1、电袋复合除尘器毕业设计论文国投新登郑州煤业矿井通风设计毕业设计1. 编制依据及主要资料1.1编制依据 (1)本科毕业设计（论文）任务书 (2)电除尘器设计、调试、运行、维护+安全技术规范 （JBT 6407-2007） (3)袋式除尘器技术要求 （GB/T 6719-2009 ) (4) 袋式除尘器 安装技术要求与验收规范（JBT 8471-2010） (5)电袋复合除尘器设计、调试、运行、维护安全技术规范（JB/T 11644-2014）1.2主要资料1大气污染控制技术手册马广大主编，化学工业出版社 2010年2钢铁企业采暖通风设计手册 冶金工业部建设协调司编 冶金工业出版社 1996年3钢
2、铁工业环保技术手册韩剑宏主编，化学工业出版2006年4除尘装置系统及设备设计选用手册唐敬麟，张禄虎 2004年5环保设备设计手册大气污染控制设备周兴求，时代启 2004年6袋式除尘技术手册陈隆枢主编 机械工业出版社 2010年7袋式除尘器设计指南杨建勋主编 机械工业出版社2012年8袋式除尘器滤料及配件手册 王金波主编 东北大学出版社 2007年 9现代烟气除尘技术祁君田主编 化学工业出版社 2008年10最新电除尘器的选型安装和运行及其技术应用实用手册王洪礼主编 中国机械工业出版社 2006年 11全国通用通风管道计算表 中国建筑工业出版社 1997年1.3相关法律法规 钢铁烧结、球团工业大
3、气污染物排放标准（GB28662-2012）2.设计条件及基础数据2.1设计条件 2.1.1烟气来源及烟气性质 (1)烟气来源某钢厂265m2烧结机机尾烟气主要来源于烧结机尾部和紧靠它配置的生产设备（如破碎、筛分和运输设备等）所散发的含尘气体，一般都集中到机尾除尘系统进行处理。 (2)烟气性质烧结机尾平均烟气温度80150 ，烟气湿度小，含水率约 3%5%，粉尘含铁量和烧结矿的含铁量相近，Fe在50以上，CaO占10左右、SiO2在10以下，其余为少量MgO等，粉尘比电阻1091012cm，具有颗粒粗、磨琢性强等特点。 2.1.2自然条件项目拟建地所在区域为陕西省渭南市韩城市当地自然条件。陕西
4、省韩城市位于关中平原东北隅，距省会西安210余公里，北依宜川，西邻黄龙，南接合阳，东隔黄河与山西省河津、乡宁、万荣等县市相望。地处北351850-355208，东经110719-1103724，降水集中在夏季，冬季寒冷干燥，属于温带季风气候。2.2设计任务 本次设计为某钢厂265m2烧结机机尾除尘，其出口烟气量为480000m3/h(标况)。烧结机机尾烟气含尘浓度为15g/m3，则要求除尘器出口粉尘浓度小于30mg/m3。2.3设计原始数据入口粉尘浓度15g /m3出口粉尘浓度30mg/m3处理风量(m3/h)480000m3/h废气温度()80130当地大气压(hPa)99.8KPa粉尘比电
5、阻()1011cm以下表2-1 设计原始数据 3.烧结机机尾除尘工艺方案比选3.1除尘原理及其优缺点3.1.1电除尘器 (1)原理电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在极板上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种设备。电除尘器的除尘过称可分为四个阶段： 气体的电离 粉尘获得离子而荷电 荷电粉尘向电极移动 将电极上的粉尘清除到灰斗中去 第一阶段是形成高压电场，将空气电离。第二和第三阶段是粉尘颗粒荷电并在电场力作用下，向相反的电极移动并聚集在电极上，是除尘器两个最基本的作用过程。第四阶段是从电极上回收粉尘，干式电除尘器多使用振打方式，湿式电除尘器则
