bysj01-027@唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计
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bysj01-027@唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计,毕业设计全套
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辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 Bu 前言 随着科学技术的发展，世界的经济也有了突飞猛进的增长。工业，农业都有了显著的提高。可是在这种进步的同时，也有一种危险在悄悄的逼近人们越来越幸福的生活，那就是我们周围的空气环境越来越恶劣。这其中工业对空气环境的影响又是最大的。在工业中煤炭，钢铁，石油，化工热电都是环境污染的大户。 中国是世界上钢铁产量第一的国家。钢铁产量的快速增长在带来巨大的经济效益的同时也给环境造成了相当大的影响。对于钢铁工业，尤其值得注意的是粉尘污染，粉尘对工人健康、机器寿命以及周遍环境都会造成很大的危害，因此国家制定了相关的法 律条款来限制烟尘排放，对其排放浓度做了严格的规定，同时加大了对违规行为的处罚力度。在这种情况下各钢铁厂纷纷投资上马新的高效除尘设备，此时电除尘器以其高效率、易维护等优点逐步成为企业除尘的首选。本设计以唐山第二炼钢厂 料堆粉尘为处理对象，选用电除尘工艺对其进行除尘以达到排放要求。本设计重点对电除尘器结构的设计计算和附属设备的选用、安装维护作了说明，并对管道系统的设计计算给出详细地解释。本设计严格按照行业设计标准为依据，希望给钢铁企业进行除尘设计以参考。 nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 2 1 概述 1.1项目名称 唐 钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 1.2设计内容 唐钢炼铁厂料堆混匀槽是将不同品位，不同产地的矿石混合均匀，再送往烧结机进行烧结。所以在混匀时会有大量的粉尘产生，其主要产尘点为 SYT3 转运站四个，混匀槽 5个，总控尘点 9 个，其中 SYT3 转运站产尘 4365m3（卸料） +7799m3（受料），混匀槽每个产尘 23790m3，设计其除尘工艺。 1、设计条件： 1）烟气量，根据不同的工艺设计合理的烟气量； 2）粉尘含尘浓度 3000-5000 mg/m3 3）烟尘的分散度 烟尘粒径 /m 0-10 10-20 20-30 30-40 40 频率分布 /% 20.8 32.4 18.9 15.2 12.7 5）粉尘真密度 2.7103kg/m3 堆积密度 2.0103kg/m3 6）安息角 47 7）粉尘比电阻 107 109 cm 1.3设计要求和技术范围 1）除尘后烟尘 100mg/m3, 2）包括设计方案选择、工艺设计、管道工程、设备及安装、电气工程。 1.4设计依据 1.4.1设计依据标准 设计中依据的主要标准如下： 电除尘器性能实验方法 GB/T 13931 32 工业炉窖大气污染物排放标准 GB 9078 2002 电收尘器性能测试方法 GB/T 13931 1996 电收尘器调试、运行、维修、安全技术规范 JB 6407 1996 电收尘器机械安装技术条件 ZBJ 8808 2002 nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 钢铁工业污染物排放标准 1.5自然地理条件 1）地质资料 唐山市位于东经 117 31 -119 19，北纬 38 55 -40 28，毗邻京津、南临渤海，北靠燕山，地处华北与东北通道的咽喉要地，全境东西广约 130 公里，南北袤约 150公里，西距北京 180 公里，西南距天津 120 公里，东距秦皇岛 125 公里，总面积 13472 平方公里，其中市区 1090 平方公里，海岸线 196.5 公里，市区中心南距渤海 40 公里。 唐山市位居燕山南麓，地势北高南低，自西、西北向东及东南趋向平缓，直至沿海。北部和东北部多山，海拔在 300-600 米之间，最高点为迁西县北部的八面峰，海拔 812 米；中部为燕山山前平原，海拔在 50 米以下，地势平坦；南部 和西部为滨海盐碱地和洼地草泊，海拔在 15 米至 10 米以下。 2）气象资料 唐山市中心区为温暖带大陆性气候，具有冬季寒冷干旱，夏季炎热多雨，季风显著，四季分明的特点。全年平均气温为 11.2，最高气温为 39.6，最低气温 -21.9，温度变化幅度大，由于受海洋的影响，雨量较充沛，年均降水量为 646.5mm，风向呈双重风型，主导风向为西北和东南风。冬季盛吹西北风，寒冷干燥，夏季盛吹偏南风，高温高湿。年平均风速 2.6m/s。 3）水文资料 唐山市中心地处燕山褶皱带东段南缘与冀东平原黄骅坳陷交界带，构造活动频繁，地层出露齐全。有震旦、寒武、二迭及新生界层，基岩大部分被第四系覆盖，中心区座落于开平向斜西北冀，为沉积岩相和现代地貌构造所控制，市区中间地块隆起，基岩裸露或浅埋。 缺水非常严重的重工业城市。