电除尘器的设计计算

摘要：

电除尘器是使含尘气体通过高压电场，进行电力过程中，使粉尘荷电，粉尘积于电极板上，使尘粒从气体中分离出来的一种除尘设备。其工作原理涉及到电晕极放电，气体电离和粉尘荷电，荷电粉尘的钱一盒捕集，粉尘的清除过程。电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于，分离力主要是静电力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这就决定了它具有分离离子耗电能少，气流阻力也小的特点。由于静电力相对较大，所以对粒子有较好的捕集效果。本设计采用普通干式单进风电除尘器，除尘效率设计值为99.2%，进风口对应的断面接近于正方形，高与宽的比为1.1：1，采用收尘极悬挂形式Ⅱ，沿气流方向和垂直于气流方向均设置两个灰斗。本设计具有以下优点：压力损失小；处理烟气量大；能耗低；对粉尘的捕集效率高；可在高温或强腐蚀的气体环境下连续操作。

关键词：电除尘器 四棱台状灰斗 悬吊型式

电除尘器是锅炉必备的配套设备，它的功能是将锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。

电除尘器是一种烟气净化设备，它的工作原理是：烟气中灰尘尘粒通过高压静电场时，与电极间的正负离子和电子发生碰撞而荷电（或在离子扩散运动中荷电），带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上，通过振打等方式使电极上的灰尘落入收集灰斗中，使通过电除尘器的烟气得到净化，达到保护大气，保护环境的目的。

电除尘器的主体结构是钢结构，全部由型钢焊接而成，外表面覆盖蒙皮（薄钢板）和保温材料，为了设计制造和安装的方便。

电除尘器基本结构如下：

1、进气烟箱 8、振打及传动系统

2、出气烟箱 9、槽板系统

3、壳体 10、11、下灰系统

4、阴极系统 12、楼梯平台

5、阳极系统 13、高低压供电系统

6、阴极框架 14、户壳及保温层

7、阳极框架 15、阴极电晕线

电除尘器的设计计算：

1. 值的确定

对于电厂锅炉的除尘器，影响值的因素很多，煤的含硫量是影响值的主要因素。当煤的含硫量大于%5.0，小于%2，粉尘中ONa2含量大于%3.0，电晕线采用芒刺型电极，本设计极间距取为300mm时，可按下式计算：

625.04.7KS （cm/s）

式中，S——煤的含硫量（%）；本设计中含硫量为0.96%

K——平均粒度影响系数；其值按表1选定

平均a(m)

10 15 20 25 30 35

K 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15

表1 平均粒度影响系数

平均a1002211nnaWaWaW

式中，1W，,2W——粒度为1a，,2a组成的百分比；

1a，,2a——粒度平均粒径；

粒径（m） 45-35

35-25 25-15 15-10 10-5 ＜5

百分比组成 10.9 18.4 20.2 28.8 15.9 5.8

表2 烟气粒度分布表

平均a1008.55.29.155.78.285.122.20204.18309.1040

8575.18(m)

查表1，K取为0.99

则，14145.796.099.04.7625.0cm/s

2.计算所需收尘极面积A

电除尘器工作时的实际条件（如烟气的温度，性质，风量，风压等）与设计时设定的条件存在的差异，或者选取某些数值（如驱进速度，选定的振打周期以及气流分布等）与实际有出入，因此在电除尘器的设计当中，必须考虑一定的储备能力。从Deutsch效率公式可知，设计时改变A，Q，，四个数中的任何一个，便可使除尘器的工作能力有所储备。

