某特鋼廠燒結(jié)車(chē)間電除塵器設(shè)計(jì)摘要鋼鐵是世界上使用頻率最多的金屬材料，被稱(chēng)作工業(yè)的糧食。它的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，資源儲(chǔ)備量豐富，并且價(jià)格低廉，機(jī)械性能好，所以在工業(yè)上被大規(guī)模使用。然而，鋼廠在煉鋼過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含塵煙氣，危害人體健康和大氣環(huán)境。本設(shè)計(jì)針對(duì)某特鋼集團(tuán)有限公司燒結(jié)機(jī)工程項(xiàng)目機(jī)頭煙氣而設(shè)計(jì)電除塵器。本次設(shè)計(jì)的燒結(jié)機(jī)工程項(xiàng)目中，處理的最大煙氣量為1800000m3，煙氣溫度為110℃（最高200℃），入口處煙氣濃度為6g/Nm3，要求處理后達(dá)到國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)，即小于30mg/Nm3。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)燒結(jié)車(chē)間產(chǎn)生的煙塵含量，對(duì)其進(jìn)行了研究，選擇合適的電除塵器，包括電除塵器的選型，尺寸計(jì)算，煙氣管道的計(jì)算選擇和工程概算。關(guān)鍵詞：電除塵器選型電除塵器尺寸計(jì)算煙氣管道的管徑選擇電機(jī)和風(fēng)機(jī)的選擇經(jīng)濟(jì)核算TOC\o"1-1"\h\z\t"標(biāo)題2,1,二級(jí)1,2"一.前言 11.1煉鋼煙塵的主要來(lái)源 11.2燒結(jié)車(chē)間煙氣的特點(diǎn) 21.3煉鋼廠煙塵的污染危害 3二.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 42.1機(jī)械除塵器 42.2電除塵器 82.3袋式除塵器 12三.工藝方案的確定 133.1.工藝流程框架 133.2工藝選取設(shè)計(jì)依據(jù)如下 133.3工藝流程的確定 15四.設(shè)計(jì)任務(wù)及參數(shù) 154.1設(shè)計(jì)任務(wù) 154.2設(shè)計(jì)背景 164.3技術(shù)指標(biāo) 164.4出口主要技術(shù)指標(biāo) 16五.脫硫塔設(shè)計(jì)計(jì)算 165.1濕式石灰石——石膏法煙氣脫硫裝置石灰石消耗量的計(jì)算 175.2脫硫塔進(jìn)氣口設(shè)計(jì)計(jì)算 185.3脫硫塔主體尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 195.4噴淋塔相關(guān)設(shè)備計(jì)算 25六.脫硝設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算 276.1SCR反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 286.2塔體設(shè)計(jì)計(jì)算 32七.電除塵器的選型計(jì)算 347.1電除塵器的選型 347.2電除塵器總體尺寸的確定 387.3電除塵器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 417.4供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 477.5殼體的設(shè)計(jì) 48八.管道的設(shè)計(jì)計(jì)算 498.1管徑d的計(jì)算 498.2管道壓力損失 498.3除塵器進(jìn)出風(fēng)口壓力損失 528.4除塵器系統(tǒng)的壓力損失 52九.風(fēng)機(jī) 52十.煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算 5310.1煙囪高度的設(shè)計(jì) 5310.2煙囪直徑的設(shè)計(jì) 54十一.工程概算 5511.1建設(shè)費(fèi)用 5511.2運(yùn)行費(fèi)用 57參考文獻(xiàn) 58一.前言被稱(chēng)為工業(yè)的糧食的鋼鐵，是全世界使用率最高的金屬類(lèi)材料。其強(qiáng)度高，由于資源豐富，價(jià)格低廉，機(jī)械性能好等特點(diǎn)，所以被大規(guī)模生產(chǎn)使用。它適用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中，地位很高的戰(zhàn)略產(chǎn)品。所有工業(yè)化的國(guó)家，其工業(yè)進(jìn)程都是從大面積煉鐵制鋼開(kāi)啟的。鋼鐵是一切工業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)基礎(chǔ)，如果沒(méi)有鋼鐵，也就沒(méi)有房屋，沒(méi)有交通工具。幾十年來(lái)，我國(guó)鋼鐵業(yè)在無(wú)數(shù)工作者的摸索中高速發(fā)展，取得了節(jié)能降耗上的進(jìn)步，一些技術(shù)性指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界的先進(jìn)水平。但是，在制鐵煉鋼的過(guò)程中，產(chǎn)生了大量的含塵氣體，成分復(fù)雜，威脅著環(huán)境質(zhì)量和身體健康。所以，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的狀態(tài)下，我國(guó)必須堅(jiān)持“節(jié)能減排”的基本國(guó)策，優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)方式，進(jìn)一步減少含塵氣體排出量，提高作業(yè)效率，向可持續(xù)發(fā)展的制鐵量鋼業(yè)發(fā)展。1.1煉鋼煙塵的主要來(lái)源煉鋼車(chē)間的環(huán)境粉塵主要集中在燒結(jié)車(chē)間，包括破碎、篩分和燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵，轉(zhuǎn)爐煉鋼和粗精軋過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。主要粉塵類(lèi)型為螢石混合粉塵，成品主要類(lèi)型為螢石和矽塵[1]。煉鐵煉鋼過(guò)程中的主要控制點(diǎn)是燒結(jié)礦和球團(tuán)礦給料器的粉塵排放。2017-2019年，煉鋼車(chē)間后平臺(tái)粉塵濃度達(dá)到最高水平，成為粉塵排放的重點(diǎn)控制點(diǎn)[1]。軋鋼車(chē)間的粉塵排放控制在專(zhuān)業(yè)人員的暴露限度內(nèi)，主要針對(duì)粗軋機(jī)和中軋機(jī)的粉塵問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)控制。鋼鐵企業(yè)產(chǎn)出的粉塵類(lèi)型概括來(lái)講有三種:一是高爐瓦斯泥及瓦斯灰、二是轉(zhuǎn)爐爐塵，還有電爐爐塵。其中，從煉鐵高爐煤氣中帶出來(lái)的高爐瓦斯泥及瓦斯灰采用干法除塵便可得到瓦斯灰，可以采用濕法除塵，處理過(guò)后可以得到瓦斯泥[1]。1.2燒結(jié)車(chē)間煙氣的特點(diǎn)與其他煉鋼車(chē)間相比，燒結(jié)煙氣具有一些特點(diǎn):（1）成分繁復(fù):燒結(jié)煙氣中存在氟化氫、一氧化碳、二惡英、氯化氫等有毒物質(zhì)。此外，一些重金屬也是常見(jiàn)的成分[8]。（2）金屬含量豐富：在生產(chǎn)工程中，鐵是整個(gè)工程中的重點(diǎn)元素，所以煙氣中有較高的含鐵量。對(duì)于鐵的回收，也具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，在制造過(guò)程中，一些鍍鋅材料脫落，使煙氣中含有新元素。