泊頭市新潔環保水泥行業除塵設計案例一、水泥粉塵簡介水泥是世界上建筑材料中應用最為廣泛的原料之一，水泥工業也是世界上能耗最高、物耗最高、污染物排放量最大的行業之一。水泥工業按污染特征分，屬二類重污染企業。水泥生產給環境帶來的主要是大氣污染，污染物以（煙）粉塵為主，水泥生產幾乎每道工序都伴隨著粉塵的產生及排放。根據統計資料，水泥粉塵排放量歷年都占工業粉塵排放總量的6070%，居各工業部門粉塵排放量之首1。而水泥粉塵對環境的影響是很大的。水泥粉塵污染對人、農作物和植物等都會產生很大的危害作用。 本設計為福建省永春水泥廠2000t/d熟料水泥生產線技改工程項目的除塵設計。新型干法生產線窯尾排放是水泥廠最大的粉塵污染源，且將窯尾煙氣用于烘干原料，并與原料磨共用一臺除塵器。因此，窯尾系統的粉塵排放量占到整條生產線的二分之一強。世界發達國家對水泥窯的排放要求愈來愈嚴格，歐盟IPPC(綜合污染預防與控制)指令(96、61、EC)關于水泥制造業的最佳可用技術(BAT)與污染物排放指南指出：采用袋除塵和電除塵技術，對應的排放控制水平為2O一30 mgNm3這份文件將成為歐洲各國制定排放標準的依據。有一些國家(如德國、荷蘭)水泥工業粉塵排放甚至要求達10 mgNm3，尤其近年來“趨零排放”已為一種潮流2。而近幾年來隨著國家對新型干法水泥生產環保要求的不斷提高，水泥工業大氣污染物排放標準明確規定，“到2010年1月1日起，現有的水泥生產線窯尾粉塵排放濃度低于50mgNm3。”對水泥窯尾粉塵排放濃度作了嚴格的要求規定現有的水泥窯電收塵器做到在生產工藝波動的情況下仍能正常運轉禁止非正常排放3。二、設計概況2.1工程概況福建省永春水泥廠將新建一條2000t/d回轉窯水泥熟料生產線，新線廠址選定永春一都鎮仙友村，距福建省永春縣城西110公里。該項目擬采用五級旋風預熱及窯外分解的新型干法水泥生產工藝。根據水泥廠大氣污染物排放標準GB4915-2004中規定自2005年1月1日起，新建水泥生產線窯尾排放濃度低于50mgNm3，單位產品排放量低于0.15kg/t。52.2基礎資料2.2.1地形、地質擬建新生產線廠區在現有生產線南側，屬丘陵地貌，局部山坡起伏較大，基本呈階梯狀緩坡地形，地面高程在501511米，地層覆蓋土較厚，部分谷地已成為耕地，種植經濟作物。2.2.2氣候特征擬建區屬亞熱帶季風型濕潤氣象區。所氣象資料統計，年平均降水量為1700mm；年平均相對濕度為80%；年平均日照時數為1186.8小時；年最高溫度38.5，最低溫度-3.3，年平均氣溫20，歷年最多風向為東風和東北風，最大風速26m/s，平均風速1.7m/s，最大風力10級，極端最高氣溫38.5，極端最低氣溫-3.3，年最小降雨量1500mm，最大降雨量2100mm。常年主導風向為東風，次主導風向為西北風，年平均風速2.3m/s。2.2.3水文特征流經本區的小河一都溪又名碧溪自西北向東南經橫口鄉注入安溪縣的清溪，是晉江西溪發源地之一。一都溪為小河，具有山區小流域溪流的特征。流域面積150km2,河長110km，河寬115m，平均水面坡降23%; 流域極易為干旱和暴雨所影響，流量小而變化大，95%保證率的最枯流量約有2.0m3/s。2.2.4窯尾廢氣特征干法旋窯窯尾煙氣的特點是：煙氣量大，溫度高，粉塵濃度高，粉塵細而粘、比電阻值高且含有酸堿氧化物等腐蝕性煙氣。窯單體操作與窯磨聯合操作相互轉換時，進入除塵器煙塵的工況變化較大4。窯尾廢氣中（煙）粉塵的種類及粒徑分布見表1-1，（煙）粉塵污染物產生量及排放量見表1-2。表1-1 窯尾（煙）粉塵種類及粒徑分布污染源粉塵種類粒徑分布（%）10m10-40m40m窯尾（含原料粉磨）水泥窯、生料粉塵78166表1-2 窯尾（煙）粉塵污染物產生量及排放污染源名稱及編號風量(Nm3/h)溫度()進口濃度（g/Nm3）粉塵產生量出口濃度 m g/Nm3粉塵排放量高度（m）內徑（m）日運行（h）（kg/h）（Kg/d）（kg/h）（kg/d）窯尾4200002508033600.0806400503.4081.6 803.024根據水泥廠大氣污染物排放標準GB4915-2004中規定自2005年1月1日起，新建水泥生產線窯尾排放濃度低于50mgNm3，單位產品排放量低于0.15kg/t。52.3設計依據與原則2.3.1依據(1)水泥廠的環境影響評價報告書（2）同類粉塵治理技術和經驗（3）水泥工業大氣污染物排放標準（GB4915-2004）（4）大氣污染防治技術及工程應用2.3.2原則本設計遵循如下原則進行工藝路線的選擇及工藝參數的確定：（1）基礎數據可靠，總體布局合理。