1、南京工程学院课程设计说明书（论文）题目 锅炉烟气静电除尘器的设计 课 程 名 称 大气污染控制工程 院 (系 、 部 、 中 心 ) 康尼学院 专 业 环境工程 班 级 K 环境 091 学 生 姓 名 朱盟翔 学 号 240094410 设 计 地 点 文理楼 A404 指 导 教 师 李乾军 设计起止时间：2012 年 5 月 7 日至 2011 年 5 月 18 日1目 录烟气除尘系统设计任务书.1一、课程设计的目的 .1二、设计原始资料 .1三、设计内容 .2静电除尘器设计计算.3一、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 .31. 标准状态下理论空气量 .32. 标准状态下理论烟气
2、量 .33. 标准状态下实际烟气量 .44. 烟气含尘浓度 .45. 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 .4二板式电除尘器的设计计算 .51. 电除尘器简介 .52. 电除尘器的选型 .63. 电除尘器总体尺寸的确定 .84. 电除尘器零部件的设计和计算 .105. 供电系统的设计 .146. 壳体 .14三、 电除尘器的保温和防腐 .141. 电除尘器的保温 .142. 电除尘器的防腐 .143. 确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置 .15四、 烟囱的设计 .161. 烟囱高度的确定 .162. 烟气直径的计算 .163. 烟囱的抽力 .17五、系统阻力的计算 .171. 摩擦压力损失
3、 .172. 局部压力损失 .18六、 风机和电动机选择及计算 .211. 标准状态下风机风量的计算 .212. 风机风压计算 .213. 电动机功率计算 .22七、系统中烟气温度的变化 .221. 烟气在管道中的温度降 .222. 烟气在烟囱中的温度降 .23主要参考书目.232烟气除尘系统设计任务书一、课程设计的目的通过课程设计近一步消化和巩固本能课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。二、设计原始资料锅
4、炉型号：SZL4-13 型，共 4 台设计耗煤量：600 kg/h (台)排烟温度：160 烟气密度(标准状态)：1.34 kg/m 3空气过剩系数：1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：18烟气在锅炉出口前阻力：800 Pa当地大气压力：97.86 kPa冬季室外空气温度：1空气含水(标准状态下)按 0.0l293kg/m3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析元素分析值：Car68 H ar6.5 S ar1.5 O ar6Nar1 W ar4 A ar16 V ar14按锅炉大气污染物排放标准(GBl32712011)中二类区标准执行。烟尘浓度排放标淮(标准状态下)：30mg/m 3二氧化
5、硫排放标准(标准状态下)：200mg/m 3。基准氧含量按 6%计算。净化系统布置场地如图 1 所示的锅炉房北侧 15m 以内。312021804630606060060204378023780237802808图 1. 锅炉房平面布置图 6.502.39图 2. 图 1 的剖面图三、设计内容（1） 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。（2） 净化系统设计方案的分析确定。（3） 除尘器的比较和选样：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。（4） 管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置；计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。4（5） 风机及电机的选择设计：
6、根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。（6） 编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定，设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。课程设汁说明书包括封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。（7） 图纸要求：除尘系统图一张（A3） 。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。（8） 如条件允许需附除尘系统平面、剖面布置图 23 张（A3） ，如图 3-1-1 和图 3-1-2。图中设备管件需标注编号，编号与系统图对应。布置图应按比例绘制。锅炉房及锅炉的绘
