电除尘器设计说明书 中文摘要：本设计是按照给定的烟气的含尘量以及除尘效率设计出一个尺寸合理、稳定性很高、经济的电除尘器。本文从电除尘器主要结构的选型、尺寸计算等着手设计出了一个相对较合理的卧式电除尘器。 Abstract：This design is the haze quantity which, the dust content as well as the dust removal efficiency defers to assigns designs a size to be reasonable, stable property, economical electric precipitator. This article from the electric precipitator primary structures shaping, the size computation and so on began to design a relatively reasonable horizontal-type electric precipitator. 关键词：电除尘器；设计；计算 Keywords：Electrical precipitator；Design；Calculate 1 前言 1.1 选题背景 1.1.1我国电除尘器现状 我国全面系统地对电除尘器技术进行研究和开发始于上个世纪60年代。在1980年以前，我国在国际电除尘器领域还处于非常落后的地位。改革开放以来，我们国家的国民经济持续不断地快速地增长，环境保护对国民经济的可持续发展显得愈来愈重要。受市场经济下的利益驱动，国内许多大、中型环保产业对电除尘器进行技术探讨研究和开发方面的投入不断加大，电除尘器的应用得到了长足的发展。国家更是将高效电除尘器技术列入“七五”国家攻关项目。通过对引进技术的消化、吸收和合理借鉴，到上世纪90年代末，我国电除尘器技术水平基本上赶上国际同期领先水平。 进入21世纪以后，我国把“大力推进科学技术进步，加强环境科学研究，积极发展环保产业”作为经济发展的重要有关政策，环保产业进一步得到重视。随国家对污染控制要求的逐步的提升，对粉尘排放的要求也大幅度提高。GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》(2004-01-01开始实施)规定新建电厂大气污染物的排放浓度控制在50mg/m3以下，而旧标准GB13223-91要求粉尘排放浓度小于150mg/m3。电除尘器作为控制大气污染、解决环保与经济发展之间的矛盾的主要设备之一，其应用技术进一步得到快速的提升[1]。目前，电除尘器已大范围的应用于火力发电、钢铁、有色冶金、化工、建材、机械、电子等众多行业。我国作为世界电除尘器大国立足于国际舞台，不仅在数量上，而且在技术水平上都已进入国际先进行列。 1.1.2 课题的目的 目前的电除尘器大都存在烟尘的返流损失、气流状态不良等气流问题，收尘电极变形、电极上积尘太多、灰斗存灰太满或烟尘溢出等机械问题和电气设备调整不当导致通过的电除尘烟量太大，烟气含尘浓度太大等操作问题 为此，设计的过程中对电除尘器结构作了详细的计算，通过设计出一个理想的电除尘器，解决现有除尘器存在的弊端，使工业排出的烟气含量达标，从而净化大气，减少烟气对环境的危害。 1.1.3 技术方面的要求 所设计的电除尘器首先性能要稳定，满足除尘效率的要求；第二，耗电少，经济；第三，机械性能高，噪声小；第四，外型应美观等要求。 1.1.4 课题的主要研究内容 本论文是以工业实际烟气工况为基础资料，以电式除尘器除尘过程为研究对象，设计电式除尘器系统。主要研究内容如下： 1、讨论电式除尘器的除尘机理、结构特点。 2、分析电式除尘器的结构及形式及参数，选择较合理的设计模式[2]。 3、根据已有的参数及设计模式，确定电除尘器的除尘技术和规模，然后通过计算，设计一种性能优良的电除尘器。 1.1.5 技术方面的要求 所设计的电除尘器首先性能要稳定，满足除尘效率的要求；第二，耗电少，经济；第三，机械性能高，噪声小；第四，外型应美观等要求。 1.2 国内外研究现状 1972年以前的探索时期，主要特征是仿造和试用，极板大多是棒帖式.电晕极为细圆，技术水平较低。1972年以后的发展时期，主要特征是研制、引进、吸收、提高， 电除尘技术水平快速地发展。这一段时期内，70年代初期和中期，完成了3-60m2九种规格的SHWB电除尘系列化设计，首次形成了通用电除尘器系列新产品。70年代末至80年代初，通过对系列化产品使用几年的实践总结， 并对当时引进Ruthmuble公司的173m2和Elex公司81.9m2电除尘器进行消化吸收，结合自己近10年的研究成果，各工业部门先后开展了新型电除尘样机的研制和新的电除尘器系列化设计，如冶金工业部先后研制的成功用于武钢的60m2,大冶有色金属公司的40m2的电除尘器样机。建材行业完成CDWY和CDWH两类电除尘器系列设计。80年代中期以来，为满足日益严格的环境质量发展要求，国家科委将“高效除尘技术的研究” 列入“七五” 攻关项目，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的研究等。 我国全面系统地对电除尘器技术进行研究和开发始于上个世纪60年代。在1980年以前，我国在国际电除尘器领域还处于非常落后的地位。改革开放以来，我们国家的国民经济持续不断地快速地增长，环境保护对国民经济的可持续发展显得愈来愈重要。受市场经济下的利益驱动，国内许多大、中型环保产业对电除尘器进行技术探讨研究和开发方面的投入不断加大，电除尘器的应用得到了长足的发展。国家更是将高效电除尘器技术列入“七五”国家攻关项目[4]。通过对引进技术的消化、吸收和合理借鉴，到上世纪90年代末，我国电除尘器技术水平基本上赶上国际同期领先水平。 