6、以水冲洗。 (2)优缺点 优点 净化效率高，电除尘器可以通过加长电场长度、增大电场有效通流面积、改进控制器的控制质量、对烟气进行调质等手段来提高除尘效率，以满足所需要的除尘效率。对于常规电除尘器，正常运行时，其除参尘效率一般都高于99%。能够铺集0.01微米以上的细粒粉尘。在设计中可以通过不同的操作参数，来满足所要求的净化效率。 阻力损失小，设备阻力小、总能耗低。电除尘器的总能耗是由设备阻力、供电装置、加热装置、振打和附属设备（卸灰电动机、气化风机等）的能耗组成的。电除尘器的阻力损失一般为150300Pa，约为袋式除尘器的1/5，在总能耗中所占的份额较低。一般处理lOOOm /h的烟气量需消耗
7、电能0. 2-0. 8kWh。一般在20毫米水柱以下，和旋风除尘器比较，即使考虑供电机组和振打机构耗电，其总耗电量仍比较小。 烟气处理量大。电除尘器由于结构上易于模块化，因此可以实现装置大型化。单台电除尘器的最大电场截面积达到了400平方米。 允许操作温度高，如SHWB型电路尘器最好允许操作温度250，其他类型还有达到350400或者更高的。 可以完全实现操作自动控制。 缺点 设备比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高。 对粉尘比电阻有一定要求，所以对粉尘有一定的选择性，不能使所有粉尘都的获得很高的净化效率。 受气体温、温度等的操作条件影响较大，同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作，所
8、得的效果不同，有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好，而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。 一次投资较大，卧式的电除尘器占地面积较大。 在某些企业实用效果达不到设计要求。3.1.2袋式除尘器 (1)原理 袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。 (2)优缺点 优点 除尘效率高，袋式除尘器可捕集粒径大于0.3微米的细小
9、粉尘，除尘效率可达99%以上； 使用灵活，袋式除尘器处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米，可以作为直接设于室内，机床附近的小型机组，也可作成大型的除尘室，即“袋房”； 袋式除尘器结构比较简单，运行比较稳定，初投资较少（与电除尘器比较而言），维护方便。所以，袋式除尘器广泛应用于消除粉尘污染，改善环境，回收物料等； 粉尘处理容易。袋式除尘器是一种干式除尘设备，不需用水，所以不存在污水处理或泥浆处理问题，收集的粉尘容易回收利用。 缺点 有的烟气含水分较多，或者所携粉尘有较强的吸湿性，往往导致袋式除尘器的滤袋黏结，堵塞滤料； 为保证袋式除尘器正常工作，必须采取必要的烘干或者保温措施以保证气
10、体中的水分不会凝结。 某些类型的袋式除尘器工人工作条件差，检查和更换滤袋时需要进入箱体，比较麻烦； 袋式除尘器的滤袋承受温度的能力有一定极限。棉织和毛织滤料耐温在80-95度，合成纤维滤料耐温200-260度，玻璃纤维滤料耐温280度，在净化温度更高的烟气时，必须采取措施降低烟气的温度； 袋式除尘器的滤料本身多为棉纺或者玻璃纤维，所以在过滤短纤维粉尘时效果会相对减弱。 3.1.3电袋复合除尘器 (1)原理电袋复合式除尘器是有机结合了静电除尘和布袋除尘的特点，通过前级电场的预收尘、荷电作用和后级滤袋区过滤除尘的一种高效除尘器，它充分发挥电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优势，以及两者相结合产生新的性