7、制可以简化，但应能表明建筑外形和主要结构型式。在平面布置图小应有方位标志（指北针） 。静电除尘器设计计算一、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算1. 标准状态下理论空气量)/(7.0.56.87.1(64 3 kgmOSHCQYYYa 式中 含 的 质 量 分 数 。分 别 为 煤 中 各 元 素 所、 YOSH )/(35.7)06.15.0.( 3 kgma 2. 标准状态下理论烟气量（空气含湿量 12.93g/m3） )/(8.079.016.24.1.)375.0(86.1 3 kgNQWHSCQ YaaYYYYs 式中 ;/3 kgma 量 ，标 准 状 态 下 理 论 空 气
8、数 ；煤 中 水 分 所 占 质 量 分YW分 数 。元 素 在 煤 中 所 占 的 质 量N5)/(93.7 01.835.790.16.04.21065.1)05.7.65081 kgmQs 3. 标准状态下实际烟气量 )/()1(06. 3 kgQas式中 空气过量系数，取 1.4；mQs /3 量 ，标 准 状 态 下 理 论 烟 气 kga 量 ，标 准 状 态 下 理 论 空 气标准状态下烟气流量 Q 以 m3/h 计，因此， 设 计 耗 煤 量sQ)/(92.1035.7)4.1(06.973kgms 6hs 设 计 耗 煤 量4. 烟气含尘浓度 )/(3mkgQAdCsYh式中
9、 可 燃 成 分 的 质 量 分 数排 烟 中 飞 灰 占 煤 中 不shd量煤 中 不 可 燃 成 分 的 含YAkgmQ3s标 准 状 态 下 烟 气 量 ，)/(1064.29.10833mgC5. 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 )/(10236mgQSCsYO式中 分 数 ；煤 中 含 可 燃 硫 的 质 量Y6。的 实 际 烟 气 量 ，标 准 状 态 下 燃 煤 产 生 kgmQs /3)/(1075.29.102336gCSO二板式电除尘器的设计计算1. 电除尘器简介（1）电除尘器的特点电除尘器与其他种类除尘器的根本区别，在于实现被子与烟气分离所需的力是直接作用在荷电粒子上
10、的库仑力。同其他类型的除尘器相比，它具有以下几个特点：a. 阻力小，耗能少。一台处理烟气量为 400000m3h 的电除尘器，由于烟气进入电除尘器后既不转弯，又不与其他物体碰撞，加之流速较低，气体阻力很小，压力损失一般为 2MPa，串联 4 个电场也不会超过 300Pa。与袋式除尘器、旋风除尘器或文丘里洗涤器相比，电除尘器的阻力仅仅是它们的 15。18。因此大大节约电力消耗。b. 收生效率高。电除尘器的除尘效率，理论上可达到接近 100的任何效率。实际上所需效率应根据具体情况确定，追求过高的效率，在经济上是不合理的。例如将实际需要的效率 98提高到 99，设备造价将增加 18。电除尘器的除尘效
11、率高还包含着长期效率的含义。除袋式除尘器外，其他各种除尘器的除尘效率尤其是长期效率都比不上电除尘器。如某烧结厂使用 18 年的电除尘器，从未更换任何部件，而除尘效率基本没有降低。其他种类的除尘器由于零部件的寿命较短，虽然早期效率较高，但后期效率都较低。电除尘器的主要构件基本上是静止的，振打结构也是在极低的速度下运行，相对运动面不会很快磨损。所以只要设计得当并能正常进行维护保养，电除尘器能长期高效运行。c. 适用范围广。电除尘器甚至能捕集到 0.1m 的细颗粒粉尘；粉尘浓度允许高达每立方米数十克至上百克；能适应 400 摄氏度以下的高温烟气。d. 自动化程度高，运行可靠。电除尘器采用微机可以实现
12、全盘自动化。由于其运动零部件少，在正常情况下维修工作量较小，可以长期连续安全运行。e. 一次投资大。与其他除尘设备相比，电除尘器结构较复杂消耗钢材多、一次性投资费用较高。电除尘器对制造、安装和维护管理水平要求较高。（2）电除尘器的分类电除尘器有多种类型，根据集尘极和放电极在电除尘器中配置不同，可分为两大类：a. 单区电除尘器。单区电除尘器：粒子的荷电和捕集是在同一个区域中进行的。即收尘极系统和放电极系统都在一个区域。工业烟气除尘多用这种除尘器，因而“单区”两字通常被省略。b. 双区电除尘器。双区电除尘器：具有前后两个区域。前区安装放电极，称为电离区，粉尘进入此区首先荷电。后区安装收尘极，称为收