我国的静电除尘器起步较晚，从机械结构上讲，无论是内件结构及形式（主要是极板和极线）还是外壳结构及形式，基本上套用欧式或美式结构。欧式或美式静电除尘器在结构上差异大多数表现在三个方面：收尘极系统、放电极系统和振打系统三部分。 在收尘极系统方面，欧、美式结构的收尘极都由薄卷板轧制而成。美式结构采用整体悬挂，而欧式结构采用自由悬挂，每块极板都可单独在气流方向稍微移动和振动。 在放电极方面，美式结构的放电极大都是顶部由吊架固定的自由悬挂极线，在底部系有重锤使其张紧。导线KV。而欧式结构采用较大直径的放电极，安装于框架中，其最大的优点式断线率低，但由于极线直径达，起晕电压相比来说较高。 在振打方面，美式结构一般都会采用电磁脉冲振打、电振动和气力振动，这些振动器均在极板的垂直面上运行。 目前国内普遍投运的静电除尘器，除少量是从国外引进的，基本上为国内产品，其结构及形式以欧式结构居多（如菲达型），其次是GP型结构（也是仿照早期的欧洲法式结构）、美式结构，其他还有欧式鲁奇结构（水泥行业的静电除尘器和从日本引进的设备大都属于这一类）。 对于电除尘器的电气系统，进入九十年代，由于高电压技术、自动控制技术，计算机技术、化学反应技术的发展和融通，全新的脉冲放电技术应运而生。这一技术把含氮、硫的烟气变成化肥回收，单片微机和计算机智能控制管理系统的使用和推广使得电除尘器工作精确、高效，操作和维护也变得十分简单。这种脉冲荷电的特点是针对改善高比电阻灰尘的集尘特性而考虑的它是一种有效的荷电方式，脉冲供电方式正在当今全球范围内进行研究开发，有一部分己达到实用化。国外甚至已经把高压逆变电源用在电除尘器上。 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。 1.3 电除尘器存在的问题 1.3.1 基本问题 （1）高比电阻粉尘 （2）烟尘的返流损失 （3）气流状态不良 （4）振打设备能力不够 （5）电极系统的设计不完善 （6）高压供电设备不足 （7）电除尘中高压电场分组数不够 （8）电除尘设施容量太小 （9）高压电气设备不稳定(对火花放电太敏感等) 1.3.2 机械问题 （1）电极配置不良 （2）电晕电极振动或摇摆 （3）收尘电极变形 （4）电极上积尘太多 （5）灰斗存灰太满或烟尘溢出 （6）灰斗、外壳或烟道漏风 （7）烟道接头处烟尘堆积 （8）通过灰斗或在收尘区周围有烟气溢出 1.3.3 操作问题 （1）电气设备调整不当 （2）通过电除尘烟量太大 （3）烟气含尘浓度太大 （4）工艺过程不正常(燃烧状况不良等) （5）振打强度或频率的调节不适当 2 电除尘器设计的具体方案论证 2.1 引言 随着环境保护意识的增强，烟气治理技术的应用已慢慢的受到人们的重视。电除尘器以其除尘效率高、运行管理方便和适应能力强等特点，已在各工业领域含烟气治理中得到了广泛的应用。作为电除尘器重要组成部分的本体，其设计的优化和日常维护对除尘效率起着举足轻重的作用。 2.2 电除尘器除尘机理 电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行分离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设施。其原理涉及悬浮粒子荷电，带电粒子在电场内迁移和捕集，以及将捕集物从集尘板表面清除等三个基本过程。它大致上可以分为四个阶段： a.施加电场 在一对电极之间施加电压就可以建立电场，它的作用是：在高压放电极附近的场强很强，造成气体电离，产生大量离子，形成电晕放电的必要条件；电场促使离子与尘粒碰撞，使尘粒荷电；驱动荷电尘粒向收尘极移动。 b.气体电离 电晕极与收尘极之间施加足够高的直流电压，当非均匀电场的电位差增加到一定值时气体中的大量自由电子有了足够能量与气体中性分子发生碰撞并使之离子化结果又产生大量电子和正离子，失去能量的电子与其他中性气体分子结合成负离子，这就是气体电离。电子带负电, 受电场力作用下迅速向阳极运动, 而正离子向阴极运动撞击阴极使阴极释放出二次电子, 因此在电晕区内就产生放电条件, 形成电晕（如图2-1所示）。电场中离子的迁移速度与电场强度成正比： u0 = KiE 式中：u0 ——离子的迁移速度，m/s E ——电场强度，V/m Ki ——离子迁移率，m2/（V·m） 图2-1 电晕放电示意图 c.粉尘的荷电 粒子荷电是通过自由电子、粒子与粉尘离子碰撞，并附着于粉尘粒子之上而完成的。尘粒荷电量的大小与尘粒粒径，电场强度及停留时间等因素相关，通常认为尘粒荷电有两个主要机理：电场荷电和扩散荷电。电场荷电是在电场中气体离子沿电力线运动时与粉尘粒子碰撞使其荷电。对半径大于0.5微米的尘粒，电场荷电起主导作用。扩散荷电是由离子的热运动引起的。对半径小于0.2微米的尘粒，则为扩散荷电起主导作用。而半径在0.2-0.5微米之间的尘粒，两者均起作用。 d.收尘 荷电粉尘在电场中受电场力的作用被驱往收尘板，经过一段时间后达到收尘极表面，放出所带电荷而沉集其上。收尘极表面上的粉尘沉集到一定厚度后，用机械振打等方法将其清除掉，使之落入下部灰斗中。[6] 图2-2 电除尘器收尘示意图 2.3 电除尘器的分类和特点 2.3.1按集尘极型式 管式：极线沿着垂直的管状集尘电极的中心线悬挂，适用于气体量较小的情况，一般都会采用湿式清灰方式。 板式：在互相平行的板式收尘电极的中间悬挂垂直的极线。板式可采用湿式清灰方式，但绝大多数采用干式清灰方式。 2.3.2按气流流动方式 立式电除尘器中的气流是自下而上垂直运动，通常用于烟气流量较小，除尘效率不太高的场合。立式电除尘器较高，气体通常直接排入大气，所以在正压下进行。它的主要优点是占地面积小。 卧式电除尘器内的气流是沿水平方向流动。