唐山市的多年平均水资源量为 35 71 亿立方米，市区地面水系 ： a 陡河 陡河是流经中心区主要河流，发源于滦县蛇探峪，中赵庄和丰润县的上水河等处，于双桥附近汇合于陡河水库，而后进入市区，急转南下，蜿蜒曲折，基岩浅埋区，环绕大城山，沿窑背斜轴切穿而过，经丰南县入渤海，全长 120Km b 石榴河 石榴河发源于 东矿后水峪，经王盼庄，在女织寨入陡河，全长 35Km，主要排泄东矿nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 4 区开滦矿井疏干水，流量约为 2094 万 m3/年。 c 青龙河 青龙河发源于曹家口北甄庄一带，河道经马驹桥、刘火新庄（北新道桥）国京山铁路新鲜，进入市区，经河沿庄村路南至新道桥，然后弯曲而下国刘家，过道桥与开滦风井 6#塌陷坑汇合，过黄龙桥后进入将军坨塌陷区，即开滦唐山矿的 8#、 10#塌陷坑，此两坑常年有水，洪水期水面连成一片，对洪水有一定的调节能力。过京山铁路 69#桥后为丰南段王家河，至 68#铁路桥进入煤河。青龙河为季节性排沥河道，河道 纵坡上陡下缓，全长 35公里。 1.6 环境工程的设计原则 1.6.1 环境工程设计的主要原则 1 工艺设计应遵循技术先进，安全可靠，质量第一，经济合理的原则，具体的说有如下几项： 1) 设计中要认真的贯彻国家的经济建设方针、政策； 2) 应考虑资源的充分利用； 3) 选用的技术要先进实用； 4) 工程设计要坚持安全可靠，质量第一的原则； 5) 坚持经济合理的原则。 1.6.2环境工程设计的原则 对环境保护设施进行工程设计时，除了要遵循工程设计的一般原则以外，还必须遵循以下原则： 1) 环境保护设计必须遵循国家有关环境保护法律、法规，合理开发 和充分利用各种自然资源，严格控制环境污染，保护和改善生态环境。 2) 设计项目需要配套建设环境保护措施，必须与主体工程同时设计，同时投产使用。同时设计，是指设计单位在委托设计单位进行项目设计时，应将环境保护设施一并委托设计，承担设计任务的单位必须依照建设项目环境保护规定的有关规定，把环境保护设施与主体工程同时进行设计，并在设计过程中充分考虑建设项目对周围环境的保护。 3) 环境保护设计必须遵循污染物排放的国家标准和地方标准；再实施重污染物排放总量控制的区域，还必须符合重点污染污染物排放总量控制的要求。 4) 环境保护措施 设计应在工业建设项目中采用能耗小、污染物产生量少的清洁生产nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 工艺，实现工业污染物防治从末端向生产全过程控制的转变。 1.7 环境影响评价 国家实施建设项目环境影响评价制度。建设项目的环境影响评价工作，由取得相应资格证书的单位承担。 环境保护是我国的一项基本国策。环境保护，重在预防。加强对建设项目的环境保护，是贯彻预防为主的关键。根本措施是实行建设项目环境影响评价制度和环境保护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用的“三同时”制度。 环境影响评价制度与“三同时”制度，使我国现行 6 个环境保护法律（环境保 护法海洋环境保护法大气污染防治法水污染防治法固体废物污染环境防治法环境噪声污染防治法）及其数十个配套行政法规专门针对建设项目的环境保护规定的两项基本制度。 纵观现行法律行政法规关于建设项目环境影响评价制度的规定，主要明确了两点：一是建设污染环境的项目，必须遵循国家有关建设建设项目环境保护的规定，根据建设项目管理条例第六条。二是建设项目的环境影响报告书，必须对建设项目产生的污染和对环境影响做出评价，规定防治措施，并按照国家规定的程度报环境保护行政主管部门批准。 nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 6 2粉尘的物理性质 下面将对粉尘的几个重要的物理性质 1，如粉尘的密度、比表面积、含水率、导电性、安息角、粘附性和爆炸性等作以介绍。 1) 粉尘的密度 一般将粉尘的密度分为真密度和堆积密度。 a 真密度：将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出测得的粉尘自身的密度就称为真密度，用 p 表示。主要是用于研究尘粒在气体中的运动的行为及特性 b 堆积密度 呈堆积状态的粉尘，每个颗粒与颗粒之间的空隙内皆含有空气，这是所测得的密度称为堆积密度，用b表示。主要用于灰斗容积的确定。 2) 粉尘的比表面积 粉状物料的许多理化性质往往与其表面积的大小有关，细颗粒往往表现出显著的物理、化学活动性。粉尘的比表面积定义为单位体积（或重量）粉尘所具有的表面积。 3) 粉尘的润湿性 粉尘颗粒能否与流体相互附着或附着的难易的性质称为粉尘的润湿性。粉尘的润湿性与粉尘的性质，如颗粒生成条件、温度、含水率、表面粗糙度、荷电性有关，还与其它的一些条件有关。 4) 粉尘的荷电性和导电性 a 粉尘的荷电性 粉尘在其运动及产生过程中，由于相互碰撞、摩擦、电晕放电及接触带电体等原因，几乎总会带有一定量的电荷。 b 粉尘的比电阻 粉尘层的导电不仅靠粉尘颗粒本体内的电子或离子发生容积导电，还靠颗粒表面吸附的水分和化学膜发生的表面导电。粉尘的比电阻是进行电除尘设计的主要技术参数。