燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

1、吉林師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2013級(jí)環(huán)境工程學(xué)課程設(shè)計(jì)吉林師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 環(huán) 境 工 程 學(xué) 設(shè)計(jì)題目：燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)姓 名： 專 業(yè)： 環(huán) 境 科 學(xué) 班 級(jí)： 2013 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 湯茜、米小娟、王藝璇 2015 年 12月 25 日 設(shè)計(jì)題目燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名康偉萍專 業(yè)環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué) 號(hào)201348020116班 級(jí)2013級(jí)指導(dǎo)教師湯茜成 績(jī)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程及設(shè)計(jì)報(bào)告的自我評(píng)價(jià)：自我感覺這次的課程設(shè)計(jì)是我進(jìn)入大學(xué)以來(lái)覺得學(xué)的最有用的一次，雖然剛開始感覺很難無(wú)從下手，但是慢慢的看看一些例子和計(jì)算便

2、慢慢的有點(diǎn)懂了，讓我相對(duì)來(lái)說(shuō)能更加認(rèn)識(shí)到電除塵器的構(gòu)造和基本原理，還有在畫結(jié)構(gòu)圖的時(shí)候又讓我重拾了CAD的繪圖技巧，做完這次的課程設(shè)計(jì)感覺自己對(duì)這方面還是挺感興趣的，這周感覺過(guò)的很充實(shí)，所以希望以后能有更多的類似這種的課程。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘 要：我國(guó)燃煤火力發(fā)電機(jī)組容量占電力總裝機(jī)容量的75%左右，年耗煤量近5億噸，火力燃煤煙塵排放量占全國(guó)工業(yè)煙塵排放總量的37%以上，列第1位。實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在推廣凈煤燃燒和調(diào)整火力結(jié)構(gòu)同時(shí)，提高火電廠煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)已勢(shì)在必行，即將頒布的火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)將燃煤鍋爐的粉塵（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）排放要求提高到100mg/m3。發(fā)

3、電燃煤鍋爐煙塵控制設(shè)備以電除塵為主，至1999年火電廠用電除塵器的鍋爐容量接近80%。因此，電力行業(yè)的迅速發(fā)展需要能達(dá)到新排放標(biāo)準(zhǔn)要求性能更高的電除塵器。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電 燃煤鍋爐 電除塵器 選型設(shè)計(jì) 目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求11.1.1 設(shè)計(jì)題目11.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容11.1.3 設(shè)計(jì)要求11.2 課程設(shè)計(jì)原始資料11.2.1 設(shè)計(jì)條件11.2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)12 選題背景32.1 大氣污染現(xiàn)狀分析32.2 燃煤電廠粉塵污染治理32.3 電除塵器的工作原理及特點(diǎn)53 電除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算63.1電除塵器的選型63.2電除塵器總體尺寸的確定73.3零部件計(jì)算84 管道系統(tǒng)

4、的布置及煙囪設(shè)計(jì)9參考文獻(xiàn)11附 件1212 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1.1 設(shè)計(jì)題目燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)1.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)包括以下幾部分內(nèi)容：（1）電除塵系統(tǒng)布置并確定其主要運(yùn)行參數(shù)。（2）管網(wǎng)布置及計(jì)算：確定各裝置的位置及管道布置。并計(jì)算各管段的管徑、長(zhǎng)度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。（3）風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計(jì)算選擇風(fēng)機(jī)種類、型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的種類、型號(hào)和功率。1.1.3 設(shè)計(jì)要求（1）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書：設(shè)計(jì)說(shuō)明書按設(shè)計(jì)程序編寫，包括方案的確定，設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)備選型和有關(guān)設(shè)計(jì)

