课程设计（论文）-兰州市某住宅小区锅炉工艺设计

燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 兰州市某住宅小区锅炉工艺设计 学院（系）: 年级专业：学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）： 基层教学单位： 学 号学生姓名专业（班级）设计题目兰州市某住宅小区锅炉工艺设计设计技术参数1、 负荷要求：建筑面积22104m2，设计锅炉房2、 煤质资料：煤质为辽宁A烟煤，煤质成分为：Car=55.82%，Har=4.95%，Sar=0.51%，Oar=8.77%，Nar=1.04%，Mar=12.20%，Aar=16.71%，Qnet,ar=22380kJ/kg，Vdaf=46.04%3、 水质资料：K+Na+=10.58mg/l，Cl-=382mg/l，Ca2+=39.19mg/l，Mg2+=21.23mg/l，Fe2+=0.4mg/l，NH4+=1.2mg/l，SO42-=316mg/l，CO32-=20mg/l，HCO3-=194mg/l，溶解氧=3.7mg/l4、 气象资料：按兰州市气象条件设计设计要求（1） 课程设计报告主要内容课程设计报告应说明系统、方案的选择依据、理由和结论，设计计算公式、公式中各符号的意义和数据、以及计算结果。论述是必须结合自己的设计题目，表明自己的观点。（2) 课程设计报告编写的基本要求1、 说明书要求字迹清楚，标题编排合理，用纸前后一致。计算部分也可以用表格的格式，但表中必须包括公式、符号、数据、和结果，且序号符合计算顺序。2、 说明书应装订成册，并有封面、目录和页次3、 说明书可在设计过程中分阶段交指导老师审阅。（1） 设计完成后，对设计中出现的问题，与前后设备和数据的更改，已发现但来不及而修改的各种问题，以及有必要说明的其他事项，可在说明书最后的结束语中说明。工作量锅炉房布置图1张（比例：1:50），热力系统图1张，剖面图1张（比例：1:50），要求采用计算机绘制，要求每人独立绘制，不得雷同。工作计划锅炉及锅炉房设备课程设计集中安排两周时间完成，课程设计学时为热负荷计算和锅炉选型：2（4）；水处理设备选型4（4）；给水设备和主要管道选择4（2）；送引风系统设计6（4）；运煤除灰方式选择4（2）；锅炉房布置及绘制8（10）；热力系统图绘制10（4）；平面图制图绘制12（2）；剖面图绘制7；设计说明书整理3（4）参考资料指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年 月 日 燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩： 指导教师： 年 月 日答辩小组评语：成绩： 评阅人： 年 月 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年 月 日 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书目 录一 设计题目与原始条件二 方案设计三 热负荷计算四 锅炉选及机台数五 水处理设备选择六 给水设备和主要管道的选择与计算七 送引风机设计八 运煤初回方法的选择九 工艺布置 十 设计总结十一 参考文献一 设计题目与原始条件设计题目：兰州市某住宅小区锅炉工艺设计原始条件：1.负荷要求：建筑面积2210 m2,设计锅炉房 2.煤质资料：煤质为辽宁抚顺A烟煤，煤质成分为=55.82%，=4.95%,=0.51%,=8.77%,=1.04%,=12.20%,=16.71%, =22380kJ/kg，=46.04% 3.水质资料：K+ Na=10.58mg/l，CL=382mg/l， Ca=39.19mg/l，Mg=21.23mg/l，Fe=0.4 mg/l,NH=1.2mg/l, SO=316 mg/l, CO=20 mg/l, HCO=194 mg/l,溶解氧=3.7 mg/l。 4.