PAGE34S鋼鐵廠除塵器的設(shè)計計算案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u27509S鋼鐵廠除塵器的設(shè)計計算案例概述 119644 119445 234681.2.1電除塵器的原理 3209151.2.2電除塵器的優(yōu)缺點 4221271.3電除塵器選型的基本條件 4206951.3.1確定基本參數(shù) 449211.3.2確定收塵極面積 453601.3.3電場斷面面積 5235901.3.4收塵極與電暈極的間距和排數(shù) 5278161.3.5電場長度 6264031.4電除塵器的結(jié)構(gòu) 662391.4.1收塵電極裝置 6298461.4.2電暈電極裝置 7231311.4.3灰斗的設(shè)計 869761.4.4其他部分設(shè)計 875911.5電除塵器供電設(shè)計 9133411.1.1變壓器 943261.1.2主體調(diào)節(jié)器 9282851.1.3出口濃度的計算 10按除塵器的工作原理來分，我們在生產(chǎn)活動中使用最頻繁的除塵器都是：干式機械、顆粒層、袋式、重力、慣性、濕式、電除塵器這些類型，下面對他們做一些簡單的介紹。干式機械除塵器，在生產(chǎn)中，主要是利用粉塵具有慣性這一特點。在慣性和重力的作用下，粉塵更容易被收集。一般利用它所具有的這一特性設(shè)計出了很蠻多的除塵設(shè)備，就好比沉降室。還有一些惰性除塵器。顆粒層除塵器，他主要是根據(jù)顆粒層的縫隙把通過的物質(zhì)過濾下來。隨著過濾后的濾料的增加，被過濾的空氣中所含粉塵就會較少。他所過濾的煙氣大部分都是濃度含量極高，溫度相對也高的煙氣。袋式除塵器，袋式除塵器在我們的生產(chǎn)生活中被應(yīng)用的比較廣泛。他主要是通過用一些纖維制造物來充當(dāng)過濾介質(zhì)的一種除塵裝置，用途較為常見的是排期除塵系統(tǒng)中，此除塵器形式多樣，能夠處理大風(fēng)量。而且我們常見的粉塵它都是很微小，剛好袋式可以在這類的場所中被應(yīng)用，隨著科技的發(fā)展，纖維過濾也被不斷地革新，隨之新產(chǎn)品的研發(fā)，袋式除塵器的應(yīng)用范圍也被日益擴大化。重力除塵器，空氣中所含的任何一種物質(zhì)都有質(zhì)量，粉塵也被包含其中，重力除塵器就是運用粉塵有重力的這個特性來工作除塵。這個除塵器的要害位置就是沉降室。沉降室不僅是收集粉塵還可以處理和回收利用粉塵。它主要的特點就是，設(shè)計結(jié)構(gòu)基本上都是顯而易見的，所以說他維修起來不是很困難；沉降室的壁它內(nèi)表比較的光滑，材料較為輕盈，所以粉塵很容易在通過的時候停留下來，整個除塵器設(shè)計的前期投資花費很少，很劃算，而且后期也不需要經(jīng)常的維修和管理，如果說在投入使用過程中機器損壞了，維修也簡便省錢。但是他的除塵效率相對而言比較低，如果濃度大了或者是被除氣體的溫度過高都是不能夠用的。它只能夠被應(yīng)用在濃度低，溫度也低的除塵氣體中。慣性除塵器，鑒于重力越大，慣性越大理論，慣性除塵器應(yīng)運而生，在物理學(xué)中我們了解到粉塵的密度是比空氣要大的，因此他的慣性也就比他大。利用這種慣性力大小不同而產(chǎn)生的作用力不同，實現(xiàn)對含塵煙氣或污染物中的粉塵進行分離處理。慣性除塵器由于本身是給含塵氣流提供動力的，且設(shè)備運行方向與氣流運動方向一致，那么含塵氣流與除塵設(shè)備的相對阻力就會減小，所以這種除塵器氣體阻力很小。慣性除塵器一般不安裝在通風(fēng)管道的外部，而是直接安裝在通風(fēng)管道內(nèi)部，由于直接安裝在通風(fēng)管道內(nèi)部，風(fēng)速不受控制，所以除塵效率不高，一般是安裝在管道內(nèi)進行預(yù)除塵。