电厂电除尘器设计计算书详细

2/2电厂电除尘器设计计算书一、工程概况本电除尘器用于某30MW燃煤电厂锅炉烟气除尘治理，该锅炉为电厂主力生产设备，燃烧过程中产生的含尘烟气若直接排放，将对厂区厂界及周边环境造成严重的粉尘污染。根据超低排放环保标准，出口粉尘排放浓度需控制在10mg/Nm³以下，而锅炉出口实测入口粉尘浓度高达20g/Nm³，因此需要在锅炉引风机入口加装卧式板式电除尘器，通过高压电场荷电除尘原理实现气固分离，满足超低排放环保标准要求。本设计采用卧式三电场板式电除尘器，适配电厂燃煤烟气的大风量、高粉尘浓度的治理需求，同时兼顾防积灰、耐腐蚀的电厂工况特点，确保电除尘器长期稳定运行，满足30年设计使用寿命要求。二、设计依据《电除尘器技术条件》GB/T13931-2017《电除尘器性能测试方法》GB/T13931-2002《火力发电厂烟气除尘设计规范》DL/T5148-2012《燃煤电厂超低排放烟气治理工程技术规范》HJ2053-2018《钢结构设计标准》GB50017-2017《工业设备及管道绝热工程施工规范》GB50126-2008三、基本设计参数3.1工况参数参数名称符号取值单位说明处理烟气量Q266000m锅炉满负荷工况下的工况烟气量工况烟气温度T150∘电除尘器入口烟气温度工况烟气密度ρ0.83kg/150℃工况下的烟气密度入口粉尘浓度C20g/Nm标准状态下入口粉尘浓度出口允许粉尘浓度C10mg/Nm超低排放要求的出口粉尘浓度设计除尘效率η99.95目标除尘效率，由入口出口浓度反算引风机允许阻力Δ300Pa引风机允许的最大阻力损失，保证风机效率允许漏风率δ2.5电除尘器允许的最大漏风率3.2材料参数本电除尘器针对电厂工况，采用耐腐蚀、防积灰的专用材料，核心电极结构为"C型阳极极板+RSB芒刺阴极线"复合结构，具体参数如下：参数名称符号取值单位说明阳极极板材质MQ235B-碳钢极板，表面钝化处理，耐腐蚀阳极极板厚度t6mmC型极板厚度，保证结构刚度阴极极线材质MRSB芒刺线-芒刺阴极线，放电性能优异阴极极线直径d6mmRSB线本体直径，保证机械强度壳体材质MQ235B-碳钢壳体，内外壁防腐处理壳体壁厚t8mm标准钢板厚度，满足强度要求四、电除尘器结构尺寸设计本设计采用卧式三电场板式电除尘器，通过设置三组串联电场，逐级提升除尘效率，同时严格控制电场风速，降低二次扬尘与阻力损失，适配电厂大风量的工况特点。4.1电场风速设计根据《火力发电厂烟气除尘设计规范》DL/T5148-2012要求，板式电除尘器的电场风速宜控制在0.8~1.5m/s，同时为了控制二次扬尘不影响除尘效率，本设计取设计风速v=1.2m/s，兼顾除尘效率、设备尺寸与阻力控制。4.2流通面积计算电场有效流通截面积按下式计算：

S符号说明•Stotal：电除尘器电场有效流通截面积，单位：m2

•Q：处理烟气量，取值266000m3/h

•计算过程S4.3通道尺寸设计单个气流通道采用矩形截面，根据规范要求，板式电除尘器的极板间距（即通道宽度）宜取250~400mm，本设计取标准极板间距b=300mm=0.3m，电场总宽度取W=5.0m（适配电厂烟道的安装尺寸），则单个通道的截面积：

Sx=b×H=0.3×12.31=3.693m2

其中，电场高度4.4通道数量计算所需通道数量：

n=⌈Wb⌉=⌈5.00.3⌉=17即设置17个平行气流通道，共需要184.5电场长度设计根据除尘效率要求，本设计采用三电场串联结构，单电场有效长度取L1=4.5m（设计经验，单电场长度宜取3~6m，兼顾振打清灰空间），则总电场有效长度：

