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1、大气污染控制课程设计大气污染控制课程设计课程名称课程名称 30MW30MW 燃煤锅炉静电除尘器的选择燃煤锅炉静电除尘器的选择 指导老师指导老师 苏青青苏青青 学号学号 20131081152013108115 姓名姓名 郑涵文郑涵文 目录目录前言1 第一章 工程概述1 1.1 课程概述1 1.2 原始资料及主要参数1 1.2.1 设计内容.2 1.2.2 设计依据.2 1.2.3 设计成果.3 第二章 设计说明4 2.1 设计依据4 2.2 设计原则4 第三章 工艺选择合理性分析5 3.1 除尘技术简介5 3.1.1 静电除尘器.5 3.1.2 静电除尘器的工作原理及应用.5 3.2 静电除尘
2、器应用中存在的问题6 第四章 静电除尘器的设计7 4.1.1 静电除尘器类型.7 4.1.2 静电除尘器类型初选8 4.2 煤燃烧的计算10 4.3 电除尘器的除尘效率11 4.4 进、出风道尺寸计算11 4.4.1 进风道尺寸计算.12 4.4.2 出风道尺寸计算.12 4.5 粉尘性质对选型的影响.13 4.5.1 粉尘的比电阻.13 4.5.2 粉尘的粒径分布.13 4.5.3 其他因素.13 4.6 气体性质对选型的影响14 4.6.1 温度和压力的影响.14 4.6.2 烟气的含尘浓度.14 4.7 清灰方式的影响14 4.8 压力损失和能耗15 4.9.1 能耗比较.15 4.10
3、 设备投资和运行费用15 第五章 总结16 第六章 附录16前言前言静电除尘器是一种烟气净化设备，它的工作原理是：烟气中灰尘尘粒通过 高压静电场时，与电极间的正负离子和电子发生碰撞而荷电（或在离子扩散运 动中荷电） ，带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在 异性电极上，通过振打等方式使电极上的灰尘落入收集灰斗中，使通过电除尘 器的烟气得到净化。静电除尘器在中国的应用始于 20 世纪 30 年代，随着工业 化水平的提高和电除尘技术的发展，电除尘器从研究、设计、制造、安装、调 试和性能测试，已能完全由国内力量完成，这极大地推动和促进了电除尘器在 中国的应用和发展。当前电除尘器在
4、电力、冶金、化工、建材等行业的应用十 分广泛。电除尘器在火力发电厂的广泛应用，使除尘效率得到显著提高，烟尘 排放浓度和排放量大大降低，这对保护环境和提高电力行业形象起了不可替代 的作用。第一章第一章 工程概述工程概述1.11.1 课程概述课程概述电除尘器在电力、冶金、化工、建材等行业的应用十分广泛，除尘效率高， 可达 90%以上。本设计依据锅炉的型号、煤种等工艺条件及排放标准的要求， 对 30MW 机组燃煤锅炉电除尘器进行选型，并对电除尘器的性能和结构进行设计 计算。设计要求完成电除尘器设计计算说明书一份和设计图纸。1.21.2 原始资料及主要参数原始资料及主要参数 1、原始资料 （1）设计要
5、求 标准状态下静电除尘器烟气排放浓度50mg/m3；除尘效率99%；漏风率 2%。 （2）设计参数 额定蒸发量为 75t/h，煤的成分见表 1-1。收到基地位发热量为 20350KJ/Kg。煤的组成成分 单位% CHONSAlWV52.573.257.891.010.8326.817.642474 图 1 （3）烟气性质 最大烟气量 185900m3/h；烟气最高温度 150；烟气最大含尘量 15g/m3；烟气露点温度 100；烟气压力约 3000Pa。 （4）气象条件 年平均大气压力 101.27kPa；最低温度平均值 1.9；最高温度平均值 36.3；冬季室外风速平均值 2.4m/s；夏季
