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1、电除尘器设计说明书中文摘要：本设计根据给定的烟气的含尘量、电场数和除尘效率设计 出一个尺寸合理、性能稳定、经济实用的卧式电除尘器。本文主要包 括电除尘器的利用现状、设计意义和工作原理，通过分析进行选型、 详细计算出所需要的各部分尺寸并作图。Abstract: This design according to the given gas dust content, electric field number and the dust removal efficiency to design a reasonable size, stableperformance, economic and pr
2、acticalhorizontal electricprecipitator. This article mainly includes electrical precipitator utilization situation, design significance and working principle, through the analysis to calculate the type selection, detailed needed dimensions and mapping.关键词：电除尘器；设计；分析计算Keywords : Electrical precipitat
3、or ； Design ； Analyze and Calculate1.前言1.1选题背景1.1.1课题的来源空气中的颗粒物是影响我国城乡空气质量的主要污染物之一。据统计每人每 天吸入的空气量远远超过每天的饮水量和进食量，在这些吸入的空气中经常携带 着大量的颗粒物，对人体健康产生重大的影响。研究发现，大气中的 SO . NO 和CO等污染物的含量与人类死亡率并没有紧密的联系，而可吸入颗粒物则成为 导致人类死亡率上升的主要原因。在我国各大城市的污染物检测中心发现，总 悬浮颗粒物（TSP）70%以上的来源是燃烧过程，目前我国工业锅炉每年的烟尘排 放量约68Mt，占全国烟尘总排放量的33%35%，
4、可见减少锅炉燃烧烟尘排放对 改善大气质量有着举足轻重的作用。电除尘器经过100年的发展，为大气污染控制做出了很大的贡献。电除尘器 由于效率高、能耗低、能处理大烟气量的高温烟气，是各种工业废气污染控制设 备中最为优秀的一种。为了实现节能减排、提高设备利用率，火电厂和水泥厂的 市场设备均向大型化发展，钢铁、有色、化工等行业也有一定数量的增长，电除 尘器设备将保持大型化的发展方向。但是近年来由于受全球经济发展的影响，原 材料（90%来自钢材）特别是钢材的价格大起大落，使电除尘器行业的健康发展 也受到了严重影响。同时，由于市场监管不利，无序竞争激烈，出现了机电不能 和谐配合、一些设备运行不够理想的情况
5、，也影响了电除尘行业的健康发展。但 应该指出，随着技术进步，随着工业设备的大型化，在较长的时间，电除尘器仍 然是主要的污染控制装备之一，应用前景还会更好。本课题来源于某工业中产生的烟气，已知进口颗粒物浓度为42g/m3,电场数 为4，除尘需达到的效率为98%。1.1.2课题的目的本课题主要为了进一步理解电除尘器的除尘原理、主要构造以与其发展现状 和前景，加深对所学的知识的理解和巩固，并通过查阅资料自主设计出一个较合 理、实用的符合条件的电除尘器，锻炼自己的思维和独立思考能力。1.1.3课题的意义通过设计整体掌握有关电除尘器的理论知识，在设计过程中发现问题然后解 决问题，从而将所学知识应用到实践
