电除尘器的设计计算及制造安装

一一吉化科技设备设计电除尘器的设计计算及制造安装王天亮吉化公司染料厂、摘要该电除尘器用于硫酸生产中捕集工艺气中的粉尘。其形式为单通道三室管式电除尘器〔国外也叫原式,阴阳极线未用必的钢管,操作温度可高达℃。阴极吊挂处的绝缘未用石英锥筒支架,内淇石英砂密封,阴极振打轴采用石英套管和绝缘瓷轴传动,并用高硅载铝布密封,从而使高压绝缘和气体密封效果良好。在电除尘器兑体结构设计中,未用计葬机优化设计,我厂将亡管式电除尘器用于万,屯级硫酸生产中,在国内是第一家。关键词电除尘器设计计算制造安装前言自年英国的第一次将电除尘器应用于工业生产以来,已有八十多年的历史,但只是在近三十年来,随着世界工业化水平的提高,电除尘技术才得以迅速发展。硫酸车间的电除尘器被用于硫酸生产的净化工段,捕集气体中的粉尘,是硫酸生产的大型重要设备之一。原有电除尘器是五十年代苏联产品,至今已运行三十多年,由于壳体严重漏气,出入口温差极大及结构缺陷等原因,使得除尘效率降低,影响生产,为此公司拨款万元,决定对其更新。公司原计划采用常规板式电除尘器板式电除尘器的极板在高温下易变形,而我厂电除尘器操作温度高达。℃属高温电除尘器,因此不宜采用板式。后经反复研究,决定由我厂设计科自行设计。我科接受任务后,考察了国内同行的电除尘器运行情况,并请教了四川省化工设计院,西北重型机械研究所等有关单位。查阅了大量电除尘设计及使用资料。经反复对比论证,我们最后确定采用管式的电除尘器。由于管式电除尘器的阴、阳极线采作者简介王天亮岁,机械工程师,年月毕业于郑州工学院化机专业。同年分配到吉化染料厂,先后在机加车间、设计科工作。曾参与该厂十万吨级硫酸车间大型设备电除尘器的设计,建立了计算机辅助设计工作站,现负责本厂苯酚丙酮和苯配新装置的筹建工作。用必的钢管,并固定于矩形钢框架内,因此高温下不易变形,操作温度可高达℃。适应粉尘比电阻范围广,进口气体的含尘量可高达’。且结构简单,易于安装维护。在电除尘器壳体结构设计中,采用计算机优化设计,不仅节省了材料,也使其结构更合理。我厂将么管式电除尘器用于万吨级硫酸生产中,在国内是第一家。简介电除尘器的工作原理含尘气体流经高压不均匀电场时,在外加电场的作用下,气体电离,使得尘粒荷电、带电尘粒在电场力的作用下,带负电荷的尘粒向阳极移动,反之向阴极移动。灰尘分别沉集在阴、阳极上,到达一定厚度时,通电振打而脱落,经集灰斗、星形卸灰阀而排出电除尘,从而达到除尘的目的。管式电除尘器的结构介绍型式见图本电除尘器为卧式单室三电场钢壳式外保温结构。阴、阳极采用管式框架结构,壳体由八个支承式轴承支承。气流工艺气体经进气管进入进气箱,经二层分布板均匀进入电场,经过三个电场后,经出口分布板进入出气箱,出电除尘器。进、出气箱均设有振打装置,进气箱分布板为机械连续振打,出气箱内为手动间断振打。振打阳极采用底部侧向双面旋转式振打,转速为阴极采用中部侧向双面旋转式振收稿日期年第卷第期吉化科技打,转速为,除一号电场阴极采用连线振打外,其余均采用间隔振打,以免引起二次飞振。屯呈田二址十一一十一丫月一一一作川川月汗日址年月尸十。山应崖二理,一一一二,刁‘刁二一一、、一一一一二工弓月,月月一、一、口耸蕊巴排灰进气箱底部及每个电场下方集灰斗底部均设有星形卸灰阀,灰尘经星形阀进入排灰螺旋而排出。通过上述装置,而起密封作用,以防外界空气进入电除尘内部。管式电除尘器的特点工作温度高普通板式电除尘器由于阳极采用型或型板,厚度较薄,长度大,高温下极易变形,而管式电除尘器的阴、阳极线均采用必袄·钢管,并固定于矩形钢框架内,使得整体刚度加强,高温下不易变形,从而使得管式电除尘器能在高温下操作使用成为其突出特点。起晕电压低由于阴极线采用必钢管,上穿必不锈钢放电针,由于放电针端部很细约为一因此起晕电压低,操作性能好。集尘面积大由于采用了钢管作极线增加了辅助阴极,使得阴、阳极均有集尘面积,因此同一容积能得到较大的集尘面积。!结构简单、易于安装由于阴、阳极采用框架结构,便于在工厂制造,不易变形,现场安装方便,易于调整。