同时没有振打装置，运行也较稳定。 但是，与其他湿式除尘器一样，存在着腐蚀、污泥和污水的处理问题。 所以只是在气体含尘浓度较低、要求除尘效率较高时才采用。 图 2— 4 喷水型 湿式电除尘器示意 干式电除尘器是通过振打或者用刷子清扫使电极上的积尘落入灰斗中。 这种方式粉尘后处理简单，便于综合利用，因而最为常用。 但这种清灰方式易使沉积于收尘极上的粉尘再次扬起而进入气流中，造成二次扬尘，致使除尘效率降低。 静电除尘器的主要部件及其作用 （ 1） 电晕电极 电晕电极是产生电晕放电的主要部件，其性能好坏直接影响除尘器的性能。 （ 2） 集尘极 集尘极的作用是使粉尘沉积于其上，其结构型式直接影响除尘效率。 10 （ 3） 气流分布板 电除尘器内气流分布装置的作用是保证气 流分布均匀，减少涡流，对除尘效率有较大的影响。 对气流分布装置的要求是阻力损失小、均匀布气。 （ 4） 振打装置 振打装置也叫清灰装置，只有保持集尘电极与电晕电极的洁净，才能保证除尘效率，因此必须经常通过振打将极板、极线上的积灰清除干净。 常用的振打装置大致可分为电机械式、气动式和电磁式三种类型。 （ 5） 外壳 除尘器外壳必须保证严密，尤其要注意人孔门的密封处理，尽量减小漏风。 漏风量大，不但风机负荷加大，也会因电场风速提高使除尘效率降低。 （ 6） 高压供电和低压控制设备 电除尘器的高压供电设备是指将交流 低压变换为直流高压的电源设备。 高压供电设括升压变压器、高压整流器和控制设备，它提供粒子荷电和捕集所需要的场强和电晕电流。 电除尘器只有在良好的供电清况下，才能获得高效率。 供电系统 供电装置的选型 ① 二次电压 一般电除尘器工作电压为异极间距乘以平均场强，工作场强一般为 3000～3500V/cm，空载场强一般为 4000V/cm。 工作电压 U1=（ 3000～ 3500V/cm） 20cm=60～ 70kV 空载电压 U2=4000 V/cm 20cm=80 kV ② 二次电流 选取板 电流密度为 ,取每个电场用两台整流器，故每个整流器对应的极板面积为 8822/8=1103 m2，故整流设备应输出的电流为 I= 1103=441mA 根据计算求得的电压和电流值，在高压供电装置的定型产品样本中选与计算值接近的装置，所以选用。 接地保护 对除尘器本体、变压器和控制柜等的接地保护要求：由于高压硅整流器的正极是接地的，负高压接到电除尘器的阴极系统，为了保证人身安全和电除尘器的可靠运行，电除尘器本体、整流变压器和 控制柜等的接地要认真做好。 一般在电除尘器本体顶部设一圈接地母线（扁钢）保温箱和人孔门等接地用扁钢与接地母线焊接。 另在电除尘器本体和整流室的下部设一圈接地母线，再使人孔门壳体与此接地母线焊接，则上下接地母线通过金属壳体连成通路。 再用接地母线与电除尘器本体和整流室周围装设的接地网络连接，电除尘器壳体要与接地网可靠连接，接地点要求每个电场设一个，用扁钢与接地网相连接，整流室内所有金属部分如控制柜、变压器和电抗器及其外壳体的接地端、电缆头支架、金属隔离网，都必须十分可靠接地。 电除尘器的选型 11 综上所述，本 次设计采用的是卧式、板式、宽间距电除尘器。 根据设计要求所设计的电除尘器除尘效率为 92%，设计 流量为 1000000m3/h， 设计 电场数为 3，进口颗粒物浓度为 29g/m3。 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。 集尘极系统 集尘极的设计 电除尘器的集尘极也可称为除尘极、集尘极或阳极等。 电除尘器的结构设计主要部件包括有集尘极系统、电晕极系统、气体分布装置、壳体结构以及排灰装置等 [5]。 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 集尘极的型式 集尘电极的结构形式直接影响到电除尘器的除尘效率、金属耗量和造价。 对集尘极的一般要求如下 [6]： （ 1） 极板表面上的电场强度和电流分布均匀，火花电压高； （ 2） 有利于粉尘在板面上沉积，又能顺利落入灰斗，二次扬尘少； （ 3） 极板的振打性能好，利于振打加速度均匀地传递到整个板面，使清 灰效果好； （ 4） 形状简单，制造容易； （ 5） 刚度好，在运输、安装、运行中，不易变形。 集尘板的设计 集尘极的形式很多，有板式和管式两大类，而板式电极又可分为三类：①平板形电极：包括网状电极和棒帏式电极等；②箱式电极：包括鱼鳞板式和袋式电 12 极等；③型板式电极：是用 1． 