本次要处理的粉尘的比电阻在 107 109 cm ，在电除尘的使用范围（ 104 5 1010）之间 。 5）粉尘的安息角 粉尘通过小孔连续地下落到水平面上时，堆积成的锥体母线与水平面的夹角称为安息角，也称静止角或堆积角。安息角是粉尘物料的特有性质，与物料的种类、种类、形状和含水率等因素有关，是设计灰斗锥角的主要依据。本 设计粉尘的安息角是 47，所以灰斗的倾角就要大于这个度数。 nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 6) 粉尘的爆炸性 粉尘的爆炸性是指可燃物的剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力。引起可燃物爆炸必须具备的条件有以下两个： a 可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度。 b 存在能量足够的火源。 粉尘的物理性质对设计除尘器有极其重要的作用，如粉尘的密度（真，堆积密度）和安息角在除尘器的灰斗设计时是要考虑的一方面，根据粉尘的导电性和润湿性可决定是否采用湿式除尘法还是采用电除尘。除此之外，粉尘中各种粒级所占 的质量分数，称为质量分散度，如果粒径小的粉尘百分比大，就表示粉尘的分散度高，粉尘的粒径值是粉尘的重要特征只一，其粒径分布大部分是细尘粒还是粗尘粒，是最关键的数据，对选除尘设备很重要。 nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 8 3 除尘设备的选择及方案比较 3.1 选择依据与原则 选除尘器时必须全面考虑有关因素 1，如除尘效率，压力损失，一次投资，维修管理，其中最重要的是除尘效率。以下问题要特别引起注意： 1）用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求。 对于运行状况不稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损 失的影响。如旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理量的增加而增加；但大多数除尘器的效率却随处理量的增加而下降。 2）粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能有较大影响 粘性大的粉尘容易黏结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜用湿法除尘。 不同粉尘对不同粒径颗粒的除尘效率是完全不同的，选择除尘器时必须首先了解欲捕集粉尘的粒径分布，再根据除尘器分级效率和除尘要求选择适当的除尘器。 3）气体的含尘浓度 含尘浓度很高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的预净化设备， 去除较大尘粒，以使设备更好的发挥作用。一般袋式除尘器理想含尘浓度为 0.2 10g/ m3,电除尘器希望含尘浓度在 30g/m3以下。 4）烟气温度和其他性质是选择除尘设备时考虑的因素； 5）选择除尘器时，需考虑收集粉尘的处理问题； 6）选择除尘器需要考虑的其他因素 选择除尘器，除了考虑除尘效率和出口浓度还要考虑设备的位置，可利用的空间、环境条件等因素，设备的一次投资以及操作和维修费用等经济因素。需要指出的是：任何除尘系统的一次投资知识总费用的一部分，所以，仅以一次投资作为选择系统的准则是不全面的，还需考虑其他 费用，包括安装费，动力消耗，装置杂项开支以及维修费。 3.2 方案比较 3.2.1 电除尘器 电除尘器是利用静电力实现尘粒与烟气流分离的一种装置。电除尘器的原理 2是：含尘气体以较低的速度进入电除尘器，通过一个足以使气体电力的静电场，产生大量的正负nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 离子荷电子并使粉尘荷电，绝大部分荷电粉尘在电场力的作用下向击集尘板运动，并在集尘极上沉积，从而达到粉尘和气体分离的目的。当粉尘达到一定厚度时，通过清灰机构是粉尘落下，可见，电除尘器的工作原理涉及：气体的电离，粒子荷电，粒子沉积和清灰过程。 特点： a 除尘 尘效率高 ： 除尘装置可以很方便的通过加长电场长度达到 99%以上的除尘效率。当前，我国普遍使用 三个电场 的电除尘器，当烟气中粉尘状态处于一般状态时，其捕集效率可达 99%以上。国外工业化国家目前普遍使用 5 个电场 的电除尘器，收尘效率在99.9%以上。 b 处理烟气量大 ： 电除尘器易模块化，可以很方便地实现装置的大型化。目前单台电除尘器处理气量已达 2 106 m3/h。这样大的气量用袋式除尘器或旋风除尘器来处理是很难想象的。即使勉强做到也是不经济的。 c 捕集到的粉尘干燥 ： 因为粉 尘以干燥的形态被捕集，有利于粉尘的输送和再利用，减少二次污染。 d 烟气阻力小，总的能耗低：电除尘器的能耗主要是由烟气阻力损失、供电装置、电加热保温和振打电机等能耗组成。其他烟气除尘装置的烟气阻力占总能耗的 90%以上，其数值是静电除尘器的 5 8 倍，电除尘器的烟气阻力，不管装置的体积有多大，一般仅 200Pa左右；即使 4 个电场、 5 个电场也不会超过 300Pa。