由于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB4223-2004)在市場(chǎng)上對(duì)廢鋼材料沒(méi)有明確的單獨(dú)分類(lèi)，在各個(gè)行業(yè)中，鍍鋅材料的用量也有很大的不同，所以很難標(biāo)準(zhǔn)化，于是，各工藝產(chǎn)生的含鋅煙氣[7]相差很大。（3）煙氣溫度變化大：經(jīng)過(guò)燒結(jié)工藝排放的煙氣溫度一般在120℃-180℃之間。在低溫?zé)Y(jié)工藝下，可有效控制，最低溫度可控制在80℃[8]。（4）SO2和NOX的濃度范圍大：燒結(jié)煙氣的SO2濃度含量一般在300~800mg/Nm3，但是嚴(yán)重時(shí)可高達(dá)2000mg/Nm3。NOX的濃度變化范圍一般在150~300mg/Nm3.在煉鋼車(chē)間中，煙塵產(chǎn)生的部位其特點(diǎn)可以大致分為兩種：一個(gè)是持續(xù)的，大流量，有大量的嚴(yán)重污染煙塵。另一種是間斷性，小流量，低濃度污染煙塵。大流量煙塵產(chǎn)生的地點(diǎn)，多是高架皮帶料線(xiàn)、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐、純鎂脫硫站等，在作業(yè)過(guò)程中多為散裝料，極易形成煙塵，造成揚(yáng)灰危害。這些地方產(chǎn)生的煙氣占所有工藝產(chǎn)生的煙氣的95%以上[2]，是我們應(yīng)該關(guān)注和重點(diǎn)整治的污染源。就目前而言，并不具備特別完善的除塵條件和除塵設(shè)備，因此，在這些場(chǎng)合的處理措施，是以職工自身保護(hù)為主，預(yù)防粉塵危害。1.3煉鋼廠煙塵的污染危害根據(jù)是否含有二氧化硅，將生產(chǎn)性粉塵分為矽塵和非矽塵。當(dāng)粉塵中結(jié)晶型游離二氧化硅含量大于10%，這類(lèi)粉塵稱(chēng)作矽塵。非矽塵囊括了鐵、鋁、鋇等金屬性粉塵，還有煤塵和有機(jī)性粉塵。根據(jù)粉塵的性質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生以下危害：（1）可溶有毒性粉塵在進(jìn)入呼吸道后，會(huì)被血液吸收，引起血液中毒。放射性粉塵放射造成損害。（2）一些硬質(zhì)粉塵會(huì)對(duì)角膜等結(jié)構(gòu)形成損傷，引發(fā)炎癥。粉塵梗塞皮脂腺，或者機(jī)械性刺激皮膚時(shí)，發(fā)炎會(huì)激發(fā)粉刺、毛囊炎和皸裂。灰塵通過(guò)外耳道混入皮層形成雜質(zhì)[2]。（3）如果長(zhǎng)期處于生產(chǎn)性粉塵環(huán)境中，塵肺(肺部彌漫性間質(zhì)纖維疾病)可由此時(shí)的呼吸作用引起，這是危害最大、影響最深的一種職業(yè)病。（4）由于粉塵粒徑小，表面積大，且可以吸附大量氧分子，所以具有易爆性。當(dāng)分散在車(chē)間內(nèi)的粉塵濃度達(dá)到限值，在遇到明火或者其他情況下，容易引起爆炸[6]。（5）粉塵對(duì)我們生存環(huán)境也會(huì)造成威脅，比如形成的霧霾嚴(yán)重影響交通生活。二.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀中國(guó)的鋼鐵工業(yè)企業(yè)在近幾年里發(fā)展迅速，在能源節(jié)約和減少消費(fèi)方面取得了巨大的進(jìn)步。世界上有些技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)非常先進(jìn)。可是，中國(guó)鋼鐵的總能源消耗約占該國(guó)能源總耗損的16%，而鋼鐵總耗損只占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的3%。鋼鐵工業(yè)能源消費(fèi)充裕與鋼鐵工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)之間的矛盾是顯而易見(jiàn)的。在當(dāng)前這種快速發(fā)展的情況下，煙霧和煙塵的排放處理已成為環(huán)境和人類(lèi)身體和精神健康的關(guān)鍵，也是或內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。2.1機(jī)械除塵器機(jī)械除塵器，指的是利用質(zhì)量力（重力、慣性力、離心力等）的作用，使顆粒物與氣流分開(kāi)的裝置。常見(jiàn)的機(jī)械除塵器有重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器。（1）重力沉降室顧名思義，就是利用重力的條件，將塵粒從氣流中分離出來(lái)的除塵裝配。在含塵氣進(jìn)入體重力沉降室之后，因?yàn)榛顒?dòng)截面積的擴(kuò)展，氣體流速減小就會(huì)使較重的煙塵顆粒在重力條件下向灰斗降落。如圖2.1.1。圖2.1.1重力沉降室模型在沉降室的設(shè)計(jì)中，有一些假定的前提條件。第一種是簡(jiǎn)單模式的沉降式設(shè)計(jì)，其前提條件是：沉降室內(nèi)氣流為柱塞流，在層流范圍內(nèi)保持流動(dòng)狀態(tài)，流速為V0(m/s),顆粒在煙氣中也是均勻分布的。活動(dòng)的粒子，速率由兩部分組成，即垂直方向上和流動(dòng)方向上的速度。在垂直方向上，不考慮浮力[4]，每個(gè)單獨(dú)的粒子以速度μs(m/s)下落；煙氣流動(dòng)方向上則與氣流速度保持一致。如圖2.1.2所示。圖2.1.2層流式重力沉降室縱截面示意圖重力沉降室另一種模式，是將氣流在室內(nèi)假定為湍流狀態(tài)，垂直于氣流方向的任何橫截面上，顆粒均勻分布、混合完全。為了確定dp顆粒的分級(jí)效率，需要找到沉降室任意位置x與氣流中dp顆粒數(shù)Np之間的關(guān)系。如圖2.1.3所示[4]。圖2.1.3湍流式重力沉降室中的粒子分離示意圖（2）慣性除塵器為了進(jìn)一步提高工作效率，在沉降室的基礎(chǔ)上，增加了擋板。作用是改變氣流方向，粒子在本身慣性力下，與氣流分離，從而達(dá)到除塵的效果。這種利用慣性力的除塵方法稱(chēng)為慣性除塵器。慣性吸塵器也是同時(shí)利用離心力。如圖2.1.4所示。圖2.1.4慣性除塵器除塵機(jī)理慣性除塵器的類(lèi)型很多，結(jié)構(gòu)樣式多?？煞譃閮煞N，根據(jù)是否改變氣流方向，分別稱(chēng)作打擊式和反轉(zhuǎn)式。前者通過(guò)直擊擋板捕獲較粗粒子，后者通過(guò)改變氣流流動(dòng)方向捕集到較小粒子。旋轉(zhuǎn)氣流的曲率半徑越小，可以分離的微粒越多[4]。顯然，慣性集塵器除了慣性力外，還涉及離心力和重力。針對(duì)不同性質(zhì)的氣流，工作效率有很大不同：當(dāng)處理對(duì)象是含有密度和粒徑較大的金屬氣體時(shí)，有很高的除塵效率；當(dāng)處理的對(duì)象是附著力強(qiáng)的粉塵和纖維狀粉塵時(shí)，由于堵塞嚴(yán)重，除塵效率會(huì)降低。由于慣性除塵器這種特殊的除塵效率，一般只用作多級(jí)除塵工藝的一級(jí)除塵，主要目的是捕獲較粗粒子。（3）旋風(fēng)除塵器當(dāng)氣流旋轉(zhuǎn)，形成很大的離心力時(shí)，僅在離心力的作用下，一些粒子會(huì)與氣流分離。這樣的除塵器，叫做旋風(fēng)除塵器。旋風(fēng)除塵器的布局簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。但由于在這樣的結(jié)構(gòu)中，無(wú)論是氣流還是粒子，其流動(dòng)狀態(tài)都十分復(fù)雜，所以在研究方面仍不算成熟，還多地方仍需解決。普通的旋風(fēng)除塵器的大體結(jié)構(gòu)如下。含塵氣流進(jìn)入除塵器后，沿外壁自上而下旋轉(zhuǎn)，少量氣體徑向向中心區(qū)域移動(dòng)，當(dāng)大部分旋轉(zhuǎn)氣流到達(dá)錐體底部時(shí)，它向上轉(zhuǎn)動(dòng)并沿軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，最后通過(guò)排出管排出[4]。方向向下，在外圈的氣流是外渦旋，向上的中心氣流稱(chēng)作內(nèi)渦旋。內(nèi)外渦流旋轉(zhuǎn)方向相同。圖2.1.5旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部氣流2.2電除塵器利用靜電力將顆粒從氣流中分離出來(lái)的裝置。電除塵器的優(yōu)點(diǎn)十分明顯：首先，使用的靜電力會(huì)直接作用于粒子之上，這樣一來(lái)，會(huì)減小能耗損失，同時(shí)也會(huì)減小阻力，提高除塵效率。電除塵特有的作用方式，是和其他除塵器的根本區(qū)別，也是最大優(yōu)勢(shì)。也因如此，可以去除亞微米級(jí)的粒子，除塵范圍更廣泛。電除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)是[4]:

