某铜冶炼工程单台转炉除尘设计(1).doc

黄石理工学院毕业设计目 录第一章 设计任务书1一、毕业设计目的2二、设计课题2三、有关参数及资料2四、设计内容和深度要求2五、设计原则3六、设计依据3七、设计参考资料3第二章 设计说明书3一、污染源概况3二、主要设备及工艺概况4第三章 设备选型及设计计算书7一、电除尘器7二、脱硫塔26三、 烟囱设计27四、 管道系统设计计算29五、 风机选型31第四章 设计概算书32一、 一次性投资费32二、 设备运行费用33第五章 致 谢34第六章 参考文献34 第一章 设计任务书一、毕业设计目的：毕业设计研究是完成教学计划，达到本科生培养目标的重要环节。通过深入工程实践、完成工程设计、撰写研究论文等毕业设计诸环节，着重培养学生综合分析问题和解决问题的能力、组织管理和社交能力、独立工作能力，培养学生具有一定的工程意识以及严谨的科学作风、认真的工作态度，树立事业心和责任感。二、设计课题：某铜冶炼工程单台转炉除尘脱硫工艺三、有关参数及资料：1、烟气性质表1-1 烟气性质一览表烟气量m3/（h台）60000烟气温度35050烟气含尘g/m312烟气成份：SO2%10.08SO3%0.15O2%9.56H2O%1.85N2%78.362、当地气象条件：年平均气温17，极端最高、最低气温分别为40.7和-11.0，气温最高7月份，平均气温29.2，气温最低1月份，平均气温3.9，全年主导风向为E，年平均风速为2.2m/s，年最大风速为17.0m/s,年平均气压101.2Kpa大气稳定度为中性D类。环境空气质量等级：二级四、设计内容和深度要求：1、必须满足国家和行业对环保的要求，各项指标必须达到或优于国家标准。具体标准值参阅相关行业标准或综合排放标准2、设计出切实可行的烟尘净化工艺，确定管道系统断面尺寸、压力损失，选择主要的设备。3、确定烟囱高度及出口直径。4、提交设计说明书、计算书各一份。5、绘制设计图纸一套，包括除尘系统工艺流程图，系统总平面布置图、立面图、主要设备构筑图。五、设计原则1、选用处理工艺成熟，效果好，能保障除尘系统长期运行。2、投资省，运行费用低，占地面积小，管理方便。3、除尘装置的负荷适应性强，设备的各部分均应体现技术上的可行性和经济上的合理性，装置要易安装和检修。六、设计依据1、大气染物综合排放标准 GB16297-19962、工业企业设计卫生标准 GBZ1-20023、工业炉窑大气污染物排放标准 GB9078-1996七、设计参考资料：1、张殿印 张学义 除尘技术手册 冶金工业出版社 2002年2月2、李连山 大气污染控制工程 武汉理工大学出版社 2003年8月3、刘天齐 三废处理工程技术手册废气卷 化学工业出版社 1999年5月4、陆耀庆 供暖通风设计手册 中国建筑工业出版社 1987年12月5、陈家庆 环保设备原理与设计 中国石化出版社 2005年9月6、吴忠标 实用环境工程手册（大气污染控制工程） 化学工业出版社 2001年9月第二章 设计说明书一、污染源概况该铜冶炼工程单台转炉烟气中的主要污染物为烟尘和，烟气含尘浓度为12g/ ,浓度计算如下:已知: , =350+273.15=623.15,由理想气体状态方程可得: =118.3710364=7.58106, SO2=7.58106/60000=126.3g/ 查工业炉窑大气污染物排放标准GB9078-1996 可知,颗粒物与SO2浓度限值分别为100、850.可见, 该转炉烟气中颗粒物和都远超出标准限值,故必须进行相应尾气除尘净化处理。二、主要设备及工艺概况1、除尘器(1)、湿式除尘器湿式除尘器是利用水（或其他液体）与含尘气体相互接触，伴随有热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体分离的技术。 工作原理:烟气自锅炉出来后，进入文丘里收缩管后，由于断面积逐渐减小，管内静压也逐渐转化为动能，使管内流速增加，气流进入喉管后，由于喉管断面积不变，管内静压下降到最低值，并维持不变，此时气流流速达到最高值，气流进入渐扩管，由于断面积逐渐扩大，管内静压逐渐得到恢复，气流流速也逐渐下降，当气流进入扩散管喉，这些被水湿润的尘粒与雾滴之间，以及不同粒径的尘粒或雾滴之间，在不同惯性力的作用下，在相互碰撞接触中凝聚成粒径较大的含尘液滴。这些较粗的含尘液滴随气流进入脱水器喉，在重力、惯性力、离心力的作用下，从气流中分离出来，从而达到除尘之目的。优缺点：文氏管除尘器具有除尘效率高、结构简单、布置灵活、投资费用低等优点，但也存在阻力大、污水处理困难等缺点，因而应用范围受到限制。(2)、袋式除尘器袋式除尘器是利用多孔纤维材料制成的滤袋（简称布袋）将含尘气流中的粉尘捕集下来的一种干式高效除尘装置。