（2）避免二次污染，降低能耗，近期遠期結合、滿足安全要求。（3）采用成熟、合理、先進的處理工藝，處理能力符合處理要求；（4）投資少、能耗和運行成本低，操作管理簡單，具有適當的安全系數，各工藝參數的選擇略有富余，并確保處理后的尾氣可以達標排放；（5）在設計中采用耐腐蝕設備及材料，以延長設施的使用壽命；（6）廢氣處理系統的設計考慮事故的排放、設備備用等保護措施；（7）工程設計及設備安裝的驗收及資料應滿足國家相關專業驗收技術規范和標準。2.4工程設計的范圍2.5設計參數2.6方案比選2.6.1 綜述目前，國內外用于水泥窯尾除塵都是電、袋兩大類收塵器。且根據水泥工業除塵工程技術規范的規定，新型干法窯窯尾推薦使用袋式除塵器或電除塵器6。國內生產的袋除塵器、電除塵器每小時能處理幾十到一百多萬立方米風量的含塵廢氣，進口濃度允許超過100gNm3。排放濃度熱力設備可控制在50mgNm3以下，通風設備可控制在30mgNm3以下。我國水泥回轉窯據統計10%使用袋除塵器，90%使用電除塵器，但隨著水泥工業大氣污染物排放標準的出臺，袋除塵器應用愈來愈多，國內外均出現“電改袋”的現象。但袋、電除塵器由于除塵機理不同，應用情況，除塵效果也不盡相同7。2.6.2 原理 電除塵器的收塵，主要是在高壓電場中使氣體電離，進入電場中的塵粒得以荷電，并在電場庫侖力的作用下，荷電塵粒趨向收塵極，達到了收塵的目的。由于能量是直接作用在塵粒上，故能耗根低，且電除塵器由于除了緩慢轉動的振打部件外，沒有其他運動的部件，維護工作量小，運行費用較低，所以在各種除塵技術中具有顯著的優越性。且凈化效率高，處理量變動范圍大：根據條件和要求，可以設計能達到任意凈化度(99 999)和處理量(從幾個m3h到幾百萬m3h)的電除塵器，在設計中可以通過不同的操作參數，來滿足所要求的凈化效率8。袋除塵器是以織物纖維濾料采用過濾技術將空氣中的固體顆粒進行分離的設備。目前主要有纖維過濾，膜過濾(表面覆膜)和粉塵層過濾，具體表現為：篩分，慣性碰撞；擴散，重力沉降等綜合作用。目前，國內外濾料表面覆膜過濾技術的應用，使袋除塵器的過濾機理都有所改變。這種技術對微細粉塵有更高的捕集率，將粉塵阻留在濾料表面，更容易剝離。國內生產的袋除塵器可達到9999%的除塵效率，已趨近“零排放”。2.6.3存在的問題他們各自亦存在著相應的問題。電除塵器在實際運行中是一個極為復雜的過程，會受到諸多因素影響，從理論計算的除塵效率與實際運行數據相差較大，這些因素包括物理、電力、流體力學等，而最強干擾作用，是煙氣和粉塵的性質，如粉塵的比電阻，電收塵器對粉塵的比電阻有嚴格的要求，當比電阻在1051011cm收塵效果最好，比電阻低于104cm時（低阻型）粉塵導電良好,當粉塵比電阻在1011以上時(高阻型) (也有把p51010 cm定為高比電阻粉塵，會出現反電暈現象，在集塵極和物料層中形成大量陽離子，中和了迎面而來的陰離子，使電能消耗增加，凈化操作惡化，甚至無法操作9，故對粉塵有一定的選擇性，不能使所有粉塵都獲得很高的凈化效率。并且受氣體的溫度和濕度等條件影響較大，同一種粉塵如在不同溫度、濕度下操作，所達到的除塵效果不同10。另外，化學成分、塵粒分布、壓力、氣體流速等等也會對除塵效率產生影響。同時電除塵器對微細粒子處理能力有限。ESP對人體健康危害最大的O12m的塵粒的除塵效率較差11。電除塵器的存在的另一個問題是，電除塵器雖然除塵效率高但設備比較復雜，造價高，對運行、安裝以及維護管理水平要求較高。對一些中小企業來說是無法負擔的，所以其使用范圍局限于一些大型企業。另外，水泥回轉窯窯尾用電除塵器時，為了使電除塵器安全運行，設置了CO采樣分析，超標自動停止向電極供電功能。回轉窯正常工作時，廢氣中CO濃度為0.5%左右，其濃度超過1.5%時報警，超過2%時則自動切斷電源，關閉高壓硅整流器，這時電除塵器僅是一個煙氣通道，粉塵對空排放。這樣就造成電除塵器與窯系統不同步運行問題導致污染物排放量急劇增加。根據對水泥生產中電除塵器運行情況的了解，大部分生產廠CO超標時間都在1%左右，部分超過2%，幾乎每天都有1次以上超標排放。一般情況下認為要使CO超標時間控制在05 以下比較困難。按CO超標時間0.5 %計算，由于CO 超標引起的電除塵器年超標排放總量與除塵器正常達標排放總量相當，可見CO超標引起的粉塵排放總量相當驚人。故使用電除塵器，需安裝現代化的自動測量與控制系統，進行精確、有效的工藝控制。保證電除塵器與水泥窯完全同步運行，實現起來難度很大。通常袋除塵器在這方面有明顯優勢。而袋除塵器則存在運行阻力問題。袋除塵器運行阻力較高，(10001700Pa)超負荷通過能力較差，運行時阻力能耗比電除塵器大。