它的优点是按照不同除尘效率的要求，可任意增加电场长度和电场个数；能分段供电；适合于负压操作。引风机的寿命较长。本设计由于烟气量大。电场多，分段供电等，因此采用卧式电除尘器。 在工业废气除尘中，卧式板式电除尘器是应用最广泛的一种，我国1972年提出的系列化设计SHWB型就属此类。 2.3.3按粉尘荷电区和分离区的空间布置不同 单区：粉尘荷电和分离沉降都在同一空间区域内进行。 双区：现有一组电极使粉尘荷电，然后另一组电极供给静电力，使带电粒子沉降。典型的双区除尘器多用于空调方面。国外有将它应用于工业废气净化方面的。 2.3.4按沉集粉尘的清灰方式 湿式：是用喷雾或淋水、溢流等方式在集尘极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产生二次扬尘，除尘效率很高；同时没有振打的设备，工作也很稳定。但是产生大量泥浆，如不加以适当处理，将造成二次污染。 干式：是通过振打或者用刷子清扫而使粉尘落于灰斗中。由于这种方式回收下来的粉尘处理简单，便于综合利用，因而也是一种常见的方式。但由于振打时使沉积于集尘极上的粉尘有可能再次扬起进入气流中，致使效率降低。 2.3.5根据电极的大小 同极距在400以上的称为宽间距电除尘，它在本体结构上与常规电除尘没有根本区别。但由于间距加大，供电机组电压的提高，有效电场强度大，板电流密度均匀，驱进速度提高，有利于净化高比电阻粉尘，因此本设计采用宽间距电除尘。[5] 2.4 电除尘器方案选择 考虑以上所述因素，本设计选用卧式、板式、单区、干式清灰、宽间距的电除尘器。该除尘器具有以下特点： （1） 宽间距的除尘器可是制作、安装、维修更便利，而且设备小，能耗也小。 （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） 单区除尘器可节省占地面积，在处理较大的烟气量时，能保证气流沿电场断面均匀分布，清灰较为方便； （4）干式除尘有利于粉尘的捕集回收，很适合有价值灰分的回收。 3 电除尘器的结构设计 电除尘器的结构设计最重要的包含有电晕极系统、集尘极系统、气体分布装置、壳体结构和排灰装置等。 3.1电晕极系统 电晕电极的类型对静电除尘器的运行指标影响较大，设计制造、安装过程都必须十分重视、在应用中对电晕电极的一般要求如下： ①有较好的放电性能，即在设计电压下能产生足够的电晕电流，起晕电压低，预售沉淀剂相匹配，收尘电极上电流密度均匀。直径小或带有间断的电晕电极可降低起晕电压，利于电晕放电。如烟气含尘量高，特别是电收尘器入口电场空间电荷限制了电晕电流时，应采用放电性能强的芒刺状电晕电极。 ②易于清灰，能产生较高的振打加速度，使黏附在电晕电极上的烟尘振打后易于脱落。 ③机械强度好，在正常条件下不因振打、闪络、电弧放电而断裂。 ④能耐高温，在低温下也具有抗腐蚀性。[7] 3.1.1电晕极的设计参数 芒刺电晕线采取高强度合金材料制作，厚度为1.5mm。最优极间距为200-300mm左右，考虑到电晕极间距要与集尘极间距相适应，设计采用间距为240mm[8]。 3.1.2电晕极的安装 采用框架式电晕极组装，框架由钢管焊接而成，有充足的刚度，每个框架用两根横置钢管构成三个独立框架。[9] 3.1.3电晕极的悬挂方式 电晕极采用单点悬挂，支撑采用绝缘瓷瓶如图3-1所示。 图3-1 绝缘瓷瓶 3.1.4 电晕极的振打装置 为了尽最大可能避免电晕闭塞，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30oC。保温箱上应设置检查门和清扫灰孔，以按时进行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好的密闭板，密闭板采用5mm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。 3.1.5 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。 3.1.6 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，使其温度上升且高于露点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采用100mm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） 拥有非常良好的电性能，极板电流密度分布要均匀 （2） 拥有非常良好的振动加速度分布性能 （3） 拥有非常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-300mm）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，不能充分的利用电场空间；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，极板在悬吊侯有可能会出现扭曲；C型板克服了Z型的这种缺点，ZT型极板则既拥有非常良好的电性能、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能够使用极板的一段焊接一块厚为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。 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、电除尘器的结构及形式等很多因素相关。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。