第一章 总 论1.1设计任务和内容1.1.1设计目的使学生在学习专业技术基础和《大气污染控制工程》专业课程的基础上，学习和掌握环境工程领域内主要设备——电除尘器设计的基本知识和方法，培养学生的综合运用所学的环境工程领域的基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册、进行工程设计计算、图纸绘制及编写说明书的基本能力。

1.1.2设计内容1．集尘极系统设计计算 2．电晕极系统设计计算 3．气体分布装置设计计算 4．壳体几何结构设计计算 5．排灰装置1.2 基本资料1.2.1影响除尘器工作的原因1. 高低压供电控制装置设计运行不佳2. 振打清灰装置的运行方式不合理3. 锅炉的运行参数偏离正常值4. 煤种的变化1.2.2烟气气体性质本设计处理一发电量为300MW 机组发电厂的锅炉烟气。

锅炉排出的烟气量：h m /1022834 ；烟气温度、压强：130℃、-2000Pa ；（ 当地大气压：8.76×104Pa ）烟气含尘浓度：3/23m g ； 粉尘的比电阻：⋅Ω⨯9102cm ；其原煤含硫量为0.69％，煤灰中Na 2O 为0.37％； 烟气的粒度分布如表1-1所示：表1-1 烟气的粒度组成粒径)(m μ<55～1010～3030～4040～5050～60百分比组成19.418.417.621.715.971.2.3 设计要求（一）设计电除尘器，其除尘效率不低于99%。

（二）设计图纸：除尘器外形图、进出气箱几何尺寸图各一张，共二张。

1.3设计说明电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电力的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下式尘粒沉积在集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。

它的除尘过程大致可分为三个阶段。

1．粉尘荷电在电晕极与积尘极之间施加直流高电压，使电晕极发生电晕放电，气体分离，生成大量的自由电子和正离子。

在电晕极附近的所谓电晕区内正离子立即被电晕极吸附过去而失去电荷。

自由电子和随即形成的负离子则因受电场力的作用向集尘极移动，并充满到两极之间的绝大部分空间，含尘气流通过电场空间时，自由电子、负离子与粉尘碰撞并被尘粒所俘获，便实现了粉尘的荷电。

2．粉尘沉降荷电粉尘在电场中受库仑力的作用被驱往集尘极，经过一定时间后达到集尘极表面，放出所带电荷而沉集其上。

3．清灰集尘极表面上的粉尘沉集到一定厚度后，用机械振打等方法将其除掉，使之落入下部灰斗中。

电晕极也会附着少量粉尘，隔一定时间也需进行清灰。

1.4电除尘器工作原理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。

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。

第二章主要设备说明电除尘器的主体结构是钢结构，全部由型钢焊接而成（如图10—所示），外表面覆盖蒙皮（薄钢板）和保温材料，为了设计制造和安装的方便。

结构设计采用分层形式，每片由框架式的若干根主梁组成，片与片之间由大梁连接。

为了安装蒙皮和保温层需要，主梁之间加焊次梁，对于如此庞大结构，如何均按实物连接，其工作量与单元数将十分庞大。

按工程实际设计要求和电除尘器主体结构设计，主要考察结构强度、结构稳定性及悬挂阴极板主梁的最大位移量。

对于局部区域主要考察阴极板与主梁连接处在长期承受周期性打击下的疲劳损伤；阴极板上烟尘脱落的最佳频率选择；风载作用下结构表面蒙皮（薄板）与主、次梁连接以及它们之间刚度的最佳选择等等。

2.1电晕电极常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒刺线等。

电晕线的一般要求：起晕电压低、电晕电流大、机械强度高、能维持准确的极距、易清灰等。

电晕线固定方式有重锤悬吊式和管框绷线式。

由于星型电晕线一般用于卧式电除尘器的末级电场，所以在本设计中采用星型电晕线。

2.2集尘极集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量（约占总耗量的40－50%）有很大影响。

性能良好的集尘极应满足下述基本要求：1振打时粉尘的二次扬起少2.单位集尘面积消耗金属量低3.极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形4.振打时易于清灰，造价低2.3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，使粘附在板面上的粉尘更易脱落。

2.4 高压供电设备高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流，供电设备必须十分稳定，希望工作寿命在二十年之上，通常高压供电设备的输出峰值电压为70一l000kV，电流为100－2000mA 。

增加供电机组的数目，减少每个机组供电的电晕线数，能改善电除尘器性能，但投资投资增加。

必须考虑效率和投资两方面因素。

2.5气流分布板电除尘器内气流分布对除尘效率具有较大影响，为保证气流分布均匀，在进出口处应设变径管道，进口变径管内应设气流分布板。

最常见的气流分布板有百叶窗式、多孔板分布格子、槽形钢式和栏杆型分布板。

对气流分布的具体要求是：任何一点的流速不得超过该断面平均流速的土40%；在任何一个测定断面上，85%以上测点的流速与平均流速不得相差土25%。

由后续计算可得出在本次设计中气流分布板采用两层。

第三章 电除尘器的总体设计1. 确定ω值当煤的含硫量大于%5.0，小于%2，粉尘中O Na 2含量大于%3.0，电晕线采用芒刺型电极，极间距取为300mm 时，可按下式计算ω：ω625.014.7S k =（cm/s ） (3-1)式中：S ——煤的含硫量（%）；1k ——平均粒度影响系数，其值按表3-1选定。

