锅炉及锅炉房设备课程设计毕业论文.doc

课 程 设 计课程设计名称： 锅炉房工艺与设备课程设计 专 业 班 级 ： 建筑环境与设备工程1201班 学 生 姓 名 ： 施 智 学 号 ： 201214030107 指 导 教 师 ： 陈雁 课程设计地点： 32518 课程设计时间： 2016.1.4至 2016.1.16 目录 设计任务书.3一.设计概况7二.原始资料72.1煤质资料72.2水质资料72.3最不利用户阻力取值82.4气象资料8三.热负荷、锅炉类型及台数的确定83.1热负荷计算83.2锅炉类型及台数的确定8四.给水和热力系统设计94.1水处理方案的确定94.2热网循环水量及循环水泵的选择计算94.3热网补给水量及补给水泵114.4钠离子交换器的选择计算114.5软化水箱体积的确定124.6计算锅炉排污量和决定排污系统124.7除氧系统的设备设计及选择计算12五.送、引风系统的设备选择135.1计算送风量和排烟量135.2确定送、引风系统及其初步布置14六.分水缸的选择176.1连接分水缸各管径的确定196.2分水缸筒体长度的确定206.3分水缸筒体直径的确定206.4除尘器的选择计算20七、运煤除灰方法的选择20 7.1计算锅炉房耗煤量和灰渣量.20 7.2运煤系统的选择.21 7.3除渣系统的选择.21 7.4计算煤斗和渣斗的容积.21 7.5确定煤场、渣场面积.26八、工艺布置26九、总结28十、参考文献与资料28 第1章工程概况1.1设计任务该锅炉房为厂内新建锅炉房，要求向工厂办公区、宿舍区及附属住宅区有关建筑物供95/70热水。整个热网采用补水泵定压系统，系统用户与锅炉房最高相对标高为25米；供热外网共分三个区，采暖面积共7.8万平米。1办公区（包括所有教师宿舍楼，共3.1万平米）距锅炉房最远平面距离为1500米。2宿舍区（位于厂内，共2万平米）距锅炉房最远平面距离为700米。3附属住宅区（工厂家属院，共2.7万平米）距锅炉房最远平面距离为1800米。1.2燃料资料煤质资料：元素分析成分：wy=8.85% ay=27.37% sy=0.46% cy=57.42% hy=3.81% ny=0.93% oy=7.16% 可燃基挥发分 38.48%，应用基低位发热量 qdwy=21350kj/。查文献，得该厂锅炉房实际使用的是小窑煤矿生产的类烟煤，其煤质与安徽淮南烟煤一致。因此，本设计在锅炉房设备的选择与设计计算时均以淮南烟煤为依据。1.3水质资料锅炉房用水为城市自来水网，其水质化验结果为：h=5.2mmol/l hr=1.9mmol/l hft=3.3mmol/l a=1.9mmol/l ph=7.5供水压力为0.35mpa 溶解固形物=430mg/l1.4最不利用户阻力取值为0.03mpa第2章锅炉的选择2.1热负荷的计算该锅炉只承担住宅的采暖当无建筑设计热负荷资料时，民用建筑的采暖热负荷，可按式2-1计算3： (2-1)式中 采暖设计热负荷（w）；采暖热指标（w/m2）查相关规范取70 w/m2；采暖建筑物的建筑面积(m2)。根据式2-1，采暖设计热负荷q=7078000=5.46106w根据原始的热负荷设计资料，主要进行采暖热负荷，考虑管网热损失、漏损系数和同时使用系数后得出最大计算热负荷。锅炉最大计算热负荷1为： (2-2)式中 k0管网热损失及漏损系数，见表2-1，本设计中取1.08； k1为采暖热负荷同时使用系数，见表2-2，本设计中取1.0。