Ltotal=N×L1=3×4.5=13.5m4.6电除尘器总截面尺寸电除尘器电场段总截面尺寸为：宽度5.0m，高度12.31m，总长度13.5m，加上入口烟箱、出口烟箱的长度，设备总长度约20m，适配电厂现场的安装空间要求。五、电场风速验算5.1计算公式实际电场风速按下式计算：

v=5.2计算过程v=5.3验算实际风速1.18m/s，处于规范要求的0.8~1.5m/s范围内，同时低于设计风速，满足设计要求，不会产生过高的二次扬尘，保证除尘效率。六、集尘极板面积与除尘效率计算集尘极板面积是电除尘器除尘效率的核心参数，本设计基于德意希（Deutsch）公式进行计算，确保满足超低排放的除尘要求。6.1核心计算公式德意希除尘效率公式：

η=1-e-A符号说明•η：总除尘效率，单位：

•Ac：总集尘极板有效面积，单位：m2

•ω：粉尘有效驱进速度，取值0.12m/s（电站飞灰经验取值，范围0.08~0.15m/s）

・Q'：工况烟气量，换算为m³/s，取值266000/3600≈73.89m3/s

•N：电场数量，取值3

・n：通道数量，取值17

・H：电场有效高度，取值12.31m

•L1：单电场有效长度，取值6.2计算过程6.2.1总集尘面积计算A6.2.2除尘效率计算首先计算德意希公式的指数项：

A则总除尘效率：

η=1-6.2.3出口粉尘浓度计算标准状态下出口粉尘浓度：

C6.3验算设计所需的除尘效率为99.95%，实际计算得到的总除尘效率为99.9894%，满足设计要求；出口粉尘浓度为2.12mg/Nm³，远低于超低排放要求的10mg/Nm³，完全满足环保排放标准的目标要求。七、阻力损失计算电除尘器的阻力损失包括入口烟箱阻力、气流分布板阻力、电场摩擦阻力与出口烟箱阻力，根据《火力发电厂烟气除尘设计规范》DL/T5148-2012，电除尘器的总阻力系数可取1.8，总阻力按下式计算：

ΔP=ξ×7.1符号说明•ΔP：电除尘器总阻力损失，单位：Pa

•ξ：总阻力系数，板式电除尘器取值1.8（DL/T5148-2012规范推荐值）

・ρ：工况烟气密度，取值0.83kg/m3

•v：电场实际风速，取值7.2计算过程ΔP=1.8×7.3验算本电除尘器的阻力损失为104.0Pa，远小于引风机的允许阻力损失300Pa，满足引风机的运行要求，不会影响引风机的风量与风压，保证电厂锅炉的引风效率。八、漏风率验算电除尘器的漏风会导致电场风速降低、烟气量增加，甚至导致局部结露腐蚀，因此需要严格控制漏风率。8.1计算公式实际漏风率按下式计算：

δ=8.2符号说明•δ：漏风率，单位：

•Qin：入口烟气量，取值266000m3/h

•Qout8.3计算过程δ=8.4验算实际漏风率为2.0%，低于规范要求的允许漏风率2.5%，满足设计要求，不会对除尘效率与设备运行造成不利影响。九、电场强度与击穿安全验算电除尘器的电场强度直接影响荷电效果，同时需要保证工作电场强度低于击穿电场强度，避免火花放电影响运行。9.1计算公式工作电场强度：