工作原理:工作时含尘气体从箱体下部进入灰斗后,由于气流断面积突然扩大,流速降低,气流中一部分颗粒组、密度大的尘粒在重力作用下,在灰斗内沉降下来;粒度细、密度小的尘粒进入袋滤室后,通过滤袋表面的惯性、碰撞、筛滤、拦截和静电等综合效应,使粉尘沉降在滤袋表面并形成粉尘层.净化后的气体进入净气室由排风管风机排出.袋式除尘器的阻力值随滤袋表面粉尘层厚度的增加而增加.当其阻力达到某一规定值时,必须进行喷吹清灰.优点：袋式除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘的气体效率较高；可捕集多种干性粉尘，特别是高比电阻粉尘，采用袋式除尘器净化要比用电除尘器的净化效率高；袋式除尘运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作、维护简单。缺点：袋式除尘器的应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能所影响；捕适合净化含粘结和吸湿性强的含尘气体，用布袋除尘器净化烟尘时的温度不能低于露点温度，否则将会产生结露阻塞布袋滤料的孔隙袋式除尘器包括脉冲袋式除尘器、反吹风袋式除尘器、机械振打袋式除尘器和简易袋式除尘器等.其中, 脉冲袋式除尘器过滤负荷较高,滤料磨损较轻,使用寿命较长,运行稳定可靠,已得到普遍采用.(3)、电除尘器电除尘器使游离在气体中的粉尘颗粒荷电，在电场的驱动下作定向运动，从气体中被分离出来，分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上,而不是作用在整个气流上，这是电除尘过程与其他除尘过程的本质区别。工作原理: 烟气进入电除尘器后，两金属板间在电场力的作用下，产生正、负离子及自由电子。这些离子受电场力的作用，便向两极运动产生电流，当场强达到某一定值时，离子定向运动速度很大，以至使气体产生的离子全部被电场驱向两极。当电路中的电压继续增大时，电场强度增大，并使电子和离子获得足够能量以至有可能产生新的电子、离子和增大电流。当电压升到一定程度，不仅活动性大的电子和部分阴离子能和中性气体分子碰撞发生电离作用，而且活动性小的阳离子也获得足够的能量与中性气体分子碰撞产生电离作用，致使电场中连续不断产生大量新离子，且电场中的电子的运动速度很大，使尘粒较快到达阳极，这时阳极上开始收集粉尘，接着粉尘在电场荷电到达电场，最后通过清灰装置粉尘振落至灰斗。优点：除尘效率高，可达99以上；可以净化气量较大的烟气，工业上净化105106m3/h烟气的电除尘器已得到普遍应用；能够除下的粒子粒径范围较宽，对于0.1m的粉尘粒子仍有较高的除尘效率；可净化温度较高的含尘烟气；结构简单，压力损失小；电除尘器的能耗比其他高效除尘器低。缺点：电除尘器的一次投资费用高, 占地面积较大,除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘的比电阻的影响更为突出.电除尘器按清灰方式可分为干式和湿式。干式清灰是通过冲击振动来剥离电极上的粉尘，收集的粉尘是干燥的，便于综合利用。湿式清灰是用水冲洗电机，一般只在易爆气体净化或烟气温度过高，设有泥浆处理设备时才使用。2、脱硫工艺对工业烟气中硫的处理目前分为两类，一类低浓度的尾气处理；一类是高浓度的尾气。对于含硫浓度低的烟气脱硫一般采用双碱法和石灰石法、双碱法直接脱硫。 双碱法脱硫过程主要是二氧化硫与氢氧化钠发生化学反应，反应生成物亚硫酸钠溶于水，含亚硫酸钠的脱硫循环水与投加的氢氧化钙反应可生成氢氧化钠和亚硫酸钙。通过沉淀分离可将难溶的亚硫酸钙从循环水中清除，氢氧化钠易溶于水可循环使用，脱硫过程只消耗氢氧化钙。达到脱硫效率高，运行费用低的目的。 石灰石/石灰法湿法脱硫是目前是应用最广泛的脱硫技术.在现代的烟气脱硫工艺中,烟气用含亚硫酸钙的石灰石/石灰浆液洗涤,SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫酸盐和硫酸盐,新鲜石灰石或石灰浆液不断加入脱硫液的循环回路.浆液中的固体(包括燃煤飞灰)连续地从浆液中分离出来并排往沉淀池.对含高浓度的烟气处理一般采用回收利用的方法。处理由本设计任务书知占烟气体积流量的10.08%，占烟气体积流量的0.15%，在目前国家工业烟气净化中，处理这种高浓度含硫烟气通常采用回收硫制取硫酸的方法，故本设计采用催化氧化法净化烟气，并利用含硫化合物生成硫酸回收。其反应式为： （1）及 （2）（1）式是个平衡反应，不会完全转化。该反应是放热反应，在低温时的平衡转化率高，而在高温时平衡转化率低。因此，为达到较高的转化率，通常在工业上采用34段的催化剂床层，并采用段间冷却的方法提高的转化率。转化为后进入吸收塔，与吸收液充分反应后生成硫酸。本设计含硫化合物的处理采用一转一吸法。催化氧化发可分为气液相催化反应和气固相催化反应，在工业上常用气固相催化反应。气固相催化反应器分为固定床、移动床及流化床。