环境工程课程设计 《环境工程专题课程设计（气）》（除尘部分）
设计说明书
班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
环境科学与工程学院 2015 年 12 月
工程概况 已知杭州市某厂新建 2 台 35t/h 燃煤工业锅炉 ( 沸腾床锅炉直径 4m)， 其除尘系统管道布置如图 1。每台锅炉产生的烟气量估计为：基数 61000 Nm3/h+ 学号序号 *100Nm3/h ，烟尘浓度为 35.0g/Nm3，其粒径 <5μ m占 70%， 烟气经降温至 120℃进入除尘器，烟窗的直径 3m，高度 45m，局部阻力损 失 60Pa。试设计该除尘净化系统。 排放烟尘浓度要求达到 《锅炉大气污染物排放标准》 （ GB13271-2014） 规定的重点地区锅炉大气污染物特别排放限值的规定。
（ 2）电场断面面积
2
式中： AC—电场断面面积， m； v—气体平均流速， m/s 。
取电场断面尺寸为 B H 8m 8m 。
（ 3）集尘极与放电极的间距和排数
本设计取集尘极之间的间距（ 2b）为 450mm。
考虑与集尘极的间距相对应，放电极之间间距一般也采用
450mm。
集尘极的排数可根据电场断面宽度和集尘极的间距确定，即
机械除尘一般用来捕集 5μ m 以上的尘粒 , 除尘效率可达 80%~90%，若 捕集小于 5μm的尘粒，则效率较低。
湿式除尘由于利用惯性扩散与凝集的作用力进行除尘，其除尘阻力损 失达到 800～10000pa，不适用于处理大烟气量。
根据已知的烟气特性，可排除机械除尘和湿式除尘作为除尘技术的考 虑。
灰斗
设置 6 个灰斗，大小尺寸一致，每一个电场横向设置 的长度为 3400mm，宽度为 8000mm。
2 个。每个电场
灰斗上口尺寸： L B 3300mm 4000mm；
灰斗下口尺寸： 设计为正方形，边长为 500mm；
灰斗高度为： 2000mm；
出灰口法兰尺寸：内口边长为 300mm，外框边长为 360mm；
式中： n—集尘排数； B—电场断面宽度， m；△ B—集尘极板间距， m
（△ B＝2b）。
布置示意图见图 1。
图 1 布置示意图
（ 4）电场长度
式中： L—电场长度， m； H—电场高度， m。
采用三电场串联，每个电场长度为 L1=3.38m。
（ 5）电晕极系统设计
放电极型式选择
为了使电除尘器长期高效、可靠地运行，对放电极的基本要求是：牢 固可靠， 不断线； 电气性能良好； 粘附粉尘少。 放电极的类型大致有三种： 点放电，如芒刺线；线放电，如星型线；面放电，如圆线等。本设计根据 烟气性质、粉尘性质选择芒刺线放电极。
（ 4） 电场数： 2 个；
（ 5） 粒径 <5μ m占 60%； （ 6） 排放指标： 30mg/Nm3。
三、工艺选择
除尘技术简介
从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置。根据主要 的除尘机理，目前常用的除尘器可分为：①机械除尘器；②电除尘器；③ 袋式除尘器；④湿式除尘器等。但每种除尘净化系统总有其技术上的优点 和缺点，应根据实际情况选择合适的除尘设施与工艺。
汞及其化合物
六、主要设施与设备设计选型 设计计算
6.1.1 烟气流量与净化效率计算 （ 1）烟气流量 已知杭州市某厂新建 2 台 35t/h 燃煤工业锅炉 ( 沸腾床锅炉直径 4m)，
其除尘系统管道布置如图 1。每台锅炉产生的烟气量估计为： 总的烟气量为： Q2 2Q1 2 17.59 35.18Nm3 / s 烟气经降温至 120℃进入除尘器，换算为 120℃时烟气量为：
3. 受烟气性质变化影 响小，对粉尘的性
3. 能耗低
质适应性广
4. 处理烟气量大 5. 对细粉尘捕集效率
高
4. 出口排放浓度随入 口含尘浓度的变化 不大
缺点
1. 一次性投资高 2. 安装精度要求高 3. 对粉尘比电阻有一
定要求
1. 用于烟气温度较低 2. 压力损失大投资和
操作维护费用高 3. 对湿度大粉尘易堵 塞
（ 6）阳极振打系统 （ 8）槽型板及振打系统 （ 10）灰斗内部阻流板
(1) 星型卸料器 (2) 铰刀 (3) 提升机 (4) 料罐 (5) 星型卸料 器
(6) 加湿机 (7) 运灰车
控制系统 ( 不作设计要求 )
控制系统包括：
（ 1）高压供电系统
（ 2）输灰控制系统
（ 3）清灰控制系统
（ 4）流量控制系统
放电极长度计算
由比电晕电流计算（单位收尘极板上所得电晕电流）计算。比电晕 电流根据电极型式查有关手册确定。选芒刺形，比电晕电流在选取。
则取比电晕电流 m2 ，
芒刺形电晕线单位长度电流密度，取 i 0＝ m
则电晕线总长度为： L I 1457.55 4858.5m
i0
0.3
除尘器一共有 18 个通道，每条电晕线长 8m，
则每道中的电晕线数量为： m 4858.5 34 条
18 8
放电极的悬挂与清灰装置选择