由于总的能耗低，有很少更换易损件，所以运行费用比袋除尘器、文丘里除尘器等要小得多。 e 捕集能力强 ： 电除尘器可以捕集 0.1m 的微小粒子，而且捕集效率很高，可 以达到99%。对于湿式电除尘器，不仅能去除烟气中的粉尘粒子，而且对水雾和酸雾有一定去除效果。此外，当烟气的性质发生变化时，电除尘器还能保持良好的除尘效率，这是其它类型除尘器不能比拟的优点。当比电阻小于 104 cm 和大于 1011 cm 时电除尘器的正常过程受到干扰。需要对烟气调质。 f 易于维护保养 ： 电除尘器如果品种规格选的恰当，又有良好的制造安装质量，日常的维护保养量是很少的。电除尘器的操作运行以全部实行自动化，实现了智能化 即自动选择瞬时操作运行方式。 g 一次性投资大 ： 电除尘器和其他除尘器相比，结构较 复杂，耗用钢材较多，每个电场需配用一套高压电源及控制设备，因此价格较大。但是静电除尘装置设备费用加上 35年的运行费用比大多数其他除尘设备的要低。 nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 10 h 安装调试有一定的困难 ： 由于电除尘器的体积较大，电气系统多而复杂，致使在安装调试过程比较繁琐 3。 3.2.2 湿式除尘器 湿式除尘器的原理是用液滴、液膜、气泡等洗涤含尘气体，使含尘烟气相互凝集，从而使尘粒得到分离。其中应用最多的是文丘里洗涤除尘器，它的主要部件是文丘里管。文丘里洗涤器除尘过程可分为雾化、凝集和除尘三个过程，压力水从文丘里管的吼口 的小孔进入，高速的含尘烟气流过吼口将水雾化成无数水滴，同时使尘粒黏附在所生成的水滴上。将这种气液混合物引入分离器，使水滴与尘粒分离，烟气得到净化。前两个过程在文丘里管内进行，后一过程在气液分离器中完成。文丘里洗涤器的除尘效率一般在 95%以上。 这种除尘器的特点是：结构简单；除尘效率高；水滴还能吸收烟气中的二氧化硫和三氧化硫等有还气体。其缺点是阻力大；处理气体量小；还需要有污水处理装置。 3.2.3 旋风离除尘器 旋风除尘器的工作原理是，利用烟气做旋转运动，依靠离心作用将烟气中的粉尘分离出来。这种离心力要 比单独依靠重力获得的分离大得多，因而除尘较有效。它的结构简单，运行操作方便，可以分离捕集较细的粉尘，但除尘效率不高，约为 85%左右，阻力一般不大于 1000Pa，因此，它被广泛应用于独立除尘装置，也可作其他除尘器的预处理装置。本设计要求有较高的除尘效率，因此不能选。 3.2.4 袋式除尘器 袋式除尘器化主要用于通风及空气调节的气体净 。 是使含尘气体通过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用玻璃纤维作滤料的空气过滤器，。其除尘机理如下：含尘气体进入滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体从排 出口排出，沉积在滤料上的粉尘可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。 特点： a 袋式除尘器对含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的气体捕集效率较高，一般可达99%，甚至可达 99.9%以上。 b 袋式除尘器也可做成小型的，安装在散尘设备上或散尘设备附近，也可安装在车上做移动式过滤器，这种小巧、灵活的袋式除尘器特别适用于分散尘源的除尘。 c 含尘气体浓度在相当大的范围内变化对袋式除尘器效率和阻力影响不大。 d 袋式除尘器可设计制造出适应不同气量的含尘气体的要求。除尘器的处理气量可从nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 1 106m3/h。 e 袋式除尘器 的运行性能稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作维护简单。 f 不适于净化粘结和吸湿性强的含尘气体。用袋式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，堵塞布袋滤料的空隙。 g 袋式除尘器的应用主要受滤料的耐温和耐腐蚀等性能影响。目前常应用的滤料可耐250左右高温，如采用特别滤料处理高温含尘烟气，将会增大投资费用。 h 据初步统计，用袋式除尘器净化大于 17000m3/h 含尘气量的投资费用要比电除尘器高。而净化小于 17000 m3/h 含尘烟气时，投资费用要比电除尘省。由于本设计要处理的烟气量很大，所 以，本设计选电除尘器而没有选袋式除尘器。 从以上分析比较结合料堆混匀槽实际情况可得：由于处理的是常温下的含尘气体，处理量很大，比电阻和含尘浓度均在电除尘处理的范围内，而且要求的处理效率很高。鉴于以上原因，我选择了电除尘器。 3.2.5 电除尘器选型 按清灰方式可分为干式和湿式 3。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极，一般只在易爆气体净化或烟气温度过高，没有泥浆处理设备时才用。设计选用干式清灰。 按电极形状可分为板式、管式和棒帏式电除尘器。 板式电除尘器的集尘极呈板状。为了减少粉尘的二次飞扬和增加极板的钢度，通常将极板轧制成不同的凹凸糟型。管式电除尘器的集尘极由一根或一组截面呈圆形、六角形或方形的管子构成，放电极位于管子中心。