热力发电厂-课程设计.docx

1、1热力发电厂除尘设备及系统摘要燃烧电厂的锅炉锅炉烟气排放量相当大，且含有大量的固体粉尘（飞灰来燃尽的煤形成的炭黑）：硫氧化物、氮氧化物等微量有毒物质 h，这些物质均能造成大气的污染，影响生态环境。因此必须重视火电厂排放粉尘的控制，才能达到经济现已与环境的统一，才能构建和谐社会。关键词：锅炉；除尘系统；电除尘器；布袋式除尘器。第一部分 除尘器的相关知识一、粉尘的性质除尘设备的基本性能在很大程度上决定于从除尘装置的类型和粉尘的特性。粉尘的特性：粒径分布，浓度，密度，成分，比电阻，比亲水性和附着性。影响粉尘的因素：烟气量、水分、露点、温度、湿度、成分和压力等。二、除尘设备的性能和指标1.流量2.压力

2、损失3.除尘效率三、常见的除尘器：重力除尘器、惯力除尘器、电除尘器、湿式除尘器、布袋式除尘器、旋风除尘器。(1)重力除尘器：重力除尘器是使含尘气体中的粉尘借助重力作用自然沉降来达到净化气体的装置。它的沉降速度太小，仅为离心沉降速度的几十分之一。实际应用中，结构简单，阻力小、但体积大、除尘效率低、设备维修周期长。(2)惯性除尘器：这是一种利用粉尘在运动中惯性力大于气体惯性力的作用，将粉尘从含尘气体中分离出来的除尘设备。这种除尘器结构简单，阻力较小，2但除尘效率较低，一般应用于一级除尘。(3)电除尘器：电除尘器中的含尘气体在通过高压电场电离时，尘粒荷电并在电场力作用下，尘粒沉积于电极上，从而使尘粒

3、与含尘气体相分离的一种除尘设备。它能有效地回收气体中的粉尘，以净化气体。各种电除尘器由于具有效率高、阻力低、能适用于高温和除去细微粉尘等优点，获得了比其他除尘器更快的发展，但投资大。关于减少电除尘器的耗电量，运用空调技术使高电阻含尘气体也能获得很好效果，使除尘器操作处于最佳条件和提高除尘效率等问题正在开展研究。(4)湿式除尘器：这种除尘器是使含尘气体与水或其它液体相接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用而把尘粒从气流中分离出来。湿式除尘器以水为媒介物，因此它适用于非纤维性的、能受冷且与水不发生化学反应的含尘气体，不适用于除去黏性粉尘。湿式除尘器具有投资低，操作简单，占地面积小，能同时进行有害

4、气体的净化、含尘气体的冷却和加湿等优点。特别适用于处理高温度高湿和有爆炸性危险气体的净化，但由于采用了水为净化物，会带来了二次污染。(5)袋式除尘器：主要依靠编织的或毡织的虑布作为滤材料来达到分离含尘气体中粉尘的目的，由于粉尘通过滤布时产生的筛分、惯性、黏附、扩散和静电作用而被捕集分离。袋式除尘器适应性比较强，不受粉尘比电阻的影响，也不存在水的污染问题。在选取适当的助滤剂条件下，能同时脱除气体中的固、气两相污染物。但其存在过滤速度低、压降大、占地面积大、换袋麻烦等缺点。(6)旋风除尘器：旋风除尘器是利用旋转的含尘气体产生的惯性离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种气、固分离装置。这种除尘器主要优

5、点：结构简单，本身无运动部件，不需要特殊的附属设备，占地面积小；操作、维护简便，压力损失中等，动力消耗不大，运转、维护费用较低；操作弹性较大，性能稳定，不受含尘气体的浓度、温度限制，对于粉尘的物理性质无特殊要求。目前，旋风除尘器广泛应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械。轻纺等工业部门。在这里，我们主要介绍电除尘器、布袋式除尘器。3第二部分 电除尘器第一章 总论电除尘器是利用静电力从气流中分离悬浮粒子（尘粒或液滴）的装置，与其他的除尘器根本区别在于：除尘过程的分离力直接作用在粒子上，而不是作用在气流上，因此，它具有分离粒子能耗低，气流阻力小的特点。电除尘器还具有处理烟气量大，能连续操作，以及