濕式除塵器，濕式除塵跟水密切相關(guān)，他主要是利用水的作用力來進行分離，在分離的過程中收集粉塵的一種除塵裝置，在生產(chǎn)中我們見得多的是文丘里管、噴淋塔之類的。在濃度較高的情況下和風(fēng)量大的時候，采用本除塵器的較多。靜電除塵器，在產(chǎn)塵點設(shè)置靜電場，在生產(chǎn)過程中把產(chǎn)生的含塵氣流引入實現(xiàn)設(shè)置的靜電場，由于靜電場內(nèi)部電壓屬于高壓，氣體在進入后會發(fā)生電離作用，電離所產(chǎn)生的正負離子不停的運動，當(dāng)粉塵顆粒經(jīng)過電場時附上電荷，然后加速向它們自身所附電荷的相反符號運動過去，然后吸附沉淀，被電除塵器收集。通過上述我們可以了解到，他的除塵效率很高，不管是粒徑大還是小都可以被收集。綜上所述，對以上除塵器做一對比來看，靜電除塵跟其他除塵器在對比的情況下，有著自身獨特顯著的特點：應(yīng)用范圍廣，除塵效率高。在行業(yè)運用的范圍中，對各種粉塵、煙氣還有很小顆粒的除塵效率都挺高；在高強度的環(huán)境中也可以使用。不管它的環(huán)境是否高溫還是高壓都能使用；在相對于S鋼鐵廠的地理位置位于新疆，電力充沛，經(jīng)濟效益高，成本低；靜電除塵設(shè)備相對阻力低、耗能比較小、自動化程度高可以減少人力、維修和護理方面比較簡單。所以針對本次設(shè)計選用電除塵器。1.2.1電除塵器的原理電除塵器的基本形式有很多，但都基于相同的原理。電除塵利用高壓電場中產(chǎn)生的庫侖力，就是這種庫侖力它能夠讓含有粉塵氣流中的顆粒與氣體本身產(chǎn)生分離的一種設(shè)備，它就是靜電除塵器。電除塵器內(nèi)的集塵極也就是陽極和電暈極也就是陰極他們之間有一定的距離而且每一個的曲率半徑不相等差距較大。通過對其釋放高壓直流電，他的壓力會不斷的攀升。直到壓力升到一定值的時候空氣被電離，然后被電離后的空氣中產(chǎn)生很多的正負離子。當(dāng)含有粉塵的氣流通過時，場內(nèi)所含的自由電子，各種離子與其發(fā)生碰撞最后實現(xiàn)粉塵荷電。荷電粉塵在靜電場力中會產(chǎn)生碰撞。在電學(xué)中，粉塵粒子會隨著同性相斥異性相吸的規(guī)律不斷地運動至集塵極和電暈極。大面積的粉塵被收集于集塵極，少許粉塵降落在電暈極上；當(dāng)沉積在電極上的粉塵顆粒厚度達到一定值時，借助于振打機構(gòu)使電極上沉積的塵層落入下部灰斗，凈化后的氣體從電場尾部排出電除塵器在兩個曲率半徑相差較大的金屬陽極和陰極上通過高壓直流電，持續(xù)的維持一個足以使氣體電離的靜電場工作。氣體在經(jīng)過電場后，電離產(chǎn)生陰陽離子。這些離子通過吸附作用被吸附于粉塵上。獲得電荷的粉塵粒子又經(jīng)過電場的作用最后降落在電極上，這一過程就可以使粉塵和氣體分離。電暈極和集塵極在整個過程中就是相輔相成的一個作用。電暈極在通電后通過它附近的空氣被它所產(chǎn)生的電暈所電離。當(dāng)含塵煙氣在橫向通過電場時，煙氣中的塵粒就會跟負離子發(fā)生碰撞，碰撞過后電荷變了負粒子，然后在電場力的作用下會慢慢的向陽極板運動，最終被吸附。被吸附的灰塵在經(jīng)過錘子的敲擊作用下掉落到灰斗。圖1.1是管極式靜電除塵器工作原理示意圖，圖1.2是板式電除塵器工作原理示意圖。1.1管極式靜電除塵器原理圖圖1.2板式電除塵器原理圖1.2.2電除塵器的優(yōu)缺點1.電除塵器具有以下優(yōu)點：（1）它的除塵工作率相當(dāng)高，雖然說不能夠達到在理論上可以達到100%但是能夠達到接近于100%的，如果將他適用于較為匹配的環(huán)境中他的效率可以到99.9%以上。