了丰十—一—十卜一一一一一洲具有辅助阴极管式电除尘器阴极部分带有辅助阴极线,从而能够处理高比电阻的粉尘几·,因反电晕逆电离而产生大量带正电的尘粒时,接负电的辅助阴极能有效地吸附这些尘粒,从而保持了良好的’除尘效果,避免阴极性肥大现象。辅助阴极与阳极之间形成的均匀电场,有对带电尘粒加速向阳极移动的作用,从而提高除尘效率,而板式电除尘是不具备上述特点的。管式电除尘器的总体设计管式电除尘器的主要参数计葬’处理含尘气体的性质处理炉气量。按年产万吨硫酸计炉气温度一℃。℃炉气含尘量一炉气成分见表一表一炉气成份成份组成一一一一一粉尘成份三氧化二铁··砷一一吉化科技年第卷第期等粉尘粒度分布见表一弓表一粉尘粒度分布表产粒径平均值含量写一一总计誓了粉尘比电阻见表一表一粉尘比电阻表。温度℃比电阻口·火火。。要求除尘器出口气体含尘浓度。一则除尘效率刀一么设计时必要数据气体进口压力一气体出口压力。一2200(Pa)(3)漏气率:C。一5%(4)当地大气压:P。~。.IMPa(5)两极型式:集尘极(阳极):必32xl.2钢管,长L-6000m,间距为:42mm,整齐排ylJ。电晕极(阴极):必32xl.2钢管(上穿必3mm,长10omm,白钢放电针),间距为48omm,整齐排列。(6)两极排布型式://///////////////////洲洲zzzzz///z/////洲洲////厂厂厂厂b/c1.0一1.吕2.0图2一ld值图将有关值代入上式得:拜。一13.16kV(当RA取0.05时)(2)拜。=E。R*In(RB/RA)(管式)(kV)RB一阳极半径R。~1.6cm同时可求得:拜。~7.3oKv(当R、取0.05时)2.1.5电晕电流i板式:i~KfobZIn(d/rA)拜(拌一拼。)(rnA/em),率.ZK甘八”一币骊蔽瓦夕瓦乃、拼、拜一内’、‘20000弓笋杯子00000集尘极/000000000擂助阴极杯几。K一温度为t℃、压力为P大气压时的离子迁移率(CmZ/Vs)K一K。00000000273十t27300000000000000000000000000K。、S可查表2一4表2一41+S/27311+S/(273十t)P求得:K。、S数值表即同极距B一36omm;异极距b。一18omm放电点与阴极间距b~18omm两放电点间距Ze一380mm2.1.3临界电场强度Eo:E。一(31.。Zp+9.54卉瓜)又1。3(v/cm)p一气密度因子RA电晕线半径CmP一操作压力MPa;T。=273+25(“k)t一操作温度代入有关数据,求得E。~41.95(Rv/cm)2.1.4临界电压脚气体名称NZHZO组分%KoSl00.4076751.84505791.845250.567f0一换算常数.f。一gxl护b一异极距(cm),b=18emt一操作温度(C)t~385℃。将t一385代入担嘉;告,得值1.584。1+675/273八502一U‘“U‘入上’“。任入砰万丽万获弃不而一(l)胖。=EoR,In(d/R*)(kV)而d值由b/e值决定。b/。一180/190~0.95查图2一1可得:d~1.4e:,d一1.4X190=266mm=26.6em1.105(emZ/vs)将数值代入,依次求得:Ko:=4·7(emZ/vs)KN:=4.74(emZ/vs)年第l卷第s期吉化科技49—K。,o=0.898(em“/vs)混合气体中的离子迁移率KK-不卫翼蝉2攀毛7‘、一C,K:+CZKIK,、KZ不同气体的离子迁移率(emZ/vs)C工、C:不同气体的浓度:(%)(1)在502与N:混合气体中:CsoZ=10/(10+79)一11·24%则:CN一79/(79+10)=88.76%代入数据后,可求得:K,一3.46cmZ/vs同样可求得:(2)在O:与HZO混合气体中K:=1.151emZ/(3)在50:·NZ与O:·HZO混合气体中:K3=2.835em2/vs取K=K3=2.835。