集尘极一般都会采用间歇振打，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 ，可根据真实的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、电磁振打等结构及形式。弹簧—凸轮机构因结构较为复杂，动力消耗较大，基本上不再采用。电磁振打装置由于结构较为复杂，目前工业上也已很少用。挠臂锤击机构具有结构相对比较简单，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100mm左右。 该锤击机构在使用的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模块设计 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 3.3.1气流分布板的设计 气流分布板的结构及形式有很多种：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相对比较简单、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F0的比值近似的确定：当 ≤6时，n=1 6＜≤20，n=2 20＜＜50,n=3 （2）分布板的开孔率 为保证气体流速分布均匀，常需使多孔板有合适的阻力系数，即 ξ=N0()-1 式中 ξ——阻力系数 N0——气流在入口处按气流动量计算的速度场系数，对于直管或带有导向板的弯头N0=1.2 （3）相邻两层多孔板的距离 L2≥0.2Dr 式中Dr——Fk断面上的水力直径，Dr=； nk——Fk断面上的周长 （4）进气管出口到第一层多空板的距离 Hp≥0.8Dr′ 式中Dr′——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。 3.3.2 槽型板的设计 为提高电除尘器对微细粉尘的（小于5μm）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厚的钢板制作而成。 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。 为了能够更好的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真实的情况确定。一般多采用钢结构。 3.4.1 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′= 式中 Q——被处理的烟气量，m3/s v——电场风速，m/s （2）极板高度h 当F′≤80m2 h≈ 当F′＞80 m2 h≈ 即当F′＞80 m2时，电除尘器要设双进风口，计算后的h值应做调整。 （3）电除尘器的通道数N N= F/2Sh （4）电除尘器的内壁宽B B=2SN （5）过流断面积F F=Bh 3.4.2 箱体沿气流方向的内壁有关尺寸 （1）电场总长度L L=vt 式中 t——气体在电场内的停滞时间，s t值可以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）Le1、Le2、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+2 Le2+C)+2 Le1-C 3.4.3 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，正常的情况下多采用水平进气式。 F0=Q/v0 式中 F0——进气口的面积，m2 v0——进气口处的风速，m/s。该值越小对电除尘越有利，v0一般取13-15m/s。 （2）进气箱长度Lz Lz=(0.55～0.56)(a1-a2)+250 式中 a1、a2——分别为Fk及F0处的最大边长，m Fk——进气箱大端面积，m2 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)Lz 前端灰口下口长LM，一般取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：F0′=F0 出气箱长度：Lw≥0.8Lz 3.5 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°。 灰斗下料口尺寸大小，参照表3-1确定，最小不小于300×300mm。 表3-1 灰斗规格表 排灰斗下口宽 300300 350350 400400 500500 排灰量（t/h） 20 35 50 100 3.6 排灰装置 电除尘器的排灰装置根据灰斗的形式和卸灰方式而异。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。 4、电除尘器的仿线 初级除尘后浓度 初级除尘采用重力除尘，取层流，分级除尘效率为50%初级除尘前浓度为 66g/cm3，除尘后浓度为33g/cm3。 