（2）在煙氣量特別大的情況下它也可以被正常使用。（3）一般來說，能顧處理的粉塵顆粒他的粒徑大小的范圍很廣，那些特別微小的粉塵也可以被收集。

（4）不管煙氣的濃度變化快慢還是增大較小。都不會影響除塵器的性能。除非是在濃度特別高的情況下，我們可以在靜電除塵器前面加一個其他類型的除塵器。（5）整套系統(tǒng)運行所需要的費用比較低。

（6）自動化控制系統(tǒng)很容易被實現(xiàn)，對于管理者來說也是比較容易管理，也可遠端操作。

2.電除塵器具有以下缺點：

（1）初次投資運行費用比較高。

（2）對于電阻的要求高。范圍在106～1012cm之間。

（3）在電除塵器的安裝過程，制造過程以及設(shè)備運行要求都比較啊高。如果不能夠達標，除塵效率就不能達到預(yù)期的效果。（4）對設(shè)備安裝場地的面積要求大，面積不夠的話除塵器不好安裝。1.3電除塵器選型的基本條件1.3.1確定基本參數(shù)在查取工業(yè)通風(fēng)手冊后得知，靜電除塵器一般來說總除塵效率在95%~99%之間，此次設(shè)計的S鋼鐵廠中的除塵器的除塵效率為97%。只有在電風(fēng)速合理的情況下，我們所采用的靜電除塵器的選型等方面才能夠精準。這樣一來，粉塵在第一次被收集的過程中就能夠?qū)崿F(xiàn)基本收集，就不會造成再一次的飛揚。通風(fēng)手冊上顯示鋼鐵行業(yè)的高爐煤氣電場風(fēng)速在0.8~3.3m/s，此次設(shè)計我們選3m/s。電除塵器設(shè)計的過程中粉塵的驅(qū)進速度是一個非常關(guān)鍵的參量，如果選擇有誤會影響除塵器的一系列工作，而影響本參量的因素主要有：電場的極間距、粉塵顆粒大小、電場數(shù)、電流電壓、粉塵比電阻及收塵極面積等。高爐塵的驅(qū)進速度范圍0.06~0.14m/s，此次設(shè)計中選0.1m/s。1.3.2確定收塵極面積除塵極面積可根據(jù)除塵效率求得，除塵效率是依據(jù)靜電除塵器的煙氣中含塵濃度的大小以及被允許的排放標準來確定，收塵極面積可按下式求得：（1.1）式中：—收塵極面積，m2；—處理的煙氣量，m3/s；—除塵效率，%；—帶電塵粒的驅(qū)進速度，m/s；—設(shè)備儲存系數(shù)，取1~1.5為宜；通過前面計算得到Q86.47m3/s，本設(shè)計的除塵效率97%，鐵礦燒結(jié)顆粒物的驅(qū)進速度一般在0.06~0.14m/s，本設(shè)計中w0.1m/s，整理帶入式中（1.1）得：1.3.3電場斷面面積（1.2）—電場段面面積，m2；—氣體平均流速，m/s。對于電除塵系統(tǒng)，當(dāng)氣體流速越高，除塵效率越低，因此氣流流速不宜過大；但如果其過小，又會使除塵器體積增加，經(jīng)費提高。故一般V1m/s左右。通過前面計算得到Q=86.47m3/s，氣體平均流速V=1.0m/s，則可得：86.47m21.3.4收塵極與電暈極的間距和排數(shù)收塵極在和放電極之間存在一定的距離。如果說，我們增大它的間距，那么就會造成電流密度和電場強度不均勻。隨著每一個電暈極之間的間距不一樣，它其中會存在一個比較適合的值，這個值會使電暈極產(chǎn)生一個電暈電流密度最佳值。如果讓這個數(shù)值大于電暈間距，就會使周圍存在的電場相互屏蔽，最終電暈電流也會隨之減小。相反。如果使之小于這個間距的話，就會使電暈極根數(shù)的收塵板面積減小。從而使空間中的單位密度減小。電場強度也就隨之降低，這樣使收塵效率大打折扣。在設(shè)計中，電極和收塵極之間的距離不能夠小于1cm。在此次設(shè)計中我們采用450mm的間距。放電極間存在的距離也會造成放電強度的增大或者是減小。放電強度也有很大影響，間距太大，會減弱放電強度；但電暈線太密，也會電暈線之間的密度也會對于電場強度造成影響，如果說密度太大的話也會讓它們之間的電場受到屏蔽。