其中固定床催化反应器因其结构简单，催化剂不易磨损，催化剂用量相对较少，床层内气体流动模型相对简单，容易控制，反应气体与催化剂接触紧密，反应速度快、转化率高等优点而得到广泛的应用。吸收设备可分为填料塔、板式塔和特种接触设备三类。填料塔具有结构简单、制造容易、气体变动适应性强、阻力小等优点。但不适于含尘量大的气体的吸收，堵塞后不易清理。板式塔与填料塔相比生产能力大，造价低，可处理浓度较高的气体。但压力损失大，操作弹性小。特种接触塔型又分为喷洒塔、喷射吸收塔、文丘里吸收器等。它们的缺点是容易堵塞、处理量小、噪声大等。3、工艺选择根据本课题实际要求，结合现有技术，对各设备进行最优选择和搭配，从而以较少的投入获得最佳收益。为防止烟尘对硫酸产品的影响，须在净化装置前安装除尘器。通过选择不同的除尘设备和脱硫工艺，可以设计出不同的工艺流程。初步设计，拟订以下三种工艺：方案一：换热器袋式除尘器转换塔吸收塔烟囱方案二：电除尘器转换塔吸收塔烟囱方案三：转换塔吸收塔湿式除尘器烟囱方案一采用高效袋式除尘器，具有除尘效率高、一次投资少等优点，但由于滤料工作温度的限制，须在除尘前添加换热器。另外，由于烟气为酸性气体，运行时要注意滤料的腐蚀问题。方案二采用技术成熟的电除尘器，具有耐高温、阻力小、运行费用低等优点。随着材料技术的发展，设备的腐蚀问题已逐渐得到克服。方案三采取先净化后除尘, SO2吸收塔既可起到净化又可达到除去一部分粉尘的目的，但含尘浓度较高的烟气势必对硫酸产品造成不良影响,同时湿式除尘器运行中产生的污水处理问题也增加运行难度.因此，经综合考虑，决定选用方案二。第三章 设备选型及设计计算书一、电除尘器 静电除尘器是Cotterll在1907年发明的，经历近百年的技术发展，静电除尘器广泛应用于各个领域。其所以能够如此广泛应用，是因为它具有其他除尘器不可比拟的优点。例如，它可以处理高达500的高温气体；可以捕集液体雾滴；除尘效率高，阻力小；运转费用低等优点。1、分类电除尘器分类有很多种，这里主要按介质、电极型式来分类，见下表所示表3-1 按介质分类类别名称特性使用地点电场内烟气流动方向立式电除尘器烟气在电场内流动方向与地面垂直特点：占地面积小，出口设在顶部，可节省烟管，多用于正压电除尘器；烟气在下部进电场时不易均匀，应用于中、小型水泥和化工厂、连叫厂捕焦油器、高炉炉顶电除尘器以及轧钢厂湿式电除尘器卧式电除尘器烟气在电场内流动方向与地面平行特点：（1）可多室、多层、多电场，提高除尘效率，应用于大烟气量除尘。（2）便于回收不同成分、不同粒径的烟尘、分类富集。（3）烟气分布可达理想均匀。（4）正、负压操作均可。（5）占地面积大。（6）应用广泛烟气温度低温（常温）电除尘器电场内烟气150烟气容易结露中温电除尘器150300属于常规电除尘器高温电除尘器300电除尘器的材质应采用耐热钢制作烟气性质防爆电除尘器及可燃气体（粉尘）的含量超标电除尘器设防爆装置或者爆炸卸荷，减小损失。应用在高炉、平炉、转炉、焦炉烟气除尘；水泥行业的煤粉制备；烧结的机头电除尘器等均属于防爆电除尘器不防爆电除尘器及可燃气体（粉尘）的含量不标常规电除尘器表3-2 按电极型式分类类别名称特性使用地点阳极形状管式电除尘器阳极为圆管或蜂窝形通常为立式正压电除尘器，电场强度比较均匀，多用于湿式电除尘器；应用于高压有色系统板式电除尘器阳极为槽型、网状、波形、管帏形等相对立式电场强度不易均匀；容易制造、安装简便；容易清灰；应用广泛棒帏式电除尘器棒帏式应用范围：粉（烟）尘电阻率为110（1041010），安装检修电极的间距窄间距电除尘器同极间距200325mm清灰要求严格；离子风小，驱进速度低；应用广泛宽间距电除尘器400100mm应用范围：粉（烟）尘电阻率为110（1041014），安装检修清灰要求方便；离子风大，趋进速度大；应用在水泥、玻璃、石灰等方面并逐渐扩大电极的配置单区电除尘器荷电和收尘在同一区反复荷电、收尘，电场较长；效率高；应用广泛双区电除尘器荷电和收尘在两个区域荷电和收尘在两个区域，可缩短电场长度。收尘效率低；二次扬尘的粉尘不具备在荷电条件；可捕集高电阻率粉尘；应用在空气净化，电焊烟的捕集电极的清灰方式干式电除尘器收下来的烟尘为干燥应用广泛湿式电除尘器收下来的烟尘为泥浆状应用在高电阻率和易爆气体净化系统或者工艺系统有污泥处理设备的优越条件电极的供电分区单室、双室、单电场、双电场；单层、多层电除尘器大型电除尘器分室有利于检修，气流均布的优点分电场有利于分室供电，提高操作电压，提高除尘效率电场、室数、层数多少，均与烟气性质和烟气量，工作位置密切相关综合考虑，本设计除尘器为卧式、高温、防爆、板式、窄间距、双室、干式电除尘器。2、设备结构卧式电除尘器，是非标准设备，它的种类很多，结构也各不相同。基本结构是有电场和供电电源两大部分组成的。电场本体结构由阳极、阴极、清灰系统、外壳等部分组成。1.