5、簡(jiǎn)圖等內(nèi)容；課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)有封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、各構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡(jiǎn)明、通順、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊(cè)。（2）圖紙要求。用AutoCAD軟件繪制A1圖紙2張，包括： 鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)平面布置圖和剖面圖。圖紙應(yīng)按比例繪制、標(biāo)出設(shè)備、管件編號(hào)，并附明細(xì)表。 電除塵器裝置結(jié)構(gòu)圖（主視、俯視和左視）。局部構(gòu)件可采取適當(dāng)剖視。1.2 課程設(shè)計(jì)原始資料1.2.1 設(shè)計(jì)條件燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)原始參數(shù)如表1.1所示。1.2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：（1）環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3095-2012）；（2）火電廠大

6、氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13223-2011）；（3）鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13271-2014）；（4）電除塵工程通用技術(shù)規(guī)范（HJ 2028-2013）；（5）袋式除塵工程通用技術(shù)規(guī)范（HJ 2020-2012）。表1.1 設(shè)計(jì)原始參數(shù)項(xiàng)目類別參數(shù)值項(xiàng)目類別參數(shù)值鍋爐臺(tái)數(shù)x臺(tái)除塵器漏風(fēng)系數(shù)1%煙氣流量8000 mN3/(h·臺(tái))除塵器阻力1200Pa煙氣含塵濃度2.4×103 mg/m3煙塵排放濃度20 mg/m3排煙溫度160除塵器入口溫度120鍋爐臺(tái)數(shù)待定（將大氣組的同學(xué)分成3組，第一組鍋爐臺(tái)數(shù)為1，第二組鍋爐臺(tái)數(shù)為2，第三組鍋爐臺(tái)數(shù)為3）2 選題背景2.1

7、 大氣污染現(xiàn)狀分析當(dāng)前我國(guó)大氣污染狀況依然十分嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為煤煙型污染。城市大氣環(huán)境中總懸浮顆粒物濃度普遍超標(biāo)；二氧化硫污染一直在較高水平；機(jī)動(dòng)車尾氣污染物排放總量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趨勢(shì)。 大氣污染物排放總量現(xiàn)狀如下：1.二氧化硫。煤炭消耗量不斷增加，隨之帶來(lái)二氧化硫排放總量急劇上升。在各類排放源中，電廠和工業(yè)鍋爐排放量占到70%。由二氧化硫排放引起得酸雨污染范圍不斷擴(kuò)大，現(xiàn)已擴(kuò)展到長(zhǎng)江以南、青藏高原以東的大部分地區(qū)，遍及廣東、廣西、四川、貴州、云南、湖南、江西、福建、浙江、上海、安徽、山東等十多個(gè)省、市、自治區(qū)。華中酸雨區(qū)比較嚴(yán)重的中心區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)沙、衡陽(yáng)和贛州，西南為宜賓、南充和重

8、慶，華東為廈門、寧波和南京。目前年均降水pH值低于5.6酸雨臨界值的地區(qū)已占全國(guó)面積的30%左右。2.煙塵、粉塵。煙塵的主要排放源也是火電廠和工業(yè)鍋爐，由于地方電廠使用的大多為低效除塵器，所以煙塵排放量一般是國(guó)家大型電廠的5-10倍。曾經(jīng)在上海參觀過(guò)的銅加工廠的大型袋式除塵器除塵效率也達(dá)到了99%以上，它雖然是一種傳統(tǒng)的除塵方式，但由于效率高，性能穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單，還是獲得了很廣泛的應(yīng)用。還有象電除塵器、濕式除塵器也是應(yīng)該深入研究和針對(duì)各種場(chǎng)合大力推廣的新型除塵設(shè)備。 3.機(jī)動(dòng)車排氣污染。受經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的推動(dòng)，我國(guó)機(jī)動(dòng)車近年來(lái)數(shù)量增長(zhǎng)迅速，尤其是一些大城市如北京、上海、廣州等機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)速率更