6、中，设计出一个较为理想的电除尘器，使其 在工业中得到更好的利用，从而减少烟气对环境造成的污染。1.1.4应解决的主要问题要准确掌握电除尘器的工作原理和主要构造。在设计过程中怎样进行电除尘 器的选型、怎样选择参数以与应注意的问题和细节。1.1.5技术要求所设计的电除尘器首先性能要稳定，满足除尘效率的要求；第二，耗电少， 经济实用；第三，机械性能高，噪声小；第四，外型美观等要求。1.2国外研究现状从1955年以来，采用电除尘技术处理工业烟尘与空气净化的工程数量成倍 增加，各国企业界、学术界对电除尘理论与技术进行了大量研究工作。1980年 Masuda等，1990年与川慎太郎等以与2001年王等口分
7、别进行了用高电压窄脉冲 供电方法，对烟尘进行脉冲直流电场的同极性离子荷电凝聚，增大了烟尘荷电量 与粒径，提高了烟尘的荷电凝聚性能，改善了电除尘器的反(逆)电晕问题，使 捕集高比电阻烟尘的效率有所提高。白希尧等2 进行了直流电场的同极性烟尘荷 电凝聚技术的研究工作，提高了粉尘的荷电凝聚特性，烟尘驱进速度可提高26 倍，改善了电除尘器的收尘性能。阪本清等采用间歇供电方法改善了高比电阻 烟尘的荷电凝聚性能，解决了烧结烟气的除尘疑难问题。Watababe等4和Hau tanen等，许德玄6以与向晓东等7分别进行了离子 荷电机理或荷电、凝聚、收尘的三段式电除尘器的试验研究工作。在电除尘器 前面设置了比电
8、除尘器体积略小的荷电区(器)凝聚区(器)，对0.06 12um 烟尘的除尘效率提高了 3 %左右。2001年功智等8以与2002年王连泽等9分别 进行了静电荷电凝聚除尘研究，除尘效率均提高了 3%0 2003年Coghe等10、2004 年Zamankhan等11 进行了离子荷电粉尘的流体动力学研究。从上述实验研究表 明，在直流、交变电场中的同极性、异极性离子对烟尘具有荷电凝聚作用。目 前应用于电除尘器的烟尘预荷电设置大多是电除尘器稍加改变而成，通常是靠增 加几个变形电场来实现的，实质上是电除尘电场的延伸。日立公司与国公司合作， 已经进行实际应用12。中国在推广移动电极电除尘器，我国公司自主研
9、发的该项 技术也已进入工业性试验阶段，正在进一步改进和完善。近几十年电除尘技术在 工艺上有了改进13, 14，在烟尘荷电凝聚机理与方法上也进行了不少探索性的研 究。1.3电除尘器存在的问题(1) 电离占空比、输运项低下(2) 电除尘器体积大、耗能高(3) 气流状态不良(4) 灰斗、外壳或烟道漏风或者烟道接头处烟尘堆积(5) 后级电场中微细灰尘的除尘效率低(6) 锅炉燃煤灰分的变化与设计值偏差较大，使得烟气含尘浓度增大，造成点 晕封闭；有的燃用低硫煤，粉尘比电阻较高。(7) 振打效果差，有的阴极线尖端钝化而导致放电性能不好；有的长期受到拉 弧放电的冲击等，造成阳极板和阴极线严重积灰，导致电压和电
10、流下降。(8) 整流变压器的供电能力减弱。(9) 电除尘器运行未作调整，尤其是新建和改建机组较为普遍。1.4本设计的指导思想(1) 工艺设计的主要标准和依据：1. 大气污染物综合排放标准GB16297-19962. 环境空气质量标准GB3095-1996(2) 按照“高效、安全、可靠、方便、经济”的目标即除尘效率高、使用安全、 运行可靠、操作方便、运行维护经济的原则进行优化设计。2电除尘器设计方案论证2.1电除尘器除尘机理14电除尘器是在高压静电场的作用下，使两极(阴极和阳极)间的气体电离，产 生大量的自由电子、正负离子，致使通过电场的烟气尘粒与所电离的粒子结合而 荷电，随后荷电粒子在电场力的
11、作用下分别向异极电极移动，从而使烟气中的尘 粒与气体分离，净化了气体，而荷电尘粒沉积于极板表面，当极板上的粉尘越积 越厚会使极板间距变小，这时启动振打装置将极板表面上的灰尘振落到积灰仓。2.1.1工作过程从电除尘器的工作原理可以看出电除尘器的工作过程为：气体电离一尘粒荷 电一荷电粒子在电场力的作用下向异极方向移动一荷电粒子沉积于极板/极线 一清除极板灰尘。(1)气体电高在原子核外的自由电子较容易受外力影响而脱离原子核成为带负电的自由 电子，气体分子在失去自由电子后成为带正电荷的正离子，飞出的自由电子附着 到其他中性气体分子上就成为负离子。这种气体分子被分离为正负离子和自由电 子的过程称为气体电