E=Ub

符号说明•E：工作电场强度，单位：V/m

•U：电场工作电压，取值60kV

•b：极板间距，取值0.3m

•Ecr：临界击穿电场强度，单位：V/m

•δ：空气相对密度，取值0.749.2计算过程9.2.1工作电场强度计算E=9.2.2临界击穿电场强度计算E9.2.3安全系数计算n9.3验算工作电场强度200kV/m远低于临界击穿电场强度3200kV/m，安全系数为16，远大于设计要求的最小安全系数2，因此不会发生电场击穿现象，电除尘器的高压供电系统可以稳定运行。十、结构强度验算针对电厂的长期运行工况，需要对电除尘器的壳体结构强度进行验算，确保壳体不会在内外压力作用下发生变形、破裂，保证设备的长期稳定性。10.1荷载计算壳体承受的设计压力按下式取值，考虑正负压工况：

P符号说明•Pdesign：设备设计压力，单位：Pa

•[σ]：Q235B钢材在150℃下的许用应力，取值110MPa

•ϕ：焊缝系数，取值0.85（双面焊局部无损检测）

・C：腐蚀余量，取值210.2壳体应力验算壳体的环向应力与轴向应力按下式计算：

σh=P计算过程首先计算壳体内径：

D有效壁厚：

t环向应力：

σ轴向应力：

σ相当应力：

σ安全系数：

n=10.3验算容许安全系数为1.5，实际安全系数为28.7，远大于容许值，因此壳体的强度满足要求，可承受电厂的工况压力，长期运行不变形。十一、防积灰与耐腐蚀验算11.1防积灰验算本设计采用RSB芒刺阴极线，配合C型阳极极板，极板表面光滑，利于振打清灰；同时设置顶部电磁振打装置，振打加速度可调，可有效清除极板表面的积灰；灰斗斗壁倾斜角为65°，大于粉尘的安息角，保证粉尘顺利下滑，不会发生搭桥积灰。同时，电场风速1.18m/s，不会导致粉尘二次飞扬，保证电除尘器长期运行的稳定性。11.2耐腐蚀验算本设计采用Q235B碳钢壳体，内壁涂刷耐高温有机硅防腐涂料，厚度200μm，外壁涂刷耐候防腐涂料；阳极极板表面做钝化处理，阴极极线采用镀锌处理，可耐受电厂烟气中的少量含硫、含湿气体的腐蚀；设计腐蚀余量为2mm，可满足30年设计寿命的腐蚀损耗要求，确保电除尘器的使用寿命大于30年。十二、计算结论本卧式三电场板式电除尘器，针对30MW燃煤电厂锅炉的烟气工况，在给定的设计参数下，所有性能指标均满足《火力发电厂烟气除尘设计规范》DL/T5148-2012及《燃煤电厂超低排放烟气治理工程技术规范》HJ2053-2018的要求，具体参数如下：结构尺寸：电除尘器电场段尺寸为5.0m（宽）×12.31m（高）×13.5m（长），共17个气流通道，18片阳极极板，三电场串联结构。风速：电场实际风速1.18m/s，处于合理范围，满足规范要求。阻力损失：总阻力104.0Pa，远小于引风机的允许阻力300Pa，不会影响引风机的运行效率。除尘性能：总除尘效率99.9894%，出口粉尘浓度2.12mg/Nm³，满足超低排放要求，可将入口20g/Nm³的粉尘降低至2.12mg/Nm³，满足环保排放标准。漏风率：实际漏风率2.0%，低于允许漏风率2.5%，无不利影响。电场安全：工作电场强度远低于击穿强度，安全系数16，供电系统稳定运行。结构强度：壳体的强度、刚度均满足要求，可承受电厂的工况压力，长期运行不变形。工况适配：采用C型极板、芒刺极线，配合防腐设计，满足电厂的防积灰、耐腐蚀要求，使用寿命长。十三、项目核心指标总结为了方便您快速了解本电除尘器的设计性能，现将所有核心验算指标汇总如下：指标类别设计参数验算结果设计要求达标情况结构尺寸电场段尺寸5.0m×12.31m×13.5m适配电厂现场安装满足电场风速实际运行风速1.18m/s0.8~1.5m/s满足阻力损失电除尘器总阻力104.0Pa≤300P