课程设计--锅炉及锅炉房设备.doc

石家庄铁道大学四方学院课程设计 锅炉及锅炉房设备 20092009 级级 电气工程电气工程 系系 专专 业业 建筑环境与设备工程建筑环境与设备工程 学学 号号 XXXXXX 学生姓名学生姓名 XXXXXX 指导教师指导教师 X X X X 完成日期完成日期 20122012 年年 月月 8 8 日日 石家庄铁道大学四方学院 1 目 录 第一章 设计任务.2 1.1 设计内容2 1.2 设计基本要求2 第二章 主要技术指标.3 2.1 工程概况3 2.2 相关参数选择3 第三章 锅炉机组的选择.4 第四章 给水及给水设备的选择.5 4.1 锅炉循环水量的计算5 4.2 循环水泵扬程的计算5 4.3 循环水泵的选择6 第五章 定压及水处理设备的选择7 5.1 膨胀容积的计算7 5.2 定压装置及补水泵的选择7 5.3 软化水设备及软化水箱的选择8 5.4 鼓风机的选择8 5.5 其他9 第六章 水器系统主要管道管径的确定.10 6.1 循环水主干管的确定10 6.2 天燃气总管径的确定10 第七章 燃气及排烟系统.11 7.1 烟气量的计算11 7.2 燃气及天然气泄露报警装置11 7.3 循环水泵的选择12 第八章 热工控制和测量仪表.14 第九章 锅炉房的布置.15 设计总结.16 参考文献.17 石家庄铁道大学四方学院 2 第一章 设计任务 1.1 设计内容 1、热水锅炉的选取； 2、锅炉房水动力计算 3、锅炉房水处理及烟风阻力计算 4、热水锅炉房系统图 5、热水锅炉房平面图 1.2 设计基本要求 1、 熟练掌握所学的专业知识，能够综合运用所学知识，独立分析和解决实际 问题，具备一定的创新意识和实践能力，获得了科学研究的基础训练。 2、在设计中着重培养理论联系实际的工作做风和严肃认真的科学态度。 3、进一步训练和提高分析设计能力、理论计算能力、计算机应用能力，以及查 阅文献资料和文字表达等基本技能。 石家庄铁道大学四方学院 3 第二章 主要技术指标 2.1 工程概况 本设计为一燃气热水锅炉房系统工艺设计，主要为石家庄某住宅小区采暖提供 所需的热能。 2.2 相关参数的选择 (1)供热热负荷：本设计位于石家庄，建筑面积 46000m2，建筑高度为 34 m，系 统阻力 30 m。 (2)面积热指标：根据采暖通风规范实施手册和城市热力网设计规范 （CJJ34-2002）规定：住宅供暖面积热指标 qn,m 为 58-64(W/m2)。本设计取 60(W/m2)。 (3)气象资料： 石家庄市属于寒冷地区，地处东经 114.41，北纬 38.03，主要参数列于表 2-1。 表 2-1 室外气象参数表 项目 地表面年平均温度 （） 地表面最冷月平均温度 （） 地表面最热月平均温度 （） 参数值15.1-3.230.4 (4)水质资料 ： 表 2-2 水质参数表 给水总硬度 （mmol/L） 给水含氧量 （mg/L） 给水 PH 值 （25) 锅水总碱度 （mmol/L） 锅水总含盐量 （mmol/L） 0.080.16505400 石家庄铁道大学四方学院 4 第三章 锅炉机组的选择 锅炉房面积为 46000 m2，面积热负荷为 60 W/m2，经计算锅炉的热功率为 2.76MW。 根据锅炉房的计算容量、所需热水参数和供应燃料品种，选用额定功率为 2.8MW 的天然气热水锅炉，即 WNS2.8-1.0-95/70-Q 热水锅炉，锅炉房热水供回温度 为 95/70，根据威玛山东铸铁有限工程公司提供的锅炉样本 WNS2.8-1.0-95/70-Q 型热水锅炉，其技术参数如下： 表 3-1 WNS2.8-1.0-95/70-Q 机组技术参数 锅炉燃料 额定热功率 (MW) 额定出水压力 (MPa) 供、回水温度 () 燃料耗量 (Nm3 /h) 天然气2.81.095/70310.7 石家庄铁道大学四方学院 5 第四章 给水及给水设备的选择 4.1 锅炉循环水量的计算 锅炉循环水量的计算： t/h (4-1)tckQG/6 . 