气象资料：气象参数及热指标1 城市采暖天数采暖期室外平均温度（）围护结构冬季室外计算温度（）采暖设计热指标（w/m2）t=16t=18兰州132-2.8-1133.235.9二 方案设计本设计为兰州市220000平米住宅小区采暖锅炉房工艺设计，整个设计要求设备选型准确合理、工艺流程布置顺畅、经济技术合理、燃料消耗低、初投资小、运行费用低。根据锅炉房设计的基本要求和原则进行热负荷计算、设备选型和工艺布置。 三 热负荷计算 气象参数及热指标得室内设计温度为t=18时，室内采暖设计热指标为q=35.9W/m2，耗热量指标为qH=20.8 w/m2，锅炉自耗量占输出复合的2%3%，热网损失占输送负荷的10%15%2。1.锅炉房最大计算热负荷 MW采暖最大负荷，MW，；锅炉自耗热量和管网热损失系数。2.平均热负荷 MW采暖房间室内计算温度，；采暖期采暖室外计算温度，=-11；采暖期室外平均温度，=-2.8。所以3.全年热负荷 MJ/年t采暖期采暖时间，t=132天。所以四 锅炉选及机台数锅炉经常工作状态的负荷不低于额定负荷的50%60%，锅炉台数以34台为好，不少于2台，当锅炉一台发生事故时，其他锅炉应能承担不少于60%75%的采暖负荷1。所以选锅炉额定负荷为4.2MW的3台四方锅炉厂生产的SZL360-1.0/95/70-A锅炉4。SZL360-1.0/95/70-A锅炉性能表额定供热量MW设计工作压力Mpa供水/回水温度排烟温度设计效率总受热面积适用燃料燃烧方式炉排有效面积最大运输尺寸最大运输重量t安装后外形尺寸4.21.095/7018478%160类烟煤链条炉排7.647.002.803.5024.08.004.506.00备注：1.锅炉排渣装置型号/功率kW GBL/05 ， 2.仪表控制柜 ZK15-0 , 3.除尘器 XS-6.5A, 4.组装五 水处理设备选择 1.计算热水锅炉的循环水量Q 计算热负荷，MW；水的比热，=4.187； 锅炉出热水的温度，95； 锅炉进热水的温度，70;k管网散热损失系数，取1.05.计算的循环水量为。2.计算锅炉和热水网的补水量热水锅炉的补水量为排污量先估算排污率为2%，所以锅炉补给水量热水网的补水量为,其中K=2%2，所以热网的补水量。3.计算水处理设备自耗软水量根据文献2得，w逆流冲洗速度，m/h，可取2m/h；F交换器截面积，m2,取2.25 m2；水的密度，t/m3,取=1 t/m3。计算得4. 水处理设备的处理水量水处理设备的处理水量5.软化设备选择计算（1）软化器的选择计算根据文献2得，锅水的相对碱度= 锅炉补水碱度，mmol/L;锅炉给水溶解固形物，mg/L;碳酸钠在锅内分解为氢氧化钠的分解率。=根据文献2附表2-1的=40.8%，根据低压锅炉水质标准，锅水的相对碱度小于0.2，可以不做除碱处理。故只选择离子交换器。根据文献3245，选择上海精达锅炉辅机厂生产的LNN-1500/30逆流再生钠离子交换器两台（一备一用）.LNN-1500/30逆流再生钠离子交换器性能表公称直径/mm工作压力/MPa工作温度/出力/(t/h)工作树脂层高/mm再生耗盐量/kg树脂装载量/L石英砂装载量/kg设备满水荷重/kN150056030200035035002000125LNN-1500/30逆流再生钠离子交换器尺寸表(mm)HH1H2H3LL1L2L3L4baDN1DN2DN3DN4501213903101901000787535459530014501401801008050100离子交换器校核序号名称符号单位计算公式数值1需要软化的水量Gm3/h已知27.242原水总硬度H0mmol/L已知1.863软化水硬度H1mmol/L已知水质标准（0.03mmol/L）0.034离子交换剂选定树脂5软化速度vm/h选定306交换器计算截面积F0.9087交换器同时工作台数n台选定18交换器选用的台数台n+1=1+129交换器直径m选定1.510交换器实际截面积F12.04311实际软化速度v1m/h13.33312交换器树脂总装载量kg/台查表5-26文献2,217311013每台交换器工作交换容量Emol/台查表5-26文献2,217318114软化水产量Qcm/台173815再生置换软化水自耗量qcm/（台*次）查表5-26文献2,2173.616软化水供水量Qgm/台1734.417交换器运行延续时间Th63.67118再生一次耗盐量Bkg/台318.119配制再生液耗水量Qbt/（台*次） 