通常用于出去气体中的液滴。棒式电除尘器的集尘极使用钢筋变成棒帏状，结实，耐腐蚀，不易变形，但自重大，耗钢材多。本次设计采用板式电除尘。 按电极的大小分常规电除尘器和宽间距电除尘器。同极距在 400mm 以上的称为宽间距电除尘，它在本体结构上与常规电除尘器没有根本区别。但由于间距的加大，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，因此此次设计采用宽间距电除尘器。 电除尘器还可以分为双区和单区，双区是粒子的捕集与荷电在不同的区内，这样的结构容易造成二次扬尘，除尘效果不理想，本次设计选用单区电除尘器。集尘极和放电极也在同一个区域。单区电除尘器按结构类型可分为立式和卧式电除尘器。立式电除尘器中的气流是自下而上垂直运动，一般用于烟气流量较小、除尘效率不太高的场合。立式电除尘nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 12 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。本次设计由于烟气量较大，要求效率高和考虑实际中可分段供电等因素，采用卧式电除尘器。 综上所述，本次设计选用单区、卧式、板式、无辅助电极的宽间距 (400mm)电除尘器。 nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 4 集气罩选择与设计 4.1集气罩选择 气体捕集装置被称为集气罩 3，其类型按罩口气流流动的方式可以分为吸气式和吹吸式集气罩；按照集气罩与污染源的相对位置及适合范围，还可以将吸气式集气罩分为密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式 集气罩等。 密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩。特点是体积比较小，工艺设备大部分露在罩外，方便操作和设备检修。一般适用于污染气流速度较小，且连续散发的污染点。 接受式集气罩即沿着污染气流流线方向设置吸气罩口，污染气流借助自身的流动能量进入罩口。 吹吸式集气罩是当外部集气罩与污染源距离较大，单纯依靠罩口的抽吸作用往往控制不了污染物的扩散，在起对面设置的一个吹气口，将污染气流吹向外部集气罩的吹气口，以提高控制效果。特点是不易受室内横向气流干扰。 排气柜又称箱式集气罩。其捕集机理与密闭罩相似，即将有 害气体发生源围挡在柜状空间内可视为开有较大孔口的密闭罩。其特点是控制效果好，排风量比密闭罩大，而小于其他形式集气罩。 外部集气罩是依靠罩口外吸入气流的运动而实现捕集污染物。外部集气罩形式多样，按与污染源的相对位置可将其分为四类：上部集气罩（顶吸罩）、下部集气罩、侧吸罩和槽边集气罩。特点容易受室内横向气流的干扰，致使捕集效率降低。 依据实际情况及料堆粉尘的气流流动特点，设计皮带输送机的转运站选用局部密闭集气罩，混匀槽采用密闭式集气罩 ,即用钢板将混匀槽盖住 . 4.2 集气罩设计计算 集气罩基本参数的确定：集气罩 的罩口尺寸不应小于罩子所在污染源位置的污染位置的污染物扩散的断面积 .如图所示 nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 14 h2HD0d d0图 4-1 集气罩 Figure 4-1 sets gas caps 如果设集尘罩连接的特征尺寸为0d,污染源的特征尺寸为 d ,集气罩距污染源的垂直距离 H,集气罩口特征尺寸0D,集气罩喇叭口长度为2h,则应满足： 0 / 0.2dd, 01 .0 / 2 .0Dd, / 0.7Hd 和20/3hd由于传送带带宽 1.2 米 ,即 d 为 1.2 米 .则有0 0.24d ,01.2 2.4D, 0.84H 卸料集气罩 ,0 0.32d m,0 1.5D m, 0.4H m 受料集气罩 ,0 0.4d m,0 2.0D m, 0.4H m 根据上述设计的局部密闭罩 ,在皮带卸料点集气罩的排风量是 4365 m3包括诱导空气和吸入空气量 ),受料点集气罩的排 风量是 7799m3。 nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 5 电除尘器设计 5.1 电除尘器本体 计算 1）电除尘器的截面积 (F )4 167606 3 5 . 83 6 0 0 1 . 3QF v m3 (5-1) 式中： Q 烟气处理量， m3/h； v 烟气在电场中的流速， m/s。 2） 除尘效率 ( ) 除尘效率可以根据电除尘器进口烟气浓度和出口浓度来确定，根据设计要求处理后排放要小于 100mg/m3，而未处理前烟尘浓度为 3000 5000 mg/m3，很明显只要满足烟尘浓度最大时即 5000 mg/m3的除尘效率就能百分之百的满足设计要求。 5 0 0 0 1 0 01 1 0 0 % 9 8 %5000scc (5-2) 3) 集尘极面积 (A )由得意希公式有 21 1 6 7 6 0 6 1l n l n 1 8 2 1 . 3 3 m1 3 6 0 0 0 . 1 0 1 0 . 