阳极阳极（沉淀极）是静电除尘器的主要部件，承担静电除尘器的粉（烟）尘收集，对静电除尘器的性能有较大的影响，其质量占整个本体设备的1/41/3，必须科学组织计算阳极。（1）阳极的选择原则。卧式静电除尘器的阳极主要由极板组成，极板应具备电性能好，板面电流密度分布均匀，防止粉尘二次扬灰性能良好；板面的振打加速度大，振打力分布均匀，清灰性能良好，极板有足够的刚度；在较高的温度下不变形、不扭曲；钢材消耗量少，且便于制造、安装和检修。（2）极板的形式。极板的形式很多：大致可以分成平板式极板、厢式极板型板式极板等三种类型。1）平板式极板有网状和棒帏以及管帷式。A.网状极板。网状极板是由2.53.4mm的钢丝编制而成。网状尺寸为10mm10mm15mm15mm,四周框架由宽度为5070mm,厚度57mm的扁钢制成。为保证极板表面整洁，高度方向和宽度方向设有加强扁钢；高度间距1000mm，宽度间距700mm，金属网与扁钢间固定为铆接，控制总的板宽不大于2m，真正的集尘面积较小；防止二次扬尘，控制风速小于0.8m/s，它是国内使用最早的极板，可以就地取材，适用于小型电除尘器。B.棒帏式极板。由角钢、扁钢和铆钉组成的框架，其直径2.0mm的圆钢分布在框架内成为棒帏式极板，两个圆钢之间的中心距为2225mm，框架长度小于4500mm。使用的电极结构简单，能耐较高的烟气温度（350450），不产生扭曲；但设备重量重，产生二次扬尘严重，电场风速小于1m/s，近年来已很少采用。2).管帷式极板（管极式极板）：它是由管径为2540mm，壁厚为0.81.2mm的管子组成平面极板既是板式，通常两管间的间距为10mm，由这种极板组成的三电极（阳极、阴极、辅助电极），可提高粉（烟）尘的趋进速度，适合于捕集高比电阻烟尘（1041014）,增加有效的收尘面积1/101/3,辅助电极捕集的烟尘占总烟尘量的1/101/5。适用于高温烟气净化。已由原来的有色系统玻璃窑、炼铅，现已推广到钢铁企业的炼钢、烧结，原料系统和水泥行业等。3）.厢式极板有鱼鳞极板等：在防止二次扬尘方面优于平板式极板，但其钢材消耗量大，目前很少采用。4）.型板式极板：型板式极板有大C型极板、Z型极板、CS型极板等形式。型式极板是目前应用最广泛的一种，其断面形状虽各有不同，但其功能相差不大。采用比较多的是大C型和Z型极板；大C型极板对称性好，轧制容易，且不易扭曲，电性能较好，防止粉尘二次扬尘性能、刚度和清灰性能也较好，而且可防止高温变形；CSA型极板宽度为763mm，刚性好，适用于大型电除尘器；ZT型极板和波纹极板，其特点是气流分布比较均匀，振打性能好，电流密度分布均匀，这种极板折叠装箱运输不易变形，单是它匹配的B5,V0线很难位于圆弧中心，这样二次电压、电流升不高；伏安特性没有CSA型和C型板好，防止二次扬尘也不如C型板好；Z型极板的高度不如C型极板，易变形弯曲，但性能两者基本一样。 综上所述，本设计选用大C型极板。480C型极板结构如下所示。 （3）极板材质。极板一般采用冷轧碳素钢板制作，板材除进口外，在宝钢、 武钢、鞍钢等都有生产；为了防腐蚀，也选用不含硅的优质结构钢板。（4）极板在电场中的组装。极板组装除网状、棒帏式、管帷式已经形成了 架板排外，型板式极板需要根据每个电场的长度组合排列，上部有横梁相连，下部有振打杆固定每块极板；为了振打效果好，上部吊挂，采用单点连接偏心悬挂的铰接式，应用于高温电除尘器，也有两端紧固悬挂的固结式，极板之间的间隙1520mm。排与排的间距构成了同极间距。（5）极板的放置方向。大多数极板放置的位置都是与气流平行的。2.阴极阴极（也称电晕极）是静电除尘器中对气体产生电晕放电的电极，它由电晕线及框架、悬吊装置和绝缘支撑三部分组成。（1）阴极线的选择。阴极线是静电除尘器的主要部件之一，对它的要求：首先由较好的放电性能，在额度的高供电条件下产生的电晕电流大，起晕电压低。对不同的烟气适应性强，组装后的阴极产生较高的振打速度，对黏附在阴极线上的粉尘易脱落，极线机械强度好，由足够的刚度，能耐高温，耐腐蚀等。（2）阴极线的形式和种类。阴极线的形式和种类很多，常用的可分为：有、无固定放电点的阴极线，在卧式静电除尘器中主要采用有固定放电点的芒刺线，可通过芒刺间距和高度改变电晕电流，芒刺电极的刺点容易结瘤结灰，不易清除，而在卧式静电除尘器的后面电场多用无固定点的电晕线。 有固定点的阴极线常用的有：柱状芒刺线、扁钢芒刺线、管状芒刺线、锯 齿线、角钢芒刺线、波形芒刺线和鱼骨线等。 本设计采用扁钢芒刺线和星形线。（3）阴极的材质。阴极线的材质根据烟气的性质决定，通常星型线采用普通碳钢（Q235A）或制钉钢，芒刺状电极线采用普通碳钢（Q235A），若在处理有腐蚀性的烟气时，或湿式的电除尘器中，可在尖端或全部采用不锈钢（1Cr18Ni9Ti）,在湿式电除尘器中根据防腐需要也可在星型线外包铅。由于本设计采用芒刺状电极线，故采用普通碳钢（Q235A）。