4.2 了解进口浓度Ci以及出口浓度Co η= 由η=96%，Ci=33g/cm3 得Co=1.32g/cm3 4.3 确定有效驱进速度ωp ωp=9.62kS0.625 式中 ωp——驱进速度，cm/s S——煤的含硫量，% K——平均粒度影响系数 通过查找资料，ωp一般在0.10～0.14m/s的范围内，本设计取ωp=0.12m/s 4.4 集尘板面积A 由 η=1-exp（-·ωp） 得 A=(Q/ωp)·ln[1/(1-η)]=*ln=5902m2 式中 η——除尘效率 A——集尘板面积，m2 Q——烟气总量，m3/s 考虑到考虑处理气量、温度、压力的波动、供电系统的可靠性等因素的影响，参照真实的情况，取储备系数k=1.2，则所需集尘极面积为: = k=5902×1.2=7100 4.5 电除尘器箱体横断面各部分尺寸 4.5.1 电场断面积F′ F′===200 m2 4.5.2 电场高度h 由于F′80m2 h===10m 电除尘器要设置双进风口 4.5.3 电除尘器通道数N N= F′/(2S)h==50 故取通道数为53 4.5.4 电场有效宽度B B=（2S）·N=0.4*50=20m 4.5.5 过流断面面积F F=B·h=20*10=200m2 4.6 箱体沿气流方向的内壁有关尺寸 4.6.1 电场长度l l===1.5m 取电场数为5，故电场总长为7.5m 4.6.2 验证实际效率η1 η1=1-exp(-·ωp)=1-exp(-*0.12)=97.9%96% 契合设计标准。 4.6.3 电晕极吊杆至进气箱大端面距离 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 4.6.4 除尘器壳体内壁长度 Lh=n(L+2 Le2+C)+2 Le1-C=5×（1.5+2×0.5+0.4）+2×0.5-0.4=18m 4.6.5 检验实际除尘面积A A′=hL(N/2+1)×2×2=10×7.5×(50/2+1)×2×2=7800m2＞7100m2 4.6.6 每个电场电晕线 进出气箱的形状及尺寸 4.7.1 水平进气箱进气口尺寸 采用水平进气式，进气口小端面积 F0== =8 m2 取小端面积面积为8m2，长4m。宽2m。 进气口大端面积 Fk=（h-0.35-0.6）×B=(10-0.35-0.6)×20/2=100m2 因此，a1=10m，a2=4m，n0=12m，nk=40m 4.7.2 进气箱长度Lz Lz=0.35(a1-a2)+0.25=0.35×（10-4）+0.25=2.35m 4.7.3 进气箱有灰斗时的上沿宽度 LE=0.6Lz=0.6×2.35=1.41m 前端灰口下口长LM，一般取400mm 4.7.4 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：F0′=F0=8m2 出气箱长度：Lw=0.8Lz=0.8×2.35=1.88m 4.8 灰斗的尺寸计算 4.8.1 灰斗的排灰量： 采用四棱台型灰斗 G0===23.5t/h 灰斗的排灰量取23.5t/h，所以灰斗的下口宽350×350mm2 4.8.2 宽度方向灰斗个数 宽度方向取灰斗个数3个：灰斗的长度为20/3=6.7m 4.8.3 长度方向灰斗个数 长度方向取灰斗个数5个：灰斗的宽度为18/5=3.6m 4.8.4 灰斗的斜壁与水平夹角 灰斗的斜壁与水平夹角取60°。 4.8.5 灰斗的高为h2 h2= = =3m 4.9 气流分布板的相关尺寸计算 4.9.1 气流分布板的层数 ==12.5， 由于6＜≤20，n=2 4.9.2 开孔率f ξ=N0()-1=1.2×12.52/2-1=14 ξ=20 4.9.3 相邻两层多孔板的距离 Dr= l2=0.2×Dr=0.2×2.55=0.51 式中 ———断面上的水力直径， ———断面上的周长 4.9.4 进气管出口到第一层多空板的距离Hp Dr′= Hp=0.8 Dr′=0.8×0.67=0.536 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=1.52 式中 LE——灰斗上灰口尺寸，mm 灰斗高： 式中 ——灰斗的安息角；（本设计选用） ——灰斗下灰口尺寸，mm（本设计选用的为600） 4.10 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3mm厚的钢板制作而成。 4.11供电装置 供电装置采用单相全波整流，效果较好。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，都采用负电晕，因为它具有较高的除尘效率。 供电设备选用高压硅整流器，常规使用的寿命长，工作可靠，无噪音，调压性能好，自动化程度高，被大范围的应用。 5 图纸设计 附图一：电除尘器正视及结构图 附图二：电除尘器纵剖面图 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：气体导流板与均布板布置图及均布板详图 6 总结与展望 6.1 总结 本设计只是基于一些经验系数的设计，相对来说，技术上有一些提高，但是影响电除尘器正常运行的因素还有很多, 如输灰装置、 低压控制设备、 高压电源等。每一因素出现故障都将影响电除尘器的除尘效率。当电除尘器超标排放时, 往往是诸多因素均不同程度出现故障, 本设计并没有太多的设计，可能在设计完成后会出现一些问题。因此，在批量生产前应进行性能测试。 6.2 对静电除尘器的展望 随着时下人们在追求经济稳步的增长的同时对环境保护的意识也日益加强，电除尘器新技术的研发也真正地进入了崭新的时期。当前国内电除尘器技术的研发热点主要是以下几个方面。 6.2.1泛比电阻电除尘器技术 泛比电阻电除尘器技术是在常规电除尘器的阴极框架上添加辅助电极，阳极采用轻型极板，板面平行于气流且在垂直于气流方向上交错布置。一方面提升工作电压，增强粉尘的荷电效果；另一方面减小收尘辅助极与阳极的间距，提高平均收尘电场强度。这种结构及形式能有效地抑制粉尘的二次飞扬，提高对低比电阻粉尘和微细粉尘的适应性，满足日益严格的环保要求。 6.2.2移动电极电除尘器技术 移动电极电除尘器技术是采用可移动的收尘极板和可旋转的刷子来构成移动电极电场。粉尘在被收集到收尘极板上尚未达到形成反电晕的厚度时，就随移动电极一起转移到没有烟气通过的灰斗内，被旋转的刷子彻底清除，收尘极板仍保持清洁状态。