6、可在高温或腐蚀性条件下工作等优点。它的工作过程大致分为三个阶段：1.粉尘荷电：进入电除尘器的粉尘粒子荷电。2.粉尘沉降：荷电尘粒移动后(到阳极或阴极)沉积。3.清灰过程：振打或冲刷使沉积粉尘脱落。设计任务及其目的：在设计过程中对电除尘器有一个宏观的了解，从而将所学的理论课程与实践有机的结合，通过设计出一个符合标准的电除尘器，使工业排出的烟气含量达标，以减小对大气的污染，对环境的危害。电除尘器的工作原理：烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一

7、定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。第二章 电除尘器的工艺流程设计一、电除尘器类型1.立式电除尘器多用直径为 250mm 或 300mm 的钢管或是郁金式收尘极，电晕线采用竖直悬吊的圆断面金属丝或水平布置的星型线。由于目前新设计的电除尘器多为卧式除尘器。2.卧式电除尘器的收尘极目前多采用板式电极，且多用 Z 型或 C 型断面的4长条形极板，名义宽度 400mm 或 500mm。本设计采用卧式的静电除尘器，与立式相比卧式静电除尘器具有如下的特点： 1）沿气流方向可分为若干个电场，这样可根据除尘器内的工作情况，对各电场分别施加不同的电

8、压，以提高除尘效率；2）根据所要求达到的除尘效率，较方便地增加电场长度；3）在处理烟气量较大时，卧式静电除尘器较容易实现流速在电断面上的均匀分布；4）设备安装高度较立式静电除尘器低，设备操作维修比较方便;5）占地面积比立式静电除尘器大。二、工艺流设计气体待处理烟气 除尘管道 电除尘器 烟囱 粉尘 灰斗 三、电除尘器优点：1.除尘效率高：设计合理的电除尘器除尘效率可达到 99%以上。 2.阻力损失小：一般电除尘器的阻力小于 294Pa，有的阻力要求更高。 3.能处理高温烟气：一般电除尘器用于处理 250以下的烟气，经特殊设计，可处理 350甚至 500以上的烟气4.处理气体范围量大。 5.能捕集

9、腐蚀性强的物质：采用特殊结构的电除尘器可捕集腐蚀性强的物质。 6.运行费用低：由于运动部件少，电耗低，正常情况维护工作量小，相应的日常运行费用低。 7.对不同粒径的粉尘进行分类捕集。 四、电除尘器缺点： 1.设备比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高。 52.对粉尘比电阻有一定要求，所以对粉尘有一定的选择性，不能使所有粉尘都的获得很高的净化效率。3.受气体温、温度等的操作条件影响较大，同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作，所得的效果不同，有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好，而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。4.一次投资较大，卧式的电除尘器占地面积较大

10、。5.不能捕集有害气体。6.钢材消耗大。第三章 主要设备选型除尘器一般由除尘器本体和供电装置两大部分组成。除尘器本体包括电晕电极，集尘电极，振打机构（干式电除尘器） ，气流分布装置，外壳及灰斗等组成。 一、进、出气箱选型 电除尘器进、出气箱常做成喇叭状，在有特殊要求是时，可做成上进气或下出气形式。当进口烟气含尘浓度较高时（大于 30g/3m）,进气箱下部需要设置灰斗，以避免由于分布板分离出大量粉尘在进气箱底板堆积或大量流入第一电场前端的振打装置。本设计中烟气含尘浓度为 22g/3m,则不需要在进气箱下部设置灰斗。为使气流沿电场均匀分布，需在进气箱内设置气流分布装置。 二、电晕线 对电晕线的一般

11、要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距以及易清灰。常见的电晕线有：锯齿形、鱼骨形、星型线、芒刺线电晕线几类。电除尘器第一、二电场的电晕线可选用芒刺电晕线，第三、四电场的电晕线可选用星形线，但为了便于制造，减少备件品种，也都可采用芒刺电晕线。芒刺型极线采用 3A 钢，在电晕线的主干上焊上若干个长为 mm117 的芒刺，电晕线工作时，在刺尖上能产生强烈的电晕放电。对导电性能差的粉尘可减轻电晕闭塞现象；同时，强烈的离子流可产生数米的电风而提高粉尘的驱进速度，提高电除尘效率。若芒刺电极结构设计正确，适用过程中不会产生刺尖结瘤，6也不会出现电腐蚀，可长期使用不必更换。 三、集尘板 对