9 8QA （ 5-3) 式中 : 电除尘器的除尘效率， % A 电除尘器收尘极面积， m2 Q 烟气量， m3/s 有效驱进速度， m/s。 从公式可以看出，当被处理的烟气量和收尘效率一定时，粉尘的驱进速度越大，则集尘极板面积越小。 参考以往电除 尘工程中的实测驱进速度，根据经验本设计取 0.10m/s。计算求得的极板面积为理论值，在选择电除尘器的实际极板面积时，要考虑各种参数的准确性和电除尘器的结构等方面的影响，应将极板面积适当增加一些余量，取富裕系数 1.3 21 3 0 % 2 3 6 7 . 7 mAA (5-4) 可以计算出理论除尘效率 : 1 9 9 4AQ e . % (5-5) 4) 比集尘面积 (f ) nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 16 22 3 6 7 . 7 5 0 . 8 5 m1 6 7 6 0 6 / 3 6 0 0Af Q (5-6) 5) 电场数 (n )的确定 在卧式电除尘器中，一般可将电极沿气流方向分为几段，即通称几个电场。为适应粉尘的特性，达到较好的供电效果和电极的清灰性能，单电场长度不宜过大，一般大型电除尘器都取 3 4 个电场，本次设计根据所给系统烟气浓度3000-5000 3Nmg/m和设计要求除尘后烟尘 100mg/m3 可以算出设计电除尘器的效率99.7%即能满足排放要求；当粉尘驱进速度设计为 =10cm/s，电场风速设计为 1.3m/s 时，在除尘效率 =97%-99.9%的情况下，要采用稍多一点的电场才能达到要求，本次除尘效率要求较高，所以选用电场数 n=3 电场。 6) 电场高度 (h ) 3 5 . 8 5 . 21 . 3 1 . 3Fh m (5-7) 取 5h m。 7) 同极距 ( s2 )的确定 一般电除尘器的极间距为 250 300mm。但研究表明，如果极间距加宽，增大了绝缘距离，提高了火花放电电压；加宽极间距可以提高两极工作电压，粉尘的驱进速度也相应提高，电除尘器内电极的安装和维修也都比较方便；同时由于粉尘驱进速度的增大，在处理相同烟气量和达到相同的除尘效率条件下，所需的集尘极面积也减少了。根据国内外的实践来看，大型电除尘器使用较宽间距可以获得较高的除尘效率和更低的排放 浓度。故本次设计采用 400mm 同极距。 8) 通道数 由式 ksh FZ 2计算， k 为除尘器的阻流宽度，设计选用 C 形板宽度为 40mm， k 为 0.02m7。 故 3 5 . 8 1 8 . 82 5 0 . 4 0 0 . 0 2FZ h s k (5-8) 取 19Z 9) 电场断面 (F ) 22 1 9 5 0 . 4 0 0 . 0 2 3 6 . 1 mF Z h s k 则实际风速 : 1 6 7 6 0 6 / 3 6 0 0 1 . 2 9 m / s3 6 . 1Qv F 10) 每电场有效长度 (l ) nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 2 3 6 7 . 7 4 . 2 m2 2 5 1 9 3Al h Z n (5-9) 根据所选的阳极板来看，板宽 480mm，根据上式计算的 l ，每电场长度方向需要的阳极板数为 1 4200 8 . 7 54 8 0 4 8 0ln (5-10) 故需要的板块数为 9 块，则电场有效长度为 4 8 0 9 4 3 2 0l mm 5.2电除尘器壳体计算 5.2.1宽度方向上的尺寸 1) 电场有效宽度 4 2 1 9 0 . 4 0 0 . 0 2 7 . 2 2 mB Z s k 有效 (5-11) 2) 电除尘器为双室，以减少因除尘器 过宽而引起的气流分布不均匀问题，内壁宽为： esZB 42 (5-12) 式中 : 最外层一排极板中心线与内壁间的距离，取 100mm； e 中间柱子宽度，柱宽取 300mm。 则 4 0 0 1 9 4 1 0 0 3 0 0 8 3 0 0 m mB 3) 柱间距kLeBLk 12(5-13) 式中 : 1 收尘器壳体钢板的厚度，一般取 5mm； e 柱的宽度，取 300mm。 则可得 : 8 3 0 0 2 5 3 0 0 8 6 1 0 m mkL 5.2.2 高度方向的尺寸 nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 18 图 5-1 电除尘器横断面 Figure 5-1 electrofilter cross 1) 从除尘器顶梁底面到灰斗上端的距离 3211 hhhhH (5-14) 式中 : h 电场高度； 1h 从除尘器顶梁底面到阳极板上 断 的距离， 取 200 mm 2h 收尘极下端至撞击杆中心距离，取 40mm； 3h撞击杆中心到灰斗上端的距离，取 200mm 故由图 5-1 知 : 1 5 0 0 0 2 0 0 4 0 2 0 0 5 4 4 0 m mH 2) 灰斗上端到支柱基础面距离，根据除尘器的大小，一般取 800 1200mm,可取2 1 2 0 0 m mH 。 5.2.3 长度方向的尺寸 1) 电除尘器壳体内壁长 4 nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 由图 5-2 取 mm4001 el， mm4702 el， mm380C 。 (一般 le1 的范围是 400500mm,le2的范围是 450 500mm,C 的范围是大于等于 380mm.) nlCnnlL eH 122L 2e1 (5-15) 2 4 0 0 2 3 4 7 0 2 3 8 0 3 4 3 2 0 1 7 3 4 0 mm 图 5-2 电除尘器沿气流方向尺寸 Figure 4-2 airflow direction size of electric precipitator 2) 沿气流方向的柱距 将收尘极安装在顶梁底面，每电场的荷重由两根梁和柱承担，立柱设计成等距，且柱距为 2 3802 4 3 2 0 2 4 7 0 5 4 5 0 m m22de CL l l (5-16) 首尾的边柱与壁的距离为： 12 4 0 0 4 7 0 4 3 2 0 / 2 5 4 5 0 / 2 3 0 5 m m22 dee LlX l l (5-17) 5.3 电除尘器零部件的设计和计算 5.3.1进气箱 采用水平引入式进气箱 5，如图 4-3 所示，进口风速越小越利于电场气流分布，一般控制在 10 15 之间，取0 13m/sv ，则进气箱进气口的面积为 (2 个进风口 ) 200167606 1 . 7 9 m3 6 0 0 2 3 6 0 0 2 1 3QF v 考虑到进气口尽可能与电场断面相似，则设起长边为 1d ，短边为2d则有 125 1 .3 93 .6 1dd 2 1 1 3 0 m md , 1 1560m md nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 20 所以 20 1 1 3 0 1 5 6 0 m mF 图 5-3 进气箱 Figure5-3 entrance of the gas tank 进气箱长度按 25055.0 21 aaL Z 确定。 式中 : 1a 2a 0F和kF处最大边长； kF 进气箱大端的面积。 故此 : 0 . 5 5 5 4 4 0 3 5 0 6 0 0 1 5 6 0 2 5 0 1 8 6 1 . 5 m mZL (5-18) 进气中心高度（从进气中心至侧 部低梁下端面）为 4 1 0 0 5 0 6 0 0 8 5 0 0 . 5 1 5 6 0 4 7 4 5 . 6 m mZH L t g o(5-19) 5.3.2 出气箱 出气箱最小 端 面积为 : 20 1 1 3 0 1 5 6 0 m mFF (5-20) 出气箱长度为： 0 . 8 0 . 8 1 8 6 1 . 5 1 4 8 9 . 2 m mWZLL (5-21) 出气箱大端高度为 : 5 1 20 . 8 0 . 2 1 7 0 0 . 8 5 4 4 0 9 5 0 0 . 2 1 5 6 0 1 7 0 4 5 4 2 m mh a a 5.3.3 灰斗的设计计算 灰斗 6位于壳体下部，做储灰用，为降低设备的安装高度，要求灰斗最高不超过 5.5nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 米，按次计算灰斗数。灰斗分锥型和槽型 2 种，锥型不如槽型通畅，但锥型的可分为几个独立的斗，便于烟尘的收集。槽型灰斗排堆口少，收下的烟尘不能分开，烟尘输送螺旋或刮板在灰斗里，故障不易处理，大型的电除尘多用前者，灰斗的侧面应根据烟尘的外摩擦角确定，但不宜小与 60 度，灰斗的下口尺寸不宜太小，锥型尺寸分为 300 300mm， 400 400mm， 500 500mm，个电 场的灰斗收灰量不同，一电场收灰量站总量的 80%以上，灰斗容积充满率小于 100%，最好不超过 60%，本设计采用角锥形灰斗，沿气流方向设 3个，垂直与气流方向设 2 个，则共 6 个灰斗。灰斗下口尺寸根据除尘器整体形状选取 500 500mm 斗壁最小 60 ，则灰斗高为 71173406 0 2 1 . 7 3 2 5 0 0 2 4 5 7 2 . 4 8 m m33HLh t g B o(5-22) 取 4560mm 灰斗采用钢结构。为了保持灰斗的倾角大于灰斗的安息角，每个电场有 2 个灰斗。并在灰斗内设有三道隔板以防一旦灰斗内结块时和落入异物时排除障碍，以及防止气流短 路和二次扬尘。灰斗出口设有插板箱，可以把它关上，用以检修星形卸灰阀。 为了补偿灰斗因受热产生的伸长量，灰斗与排灰装置间应采用软联接。软联接高度可取 150mm。要特别注意防止灰斗与排灰装置间的漏风，在排灰装置的出口处需设密封性良好的排灰阀。为减少排灰输送机的输送负荷，输送机的输送方向应该使与气流方向相反，即物料从除尘器的尾部向头部输送。 为了使灰斗排灰通畅，给每台灰斗设仓壁振动器一台，共 6 台。 5.3.4 气流分布板 1）分布板 7层数的确定，由于 05 3 . 6 1 1 0 . 2 41 . 5 6 1 . 1 3kFF 根据实验，多孔板层数可按0FFk 值近似取值： 当0FFk 6 时，取 1 层； 60FFk 20，取 2 层； nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 22 200FFk 50，取 3 层。 前面已经算得 60FFk 20，所以分布板取为 2 层。 