2～ 2． 0mm 厚的钢板冷轧加工成一定形状的型板，如 Z 形、 C 形、 CS 形、波浪形和槽形等。 本设计采用卧式电除尘器 ,采用 C 型极板。 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，极板在悬吊后容易出现扭曲； C 型极板克服了 Z 型极板的这种缺点。 图 31 极板形式 极板的材料，通常用普通碳素钢的三号镇静（ A3）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钢结构（ 08Al）。 二次扬尘的控制：为要在极板面附近形成 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。 极板的悬挂 本次设计极板的悬吊方式为 固定在壳体顶梁的小梁上，联接点采用固接。 采用固接方 式可获得较大的极板振动加速度。 但是，上下均采用固接型式，当各条极板受热不均匀时，则会造成某些极板弯曲，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：极板的一端焊接一块厚为 6—— 8mm 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。 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） [7]。 极板清灰装置的设计 集尘极板上粉尘沉积较厚时，将导致火花电压降低，电晕电流减小，除尘效率大大下降。 因此，不断地将集尘极板上沉积的粉尘清除干净，是维持电除尘器 13 高效运行的重要条件。 集尘极板的清灰方式有多种，如刷子清灰、机械振打、压缩空气振打、电磁振打及电容振打等。 目前应用最广、效果较好的清灰方式是挠臂锤振打。 图 3—2 为锤击振打器。 敲击锤由转动轴带动，改变轴的转速可以改变振打频率，可以用不同质量的锤子来改变振打强度。 图 3— 2 锤击振打器 本次设计敲打极板方式采用 平行于板面的振打方式 ，它即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，产生一定的贯切力，使粘附在板面上的粉尘更易脱落。 锤击装置的传动系统设计 （ 1） 振打强度的大小，取决于很多因素，主要有以下几点 [8]。 ①电除尘器容量大小 对于尺寸大的电除尘器，需要振打强度大。 ②极板安装方式 集尘板安装方式不同，如采用刚性连接，或自由悬吊方式，由于它们传递振打力情况不同，所需振打强度不同。 ③振打方向 法向振打 （ 垂直于板面 ） 的效果要比常用的切向振打 （ 平行于板面 ） 好得多。 这是因为法向振打能量转变成极板加速度的能量比切向振打高得多。 在切向振打中，有从极板顶部向下振打、在底部向上振打及在侧面的中部和下端水平振打等方式。 就一定振打强度而言，以在侧面下端水平振打最为有效。 法向振打一般只用于小型除尘器。 ④粉尘性质 黏性大的粉尘振打强度要大，如水泥粉尘较燃煤飞灰的振打强度约大 4 倍。 低比电阻粉尘主要是靠机械的粘着力和内聚力附着在集尘板上，容易振打掉。 而高比电阻粉尘的附着力，除上述机械力外主要靠静电力，所以需要振打强度更大。 细粉尘比粗粉尘的粘着力大，振打强度也要大些。 ⑤温度 一般情况下温度高些对清灰有利，所需振打加速度小些。 但温度过高可能使粉尘软化，产生相反的效果。 总之，合适的振打强度和频率，在设计阶段有时很难确定，可以在运行中通过现场调节来完成。 14 机械振打机构简单，强度高，运转可靠，但占地较大，运动构件易损坏，检修工作量大，控制也不够方便。 低强度的连续的电磁脉冲振打方式，强度和频率都可以调节，体积也小。 （ 2） 电晕电极的清灰 电晕极上沉积粉尘一般都比较少，但对电晕放电的影响很大。 如粉尘清不掉，有时在电晕极上结疤，不但使除尘效率降低，甚至能使除尘器完全停止运行。 因此，一般是对电晕极采取连续振打清灰方式，使电晕极沉积的粉尘很快被振打干净。 电晕极的振打方式也有多种，如挠臂锤振打方式，常采用的提升脱钩振打方式，以及电磁振打和气动振打方式。 电晕极系统 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。 电晕极系统包括点晕线、电晕极框架、框架吊杆、支承套管及电晕极振打装置等。