由于清灰是在无烟气流通的灰斗内进行，消除了因清灰造成的二次飞扬。 6.2.3薄膜电除尘器技术 薄膜电除尘器技术是用纤维薄膜来代替金属收尘极，使湿式电除尘器在处理高比电阻微细粉尘时达到高除尘效率，且解决了湿式电除尘器在潮湿环境中金属极板被腐蚀的难题。纤维薄膜是以玻璃纤维、塑料等抗腐蚀、绝缘材料为添加剂，制成可导电的薄膜收尘极板。其工作原理是：在纤维薄膜收尘极板上喷洒液体，利用薄膜上毛细管的作用原理将收尘极表面被收集的粉尘不断被冲洗干净。这种设备不但制造成本低、除尘效率高，而且由于所需的冲洗水量仅为采用金属收尘极板时的1/60，减少了二次污水，使其运行成本也大幅度的降低。 6.2.4层流电凝聚技术 传统的电除尘理念认为，气体中粉尘微粒在电场中的驱进速度越高除尘效率就越高，因而在设计工艺参数时尽可能选取使烟气呈紊流状态的流速。层流电凝聚技术采用呈层流状态的烟气流速，其收尘效率与收尘极板面积成正比，收集于收尘极板上的粉尘不会因为烟气的流通而返混到烟气中，且其中的微细粉尘颗粒也会相互碰撞、浓缩凝聚“长大”，进一步减少二次飞扬的程度，故收尘效率大幅度的提升。 在具体结构上，传统电除尘器的设计是尽量采用大的极间距以求得高的驱进速度。而层流电凝聚技术采用比较小的极间距(100mm)，且极板表面平整光洁，使气流保持层流状态，提高除尘效率。 随国家对污染控制要求的逐步的提升，特别是对粉尘排放浓度的控制越来越严格，进一步促进了电除尘器技术的持续不断的发展。各种电除尘新技术的开发和研究方兴未艾，正逐步深入到更高的除尘机理的研究层面。有理由相信在不久的将来，一旦在除尘理论上的研究有所突破，必将给电除尘器行业的发展带来质的飞跃。 参考文献 [1]方德明，陈冰冰.大气污染控制技术与设备.北京：化学工业出版社.2005，106～120 [2]马广大.大气污染控制工程.北京：中国环境科学出版社.2004，312～378 [3]周兴求.环保设备设计手册.北京：化学工业出版社.2004，80～164 [4]Bergeles，G.C.Numerical Simulation of the Flow and the Collection Mechanisms Inside a Laboratory Scale Electrostatic Precipitator.Journal of Electrostatics，2005，63(5)：423～443 [5]Varonos，gamemnonA.Prediction ofthe Cleaning efficiency of an Electrostatic Precipitator.Journal of Electrostatics，2002，55(2)：111～133 [6]Baldacci，luence of the Elemental Composition of Individual Fly Ash Particles on the Efficiency of the Electrostatic Precipitators.Journal 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Journal of Electrostatics，2005，63(6)：923～927 [8]Gallego，J.A.Acoustic Preconditioning of Coal Combustion Fumes for Enhancement of Electrostatic Precipitator Performance.Part I.The Acoustic Preconditioning System.Fuel and Energy Abstracts，1996，37(4)：297 [9]唐国山.工业电除尘器应用技术.北京：化学工业出版社，2006.51 [10]刘忠东.电除尘器改造为袋式除尘器.水泥技术，2003（4）：82～82 [11]刘宇光.大气污染防治手册.北京：环境保护科学研究所，2000，39～58 [12]杨松林.环境工程CAD技术应用及实例.北京：化学工业出版社.2005，192～257 [13]向小冬.现代除尘理论与技术.北京：冶金工业出版社.2004，180～206 [14]刘后启，林宏.电收尘器.北京：中国建筑工业出版社.1987，98～193 [15]孙国良，邢克江，葛学禹.静电除尘器选型设计计算探讨.北方环境，2003（2）：61～62 [16]曾光明，袁兴中，李彩亭.环境工程设计与运行案例.北京：化学工业出版社，2004，344～351 [17]胡满银，赵毅，刘忠.除尘技术.北京：化学工业出版社，2006，34～120 their own conditions to develop the correct road, the maximum to avoid investment risk, gain profit.(three) vigorously promote the brand. To establish brand awareness, awareness of the use of brand, brand value, brand acquisition performance, enhance the competitive strength. Concentrated manpower, careful planning, packaging and publicity of a number of unique, market influence and coverage of the brand, the implementation of key breakthroughs, to enhance the competitive strength, walking business road the competition of alienation and characteristics, the pursuit of stability and development of the market.