6、室外风速平均值 1.8m/s；海拔高 度 6.6m。2、灰尘的成分、粒径分布分别见表图 2、图 3 灰尘成分 单位% SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaOK2ONa2OP2O5TiO2SO3 49.7141.272.920.593.350.180.080.241.120.54 图 2 粉尘粒径分布 灰尘粒度 /um74分布/%6.413.922.915.316.46.45.313.4 图 31.2.11.2.1 设计内容设计内容1、基本数据 基本数据包括基本参数、主要尺寸、总的设计数据和原则、初步的设备 表、载荷以及进行基本设计所必须的其他参数和条件。基本数据用于建立设 备和设备的基本概念
7、、项目的范围以及工业介质的输入、输出。2、基本设计 基本设计的目的是确定除尘设备的结构，并确定与质量和产量相关的主 要设计数据。基本设计是指基本的数据，含主要尺寸的初步装配图、系统图、 布置图、示意图、设备构成及必要的计算。 1.2.2 设计依据设计依据1、设计依据 火电厂大气污染排放标准 （GB13223-2003） ； 锅炉大气污染排放标准 （GB13271-2001） ； 电除尘器性能测试方法 （GB/T 13931-2002） ； 电站锅炉性能试验规程 （GB 10184-88） ；火电厂大气污染排放标准 （GB 13223-2003） ； 火电厂烟气排放连续监测技术规范 （HJ/T7
8、5-2001） ； 锅炉大气污染物排放标准 （GB13271-2001） ； 电除尘器机械安装技术条件 （JB/T8536-1997） 。2、参考资料 1 郝吉明，马广大等编著.大气污染控制工程北京：高等教育出版社. 2002 2 Noel de Nevers 主编.大气污染控制工程 (第 2 版). 北京：清华大 学出版社.2000 3 刘景良 主编.大气污染控制工程 ， 北京： 中国轻工业出版社.2002 4 粱丽明，彭林 著.城市大气有机物污染 ，北京： 煤炭工业出版社. 2000 5 赵毅，李守信主编.有害气体控制工程 ，北京： 化学工业出版社. 2001 6 林肇信主编. 大气污染控
9、制工程 北京：高等教育出版社.19911.2.31.2.3 设计成果设计成果设计报告的重点是对设计计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问 题讨论。设计报告要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、 表都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果及图表要字体工整， 合订时，说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。 通过课程设计应使学生具有初步的综合运用知识的能力；收集资料和使用 技术资料的能力；方案比较分析、论证的能力；设计计算的能力等。 课程设计说明书内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐。课程设计图纸应能较好地表达设计意图，图面布局合理、正确清晰、符 合制图标准
10、及有关规定。每个学生应完成设计图纸 3 张 A3 图纸（全图、正视 图、剖视图） ，设计计算说明书一份，说明书内容应包括：参数计算，结构设 计。第二章第二章 设计说明设计说明2.1 设计依据设计依据袋式除尘器的设计依据主要是国家和地方的有关标准以及用户与设计者之 间的合同文件。在合同文件中应包括除尘器规格大小、装备水平、使用年限、 备品备件、技术服务等项内容。2.2 设计原则设计原则袋式除尘器的设计根据使用要求和提供的原始数据来确定除尘器的主要参 数和各部分的结构。设计时必须从工艺、设备、电气、制作、安装以及已有的 生产实践等因素综合考虑。设计使用于任何工业的袋式除尘器在技术上应考虑 以下六点
11、： （1）遵照国家规定的相关排放标准室内卫生标准和实际可能，来确定所要求的 除尘效率和排放浓度。 （2）根据粉尘的特点（粉尘含量、粒度、黏度等）确定烟气在除尘器内的流速， 和所需的过滤面积、滤料和除尘器的清灰方式。 （3）根据烟气的特性（温度、湿度、露点、压力等）确定设备的除尘器结构型 式、材料选择以及输排灰等主要措施。 （4）根据电气控制和安全生产要求，确定除尘器中所有内部构件之间的距离， 并使其距离始终保持符合气体流动规律的要求。 （5）大型袋式除尘器要有解体方案，对主要部件必须明确提出主要技术要求和 施工安装程序，确保施工安装质量。 （6）在满足工艺生产使用的条件下，除尘器所需单位烟气量
