【《燃煤电厂除尘脱硫脱硝系统电除尘单元设计计算过程案例》4700字】

-I-燃煤电厂除尘脱硫脱硝系统电除尘单元设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u5505燃煤电厂除尘脱硫脱硝系统电除尘单元设计计算过程案例 1100191.1电除尘器的选型 122029（2）除尘效率（） 231378标准状况下烟气含尘浓度为： 29005（3）电场风速（）的确定 210506（4）电除尘器截面积（）（初定） 34564（5）同极距（）的确定 315362（6）有效驱进速度（） 321700（7）收尘极板面积（） 413773（8）比集尘面积（） 532050（9）电场数（） 625144（10）电场高度（） 620859（11）通道数计算 630941（12）电场断面（） 7293451.2电除尘器总体尺寸的确定 818681.3电除尘器部件的设计计算 1136731.4供电系统设计 2123591.5壳体设计 221.1电除尘器的选型（1）电除尘器类型的确定按烟气流动方向分类，电除尘器可以分为立式和卧式。立式电除尘器占地面积小，但不利于检修，不适合作为大型电除尘器广泛应用。因此本设计选择卧式电除尘器。按电极形状分类，电除尘器可以分为板式、管式、棒帷式。管式电除尘器为立式结构，棒帷式电除尘器耗钢材多、造价高。因此板式电除尘器的应用更为广泛。按电极上沉积灰尘的清洗方式分类，电除尘器可以分为湿式和干式。湿式电除尘器的应用范围较窄，因此本次设计选用干式电除尘器。按电晕区和除尘区是否分开进行布置，电除尘器可以分为单区和双区。双区电除尘器中的灰尘如果在电晕区未能荷电，到除尘区后就无法被捕集，且二次飞扬的尘粒也会因为无法再荷电而无法被捕集。因此本次设计选择单区电除尘器。按电极间距的大小，电除尘器可以分为窄间距（约150mm）和宽间距（＞150mm）。烟气中含有高比电阻粉尘时，增加电极距有利于提高除尘效率，且在检修时更加方便。因此本次设计选用宽间距电除尘器。综上所述，本次太原市燃煤电厂200MW燃煤锅炉机组的电除尘单元选择卧式、板式、干式、单区、宽间距电除尘器。（2）除尘效率（）由于本次设计为电袋复合除尘器，烟气经过电除尘后还会经过袋式除尘，故选取电除尘单元部分的除尘效率为85%，即：标准状况下烟气含尘浓度为：（3）电场风速（）的确定比集尘面积一定时，提高电场风速会减小电除尘器的横断面积、增加电场有效长度、降低除尘效率；减小电场风速会增大电除尘器的横断面积，不利于断面气流的均匀分布。因此，选取合理的电场风速对于减小占地面积、提高除尘效率有极大意义。根据《除尘工程设计手册（第二版）》，燃煤电厂锅炉飞灰采用的电除尘器，电场风速在0.7~1.4m/s之间。《大气污染控制技术手册》指出，当电除尘器除尘效率小于99.0%时，电场风速在1.0~1.2m/s。因此，本设计中电场风速取1.0m/s。（4）电除尘器截面积（）（初定）（5）同极距（）的确定同极距离是指极性相同的两极之间的距离。早期研究认为，板式电除尘器的同极距范围宜在250~300mm之间。但后续研究发现，同极距从300mm增加到500mm时，除尘效率不但没有降低，反而有所增加；除尘效率在同极距为300~350mm时达到最低；同极距为400mm、450mm和500mm时除尘效率变化较小。增加同极距能够提高电场两极间的工作电压，增强放电极附近“电风”的作用，提高粉尘的有效驱进速度，在提高除尘效率的同时也便于设备的安装与后续检修。因此次设计采用400mm同极距。（6）有效驱进速度（）燃煤含硫量在0.5%~2%之间、Na2O的含量高于0.3%、同极距为400mm、电晕线为芒刺线时，燃煤电厂粉尘的有效驱进速度为：表6.平均粒度影响系数1015202530350.900.9511.051.101.15查表得k0=1.13。当燃煤含硫率为0.5%时，粉尘的有效驱进速度为：当燃煤含硫率为2%时，粉尘的有效驱进速度为：本次设计中燃煤含硫率在0.5%和2%之间，粉尘的有效驱进速度在7.17cm/s到16.76cm/s之间。