表2-1 室外管网热损失及漏损系统k0管道种类敷设方式架空地沟直埋热水管网1.071.101.051.081.021.04表2-2 同时使用系数k1、k2、k3、k4、k5项目k1k2k3k4k5推荐值1.00.70.90.71.00.50.81.0注：生活用热负荷同时使用系数采取0.5，若生活用热和生产用热时间错开，则k4=0。所以，锅炉最大计算热负荷为：=1.081.05.46=5896.8kw=5.9mw3.2锅炉类型及台数的确定采暖介质是热水，供水温度95，回水温度70；经计算知最大计算热负荷为：5.9mw，同时考虑到该用户使用附近地区小窑煤矿生产的等具体条件，本设计决定选用燃烧类烟煤的双锅筒横置式链条炉三台,型号为shl2.1-0.4/95/70-a,单台锅炉的额定热功率为2.1mw，即2100kw，额定出水压力0.4mpa；供回水温度分别为95和70。值班采暖和低负荷时一台锅炉运行，最冷时三台运行；正常情况两台运行，无需备用锅炉。四.给水和热力系统设计4.1水处理方案的确定（1）热水锅炉对给水的水质要求根据低压锅炉水质标准规定，对于供水温度95的热水锅炉，补给水和循环水的水质要求如表所示：项目锅内加药处理锅外化学处理给水锅水给水锅水悬浮物（mg/l）总硬度（mmol/l）ph值（25）溶解氧（mg/l）含油量（mg/l）20672101250.670.121012（2）水质处理方案的确定本锅炉房原水的硬度超过给水水质标准，故需要进行软化处理。由于热水锅炉不存在水的蒸发，水中盐类的浓度不会增加，碱度也不会提高，而且保持一定的碱度，还可以避免金属壁的腐蚀。据此，决定采用单级钠离子交换软化法，为克服顺流再生软化法盐耗大，出水水质较差的缺点，本设计采用“低速逆流再生”钠离子交换软化系统。4.2热网循环水量及循环水泵的选择计算序号名 称符号单位计算公式或数值来源数 值1234567891011121314总 热 负 荷供水温度回水温度热网循环水量锅炉房自用水及安全系 循环水泵总流量循环水泵台数每台循环水泵流量锅炉房内部阻力用户系统阻力热网干管实际长度热网供、回干管水阻力 循环水泵压头 循环水泵选择流量 扬程 型号转速功率效率qmaxtgthgx1 kgx0ngxh1h2lh3 hz qkw吨/h吨/h台吨/h米水柱米水柱m米水柱米水柱吨/h米水柱r/minkw计 算 值给定给定0.86qmax/tg-th=0.865896.8/95-70kgx1=1.1202.8三台使用其中一台备用gx0/n=223.1/3一般为513，取值散热器采暖系统12，取给定值(1.21.3)0.02l=1.2(h1+h2+h3)=1.2(12+2+45)=isg80-250（i）5896.89570202.8 1.1223.1474.4122180045 70.8 1008029003769%4.3热网4.3.1补给水量及补给水泵序号名称符号单位计算公式及数值来源数值123456补给率热网补给水量补给水泵流量系统补水点压差补水泵扬程补水泵台数补给水泵的选择型号流量扬程配用电机型号功率转速效率kgwb1gbhjhqhnn 吨/h吨/h米米水柱吨/h米水柱kwr/min选取（1%-3%） 0.03*202.81.1gwb1高位水箱安装标高hj+hb-zb+(3-5)=25+0.5-2+5=一用一备isg50-1603%6.16.72528.5212.5323290052%4.4钠离子交换器的选择计算软化水量计算锅炉补水量gg=3%*202.8=6.1t/h热水管网补水量gw=4%*202.8=8.1t/h水处理设备自耗软水量gz=f=2*1.77*1=3.54t/h所需软水量g=1.2(gg+gw+gz)=21.3t/h逆流再生离子交换器选用lnn-150型，直径1500mm,软化水量26.5吨/h,离子交换器运行数据略.4.5软化水箱体积的确定本锅炉房设软化水箱一只，体积按30分钟的补给水量计算，即 vrs=0.5 gwb1*4.5=0.5*6.1*4.5=13.725m3现选用方形开式水箱其尺寸为300020002500mm,公称体积为15m34.6计算锅炉排污量和决定排污系统本设计采用连续排污与定期排污相结合，根据参考资料2确定连续排污率为2%，选型号为dldc-65b除污器，除污管接地沟。