①壓力損失小，200~500Pa范圍內(nèi);

②處理煙氣量大，105~106m/h;

③能耗低，大約0.2~0.4kWh/(1000m3);

④捕集范圍廣泛，細(xì)粉塵可高達(dá)99%；

⑤在高溫或者強(qiáng)腐蝕性氣體下依然可以操作。（1）電除塵器工作原理電除塵器種類(lèi)很多，結(jié)構(gòu)也大有不同，但是萬(wàn)變不離其宗，它們都基于相同的工作機(jī)理：按步驟來(lái)講，即懸浮粒子荷電、荷電粒子在電場(chǎng)內(nèi)遷移、捕集荷電粒子、捕集物的清除。粒子荷電方式很多，最有效的是高壓直流電暈。電暈過(guò)程發(fā)生在激活的高壓電極和接地電極之間，在電極間空間形成高濃度氣體離子，含塵氣流經(jīng)過(guò)這個(gè)空間時(shí)，氣體離子發(fā)生碰撞和捕獲，顆粒粒子在百分之幾秒鐘內(nèi)帶電[4]。帶電粒子的收集有兩種情況:在連續(xù)電場(chǎng)上收集的稱(chēng)為單區(qū)除塵器；在接續(xù)的光滑不放點(diǎn)電場(chǎng)進(jìn)行捕集工作的除塵器稱(chēng)作雙區(qū)電除塵器。捕集工作結(jié)束后，在振動(dòng)裝置的作用下進(jìn)行收集，在振打設(shè)備下，使接地電極上的灰塵落入灰斗，完成最后一步除塵工作。高效率的電除塵器，在保證荷電的基礎(chǔ)上，剩余步驟均要高效。（2）電暈放電電暈放電一般有兩種形式：細(xì)金屬電暈線(xiàn)與集塵板之間放電；金屬絲與金屬管之間放電。假設(shè)電暈電極為負(fù)電極:電子從金屬絲表面或表面附近釋放出來(lái)，向正電極或接地極運(yùn)動(dòng)，在再次運(yùn)動(dòng)的瞬間與氣體分子碰撞，使其電離，從而產(chǎn)生大量電子。這個(gè)過(guò)程叫做雪崩過(guò)程。當(dāng)電子移動(dòng)的距離增大，電場(chǎng)會(huì)隨之減弱，電子運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)降低到離子化所需最小速度。電負(fù)性氣體存在于電場(chǎng)中，捕獲電場(chǎng)中的自由電子，產(chǎn)生負(fù)離子，負(fù)離子一起向正極移動(dòng)。自由電子可以引起氣體分子電離的區(qū)域，通常稱(chēng)為電暈區(qū)，從電暈區(qū)到金屬管表面的空間，負(fù)離子濃度一般為1014～1015個(gè)/m3[4]。電暈過(guò)程要保證可持續(xù)進(jìn)行。在電子的雪崩過(guò)程中，產(chǎn)生的正離子與金屬絲表面碰撞，產(chǎn)生新的電子。這個(gè)過(guò)程是可持續(xù)性的關(guān)鍵。在極正電暈的情況下，電暈放電的機(jī)理除了產(chǎn)生的正離子的運(yùn)動(dòng)方向外，與極負(fù)電暈的情況相同[4]。（3）粒子荷電粒子的帶電（粒子荷電）過(guò)程可以分為兩種:①在靜電力的作用下，離子定向運(yùn)動(dòng)，粒子與離子碰撞而帶電。這種方式稱(chēng)作電場(chǎng)荷電，或者碰撞荷電；②粒子在離子的擴(kuò)散作用下荷電，這種方式稱(chēng)為擴(kuò)散荷電，該方式依賴(lài)于離子的熱能，而不是電場(chǎng)。根據(jù)粒徑大小，有以下關(guān)系：d電場(chǎng)荷電為主d擴(kuò)散荷電為主d電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電均要考慮1.電場(chǎng)荷電:不帶電粒子置于電暈電場(chǎng)中，在電場(chǎng)中與氣體離子碰撞，從而帶電。隨著電荷積累，產(chǎn)生較強(qiáng)電場(chǎng)。當(dāng)電場(chǎng)足夠強(qiáng)大時(shí)，氣體離子無(wú)法接近粒子表面，即達(dá)到飽和狀態(tài)?？捎媒?jīng)典靜電學(xué)求解荷電速率和飽和電荷量。2.擴(kuò)散荷電：離子的熱運(yùn)動(dòng)，使它們?cè)跉怏w中擴(kuò)散，粒子在氣體中與處于熱運(yùn)動(dòng)的離子碰撞時(shí)，粒子附著電荷。積累在粒子上的電荷會(huì)產(chǎn)生排斥電場(chǎng)，于是多余離子無(wú)法靠近粒子。這種方式下，由于不存在粒子動(dòng)能的上限，所以不存在擴(kuò)散荷電最大限值。（4）荷電粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集在電除塵器的粒子捕集中，根據(jù)含塵氣體的假定運(yùn)動(dòng)方式，有不同的粒子速率求解方法。簡(jiǎn)單的一種是，將含塵氣體的運(yùn)動(dòng)方式看做層流運(yùn)動(dòng)，這樣一來(lái)，可以根據(jù)經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電學(xué)公式，對(duì)向集塵機(jī)移動(dòng)的粒子進(jìn)行速率求解。若做如下假定：①含塵氣體在除塵器中是紊流狀態(tài)；②離子濃度和氣流分布在垂直于除塵器表面的任何截面內(nèi)都是均勻的；(3)顆粒進(jìn)入除塵器后，完成荷電過(guò)程；④未考慮截留顆粒重新進(jìn)入氣流的影響[4]。在這樣的條件下，可根據(jù)德意希的推導(dǎo)的公式來(lái)計(jì)算粒子俘獲效率。（5）被捕集粉塵的清除顆粒被捕獲后，在集塵器上形成灰塵，然后灰塵應(yīng)該被去除。濕式除塵器和干式除塵器除塵不同。在濕式除塵器中，一般采用水洗法。集塵板表面長(zhǎng)時(shí)間附著一層水膜。當(dāng)灰塵落下時(shí)，它隨著水膜向下流動(dòng)，這就是除灰過(guò)。這種方式最大的優(yōu)點(diǎn)是可以兼續(xù)處理可溶氣體，例如二氧化硫、氟化氫等。但是這樣的方法，后續(xù)還要承接污泥處理。干式除塵器中，常用的方法是電磁振打或錘式振打。振打系統(tǒng)需要產(chǎn)生高強(qiáng)度的振打力才能達(dá)到良好的清灰效果。經(jīng)常性使用的振打器，為電磁式和柔性臂錘式，可隨時(shí)調(diào)整振打強(qiáng)度和頻率。在一些地方也會(huì)產(chǎn)生粉塵沉積。當(dāng)粉塵沉積在電暈極上時(shí)，會(huì)影響到電暈電流的輸出性能?？捎谜翊蚯寤业姆绞角謇黼姇灅O上的粉塵。如果由于氣流回卷，粉塵從集塵板上再次進(jìn)入氣流，振打電極振打粉塵過(guò)程中使粉塵回到氣流等情況的出現(xiàn)，回事含塵氣體的粉塵量增加，降低除塵效率。所以，捕集后的清灰工作十分重要。選擇適當(dāng)?shù)那寤曳绞绞顷P(guān)鍵所在。2.3袋式除塵器含塵氣體通過(guò)過(guò)濾性材料，將粉塵攔截在過(guò)濾性材料之上，從而達(dá)到分離效果。這樣的裝置，稱(chēng)作袋式除塵器，或者空氣過(guò)濾器。經(jīng)過(guò)布袋除塵器處理的氣體，一般是于凈化通風(fēng)、空調(diào)。纖維織物被用作袋式除塵器的過(guò)濾材料[4]。袋式除塵器歷代時(shí)長(zhǎng)，技術(shù)與工藝成熟，除塵效率高達(dá)99%。雖然不是新興的除塵方式，但由于成熟的操作流程，性能的穩(wěn)定可靠，得到了廣泛的應(yīng)用?？諝膺^(guò)濾器在多年的變革中，運(yùn)行方式和各個(gè)結(jié)構(gòu)方面都得到了大幅度發(fā)展。相比于過(guò)去傳統(tǒng)的圓形濾袋，扁式濾袋得到了更好的應(yīng)用。