12、的设备投资应尽量 少，辅助设备及相关工艺配置应保证除尘器主体设备运转可靠，配置合理，维 护方便。设备的结构、主要部件必须考虑到制造、运输和现场施工的可能性，第三章第三章 工艺选择合理性分析工艺选择合理性分析3.13.1 除尘技术简介除尘技术简介从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备称为除尘器，根据主要除尘机 理，目前常用的除尘器可分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除 尘器等。3.1.13.1.1 静电除尘器静电除尘器电除尘器在我国的环保产业中，已成为技术力量较为雄厚、装备水平较高、 开发能力较强的行业之一，电除尘行业的产值在我国环保设备总产值中占有举 足轻重的份量。燃煤电厂锅炉配套的
13、除尘设备以静电除尘器为主。到目前为止, 电力行业采用静电除尘器的锅炉容量占总容量的 95% 以上。静电除尘器是利用 粉尘颗粒在电场中荷电并在电场力作用下向收尘极运动的原理实现烟气净化的。 目前,电除尘器已广泛应用于火力发电、钢铁、有色冶金、化工、建材、机械、 电子等众多行业。 在 1980 年以前,我国电除尘器的规模绝大多数都在 100 平方米以下，而其 行业占有量为有色冶金行业 32%，钢铁行业 30%，建材行业 18%，电力行业 8%， 化工行业 5%，轻工行业 4%,其他行业 3%。随着我国经济的飞速发展,尤其是电 力、建材水泥行业的发展达到空前水平,到上个实际九十年代中期，电除尘器行
14、业占有量的格局已改变为：电力行业 72%，建材水泥行业 17%，钢铁行业 5%， 有色冶金行业 3%，其他行业 3%。目前火力发电行业的电除尘器用量已占全国总 量的 75%以上，648 平方米的电除尘器已在 1000MW 的火电厂中成功运行。在化 工行业,由于受国际硫磺价格的影响,从上世纪 90 年代中期采用硫磺制酸工艺取 代硫铁矿制酸工艺的企业急剧上升,使得电除尘器的行业占有量也随之大幅下降,直 到近两年才有触底反弹的迹象。3.1.23.1.2 静电除尘器的工作原理及应用静电除尘器的工作原理及应用电除尘器是在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通过高压直流 电，维持一个 足以使气体电离的
15、静电场，气体电离后所产生的电子：阴离子和 阳离子，吸附在通过电场的 粉尘上，使粉尘获得电荷。 荷电极性不同的粉尘在电场力的作用下，分别向不同极性的电极运动，沉 积在电极上， 而达到粉尘和气体分离的目的。在电晕区和靠近电晕区很近的一 部分荷电粉尘与电晕极的极 性相反，沉积在电晕极上。因电晕区的范围小，所 沉积的粉尘也少。电晕区外的粉尘，绝大 部分带有与电晕极极性相同的电荷， 沉积在收尘极板上。3.2 静电除尘器应用中存在的问题静电除尘器应用中存在的问题静电除尘器的在使用过程中会出现很多问题，静电除尘器效率受很多因素 影响, 主要有设计水平和制造、安装质量以及锅炉运行工况等。 （1）设备老化： 静电除尘器设备老化是造成除尘器排放烟尘质量浓度较高的原因之一。由 于以前燃煤电厂污染物排放标准不严格,早期设计和制造的除尘器一般为两电场 或三电场，设计除尘效率一般在 95%99% 。再加上长期运行及维护管理不善, 静电除尘器设备老化,致使除尘器效率降低。这些问题主要体现在静电除尘器本 体内部各构件发生腐蚀、磨损、变形以及电气元件老化及设备短缺等方面。随 着环保标准的提高,这类静电除尘器已不能满足排放标准的要求。 （2）锅炉运行工况： 如锅炉燃用的煤种、粉尘特性,特别是飞灰比电阻，灰分中 Si、Al、Fe、Na 的质量分数对静电除尘器的效率影响很大。飞灰比