對不同工況變化，袋除塵器入口及本體易產生正壓現象。壓力損失大(1500Pa)，且波動較大。袋除塵器的除塵效率很大程度上取決于濾袋。普通濾袋耐低溫能力差（只能處理小于230的氣體12），而耐高溫濾料價錢又過高，使成本增加。而且，濾袋由于容易破損，壽命不長，更換周期一般較短，一般為一年。另外，濾袋受煙氣濕度影響大，煙氣濕度的高低改變露點，露點越高越易引起結露、糊袋，影響除塵器過濾性能，增加阻力。在維護費用方面，電除塵器的使用壽命一般在l0年以上，在正常工況使用下，每年的維護費用約為一次性投資的5，甚至更低。當袋除塵器采用進口覆膜濾料時，其使用壽命一般為3-4年，在袋除塵器的總投資中，濾袋的費用約占設備總投資的6570，每年濾袋的換袋維護費用約為設備總投資的2025。僅袋除塵器濾袋的換袋費用，就是電除塵器維護費用的3倍左右。132.6.4 方案比選綜上所述，袋、電除塵器各自存在著其優點及不足，在此，在綜合考慮本項目設計各項指標的基礎上，對這兩種方案進行比選，力求達到最優化設計。下表對電、袋除塵的主要優缺點、性能、及總體經濟投資做了比較。電除塵器和袋除塵器的主要優缺點比較電除塵器袋除塵器優點1. 可以處理較高溫度的煙氣（400）2. 壓力損失較小（約200250Pa）3. 維護費用低，較耐用1. 操作簡單2. 較低的爆炸危險3. 受煙氣性質變化影響小，對粉塵的性質適應性廣4. 出口排放濃度隨入口含塵濃度的變化不大缺點1. 存在爆炸的危險2. 故障排放較頻繁3. 受煙氣性質變化影響大，對粉塵的適應性差1. 用于煙氣溫度較低的場合（小于230）2. 壓力損失大（1500 Pa），且波動較大3. 投資和操作維護費用高4. 對濕度大的粉塵易堵塞電、袋除塵器性能比較表項目電除塵器袋除塵器處理風量能處理大規模的工業廢氣相對電除塵器偏小排放情況一般5Omg/Nm3排放情況，可以達到30mg/Nm3一般30mgNm3，可達到10mgNm3阻力較小，300Pa偏大，1700Pa對廢氣溫度要求400250對粉塵特性的要求比較嚴格，要求控制煙氣粉塵比電阻為1041011 一般，對粉塵比電阻沒有要求設備維護簡單較高一次性投資一般較高運行成本一般較高維護成本一般較高 電除塵器和袋收塵器總體經濟對比表(單位：萬元)生產線規模2000td收塵器類型電除塵器袋除塵器設備一次投資259638消耗費用裝機年能耗費用85.246.7克服阻力年能耗費用12.191.1年維護費用10合計2428說明：此表為國內某大型環保企業做的比較2.7方案確定及工藝流程2.7.1 方案確定由于本設計按要求達50mgm3，電、袋兩種除塵方式均可做到達標排放。而通過以上經濟技術指標的對比，同時借鑒以往煙氣處理經驗（通常對于煙氣量小于1O0000m3h以下時，布袋除塵器比ESP效果較好。但是當煙氣量大于100000 m3h時，兩者就會有較大差距并隨著煙氣量的加，袋式除塵器的總投資會明顯提高），在本項目煙氣處理量420000m3h的情況下，電除塵有著明顯的優勢。當排放濃度(標準狀況)要求為不大于30mgm3時，從低濃度排放和設備達標運行穩定性方面出發，在窯尾選用袋收塵器為宜14。而本設計只要求達到50mgm3，電除塵器已能滿足其要求。另外，考慮到電暈封閉煙氣含塵濃度增大，電場電流會減小，當含塵濃度大于臨界值時，電場電流趨向于零，除塵作用失敗 15。而本項目窯尾煙氣粉塵含量不大于80gNm3，在電收塵允許范圍(不大于100gNm3)內，適合于使用電收塵。綜上所述，本設計在綜合考慮各方因素的情況下，本設計擬采用電除塵。2.7.2工藝流程其工藝流程如下：窯尾電除塵工藝流程圖三、設計計算與選型3.1增濕塔選型由于窯尾粉塵粒度很細，且含塵濃度較高，特別是煙氣的濕含量很低，致使粉塵的比電阻往往高于臨界值，所以一般電收塵器的效果很差。因此煙氣在通入電除塵器之前，需要對煙氣進行調質，使粉塵比電阻降到臨界值以下，以提高收塵效率。3.1.1增濕塔型式的選擇 據有關經驗，本工藝設計中的增濕塔采用上進風下出風上部順流噴霧形式。氣流從上而下，噴嘴安裝在增濕塔的上部，這種配置方式，煙氣和水滴的熱交換條件較好，水滴也不易落入下部灰斗。3.1.2增濕塔內徑尺寸增濕塔直徑根據斷面風速確定。通常控制風速為1.52.0m/s。設計選型中，斷面風速按最大負荷時，取最高值2m/s進行選取以求經濟合理。D= = =8.62（m） =8620mm3.1.3增濕塔有效高度增濕塔的有效高度取決于噴嘴噴入水滴所需的蒸發時間。而蒸發時間與水滴的大小和煙氣的進出口濕度有關。在水泥生產上對于增濕塔的水滴蒸發時間可取710s。