13、尘区，荷电粉尘在此区域被捕集。双区电除尘器的电压等级较低，通常采用正电晕放电。它主要用于空气调节系统的进气净化。近年来，利用双区电防尘器的原理设计的电除尘器用于工业皮气的净化，例如用于沥青烟尘和高炉煤气的净化，也都取得较好的效果。单区电除尘器，按其结构不同又可分为以下类型：按电极形状可分为板式、管式和棒式电除尘器。板式电除尘器的收尘极呈板状。为了减少粉尘的二次飞扬和增加极板的刚度，通常将极板轧制成不同的凹凸槽形。管式电除尘器收尘极由一根或一组7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，含尘气体自下而上进入管内。通常用于除去气体中的液滴。棒式电除尘器的收尘极是用钢筋编成棒惊状，它结
14、实，耐腐蚀，不易变形，但自重大，耗钢材多。电场的划分一台电除尘器由若干个电场串联组成。为了防止热弯曲。沿气流方向的每个电场长度一般控制在3.5m 左右。另外还需考虑烟尘通过电场的时间，为了使处理时间达到设计上的要求，必须设置数个长度相同的电场。在通常的情况下，一般设计 3 个电场。在处理烟气量大的场合，还可以将电场在处理烟气流方向上并行排列。2. 电除尘器的选型（1）电除尘器型号的确定本次设计选用卧式、板式、无辅助电极的宽间距（400mm ）电除尘器。（2）电除尘器的台数 采用一台除尘器（3）电场风速（v）的确定 对于电炉，由于粉尘粒径很小，一般在 311m 之间，故不可取过高的电场风速，以免
15、引起二次扬尘，故取 0.90m/s。（4）电除尘的截面积 （初定）F 283.19.03642Q（5）除尘效率 标准状态下烟气的含尘浓 30 79.4806.9732512364. mgpTcN 所以 %.3.0ce（6）有效驱进速度的确定 QAe1式中 ；电 除 尘 器 的 除 尘 效 率 ，%；电 除 尘 器 收 沉 积 面 积 ， 2mA;3sQ烟 气 量 ，。有 效 驱 进 速 度 ，设计的电厂用煤，由于含硫量很低，为 0.327%，含水分也不大，为 2.1%，粉尘较细，尽管碱性氧化物（K2O 和 Na2O）的含量较高，但比电阻很高，所以最终导致驱进速度不高，故除尘比较困难。对于电厂锅
16、炉，虽然影响驱进速度的因素很多，但实际上媒含硫量和粉尘历经分布是影响驱进速度8的主要因素。根据经验，当燃煤含硫量大于 0.5%，小于 2%，氧化钠含量大于 0.3%，电晕线为芒刺时，同极距为 400mm 时，有效驱进速度可由下式计算。 kS625.0314.7式中 ；媒 的 含 硫 量 ，%S下 表 确 定平 均 粒 度 影 响 系 数 ， 按ka 平均 10 15 20 25 30 35k 0.90 0.95 1 1.05 1.10 1.1502naa平 均式中 组 成 的 百 分 比 ；粒 度 为 ,2121a粒 度 的 平 均 值 。a则该电厂的 为平 均 )(1610582435.82
17、.526.71548. ma 平 均由表查得 k=0.96，当 ，得时%.Sscm91605.134.72（7）收尘极面积（A）由意希公式有)(481)93.01ln(.36042)ln( 2mwQA计算求得的极表面积后，在选择电除尘器的实际极板面积时，适当增加一些余量（也可称为储备参数）一般按 5%左右考虑。 )(56%)1(2A（8）比集尘面积（f） )(8.430/3922mQf（9）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，一般取3.55.4m，对要求净化效率高的电除尘
18、器，一般选择 34 个电场。本次设计由于除尘效率较高，故选 4 个电场。（10）电场高度（h）9)(5.283.12mFh取 h=3m（11）同极距（2s）的确定 一般电除尘器的极间距为 250300mm。但根据国内外的实践来看，电厂锅炉尾部使用宽间距电除尘器可以获得更高的除尘效率和更低的排放浓度。故本次设计采用400mm 的同极距。（12）通道数 由式 计算， 为除尘器的阻流宽度， 其中设计选用 Z 型板，)2(kshFZkZ 形板宽度为 40mm， 为 0.02m。 k故 mks3.1)02.4(38)(取 m12电场断面（F）有式 268.1)0.4(312)(ksZh则实际风速 )/(4.68./9smFQ（14）每电场有效长度（ ）l)(76.1423502hZnA根据所选的阳极板来看，板宽 480mm,根据上式计算的 ，每电场长度方向需要的阳极板数为l.801故需要的板的板数为 4 块，则电场有效长度为 ml924803. 电除尘器总体尺寸的确定（1）宽度方向上的尺寸a电场有效宽度mksZB45602.1)2(有 效b.电除尘器为双室，内壁宽为 e4式中 ；线 与 内 壁 间 的 距 离 ， 取最 外 层 的 一 排 极 板 中 心1