12、集尘板的要求：具有良好的电性能、电晕放电性能、振打传递性能，振打加速度分布均匀、防止二次效应的性能。一般的集尘板下几种类型：平板形、Z 形、C 形、波浪形和曲折形。 结构上分为板式和管式两大类。四、振打机构 集尘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。设计中应留有一定的余地，以便在运转过程中逐步调整确定出合适的振打制度。集尘极一般采用间歇振打，振打频率每分钟 4-8 次，振打周期随气体含尘浓度而定。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打，又可使粉尘和极板间在振打时，产生一定的惯性切力，使粘附在板

13、面上的粉尘更易脱落。集尘极的振打机构有锤打机构，弹簧-凸轮机构，电磁振打机构，采用挠臂锤击机构。 五、灰斗 主要作用收集被捕集的颗粒，以便于清除灰尘。壳体多采用箱型结构，仅仅在处理高压烟气时才做成圆柱形。壳体的顶盖有户外式两种。壳体下部的积灰斗有四棱台状和棱柱状两种。本设计采用四棱台状的角锥形灰斗，可顺序定时排灰。第四章 结 论本次的课程设计中主要设计的是电除尘器，从中我了解到电除尘器的优缺点和适用范围，把在课堂上学习的理论知识应用到了实际生活中。电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃灶或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提

14、高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。7由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。 第三部分 布袋式除尘器第一章 总论随着现代社会经济的高度发展，环境问题越来越成为大家关注的问题，环境污染不仅影响人类的生活同时也影响整个地球的生态发展和平衡，所以烟气粉尘排放污染问题日益受到重视，排放控制要求越来越高。袋式除尘器是一种干式滤尘装置，它是一种利用纤

15、维制造的过滤袋将气体中的粉尘过滤出来的净化除尘器设备，属于干式除尘器。滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。第二章 布袋式除尘器的相关介绍一、定义：利用滤袋进行

16、过滤除尘的技术。 二、滤袋的材质：天然纤维、化学合成纤维、玻璃纤维、金属纤维。 三、形式：气体由滤袋外到内部，粉尘在滤袋外表面四、袋式除尘器有以下优点： 1.除尘效率高，可捕集粒径大于 0.3 微米的细小粉尘，除尘效率可达 99%以上。82.使用灵活，处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米，可以作为直接设于室内，机床附近的小型机组，也可作成大型的除尘室，即“袋房” 。3.结构比较简单，运行比较稳定，初投资较少（与电除尘器比较而言） ，维护方便。所以，袋式除尘器广泛应用于消除粉尘污染，改善环境，回收物料等，现在工业中用的比较多的是袋式除尘器。4.适应性强，除尘效率不受粉尘化学成分变化的

17、影响，当除尘器阻力在1000Pa 以下时，入口含尘量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米，甚至更大。五、袋式除尘器的缺点： 1.滤袋的寿命短，更换布袋的费用高2.占地面积大六、布袋式除尘器的分类按其过滤的方式可分为内滤和外滤两种；按清尘方式可分为机械清灰，逆气清灰，脉冲喷吹清灰四种；按除尘器内压力可分为负压式和正压式两种；按履带的形状可分为圆袋和扁袋两种；按进气口的位置可分为上进气和下进气两种。大型电厂应用较多的是脉冲式布袋除尘器。第三章 布袋式除尘器的特点及其工作原理一、袋式除尘系统还必须考虑我国电厂烟气的特点： 国外电厂对燃煤品种控制十分严格，而我国电厂燃煤品种波动大，不同煤种不仅燃烧

18、值不同，而且灰分、杂质成分、含硫量均不同。这样就造成烟气温度、烟尘含量、烟气成分都在波动。给袋式除尘器运行管理带来极大困难。 电厂烟气温度在 120-170之间波动。大多数电厂为提高放热效率，烟气温度都控制在 130-150，运行中特殊情况可略低，130或高于 150。这个温度对于中等以上含硫的煤种，正处于酸露点上，极易因酸结露腐蚀损坏滤袋。 在锅炉点火阶段，要喷油助燃，常常因燃油雾化不好，燃烧不完全，使大量油雾附着于滤袋上使滤袋阻力居高不下。 9因锅炉设备故障可能发生烟气异常。例如发生爆炸事故，产生大量水汽使布袋结露或空气预热器故障使烟气温度超限等。为此，在我国电厂燃煤锅炉上使用袋式除尘器必