h=vt=210=20(m)3.1.4增濕塔噴水量計算根據除塵技術手冊，對于水泥窯煙氣噴霧增濕的估算，一般可按增加1%濕含量，1m3煙氣約需噴水910g。所以，噴水量約為4.2t/h。噴水量應在整個流量范圍內靈活調節。所以根據以上計算的增濕塔內徑、有效高度、噴水量以及相關數據，從增濕塔型號表可查到增濕塔的型號，選用SJ-ZT系列規格為9.022的增濕塔。其相關指標如下表規格（m）處理煙氣量Nm3/h進氣溫度（）出氣溫度（）噴水量(t/h)噴嘴形式壓力(Kpa)數量9.02245800035012015020內外流式1960143.2、電除塵器設計3.2.1電除塵器型號的確定設計選用單區電除塵器，即粒子的捕集和荷電是在同一個區域中進行的。單區電除塵器按結構可分為立式和臥式電除塵。立式電除塵器中的氣流是自下而上垂直運動，一般用于煙氣量較小、除塵效率不太高的情況。立式除塵器較高，氣體通常直接排入大氣，所以在正壓下進行。他的主要優點是占地面積小。臥式電除塵器內的氣流是沿水平方向流動。它的優點是按照不同除塵效率的要求，可任意增加電場長度和電場個數；能分段供電；適合于負壓操作，引風機的壽命較長。本設計由于煙氣量較大，電場多，分段供電等，因此采用臥式電除塵器。按清灰方式可分干式和濕式。干式清灰是通過沖擊振動來剝離電極上的粉塵，收集的粉塵是干燥的，便于綜合利用。濕式清灰是用水沖洗電極，一般只在易爆氣體凈化或煙氣溫度過高，沒有泥漿處理設備時才使用。設計清灰采用干式。按電極形狀可分板式、管式和棒幃式電除塵器。板式電除塵器的收塵極呈板狀。為了減少粉塵的二次飛揚和增加極板的剛度，通常將極板軋制成不同的凹凸槽型。管式電除塵器的收塵極由一根或一組截面呈圓形、六角形或方形的管子構成，放電極位于管子中心。通常用于除去氣體中的液滴。棒幃式電收塵器的收塵使用8鋼筋編成棒幃狀，它結實，耐腐蝕，不易變形，但自重大，耗鋼材多。本設計采用板式電除塵。按電極的大小分常規電除塵和寬間距電除塵器。同極距在400mm以上的成為寬間距電除塵，它在本體結構上與常規電除塵沒有根本區別，但由于間距的加大，供電機組電壓提高，有效電場強度大，板電流密度均勻，趨進速度提高，有利于凈化高比電阻粉塵，因此，本設計采用寬間距電除塵。綜上所述，本次設計采用的是臥式、板式、寬間距電除塵器。3.2.2主要參數已知參數Q=420000m3/hCing/m3 Cout基本設計參數及其計算（1）計算收塵極面積A根據大氣污染防治技術及工程應用水泥工業粉塵的有效驅進速度為0.095 m/s左右比較合理，故初取w為0.095m/s。又由水泥工業除塵技術規范（HJ434-2008）規定，除塵效率至少應達99.9%。=99.9%故，根據德意希公式有：A=8483(m2)即要達到50mg/Nm3的排放標準，收塵面積最少為8483 m2，考慮入口濃度、煙氣溫度等工況不利因素留4%的余量，A=A（1+4%）=8822(m2)再反算（1-0.999）=-（1-0.999）=0.091（m/s）即只要w達到0.091 m/s即可獲得目標收塵效率。取0.095m/s為驅進速度作為設計依據，這樣算出的收塵面積既有一定余量，也不至于使設備選型過大，是較為適合的設計依據值。（2）比集塵面積f=75.6(3)電場數（n）的確定在臥式電除塵器中，一般可將電極沿氣流方向分為幾段，即通稱幾個電場。為適應粉塵的特性，達到較好的供電效果和電極清灰性能，單電場長度不宜過大，一般取3.55.4m，要求凈化效率高的電除塵器，一般選用34個電場。本次設計由于除塵效率較高，故選4個電場。（4）通道寬度（2b）通道寬度2b（b為電暈線到集塵電極之間的極間距），由前所述，采用寬間距，就經濟和技術而言，通常認為極間距400600mm比較合理，（文獻：環保設備設計與應用）在此，借鑒國內其他水泥廠的除塵設備設置，選用400mm的寬間距。3.2.3結構設計（一）殼體結構與幾何尺寸.電場風速及有效斷面(初定)根據水泥工業除塵技術規范（HJ434-2008）規定，干法水泥窯尾風速v小于等于0.85m/s，參考行業經驗，取電場風速為0.8 m/s。故電場有效斷面積為F=145.83(m2)80 m2 采用雙進氣。對板臥式電除塵器而言，其電場斷面接近正方形，或高略大于寬（一般高與寬之比為11.3）極板有效高度h=8.54(m) 圓整為：h=9m。 .通道數Z=40.5 圓整為：Z=40.電場有效寬度B有效=Z2b=400.4=16(m).電場長度單電場長度為l=3.06（m）將l值按每塊板0.5的倍數圓整，取l=3.5m總有效長度L有效=nl=43.5=14（m）.校核（1）實際氣體速度v=0.81（m/s）（2）實際氣體在除塵器停留時間t=17.3s（3）實際有效截面積F=hB有效=916=144（m2）.