（4）阴极线的组装。阴极线组装之后，要有较高的强度和刚度，并能获得较好的均匀的振打速度，将粘在阴极线上的粉尘振落。1）重锤吊挂式阴极结构。本结构是由上框架、下框架和拉杆组成的刚性立体框架；中间按不同的级距和线距悬挂若干条阴极线；下部悬挂重锤，将极线拉直（重锤一般46kg/个），下框架有定向环套，套着重锤吊杆，保证阴极线间距。本结构形式可耐450高温，高温热变形主导方向是向下，各线变形均匀向下，不影响极间距；但要求烟气流速不能太大，以免引起框架摆动。2）框架式阴极结构。框架式阴极结构是由圆形管或方形管制成的框架，将阴极线以各种方式拉紧固接在框架上，为了保证框架的平面度和具有一定的强度，以及运输方便起见，将框架分成小框架拼装成大框架，阴极线被小框架上的加固杆分成若干小段，极线是垂直布置。阴极线在框架上固定方式有螺栓连接、楔子连接、弯管连接或挂钩连接等。本设计采用重锤吊挂式阴极结构。（5）悬吊装置。阴极需要悬吊是因为阴极连接带有高压电的负极，其悬吊装置的支承和阴极电极穿顶封板时，要求与盖板之间的绝缘良好。悬吊装置既要承载阴极系统，包括阴极线、框架甚至有振打装置和积灰的重量（静荷载）；又要承担振打力的冲击（动荷载）。悬吊装置与框架之间的吊点，根据框架的大小决定。从三点到六点不等，通常是三点和四点的悬挂。（6）绝缘支撑。电晕电极的支撑一般采用绝缘瓷瓶组梁和石英套管或陶瓷套管。1）绝缘瓷瓶支承阴极框架。悬挂阴极框架的吊杆，穿过坐落在除尘器的电场盖板上的石英管或陶瓷管（套管起绝缘作用）；吊杆通过一对螺栓和一个球面垫固定在工字钢的横梁上，横梁担在绝缘瓷瓶上，绝缘瓷瓶的个数为24个，视电场的大小而定，超过70m2的电除尘器多数用此结构形式。2）石英套管或陶瓷套管直接支撑阴极框架。悬挂阴极框架的吊杆，穿过坐落在除尘器电场盖板的石英套管或陶瓷套管；吊杆固接在套管的顶盖上，顶盖可用金属或套管的同等材料制成，套管与盖之间留有间隙，防止粘灰和结露；设手孔便于检查积灰情况。套管本身既是绝缘又是承重，结构简单，节省材料；但振打冲击负荷容易使石英套管损坏，要求安装误差小。电场的各个吊杆受力均衡，防止受力点集中，为减少振打对套管的影响，套管的底部应安装减振垫层。一般适用于小型卧式静电除、尘器3）瓷瓶、瓷套的绝缘保护。卧式静电除尘器在高压下工作，有时又在高温、高压下工作，要求瓷瓶、瓷套耐高温并且绝缘性良好。绝缘瓷瓶和套管处于含尘烟气直接接触的地方，积尘将会降低绝缘性能，尤其是潮湿的粉尘或湿式静电除尘器更容易积尘结露爬电，故保持绝缘体清洁十分重要。首先要清扫绝缘瓷瓶，用手工时，可采用洗涤剂擦，但是先要关闭电源，接地倒除剩余静电，注意操作安全。也可用气封、隔绝含尘气体与绝缘体接触或采用热风清扫，本方法只能是拖长积尘时间。任需定期清扫；用气封处的气体断面速度为0.30.4m/s，喷嘴气流速度为46m/s，气封气体温度一般不低于100，防止结露，气体含尘不大于0.03g/m3;还可以在电场内增设防尘套管。当电除尘器内烟温低时，或开始运行时，烟气中的酸雾和水份，容易在套管表面冷凝引起爬电，影响电场电压升高，严重时会造成套管击穿，设备损坏，为防止套管结露，一般是在套管周围设置电加热设备。但是，在电加热器耗电量大，电除尘器操作温度高时，电加热器可间歇供电；湿式电除尘器必须设置电加热器，电加热器一般使用管状加热器，用恒温控制器自动调节温度。本设计采用石英套管直接支撑阴极框架。3.清灰装置及时清除阴极、阳极和气流分布板上粘附的烟尘，避免烟尘堵塞分布板、阴极和阳极，否则，粘灰会产生反电晕和电晕闭锁现象。清灰方法有湿式清灰、机械清灰和声波清灰。（1）湿式卧式静电除尘器的清灰。湿式卧式静电除尘器一般采用喷淋湿式清灰，一般是用喷雾方式或溢流方式，使阳极表面形成水膜，烟尘附在水膜上，便随水流下，达到清灰目的。湿式清灰的主要优点是：粉尘的二次扬尘最少，粉尘的高电阻率问题得以解决，空间电荷增强，不会产生反电晕。此外，湿式卧式静电除尘器还可以同时净化有害气体。如：二氧化硫、氟化氢等。湿式电除尘的缺点：需要考虑极板、极线的耐腐蚀，外壳壁板的耐腐蚀问题，排出水的再处理，会增加费用。一般喷雾的喷嘴布置在上部，避免喷嘴的喷淋覆盖应是无死角；气流分布板，阳极框架等也要布置喷嘴。（2）机械清灰。不断将阳极、阴极和分布板上沉积的粉尘清除干净是维持电除尘器高效运行的重要条件。机械清灰方式有多种：如机械振打、刷子清扫、电磁振打、电容振打、高压气体清扫等。应用最多的是机械振打清灰。1）机械振打装置设置的原则。首先能够将粘附在分布板、阴极和阳极上的粉尘能够保证振落；阴极的振打系统属于负高压部分，它的传动部分（电机、减 速器）和外壳应绝缘良好；其次要求运动力矩小，检修方便，减小漏风等。2）机械振打清灰的效果。主要取决于振打强度和振打周期。振打强度的大小决定于锤头的重量和挠臂的角度。