五.送、引风系统的设备选择5.1计算送风量和排烟量根据使用的燃料成份计算得出燃料消耗量、送风量和排烟量。（以下计算是按一台锅炉计算）1) 平均每小时最大耗煤量：燃料消耗量：2) 理论空气量vk0 =0.0889（car+0.375sar）+0.265har0.0333oar =0.0889(57.42+0.3750.46)+0.2653.810.03337.16 =5.89m3/kg3) 实际供给空气量vk=vk0 =1.55.89=8.84m3/kg 式中-过量空气系数取1.54) 理论烟气量vro2=vco2+vso2=0.01866（car+0.375sar）=0.01866（57.42+0.3750.46）=1.07m3/kgvh2o0=0.111har+0.0124war+0.0161vk0=0.1113.81+0.01248.85+0.01615.89=0.627m3/kgvn20=0.79vk0+0.008nar=0.795.89+0.0080.93=4.661m3/kgvy0=vro2+vn20+vh2o0=1.07+0.627+4.661=6.358m3/kg5) 实际烟气量vy=vy0+1.0161（-1）vk0=6.358+1.01610.55.89=9.350m3/kg5.2确定送、引风系统及其初步布置5.2.1送风系统的设计1) 送风量的设计计算qg=1bjvk0(-)(tlk+273)/273101.32/b m3/h =1.11106.75.89(1.5-0.1)(273-3.8)/273101.32/101.33 =9898.7m3/h式中：1-风量储备系数，取1.1； bj-燃料计算消耗量，1106.7kg/h vk0-理论空气量 5.89m3/kg tlk-冷空气温度，取-3.80c； b-当地大气压力，取101.33kpa; -炉膛出口过量空气系数，取1.50； -炉膛漏风系数，取0.10；因为一台锅炉对应一台鼓风机，所以风量是总风量的1/3，为3299.6m3/h,根据送风量初选河南省鸿基鼓风机有限公司y5-47-5c型鼓风机 y5-47-4c型鼓风机性能参数如下：机号转速r/min全压（pa）流量（m3/h）功率（kw）电机型号5c29001549-22655360-98707.5y132s2-22）风道断面的确定根据参考文献5采用金属制风道，推荐风速=1015m/s，风管断面尺寸按=15m/s计算。取风道为300mm，所以实际流速为2) 风道阻力计算沿程摩擦阻力计算因为风道的阻力主要取决于局部阻力，所以风道的沿程阻力用附加压力来取。局部阻力阻力计算式中气体流速m/s气体密度kg/m3，空气密度约为1.29 kg/m3局部阻力系数根据实际风道，计算局部阻力系数=14.76，带入各值得： =14.761.2912.972=1601.5pa3) 风机性能校核根据参考资料2鼓风机压力富裕20%=101.3b =1.201601.5101.3101.3=1921.80pa式中压力储备系数，取1.20由此可见，所选风机的风量和风压都有一定余量，该鼓风机选择合适。