氣體通過(guò)下孔板進(jìn)入除塵器。當(dāng)含塵氣體接觸濾料時(shí)，氣體會(huì)通過(guò)濾料的間隙，較大的粒徑會(huì)被攔截，從而被濾料捕獲。通過(guò)的稱(chēng)為清潔氣體，由排出口排出?；覊m沉積在濾料上，通過(guò)機(jī)械振動(dòng)從濾料表面從灰斗上脫落。常用濾料由棉、毛、人造纖維等加工而成，濾料本身網(wǎng)孔較大，孔徑一般為20~50μm,表面起絨的濾料為5~10μm。袋式除塵器的除塵效率取決于粉塵初級(jí)層的形成，它作為空氣過(guò)濾器的第一個(gè)“檢查站”具有非常重要的作用。新鮮濾料由于沒(méi)有初層“把關(guān)”的原因，除塵效率較低[4]。在濾布的“骨架”作用下，灰塵形成一個(gè)灰塵初級(jí)層。含塵氣體通過(guò)時(shí)，由于粉塵初生層的粘性和高密度，通過(guò)率會(huì)大大降低。但隨著濾袋上粉塵層的疊加，兩端壓力增大，會(huì)造成擠壓，使顆粒被擠過(guò)去，除塵效率也會(huì)降低。另外，如果除塵器的壓力過(guò)高，也會(huì)減少除塵系統(tǒng)中的處理氣體量，影響生產(chǎn)系統(tǒng)的排氣效果[4]。因此，在使用一段時(shí)間后，要關(guān)注粉塵初層的情況，不能過(guò)度清理，也不能過(guò)度依賴(lài)。粒徑與除塵效率關(guān)系如下：粒徑0.1-0.5μm的粒子90%以下粒徑1μm以上的粒子98%以上形成粉塵初層后所有粒子95%以上形成粉塵初層后1μm以上粒子高于99.6%三.工藝方案的確定3.1.工藝流程框架本次設(shè)計(jì)課題是燒結(jié)煙氣電除塵器的設(shè)計(jì)，本次工藝的大概流程是煙氣從煙氣管道流入，首先，依靠溫度高的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)入脫硝系統(tǒng)（脫硝塔），在這里進(jìn)行脫硝處理。脫硝完成后，通過(guò)設(shè)置的冷卻系統(tǒng)，進(jìn)入總除塵系統(tǒng)，在除塵系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列脫塵操作后，進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔中進(jìn)行脫硫工藝。在這一系列工藝完成后，經(jīng)過(guò)處理的氣體，通過(guò)煙囪排入大氣。3.2工藝選取設(shè)計(jì)依據(jù)如下在本次設(shè)計(jì)中，由于燒結(jié)煙氣初始溫度較高，我們首先利用高溫優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行脫硝工藝。目前使用最廣泛的兩款脫硝工藝是SCR和SNCR，均是利用催化還原，在催化劑的作用下，將煙氣中含氮有害物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的氨氣。SCR反應(yīng)器工作效率好，氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化率高，并且相對(duì)經(jīng)濟(jì)，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的二次污染物質(zhì)，所以我們選擇SCR反應(yīng)器進(jìn)行除氮。在本次煙氣處理中，第二步是進(jìn)行除塵反應(yīng)。在上述的報(bào)告中，我們知道了除塵器的大致分類(lèi)。機(jī)械除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、操作方便，但是，即使在除塵率非常穩(wěn)定的情況下，工作效率并不高，重點(diǎn)去除的也是大顆粒物。利用質(zhì)量力的慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器也是同樣道理，對(duì)粒徑較大的顆粒物，常見(jiàn)的30μm以上顆粒物都有著不錯(cuò)的去除效果，但對(duì)于小粒徑顆粒物的效果卻不是最佳。袋式除塵器工作情況良好，處理出來(lái)的煙氣性質(zhì)穩(wěn)定，適合排放。但是，袋式除塵器的工作效率過(guò)于依賴(lài)粉塵初層的形成，需要定時(shí)處理，以避免降低工作效率，帶來(lái)的人工成本并不經(jīng)濟(jì)。另外，對(duì)于高溫高濕氣體，空氣過(guò)濾器依然不能有很好地表現(xiàn)。由于電除塵器作用力直接作用于雜質(zhì)的優(yōu)良特點(diǎn)，可以避免小粒徑顆粒物的“逃脫”，所以在本次設(shè)計(jì)中，我們使用電除塵器來(lái)進(jìn)行除塵工作。選定了用電除塵器來(lái)除塵以后，就要考慮是選擇濕式電除塵器，還是選擇干式電除塵器。兩者的工作效率相當(dāng)。濕式除塵器在清灰的工程中，還可兼顧部分二氧化硫的吸收去除，但是在工藝結(jié)束后，由于產(chǎn)生了污泥，又會(huì)涉及到污泥的回收處理。綜上所述，我們選擇干式電除塵器。對(duì)于電除塵器，除塵效率可以達(dá)到99%以上，對(duì)于1μm的細(xì)小顆粒物也具有較好的去除效果。并且該方法具有處理煙氣量大、可調(diào)節(jié)性強(qiáng)，具有較好的適用范圍等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)如今的煙氣凈化工藝中得到了較為廣泛的應(yīng)用，因此此次設(shè)計(jì)采用電除塵器。除塵工藝完成后，我們來(lái)到最后一個(gè)流程——脫硫處理。目前，鋼鐵廠常用的脫硫方式有三大類(lèi)：干法、半干法和濕法。它們各自有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)：

①

在沒(méi)有水參與的情況下脫硫稱(chēng)作干法脫硫。這種方法因?yàn)闆](méi)有水的參與，明顯不會(huì)產(chǎn)生污水。也就是說(shuō)，不需要再進(jìn)一步進(jìn)行水處理。但是這樣的方法，對(duì)于效率的影響因素比較多，效率提高的條件很難把控，我們并不采用。②半干法大多利用的是Ca（OH）2，在氧化鈣與水的作用下，形成漿液來(lái)進(jìn)行脫硫。但是，在本次試驗(yàn)中，脫硫放在除塵之后，并不推薦這種方法。③本次設(shè)計(jì)采用的脫硫工藝，是第三種濕法脫硫。該方法高效、相對(duì)環(huán)保。我們使用石灰石-石膏濕法脫硫。3.3工藝流程的確定根據(jù)上述流程選擇，本次燒結(jié)煙氣電除塵器工藝方案為：煙氣經(jīng)過(guò)SCR反應(yīng)器進(jìn)行脫硝處理，煙氣由SCR出來(lái)后進(jìn)入電除塵器，在這里完成除塵后，經(jīng)過(guò)一個(gè)降溫裝置（冷卻機(jī)），然后降溫過(guò)的煙氣進(jìn)入脫硫塔完成脫硫。最終處理好的煙氣經(jīng)煙筒排放。四.設(shè)計(jì)任務(wù)及參數(shù)4.1設(shè)計(jì)任務(wù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目時(shí)某特鋼廠除塵器的設(shè)計(jì)，主要任務(wù)是將特鋼廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)除塵系統(tǒng)之后在進(jìn)行脫硫脫硝之后由煙筒排放入大氣，使其最大程度降低其對(duì)環(huán)境的危害。4.2設(shè)計(jì)背景該有框架電除塵器為某特鋼集團(tuán)有限公司燒結(jié)工程項(xiàng)目機(jī)頭煙氣而設(shè)計(jì)，該電除塵器進(jìn)口煙氣負(fù)壓為17000pa，最大負(fù)壓可為22000pa。