電除塵器總體尺寸的確定（1）除塵器內壁寬度B=2bZ+4+e=40040+4100+320=16720mm式中，為最外層的一排極板中心線與內壁的距離，取100mm，e為柱的寬度，取320mm。（2）計算柱間距電除塵器在與氣流流動方向垂直斷面上的柱間距Lk=(B+e)/m=(16720+320)/2=8520(m)式中,e為柱的寬度，取320mm，m為室數。（3）電除塵器在沿氣流方向上的柱距長Ld=l+2le+C=3000+2700+400=4800mm式中, le為立柱至陽極板邊緣的垂直距離，取700mm；C為柱的寬度，取400mm。（4）從收塵器頂梁底面到灰斗上端面的距離H1=h+h1+h2+h3=9000+200+40+200=9440（mm）式中, h電場高度； h1從收塵器頂梁底面到陽極板上端的距離，取200mm； h2收塵極下端至撞擊桿中心的距離，取40mm； h3撞擊桿中心到灰斗上端的距離，取200mm（5）灰斗上端到支柱基礎面距離根據電除塵器的大小，可取H2=1000 圖一 電除塵器橫斷面圖.電除塵器零部件的設計和計算（1）進氣煙箱采用水平進氣，用雙進氣煙箱，并取v0=10m/s，進氣口面積為：F0=5.8（m2）進氣煙箱大端的頂端可距梁底面350mm左右，以防止竄氣。為防止粉塵在進氣煙箱底板的沉積，底板的斜度需大于50。考慮到進氣口盡可能與電場斷面相似，可取F0=25602270（mm2）進氣煙箱長度Lz=0.55(a1-a2)+250=0.55(9440-350-600-2900)+250=3324(mm)進氣中心高度（從進氣中心至側部低梁下端面）H3為H3=（Lz-100）tg50+600+850+0.52900=6742(mm) 圖二 進氣煙箱（2）出氣煙箱出氣煙箱采取水平出氣方式，并設置槽型板，取各出氣煙箱小端截面F0= F0=2.562.27=5.8（m2）出氣煙箱大端的頂端取在頂梁底面下350mm處。出氣煙箱大端高度h5：h50.8 a1+0.2 a2+170=0.8（9440-350-600）+0.22900+170=7542（mm）出氣煙箱底板斜度取60以上。出氣煙箱長度LW: LW=0.8L2=0.83324=2659(mm) 圖三 出氣煙箱（3）灰斗根據電除塵技術，采用四棱臺狀灰斗，在除塵器每個獨立供電區下面設置一個灰斗，灰斗斜度至少取60。根據排灰量，灰斗下料口選取400mm400mm，灰斗高取3500mm。在沿氣流方向設4個灰斗，與氣流垂直方向設4個灰斗，即每個區兩個灰斗，共16個灰斗。灰斗采用鋼結構，并在灰斗內設有三道隔板以防止氣流短路和二次飛揚發生。根據灰斗的排灰量可選用YD系列刮板輸送機。型號為YD430。（/supplyself/51005730.Html）要特別注意防止灰斗與排灰裝置間的漏風，在排灰裝置的出口處需設密封性良好的排灰閥。為減少排灰輸送機的輸送復合，輸送機的輸送方向應該使與氣流方向相反，即物料從收塵器的尾部向頭輸送。（二）氣流分布裝置.分布板的設計a.分布板層數的確定：由于=12.420故分布板的層數取n=2b.分布板的阻力系數：=N0（）2/n-1=1.812.42/2 -1=21.32式中，阻力系數； N0氣流在入口處按氣流動量計算的速度場系數。對于直管或帶有導向板的彎頭N0=1.2；對于不帶導向板的緩慢彎頭，當彎管后面沒有平直段時N0=1.82；由于進口處是不帶導向板的緩慢彎。彎管后設有平直管，故取N0=1.8；N多孔板層數。開孔率的確定：多孔板的阻力系數與它的開孔率f下式確定=（0.707+1-f）2/f2為避免求高次方程，已知阻力系數，可利用圖解法求解。查圖可知，f=28%。c.氣流分布板的尺寸根據電場斷面，進氣管出口到第一層多孔板的距離Hp應滿足的條件為 Hp0.8Dr式中，Dr進氣管的水力直徑，Dr =; nF0斷面的水力直徑。Dr =1.20（m）0.8Dr=0.81.20=0.96 故取Hp為1.0m。相鄰兩層多孔板的距離l2應滿足的條件為l20.2 Dr式中，DrFk斷面上的水力直徑，Dr =; nkFk斷面上的周長。由0.2 Dr =0.2=0.2=0.85（m）取l2=1.0m 圖四 氣流分布板根據圖四，可以計算的寬度和高度分別為B1=B2=H1=4350mm H2=6128mm為了避免分布板沉積下來的粉塵堵塞。在分布板與進、出氣底板之間要有一定的間隙=0.02h=0.029000=180(mm)，故兩層分布板高度為 H1=4170mm H2=5948mm多孔板可由3mm厚的鋼板彎成槽型制成，其彎邊可為25mm，這樣可以增加板的剛度，其寬取400mm左右，上下焊以聯結板，上部用螺栓懸吊于上部頂梁，下部與一撞擊桿相連，敲擊撞擊桿則可振落板上的積灰。