11、能优点，弥补了电除尘器和布袋除尘器的除尘缺点。该复合型除尘器具有效率高，稳定，滤袋阻力低，寿命长，占地面积小等优点，是未来控制细微颗粒粉尘、PM2.5以及重金属汞等多污染物协同处理的主要技术手段。 (2)优缺点优点 除尘性能高，高效节能作为布袋除尘器与静电除尘器的结合体，电袋复合除尘器既具有静电除尘器的优势，可利用电场进行除尘，又具有布袋除尘器的特点，高效率的处理超细粉尘，技术可靠性强，除尘性能好。 运行阻力小，使用寿命长 电袋复合除尘器的滤袋负荷小，过滤风速较高，占地面积少，可除去大量粉尘。布袋除尘区中的粉尘是来自静电除尘区的，且带负电，在电荷效应的作用下，粉尘颗粒排列有序，使得除尘器在运行
12、过程中能够保持低阻力运行。此外，电袋复合除尘器的单元负荷低，颗粒在滤袋表面呈松散结构，压力损失小，从而使得除尘器的使用寿命延长。3.2除尘器的确定3.2.1电除尘器使用的局限性 尽管电除尘器迄今为止在环保领域仍处于主导地位,但是电除尘器除了众所周知的一次性投资高以外,还具有应用范围受粉尘比电阻的限制、不能很好地适应操作条件的变化和对操作水平要求较高、不能用于捕集有害气体、钢材耗量大、占地面积大等缺点。(1)粉尘比电阻的限制。粉尘比电阻过高或过低采用电除尘器进行捕集都比较困难,如果不采取相应的措施采用电除尘器不仅不经济,有时甚至是不可能的,大大限制了电除尘器发展。粉尘比电阻与烟气温度、湿度、飞灰
13、粒度、飞灰含碳量以及煤的含硫量有关,受含硫量影响较大。高硫煤(硫质量分数在1%5%)燃烧后的粉尘容易收集,低硫煤(硫质量分数在1%以下)燃烧后的粉尘比较难收集,实际含硫量小于0.5%的煤燃烧后的灰是非常难以捕集的。当飞灰比电阻在1041011cm的范围内变化时,对除尘效率影响较小;当比电阻超过这个范围,除尘效率会下降:粉尘比电阻过高时,由于粉尘的绝缘性,粉尘吸附到极板上后保持原荷电状态,待粉尘集到一定厚度会产生反电晕,使除尘效率降低;粉尘比电阻过低时,由于粉尘导电性,使收集到极板上的粉尘易失去电荷,重新带上与集电极相同的电荷,产生二次飞扬,丧失集尘能力而使除尘效率急剧下降。(2)当操作条件变化
14、和操作水平达不到一定要求时,会使电除尘器的除尘效率不稳定和运行综合费用升高。 (3)电除尘器的除尘效率不稳定。电除尘器运行初期,除尘效果基本能达到要求,随着运行时间的延续,其内部组件变形、积灰,电场变化,除尘效果不断下降,烟尘排放超标。(4)电除尘器的运行综合费用高。电除尘器在运行一个周期后,内部结构变形,损坏比较严重,不得不经常对其进行维修,投入的人力、物力及停产检修带来的损失都很大,同时电耗也较其他形式除尘器大。3.2.2布袋除尘器使用的局限性(1)布袋除尘器应用范围主要受到滤料耐温和耐腐蚀性能的限制,特别是在耐温方面。受滤料材质影响,不适宜高温状态下运行,一般适用于烟气温度在160200
15、范围,这在流化床锅炉特别不能适应,因为流化床炉排烟温度相对较高。烟温高时仅能以降低负荷或采用造价高的特殊滤料或在设计中增加烟气降温措施来解决,这会使系统复杂化,造价也高,增加了生产成本,增大了维护量,缺乏推广使用的可能性。(2)不适用于粘结性强和吸湿性强的粉尘,特别是烟温不能低于露点温度,否则会产生结露堵袋事故。(3)烟气浓度影响其运行周期,增加生产成本。收集粉尘浓度高的烟气,则清灰周期短、滤袋易破损,更换滤袋费用高,因而运行成本较高。(4)处理风量大时占地面积大,不适宜大容量高吨位机组。3.2.3 电袋复合除尘器的优势作为静电除尘器和布袋除尘器的有机结合,静电布袋复合除尘器充分发挥了两种除尘