3 式中 Q锅炉额定热负荷,kW； k管网散热损失系数，取 1.05； 管网热水的平均比热容，KJ/(Kg)； c 热水供回水温差，。t 锅炉房循环水量为： t/h 136.101)7095(1/280005 . 1 86 . 0 /86 . 0 tckQG 循环水泵的流量在计算出的锅炉房循环水量基础上附加1.1，经计算得水泵流量 为： t/h； 25.1111 . 1 GG 4.2 循环水泵扬程的计算 循环水泵扬程的计算 循环水泵扬程： (4-2) 321 HHHH 式中 锅炉房阻力损失，取 100 kPa； 1 H 供回水管网阻力损失，由计算的 300 kPa； 2 H 最不利用户内部阻力损失，取 50 kPa； 3 H 循环水泵扬程： kPa45050003100 321 HHHH 校核后： =4501.2=540 kPa=54mH 循环水泵的流量在计算出的锅炉房循环水量基础上附加 1.1，经计算的水泵流量 为： t/h；25.1111 . 1 GG 石家庄铁道大学四方学院 6 4.3 循环水泵的选择 循环水泵台数的选择，为控制方便，以一台锅炉配一台泵的形式，故选择两台 立式循环水泵（一台备用） ，根据上海朝隆泵业有限公司所提供的水泵样本选择 ISW 系列 80-250（1）A 型水泵，其性能参数如下： 表 4-1 80-250（1）A 型水泵技术参数 流量(m3/h)扬程(m)效率(%)电机功率(kW)转速(r/min)必需汽蚀余量(m) 121.659.5673029004.0 石家庄铁道大学四方学院 7 第五章 定压及水处理设备的选择 5.1 膨胀容积的计算 水容量计算 Va =热负荷7.8L/KW Va =28007.8 = 21840L=21.84 m 膨胀容积计算公式： (5-1)aetVV 式中 水的单位体积膨胀系数，取 0.0006； t水温波动的范围，25； Va系统总的水容量，m。 膨胀容积为： m3276 . 0 84.21250006 . 0 ae tVV 5.2 定压装置及补水泵的选择 热水系统的补水量按热网循环水量的 2%计算，水泵补水量一般根据系统的正常 补水和事故补水确定，并宜为正常补水的 45 倍，本设计按照 4 倍计算，系统的小 时泄漏量，宜为系统总的水容量的 1%。 补给水泵的扬程，不应小于补水点压力加 30-50kPa 的富裕量。本设计取 40kPa。 本设计中，建筑楼度取 34m，锅炉房循环水量经计算为 101.136m3 /h。 补水泵的流量： 101.1362%4=8.091m3 /h 补水泵的扬程： 34+4=38m 根据以上要求及系统的膨胀容积量、补水泵的流量和扬程选择落地式膨胀水箱， 参照陕西三维能源设备有限责任公司的样本，选取落地膨胀水箱的型号为 NZG800。 该落地膨胀水箱定压补水为一个整体装置，属于氮气定压。落地膨胀 水箱的隔膜罐中，罐与囊之间充氮气。其相关参数如下： 石家庄铁道大学四方学院 8 表5-1 NZG800型膨胀水箱参数 调节容量 （m3） 补水泵流量 （m3 /h） 补水泵扬程 （m） 电机功率 （kw） 最高使用温 度（） 0.31-0.824-11605.5120 5.3 软化水设备及软化水箱的选择 根据自来水的水质资料，选用 NTS5-2/10 型全自动软化水装置一台，其出水量 为 2m3/h，为不间断供水。经软化厚出水硬度0.03mmol/L，符合工业锅炉水质标 准 GB1576-2001总硬度0.6mmol/L 的要求。 