9、是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平。汽車排放的氮氧化物、一氧化碳和碳?xì)浠衔锱欧趴偭恐鹉晟仙?。由于城市人口密集，交通運(yùn)輸量相對(duì)大，機(jī)動(dòng)車排氣污染在城市大氣污染中所占比例也不斷上升。2.2 燃煤電廠粉塵污染治理 為了改善勞動(dòng)環(huán)境，必須采取措施，消滅粉塵源，控制工人與含二氧化硅的粉塵接觸，減少粉塵危害，以保護(hù)工人身心健康。 1. 執(zhí)行國(guó)家有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定 ： 根據(jù)火力發(fā)電廠勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)程和工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生設(shè)施必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)審批、同時(shí)竣工、同時(shí)驗(yàn)收和投產(chǎn)使用。發(fā)電廠設(shè)計(jì)中應(yīng)有防止粉塵飛揚(yáng)的設(shè)施，要采用適當(dāng)?shù)墓に嚤苊夥蹓m的產(chǎn)生，采取各種除塵的工程技術(shù)措施使作業(yè)

10、場(chǎng)所粉塵質(zhì)量濃度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 2.加強(qiáng)對(duì)防塵設(shè)備的維護(hù)管理： 提高除灰系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)的檢修質(zhì)量，防止漏灰、漏粉。定期檢測(cè)粉塵質(zhì)量濃度，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)，要采取措施。投入資金，進(jìn)行技術(shù)改造，提高防塵設(shè)備的投入率和防塵效率。對(duì)現(xiàn)有防塵設(shè)備做好維護(hù)管理，保證設(shè)備的正常投入，發(fā)揮防塵作用。 3. 搞好粉煤灰出干灰系統(tǒng)的技術(shù)改造: 靜電除塵器取干灰系統(tǒng)若有泄漏，均是硅塵，對(duì)人體危害很大。要采取措施，將簡(jiǎn)易取灰逐步改造為機(jī)械化自動(dòng)化操作。新廠在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮粉煤灰綜合利用項(xiàng)目，在投資、設(shè)備購(gòu)置、場(chǎng)地使用等方面為供灰、用灰創(chuàng)造必要的條件，如粗細(xì)分裝，配備密封性能好的輸送貯運(yùn)系統(tǒng)、運(yùn)輸車輛，筑好灰外運(yùn)的道路等。 4

11、. 做好煤場(chǎng)、灰場(chǎng)的管理工作 搞好干灰堆放場(chǎng)所的噴淋和碾壓，已滿灰場(chǎng)要及時(shí)復(fù)土綠化，搞好廠區(qū)(包括煤場(chǎng)周圍)的綠化，文明生產(chǎn)，減少揚(yáng)塵。提高作業(yè)自動(dòng)化水平，對(duì)粉塵危害大的場(chǎng)所，采用機(jī)械手或自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班或少人值班，減少工人與粉塵的接觸時(shí)間。增強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí)，加強(qiáng)工人防塵知識(shí)的安全教育和培訓(xùn)，提高工人對(duì)粉塵危害和防治知識(shí)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)職工的自我保護(hù)意識(shí)。電廠要為工人購(gòu)置合格、高效、實(shí)用、方便的防塵個(gè)人用品。工人在有粉塵危害的作業(yè)場(chǎng)所工作時(shí)，要按規(guī)定正確佩帶防塵個(gè)人用品，要象帶安全帽一樣養(yǎng)成良好的習(xí)慣。加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)的防塵工作，隨著脫硫工程的上馬，應(yīng)考慮脫硫工程的制粉系統(tǒng)、石膏或廢渣處理系統(tǒng)的

12、防塵問(wèn)題。石灰石粉倉(cāng)要有除塵器，輸送管道閥門要嚴(yán)密無(wú)泄漏。如采用濕法球磨磨制石灰石漿液的工藝，可將小于200 mm的大塊石灰石料直接經(jīng)過(guò)濕磨磨制成石灰石漿液，降低粉塵污染2.3 電除塵器的工作原理及特點(diǎn)原理：煙氣中灰塵塵粒通過(guò)高壓靜電場(chǎng)時(shí)，與電極間的正負(fù)離子和電子發(fā)生碰撞而荷電（或在離子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)中荷電），帶上電子和離子的塵粒在電場(chǎng)力的作用下向異性電極運(yùn)動(dòng)并積附在異性電極上，通過(guò)振打等方式使電極上的灰塵落入收集灰斗中，使通過(guò)電除塵器的煙氣得到凈化，達(dá)到保護(hù)大氣，保護(hù)環(huán)境的目的。特點(diǎn)：1.與工頻電源相比，高頻電源可增大電暈功率，從而增加了電場(chǎng)粉塵的荷電效果。高頻電源在純直流供電方式時(shí)有著，更小的電