19、须采取以下的措施：严格控制烟气温度波动，在温度增高时，采用喷雾降温或掺冷风等措施使温度迅速降到袋式除尘器允许的长期工作的温度点上。并使袋式除尘器工作在酸雾点之上 5-10。 为防止油雾的附着，必须对袋式除尘器喷入灰尘的预涂尘层，在锅炉点火前，进行滤袋的预涂灰工作。 设置旁路管道，当锅炉发生爆炸等事故时刻开启旁路阀门，将烟气短路以保护除尘器。 如与油混合烧，应尽量减少混烧的时间或减少混烧的燃油量。煤与油燃烧时应向管道喷入灰尘并尽可能不清灰或减少清灰次数。 根据燃煤电厂总图布置和生产工艺的要求，袋式除尘器外形常区别于钢铁、水泥等行业的情况，其要求不要过长，而是长宽得当，适当宽一些。加强对除尘器的管

20、理，严防滤袋破损。如发现破损现象，必须立即更换。 在袋式除尘器中有旋转式低压脉冲除尘器、管式低压脉冲除尘器和反吹风袋式除尘器以及这些除尘器改进或改型。其中管式脉冲除尘器运行良好，维护容易。 电厂锅炉除尘器的输灰系统多采用气力输送装置，很少用机械输灰系统。二、袋式除尘器的工作原理及工作过程 粉尘烟气经过袋式除尘器滤袋时，滤料纤维对粉尘的筛分、截留、惯性、扩散、粘附、静电和重力作用，将粉尘阻留在滤袋表面达到粉尘与气体分离，达到净化烟气的目的。当粉尘粒径大于滤料中纤维间孔隙或滤料上沉积的粉尘间的孔隙时，粉尘即被筛滤下来。通常的织物滤布，由于纤维间的孔隙远大于粉尘粒径，所以刚开始过滤时，筛分作用很小，

21、主要是纤维滤尘机制惯性碰撞、拦截、扩散和静电作用。但是当滤布上逐渐形成了一层粉尘粘附层后，则碰撞、扩散等作用变得很小，而是主要靠筛分作用。一般粉尘或滤料可能带有电荷，当两者带有异性电荷，则静电吸引作用显现出来，使滤尘效率提高，但却使清灰变得困难。近年来不断有人试验使滤布或粉尘带电的方法，强化静电作用，以便提高对微粒的滤尘效率。重力作用只是对相当大的粒子才起作用。10惯性碰撞、拦截及扩散作用，应随纤维直径和滤料的孔隙减小而增大，所以滤料的纤维愈细、愈密实 滤尘效果愈好。 烟尘进入袋式除尘器后，滤袋表面拦截、沉积粉尘，当粉层达到一定厚度后，滤袋的阻力会上升、透气性下降，此时通过清灰装置使粉层剥落沉

22、降，恢复滤袋的阻力，所以袋式除尘器是一种周期性收集粉尘和清灰的工作过程，不同类型的袋式除尘器清灰结构和方式不同。第四章 结论这次布袋式除尘器课程设计我们主要设计一燃煤电厂的燃煤锅炉烟气除尘系统，通过这次课程设计我们进一步消化和巩固课本中所学的内容, 这次课题让我们可以综合利用所学到的知识，分析布袋式除尘器的优缺点来确定除尘器的选择，熟练掌握管网设计的方法来布置管道和管网。参考文献1 工业通风与除尘技术 中国建筑工业出版社。2 锅炉除尘技术 化学工业出版社。3 电除尘器的选型安装与运营管理 中国电力出版社。4 全国通用通风管道计算表 中国建筑工业出版社。5 锅炉房实用设计手册 第二版 机械工业出版社。6 简明通风设计手册 中国建筑工业出版社。7 通风除尘设备设计手册 化学工业出版社。8 除尘工程设计手册 化学工业出版社。