4.3技術(shù)指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目單位參數(shù)1煙氣流速（最大煙氣量）M3/h18000002煙氣溫度℃110-2003入口濃度g/Nm364.4出口主要技術(shù)指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目單位參數(shù)1除塵器出口煙氣濃度Mg/m3≤302本體漏風(fēng)率%≤2五.脫硫塔設(shè)計(jì)計(jì)算使用濕式石灰石——石膏法煙氣脫硫，整個(gè)流程包括煙氣吸收、產(chǎn)物處理（脫硫副產(chǎn)物處理，脫硫廢水處理）。石灰石——石膏濕法脫硫技術(shù)的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式如下： SO2+H2O→H2 HSO3-+12O2 HSO4-→H++SO4 CO32-+2H+→H2 CaCO3+2H++SO42-+5.1濕式石灰石——石膏法煙氣脫硫裝置石灰石消耗量的計(jì)算由cS依據(jù)最新煙氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硫塔的脫硫效率是： η脫硫=cSO2標(biāo)況?式中：η脫硫cSO2標(biāo)況——煙氣標(biāo)準(zhǔn)狀況下的SO2鈣硫比取1.05，計(jì)算脫硫所需要的石灰石消耗質(zhì)量：mCaCO3=cS式中：mCaCO3——脫硫塔所需CaCO3質(zhì)量，kgcSO2標(biāo)況——煙氣標(biāo)況下的SO2Q標(biāo)況——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煙氣量，m3/hMSO2——摩爾質(zhì)量-SO2MCaCO3——摩爾質(zhì)量-CaCO3Rat——鈣硫比，取1.05。通常的，在脫硫工藝中使用的石灰石含有高于90%的CaCO3含量。在本次計(jì)算中，按照90%計(jì)算，則所需石灰石質(zhì)量： m石灰石=mCaCO390%=2303.4式中：m石灰石——脫硫塔所需石灰石質(zhì)量，kg/h假設(shè)石灰石的采購(gòu)工作為一周以此，則每周所需： m周石灰石=12×7×m式中：m周石灰石——脫硫塔每周所需石灰石質(zhì)量，kg；5.2脫硫塔進(jìn)氣口設(shè)計(jì)計(jì)算在相關(guān)資料中指出，進(jìn)入脫硫塔的煙氣管道中流速小于15m/s，所以在本次設(shè)計(jì)中，選取流速15m/s。使用正方形進(jìn)氣口，截面積A A1=Q標(biāo)況v脫硫煙道=1800000式中：AQv所以，在脫硫塔入口處煙氣口邊長(zhǎng)取5.7m5.3脫硫塔主體尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算5.3.1噴淋塔直徑計(jì)算因?yàn)樵谶M(jìn)入噴淋塔時(shí)，煙氣的溫度在很高的狀態(tài)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，水分蒸發(fā)與氣相混合，會(huì)增加體積流量，按照含水率增加7%計(jì)算： V2=7%×Q標(biāo)況=0.07×1800000=126000m3/h式中：V2——增加的煙氣體積流量，m3/sQ標(biāo)況——標(biāo)準(zhǔn)狀況煙氣量，m3/h在裝置脫硫過(guò)程中，要有空氣的介入，保證氧化反應(yīng)，將吸收產(chǎn)物CaSO3氧化為CaSO4?2H2O。在這個(gè)過(guò)程中，使用氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣，空氣中氧氣參與氧化反應(yīng)，氮?dú)獠粎⑴c，所以氣體增量是： VO2=cS V3=79%21%×VO2=79%式中：VO2——硫氧計(jì)量關(guān)系下折算O2的體積，LcSO2標(biāo)況——煙標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣中SO2Q標(biāo)況——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煙氣量，m3/hMSO2——摩爾質(zhì)量-SO2V3——由N2引起的氣體增量，m3/s脫硫塔內(nèi)氣體體積流量為： V氣=Q標(biāo)況+V2式中：V氣——?dú)怏w在脫硫塔內(nèi)流量，m3/sQ標(biāo)況——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煙氣量，m3/hV2——水分蒸發(fā)所增煙氣體積流量，m3V3——N2引起氣體增量，m3/s選擇圓形柱噴淋塔，所計(jì)算直徑是： D塔=2×V氣πu=2×535.26式中：D塔V氣——?dú)怏w在塔內(nèi)體積流量，m3/su——煙氣塔中流速，在2.5m/s-5m/s間，取5m/s。求得的塔直徑取整數(shù)，即D塔=12噴淋塔高度計(jì)算（1）噴淋塔吸收段的高度計(jì)算：該段由三部分組成，煙氣進(jìn)出口的高度，取值5.7m；煙氣進(jìn)口頂部與噴淋段底部間距，依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)取值2.5m；噴淋層的高度。三者之和，即為噴淋塔總高度。噴淋層的設(shè)計(jì)計(jì)算：該設(shè)計(jì)選擇噴淋塔層數(shù)為3，層間距2米，求得噴淋層高度： h=3?1×2=4m（5-16） 式中：h——噴淋層高度，m。所以，吸收段總高度為： H1=5.7+2.5+4=12.2m（5-17） 式中：H1h——噴淋層高度，m。（2）噴淋塔漿液池的高度計(jì)算：根據(jù)噴淋塔漿液池體積的確定，來(lái)反向計(jì)算噴淋塔漿液池高度。首先確定噴淋塔漿液池體積，脫硫塔液氣比取值范圍為8-25L/m3，這次項(xiàng)目設(shè)計(jì)中取10L/m3。所以，噴淋塔漿液池體積為： V漿液=10×V式中：V漿液——脫硫漿液池體積，m3V氣——脫硫塔內(nèi)氣體體積流量，m3/st留——脫硫漿液的滯留時(shí)間，通常取值3min-7min，本次設(shè)計(jì)中取5min由于該段各部分直徑相同，所以漿池高度： H2=4×V漿液π×D式中：V漿液——脫硫漿液池體積，m3D塔H2漿池高度取整為14m。（3）噴淋塔除霧段的高度計(jì)算除霧器總體高度選為2m：噴淋管頂端至除霧器底端的距離，取1.5m，除霧器頂端至煙氣出口下端距離，取1m。由此可得噴淋塔除霧段高度為： H3=2.0+1.5+1=4.5m（5-20）式中：H3煙氣進(jìn)口底部與漿液面的距離H4，按照經(jīng)驗(yàn)，取1000mm-1600mm，取1500mm，即1.5m。噴淋塔的總高度為： H=H1+H2+式中：H——噴淋塔的總高度，m；H1H2H3H4H5綜上，噴淋塔高度最終取為32.4m。5.3.3噴淋層的設(shè)計(jì)計(jì)算脫硫塔液氣比為10L/m3，漿池液體體積計(jì)算： V=Q標(biāo)況×10=1800000×10=18000000L/h式中：V——漿池中液體體積，m3/h；Q標(biāo)況——標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣量，m3/h噴嘴的噴射流量在20m3/h-50m3/h，本設(shè)計(jì)中取40m3/h，可得噴嘴的數(shù)量為： n0=Vv噴嘴=18000式中：n0V——漿池中液體體積，m3/h；v噴嘴——噴嘴的流量，m3/h則每層安裝的噴嘴數(shù)為450個(gè)。單層漿液流量為： Q單層=V3=18000×10003×3600式中：?jiǎn)胃鶉娏芄芰髁可舷逓椋?Q噴淋=π4D式中：Q噴淋——噴淋管流量，L/sD噴淋管——噴淋管管徑，取0.05mv噴淋——噴淋管內(nèi)漿液流速，取9m/s在流量范圍內(nèi)，可正常使用。每一層噴淋層主管由Nsp個(gè)，則： Nsp=Q單層Q噴淋+1=式中：NspQ單層——單層漿液流量，L/sQ噴淋——噴淋管流量，L/s由脫硫塔直徑、噴嘴數(shù)，可計(jì)算出噴嘴間距： Lsp=D塔Nsp2?1?1取整為218mm。式中：Lsp——噴嘴間距，mmD塔Nsp——單噴淋層主噴管數(shù)。