12、离。对于电除尘器这种特殊设备，在试验和实际运用中总结 出其气体电离的过程，即U-I特性曲线(见图1)。比罗&。 0入段：电压由0上升到少 在此过程。上升时，向两极移动的离子增加，且速 度也被加快，使相互间复合成中性分子的离子减少，因而I上升，电离离子的浓 度增加了。 AB段：电压由U增加到U , U增加，自由电子的速度增加，但此速度还未达 到去撞击中性气体分子使其分离出自由电子，因此在电场中自由电子的数量未增 加，所以电流I基本不变，称为饱和电流。 BC段：U UU，当U继续增加，自由电子速度增加，当速度超过临界速度后， 就会发生雪崩现象，自由电子数量骤增，可见I明显增大。此阶段只能看到电晕
13、极周围有光芒但无声响。 CD段：UUU后，不仅自由电子、负离子的碰撞加剧，而且气体中 原来活动性。较小的正离子获得足够能量后也去轰击中性分子，而形成中性分子被 碰撞电离，因此使电流增加的更快。此阶段有浅蓝色光焰和丝丝声或噼啪声或爆 炸声。所产生的自由电子、正负离子象雪崩似的按等比级数增加。I比U增加的 更快。 过。段：UU，当U由U继续增加，电晕发光层的大小与声音越来越大，使两 极间的整个空间被击穿，绝缘的气体层迅速变成电流通路，在两极问形成电弧， 称为弧光放电。弧光放电使气体介质局部被击穿，电场阻抗突然减小，通过电场 的电流急剧增加，而电场电压迅速下降，使气体电离过程中止。弧光放电还会烧 坏
14、设备、极线受损、可控硅击穿、电场发生爆炸等。通过对气体电离过程的分析可知：（1）C。段界于临界电晕电压U与火花放电 电压U之间，是电晕放电区，也是电除尘器的电压工作区。当CD段宽度越宽， 允许电压活动围也越大，此时电除尘器的工作也就越稳定。（2）此曲线是空载静 态时的曲线，动态负载时曲线有所变化。（3）通过比较原始的U -I曲线和现在使 用时的UI曲线，可以发现此电除尘器电场的劣化倾向，也可为检修提供依据。（2）尘粒荷电尘粒荷电有以下两种形式： 电场荷电：离子在外加电场的作用下沿电力线的方向有序移动，与悬浮在气流中的尘粒碰撞，使粒子粘附在尘粒上而得电。当尘粒半径r 0.5 um时，主要是 电场
15、荷电。 扩散荷电：离子的无规则运动与气体扩散的粒子碰撞而使尘粒荷电的过程。此过程尽管电场存在，但电场不是必须的，主要取决于热能、粒子大小与停留时间。 因此，当粒子半径r 0.2um时，以扩散荷电为主；当粒子半径0.2umr0.5um 时，以扩散荷电和电场荷电为主。（3）尘粒移动通常带电粒子在电场力作用下的运行轨迹如图2所示。经过统计和计算得 出：当r 0.4um时，尘粒浮在空中而不下降，尘粒的运动方程是：F-F二mdw/dt（Fe 为电场力，F为外界动力），w与粉尘电电量与扑尘极板电场强度成正比、与尘 粒半径成反比，它是每台电除尘器设计的一个重要参数，一般是通过现场的生产 状况测定电除尘器的效率，再由Deutsch公式反推出的一个经验数字。图2带电粒子在电柄力作用下的适行轨诿（4）尘粒沉积电场力的作用使尘粒附着于极板表面形成沉积层，当沉积层达到一定厚度后 启动振打装置进行振打清灰，这样既易于沉积层从极板脱落，又能最小减少粉尘 二次飞扬。（5）极板清灰沉积层达到一定厚度后必须予以清除，积得太厚会使电场的二次电压降低， 影响扑尘效果。清灰要求振打力足够大，能使粉尘从极板、极线上脱落，而后靠 重力作用下沉。但过大的振打力会使自极板上脱落的粉尘块被击碎而粉尘飞扬 （二次扬尘）。清灰时的难点主要为振打锤击在振打粘上有个振打加速度，这个振 打加速度要在极板、极线上均匀分布。2.2静电除尘器