13、壓波動(dòng)1（工頻電壓波動(dòng)>30），更高的電暈電壓（可達(dá)到工頻電源二次電壓的130），更大的電暈電流（峰值電流是工頻電源二次電流的200）。2.高頻電源的火花控制特性好，僅需很短時(shí)間（<25us，而工頻電源需10000us）即可檢測(cè)到火花發(fā)生并立刻關(guān)閉供電脈沖，因而火花能量很小，電場(chǎng)恢復(fù)快（僅需工頻電源恢復(fù)時(shí)間的20），從而進(jìn)一步提高了電場(chǎng)的平均電壓，提高除塵效率。3.先進(jìn)的控制策略、多種控制模式、適應(yīng)各種工況。高頻電源的供電電流由一系列窄脈沖構(gòu)成，其脈沖幅度、寬度及頻率均可以調(diào)整，可以給電除塵器提供各種電壓波形，控制方式靈活，因而可以根據(jù)電除塵器的工況提供最合適的電壓波形。間歇供電時(shí)

14、，可有效抑制反電暈現(xiàn)象，特別適用于高比電阻粉塵工況。 4.大幅提高除塵效率。和工頻電源相比，在同等條件下可提高除塵效率達(dá)4070。 5.高效節(jié)能。節(jié)能幅度最高達(dá)90以上! 高頻電源效率>92%，功率因數(shù)>0.92（工頻電源的效率<80%，功率因數(shù)<0.8），僅電能利用效率上就比工頻電源節(jié)能20%以上。高頻電源提供獨(dú)特的節(jié)能控制模式，在保證除塵效率不變的情況下，與工頻電源相比節(jié)能幅度高達(dá)90以上 ! 設(shè)備運(yùn)行23年所節(jié)省的電費(fèi)就可收回全部投資。 6.一體化設(shè)計(jì)、體積小、重量輕。高頻電源的配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、高頻整流變壓器及振打、加熱控制系統(tǒng)集成在一個(gè)箱體內(nèi)，總重量只有工頻

15、電源的1/4。 7.安裝方便、無(wú)需控制室、減少電纜用量，減少土建施工。高頻電源直接安裝在電除塵器頂部，節(jié)省配電室空間，節(jié)省大部分信號(hào)電纜和控制電纜，減少安裝費(fèi)用。3 電除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)PV=nRT，計(jì)算工況溫度下的煙氣流量，得出下式V標(biāo)T標(biāo)=V況T況V況=8000×（273+120）273=11516.48m3/h=3.2m3/s以下V況為Q.3.1電除塵器的選型1、電除塵器的選型 選用臥式、板式、無(wú)輔助電極的寬間距（400mm）除塵器2、除塵器的臺(tái)數(shù) 1臺(tái)3、電場(chǎng)風(fēng)速的確定 一般在0.41.5m/s,取0.90m/s4、電除塵的截面積（F）（初定）F'=Qv=11516

16、.483600×0.9=3.55m2（v 取0.9m/s）5、除塵效率（）=Co-CeCo=2.4×103-202.4×103=99.17%C0煙氣含塵濃度Ce煙塵排放濃度6、有效驅(qū)進(jìn)速度的確定：=6.5cm/s=0.065m/s7、收塵極面積（A）由得意希公式有A=Qln11-=115163600×0.065ln（11-0.9917）=235.9m2A'=A（1+5%）=247.6088、比集塵面積（f）f=AQ=1728000/3600=77.4m29、電場(chǎng)數(shù)n的確定 n=310、電廠高度（h）h=F'=3.55=1.88m 取h=2