多孔板上每個孔徑取50mm，且靠近氣孔的一層孔徑比靠電場一層孔徑小些，孔隙率也可小于靠電場一層的孔隙率，每條多孔板間應采用若干個（相距2mm左右）聯結片聯結，以免受風力作用時前后錯開，造成氣流短路。電除塵器安裝好以后，要求對分布板進行通氣測試，氣流分布不均勻處，貼堵或切割部分孔眼，調整達到5%的測定速度大于或小于30%氣體的平均速度為止。衡量氣流分布均勻程度的標準很多，本設計及測試中按要求最嚴的美國均方根值法來衡量，應不大于0.25。.分布板的振打多孔分布板需要安裝振打機構，以清除板上的積灰。因除塵器較寬，故采用與收塵極類似的振打方法。將振打軸伸入兩層分布板中間，并用夾板夾住每層分布板，用連桿將兩層分布板聯結在一起，在其中較長的分布板上安裝砧子，當安裝在振打軸上的錘子打擊砧板時，振動傳到兩層分布板上。氣體分布板的振打也采用撓臂錘連續振打，其砧頭固定在分布板工字鋼支架上，分布板工字鋼支架借助鋼管將幾層分布板聯為一體，將振打力傳到分布板上，使粉塵落入下灰斗。分布板的振打控制應是連續的。.槽型板的設計在電收塵器的電場內，由于氣流渦流現象的存在，使得無論電場長度有多長，總有一些微小粉塵從電場逸出，流向出氣箱和出氣管道。此外，在靠電場出口部分的極板在振打時會產生粉塵的二次飛揚，這些粉塵一般在電場中也來不及重新沉積到沉積板上便脫離電場流出。從而使出氣箱和出氣管道中存在積灰，而且這些灰粒較細，大多在5m以下，因此降低了除塵效率。當加了槽型板以后，對粉塵的二次飛揚有強烈的吸收作用，提高了除塵效率。槽型板可用3mm厚的鋼板制成（冷壓或熱軋），一端焊以6mm的連接板，然后懸吊于上部懸吊架上。每塊槽型板寬100mm，翼緣為30mm，兩槽型板的氣流間隙取50mm左右，使孔隙率不小于5%。槽型板用鋼管、螺栓、螺母固定聯成一組，因此在末端電場出口設置兩排槽型板并裝有振打機構，已清除板上的積灰。為防止槽型板受氣流作用而擺動，在槽型板的背風面需裝設一限位工字梁，并用U形螺栓將槽型裝置箍住。（三）集塵系統集塵系統包括集塵極板、極板懸掛構件和清灰裝置。（1）集塵極的設計極板的選擇考慮到極板要有良好的電性能，即板電流密度分布均勻；由良好的振動加速度分布性能，即當極板從下部被振打時；沿極板高度方向板面的振打加速度分布基本上均勻；有較好的防止粉塵二次飛揚的性能；有較小的鋼材耗量，有較大的剛度；板邊緣沒有銳邊、毛刺，沒有局部放電現象。故從這幾個方面來選擇、極板形式大致可分為平板式、箱式、和型板式極板三種。本設計選用型板式極板，型板式極板有大C型、Z型、CS型、YC型極板等種類，型板式極板是目前應用最廣泛的一種，其斷面形狀雖各有不同，但其性能相差不大，其中大C型和Z型極板采用較多。大C型加工對稱性好，軋制容易，且不易扭曲，電性能較好，防止粉塵二次飛揚性能、剛度和清灰性能也較好。CS型、CSA型極板相互鉤結，增加了極板剛性，使極板的振打性能好，且防止高溫變形。YC型極板寬度增加到763mm，可以節約鋼板，剛性又好，適用于大型電除塵器。設計采用YC型極板。參考BS型系列魯奇電收塵器，沉淀極采用YC254型極板，它使用冷軋鋼板軋制而成的。極板安裝時彼此相扣連接，極板單點懸吊，上端用螺栓固定于極板懸吊梁上，下端與振打桿用螺栓固定，振打桿采用厚壁鋼管上焊接懸掛板與極板連接，這樣傳遞到收塵極板上的振打有明顯的提高，從而增加了其整體清灰效果。.陽極排數的確定陽極排數可由通道數確定，即 M=Z+C1式中 C1室數，設計電除塵器為單室，故C1為2。則M=40+2=42.極板的懸吊 極板被懸吊在殼體頂梁的小梁上。用連接板將極板和小梁通過焊接連接在一起，這種懸吊方式能獲得較大的振打加速度。下部采用連接板焊接，極板下部留有一定的空隙，以防止極板受熱膨脹，從而引起極板變形和極距變化，導致收塵效率下降。.極板的振打形式收塵極的振打是采用撓臂錘擊裝置。每一排收塵極用一副撓臂錘敲打。為減少二次飛揚，相鄰的兩副錘錯開分別振打。傳動軸的回轉是借助于減速器來實現的。根據具體的條件各電場采用不同的振打周期，從而保證其振打效果。振打是沿平行于板面的方面，優點在于，既可保證極間距不變，又可使粉塵和極板面更容易脫落。采用間斷振打，每分鐘6次，并按順序分開振打，6h振打一次，一次10min。（配圖）（四）電暈極系統 電暈極是電除塵器的放電極亦即陰極。電暈極必須要有良好的放電性能和便于粉塵的振落；應有好的機械強度，能耐一定的溫度和含塵氣體的腐蝕。電暈極系統包括點暈線、電暈極框架、框架吊桿、支承套管及電暈極振打裝置等。.