振打强度用阴极板面法向产生的重力加速度g(9.8m/s)表示，振打强度在100200g左右，振打强度过小，粘附粉尘难以振落，产生反电晕；振打强度过大，产生二次扬尘，振打设备容易损坏，振打强度的大小取决于：A.电除尘器的容量大，被振打的每排极板多，就要求振打强度大。B.粉尘性质，粉尘电阻率高，黏度大，过细的，要求振打强度大。C.烟气的温度。一般高温，所需振打力、振打周期视具体的情况而定，设计只是大致的确定，通过运行中，根据实际情况确定间歇振打或连续振打，以及振打的周期。振打的周期，各个振打锤通常18h循环一次，每次振打5min，振打频率48min-1;前部电场周期要短，因为80%90%的粉尘要在前部电场降落，后部电场可长些。3）振打的形式：振打可分成与板平行和垂直两种，气流分布板多采取垂直振打，阳极和阴极大多采用平行振打。平行振打可保证极间距变化不大。4）常用的振打装置。A.阳极振打装置有，横向冲击振打、撞击式振打、电磁振打、压锤（拔叉）式振打。振打点：由于大型电除尘器的极板高且宽，为保证极板各部位受到均匀振打，采用多点或双向振打。多点和双向振打增加了投资和运转费用；为此，要做技术经济分析。B.阴极振打装置。阴极上虽然积灰不多，但是为了避免电晕闭塞，也需振打清灰，阴极上附着的负高压电，必须解决好振打传动系统的高压绝缘，常用的材料有绝缘瓷轴、绝缘木、环氧树脂和聚四氟乙烯等。阴极振打通常是连续振打，振打频率为12次/min；根据阴极的结构形式，振打方式可分顶部振打、侧部振打。顶部振打装置又分内部振打和外部振打。内部振打是利用机械将振打锤或振打辊轮提升一定高度，然后冲击阴极的顶部框架，使阴极发生振动，振打效果比外部好，但是传动系统需穿过盖板，密封性较差。外部振打的锤、砧设在外面，维护比较方便，但是振打锤不直接打在阴极框架上，振打力较差。侧部振打装置种类较多，如：提升脱钩阴极振打装置和侧传动振打装置以及顶传动振打装置。提升脱钩阴极振打装置，传动部分在顶盖上，通过连杆抬起振打锤，顶部脱钩后振打锤下落，撞击阴极框架，这种方式结构复杂，其制造安装要求高。侧传动振打装置，这种装置与阳极使用的挂锤式、压锤式相似，结构简单、故障少，使用较普遍。侧传动振打装置的传动部分有直连式和链传动两种。为了防止烟气进入传动箱内污染绝缘瓷轴，在穿过壳体处可用聚四氟乙烯板或用热空气密封。顶传动振打装置，这种装置靠伞形齿轮改变传动轴的方向，以实现侧部振打。C.气流分布板振打装置。由于烟气流的速度减慢，遇到分布板产生机械碰撞和静电的原因，进口气流分布板孔眼常被烟气堵塞，影响气流分布增加设备阻力，因此需要振打，振打方式有手动、电动两种。电动振打可与阳极第一电场共用，也可单独设置。本设计机械清灰。4.外壳电除尘器的外壳是设备的维护层，壳体容纳和支撑阴、阳极以及气流分布板；阳极、阴极振打机构；进出风口、内外部操作平台、检修门、梯子、防雨棚、保温层；烟尘及其他荷重。同时，也是烟气的通道，它本身是个庞大的建筑物，要考虑风雪荷载和地震荷载。外壳的材质，目前砖外壳和混凝土外壳已很少使用，广泛使用钢结构外壳。钢结构外壳密封性好，便于制作和安装，但钢材用量较大，占整个电除尘器设备重量的30%40%。目前设计时，最大限度的压缩钢结构外壳重量，是节省材料费，降低投资的最大着眼点。（1）钢壳体设计原则：1）电除尘器的外壳不应漏风。除尘器正压操作时，若漏风时有害气体逸出，会污染操作区，损害工人健康，腐蚀周围的设备和建筑物；除尘器负压操作时，漏入空气，会应电场风速的提高而降低电除尘器的效率，增加运行费用；若是可燃性烟气会引爆；高温烟气若遇冷空气的渗入，可能使局部烟气温度降到露点以下，导致电除尘器的构件积灰和腐蚀，尤其是入孔和下灰斗更易腐蚀积灰。根据不同的介质，漏风率范围03%之间。为确保电除尘器外壳的密封性，在电除尘器安装后、尚未投入运行时，应进行电除尘器的气密性实验，气密性实验有两种，一种是静态法，另一种是动态法。2）电除尘器的外壳要有一定的强度和刚度。保证在各种条件下，能承受所有的荷重而不变形和损坏。3)电除尘器的外壳根据烟气的腐蚀性应充分考虑壳体的防腐措施。4）电除尘器的外壳应适应烟气温度的变化，烟气温度通常在150450，壳体须具有适宜烟气温度剧变的形变收容与导出设施。（2）钢结构外壳主要包括：框架梁柱、侧壁板、进出口管、灰斗走台等。1）钢外壳框架梁柱。电除尘器的全部荷重均由梁、柱支撑，梁柱的布置还应满足除尘工艺要求，梁的挠度太大会影响极板、极线的距离，影响除尘效果，甚至整个电路的瘫坏。2）侧壁板。电除尘器的侧壁板与主柱相连。侧壁板外侧和内侧焊有若干个加强筋，主要承受设备系统的负压值、风荷载、设备自重和保温层重量，后两者数量较小，可忽略不计，还有温度应力的影响也不可忽视，一般用5mm的钢板制作，并适当加筋构成一体。3）进风出口管。进风口风管一端连接管路系统，另一端连接设备进口，进风管按气流分布要求尽量长些，但太长容易积灰，为避免积灰，进风口管亦可以设置灰斗，常见的进风口管是水平方向设置，特殊情况也有垂直设置。