燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計

1、吉林師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2013級環(huán)境工程學(xué)課程設(shè)計吉林師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱： 環(huán) 境 工 程 學(xué) 設(shè)計題目：燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計姓 名： 專 業(yè)： 環(huán) 境 科 學(xué) 班 級： 2013 級 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 湯茜、米小娟、王藝璇 2015 年 12月 25 日 設(shè)計題目燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計學(xué)生姓名康偉萍專 業(yè)環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué) 號201348020116班 級2013級指導(dǎo)教師湯茜成 績對設(shè)計過程及設(shè)計報告的自我評價：自我感覺這次的課程設(shè)計是我進入大學(xué)以來覺得學(xué)的最有用的一次，雖然剛開始感覺很難無從下手，但是慢慢的看看一些例子和計算便

2、慢慢的有點懂了，讓我相對來說能更加認(rèn)識到電除塵器的構(gòu)造和基本原理，還有在畫結(jié)構(gòu)圖的時候又讓我重拾了CAD的繪圖技巧，做完這次的課程設(shè)計感覺自己對這方面還是挺感興趣的，這周感覺過的很充實，所以希望以后能有更多的類似這種的課程。指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘 要：我國燃煤火力發(fā)電機組容量占電力總裝機容量的75%左右，年耗煤量近5億噸，火力燃煤煙塵排放量占全國工業(yè)煙塵排放總量的37%以上，列第1位。實現(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，提高火電廠煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)已勢在必行，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 目錄1 設(shè)計任務(wù)書11.1 課程設(shè)計任務(wù)及要求11.1.1 設(shè)計題目11.1.2 設(shè)計內(nèi)容11.1.3 設(shè)計要求11.2 課程設(shè)計原始資料11.2.1 設(shè)計條件11.2.2 設(shè)計依據(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53 電除塵器的設(shè)計計算63.1電除塵器的選型63.2電除塵器總體尺寸的確定73.3零部件計算84 管道系統(tǒng)

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

5、簡圖等內(nèi)容；課程設(shè)計說明書應(yīng)有封面、目錄、設(shè)計任務(wù)書、各構(gòu)筑物設(shè)計計算、小結(jié)及參考文獻等部分，文字應(yīng)簡明、通順、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。（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，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)計原始資料1.2.1 設(shè)計條件燃煤電廠鍋爐煙氣電除塵系統(tǒng)工藝設(shè)計原始參數(shù)如表1.1所示。1.2.2 設(shè)計依據(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)計原始參數(shù)項目類別參數(shù)值項目類別參數(shù)值鍋爐臺數(shù)x臺除塵器漏風(fēng)系數(shù)1%煙氣流量8000 mN3/(h·臺)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鍋爐臺數(shù)待定（將大氣組的同學(xué)分成3組，第一組鍋爐臺數(shù)為1，第二組鍋爐臺數(shù)為2，第三組鍋爐臺數(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；機動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。 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大，現(xiàn)已擴展到長江以南、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、山東等十多個省、市、自治區(qū)。華中酸雨區(qū)比較嚴(yán)重的中心區(qū)域為長沙、衡陽和贛州，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家大型電廠的5-10倍。曾經(jīng)在上海參觀過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)該深入研究和針對各種場合大力推廣的新型除塵設(shè)備。 3.機動車排氣污染。受經(jīng)濟增長的推動，我國機動車近年來數(shù)量增長迅速，尤其是一些大城市如北京、上海、廣州等機動車數(shù)量增長速率更

9、是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國平均水平。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Ｓ捎诔鞘腥丝诿芗?，交通運輸量相對大，機動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，以保護工人身心健康。 1. 執(zhí)行國家有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定 ： 根據(jù)火力發(fā)電廠勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計規(guī)程和工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生設(shè)施必須與主體工程同時設(shè)計、同時審批、同時竣工、同時驗收和投產(chǎn)使用。發(fā)電廠設(shè)計中應(yīng)有防止粉塵飛揚的設(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、場所粉塵質(zhì)量濃度符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 2.加強對防塵設(shè)備的維護管理： 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。定期檢測粉塵質(zhì)量濃度，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)，要采取措施。投入資金，進行技術(shù)改造，提高防塵設(shè)備的投入率和防塵效率。對現(xiàn)有防塵設(shè)備做好維護管理，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，對人體危害很大。要采取措施，將簡易取灰逐步改造為機械化自動化操作。新廠在設(shè)計時就應(yīng)考慮粉煤灰綜合利用項目，在投資、設(shè)備購置、場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系統(tǒng)、運輸車輛，筑好灰外運的道路等。 4

