本科课程设计之电除尘器设计

青 岛 农 业 大 学
学 生 课 程 设 计
设 计 名 称： 学生专业班级：
大气污染控制工程设计 环境工程
学生姓名（学号）：
指 导 教 师：
年 月
日
目
录
1 前言…………………………………………………………………………错 误 ！ 未 定 义 书 签 。
1.1 选题背景…………………………………………………………………………………错误！未定义 书 签 。 1.2 国内外研究现状………………………………………………………………………错误！未定义书 签 。 1.3 课题主要研究内容…………………………………………………………………2 1.4 本设计的指导思想………………………………………………………………………………………3 1.5 选择卧式电除尘器………………………………………………………………………………………3 1.6 本文研究内容及创新点…………………………………………………………………………………4 2 电除尘器设计数学模型 …………………………………………………………………………………9 2.1 引言 ……………………………………………………………………………………………………9 2.2 电除尘器仿真设计模型 ………………………………………………………………………………14 2.2.1 相关烟气性质的确定 ………………………………………………………………………………14 2.2.2 烟气的预处理设计…………………………………………………………………………………错 误！未定义书签。 2.2.3 计算所需集尘板面积 ………………………………………………………………………………14 2.2.4 初定电场断面 ………………………………………………………………………………………14 2.2.5 电场高度 ……………………………………………………………………………………………15 2.2.6 电除尘器的通道数 …………………………………………………………………………………16 2.2.7 电场有效宽度 ………………………………………………………………………………………16 2.2.8 实际电场断面 ………………………………………………………………………………………16 2.2.9 每个电场的长度 ……………………………………………………………………………………16 2.2.10 验证实际除尘面积…………………………………………………………………………………16 2.2.11 进气箱进气口面积…………………………………………………………………………………17 2.2.12 进气箱长度…………………………………………………………………………………………17 2.2.13 进气箱灰斗…………………………………………………………………………………………18 2.2.14 灰斗高………………………………………………………………………………………………18 2.2.15 单区供电面积………………………………………………………………………………………18 2.2.16 供电分区数…………………………………………………………………………………………18 2.2.17 气流分布板层数……………………………………………………………………………………18 2.2.18 气体分布板开孔率…………………………………………………………………………………19 2.2.19 初定除尘率 ………………………………………………………………………………………19 2.2.20 斗排灰量……………………………………………………………………………………………19 2.2.21 预除尘器相关设计 ………………………………………………………………………………20 2.3 电除尘器参数 ………………………………………………………………………………………21 2.3.1.整体…………………………………………………………………………………………………21 2.3.2 进/出气口……………………………………………………………………………………………21 2.3.3 进气烟箱 ……………………………………………………………………………………………21
电除尘器仿真设计
摘要：本设计是按照给定含尘量以及除尘效率设计出一个尺寸合理、性能稳定、经济
的电除尘器。本文从电除尘器主要结构的选型、尺寸计算等着手设计出了一个相对较合 理的卧式电除尘器。
关键词：电除尘器；电晕线；集尘板；集灰斗
1．前言
1.1 选题背景
课题的来源 本课题来源于某锅炉中产生的煤烟气，已知其烟气量为 48m3 /s，除尘需达到的效率 为 93%，含尘量为 38g/m3 。 课题的目的 本课题主要为了进一步理解电除尘器的除尘原理以及主要部分，利用所学的知识设 计出一个较合理、实用的电除尘器，从而达到所需要的除尘效率，是烟气得到净化。
1.2 本课题在国内外发展概况