5.4噴淋塔相關(guān)設(shè)備計(jì)算5.4.1循環(huán)漿液泵計(jì)算每層噴淋層中都要設(shè)備一臺(tái)漿液循環(huán)泵，每臺(tái)含有7500m3/h循環(huán)漿液，其密度為1.25×103Kg/m3PPP三個(gè)循環(huán)泵功率為23kw，28kw，32kw。5.4.2石膏漿液排出泵計(jì)算準(zhǔn)備兩臺(tái)石膏漿液排出泵，一臺(tái)作為備用機(jī)器。將吸收和氧化產(chǎn)物CaSO4?2H2O排出，則單位時(shí)間內(nèi)排出的CaSO4?2H2O質(zhì)量為：Q排出CaSO4?2H2O式中：Q排出CaSO4?2H2O——單位時(shí)間內(nèi)排出的CaSO4?2MCaSO4?2H2O——摩爾質(zhì)量-CaSO4?2HMSO2——摩爾質(zhì)量-SO2cSO2標(biāo)況——煙氣在標(biāo)況下SO2Q標(biāo)況——標(biāo)況下鍋爐出口工況煙氣量，m3/hη脫硫由脫硫塔排出濃度30%的石灰漿，計(jì)算可得排出質(zhì)量12577.5kg/h，密度1.25×103kg/m3，所以，單位小時(shí)內(nèi)排出漿液體積10m3。5.4.3氧化風(fēng)機(jī)計(jì)算氧化所需空氣量為： V空氣=cSO式中：V空氣——氧化理論所需空氣量，m3/hcSO2標(biāo)況——標(biāo)況下煙氣中SO2Q標(biāo)況——標(biāo)況下鍋爐出口工況煙氣量，m3/hη脫硫ρO2——O2密度，1.429kg/m實(shí)際上，空氣中O2使用率25%-30%，選擇離心風(fēng)機(jī)做氧化風(fēng)機(jī)，實(shí)際O2使用量292.4m3/h-350.88m3/h。5.4.4漿液制備系統(tǒng)計(jì)算每小時(shí)脫硫系統(tǒng)消耗0.48t石灰石，根據(jù)一周用量，計(jì)算粉倉(cāng)體積（石灰石原料密度為2.7×103kg/m3）： V倉(cāng)=480002.7×103=17.8m式中：V倉(cāng)——石灰石粉倉(cāng)的體積，m3圓柱體粉倉(cāng)直徑取3m，則粉倉(cāng)高度為： H倉(cāng)=V倉(cāng)π4D式中：H倉(cāng)V倉(cāng)——粉倉(cāng)體積，m3D倉(cāng)制備好的脫硫漿液儲(chǔ)存在脫硫漿液儲(chǔ)蓄罐，體積應(yīng)容納下12h的儲(chǔ)蓄量，脫硫漿液中含有30%固體，漿液密度1.25×103kg/m3，計(jì)算體積為： V罐=0.48×1000÷30%1.25×103×10=12.8式中：V罐——漿液罐容積，m3設(shè)置槳式石膏漿液攪拌機(jī)，長(zhǎng)度1500mm，電機(jī)功率4KW，50r/min轉(zhuǎn)速。六.脫硝設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算本次設(shè)計(jì)的脫硝工藝選用SCR工藝，布置方式選擇高溫高塵布置，SCR反應(yīng)器位于省煤器和空氣預(yù)熱器之間。液氨從液氨罐車(chē)進(jìn)入儲(chǔ)罐中，然后在汽化器的作用下由液態(tài)氨轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)氨。由于氣態(tài)氨易爆炸，因此氣態(tài)氨在經(jīng)過(guò)緩沖槽后被穩(wěn)定和蓄壓后，先被稀釋風(fēng)機(jī)送入的空氣稀釋至體積分?jǐn)?shù)低于5%，隨后進(jìn)入氨/煙氣混合器，使氣態(tài)氨與煙氣充分混合?；旌蠚庾陨隙怪苯?jīng)過(guò)SCR反應(yīng)器，在280~400℃以及催化劑存在的條件下，氨氣選擇性催化煙氣中的氮氧化物，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的氮?dú)夂退魵?。反?yīng)方程式如下：4NH3+4NO4NH3+2NO6.1SCR反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算一般來(lái)講每臺(tái)機(jī)組需要配備2臺(tái)SCR反應(yīng)器。根據(jù)《火電廠煙氣脫硝技術(shù)—選擇性催化氧化法》中的工程實(shí)例可知，煙氣量為930000m3/h的300MW機(jī)組只設(shè)置一臺(tái)SCR反應(yīng)器。因此本次設(shè)計(jì)中取2臺(tái)SCR反應(yīng)器，煙氣流量為1800000m3/h。將除塵器入口NOx濃度換算為標(biāo)況下的濃度：cNOx標(biāo)式中：cNOcNOTTPP反應(yīng)器的脫硝效率為：η脫硝=c式中：ηcc理論氨逃逸率為：?氨=c式中：?cηSCR反應(yīng)器需要去除的氮氧化物的量工況為742mg/m3，因此氨氣的消耗量為624kg/h。（1）催化劑橫截面積SCR工藝中常用的催化劑有蜂窩式和平板式兩種。蜂窩式催化劑具有表面積大、活性高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，因此本次設(shè)計(jì)中選用美國(guó)康寧公司的蜂窩式催化劑，比表面積為502m2/m3，孔徑為7.1mm，單元體截面尺寸為150mm×150mm，模塊截面尺寸為1910mm×950mm，高1m，每層催化劑共28個(gè)模塊。根據(jù)《火電廠煙氣脫硝技術(shù)—選擇性催化還原法》，流經(jīng)蜂窩式催化劑表面的速度范圍在3-5m/s，本次設(shè)計(jì)中取5m/s。由此可以求得催化劑的橫截面積為：Acat=Q式中：AQv（2）SCR反應(yīng)器橫截面積SCR反應(yīng)器的橫截面積一般大于催化劑的橫截面積，取系數(shù)為15%。則SCR反應(yīng)器的橫截面積為：ASCR=A式中：AA本次設(shè)計(jì)中取SCR反應(yīng)器的長(zhǎng)為7.5m，則反應(yīng)器的寬為：BSCR=A式中：BAL反應(yīng)器的寬度取整為16m。催化劑體積催化劑的體積需要由NOx的濃度、氨逃逸率、煙氣流量等因素共同決定。利用以下經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算求得催化劑的體積為：Vcat=﹣式中：VcatQ——煙氣流量m3/hη脫硝cNHK催Fa——催化劑的比表面積，取502m2/m3。（4）催化劑層數(shù)ncat=V式中：nV?A由此估算得到催化劑層數(shù)為2層。本次設(shè)計(jì)中為防止安裝和運(yùn)行時(shí)催化劑出現(xiàn)問(wèn)題，因此設(shè)置1層備用層。催化劑總層數(shù)取3層。（5）SCR反應(yīng)器高度支撐、安裝催化劑所需要的高度依經(jīng)驗(yàn)取1.5m。整流層安裝高度及安裝所需要的高度依經(jīng)驗(yàn)取2m。因此SCR反應(yīng)器的總高度為：HSCR=3×1.5+1式中：H6.2塔體設(shè)計(jì)計(jì)算（1）保溫層塔體表面的保溫層厚度為100mm，材料密度取300kg/m3。塔體選用不銹鋼材料，[σ]t=68MPa。（2）塔體的高度取反應(yīng)器下的底座高度為4m。則塔體的高度為：H塔=H式中：HHH塔體的長(zhǎng)度L塔=L式中：LLL塔體的寬度：B塔=B式中：BHB③塔體的壁厚在塔體外設(shè)置3個(gè)加固圈，則段間距為：H1=0.37HH2=0.25HH3=0.21HH4=0.17H式中：H1H2H3H4每層壁厚依經(jīng)驗(yàn)取4m，再加上鋼板負(fù)偏差及腐蝕裕量，最終總厚度取10mm。七.電除塵器的選型計(jì)算7.1電除塵器的選型7.1.1型號(hào)的確定我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中選用雙區(qū)電除塵器，它的特點(diǎn)是顆粒物的荷電與捕集分別在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)完成。使用臥式除塵器，煙氣水平進(jìn)入除塵器后，首先進(jìn)入到第一個(gè)區(qū)域——荷電區(qū)，在這里進(jìn)行粒子的荷電工作。隨后，附著電荷的粒子進(jìn)入第二個(gè)區(qū)域——捕集區(qū)，荷電粒子在這里被截留。