17、m11、同極距（2s）：一般電除塵器的間距為250300mm,此次采用400mm耳朵同極距。12、通道數(shù) 由Z=F'h（2s-k'）計(jì)算，k為除塵器的阻流寬度設(shè)計(jì)選用Z形板，Z形板寬度為40mm，k為0.02m。Z=F'h（2s-k'）=3.552×（0.4-0.02）=4.67513、電場(chǎng)斷面（F）F=Z·h2s-k'=5×2×0.4-0.02=3.8m2，則實(shí)測(cè)風(fēng)速v=QF=115163600×3.8=0.84m/s14、每電場(chǎng)有效長(zhǎng)度（l）l=A2hZn=247.62×2×5&#

18、215;3=4.13m陽(yáng)極板寬480mm，故所需陽(yáng)極板數(shù)n1=l480=4130480=8.6（個(gè)）9（個(gè)）則電場(chǎng)有效長(zhǎng)度為l=480mm×9=4320mm=4.32m3.2電除塵器總體尺寸的確定（1）寬度方向的尺寸a、電場(chǎng)有效寬度 B有效=Z（2s-k'）=5×（0.4-0.02）=1.9mb、電除塵器內(nèi)壁寬 B=2sZ+4+e'=0.4×5+4×0.1+0.3=2.7m式中最外層的一排極板中心線與內(nèi)壁間的距離，取100mm e'中間柱子寬度，柱寬取300mmc、柱間距 Lk=B+21+e'=2700+2×5+

19、300=3010mm=3.01m式中1收塵器殼體鋼板的厚度，一般取5mm e'柱的寬度，取300mm（2）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H1=h+h1+h2+h3=2m+200mm+40mm+200mm=2440mm（h1, h2,h3固定取值）H電場(chǎng)高度h1收塵器頂梁底面到陽(yáng)極板上端的距離，取200mmh2收塵極下端至撞擊桿中心的距離，取40mmh3撞擊桿中心到灰斗上端的距離，取200mmb、灰斗上端到支柱基礎(chǔ)面距離（H2）根據(jù)電除塵器的大小，可取H2=1200mm（3）長(zhǎng)度方向的計(jì)算a、電除塵器殼體內(nèi)壁長(zhǎng)取le1=400mm,le2=470mm,C=380mm

20、LH=2le1+2nle2+n-1C+nl=2×400+2×3×470+3-1×480+3×4320=17340mm=17.34mb、沿氣流方向的柱距Ld=l+2le2+c2=4.32+2×0.47+0.382=5450mm首尾的邊柱與壁的距離X=le1+le2+l2-Ld2=0.4+0.47+4.322-5.452=305mm3.3零部件計(jì)算（1）進(jìn)氣箱 采用水平引入式進(jìn)氣箱，并取v0=8m/s ，則進(jìn)氣箱進(jìn)氣口的面積為（一個(gè)進(jìn)氣口）a、進(jìn)氣口面積（F0）F0=Q3600×v0=115163600×8=0.4m2

21、考慮到進(jìn)氣口面積與電場(chǎng)斷面相似,可取F0=600mm×650mmb、進(jìn)氣箱長(zhǎng)度（LZ）LZ=0.550.56a2-a1+250=0.55×2440-600-350-650+250=712mma1,a2F0和FK處最大邊長(zhǎng)FK進(jìn)氣箱大端的面積c、進(jìn)氣中心高度（H4）H4=LZ-100tan50°+600+850+0.5×650=712-100tan50°+600+850+0.5×650=2504mm（2）出氣箱a、出氣箱最小端面積（F0）F0=F0=600×650（mm2）b、出氣箱長(zhǎng)度（LW）LW=0.8LZ=0.8×712=569.6mmc、出氣箱大端高度（h5）h5=0.8a2+0.2a1+170=0.8×2440-600-350+0.2×650+170=1492mm（3）灰斗采用角錐型灰斗，沿氣流方向設(shè)3個(gè)，灰斗下口取300mm×300mm,則灰斗高（h7）h7=1.732LH4-B12=1.732173404-3002=3494mm4 管道系統(tǒng)的布置及煙囪