16、器各自的优势。从除尘机理上来说,电袋复合除尘器充分利用静电除尘和布袋除尘两种成熟机理,技术研发的可靠性较高。一般的静电除尘器在第一级电场通常能除去烟气中80一90%的粉尘,因此,静电除尘器的后几级电场的除尘效率不高。如果余下的细微粉尘由布袋除尘单元过滤掉,这就发挥了布袋除尘器对超细粉尘除去效率高的特点。从性能上来看,电袋复合除尘系统的除尘效率高且稳定。对微细粉尘分级除尘效率高静电布袋复合除尘的除尘效率能达99.9%以上,能实现出口粉尘排放浓度低于30mg/m3,从运行的静电布袋复合除尘器来看,粉尘排放浓度可以低于l0mg/m3,;粉尘荷电后,静电力作用增强,对细微粒子的捕集效率也有所增强。由于
17、不再受烟气粉尘各特性的影响,摆脱了静电除尘器对超细粉尘、高比电阻粉尘以及粉尘二次飞扬的影响,在煤种变化的情况下,也能保持稳定的除尘效率。另一方面,系统压力相对单一的布袋除尘器大幅降低。由于前方静电除尘单元的存在,使大部分粉尘在到达布袋除尘单元以前已经被清除,这样,布袋除尘单元的入口粉尘浓度相对较低,大大降低了滤袋负荷。同时未被静电场完全除去的细微颗粒经过电晕级荷电,沉积在滤袋表面呈现松散的凹凸不平结构,这种松散结构有利于降低气流的通过阻力,使压力损失减小。由于压降减小,可以选择较长的清灰周期和较低的喷吹压力,延长滤袋的寿命。从结构上来看,电袋复合除尘器结构更为紧凑。相对于静电除尘器,复合除尘器
18、只保留了一级电场而去除了效率较低的二、三级电场,取而代之的是高效的布袋除尘单元。同时,由于复合除尘器的静电除尘单元除去了大部分的粉尘,因而可以选择较高的过滤风速,所需滤袋数量少,结构紧凑,占地面积减少。同时,可以选择较大的滤袋间距,解决了脉冲布袋除尘器因滤袋较密而在清灰时引起的二次扬尘问题。从费用上来看,静电除尘单元只设一级电场,可以避免静电除尘器高昂的设备费和土建费;布袋除尘单元中,所需滤袋少,滤袋以及相应辅助设施的费用也大大减少。在运行费用上,阻力小,能耗低,滤袋更换周期增长,总的运行费用比同容量的静电除尘器和布袋除尘器都低。综合以上三种除尘器各自的特点，我们认为电袋复合除尘器能够有效结合
19、静电除尘器与布袋除尘器的优点，并且能够弥补各自的不足，因此本次设计选用电袋复合除尘器。4.电袋复合除尘器总体设计计算4.1静电除尘单元设计计算静电除尘单元由壳体、收尘极、收尘极振达、放电极、放电极振打、气流分布装置、清灰装置以及供电装置组成。4.1.1收尘极总面积 由多依齐公式，可得收尘极面积为： （5-1）式中：收尘极面积，m2工况下进口风量，m3/h 尘粒有效尘粒有效驱进速度，m/s 除尘效率， 工况下进口风量:由于标况下进口风量为480000m3/h,当地大气压为99.8KPa,废气温度为80-130（取130）,则得到工况下进口风量为706528m3/h，由于电除尘单元为双室，则每室进
20、口风量为353264m3/h。有效驱进速度：根据粉尘性质差异，从国内有代表性烧结厂的实测资料，烧结厂机尾粉尘采用电除尘器时其驱进速度大致如下表5-1： 表5-1 烧结机机尾有效驱进速度调查部位实测驱进速度值（cm/s）所占调查的百分比数（%）烧结机机尾129.211.37.18.95.46.916.12130.632.2根据表5-1，本次设计静电除尘单元有效驱进速度取0.07m/s。除尘效率：由于电除尘单元后有袋式除尘单元，因此此处除尘效率可取=50%。根据式5-1可求出收尘极总面积为： =971.68(m2)电除尘的选型安装与运行管理黎在时中国电力出版社 P39电除尘的选型安装与运行管理黎在