4.1620再生用清水总耗量Qhm/(台*次)查表5-26文献2,21721.2621每台交换器周期总耗水量m/台1759.322交换器进水小时平均流量QPm3/h27.63经校核所选离子交换器满足条件。（2）溶盐池的设计溶盐池（稀盐液池）的体积V1按下式计算： m3 B一次再生用盐量，kg，350kg； Cy盐溶液浓度，6%； y盐溶液密度，1.0413t/m3； 一次再生耗盐量按下式计算：取LBH=200020002000mm（3）储盐池（浓盐溶液池）的体积由下式计算 m3 (4-6) A每昼夜用盐量A=B2=700kg（每昼夜最大再生次数为2次）， n储盐天数，取10天， 盐的视密度，取0.86t/m3， 取LBH=200020002500mm。6.除氧设备选择计算热网中循环水温度为95，不需要除氧，但补给水溶解氧=3.7mg/L，而要求补水含氧量0.1mg/L，所以需要除氧，补给水量 = 。根据文献3，选择解析除氧器CJYZS-30。除氧器性能表额定出水 除氧水溶解氧(mg/L)给水温度/进水压力/MPa除氧器功率kW电源电压/V除氧软化组合水箱容积L/mmB/mmH/mmD、/mmd/mm300.18700.40.51038020400028002000125100尺寸表（mm）进水管出水管LBHhC出D进E进F出喷射器DN100DN125220073054002380255300600100037.补水箱计算本锅炉房为采暖期不间断运行的锅炉房，给水箱设置1台。按30分钟给水量计算，给水箱的有效容积。所以除氧软化组合水箱可以满足补水箱的要求，可以合用一个水箱。六 给水设备和主要管道的选择与计算1.循环水泵选择锅炉循环水量G=455t/h,所以循环水泵的水量为，回水温度为70，对应密度为，所以循环水的量为由于锅炉房规模较小，故给水泵与循环水泵合用,循环水泵扬程 kPa P锅炉工作压力，MPa；供回水管网阻力，120kPa；最不利用户内部阻力损失，50kPa。所以水泵组采用三用一备，并且为并联，所以单个循环水泵流量为。根据文献3282选择IS型单级单吸离水泵IS125-100-315四台。IS型单级单吸离水泵IS125-100-315性能表流量Q扬程H/m转速n/(r/min)功率N/kW效率（%）汽蚀余量/m轴功率电动机动率20055.6135290090.8110754.5尺寸表外形尺寸/mm地脚螺栓电动机LL1L2L3HH1BB1n-d型号功率/kW2000182032012007154008007404-27315S-21102.补给水泵的选择补给水泵的流量, 补水泵的扬程，不应小于补水点压力另加30-50kPa， Hb=Hj+Hb-Zb+（35）mH2O式中 Hb补水泵扬程 mH2O, Hj补水点压力，即静水压线压力，取15mH2O, Hb补水系统管路压力损失，取2.5mH2O， Zb补水箱水位与补水泵之间的高度差，取0.5mH2O；所以补水泵扬程补水泵选用两台，一备一用。根据文献3282选择IS型单级单吸离水泵IS80-65-160两台。IS80-65-160型单级单吸离水泵IS80-65-160性能表流量Q扬程H/m转速n/(r/min)功率N/kW效率（%）汽蚀余量/m轴功率电动机动率308.333629004.827.5612.5尺寸表外形尺寸/mm地脚螺栓电动机LL1L2L3HH1BB1n-d型号功率/kW9209201706004152353903504-1690L-41.53.