(four) to promote the integration of resources. To further broaden their horizons, effective integration of resources within the group, the city resources, other industries and regional resources, mutual trust, mutual benefit, seeking win-win principle, in the framework of national policies and regulations, strict inspection and argumentation, legal consultation, examination and approval procedures, strict regulation of economic activities, attract injection the social investment to the industry group, to achieve leveraging the development, ensure that the value of state-owned assets.(five) to strengthen the construction management personnel. Strengthen the management of education and training of cadres and workers of the existing business, firmly establish the concept of the market, enhance the sense of crisis to adapt to market competition, the sense of urgency, improve the ability to respond to market competition, improve management and operation of the market. At the same time, according to the need of industrial development, vigorously the introduction of high-quality management management personnel, and strive to build a high-quality professional management team, hard work, and promote the entire workforce knowledge structure, age structure, structure optimization and upgrading ability, enhance core competitiveness, adapt to the need of market competition.(six) seriously study the policy for policy. Serious research about social support the development of cultural undertakings in the country and the XX policy, especially the policy of industrial development, financial investment policy, financial policy and tax policy, and actively seek policy, projects and funds, enterprise and industry group mission to promote leapfrog development. their own conditions to develop the correct road, the maximum to avoid investment risk, gain profit.(three) vigorously promote the brand. To establish brand awareness, awareness of the use of brand, brand value, brand acquisition performance, enhance the competitive strength. Concentrated manpower, careful planning, packaging and publicity of a number of unique, market influence and coverage of the brand, the implementation of key breakthroughs, to enhance the competitive strength, walking business road the competition of alienation and characteristics, the pursuit of stability and development of the market.