4）灰斗。灰斗可分为锥形灰斗和槽形灰斗，槽形灰斗比锥形灰斗通畅，但运灰的机械设备庞大，安装和管理的工作量增加。锥形灰斗可以分为几个独立的灰斗，便于烟尘分别收集，几个独立的灰斗对气流旁路的阻力比槽形灰斗有利；灰斗的高度应按灰斗的侧角不小于烟尘的安息角，一般不小于60.各电场灰斗的收尘量不同，第一电场收集的灰尘量占80%以上。灰斗的容积充满度低于100%，最好不超过60%；现在一般料位指示，高位在60%；低位是防止气流短路漏风，否则，引起冷风进入腐蚀设备；灰斗的侧壁设检查门，便于烟尘堵塞时清理。（3）电除尘器的保温。为防止烟气中水蒸气和三氧化硫冷凝而腐蚀壳体，壳体外壁应有较好的保温层，保温层厚度一般为150250mm。处理干燥烟气时，烟气温度低于100，保温层外还须设蒸汽管加热，整齐压力0.20.3MPa，管径25mm；蒸汽盘管布置很密，很麻烦，要经过计算。保温层外面应包以镀锌铁板或槽形铝板，防止雨水进入保温层而影响保温效果。为防止粘灰，特设振动装置，有的振动装置是附着式振动器，有的是气棒直接放在灰斗内。（4）钢外壳的防腐。延长壳体寿命除适当增加壁厚外，可采取以下措施：内壁衬红砖，砖层120mm或240mm，砖缝必须填满砂浆；也可在钢壳内壁（顶盖除外）涂防腐层，每层厚1mm，共涂两层，涂料配比为：水玻璃/石墨粉=2.51，水玻璃的密度为1.42t/m3，石墨粉粒度小于0.147mm，可稍许调整水玻璃密度来改变涂料稠度。5.供电装置供电装置是电除尘器的关键设备之一。（1）供电设备的特点。电除尘器为获得高效率，会有合理而可靠的供电系统。它的特点是：1）要求电源是直流高压40100kV，电流501500mA。2）电压的波形应有峰值和最低值，利用峰值提高收尘效率，低值熄弧；宜用3项全波整流，电除尘器大多数采用单项全波整流，效率好，比电阻高的电除尘器采用半波整流，脉冲供电或间歇供电。3）电除尘器是阻容性负荷，当电场闪络时，产生振荡过电压，因此整流设备和供电设备回路选配适当的电阻，电容和电感使回路限制在非周期振荡和抑制过压幅度。应用硅整流的硅堆应充分考虑均压，过载问题。4）电除尘器的壳体均须接地，电晕电极采用的是负电极。（2）供电设备的容量和供电方式。1）整流设备容量（电压和电流）A.电压 =303=90式中 -选择电压，-异极间距，-电场强度，一般取34电场强度一般根据经验选定，选用的电压，尽量接近运行电压，试车时往往要求的电压、电流高，实际运行时低，一般留10%20%的余量，不同电场尤其后面电场电压选择高些，为订货方便和互换性，宜取多抽头的电压值。B.电流。电流的选择主要决定于比电流和电除尘器规格（包括电晕电极的长度或收尘电极的收尘面积），计算如下： =3.40.3=1.02式中 -整流设备电流，-电晕电极总长度，-比线电流，,根据烟尘电阻率高低取值0.10.5根据极配不同变化，如极配合适可选定范围缩小至0.010.02，生产实践中电除尘器的比线电流与功率密度见下表。 表3-3名称经验数据应用范围名称经验数据应用范围功率密度/0.0030.0330.011工程中使用上下限常用的下限比线电流/0.250.10.2棒帏式电除尘器卧式平板电除尘器2）电除尘器的供电方式。卧式电除尘器是由若干个电场串联或并联组成，形成多层，多室多电场的情况，供电方式多采用分电场供电（一台整流设备，供一个电场）。根据各电场的烟尘情况适当调整电晕电压和电流，可避免各电场间互相干扰，使各电场在最佳情况下工作。当然，为节约投资，也可以采用几个电场共用一台整流设备的供电方式。（3）电除尘器的供电设备。电除尘器对供电设备的要求是很高的，电除尘器的供电是将交流低压变换成直流高压的电源和控制部分。同时，与本体设备配套，还包括清灰振打灰斗缷灰，绝缘子加热及安全连锁控制等的低压自控系统。1）高压供电装置。高压供电装置是一个以电压、电流为控制对象的闭环路控制系统，包括升压变压器，高压整流器，主控制器和自动控制回路四部分组成。 A.升压变压器。升压变压器是将工频380V交流电，转升为60150kV的直流电。电除尘器运行的特殊有条件对变压器结构和高压绕组有特殊要求，其绝缘性能要能够适应经常出现的超负荷运行；调节变压器输出端参数，输入端绕组要有多段分节引出，它的调节可通过手动和自动来实现。B.高压整流器。电除尘器需要的电源是固定极性的，变压器得到的电压电流必须经过整流变为直流电。过去用的高压整流器有：机械整流器、电子管整流器，现在应用的是半导体整流器。C.主控制器。主控制器主要是调节电源的电压，过去调压采用采用电阻调压和感应调压等，多是手动控制，现在采用可控硅自动控制。调压器，可控硅调压器调压元件反应快，可灵敏地自动跟踪电路的烟气变化。D.自动控制回路。自动控制回路的工作原理是控制可控硅的异相角，从而达到控制输出高压电的目的。自动调节异相角，使高压输出的电压随着电场工况的变化而自动调节。