5.2.2引风系统设计1) 排烟量设计计算qy=1.1bjvy0(273+tpy)273101.32b =1.11106.76.358(273+162)273101.32101.3 =12333.03m3/h因为一台锅炉对应一台引风机，所以风量是总风量的1/3，为4111.01m3/h，根据参考资料2送风量初选河南省鸿基鼓风机有限公司y5-47-6c型引风机。y5-47-6c型引风机性能参数如下：机号转速r/min全压（pa）流量（m3/h）功率（kw）电机型号6c28502452-33648020-1512918.5y160l-22)烟道断面的确定根据参考文献5采用金属制风道，推荐风速=1015m/s，风管断面尺寸按=15m/s计算取风道为直径360mm圆形的，所以实际流速为3)烟道阻力计算沿程摩擦阻力计算因为风道的阻力只要取决于局部阻力，所以风道的摩擦阻力可不计算。炉膛出口到引风机局部阻力计算公式类似于鼓风机设计公式根据实际风道，计算局部阻力系数=5.56=5.561.3411.222=468.96pa引风机出口到烟囱的局部阻力，=1.15 =1.151.3411.222=97.00pa炉膛阻力，取200pa除尘器阻力,取1200pa烟道阻力为=+=468.96+97.00+200+1200=1965.96pa4)引风机性能校核根据参考资料2鼓风机压力富裕20%=101.3b =1.201965.96101.3101.3=2359.15pa式中压力储备系数，取1.20由此可见，所选风机的风量和风压都有一定余量，该引风机选择合适。5.2.3烟囱的计算1) 烟囱的出口直径（内径）取烟囱出口流速15m/s,则考虑积灰等因素，取d2=0.8m,则烟囱出口实际烟速为 =12333.03（0.80.0188）=6.81m/s2) 烟囱底部直径（内径）根据参考文献5取烟囱锥度i=0.03，烟囱高度h由书中表8.3-10选取h=40m。则底部直径d1=d2+2ih=0.8+20.0340=3.2m3) 烟囱阻力计算l 烟囱沿程摩擦阻力：=0.0480.031.346.812=5.18pa式中沿程摩擦阻力系数，取0.04l 烟囱出口阻力： =1.16.811.342=34.18pa烟囱出口阻力系数，取1.1所以烟囱的阻力为：+=5.18+34.18=39.36pa4) 烟囱引力计算一直烟囱内的烟气平均温度，设tpj=162oc，外界空气温度tk=3.8oc所以烟囱的引力为：=40*（1.29273269.2-1.34273435）=18.69pa式中，标准状态下空气和烟气的密度5) 引风机性能校核引风机出口至烟囱出口烟道阻力为：+hyc+syc=97+39.36+18.69=155.05pa显而易见，所以，引风机出口为正压。本设计由于引风机啊装在锅炉房内，施工时应注意引风机出口侧的引导器接头处的严密性，以及锅炉房的卫生条件。六.分水缸的选择6.1连接分水缸各管径的确定：锅炉水量g=227.50 t/hd=（4g/3600v）分水缸速度v可取0.11.0m/s（1）集中办公区分水管直径：g190.42t/h取v=2m/s 得d1为0.126m查设计手册得集中办公区分水管直径d1为150mm；（2）宿舍区分水管直径：g258.33t/h取v=2m/s 得d2为0.102m查设计手册得宿舍区分水管直径d2为125mm；（3）附属住宅区分水管直径：g378.75t/h取v=1.5m/s 得d3为0.118m查设计手册得附属住宅区分水管直径d3为125mm；（4）进到分水缸的一根进水管直径：g=75.83t/h，取v=2m/s 的d为0.116m查设计手册d=125mmg总=227.50 