最終使放電強度有所降低。所以我們在設(shè)計中要考慮相關(guān)因素。在現(xiàn)有的標準規(guī)范中放電間距的大小為200~300mm，我們現(xiàn)在可以現(xiàn)在可采用450mm。極間距450mm代替300mm后，它的極間距增大，隨著極間距的增加使得電極可以施加更高的電壓。驅(qū)進速度w增加了1.33倍，這樣一來電除塵器的效率得到了有效的提高。所以我們在本設(shè)計中間距采用400mm，極板的寬度為500mm。收塵極的排數(shù)跟電場的斷面寬度和收塵極之間的間距相關(guān)：（1.3）—收塵極排數(shù)；—電場斷面寬度，m；—收塵極板間距，m。收塵極排數(shù)：通過上述的計算得知收塵極排數(shù)n14排。電暈極的排數(shù)為n113。通道數(shù)為n113個。1.3.5電場長度已知電場的高度為6m，集塵極面積A3032m2；集塵極排數(shù)n14；則電場長度：每個電場的長度為19.44m，根據(jù)收塵效率的要求，采取二電場，每個電場長度9.72m。1.4電除塵器的結(jié)構(gòu)電除塵器是由兩大部分構(gòu)成，這兩大部分分別是除塵機械本體還有供電裝置。我們所了解的收塵電極、電暈電極等這些裝置都被包含在除塵器機械本體之中。1.4.1收塵電極裝置收塵電極作為捕集回收利用粉塵的核心位置。其性能對于除塵效率還有金屬的被消耗量都是很受影響的，因此要對其做以下要求：（1）首先它的收集粉塵的效果是第一位的，它的收集效率一定是要求很高，不能夠造成二次揚塵。在另一方面，它的振打裝置設(shè)計要符合除塵裝置的要求，能夠把產(chǎn)生的粉塵及時敲打。（2）設(shè)計材料的強度一定是性能好、不變性。耐高溫、不容易輕易腐蝕的。收塵極板的厚度有一定的要求，薄而堅硬，厚度一般設(shè)計1.2~2mm。（3）要保證極板間的阻力保持很小，不然氣流通過時容易受影響。（4）設(shè)計簡單，在加工制作的工程中不費時耗力。安裝輕易，方便檢修。收塵極主要被分為板式和管式兩種類型。此次設(shè)計中我們采用C形的收塵電極，這類收塵極它的好處是收塵面積很大，所以一次性收集的概率也會增大，造成二次揚塵的可能性也就不大了。流速一般可以超過0.8m/s，溫度范圍在350℃~400℃。極板的厚度在1.2~2mm之間。本設(shè)計的C型收塵板寬度為500mm，間距為400mm，材質(zhì)選用不含硅的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼板08A1。C形收塵電極一般屬于單板狀，在使用的過程中都需要進行組裝。每一個收塵電極都是被很多塊極板拼裝成的。他們的通過連接板與上橫梁相連。他們的連接方式有兩種，鉸接式和固接式。極板間的距離為15~20mm。鉸接式是單點鏈接偏心懸掛，也就是說能夠向一側(cè)不停的擺動，這種的連接方式能夠不斷地產(chǎn)生碰撞，灰塵會得到有效的震動后被收集。固接式容易受極板間距的影響或者是溫度的影響受到變形彎曲。所以我們在設(shè)計中采用鉸接式。1.4.2電暈電極裝置電除塵器在運行的過程中受到電暈電極的影響比較大，所以我們對于電暈極有以下要求：①放電性能好；②清理灰塵容易便捷，振打速度要求要高。③設(shè)計的機械強度好，不容易輕易損壞；④抗高溫，耐腐蝕。（1）電暈電極的形式在本次設(shè)計中我們所選的電暈電極的類型屬于芒刺型。它的主要特點是，放電形式是點狀放電。這種形勢下，它的暈電壓就會相對于其他形式來說就會小很多。但是在正常情況下，它的暈電流還是比起星形線的要高處一倍，因此它的放電強度很高。在另一方面來講，芒刺型的結(jié)構(gòu)輕度很高不能夠輕易變形。此次設(shè)計我們選用這種電極，它采用的是Q235鋼。（2）電暈電極的組裝、懸掛電暈電極常用的組裝方式有2種，它們分別是垂線式和框架式。