同时还具有保护性能，在高压电源和电场发生短路，开路、过流、偏励、闪络和拉弧等情况时，对高压电流进行封锁或保护。2）低压自控装置。低压自控装置有程控、操作显示和低压配电三部分组成。A.电极振打。每个电场的阴、阳极振打，根据除尘情况振打，目前振打周期是在15min内连续可调，间歇周期是530min连续可调，每个阴、阳极振打要求错开持续时间，防止二次扬尘。B.缷灰、输灰。灰斗内粉尘达到一定程度，设计指定的灰满的最高位，有料位指示让缷灰阀和输灰机开始排灰，如果此系统是计算机操作时，按着灰流的反方向依次开机。控制方法也有按事先排好的时间顺序启动排灰。C.绝缘子室恒温控制。绝缘子室的加热器的加热温度控制在烟气露点温度高2030，当温度未达到整定的温度时，高压电源不得投入运行。D.安全连锁控制和其他控制。首先，因为供电装置和电除尘器（电极和入孔门等）均设接地电阻，一般电阻应小于5，所有设有高压安全接地开关的控制，同时在高压整流机室内设有的通风机的控制，高压运行和低压运行的连锁控制，以及低压操作讯号显示电源控制，电除尘器运行和设备事故的远距离监视等。3）新型的供电设备。A.间歇供电电源。这是在半波整流技术的基础上发展的间歇供电装置，可调成适合于各种不同烟尘、烟气条件的波形，它可抑制反电晕产生，降低电能消耗和提高除尘效率。B.脉冲供电电源。这种供电电源向电除尘器电场提供的电压是在一定的直流高压的基础上叠加了有一定重复频率、宽度很窄而电压峰值又很高的脉冲电压。它对于电除尘器在捕集高比电阻烟尘时，避免了高比电阻烟尘产生的反电晕现象，获得较高的收尘效率，它对于正常比电阻烟尘时，可以节约能源，但现在设备价格还是较高。3.工作原理在电除尘器中，利用尘粒荷电于电极系统所建立电场的相互作用，使荷电粒子能够克服气体介质阻力向集尘电极运动，并以粉尘层形式聚集在电极表面。必要的条件是：其一尘粒荷电是靠阴极（电晕极）和阳极（集尘极）之间产生的电晕放电来实现，为此将阴极施加高电压，一般是3060kV，将阳极接地；其二，制造电晕放电，将阴极制成特殊形状，保证在阴极附近形成不均匀电场，荷电粒子在电场内移动，一个是随气流向电除尘器的出口方向移动，其平均速度等于气流速度，另一个受电场力向阴极移动称之驱进速度。电除尘器的除尘效率随着尘粒驱进速度的增大及其在电场内的停留时间的延长而提高。电极收集的尘粒可以连续连续清除和间歇清除，当然有一定数量的粉尘重返气流中，即发生二次扬尘，可以再次荷电移向电极，也可能随气流外移，破坏了除尘效果。为了使阴极获得高压，需设置高压电源装置。当工业电除尘器负极连接阴极时它属于负电晕，正电晕是应用于空气净化系统的电除尘上。4.电除尘器主要设计参数确定 主要包括电场内烟气量、烟气温度、有效驱进速度、烟气流速，有效截面积，比收尘面积、电场数、电场长度、极配形式，同极间距、极线间距等。1.工况烟气量考虑管道漏风因素，取漏风率为：P=10% ,则工况咽气量为：Q=60000(1+0.1)=660002.除尘效率计算由初始浓度（C=12000）和排放标准(C0=100)以及除尘器效率公式计算得：=1（ C0/C）=（1100/12000）100%=99.2%式中： C0烟尘出口浓度（） C烟尘进口浓度（）3.有效驱进速度同样一台电除尘器处理的粉尘不同，取得的除尘效果是不同的，主要是烟尘的有效驱进速度不同。也就是在电除尘器中影响粉尘荷电及运动的因素很多，例如二次扬尘、气流分布质量、供电条件、本体结构以及其他影响电除尘器性能的各种因素等。原驱进速度的物理意义尘粒向极板运动速度的理论计算值与实际有效驱进速度相差很多，不得不沿用经验方法来确定值，部分工业烟（粉）尘的有效驱进速度推荐值见下表：表3-4 有效趋近速度粉尘名称驱进速度/粉尘名称驱进速度/电站锅炉飞灰0.040.2焦油0.080.23煤粉炉飞灰0.10.14硫酸雾0.0610.071纸浆及造纸锅炉尘0.0650.1石灰砖窑尘0.050.08铁矿烧结机头烟尘0.050.09石灰尘0.030.055铁矿烧结机尾烟尘0.050.1镁砂回转炉尘0.0450.06铁矿烧结烟尘0.060.2氧化铝0.064碱性氧气顶吹转炉尘0.070.09氧化锌0.04焦炉尘0.0670.161氧化铝熟料0.13高炉尘0.060.14氧化亚铁（FeO）0.070.22闪烁炉尘0.076铜焙烧炉尘0.0360.042冲天炉尘0.030.04有色金属转炉0.073热气焰清理机尘0.0596镁砂0.047湿法水泥窑尘0.080.115硫酸0.060.085立波尔水泥窑尘0.0650.086热硫酸0.010.05干法水泥窑尘0.040.06石膏0.160.2煤磨尘0.080.1城市垃圾焚烧炉尘0.040.12通过给定的数值范围，结合电除尘器设计的有效驱进速度推荐值为0.03m/s0.3m/s,按类比法选择新的电除尘器的有效驱进速度推荐值。经综合考虑，本