t/h d总=0.201m查设计手册d总=250mm6.2分水缸筒体长度的确定：按接管数确定，计算如下：x1= d1+120=270 mm x2=d1+d2+120=395mmx3= d2+d3+120=370mmx4= d3+d4+120=495mmx=130+ x1+ x2+ x3+ x4+120+2h=2080mm h查参考资料为150mm.6.3分水缸筒体直径的确定：按经验值估算确定：筒体直径d等于1.53倍的接到分水缸的分水缸支管的最大直径。 所以筒体直径d=2=2250=500mm6.4除尘器的选择计算根据锅炉的额定热功率，根据相关参考资料选择除尘型号为xd-2运煤除灰系统的确定7.1计算锅炉房耗煤量和灰渣量锅炉房耗煤量b=bmax=1257.6kg/h1.3t/h锅炉房灰渣量g=式中 g-每台锅炉的灰渣量，t/h；b-锅炉的平均或最大耗煤量，t/h；a-煤的工作质灰分，%；q4-煤的机械不完全燃烧损失，%；qnet ar-煤的工作质低位发热量，kj/kg由煤质资料可知a=27.37%；qnet，ar=22211kj/kg；查表得q4=12%则锅炉房灰渣量g=0.46t/h7.2运煤系统的选择对干单层布置的人工加煤的锅炉，一般采用手推车从煤场往锅炉房的炉前运煤。机械加煤的锅炉应采用机械化运煤系统。根据上煤机械的不同，工业锅炉房的机械化运煤系统一般有一下列几种:1.胶带输送机上煤的运煤系统;2.多斗提升机上煤的运煤系统，3.埋刮板输送机上煤的运煤系统;4.单斗滑轨输送机上煤的运煤系统，5.吊煤罐上煤的运煤系统，6.简易小翻斗上煤的运煤系统等。本设计选用运煤方式为多斗上煤机和皮带输送机联合组成的运煤系统。7.3除渣系统的选择工业锅炉房用到的机械化除灰系统，一般有下列几种:1.负压气力除灰系统;2.低压水力除灰系统;3.机械式除灰系统，其中包括刮板输送、刮斗输送、胶带输送、振动输送和螺旋输送机输送等形式的除灰系统。综合考虑，本设计除渣方式为机械刮板输送方式。7.4计算煤斗和渣斗的容积锅炉前煤斗容积，储煤量应满足锅炉8h（三班运煤工作制）锅炉额定耗煤量，则炉前煤斗储煤量为12t，容积vm=10m3（煤的堆积密度1.2t/m3）渣斗容积，储渣量应为满足8h（一个班）的储渣量则渣斗储渣量为4.2t，容积vz=6m3（灰渣的堆积密度为0.7t/m3）灰渣斗出口与地面或轨面的净距，用汽车运渣时不小于2.6米。选择运煤、除渣设备（包括磁选、筛分等）4.1运煤设备选择1)多斗式提升机 型号：pl3502）筛分设备：单轴振动筛其运动轨迹为圆，具有结构简单、运动平稳、效率高，透筛性好、工作可靠、维修方便等特点。根据耗煤量选用 dd918型单轴振动筛3）称重设备：选用ics-10型微机皮带秤 （单机式悬臂秤架）ics微机皮带秤适用于对各种粉粒、块状物料进行连续动态称重，是理想的新型智能化高精度计量设备。4）磁选设备 ：选用jk-506550型电磁辊式磁选机型电磁辊式磁选机具有分离可靠、结构简单、运转稳定、轻便灵活等特点。可在输送机中部或头部卸料前白动从被输送的散状物料中分离出铁磁性杂物，并由弃铁胶带弃到指定地点。5)传送带及其相关设备的选用输煤系统输送量q= t/h式中 q-运煤系统的输送量，t/h； b-锅炉房发展后的最冷月份昼夜平均耗煤量，t/h； k-运输不平衡系数，一般为1.2； t-运煤系统每昼夜工作时间，h。一班运行时，一般7h；两班运行时，一般14h；三班运行时，一般20h；由计算可知b=1.3t/h。运行方式为三班制，则可取t=16h则输煤系统输送量q=2.34 t/ha. 输送带 输送带既是牵引件，又是承载件。