除氧水泵的选择除氧水泵的流量,水泵扬程能满足除氧器的压力，Hcy=Hcyq+Hb-Zb+（35）mH2O式中 Hcy除氧水泵扬程 mH2O, Hchq除氧器压力，0.5MPa，即50m, Hcy管路压力损失，取3mH2O， Zrh软化水箱水位与除氧水泵之间的高度差，取0 mH2O；所以补水泵扬程，除氧水泵选用两台，一备一用。根据文献3282选择IS型单级单吸离水泵IS80-50-250两台。IS80-50-250型单级单吸离水泵IS80-50-250性能表流量Q扬程H/m转速n/(r/min)功率N/kW效率（%）汽蚀余量/m轴功率电动机动率5013.980290017.322632.5尺寸表外形尺寸/mm地脚螺栓电动机LL1L2L3HH1BB1n-d型号功率/kW139512902258405152905404904-22180M-2224.主要管道和阀门的选择（1）主要管道 锅炉房内部的主要管道是指锅炉房内的采暖循环供、回水管道管道采用无缝钢管，采用焊接。锅炉水处理管道采用镀锌钢管。 （2）主要阀门 水泵出口应采用止回阀，水泵进、出口设置闸阀、蝶阀、截止阀、调节阀等。 详细安装位置及管道管径参见图纸。七 送引风机设计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。平均小时每台锅炉最大耗煤量 ，计算燃料消耗量 q4固体不完全损失分数根据文献269链条炉排炉燃用类烟煤的q4取812。所以理论空气量为实际供给空气量理论烟气量为 实际烟气量2. 送风系统的设计（1）送风量的设计计算 /h1风量储备系数，取1.1； Bj燃料计算消耗量，780.84kg/h； 理论空气量 3.36m3/kg； 炉膛出口过量空气系数，取1.30 tlk冷空气温度，取-110C； b当地大气压力，取85.14kPa;所以 （2）风道断面的确定 采用钢制矩形断面的风道，断面尺寸先按风速10m/s计算 然后取风道断面尺寸为300mm400mm,所以实际流速为： （3）风道阻力计算 1）沿程摩擦阻力计算根据文献2256风道阻力主要取决于局部阻力，当冷空气流速小于10m/s时，摩擦阻力可以忽略不计。 2)局部阻力hf1局部阻力系数；空气密度，1.293kg/m3；t冷空气温度，取-110C。 根据实际风道，查=2,所以 3)燃烧设备阻力hrs根据文献2查得，取hrs=1000 Pa 如此风道各阻力之和为 b当地大气压力，取85.14kPa。（4）鼓风机的压头计算 压头裕量系数，=1.2.所以(5)鼓风机的选择根据文献1选用Y5-47-12 No4三台（每台锅炉一台）鼓风机性能参数主轴r/min风量m3/h风压Pa电机型号功率kW330045021706Y112M-243.引风系统设计（1）排烟量设计计算 排烟量 Bj燃料计算消耗量，780.84kg/h； 排烟量， 5.38m3/kg； tpy排烟温度，取1840C； b当地大气压力，85.14kPa;所以。（2）烟道断面的确定采用钢制矩形断面的烟道，断面尺寸先按烟速10m/s计算然后取烟道断面尺寸为500mm500mm,所以实际流速为：。（3）烟道阻力计算1）沿程摩擦阻力计算根据文献2，烟气流速比较小，烟道的阻力主要取决于局部阻力，所以烟道的摩擦阻力可不计算。 2）炉膛出口到引风机的局部阻力hy1 局部阻力系数；空气密度，1.293kg/m3；t烟气温度，取1840C。 根据实际风道，查=4,所以 3）引风机出口到烟囱的局部阻力hy2局部阻力系数；空气密度，1.293kg/m3；t烟气温度，取1840C。 根据实际风道，查=2,所以 4）炉膛的阻力hyd3 选取hyd3=150Pa 5）除尘器的阻力，按产品（XND-2）样本查hyb4=620Pa如此烟道各阻力之和为(4)烟囱的计算本设计额定总发热量为12.6MW，根据根据文献1表3-6，烟囱高度取45m。