電暈線得選擇電暈線應選擇放電性能好，起暈電壓低，對煙氣條件變化的適應性強；機械強度大，不斷線，耐腐蝕；高溫下不變形，利于振打傳遞；有足夠的剛度以及清灰性能號等。常用的電暈線有圓線、星形線、RS線、鋸齒線、魚骨線。圓形電暈線耐腐蝕，電暈線越細，電暈放電性能越好，但機械強度差，一般僅用于小型管式電除塵器，不宜用于臥式電除塵器。星形電暈線的放電性能好，不易產生粉塵的二次飛揚，但機械強度不夠大，一般用于臥式電除塵器的末級電場，有利于提高除塵效率。近年來，發展了多種形式的芒刺線，有RS線、鋸齒線、魚骨線、RS管狀芒刺線等。還有魯奇公司研制的V15線，放電性能較好，具有起暈電壓低，電暈電流大的特性，對含塵濃度大、塵粒細的煙氣，仍具有較高的除塵效率。本設計除塵器第一電場第三電場采用魯奇型電收塵器的V15線，第四電場采用魯奇型電收塵器的V0線。.電暈極排數和線間距的確定陰極排數和通道數相等，故y=Z=40。在臥式電除塵器內陰極線間距大小會直接影響到電暈電流值和除塵效率。線間距如果太近，電暈線會發生電屏蔽，使線單位電流值下降，隨著線間距增大，單位長度電暈電流值趨向定值，因此線間距也不宜過大，否則會減少電暈線總長度，使總電流下降，降低除塵效率。這樣會存在一個最佳線距與電暈線的形成和外加電源有關。一般取0.60.65倍通道寬，本設計采用ZT24板型極板，名義寬度為480mm，根據極板的構形，應將電暈線放置在凹槽的中間，因此取線間距為240mm。（選定了配圖）.電暈線的固定 放電極懸掛框架水平桿和垂直桿全部采用鋼管，用專用管卡進行固定，下部與框架連接的間距架用90彎頭向上，整個懸掛架設計合理，堅固輕便，減少了內部空間占用，現場安裝方便。放電極絕緣子支承中絕緣支承中絕緣套管有700mm和500mm高兩種，即保持下部直徑和斜度不變而使上口直徑加大，可是頂梁高度降低。為了使絕緣套管在500mm高時能承受400mm間距所需的高壓而穩定使用，設計了與之相配套的支撐底座，將原來的支承底座和電流保護管設計成一體，并穿過電流保護管的懸吊管上加有一個電流擴散管，加大了懸吊管的曲率半徑，從而能有效地提高電場內部的電壓和場強。這種結構的特點是可減少反吹清掃氣體量和增加反吹清灰效果，有效地防止了絕緣管內壁上的積灰和爬電。每個電場的放電極懸掛架用四根吊桿懸吊于頂梁內的絕緣套管上，為防止絕緣套管表面冷凝結露而引起的電擊穿，在絕緣套管下部的支座內設有電加熱器，它有兩組400W的加熱器組成，同時在頂梁內設有恒溫控制器用以控制頂梁內氣體的溫度。.電暈極的振打當排放濃度（標準狀況）要求為50mg/m3以上時，放電極振打傳動裝置為頂部凸輪提升機構，采用擺動錘擊方式，裝在振打軸上的振打錘隨著軸的轉動而提起下落打在放電極框架的砧頭上，從而抖落附在放電線及框架上的粉塵。當排放濃度（標準狀況）要求低于50mg/m3時，放電極振打采用側部振打傳動，放電極振打控制應是連續進行的。因排放濃度要求為低于50mg/m3，所以采用側部振打傳動。.保溫箱及高壓進線箱如果電暈極框架的支承絕緣套管周圍的溫度過低，則其表面會出現冷凝水汽，那么，當收塵器操作時，便容易沿絕緣套管表面產生沿面放電，使工作電壓升不上去，以致無法操作。所以在絕緣套管附近需裝設管狀電加熱器。因為殼體采用工字梁結構，則在套管外設保溫箱，保溫箱內的溫度應高于收塵室煙氣露點溫度。并在保溫箱裝設恒溫控制儀，以便控制加熱器的工作。保溫箱的內部尺寸在保證不發生電擊穿條件下尺寸越小越好，這樣既可節省材料，減輕質量，又有利于內部清掃。保溫箱的殼體保溫層可采用100mm厚的礦渣棉，保溫箱的各部分尺寸按下式計算：A0=（1.21.4）SH0=（22.5）SB0=（1.11.2）S式中 S收塵器內兩極間的距離，取400mm。A0=280mm H0=500mm B0=240mm（五）.輸灰系統電除塵器的排灰裝置要求密閉性能好，工作可靠，滿足排灰能力。本設計采用下述設備和備件組成輸灰系統：一臺除塵器共有16個灰斗，每個灰斗下部設有檢修用的插板閥和星形卸灰閥，星形卸灰閥下部設有兩條縱向螺旋，一條橫向螺旋和一個儲灰倉，灰倉倉壁上設有倉壁振動器和高料位監測器，灰倉下部設星形閥和加濕機。操作時，除塵器灰斗下星形閥、灰倉星形閥、加濕機按順序卸灰。每操作班將除塵器收下的灰儲于灰倉，白班由汽車拉走。選用的主要設備如下： 星星卸灰閥 400400 16臺 功率=2.5kW 儲灰倉 4000 1臺 儲灰量約40m3 粉料加濕機 JS4030（雙螺旋攪拌加濕） 1臺 輸灰能力 12t/h 功率 15 kW（六）電除塵器總體外形尺寸除塵器總長=進氣煙箱長+柱距長電場數+出氣煙箱長 =3324+48004+2659=25183（mm）除塵器總寬=2走臺寬度+室數柱間寬 =21800+116520=20120(mm)除塵器總高=極板有效高度+灰斗高度+頂部大梁高度+頂部遮攔高度+底部卸灰閥高度 =9000+3500+1700+1200+600=160003.2.4供電系統的設計a.