因此取粉尘的驱进速度为10cm/s。（7）收尘极板面积（）由得意希公式得收尘极板面积：在选择电除尘器实际极板面积时要考虑电除尘器在设计、制造、安装维护等环节以及工况条件的变化，应为极板面积适当增加一些余量，备用系数K1一般取5%。因此电除尘单元实际除尘效率为：电除尘单元出口处烟气浓度为：（8）比集尘面积（）（9）电场数（）由于本次设计为电袋复合除尘器，因此只需设置一个电场，即：（10）电场高度（）板卧式电除尘器的电场断面高宽比的范围在1.0~1.3（宽略小于高）之间。本设计中取高宽比为1.0。圆整为15m。（11）通道数计算取整为39。（12）电场断面（）则实际风速为：（13）电场有效长度计算常用的电除尘器阳极板为C型480mm板与Z型385mm板。本次设计中选用宽度为480mm的C型板，长度方向上电场需要的阳极板数为：故需要的板块为8块。则电场实际有效长度为：1.2电除尘器总体尺寸的确定宽度方向上的尺寸根据《环境工程专业毕业设计指南》得到电除尘器横断面图，见图13。图13.电除尘器横断面图①电场有效宽度②电除尘器内壁宽度③柱间距高度方向上的尺寸①除尘器顶梁底面到灰斗上端面的距离②灰斗上端面到支柱基础面距离长度方向上的尺寸根据《环境工程专业毕业设计指南》得到电除尘器沿气流方向的各个尺寸，如图14所示。图11.电除尘器沿气流方向尺寸①电除尘器壳体内壁长度②沿气流方向柱间距③首尾边柱与壁的距离1.3电除尘器部件的设计计算（1）进气箱的计算①进风口面积采用水平引入式进气箱，如图15所示。图15.进气箱进气口截面尽可能与电场截面相似，本设计中可取：②进气箱长度③进气中心高度电除尘单元进气口选择圆形转方形喇叭口。圆形口与进气管道相连，方形口与进气箱连接。出气箱的计算本次设计选用电袋复合除尘器，电除尘单元处理后的烟气经气体导流装置直接进入袋式除尘单元。经过袋式除尘单元处理后的气体流入到上箱体，最终排入到大气中。因此在电除尘单元不需要设置出气箱。灰斗的计算本次设计选用两台四棱台灰斗，沿垂直于气流方向布置。灰斗的排灰量按下式计算：灰斗下料口尺寸可按表7确定。表7.四棱台灰斗的排灰量灰斗下料口尺寸（mm）300×300350×350400×400500×500灰斗排灰量（t/h）203550100灰斗出口规格为300mm×300mm，灰斗壁倾斜角度为60°，则灰斗高度为：本次设计中灰斗高度取4600mm。气流分布板的计算①分布板层数的确定故分布板的层数取2。②分布板的阻力系数③分布板的开孔率多孔板阻力系数与开孔率的关系为：为避免解高次方程，通过代入法求解方程得：④气流分布板的尺寸本设计中气流分布板选取多孔板式分布板。进气箱进气口断面的水力直径为：进气管水力直径为：进气管出口至第一层气流分布板的距离需要满足以下条件：由此可取Hp=2m。相邻两层气流分布板之间的距离需要满足以下条件：由此可取l3=1.5m。因此进气管出口距离第二层气流分布板的距离为Hp+l3=3.5m。图16所示为本次设计中进风口的具体结构尺寸图。500050002000150014490图16.进风口结构尺寸图为防止烟尘沉积导致气流分布板堵塞，需要在气流分布板和进、出气箱底端留有一定间隙：因此两块气流分布板的高度分别为：取气流分布板上每个圆孔的直径为50mm。⑤槽形板槽形板能够收集逸出电场的荷电粉尘、收集二次扬尘，起到均流作用，通常不单独使用，而是将两块槽板对扣悬挂在电除尘器顶梁上，安装于电除尘器末端的出气箱内。本次设计中选用冷轧钢板制成的槽形板，槽形板的宽度为100mm、厚度为3mm，两板之间的距离取50mm。⑥电晕极系统及其振打装置电晕极系统主要包括电晕线、电晕框架、电晕框悬吊架、悬吊杆和支撑绝缘套管等。a.电晕线图17所示为几种常见电晕线。好的电晕线应具有放电性能好、振动特性好、机械强度大等优点。图17.电晕线的形式在众多类型的电晕线中，芒刺形电晕线以尖端放电代替沿极线全长放电，不但能够提高放电强度、降低起晕电压，还能够减弱电晕封闭现象。