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，取值0.85m,则烟囱出口实际烟速为2）烟囱底部直径（内径）烟囱锥度i=0.03,则底部直径3）烟囱阻力计算采用机械通风可简化计算，烟气在烟窗和烟囱中的冷却不考虑，所以烟囱出口烟温认为就是排烟温度Qpy即1840C烟囱出口烟速 ： v2=13.52 m/s1）烟囱沿程摩擦阻力 式中 ：沿程摩擦阻力系数 ，=0.05 i 烟囱锥度 ， 取i=0.03 所以 2）烟囱出口阻力（动压损失）式中 ：烟囱出口阻力系数 取用1.1 所以烟囱阻力 4）烟囱引力计算已知烟囱内烟气平均温度 设=1800C 外界空气温度tk=80C(采暖期的室外最高温度)所以烟囱引力为： 引风机出口至烟囱出口烟道总阻力为：显而易见，Syc 所以，引风机出口处为负压。本设计由于引风机装在锅炉房内，施工时应注意引风机出口侧的引导机器接头处的严密性，以及锅炉房的卫生条件。烟道及烟囱的阻力和：（5）引风机的压头计算 压头裕量系数，=1.2.所以(6)引风机的选择根据文献1选用Y5-47-12 No6C三台（每台锅炉一台）引风机性能参数主轴r/min风量m3/h风压Pa电机型号功率kW2850100253275Y160L-218.5八 运煤初回方法的选择1.计算锅炉房的耗煤量和储煤场面积以及运煤方式已知 Qnet.ar=22380kJ/kg，锅炉热效率=78%平均小时最大耗煤量最大昼夜耗煤量全年耗煤量储煤场面积按 B锅炉房平均小时最大耗煤量； T锅炉每昼夜运行时间，24h； M煤的储备时间，7d； N考虑煤堆过道占用面积的系数，取1.5； H煤堆高度取2m； 煤的堆积密度，取900kg/； 堆角系数,取0.8；所以 2.锅炉房的灰渣量和灰渣场面积锅炉每小时最大灰渣量 t/h式中：B锅炉的平均或最大耗煤量，t/h Aar煤的收到基灰分， q4固体不完全燃烧热损失， Qnet，ar煤的收到基低位发热量，kJ/kg所以灰渣场面积按公式： 式中：B锅炉房平均小时最大耗煤量； T锅炉每昼夜运行时间，24h； M灰渣的储备时间，5d； N考虑灰渣堆过道占用面积的系数，取1.5； H灰渣堆高度取2m； 灰渣的堆积密度，取0.8t/m3； 堆角系数,取0.8； 所以 3.决定运煤除渣方式 按锅炉单台容量和总容量的大小，锅炉房的规模大致可分为三类，可选择相应的运输方式，对于中型锅炉房（单台容量为6t/h、10t/h或20t/h），可采用间歇或连续运输方式，选的是4.2MW的热水锅炉，采用垂直单斗提升机上煤系统2。大中型锅炉房可采用机械除灰方式，对于锅炉单台容量为16t/h配，本设计采用刮板除渣机除渣2。九 工艺布置 （1）锅炉的炉前是主要操作面，锅炉前端至锅炉房前墙的净距离一般不小于4-5米。锅炉两侧墙的净距或建筑墙之间的距离，应根据锅炉容量以及锅炉侧面是否有操作要求等因素确定。（2）辅助设备的布置 除尘器一般露天布置；水处理设备一般布置在辅助间内，离子交换器一般靠内墙布置以免影响采光，离子交换器之间、交换器与墙之间的距离应满足配管要求，侧面有操作时还应满足操作要求。离子交换器通常布置在底层，并于盐液池、盐业泵和盐过滤器合并布置在一起。开式水箱应安放在支座上，支座间距按标准图的规定，支座高度一般不小于300mm。水泵的泵端靠墙布置时，泵端基础与墙之间的距离应考虑吸水总管、进水管和连接短管的需要。泵基础之间的间距一般不小于700mm。（3）施工说明1.所有设备基础必须等设备到货后,由土建施工单位与安装单位及监理单位共同核对尺寸无误后方可施工。2.锅炉配带仪表按厂家供货时配带的管道仪表阀门图施工。3.锅炉烟采用4mm厚钢板制作,通风、消防排烟管采用1mm厚镀锌钢板制作,烟风管的连接均采用法兰连接,烟、风管法兰采用50X50X5角钢制作,烟、风管与法兰按全国通用通用管道配件图表中要求制作，锅炉烟管采用3mm角焊，连续焊缝，烟风管连接及焊接件之间必须严密，不得漏风。各烟、风道安装时，法兰之间均设置3mm石棉橡胶板。锅炉烟道除锈后刷防锈漆两道，再刷黑色耐高温烟囱漆两道。4.系统管材:自来水管选用PPR管，燃气管采用镀锌钢管，其余管线均选用无缝钢管。5.锅炉安装按照工业锅炉安装工程施工及验收规范（GB50273-98）中规定 6.水泵安装按照压缩机.风机.泵安装工程施工及验收规范(GB