(four) to promote the integration of resources. To further broaden their horizons, effective integration of resources within the group, the city resources, other industries and regional resources, mutual trust, mutual benefit, seeking win-win principle, in the framework of national policies and regulations, strict inspection and argumentation, legal consultation, examination and approval procedures, strict regulation of economic activities, attract injection the social investment to the industry group, to achieve leveraging the development, ensure that the value of state-owned assets.(five) to strengthen the construction management personnel. Strengthen the management of education and training of cadres and workers of the existing business, firmly establish the concept of the market, enhance the sense of crisis to adapt to market competition, the sense of urgency, improve the ability to respond to market competition, improve management and operation of the market. At the same time, according to the need of industrial development, vigorously the introduction of high-quality management management personnel, and strive to build a high-quality professional management team, hard work, and promote the entire workforce knowledge structure, age structure, structure optimization and upgrading ability, enhance core competitiveness, adapt to the need of market competition.(six) seriously study the policy for policy. Serious research about social support the development of cultural undertakings in the country and the XX policy, especially the policy of industrial development, financial investment policy, financial policy and tax policy, and actively seek policy, projects and funds, enterprise and industry group mission to promote leapfrog development.22 their own conditions to develop the correct road, the maximum to avoid investment risk, gain profit.(three) vigorously promote the brand. To establish brand awareness, awareness of the use of brand, brand value, brand acquisition performance, enhance the competitive strength. Concentrated manpower, careful planning, packaging and publicity of a number of unique, market influence and coverage of the brand, the implementation of key breakthroughs, to enhance the competitive strength, walking business road the competition of alienation and character

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