21、时中国电力出版社 P1804.1.2 电场风速及有效断面积 电场风速v:电除尘器电场风速一般为0.52.5m/s,本设计取1.0m/s。有效断面积F: （5-2） 式中：F电场有效断面积，m2Q进口风量，m3/hv电场风速，m/s根据式5-2可得：有效断面积F=98.1m2对于板卧是电除尘器而言，其电场断面接近正方形，其中高H略大于宽B,一般高宽比为1.01.3，此处取1.2。则B=9.0m H=10.9m 除尘装置系统与设备设计选用手册唐敬麟 化学工业出版社 P5414.1.3通道宽度及通道数 通道宽度2b:电除尘器电场区通道宽度宜取400mm500mm,本次设计取2b=450mm。通道数z
22、: (5-3)式中： Z通道数; B电场有效宽度,m b极线与极板的中心距,e沉淀极板的阻流宽度,一般为1.23mm,此处取1.5mm根据式5-3可得：通道数z=18。电袋复合除尘器GB278692011电除尘的选型安装与运行管理黎在时中国电力出版社 P404.1.4电场长度与电场数由于此设计为电袋复合除尘器，因此只需设计一个电场。电场长度L: (5-4)式中：L电场长度，mA收尘板总面积，m2Z通道数n电场数H有效断面高度，m由前面计算可知A=3102.7m2,Z=18,H=10.9m,根据式5-4可得：电场长度L=4.97m,则设计为5.0m。4.1.5烟气在电场区停留时间停留时间t: (
23、5-5)式中：t停留时间，sL电场长度，mv电场风速，m/s根据式5-5可得：烟气在电场停留时间t=5.0s4.1.6电除尘单元出口浓度 电场出口浓度C1: (5-6)式中：C1电除尘单元出口浓度,mg/m3C0进口烟气浓度，mg/m3 除尘效率由原始资料可知，进口烟气浓度为C0=15g/m3,根据式5-6可得：电除尘单元出口浓度C1=7500mg/m3。4.1.7阴极系统 阴极系统是电除尘器的核心部件之一，是电晕放电的部件，因此称为电晕极或放电极，又因其呈阴极负电极，俗称阴极。阴极应具有如下特性:放电性能好、起晕电压低、电流密度大、刚性强不断线、传递振打力好、易清灰、平直能保持阴阳极间距的准
24、确性以及高温下不发生扭变等。阴极系统包括阴极线（电晕线）、大小框架、顶部吊梁与吊杆、支撑架、连接架和承接砧铁等部分。1.阴极线的选择根据放电形式，放电线大致有三种类型：点放电，如芒刺线；线放电，如星形线；面放电，如圆形线。本设计阴极线类型选用R-S芒刺线，其起晕电压与线电流密度如下表5-2：表5-2 R-S芒刺线参数代号名称起晕电压（kV）线电流密度（mA/m）DR-S芒刺线151.32.阴极线的固定阴极线的固定方式与电除尘器的高效稳定运行有密切的联系。良好的固定方式应具备如下一些基本要求：（1）电除尘器运行时阴极线不易晃动，不变形或因电蚀等原因而断线。（2）具有良好的振打加速度传递性能，是极
25、线清灰效果好。（3）固定阴极线的材料少，安装维修方便，极间距的精度容易保证。（4）对阴极线的性能影响最小。 电除尘器阴极线的固定方式一般为重锤式和框架式两种。 框架式固定阴极线的优点是断线的故障较少，可以将每根阴极线的长度限制在一定范围内，分段安装。这种方式能减少阴极线的晃动、弯曲。另外，可消除阴极线制作、运输和安装过程中的整体积累误差，同时框架结构对阴极线的影响最小。采用框架结构，使阴极线系统的整体刚性较好。而垂直框架式和水平框架式中，水平框架式结构具有钢材用量少、制作简单、安装调整较方便的优点。而重锤式固定由于阴极线通长设置，在空气动力和电力的作用下，容易引起摆动而造成疲劳破坏，在靠近收尘