常用的输送带有普通型橡胶带和塑料带两种。普通型橡胶带由覆盖胶(橡胶)和多层帆布制成，张力主要由帆布层承受。普通型橡胶带的帆布径向扯断强力为56公斤/厘米一层。覆盖胶的厚度取决于物料的特性，运送煤时一般选用上胶3毫米，下胶1.5毫米，运送煤渣时一般选用上胶4.5毫米，下胶1.5毫米。橡胶带接头推荐采用硫化接头，其接头强度可达橡胶带本身强度的8590%。用卡子连接时，接头强度只有橡胶带本身强度的3540%，它只适合于检修时间要求短的场合。橡胶带的安全系数m值见表：塑料带在耐磨和耐腐方面优于橡胶带，但在弹性和对气候的适应性方面不如橡胶带。塑料带有多层芯和整芯两种。多层芯塑料带和普通垫橡胶带相似，其帆布径向扯断强力也为56公斤/厘米一层。整芯塑料带成本低质量好，整芯厚度目前有4毫米和5毫米两种。整芯塑料采用塑化接头时，安全系数m=9；机械接头时，强度大大降低，应取安全系数m=18。因此，整芯塑料带采用塑化接头极为必要。整芯塑料带的有关参数见下表：综上比较，输送带选用普通型橡胶带。输送带宽度选定：b=650mm；长度：l=29mb.传动滚筒 传动滚筒是由铸铁铸成或钢板焊成，分为光面和胶面两种，胶面滚筒表面包有一层橡胶，增加了滚筒和胶带之间的摩擦力。在功率不大，环境湿度小的情况下，可采用光面滚筒;在功率大，环境潮湿和易打滑的情况下，应采用胶面滚筒。传动滚筒的直径取决干输送带的宽度及其挠性，各种带宽的传动滚筒直径见下表：选用传动滚筒直径d=500mm；c.托辊 托辊采用槽型托辊，其间距取上托辊1.2m，下托辊3m。受料处一般取上托辊间距的1/21/3。凸弧段托辊间距可取水平段上托辊间距的1/2，或按四等份布置该处的托辊。头部滚筒轴线 到第一组槽形托辊的间距可取为上托辊间 距的11.3倍。尾部滚筒到第一组托辊的间距不小于上托辊间距，如果布置需要， 此间距也可适当缩小。d.拉紧装置 拉紧装置分螺旋式、车式和垂直式三种。螺旋式拉紧装置适用于长度较短(c80米)、功率较小的输送机上，按机长的1%选取拉紧行程，其拉紧行程有s=500毫米和s =800毫米两种。螺旋式拉紧装置的适用功率范围和许用张紧力(即上下两条输送带张力之和)见下表(表内功率范围是带速v =2米/秒，采用光面传动滚筒时的情况。不同带速下的适用功率应按比例增减，带速愈高，适用功率就愈大)。车式拉紧装置和垂直式拉紧装置适应于输送机长度较长，功率较大的情况。车式拉紧装置结构简单可靠，但在输送机尾部占地面积较大。垂直式拉紧装置的优点是利用了输送机走廊的空间，便于布置;共缺点是改向滚筒多，而且物料容易掉人输送带与拉紧滚筒之间而损坏输送带，特别是输送潮湿或粘性较大的物料时，由于清扫不净，这种现象更为严重。综上所述，选用螺旋式拉紧装置，拉程s=800mm；e.清扫器 清扫器采用弹簧清扫器和空段清扫器两种。弹簧清扫器装于头部滚筒处，用以清扫卸料后仍粘附在输送带工作面上的物料。空段清扫器装于尾部滚筒前，用以清扫输送带非工作面的物料；f.卸料装置 卸料装置采用犁式卸料器或卸料车。4.2除渣设备选择选用gzj25型刮渣机。该机是一种在敞开的矩形断面沟槽内，借助于运动着的刮板链条，将物料沿导轨刮走。可用于输送煤、灰渣、小块物料。该机能干式排渣、也能湿式排渣，可水平输送、也可倾斜向上输送。倾角=20；运行速度 v=0.1m/s ；运送能力q=5.7m3/h技术性能与参数：刮板宽度b=250mm；刮板高度h=115mm；板链节距t=200mm；刮板间距t=400mm；允许拉力p14700n；运行速度v=0.1m/s；沟槽宽度b=450mm；倾斜角度=20；最大输送距离lmax=40m；电