2）分布板的阻力系数可由下式确定： 1200 nkFFN (5-24) 式中 : 阻力系数 0N 气流在入口处按气流动量计算的速度场系数。带导向板弯头时取为 1.2， 不带导向板缓和弯管，且其后无平直段的取为 1.9。这里取0 1.9N ； n 多孔板层数。 所以 1 . 9 1 0 . 2 4 1 1 8 . 5 取 19 即可； 3）开孔率的确定 多孔板的阻力系数与它的开 空 率 f 由下式确定： 221)1707.0( fff (5-25) 现在已知阻力系数，求多孔板的开孔率时，可直接利用开孔率与阻力系数关系曲线求出，所以可得出0 0.26f 。 4) 气流分布板的尺寸 根据电场断面，进气管出口到第一层多孔的距离pH应满足的条件为 : pH rD8.0 式中 : rD 进气管的水力直径，002nFDr ； 0n0F断面的水力直径。 002 2 1 . 1 3 1 . 5 6 0 . 6 6 m2 1 . 1 3 1 . 5 6r FD n (5-26) nts辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 0 . 8 0 . 8 0 . 6 6 0 . 5 2rD 故取 : 0.6mpH 相邻两层多孔板的距离应满足条件为 2l rD2.0 式中 : rD 进气管小端的水力直径，002nFDr ； nk Fk断面的水力直径。 由 2 2 5 3 . 6 10 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 4 22 5 3 . 6 1kr kFD n 取2 0.5ml 多孔板由 3mm 厚的钢板弯成槽形制成，其弯边可为 25mm，这样可以增加板的刚度，其宽度取 400mm 左右，上下焊于连结板，上部用螺栓悬吊于上部顶梁，下部与一撞击杆相连，敲击杆则可振落板上的积灰。多孔板上每个孔径取 50mm 且靠近气孔的一层孔径比靠电场一层孔径小一些，空 隙率也可小于电场一层的空隙率，每条多孔板间应采用若干个 (相距 2mm 左右 )联结片联结，以免受风力作用时前后错开，造成气流短路。 电除尘器安装好以后，要求对分布板进行通气测试，气流分布不均匀处，贴堵或切割部分孔眼，调整达到 5的测定速度大于或小于 30气体的平均速度为止。衡量气流分布均匀程度的标准有好多，本设计中以及测试中均按要求最严的美国均方根值法来衡量， 应不大于 0.25。 5) 分布板的振打 多孔分布板需要安装振打机构，已清除板上的积灰。因除尘器较宽，故采用与 集尘极类似的振打方法。将振打轴伸入两层分布中间，并用夹板夹住每层分布板，用连杆将两层分布板连接在一起，在其中较长的分布板上安装砧子，当安装在振打轴上的锤子打击砧板时，振动传到两层分布板上。气体分布板的振打也采用挠臂锤连续振打，其砧头固定在分布板工字钢支架上，分布板工字钢支架借助钢管将几层分布板联为一体将振打力传到分布板上，使粉尘落入下灰斗。分布板的振打控制应是连续的。 5.3.5 电晕极系统及振打装置选择 1) 电晕线的选择 4 电晕线应选择放电性能好，起晕电压低，对烟气条件变化的适应性强；机械强度大， 不断线，耐腐蚀；高温下不变形；有足够的刚度以及清灰性能好等。nts张冬青： 唐钢炼铁厂料堆混匀槽电除尘系统工艺设计 24 电晕线的种类很多，常用的有圆线、星形线、 RS 线、锯齿线、鱼骨线。圆形电晕线耐腐蚀，电晕线越细，电晕放电性能越好，但机械强度差，一般仅用于小型管式电除尘器，不宜用于卧式电除尘器。星形电晕线的放电性能好，不易产生粉尘的二次飞扬，但机械强度不够大，一般用于卧式电除尘器的末级电场，有利于提高除尘效率。本设计选用芒刺线。芒刺线具有放电性能较好，具有起晕电压低，电晕电流大的特性，对含尘浓度大、尘粒细的烟气，仍具有较高的除尘效率。 电晕极排数和线间距的确定 阴 极排和通道数相等，故 19yZ 在卧式电除尘器内阴极线间距大小会直接影响到电晕电流值和除尘效率。线间距如果太近，电晕线会发生电屏蔽，使线单位电流值下降，随着线间距增大，单位长度电晕电流值趋向定值，因此线间距也不宜过大，否则会减少电晕线总长度，使总电流下降，降低除尘效率。这样会存在一个最佳线距的问题。最佳线距与电晕线的形成和外加电源有关。一般取 0.5 0.65 倍通道宽，由于本次设计用的极板宽度为 400mm，根据极板的构形，应将电晕线放置在凹槽的中间，因此取线间距为 200mm。 电晕线的固定 放电极悬挂框架水平杆和垂直杆全部采用钢管，用专用管卡进行定固，下部与框架连接的间距架用 90 弯头向上，整个悬挂架设计合理，坚固轻便，减少了内部空间占用，现场安装方便。放电极绝缘子支承中绝缘套管有 700mm 和 500mm 高两种，即保持下部直径和斜度不变而使上口直径加大，可是顶梁高度降低。为了使绝缘套管在500mm 高时能承受 400mm 间距所需的高压而稳定使用，设计了与之相配套的支撑底座，将原来的支承底座和电流保护管设计成 一体，并在穿过电流保护管的悬吊管上加有一个电流扩散管，加大了悬吊管的曲率半径，从而能有效的提高电场内部的电压和场强。这种结构的特点是可减少反吹清扫气体量和增加反吹清扫效果，有效的防止了绝缘管内壁上的积灰和爬电。每个电场的放电极悬挂架用四根吊杆悬吊于顶梁内的绝缘套管上，为防止绝缘套
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