本设计取除尘效率为99.2%

AKQ)1ln( （m2）

式中，A——所需收尘极面积；

Q——被处理烟气量；

——除尘器要求的除尘效率；

——粉尘驱进速度（m/s）；

K——储备系数。

按一台除尘器计算：

则Q为230000 m3/h。

取除尘效率为99.2%，K取为1；

则，A59.41681074145.03600%)2.991ln(230000m2

3.初选电场断面F

F=)3600(Q

式中：Q——被处理的烟气量 （m3/h）

——电场风速（m/s）

电厂风速的确定;积尘区风速变化较大，但除尘器内平均流速却是设计和运行的主要参数。由处理烟气量和电除尘器过气断面面积计算烟气的平均流速。

2.1~8.0取值范围为电场风速m/s，

8.0为可取m/s

则，F=8.03600230000=79.86 m2

4.求电场高度

86.79Fm280m2

采用单进风口（每台除尘器仅有1个进气箱）

为了使气流沿断面均匀分布，所以进风口所对应的断面要接近于正方形或高度略大于宽度（最大取1.1倍）。

所以极板高度h：

Fh

86.79h=8.936m

取h=9.83 m

对极板高度进行圆整。因为高度大于8 m，所以以1.0 m为一级。

所以取10h m

5.求通道数Z

hKSFZ)2(

式中，S2——相邻两极板中心距，（m）；

K——收尘极板的阻流宽度。

取K为0.0015 m

754.2610)0015.03.0(86.79Z

将Z圆整为整数

所以Z27

6.电场断面F

电除尘器电场的有效宽度有效B为：

有效B）（KS2Z

有效B0595.80015.03.072）（m

有效BhF

595.800595.810Fm2

7.除尘器内壁宽B

本设计为单进风；则：

22ZSB

式中，——外层的一排极板中心线与内壁的距离，可在100~50 mm间选取；本设计中取100 mm；

8300100227300Bmm

本除尘器收尘极的悬吊采用型式Ⅱ

灰斗采用四棱台状灰斗，每个电场区对应一个灰斗

8.柱间距KL

电除尘器在与气体流动方向垂直断面上的外侧柱间距离KL，可按下式计算：

KL12B

式中，1——除尘器壳体钢板的厚度，取5 mm

KL8310528300 mm

9.内高1H

除尘器顶梁底面至灰斗上端面的距离1H可按下式计算：

1H321hhhh

式中，h——收尘极板有效高度（m）；

1h——当极板上端悬吊于顶梁的X型梁上时（型式Ⅱ），1h0；

2h——收尘极下端至撞击杆的中心距离，按结构型式不同取2h50~35 mm；

3h——撞击杆的中心至灰斗上端的距离，一般取3h300~160 mm。

取2h40mm，3h240mm

1H321hhhh=10000+0+40+240=10280mm

10.电晕极框架高度2H

图1 收尘极与电晕极的配置图 本设计电晕电极与收尘极采用图1所示的配置，电晕电极框架上端与梁底面的竖直距离01h及框架下端与收尘极撞击杆中心距离（在投影高度上）02h按表3所列数据选取；

表3 极板配置尺寸

极间距 300

400

极板悬吊形式 Ⅰ

Ⅱ Ⅰ Ⅱ

01h (mm) ﹥220 180 ﹥330 240

02h（mm） 160 220

该设计选取悬吊形式Ⅱ，极间距为300mm, 则01h=180mm, 02h=160mm；考虑框架由两段式组成。

2H)(21002011hhhH

式中，01h——电晕极框架上端与梁底面的竖直距离；

02h——电晕极框架下端与收尘极撞击杆中心线的距离（在投影高度上）；

0h取100 mm

则2H)10016018010280(21=4920mm

11.每个电场的电场长度

电除尘器每个电场的长度可按下式计算；

nZhA2

表4 电场数量的选择

-vln(1-η

w <3.6～4 >4～7 >7～9

5 3 4 5

<5～9 2 3 4

9～13 - 2 3

式中，n——电场数量，查表取2

86.310272259.4168m

圆整，取4m

12.除尘器壳体内壁长HL

计算电除尘器沿气流方向的内壁尺寸时，需适当选择尺寸，该设计采用电晕极欲收尘极的配置采用图1所示形式，则：

500~4001e mm

500~4502e mm

440~380c mm

这样，除尘器壳体内壁长度为：

HLccnee122)2(

该设计中1e400mm，1e450mm，c400mm

则HL4004002)40045024000(2=11000mm

13.求沿气流方向的柱距

电除尘器的柱距根据结构形式不同而不同，本设计采用收尘极悬挂形式Ⅱ，则梁柱一般采用工字钢组合形式断面，则有：

中间柱距：cLed22中间

外侧柱距：222cLed外

所以cLed22中间=4000+900+400=5300mm

222cLed外=4000+900+200=5100mm

外侧柱距与除尘器内壁距离X：

X1e400mm

14．进气箱

烟气都是从流速较高的管道引入除尘器，为了保持除尘器有较高的除尘效