1、石河子大學化學化工學院燃煤電廠鍋爐煙氣靜電除塵裝置設計大氣污染控制工程課程設計任務書院 （系）： 化學化工學院 專 業： 環境工程 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 2016.01.02 目錄一、前言- 1 -二、設計資料和依據- 2 -2.1設計依據標準- 2 -2.2設計條件- 2 -2.3煙氣性質- 2 -2.4氣象條件- 3 -2.5設計內容-3 -三、系統設計部分- 3 -3.1空氣量和煙氣量的計算- 3 -3.2電除塵器的選型- 5 -3.3電除塵器總體尺寸的確定- 8 - 3.4 電除塵器零部件的設計和計算.- 10 - 3. 5 供電系統的設計 .-13- 3.6 殼

2、體.-14-四、 煙囪的設計- 14 -4.1煙囪高度的確定：- 14 -4.2煙氣直徑的計算- 14 -4.3煙囪的抽力- 15 -五、 系統阻力的計算.-15- 5. 1 摩擦壓力損失.-15 5. 2 局部壓力損失16 5. 3 確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置.-19六、 風機和電動機選擇及計算-19 6. 1 標準狀態下風機風量的計算.-19- 6. 2 風機風壓計算.-20 6. 3 電動機功率計算.-20-小結.-21-七、 主要參考文獻.-21 八、 系統平面布置圖前言隨著工業的發展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應增加。而就我國的經濟和技術發展水平及能源的結

3、構來看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當長時間內不會有根本性的改變。大氣質量是環境質量的一個重要內容。人的生存每時每刻都離不開空氣，大氣質量與人類生存環境息息相關，所以對大氣污染的治理與控制非常重要。大氣流動性強、涉及面廣，而且一旦受污染后，修復比較困難。雖然人們在大氣環境整治方面做了大量工作，但目前的空氣質量仍然不盡如人意，因此防止污染、改善空氣環境成為當今迫切的環境任務。我國的大氣污染仍將以煤煙型污染為主，燃煤電廠鍋爐煙氣中的粉塵嚴重地污染了我們賴以生存的環境。其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙氣污染是我國改善大氣質量、減少酸雨和二氧化硫危害的關鍵問題。 

4、靜電除塵器是把含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽極板之間所形成的高壓電場通過時，由于陰極發生電暈放電、氣體被電離，此時，帶負電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽板運動，在運動中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運動，到達陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外。 通過此次課程設計了解大氣污染控制工程工藝設計內容、程序和基本原則，學習設計計算方法和步驟，提高運算和制圖能力。同時，通過設計鞏固所學的理論知識和實際知識，并學習運用這些知識解決工程問題。 二、 設計資料和依據

5、2.1設計依據標準環境空氣質量標準GB 3095-2012火電廠大氣污染物排放標準GB 13223-2011鍋爐大氣污染物排放標準GB 13271-2014火電廠煙氣排放連續監測技術規范HJ/T 75-2007工業企業設計衛生標準GB Z1-2010電除塵工程通用技術規范HJ 2028-2013電除塵器標準DL/T 514-20042.2設計條件表一鍋爐設備的主要參數額定蒸發量主蒸汽壓力主蒸汽溫度燃煤量排煙溫度（t/h）（MPa）（）（t/h）（）2409.8154040140150煤的工業分析值（ar）：C=52.87%；H=3.25%；O=7.89%；S=0.53%；N=1.01%；W=8

6、.5%；A=21.535%；V=7.22%，應用基低位發熱量：23654 KJ/kg（由于煤質波動較大，要求除塵器適應性較好）。2.3煙氣性質排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：75%空氣過剩系數：a=1.28煙氣最高溫度152.3煙氣密度（標準狀況下）：1.34 kg/m3空氣含水（標準狀況下）：0.01396 kg/m3煙氣在鍋爐出口的壓力：850 Pa煙塵比電阻1.32×1011（W·cm，150）粉塵粒徑分布見下表：灰塵粒度/um<33-55-1010-2020-3030-40>40分布/%18152622.58.54.25.82.4氣象條件年平均大氣壓力

7、100.34 KPa；最低溫度平均值-10；最高溫度平均值40；冬季室外風速平均值2.4m/s；夏季室外風速平均值1.8 m/s；海拔高度300 m。連接鍋爐、凈化設備及煙囪等凈化系統的管道長度假設為380 m，90°彎頭9個。2.5設計內容a.根據燃煤的原始數據計算鍋爐燃燒產生的煙氣量，煙塵濃度；b.靜電除塵器結構設計計算（包括整體結構大小、電暈線、集塵極、供電裝置等）；c. 煙囪設計計算；d. 管道系統設計，阻力計算，風機電機的選擇三、 系統設計部分3.1空氣量和煙氣量的計算標準狀態下理論空氣量化學成分w%單位質量摩爾組成/mol/(100g煤)摩爾分數/mol/mol(C)C5