在完成這兩項(xiàng)任務(wù)后，凈化氣體沿水平方向從除塵器排出，進(jìn)入管道。捕集區(qū)的收塵極板有三類(lèi)：管式、棒式和板式。在該次設(shè)計(jì)中，我選擇板式收塵極。7.1.2除塵器臺(tái)數(shù)的確定針對(duì)本次設(shè)計(jì)的煙氣特點(diǎn)，即燒結(jié)機(jī)煙氣，煙氣量為1800000m3/h，選擇一臺(tái)除塵器。7.1.3選型計(jì)算①有效驅(qū)進(jìn)速度we：依據(jù)《三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)-廢氣卷》給出的建議，針對(duì)燒結(jié)煙氣，我在本次設(shè)計(jì)中選用的有效驅(qū)動(dòng)速度是0.06m/s。②電場(chǎng)風(fēng)速v：依據(jù)鋼鐵行業(yè)的可行性技術(shù)指南，常用的電除塵器斷面風(fēng)速為0.8~1.0m/s，在本次設(shè)計(jì)中，我初選1.0m/s。③電除塵器截面積FcF式中：Fc——初次設(shè)定的電除塵器截面積，m2Q——?dú)怏w的體積流量，m3/h；vs——電場(chǎng)風(fēng)速，m/s。④除塵效率η：η式中：η——除塵效率；c1——出口煙氣的含塵濃度，g/m3⑤收塵極板面積A：A1式中：Al——理論收塵極板面積，m2。A=式中：A——設(shè)計(jì)中實(shí)際收塵極板面積，m2。圓整取46360m2。⑥比集塵面積f：f式中：f——比集塵面積s/m。⑦電場(chǎng)數(shù)n：依據(jù)《三廢工程處理技術(shù)手冊(cè)-廢氣卷》，當(dāng)電除塵器效率符合下列等式時(shí)：?ln電場(chǎng)的數(shù)量選為3個(gè)。但是，由于本次設(shè)計(jì)中煙氣量很大，為了提高設(shè)計(jì)成品的工作效率，本次設(shè)計(jì)中，采用4個(gè)電場(chǎng)數(shù)量。理論上講，單電場(chǎng)的長(zhǎng)度越大，比集塵面積越大，對(duì)應(yīng)的電除塵效率越高。但在無(wú)數(shù)次工程試驗(yàn)的探索中，有人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單電場(chǎng)長(zhǎng)度達(dá)到4m時(shí)，效果穩(wěn)定較好。因此，為了保證較高的經(jīng)濟(jì)效益和除塵率，單電場(chǎng)的長(zhǎng)度選擇為4m。⑧電場(chǎng)高度h：利用下列區(qū)間函數(shù)關(guān)系，計(jì)算電場(chǎng)高度：當(dāng)Fc≤80當(dāng)Fc>80所以，?=式中：h——電場(chǎng)的高度，m。圓整取16m。⑨同極距2S：根據(jù)相關(guān)資料，同極距的常用選段在250-300mm之間。但是隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增多，各國(guó)科技人員發(fā)現(xiàn)，極間距變大時(shí)，所分配到的電壓也會(huì)有所增大，多占有一小部分電壓，使除塵效率小幅度提高。在本次設(shè)計(jì)中，我采用450mm同極距。⑩通道數(shù)Z：Z式中：Z——電除塵器的通道數(shù)；b——收塵極板之間距離，b=2s?k'，m；k’——除塵器的阻流寬度，取45mm。通道數(shù)Z=78。?電場(chǎng)斷面面積F：F式中：F——電場(chǎng)的實(shí)際斷面面積，m2。對(duì)應(yīng)的，計(jì)算出電場(chǎng)實(shí)際風(fēng)速v：v=?電場(chǎng)的有效長(zhǎng)度l：l=式中：l——電場(chǎng)的有效長(zhǎng)度，m。根據(jù)實(shí)際電場(chǎng)的有效長(zhǎng)度，選擇C480型陽(yáng)極板，該型號(hào)陽(yáng)極板長(zhǎng)480mm。由此可以計(jì)算，單個(gè)電場(chǎng)在長(zhǎng)度方向上：n式中：n1——陽(yáng)極板數(shù)，塊。本設(shè)計(jì)中取10塊。因此實(shí)際的有效長(zhǎng)度為：l7.2電除塵器總體尺寸的確定7.2.1寬度的尺寸計(jì)算①電場(chǎng)內(nèi)壁寬：B=35900mm(7?16)式中：B?——最外部陽(yáng)極板中心至內(nèi)部壁距離e②電場(chǎng)有效寬度B式中：B柱間距LkLk式中：Lk——除塵器橫向上柱間距，m；δ1——除塵器殼體鋼板厚度，取5mm；e——柱寬，取400mm。7.2.2高度的尺寸計(jì)算①除塵器頂梁地面與灰斗上端距離：H1式中：H1——除塵器頂梁底面至灰斗上端距離，mm；h——電場(chǎng)的高度，mm；h1——頂梁底面至陽(yáng)極板上端距離，取300mm；h2——陽(yáng)極板下端至撞擊桿中心距離，取50mm；h3——撞擊桿中心到灰斗上端距離，取200mm。②灰斗上端到支柱底面距離：H7.2.3長(zhǎng)度的尺寸計(jì)算在長(zhǎng)度尺寸上，電除塵器各結(jié)構(gòu)如下計(jì)算：除塵器殼體內(nèi)壁間距離LH：LH=2lel+2nle2+(n-1)c+nl=2×400+2×4×450+3×400+4×4800=24800mm(7?20)式中：LH——電除塵器殼體內(nèi)壁的長(zhǎng)度，mm；le1——取400mm；le2——取450mm；c——柱的寬度，取400mm；在設(shè)計(jì)除塵器之時(shí)，陽(yáng)極板需要在頂梁下部裝載，相鄰柱子設(shè)為等距，則柱間距Ld為：LdLd——柱間距，mm。始末柱體與殼體內(nèi)壁距離：X=式中：X——始末柱體與殼體內(nèi)部距離，mm。7.3電除塵器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算7.3.1進(jìn)氣箱尺寸計(jì)算在本設(shè)計(jì)中，采用水平進(jìn)氣，因?yàn)轱L(fēng)量大，除塵器截面積大，選取雙進(jìn)風(fēng)口。①總進(jìn)風(fēng)口面積F0：F0式中：F0——進(jìn)風(fēng)口面積，m2；v0——進(jìn)風(fēng)口流量風(fēng)速，取15m/s。根據(jù)計(jì)算的面積大小，選擇合適的進(jìn)風(fēng)口規(guī)格。在本設(shè)計(jì)中，選取的規(guī)格為：4500mm×3800mm×2。②進(jìn)氣箱長(zhǎng)度Lz：進(jìn)風(fēng)口上端至頂端的距離取350mm，下端至灰斗上部取600mm，所以：Fk==237.79根據(jù)面積與風(fēng)口樹(shù)木，進(jìn)氣箱末端采取規(guī)格：11000mmLZ式中：Lz——進(jìn)氣箱長(zhǎng)度，mm；a1——進(jìn)風(fēng)口處最長(zhǎng)邊，mm；a2——進(jìn)氣箱末端最長(zhǎng)邊，mm。設(shè)計(jì)中取3825mm。③進(jìn)氣中心的高度H4：H==8132.75mm式中：H4——進(jìn)氣中心到底梁底面的距離，mm；x——進(jìn)氣口的垂直距離，mm。7.3.2出氣箱尺寸計(jì)算在本設(shè)計(jì)中，選擇雙口出氣。小端面積F0’：F0式中：F0’——出氣箱小端面積，m2；出氣箱長(zhǎng)度Lw：Lw式中：Lw——出氣箱長(zhǎng)度，mm。出氣箱大端高度hs：?=9870mm(7-29）式中：hs——出氣箱大端高度，mm；7.3.3灰斗的設(shè)計(jì)計(jì)算在本設(shè)計(jì)中，垂直氣流方向與沿氣流方向灰斗數(shù)目各設(shè)4個(gè)。灰斗下端口是邊長(zhǎng)B1=300mm的出灰口，即規(guī)格為300mm×300mm?；叶繁谛倍葹?0°?；叶返母叨萮7：?7式中：h7——灰斗的高度，mm。在本設(shè)計(jì)中取5109mm。7.3.4氣流分布板的設(shè)計(jì)計(jì)算①氣流分布板層數(shù)計(jì)算：Fk式中：Fk——進(jìn)風(fēng)口大端的面積，m2。n——?dú)饬鞣植及鍖訑?shù)綜上，氣流分布板層數(shù)n=2。