26、极的顶端和末端，还会是阴极线受到局部火花放电的烧蚀，因此，还得采取一些补救方法和保护措施。由以上分析，本次设计阴极线采用水平框架式的固定方式，其连接方式采取上下螺母固定。阴极线与阴极线之间的距离对放电强度也有很大的影响。间距太大会减弱放电强度。如阴极线太密，也会因屏蔽作用反而使其放电强度降低。实验表明，最优间距处于200300mm之间。当然线间距要与除尘极相对应。3.阴极悬吊装置电晕极系统是高压带电体，其悬吊支撑装置必须同壳体与阳极系统等接地部件保持良好的绝缘，并保证足够的放电距离。因此，每个电场的阴极系统有大小框架组合后通过4根吊杆悬吊在高压绝缘子上，从而与壳体绝缘。4.阴极振打系统对放电极
27、振打与对收尘极振打的要求基本相同，主要区别在于：放电极的振打锤、轴带高压电。振打轴必须与传动装置绝缘，振打轴穿过外壳时也要保持足够的绝缘距离；每排放电极的重量不及收尘极的1/5，因此振打锤相应小一点。本次设计采用侧向中部振打。这种振打方式与收尘极的振打方式相同，只是振打装置安装在放电极小框架的中部。每个小框架侧面都有一个接受冲击振打的振打砧，振打砧的上方有一根水平轴，轴上相应部位安装锤头。当轴转动时，锤头被带起，并在绕过竖直位置时靠自重落下，将冲击力传递给振打砧。电除尘的选型安装与 运行管理黎在时编中国电力出版社 P62电除尘的选型安装与 运行管理黎在时编中国电力出版社 P63除尘装置系统及设
28、备设计选用手册唐敬麟 化学工业出版社 P552电除尘的选型安装与 运行管理 黎在时编中国电力出版社 P67工业电除尘应用技术 唐国山主编化学工业出版社 P35电除尘的选型安装与 运行管理 黎在时编中国电力出版社 P644.1.8阳极系统1.阳极板的确定阳极板又称收尘极板或沉积板。其作用是捕集荷电粉尘，冲击振打时，极板表面附着使的粉尘成片状或团状脱离板面，落入下部灰斗，达到除尘的目的。对收尘极板性能的基本要求是： （1）极板表面的电场强度分布比较均匀； （2）极板受温度影响的变形小，并具有足够的强度； （3）与放电极之间不易发生电闪络； （4）板面的振打加速度分布较均匀； （5）干式电除尘振打时
29、，粉尘容易脱落，二次扬尘少，湿式电除尘器的极板容易形成水膜； （6）重量尽可能轻，价格要便宜。目前我国普遍生产和应用的收尘极板有C形、Z形、CW形、工字形、ZT形和大C形。而其中Z形和大C形较常用。Z形极板常用于60m2以下的小型电除尘器，C形极板大都用于大中型电除尘器。因此，本次设计选用480mm的大C形极板，其材质为低碳钢Q235A冷卷板轧制而成，厚度为1.5mm，板间均留有15mm20mm间隙。2.阳极板连接方式本设计中阳极板的连接方式采用紧固形吊挂方式。将极板上悬吊杆固定在一根弹性梁上，弹性梁由薄钢板压制成形，传递冲击振打 时允许有轻微的弹性变形。弹性梁的尺寸取决于悬吊极板的自重及极板
30、粘灰的荷重。采用这种结构形式可以使板面振打加速度分布较均匀。3.阳极振打系统电极清洁与否直接影响电除尘器的除尘效率。因此，通过振打装置使捕集的灰尘落入灰斗并及时排出，是保证电除尘器有效工作的重要条件，振打装置的任务就是清除粘附在电极上的灰尘，以保证电除尘器正常运行。振打装置应有适当的振打力，过小不足以使沉积的粉尘脱落；过大会引起电极系统变形或疲劳破坏，还会造成粉尘的二次飞扬，甚至改变电极间距，破坏正常的除尘过程。对振打装置的基本要求是：（1）能使电极获得足够大的加速度，在整排收尘极板及整排放电极框架上的加速度都能得到充足的传递。既能使粘附在电极上的粉尘脱落，又不致使过多的粉尘重新卷入气流。（2）能够按照粉尘的类型和浓度的不同，对各电场的振打强度、振打时间、振打周期等进行适当的调整。（3）工作可靠，维护方便。振打装置大致可分为电动机械式、气动式和电磁式三种类型。本设计采用电动式机械振打，并采用底部侧振打的方式。阳极采用底