mZ/vs。参照电除尘器的实际工作情况,选取操作电压为:拌=50kV将有关数据代入i公式,依次求得:i管=0.1516mA/em(R*取0.Osem时)i板=0.285mA/cm(R。取0.osem时)6电场强度E(1)电晕极电场强度ErEr=V/b=50/18一2.78kV.Cm=9.27静电单位/C】n(2)集尘极附近电场强度EP根据气体中50。的浓度为10%可按比例查得Ks。。~0.24,Kso3为二氧化硫转化为三氧化硫的转化系数,则气体中三氧化硫的浓度(%)为:10%x0.24=2.4%查气体露点与50,和HZO含量关系图,当HZO含量为10%时,得露点tp=214℃。电除尘器操作温度为400℃,气体在电除尘内不致于结露。2.1·9进入电除尘器的最大允许含尘量:为简化计算,取粉尘平均半径为1即mE=(Er斗EP)/2=7.245e/m粉尘浓度:介一5.59/m3则:S,~75.99/m3若取粉尘平均半径为5拼mS:=37.959/m3进入第一电场的气体含尘浓度为:S=8.29~16.5959/m,S51552完全可以正常工作。2.1.1。电除尘器捕集的含尘量S’S’一SoQ刀义10一‘=1.It/h2.2管式电除尘器的总体计算2.2.1沉尘极的比表面积f一生xIn井二一65szm田1一刀2.2.2沉尘极的总面积Pj十Pe2=一2100PaQ=Q。.273+tEP一孺f。273760,_.C。、.于丁一下下丙下瓜兀丁-又Ll~1~二不少ro州卜r/lj·b乙代入有关数据,可求得:EP=1.565kV/em=5.22静电单位/em7粒子在电场中的驱进度。根据经验选取。一7cm/s8炉气露点0.100.080。060.040.02一一一一一一沪沪尸一一一尸洲一一一一一一一一一产产产产尸尸尹一一一一一.日日报喊汉尘2.02.22.42.62.83,O气体含tso,%图2一2转化系数Kso3与50:含量关系图=87758.6m3/h.’.A=fQ=65x24.38=1584.7m2取1.1倍的安全系数,n一1.1…A实际~1.1x1585一1743.5m2实际比表面积为:67xl6x3的钢管每根必32,长L=600ommA=1940m2f=A/Q=79.575/m2.2.3验算除尘效率刀:刀=l一e一‘田一1一e一,,,,‘。·。,=99.62%2.2.4气体在电除尘器内的通道数取沉尘极板高h一6m,壳体宽5.7m,有效截面积F=34.2m2.‘.n=F/Bh=15.8取n一16个通道。2.2.5’气体在电除尘器内的速度QV一二而二万万一U.1匕m/S11Un吉化科技1993年第l卷第3期2.2.6气体在电除尘器内的停留时间Lt=只一125V‘“曰2.2.7电除尘器的有效截面积及电场总长度(1)有效截面积砂弓二二(二‘二Q3600V=32,5m2与实际34.2m2相符。(2)电场总长度L一V·t一。.75x12一gm2.2.8.确定电除尘器室数及电场数参照国内硫酸厂使用的电除尘器及我厂使用经验,确定为单室三电场,因此每个电场长:]]]]]]]]]]]lllllllllll}}}}}}}}}}}}匕匕匕_______6000图2一4m9d一一L一3一一L每排沉尘极(沿气流方向)布置67根必32火1.2的钢管,每个电场有16个气流通道,16排阳极板,15排阴极板。2.3管式电除尘器零、部件设计计算2.3.1气流分布板(l)分布板层数参照国内同行的使用经验及我厂实际情况确定为二层气流分布板。(2)开孔率的确定:f0取阻力系数为:乌一8查图2一3得f。一40%(3)分布板的尺寸要根据在进气箱中的安装位置确定,四周与进气箱壁的间隙为50mm。(4)振打进气板独立振打。选用电机型号YgOS一4B5。采用连续振打.振打轴转速为n一sr/min进气箱所集灰尘单独排出。30003460、、、、、、、、、、\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\