全自动软化水装置的技术参数如下： 表 5-2 SN-2-BLL-T 型全自动软水器参数 软水流量（m3 /h）产水硬度（mmol/L）电源（W） 20.03 3 选用 2m3不锈钢软化水箱一个。 5.4 鼓风机的选择 送风量的计算： m3/h (5-2) 273 273 )( 0lk kyrlllkjlk t VBV 式中，Bj计算燃料消耗量，310.7kg/h； 理论空气量，9.68 kJ/m3； 0 k V 炉膛出口处的过量空气系数，1.10； l 炉膛漏风系数，取 0.10； l 燃料制备系统的漏风系数，取 0.05； rl 空气预热器中空气漏入烟道的漏风系数，一般取 0.05； ky tlk冷空气温度，从锅炉房内吸入冷空气时，可取为 30。 计算可得： 石家庄铁道大学四方学院 9 Vlk = 3338m3/h 根据送风量选风机,参照香港泓达国际集团有限公司-汕头公司的样本，选取型号 为 SB-3.75A 的风机。 其相关参数如下： 表 5-3 SB-3.75A 型鼓风机性能参数 型号风量（m3/h）功率（kw） SB-3.75A3000-44935.5 5.5 其他 为调节锅炉循环水的水质，选用一台 DJ-100 型自动加药装置。锅炉运行时，用 户可根据水质情况选购缓蚀剂、阻垢剂、除氧剂、碱度调节剂等，以改善锅炉水质。 因热水用户较为单一，故本锅炉房不设分水缸。 石家庄铁道大学四方学院 10 第六章 水气系统主要管道管径的确定 6.1 循环水主干管管径的确定 1、 锅炉房循环水进出总管管径 总管流量可由下式计算 m/h136.101 )7595(1 280005 . 1 86 . 0 86 . 0 tc kQ G 若取管内流速为 1.5m/s，则每台循环水管管径可由下式计算 mm v G d37.154 5 . 1 136.101 8 . 18 8 . 18 0 式中 d0管道内径，mm； G工作状态下的体积流量，； hm / 3 v工作状态下的流速，m/s。 循环水进出总管管径取 DN150。 2、 循水泵至锅炉循环水管管径 水泵至锅炉循环水管道为单管制，根据锅炉循环水量 m/h136.101 )7595(1 280005 . 1 86 . 0 86 . 0 tc kQ G 若取管内流速为 1.5m/s，则每台循环水管管径可由下式计算 mm v G d37.154 5 . 1 136.101 8 . 18 8 . 18 0 水泵至锅炉循环水管管径取 DN150 6.2 天然气总管管径的确定 根据锅炉房总的天然气耗量 G=310.7，天然气压力为 20kPa，工作状态下hm / 3 的体积流量（不考虑温度因素）可简化计算 G310.7/1.2=258.92。若取管内流hm / 3 速 8m/s，则天然气总管管径为 mm v G d95.106 8 92.258 8 . 18 8 . 18 0 天然气总管管径取 DN125。 石家庄铁道大学四方学院 11 第七章燃气及排烟系统 7.1 烟气量的计算 燃气种类为天然气时： ，k=2。 3 , /36533mkJQ arnet 3 , /40337mkJQ argr 1) 理论烟气量 3,0 /73.102 1000 36533 239 . 0 1000 239 . 0 mkJk Q V arnet y 2) 理论空气量 3 , 0 /69 . 9 1000 40377 24. 0 1000 24. 0mkJ Q V argr k 3) 实际空气量 3 . /79 . 9 1000 36533 268 . 0 1000 268 . 0 mKJ Q V arnet k 4) 过量空气系数 10 . 1 69 . 9 78 . 9 0 k k V V 5) 过量空气 30 /11 . 0 68. 9-79. 