①氣流分布板阻力系數(shù)ζ：ξ=式中：ζ——?dú)饬鞣植及宓淖枇ο禂?shù)；N0——?dú)饬魉俣葓?chǎng)系數(shù)，取1.8。氣流分布板開(kāi)孔率f：ξ=(0.707式中：f——?dú)饬鞣植及彘_(kāi)孔率。根據(jù)公式，當(dāng)阻力系數(shù)是24.02時(shí)，氣流分布板的開(kāi)孔率為12%。氣流分布板的高H1和H2:進(jìn)風(fēng)口小端至多孔板之間距離Hp：Hp式中：Hp——進(jìn)風(fēng)口小端至多孔板距離，m；Dr——進(jìn)風(fēng)口小端水力半徑，m，Dr=2n0——F0斷面的水力直徑，m。取進(jìn)風(fēng)口小端至多孔板距離Hp=1.7m。氣流分布板相鄰兩層之間長(zhǎng)度l2：l2式中：l2——相鄰兩層分布板之間的距離，m；Dr’——進(jìn)氣口大端水力半徑，m。在本設(shè)計(jì)中，取相鄰兩層空氣分布板之間的距離l2=2.1m。在靜電除塵器進(jìn)風(fēng)口處，為了防止煙塵在布風(fēng)板上沉積而造成堵塞，通常在下部設(shè)置一定寬度的間隙；δ=0.02?=0.02×16000=320mm(7-36)氣流分布板振動(dòng)裝置；兩塊分布板間安裝有振動(dòng)裝置，振動(dòng)裝置振動(dòng)極板，使灰塵落入灰斗。7.3.5槽形板的設(shè)計(jì)槽形板安裝在靜電除塵器的出口端，這是為了進(jìn)一步去除煙氣中的灰塵和整流氣流。槽型板由雙層槽板組成，一端設(shè)有6mm的連接板。本設(shè)計(jì)根據(jù)《現(xiàn)代煙氣除塵技術(shù)》，選用槽寬200mm、槽高30mm、板厚3mm的板材進(jìn)行裝配，兩層板之間隙為50mm。7.3.6電暈線(xiàn)和振打裝配①電暈線(xiàn)的選擇：設(shè)計(jì)中選取鋸齒線(xiàn)型電暈線(xiàn)。②電暈電極排數(shù)y和線(xiàn)間距l(xiāng)的確定：電暈極列數(shù)和通道數(shù)需要保持一致，所以y=z=78。在這次設(shè)計(jì)中選用的陽(yáng)極板480mm，應(yīng)將電暈線(xiàn)置于極板凹槽處，線(xiàn)間距保持i=250mm。③電暈線(xiàn)的固著電暈線(xiàn)以框架電暈電極的形式組裝，框架通過(guò)吊桿固定在靜電除塵器的頂上。④電暈極的振打在本設(shè)計(jì)中，側(cè)部振打用于振動(dòng)和清灰。⑤保溫箱的選型計(jì)算A0式中：A0——保溫層長(zhǎng)度，mm；s——放電電極與電暈電極間距離，mm。H0式中：H0——保溫層內(nèi)高度，mm。B0式中：B0——保溫層內(nèi)寬度，mm。7.3.7收塵極系統(tǒng)和振打裝置①極板的選擇在該次設(shè)計(jì)中，選擇型板式Y(jié)C480型極板。②陽(yáng)極板排數(shù)M的確定：M=Z+C式中：M——除塵器陽(yáng)極板排數(shù)；C1——電除塵器室數(shù)。③極板的懸吊陽(yáng)極板的上部通過(guò)連接板與外殼上的橫梁焊接，下部由連接板焊接，下部留有一定間隙。極板振打清灰每排陽(yáng)極板均設(shè)有振打裝置。10分鐘振打1次，每分鐘振打6次，依序振打，每日保持6小時(shí)，7.3.8輸灰系統(tǒng)共設(shè)有16個(gè)灰斗，灰斗內(nèi)部設(shè)置加濕器，下部設(shè)有插板閥和星形卸灰閥，規(guī)格400mm×400mm，功率3kw。采用一個(gè)直徑4000mm，貯灰量40m3的儲(chǔ)灰?guī)?。加濕器采用雙螺旋式，輸灰能力12t/h，功率15kW。7.4供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.4.1電源裝置的選擇①二次電壓：在該設(shè)計(jì)中，工作狀態(tài)下，場(chǎng)強(qiáng)保持在3000-3500V/cm，空載狀態(tài)下，場(chǎng)強(qiáng)控制在4000V/cm。所以，工作電壓U1：U1式中：U1——工作電壓，V?？蛰d電壓U2：U2式中：U2——空載電壓，V。二次電流：在該設(shè)計(jì)中，極板電流密度為0.40mA/m2，。單電場(chǎng)設(shè)置兩臺(tái)整流器。每臺(tái)整流器對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極板面積Sz：Sz式中：Sz——單個(gè)整流器對(duì)應(yīng)陽(yáng)極板面積，m2。該條件下，除塵器整流設(shè)備輸出電流I:I=0.4×6039.13=2415.65mA(7-44)式中：I——電除塵器整流設(shè)備所輸出電流，mA。7.4.2接地保護(hù)電除塵器本體、整流變壓器和控制柜應(yīng)正確接地。靜電除塵器的頂部和底部設(shè)有接地線(xiàn)，絕緣盒和人孔也與接地線(xiàn)連接，并與靜電除塵器的外殼形成回路。連接到靜電除塵器周?chē)惭b的接地網(wǎng)。接地線(xiàn)的電阻要求不大于4ω，電阻越小越好。共設(shè)置三個(gè)接地點(diǎn)，以確保整流室內(nèi)所有金屬部件均良好接地。7.5殼體的設(shè)計(jì)除塵器的外部殼體由鋼制材料組成，涵蓋主體外部，進(jìn)、出風(fēng)口和灰斗等。殼體上在一些部位設(shè)置人孔門(mén)，目的是方便人員進(jìn)出作業(yè)、檢查和維護(hù)。整體為箱型結(jié)構(gòu)，電機(jī)安裝在頂梁附近。頂梁上由支撐角鋼，用于懸掛極板。中間部位的頂梁連接進(jìn)出口氣箱。進(jìn)、出氣口與側(cè)板連接處設(shè)V型結(jié)構(gòu)，為的是增強(qiáng)承受力，預(yù)防殼體變形。八.管道的設(shè)計(jì)計(jì)算8.1管徑d的計(jì)算根據(jù)煙氣流量，計(jì)算煙道管徑：d=18.8式中：d——管道內(nèi)徑，mm；v——管道內(nèi)煙氣流速，20m/s。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管徑，選取管徑5700mm。煙氣實(shí)際流速v：d=4推導(dǎo)：v=8.2管道壓力損失8.2.1摩擦壓力損失?PL?PL=l×Rm=λ4R式中：Rm——單位長(zhǎng)度管道的摩擦損失，Pa/ml——直管道長(zhǎng)度，取90mλ——摩擦壓損系數(shù)v——管道中煙氣速度，取20m/sρ——管道內(nèi)氣體密度，kg/m3Rs——管道水力半徑，m即:Rz充滿(mǎn)氣體的直徑為d的圓管的水力半徑:Rs=πd24代入上式：Rm=λd×ρv2過(guò)渡區(qū)摩擦壓力系數(shù)的計(jì)算，采用Krybrook公式:1λ=?211g（K3.71式中：K——管道內(nèi)壁粗糙度，m，具體查表可知。d——管道直徑，mm薄鋼板的粗糙度通常在0.15-0.18mm，采用0.16mm。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常利用圖解法。根據(jù)計(jì)算出的管徑和氣體流速，通過(guò)查表，可知比摩擦系數(shù):針對(duì)當(dāng)量直徑為5700mm，煙氣流速為19.60m/s，由管道摩擦壓損系數(shù)圖可以得到：Rm=0.32Pa/m。求解，管道水力半徑為：Rs=d管道內(nèi)氣體密度為：ρs=式中：ρN——標(biāo)況煙氣密度，取1.34kg/Nm3ts——橫截面煙氣平均溫度，本次設(shè)計(jì)取130℃ρs——Ba——大氣壓力，101.25kPa所以，煙氣密度：ρ由式子Rm=λd×ρv22,換算可以得到對(duì)于管徑d=5700mm的圓管，取l=90mm，所以摩擦壓力損失為：?8.2.2局部壓力損失?PM：使用9個(gè)90°彎頭，2個(gè)矩形三通，導(dǎo)流和合流三通各1個(gè)?！鱬m式中:ξ——局部壓力損失系數(shù),取0.29V——管道斷面平均流速，m/s8.3除塵器進(jìn)出風(fēng)口壓力損失8.3.1漸擴(kuò)管壓力損失?Pk：當(dāng)α<45°時(shí)，對(duì)應(yīng)的ζ=0.1。該設(shè)計(jì)α=30°：△P式中：?Pk——漸擴(kuò)管壓力損失，Pa。8.3.2漸縮管壓力