表3-1 平均粒度影响系数平均a (m μ)10 15 20 25 30 35 K0.90.9511.051.11.15平均a 1002211nn a W a W a W +++=(3-2)式中：1W ， ,2W ——粒度为1a ， ,2a 组成的百分比，本设计中粒度百分比详见表3-2；1a ， ,2a ——粒度平均粒径。

表3 -2烟气粒度分布表粒径（m μ） ＜5 5～10 10～30 30～40 40～50 50～60 百分比组成 19.418.417.621.715.97则10075515.94521.73517.6208.415.79.415.2⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=平均α=23.985m μ查表利用线性内差法确定K 值105.12025120985.23--=--KK=1.04cm/s 103.669.004.14.7625.0=⨯⨯=w2.计算所需收尘极面积A电除尘器工作的时的实际条件计时设定的条件存在的差异，或者选取某些数值与实际有出入，因此在电除尘器的设计当中，必须考虑一定的储备能力。

从Deutsch 效率公式可知，设计时改变A 、Q 、η、ω四个数中的任何一个，便可使除尘器的工作能力有所储备。

极板间距300mm 。

K Q A ⋅--=ωη)1l n ( （m 2） (3-3)式中：A ——所需收尘极面积； Q ——被处理烟气量；η——除尘器要求的除尘效率； ω——粉尘驱进速度（m/s ）； K ——储备系数。

配用三台电除尘器，则Q 为h m 3760000，除尘效率为99%，则：K WQ A ⋅--=)1ln(η=()210103.63600%991ln 760000-⨯⨯-⨯ =15929.91 m 2在设计中要预留出一定的缓冲余地，则：()%511+=A A=15929.91⨯（1+5%）=16726.41 m 2比集尘面积：QA f 1==0.022 3.初选电厂断面F 'v QF 3600=' （m 2） (3-4) 式中：ν——电场风速（m/s ）电厂风速v 取值范围为1～2m/s,取v 为1.1m/sv Q F 3600='=1.136********⨯=191.92 m 2 4.求电厂高度电场断面是极板有效高度与电场内有效宽度的乘积，且为了减少设备高度，对于80 m 2以上的电除尘器建议采用双进风口（即设置两个进气箱）。

所以本次设计采用双进风口。

为了使气流沿断面均匀分布，所以进风口所对应的断面要接近于正方形或高度略大于宽度（最大取1.2倍）,以便气流沿断面均匀分布。

所以极板高度h2F h '≈所以极板高度 2F h '≈=292.191=9.80m 对极板高度进行圆整，因为高度大于8m,所以以1.0m 为一级 所以取h=11m 。

5.求通道数Z)2(k s h F Z '-'=(3-5)式中：S 2——相邻两极板中心距（m ）； K '——收尘极板的阻流宽度。

本设计中采用的是Z 型板，所以取K '=0.0015)2(k s h F Z '-'==45.58)0015.03.0(1192.191=-⨯ 将Z 值圆整为整数，因为本设计中采用的是双进风口，所以Z 应取为偶数,取Z=60。

6.电除尘器的电场实际断面F 电除尘器的有效宽度有效B 为：)2(K S Z B '-=有效 (3-6))2(K S Z B '-=有效=()0015.03.060-⨯=17.91（m) F=h·有效B =11⨯17.91=197.01（m 2)7.除尘器内壁宽B本设计为双进风，中间设立柱，立柱宽300mm18700300100466300421=+⨯+⨯='+∆+=e SZ B (mm)式中：Δ——外层的一排极板中心线与内壁的距离，可在50~100mm 间选取。

本除尘器壳体采收尘极的悬吊采用型式Ⅱ，灰斗采用四棱台状灰斗，每个电厂区对应一个灰斗。

8.柱间距K L电除尘器在与气体流动方向垂直断面上的外侧柱间距离K L 可按下式计算：K L '21e B ++=δ (3-7) 式中：1δ——除尘器壳体钢板的厚度，一般取5 mm ；'e ——柱的宽度。

本设计中电除尘器的断面为197.01m 2。

取'e =600mm 。

'21e B L k ++=δ=18700+2×5＋600=19310（mm) 9.内高1H1H 321h h h h +++= (3-8) 式中：h ——收尘极板有效高度（m ），mm h 11000=; 1h ——当极板上端悬吊于顶梁的X 型梁上时，1h 0=；2h ——收尘极下端至撞击杆的中心距离，按结构型式不同取2h 50~35=mm ，本设计中取2h 45= mm ；3h ——撞击杆的中心至灰斗上端的距离，一般取3h 300~160= mm,本设计中取3h =240mm.1H 321h h h h +++==mm 1128524045011000=+++10.电晕极框架高度2H电晕电极框架上端与梁底面的竖直距离01h 及框架下端与收尘极撞击杆中心距离（在投影高度上）02h 按表3-3所列数据选取； 2H )(21002011h h h H ---= (3-9)式中：01h ——电晕极框架上端与梁底面的竖直距离；02h ——电晕极框架下端与收尘极撞击杆中心线的距离（在投影高度上）。