供電裝置的選型二次電壓一般電除塵器工作電壓為異極間距乘以平均場強，工作場強一般為30003500V/cm，空載場強一般為4000V/cm。工作電壓 U1=（30003500V/cm）20cm=6070kV空載電壓 U2=4000 V/cm20cm=80 kV.二次電流選取板電流密度為0.40mA/m2,取每個電場用兩臺整流器，故每個整流器對應的極板面積為8822/8=1103 m2，故整流設備應輸出的電流為I=0.41103=441（mA）根據計算求得的電壓和電流值，在高壓供電裝置的定型產品樣本中選與計算值接近的裝置，所以選用GGAJ02-1.0/72型的自動控制高壓硅整流器8臺。b.接地保護對除塵器本體、變壓器和控制柜等的接地保護要求：由于高壓硅整流器的正極是接地的，負高壓接到電除塵器的陰極系統，為了保證人身安全和電除塵器的可靠運行，電除塵器本體、整流變壓器和控制柜等的接地要認真做好。一般在電除塵器本體頂部設一圈接地母線（扁鋼）保溫箱和人孔門等接地用扁鋼與接地母線焊接。另在電除塵器本體和整流室的下部設一圈接地母線，再使人孔門殼體與此接地母線焊接，則上下接地母線通過金屬殼體連成通路。再用接地母線與電除塵器本體和整流室周圍裝設的接地網絡連接，電除塵器殼體要與接地網可靠連接，接地點要求每個電場設一個，用扁鋼與接地網相連接，整流室內所有金屬部分如控制柜、變壓器和電抗器及其外殼體的接地端、電纜頭支架、金屬隔離網，都必須十分可靠接地。（14）殼體電收塵器全部采用鋼結構外殼。殼體基本可分：框架式結構、板、頂梁、立柱、底梁、內部支撐網架、頂蓋板、進出氣口、下灰斗等，其相互連接形成一個完整的外殼，承受全部構件物的重量及外部附加載荷。其中包括灰重、保溫層重、樓梯平臺重、風載、雪載、地震載荷等。頂梁、灰斗、進出氣口均設有雙層人孔門，既方便進入內部安裝和檢修，又減少體側向變形，承受側向風載，增加殼體橫向強度，在進出氣口與側板連接的立柱處安裝有V字形支撐。頂梁為箱型結構，梁內安裝放電極支撐裝置。極板懸吊梁安裝在頂梁兩側的支撐角鋼上。中間頂梁一端連接高壓進線箱，使結構緊湊，安裝方便。頂梁與側柱采用鉸聯接，解決了由于熱膨脹而產生的應力集中問題。灰斗采用四棱臺形。灰斗板壁與水平面夾角為6070，目的是為了防止粉塵堆積。電收塵器的下部排灰選用拉鏈機、刮板輸送機、回轉卸料器。為消除應力，拉鏈機和殼體下部灰斗之間應裝設伸縮節。電除塵器本體由安裝在底梁下的活動支座及固定支座支撐，以保證各支點在正常運行時沿各自膨脹方向上自由移動。（15）電除塵器的保溫和防腐為了使通過電除塵器含塵煙氣的溫度不至于大幅下降和腐蝕設備，必須在殼體外表設保溫層，選用石棉作為保溫材料。電除塵器保溫層安裝十分重要，它除了關系到收塵器性能的好壞外，很大程度上影響收塵器構件的應力。殼體保溫可以在一定程度上防止煙氣的結露，避免設備的腐蝕。延長電除塵器使用壽命，降低設備的維護費用，所以必須認真做好保溫層的施工。在收塵器殼體安裝完畢后，必須先進行漏風試驗，待實驗檢驗合格后，才能進行保溫層的安裝施工。鋪設保溫層前，應將殼體外表面的鐵銹及塵土清除干凈，然后將保溫層固定螺栓按圖紙規定的間距焊于殼體上，再涂上一層防銹漆。保溫層材料容易吸收潮氣，應采取措施防止其受雨水澆淋。保溫材料的拼接部分，不應存在間隙，以免影響保溫效果，如有間隙，則應用同樣的材料充填。設備的防腐主要采用防腐涂料和防腐材料。常用的防腐涂料有各色原漆、紅丹酚醛防銹漆、各色過氯乙烯防腐漆、各色聚氨酯環氧防腐漆等。涂料選用時應符合以下要求：涂料應有良好的耐腐蝕性，必須根據接觸介質的具體情況選擇涂料品種，所選用的涂料對接觸的介質必須有較高的耐腐蝕程度；涂層應密室無孔，并有良好的物理機械強度。一般采用增加涂層次或改性的方法使涂層密實無孔；涂層應有良好的附著力；良好的耐熱性；涂料施工方法必須切實可行；防腐、防潮、防工業大氣的腐蝕、耐紫外線日照等物理因素作用；能在室溫下固化等。（16）儀器儀表包括除塵系統計器儀表和料倉料位檢測系統兩部分內容，前一部分計器儀表置于本除塵系統控制室內的一臺儀表柜中，后一部分設備安裝在料位計控制室內。a. 電除塵器頂部保溫箱溫度檢測電除塵器頂部10個保溫箱，每個保溫箱設一個溫度檢測點，共10個測點，由Pt100鉑熱電阻進行溫度檢測，每個測點的溫度由控制室內儀表上的數顯溫控儀進行顯示，并通過溫控儀對相應電加熱器進行控制