9-mKJVV kk 6) 实际烟气量 30 /84.1011 . 0 73.10mKJVV yy 过量空气 7.2 燃气及天然气泄露报警装置 在进气总管上装有自动切断阀，设置在专门的天然气切断阀间内，自动切断阀 采用自动关闭、现场人工开启型。切断信号来自于控制室的泄漏警报装置，连接报 警装置的探头安装在锅炉房内燃气易泄露处。探头供选用 4 个。一旦燃气泄漏浓度 打到爆炸下线 LET 的 1/4 时报警，持续 1min 后通过自动切断阀，迅速切断供气， 石家庄铁道大学四方学院 12 并同时启动连锁的排风系统（排风系统由暖通专业设计）将室内的泄漏气体排至室 外，以确保锅炉安全运行。 天然气泄漏报警装置选用一台型号为 4802C 的可燃气体检测系统。 另在切断阀前及感官末端接放散管，并在放散管上装设取样管。 燃气体检测系统的技术参数： 型号：4802C 测量范围：0100%LEL 报警点：25%LEL 报警方式：独立光报警、公共声报警 响应时间： sT309 7.3 烟囱 1、烟囱出口直径 m VvnVB d yzyj 1 . 0 11 3178 . 9 0188 . 0 0188 . 0 785 . 0 2733600 )273( 22 2 2 式中，Vyz通过烟囱的总烟气量，m3/h； n利用同一烟囱的同时运行的锅炉台数； 烟囱出口烟气流速，m/s，按下表 3-1 选用。 2 式中 查烟囱出口处烟气流速表可得，本设计取 11m/s。 2 表 7-1 烟囱出口处烟气流速 （m/s） 运行情况 通风方式 全负荷时最小负荷 机械通风10-204-5 自然通风6-102.5-3 2、烟囱底部直径 yz iHdd2 21 式中 i烟囱锥度，通常取 0.020.03。 查表 8-6 可知，烟囱最低允许高度 H=35m，所以 md5 . 15302 . 0 21 . 0 1 石家庄铁道大学四方学院 13 锅炉烟道及烟囱均采用不锈钢保温预制产品。烟囱内径为 800mm 同锅炉出口， 烟囱直接排至室外，高度为出屋面 2m。按锅炉房设计规程，燃气锅炉烟道应设置泄 爆装置，本锅炉因无水平烟道，烟囱又直通室外，故未设防爆门。 石家庄铁道大学四方学院 14 第八章 热工控制和测量仪表 锅炉由它带来的控制柜进行控制，能显示锅炉运行时水的压力、温度及燃气压 力等参数，具有全自动运行功能。如具有火焰自动调节、炉膛自动吹扫和火焰、风 压自动检测功能以及出水压力高低自动检测功能；循环水温度超过设定值后的自动 待机和温度降低后的自动启动等功能。具有多项安全连锁功能，如水泵、风机过载； 点火失败、异常熄火、风机无风、燃气压力过低过高、排烟温度过高、循环水断水 等故障连锁保护功能；循环水温度超过(低于)设定值后的自动待机(自动启动)等功能， 以确保锅炉的安全正常运行。 石家庄铁道大学四方学院 15 第九章 锅炉房的布置 锅炉房布置应满足各种设备的工作安全可靠，运行管理和安装检修便利；同时 还应节省用地用材，提高建设和运行的经济性。 锅炉房应为一、二级耐火等级的建筑，锅炉房与相邻建筑物之间应留有防火间 距，具体要求与建筑物的耐火等级有关。 出于安全方面的考虑，锅炉房应采用轻型屋顶，门的数量和开向也有要求。 锅炉房地面应平整无台阶。为防止积水，底层地面应高于室外地面。设备布置 在地下室时，应有可靠地排水设施。 锅炉房工艺布置原则：首先要考虑将来运行的安全可靠和操作的方便灵活。 其次，设备的布置应尽量顺其工艺流程，使介质和物料的流程简短、畅通、减 少流动阻力和动力消耗，便利运输。 第三，布置时要为安装、检修创造良好的条件。 第四，应注重改善劳动、卫生条件，尽量减少环境污染。 第五，要重视和落实安全设施，保证安全生产，防止重大事故发生。 第六，在建筑结构上，工艺布置时应尽量参照建筑模数和其他有关