芒刺型电晕线包括RS线、鱼骨线、锯齿线等，本次设计选用RS线。b.电晕极排数和电晕线间距电晕极排数和通道数相等，因此y=Z=39。对于电除尘器，一对相同的收尘极板布置电晕线根数的多少就是电晕线间的线间距，这将直接影响到电晕电流的大小。根据《大气污染控制技术手册》，对于本次设计中选用的RS线，当它与C480极板配套使用时，一对C480极板配置一根放电线即可。因此本次设计中电晕线线间距为480mm。c.电晕线的固定电晕线固定方式分为三种，即桅杆式、管框棚线式和重锤悬吊式。本次设计选用管框棚线式。电晕线的框架可以分为顶部振打和侧部振打。顶部振打框架上端固定、下端自由悬挂，能够抑制阴极框架受热变形，振打力通过主杆自上而下传递也能够使振打加速度分布均匀。因此本次设计选用顶部振打阴极框架。图18所示为顶部振打阴极框架的两种形式。图18.顶部振打阴极框架单桅杆（b）双桅杆阴极吊挂装置起到称重和绝缘的作用，常用的套管型阴极吊挂装置可以分为顶部振打和侧部振打两种，如图19所示。由于选用了顶部振打阴极框架，本次设计中阴极吊挂装置选择顶部振打套管型。图19.套管型阴极吊挂装置（a）侧部振打（b）顶部振打d.电晕极振打装置虽然电晕电极上沉积的粉尘量很少，但也会影响电晕放电，因此电晕极的振打也极为重要。电袋复合除尘器的振打装置可以分为电磁锤振打和机械锤振打。电磁锤振打应用于顶部振打，机械锤振打包括顶部机械振打以及侧部机械振打两种。由于电磁锤振打可由程序自动控制，振打强度、周期、间隔可以调节，因此本次设计中选用电磁锤振打。图20所示为电磁锤振打器。图20.电磁锤振打器1—电磁绕组组件；2—振打棒；3—振打砧棒；4—密封装置；5—振打器底座e.保温箱为保障除尘器在使用与运行过程中的安全，应在电晕极振打轴上安装电瓷轴。该电瓷轴能承受980N·m的扭矩，耐150℃高温和100kV直流电压。此外还需设置保温箱，防止电瓷轴因积灰、结露而发生放电现象。保温箱的温度在设置时应确保比烟气露点温度高30℃。本次设计保温箱选用100mm厚的矿渣棉，内部尺寸需按以下公式计算。⑦收尘极系统及其振打装置a.选择收尘极板收尘极板的选择直接影响电除尘器的造价以及除尘效率。好的收尘极板需要具有以下性质：结构简单、制作方便；极板表面的电流及电场场强应当均匀分布；机械强度高，在安装和运行中不容易发生变形弯曲；振打性能好，有利于清灰。收尘极板有管式和板式，板式又可以分为箱式、平板式和型板式。型板式在振打性能、除尘效率等方面的表现都优于箱式和平板式，因此本设计选用型板式。型板式极板有C形、Z形、CS形、CSA形、CSW形等，如图21所示。本次设计中选用C480形板。图21.几种常见的收尘极板的断面形式b.选择阳极排数c.极板悬吊收尘极板上部通过连接板与顶梁焊接，被悬吊在电除尘器顶梁上。收尘极板下部也采用连接板焊接，避免出现因极板在使用过程中变形导致的除尘效率降低的情况。d.收尘极振打装置本次设计采用下部机械挠壁锤切向振打，每排收尘极都独立拥有一副锤击装置，相邻的两排收尘极应在错开后分别进行振打。采用间断振打方式，每次10min，3h一次。⑧输灰系统本次设计的电除尘单元共设置2个灰斗，灰斗下面连接星型卸灰阀和插板阀。星型卸灰阀下设贮灰仓，灰仓内设有振动器和高料位监测器、灰仓下部设星型阀和加湿器。贮存在灰仓中的灰在白天上班时用汽车拉走处理。设备参数为：星型卸灰阀，400mm×400mm，2台，功率2.5kW；贮灰仓，直径4m，贮灰量约40m3，1台；粉料加湿机，输灰能力12t/h，功率15kW，1台。1.4供电系统设计供电装置选型①二次电压电除尘器的工作电压等于平均场强与异极距的乘积。空载场强取4000V/cm，工作场强取3000~3500V/cm。②二次电流电源的电流容量在选取时应考虑电晕线的形式和烟气的性质，锯齿线取0.3~0.4mA/m2。本次设计中板电流密度取0.4mA/m2。根据计算得到的二次电压与二次电流，本次设计中选用GGAJ02-1.0/72型高