8、2.874.411.000H3.253,250.74O7.890.490.11S0.530.020.005N1.010.070.016對于該種煤，其組成可表示為CH0.74O0.11S0.005N0.016燃料的摩爾質量，即相對于每摩爾碳的質量，包括灰分，為：M1=100/4.41=22.68g/mol(C)參照課本P39，理論空氣量計算的六點假設，可得CH0.74O0.11S0.005N0.016+a(O2+3.78N2)CO2+0.37 H2O+0.005SO2+(3.78a+0.0065)N2其中因此，理論空氣條件下燃料/空氣的質量比為：22.68/1.135*(32+3.78*28)=

9、0.145若以單位質量燃料（1KG）燃燒需要空氣的標準體積V0表示，V0=1.135*(1+3.78)*22.4/17.76=5.36m3/Kg(煤)實際體積V：V= V0*1.28=6.86 m3/Kg(煤)結合課本40頁公式計算運行時需要的理論空氣量：8.62 m3/Kg標準狀態下煙氣量以1Kg煤燃燒為基礎，則：質量/g物質的量/mol 理論需氧量/molC528.744.0644.06H32.516.258.125O 78.9 4.93 -2.47S5.3 0.17 0.17N10.10.720.00理論需氧量為（44.06+8.125-2.47+0.17）=49.885mol/Kg（煤

10、）理論煙氣量為：（44.06+8.125+0.17+52.87*3.78）=252.20 mol/Kg（煤）即252.2*22.4/1000=5.65 m3/Kg(煤)實際煙氣量為：5.65+8.62*0.28=8.064 m3/Kg(煤) 煙塵濃度為：0.75*252.2/(8.064)=23.46g/ m3則，實際運行時：產生的煙氣量為：110*1000*8.064=8.87*105 m3/h=246.39 m3/s灰塵：75%*21.535%*110*1000=17766.375Kg/h3. 2. 電除塵器的選型電除塵器型號的確定本次設計選用臥式、板式、無輔助電極的寬間距（400mm）電

11、除塵器。電除塵器的臺數 采用一臺除塵器電場風速（v）的確定 對于電爐，由于粉塵粒徑很小，一般在520m之間，故不可取過高的電場風速，以免引起二次揚塵，故取0.90m/s。電除塵的截面積按鍋爐大氣污染物排放標準(GBl32712011)中二類區標準執行。煙塵濃度排放標淮(標準狀態下)：30mg/m3除塵效率 標準狀態下煙氣的含塵濃度所以 有效驅進速度的確定式中 設計的電廠用煤，由于含硫量很低，為0.53%，含水分也不大，粉塵較細，比電阻很高，所以導致驅進速度不高，故除塵比較困難。對于電廠鍋爐，雖然影響驅進速度的因素很多，但實際上媒含硫量和粉塵歷經分布是影響驅進速度的主要因素。根據經驗，當燃煤含硫

12、量大于0.5%，小于2%，電暈線為芒刺時，同極距為400mm時，有效驅進速度可由下式計算。式中a平均101520253035k0.900.9511.051.101.15式中 則該電廠的為由表查得k=0.96，當，得收塵極面積（A）由意希公式有 計算求得的極表面積后，在選擇電除塵器的實際極板面積時，適當增加一些余量（也可稱為儲備參數）一般按5%左右考慮。比集塵面積（f） 電場數（n）的確定 在臥式電除塵器中，一般可將電極沿氣流方向分為幾段，即通稱幾個電場。為適應粉塵的特性，達到較好的供電效果和電極的清灰性能，單電場長度不宜過大，一般取3.55.4m，對要求凈化效率高的電除塵器，一般選擇34個電場

13、。本次設計由于除塵效率較高，故選4個電場。電場高度（h） 取h=3m同極距（2s）的確定 一般電除塵器的極間距為250300mm。但根據國內外的實踐來看，電廠鍋爐尾部使用寬間距電除塵器可以獲得更高的除塵效率和更低的排放濃度。故本次設計采用400mm的同極距。通道數 由式 計算， 為除塵器的阻流寬度， 其中設計選用Z型板，Z形板寬度為40mm，為0.02m。 故 取電場斷面（F）有式 則實際風速 每電場有效長度（） 根據所選的陽極板來看，板寬480mm,根據上式計算的，每電場長度方向需要的陽極板數為 故需要的板的板數為5塊，則電場有效長度為3. 3電除塵器總體尺寸的確定寬度方向上的尺寸a電場有效

14、寬度 b.電除塵器為雙室，內壁寬為式中 則 c.柱間距 式中 則高度方向的尺寸a.從收塵器頂梁底面到灰斗上端面的距離式中 由電除塵器橫斷面圖知， b.灰斗上端到支柱基礎面距離（） 根據電除塵器的大小，可取 （3） 長度方向的尺寸a. 電除塵器殼體內壁長由電除塵器沿氣流方向尺寸圖，可取， b.沿氣流方向的柱距 將收塵極安裝在頂梁底面，每電場的荷重由兩根梁和柱承擔，立柱設計成等距，且柱距為 首尾的邊柱與壁的距離為3.4. 電除塵器零部件的設計和計算（1）進氣箱 采用水平引入式進氣箱，如圖所示，并取，則進氣箱進氣口的面積為（兩個進風口）考慮到進氣口盡可能與電廠斷面相似，可取進氣箱長度LZ,按確定。式