放电极的悬挂有三种方式：重锤悬吊式、框架式、桅杆式，这里选用 框架式。一般是对电晕极采取连续振打清灰方式，是电晕极沉积的粉尘很 快被振打干净。振打方式有多种，常用的有提升脱钩振打、侧部挠臂锤振
打等。本方案采取侧部挠臂锤振打方式清灰。见图
2。
图 2 侧部挠臂锤振打清灰方式
（ 6）集尘极系统设计
采用 Z 型极板，每块高 1.8m，宽 0.385m。
每电场长度方向需要的阳极板数为：
n1
l 0.385
3.38 0.385
8.8 ，取 9 个
电场间的距离取 200mm，
则电场有效长度为： L 0.385 9 3 0.2 2 10.795m
集尘极多采用下部绕臂捶打装置，为保证正确的振打制度，采用单边 振打。本设计选用下部挠臂锤机械振打方式清灰。一排极板安装一个振打 锤，同一电场各排的振打锤安在一根传动轴上，并依次错开一定的角度， 使各排极板的振打依次交替进行。
静电除尘、袋式除尘均为适用的除尘方法，其处理温度均为小于
400
摄氏度，处理粒径均小于今为 5μm，且均能处理大的烟气量，而且均能达
到达标排放。
方案的技术比较
电除尘器
袋除尘器
优点
1. 可以处理较高温度
1. 操作简单
的烟气（～ 400℃） 2. 较低的爆炸危险
2. 压力损失较小（约 200～ 500Pa）
出灰口高度为： 400mm。
气流分布板
气流分布板层数的确定：
由于
Fk
F
' 0
8000 8000 19.8 1800 1800
Fk —电除尘器气体进口管大端截面积， m2；
F0 —电除尘器气体进口管小端截面积， m2；
因为 6 Fk 20 ，所以本方案中设置 2 块气体分布板， 沿气流方向的
F0
的第一层分布板与第二层分布板的间距设计为 700mm。
针对该厂使用的燃煤工业锅炉是沸腾床锅炉，尽管沸腾层内的燃烧比 较充分，从布风板排渣管排出的冷渣碳含量很小 ( 质量数为 1%～ 3% ) ，但 由于锅炉是燃用 0～ 8mm的宽筛分燃料，其中 0～ 2 mm燃料所占比例很大， 在现有沸腾风速下，这部分细煤粒进入沸腾层便被带走，尽管在悬浮室出 口处装有高温水平分离器，但由于分离效率低，烟气含尘浓度仍高。对于 高温且接收粒径大的含尘气体，布袋消耗量将很大。另外，该厂的每台锅 炉的烟气产生量为万标准立方米每小时，对于布袋除尘来说，需要比电除 尘更大的处理规模来进行烟气处理。
五、预期处理效果
排放烟尘浓度要求达到 《锅炉大气污染物排放标准》 （ GB13271-2014） 规定的重点地区锅炉大气污染物特别排放限值的规定。
《锅炉大气污染物排放标准》 （ GB13271-2014）特别排放限值 mg/m 3
项目
限值
监控位置
颗粒物
30
二氧化硫 大氧化物
200 烟囱或烟道
200
袋式除尘是利用多孔纤维材料制成的滤袋
( 简称布袋 ) 将含尘气流中
的粉尘捕集下来的方法。
电袋复合式除尘是电除尘器和布袋除尘器机结合，利用电除尘器的第 一电场作为一级除尘单元， 除去烟气中 80%～ 90%的粉尘颗粒， 再用布袋作 为二级除尘单元 , 除去剩下的微细颗粒。
可供选择的除尘技术
目前常用的除尘器可分为：①机械除尘器；②湿式除尘器；③袋式除 尘器；④电除尘器等。
综上所述，针对该烟气处理应选择 电除尘 方法。
四、处理流程
除尘系统
除尘系统包括： (1) 进气烟箱 (2) 除尘器系统 (3) 输灰系统 (4) 控制系统
除尘器系统
除尘器系统包括以下几个部分：
（ 1）气流分布板 （ 3）阴极系统
（ 2）壳体 （ 4）阳极系统
（ 5）阴极振打系统 （ 7）气流分布板及振打系统 （ 9）集灰斗及加热系统 输灰系统
图 1 除尘系统平面布置图 二、设计说明
设计原则 （ 1）基础数据可靠，总体布局合理。 （ 2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。 （ 3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求； （ 4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全
系数； （ 5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；
静电除尘分离粉尘靠的是静电力即库仑力。静电除尘的三个基本过
程：悬浮粒子荷电 - 高压直流电晕；带电粒子在电场内迁移和捕集 - 延续的
电晕电场或光滑的不放电的电极之间的纯静电场；捕集物从集尘表面上清
除 - 隔一定时间振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗
, 完成除尘
过程。
湿式除尘使含尘气体与液体 ( 一般为水 ) 密切接触 , 利用水滴和尘粒的 惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的原理。