11、. 做好煤場、灰場的管理工作 搞好干灰堆放場所的噴淋和碾壓，已滿灰場要及時復(fù)土綠化，搞好廠區(qū)(包括煤場周圍)的綠化，文明生產(chǎn)，減少揚塵。提高作業(yè)自動化水平，對粉塵危害大的場所，采用機械手或自動控制，實現(xiàn)無人值班或少人值班，減少工人與粉塵的接觸時間。增強自我保護意識，加強工人防塵知識的安全教育和培訓(xùn)，提高工人對粉塵危害和防治知識的認(rèn)識，增強職工的自我保護意識。電廠要為工人購置合格、高效、實用、方便的防塵個人用品。工人在有粉塵危害的作業(yè)場所工作時，要按規(guī)定正確佩帶防塵個人用品，要象帶安全帽一樣養(yǎng)成良好的習(xí)慣。加強脫硫系統(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、防塵問題。石灰石粉倉要有除塵器，輸送管道閥門要嚴(yán)密無泄漏。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原理：煙氣中灰塵塵粒通過高壓靜電場時，與電極間的正負(fù)離子和電子發(fā)生碰撞而荷電（或在離子擴散運動中荷電），帶上電子和離子的塵粒在電場力的作用下向異性電極運動并積附在異性電極上，通過振打等方式使電極上的灰塵落入收集灰斗中，使通過電除塵器的煙氣得到凈化，達(dá)到保護大氣，保護環(huán)境的目的。特點：1.與工頻電源相比，高頻電源可增大電暈功率，從而增加了電場粉塵的荷電效果。高頻電源在純直流供電方式時有著，更小的電

13、壓波動1（工頻電壓波動>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，僅需很短時間（<25us，而工頻電源需10000us）即可檢測到火花發(fā)生并立刻關(guān)閉供電脈沖，因而火花能量很小，電場恢復(fù)快（僅需工頻電源恢復(fù)時間的20），從而進一步提高了電場的平均電壓，提高除塵效率。3.先進的控制策略、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

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)備運行23年所節(jié)省的電費就可收回全部投資。 6.一體化設(shè)計、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)集成在一個箱體內(nèi)，總重量只有工頻

15、電源的1/4。 7.安裝方便、無需控制室、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)省大部分信號電纜和控制電纜，減少安裝費用。3 電除塵器的設(shè)計計算根據(jù)PV=nRT，計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、無輔助電極的寬間距（400mm）除塵器2、除塵器的臺數(shù) 1臺3、電場風(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'）計算，k為除塵器的阻流寬度設(shè)計選用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、電場斷面（F）F=Z·h2s-k'=5×2×0.4-0.02=3.8m2，則實測風(fēng)速v=QF=115163600×3.8=0.84m/s14、每電場有效長度（l）l=A2hZn=247.62×2×5&#

18、215;3=4.13m陽極板寬480mm，故所需陽極板數(shù)n1=l480=4130480=8.6（個）9（個）則電場有效長度為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電場高度h1收塵器頂梁底面到陽極板上端的距離，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）長度方向的計算a、電除塵器殼體內(nèi)壁長取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=305mm3.3零部件計算（1）進氣箱 采用水平引入式進氣箱，并取v0=8m/s ，則進氣箱進氣口的面積為（一個進氣口）a、進氣口面積（F0）F0=Q3600×v0=115163600×8=0.4m2

21、考慮到進氣口面積與電場斷面相似,可取F0=600mm×650mmb、進氣箱長度（LZ）LZ=0.550.56a2-a1+250=0.55×2440-600-350-650+250=712mma1,a2F0和FK處最大邊長FK進氣箱大端的面積c、進氣中心高度（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，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