15、中 故進氣中心高度（從進氣中心至側部底梁下端面）H4為（2）出氣箱 出氣箱最小面積為出氣箱長度為 出氣箱大端高度h5為（3）灰斗 采用角錐形灰斗，沿氣流方向設4個，垂直于氣流也設4個，灰斗下口取斗壁斜度最小60°，則灰斗高為（4）氣流分布板a.分布板層數的確定由于 故分布板層數取b.分布板的阻力系數可由式確定式中 所以 c.開孔率的確定 多孔板的阻力系數與它的開孔率f由下式確定為避免高次方程，已知阻力系數，可以利用圖解法求解。查圖可知d.氣流分布板的尺寸 根據電廠斷面，進氣管出口到第一層多孔板的距離Hp應滿足的條件式中 故取相鄰兩層多孔板的距離應滿足條件為式中 由取 根據圖，可以計算

16、的寬度和高度分別為，為避免分布板沉積下來的粉塵堵塞。在分布板與進、出氣底端之間要有一定間隙，故兩層分布板高度為，多孔板可由3mm厚的鋼板彎成槽制成，其彎邊可為25mm，這樣可以增加板的剛度，其寬度取400mm左右，上下焊以連接板，上下用螺栓懸吊于上部頂梁，下部與一撞擊桿相連，敲擊撞擊桿則可振落板上的積灰。e.分布板的振打 多孔分布板需要安裝振打機構，以清除板上的積灰。分布板的振打控制應是連續的。（5）槽形板的設計 由于氣流渦流現象的存在和二次飛揚，使出氣箱和出氣管道存在積灰，加了槽形板后，對粉塵有強烈的吸收作用，提高除塵效率。（6）電暈極系統及振打裝置電暈線的選擇 電暈線應選擇放電性能好，起暈

17、電壓低，對煙氣條件變化的適應性強；機械強度大，不斷線，耐腐蝕；高溫下不變形；有足夠的剛度以及清灰性能好等。本設計采用BS系列魯奇型電收塵器的V15線。電暈極排數和線間距的確定 陰極排和通道數相等，故在臥式電除塵器內極線間距大小會直接影響到電暈電流值和除塵效率。c.電暈線的固定 放電極懸掛框架水平桿和垂直桿全部采用鋼管，用專用管卡進行固定，下部與框架連接的間距架用90°彎頭向上，整個懸掛假設計合理，堅固輕便，減少了內部空間占用，現場安裝方便。d.電暈極的振打 排放濃度低于50mg/m3時，放電極振打采用側部振打轉動，放電極振打控制應是連續的。3.5. 供電系統的設計（1）供電裝置的選型

18、二次電壓 工作電場為30003500V/cm,空載電場為4000V/cm。 工作電壓 空載電壓 b.二次電流 選取電流板密度為0.40mA/m2，取每一個電場用兩臺整流器，故每個整流器對應的極板面積為，故整流設備應輸出的電流為（2）接地保護 電除塵器殼體要與接地網可靠連接，接地點要求每電場設一個，用扁鋼與接地網相連接，整流室所有金屬部分如控制柜、變壓器和電抗器及其外殼體的接地端、電纜頭支架、金屬隔離網，都必須十分可靠接地。3.6. 殼體電收塵器全部采用鋼結構外殼。電收塵器的下部分排灰選用拉鏈機、刮板輸送機、回轉卸料器。為消除應力，拉鏈機和殼體下部灰斗之間應裝設伸縮節。電除塵器本體由安裝在地梁下

19、的活動支座及固定支座支撐，以保證個支點在正常運行時格子膨脹方向上自由移動。四、 煙囪的設計4.1. 煙囪高度的確定首先確定公用一個煙囪的所有鍋爐的總蒸發量（t/h），然后根據鍋爐大氣污染物排放標準中的規定（表3-1鍋爐煙囪高度）確定煙囪高度。表3-1 鍋爐煙囪高度煙囪總額定出力/(t/h)<1122661010202035煙囪最低高度/(m)202530354045鍋爐總額定出力：故選定煙囪高度為。4.2. 煙氣直徑的計算煙囪出口內徑可按下式計算：式中 煙囪出口煙氣流速(m/s)通風方式運行情況全負荷最小負荷機械通風102045自然通風6102.53選定圓整取煙囪底部直徑：式中 取4.3. 煙囪的抽力式中 五、系統阻力的計算5.1摩擦壓力損失對于圓管：式中 a.對于圓管b.對于磚砌拱形煙道故則式中，A為面積，X為周長。5.2局部壓力損失式中 下圖中一為漸縮管。取圖中二為30°Z形彎頭查手冊得圖中三為漸擴管查大氣污染控制工程附表十一，并取則右圖中a為漸擴管 圖中b、c為90°彎頭則兩個彎頭對于如下圖所示T形三通管對于T形合流三通系統總阻力（其中鍋爐出口前阻力為800Pa，除塵器阻力1400Pa）為5.3. 確定除塵器、風機、煙囪的位置及管道布置計算各管段的管