我国的除尘设备自 80 年代以来得到很大发展，全国生产各类除尘设备的制造厂约 900 多家， 发展较快的是电除尘器和袋式除尘器。 以电除尘器为例， 70 年代我们只有 1-2 个厂生产电除尘器，而目前电除尘器的生产厂已达 136 个，其中年产值超千万元的 20 多家。全行业产值近 10 亿元。到 1992 年为止已制造电除尘器 2800 余台，特别在电力
电除尘器的主要工作原理。 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集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。 用电除尘的方法分离气体中的悬浮尘粒，主要包括以下四个复杂而又相互有关的物 理过程： （1）施加高电压产生强场强使气体电离，即产生电晕放电； （2）悬浮尘粒的荷电； （3）荷电尘粒在电场中的运动及被捕集； （4）振打清灰。 施加电压的作用： 施加电压就可以建立强电场，它的作用是：(a)在高压放电极附近的场强很强，造成 气体的电离，产生大量离子，形成电晕放电的必要条件；(b)电场促使离子与尘粒碰撞， 使尘粒荷电；(c)驱动荷电尘粒向收尘极移动。 气体的电离 空气在通常扎下几乎是不能导电的绝缘体，但是当气体分子获得能量时就能使气体 分子中的电子脱离而成为自由电子，这些电子成为输送电流的媒介，气体就具有导电的 本领了。使气体具有导电本领的过程称为气体的电离。由于气体电离所形成的电子和正 离子在电场作用下，朝相反的方向运动，于是形成电流，此时气体就导电了，从而失去 了绝缘性能。 电晕放电 在外加不均匀的强电场中，靠近曲率较大电极的强电场区域内（成为电晕区），自 由电子获得了足够的能量，它和气体分子碰撞而产生正离子和新的电子，而新的电子立
图 2-1 静电分离机理 电除尘器除尘效率一般可大于 99%，对微小尘粒也有足够的捕集效率。处理量大， 能连续操作，可用于高温、高压，广泛应用于冶金、化工、能源、材料、纺织等工业部 门。但静电除尘器设备庞大，占地面积大，一次性投资费用高，应用范围受粉尘比电阻 限制，难以适应操作条件的变化，此外对制造、安装质量要求高。 1.5.2 静电除尘器的主要结构特点 静电除尘器主要由放电电极和集尘电极组成。 放电电极（电晕极）是一根曲率半径很小的纤细裸露电线，上端与直流电源的一极 相连，下端由吊锤固定位置，集尘电极是具有一定面积的管和板，它与电源的另一极相 连。若在两极施加高压，则在放电电极附近的电场强度很大，而在集尘电极附近的电场 强度相对很小，因此两极之间的电场是不均匀强电场。 1.6 本文研究内容及创新点 1.6.1 本设计采用的为卧式电除尘器
刻又参与到碰撞电离中去，使得电离过程加强，生成更多的正离子和电子。这样，由于 在电子的行程上新生成电子不断参加碰撞电离，结果气体中的电子像雪崩似的增长，形 成电子崩。这样，在电晕极附近的狭小区域就产生了放电条件，形成电晕，这就是电晕 形成的机理。 电除尘器中能够形成电晕放电的基本条件是，在正负电极间的电位差，应保证形成 使气体电离发生电晕放电的非均匀电场。在放电极表面电场强度最大，距放电极愈远电 场强度愈小。 电晕放电原理如图 2-2 所示。电子和阴离子是电场中粒子荷电的来源。实验证实电 场中离子的迁移速度与电场强度成正比，可用下式表示 :
2.3.4 电场 …………………………………………………………………………………………………21 2.3.5 进气烟箱灰斗 ………………………………………………………………………………………21 2.3.6 电场灰斗 ……………………………………………………………………………………………21 2.3.7 电场数 ………………………………………………………………………………………………21 2.3.8 电场通道数 …………………………………………………………………………………………21 2.3.9 每电场每通道电晕线数目…………………………………………………………………………22 2.3.10 驱进速度……………………………………………………………………………………………22 2.3.11 供电分区数…………………………………………………………………………………………22 2.3.12 气流分布板开孔率…………………………………………………………………………………22 2.4 附图 结论与展望…………………………………………………………………………………………………22 参考文献……………………………………………………………………………………………………23 致谢…………………………………………………………………………………………………………25
美国
欧洲/非洲
亚洲
总计
电除尘器
600
600
1200
2400
袋式除尘器
800
700
700
2200
合计
这两类除尘器的销售总和为 46 亿美元。两者的市场相差不大。但是电除尘器在亚 洲的市场远远大于美国和欧洲，而袋式除尘器则在美国占首位。 美国 1993 年粉尘控制设备的市场为 1.53× 109 美元，略高于气体处理设备 1.456× 109 美元，其中的一个原因是电厂的烟气脱硫设备减少。在空气污染控制设备中，电站占第 一位，其次是化工，造纸占第 3 位，石油精炼占第 4 位，再其次是冶金、水泥、矿山等。