在此次設(shè)計中我們采用框架式的電暈極組裝方式。這樣的方式就是把電暈線安裝在一個框架式的結(jié)構(gòu)上。其中這個框架的材質(zhì)必須是由鋼管焊接而成的，剛度必須達到要求。如果說擔(dān)心框架在長時間后會變形，可以在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾有睋?。每一排電暈極線為一個單獨的系統(tǒng)必須是單獨設(shè)立一個框架。然后每個電場中按照同級相連的方式一一連成一個整體。1.4.3灰斗的設(shè)計在本設(shè)計中，我們共設(shè)置有4個灰斗，它們的大小尺寸都一樣，平均布置。電場的長度為5000mm，寬度為5500mm?；叶飞峡谔幍某叽纾洪L為2500mm，寬為3000mm；灰斗下口處的尺寸：邊長為500mm的正方形灰斗高度為：3000mm；出灰口法蘭尺寸：內(nèi)口的邊長為500mm，外框的邊長為550mm；出灰口高度為：500mm。1.4.4其他部分設(shè)計確定箱體、進出口風(fēng)箱、框架等結(jié)構(gòu)與尺寸。（1）進出口風(fēng)箱設(shè)計參照《除塵工程設(shè)計手冊》進行設(shè)計：進口風(fēng)箱小端：其中心距離到箱底的距離為3000mm，設(shè)計形狀為正方形；進口風(fēng)箱小端：法蘭內(nèi)口直徑1000mm，外框邊長1075mm；進口風(fēng)箱大端正對電場：高6000mm，寬6000mm；兩端口之間的距離：1550mm；出口風(fēng)箱同進口設(shè)計。（2）氣體分布板的設(shè)計含有粉塵的氣體在電除塵器的進口的速度v=15m/s，到達除塵器內(nèi)部的時候v=1m/s，所以我們要對其安裝氣流分布裝置，最合適的位置是在除塵器的入口處。氣流分布裝置在另一個層面來講又被叫做是導(dǎo)流裝置，它存在很多種形式，一般都位于除塵器的入口處。在生產(chǎn)生活中我們較為常見的是由分布格子式、多空板、百葉窗類型、欄桿式等多種多樣的形式。我們在設(shè)計中采用多空板。因為除塵器內(nèi)部的氣體速度v=1m/s，而且v可以對開孔率造成影響，在通過對相關(guān)文獻的研究，本設(shè)計中取50%會比較符合。在對開孔率進行觀察的時候，我們要沿著氣流運動的方向去觀察，一般來說，第1層第2層。最為常見的孔板上孔的大小范圍一般是30~80mm。本設(shè)計采用直徑為50mm的圓孔。氣體分布板層數(shù)的確定：式中：—電除塵器氣體進口管大端截面積，m2；—電除塵器氣體進口管小端截面積，m2；因為，所以本設(shè)計中設(shè)置三塊氣體分布板，沿氣流方向的第一層分布板與第二層分布板的間距設(shè)計為1200mm。第一層分布板開孔率取60%，第二層取50%。各層分布板加工以及布置時孔應(yīng)交錯排列，不能孔與孔正對。（3）外殼設(shè)計以《除塵工程設(shè)計手冊》中電除塵器的外殼設(shè)計參數(shù)還有尺寸為主要依據(jù)，本設(shè)計采用的相關(guān)參數(shù)如下：除塵器外殼箱體的長度為：箱=7000mm（其中，電場區(qū)域所占的長度為5000mm，第一層分布板與第二層分布板的間距設(shè)計為200mm，第二層分布板與電場始端的間距設(shè)計為400mm）。除塵器箱體的寬度為：箱=6800mm（其中電場寬度為6000mm，集塵板與箱壁的距離設(shè)計為400mm）。除塵器箱體的高度為：箱=7000mm（其中電場高度為6000mm，電場上端至箱頂設(shè)計預(yù)留500mm，電場下端至箱底設(shè)計預(yù)留500mm，以便于極板、放電極的固定以及清灰裝置的安裝）。1.5電除塵器供電設(shè)計1.1.1變壓器升壓變