锅炉房课程设计指导书.doc

锅炉课程设计指导书一、设计目的锅炉课程设计是锅炉课程的主要教学环节之一，通过一周的课程设计，使学生：1 巩固所学理论知识和实际知识，并学习运用这些知识解决实际工程问题；2 了解锅炉房工艺设计的内容、程序和基本原则；3 锻炼计算能力，并依计算结果从产品样本或有关设备选型手册中选择合适的锅炉及锅炉房设备； 4 锻炼工程绘图与识图能力（可用AutoCAD绘图，仅限一张）、熟悉设计说明书的编制要求；5 初步理解并执行锅炉房设计规范GB50041-2008 （以煤为主要设计燃料）；6 学会收集并查阅各相关参考资料。二、设计任务某厂厂区及生活区的供热锅炉房工艺设计。（为学生所在地区）本设计为一蒸汽锅炉房，为生产、生活以及厂房和住宅采暖生产饱和蒸汽。生产和生活为全年性用汽，采暖为季节性用汽。生产用汽设备要求提供的蒸汽压力最高为0.4MPa，用汽量为3.7t/h；凝结水受生产过程的污染，不能回收利用。采暖用汽量为7.8t/h，其中生产车间为高压蒸汽采暖，住宅则采用低压蒸汽采暖；采暖系统的凝结水回收率达65%。生活用汽主要供应食堂和浴室的用热需要，用汽量为0.7t/h，无凝结水回收。1、燃料资源煤：元素分析成分 Car=57.42%，Har=3.81%，Sar=0.46%，Oar=7.16%，Nar=0.93%，Aar=21.37%，War=8.85%干燥无灰基挥发分 Vdaf=38.48% ,收到基低位发热量Qnet,ar= 21350kJ/kg。油：0号轻柴油 Qnet,ar= 42900kJ/kg， 标态下密度0 = 0.8394103kg/m3，运动粘度 5mm2/s气：天然气Qnet,ar= 36533kJ/kg 标态下密度0 =0.7435kg/m3 2、水质资料总硬度 H0 = 7.35mge/l（368.235mg/l），永久硬度 HFT=4.35 mge/l，暂时硬度 HT=3.0 mge/l（150.3mg/l），总碱度 A0 = 3.0 mge/l， PH =8.27， 溶解固形物 550mg/l3、气象资料冬季采暖室外计算温度、冬季采暖室外平均温度、冬季通风室外计算温度、夏季通风室外计算温度、主导风向、大气压力、地下水位（烟道设为地下式的需考虑）等查当地气象资料。如郑州地区：冬季采暖室外计算温度tw=-5；冬季采暖室外平均温度tpj=1.44、采暖天数 121天； 5、蒸汽负荷及参数采暖用汽 D1 =7.8t/h，P1 = 0.3MPa ，凝结水回收率65%；生产用汽 D3 = 3.7t/h，P3 = 0.4MPa ，无凝结水回收；生活用汽 D4 = 0.7t/h，P4 = 0.3MPa ，无凝结水回收。三、设计步骤（一）热负荷计算及锅炉选型 参考P9899 例6-11 热负荷计算 P9597主要计算小时最大热负荷Dmax= K0（K1D1+ K2D2 +K3D3 +K4D4）+K5D5（t/h）。对于具有季节性负荷的锅炉房，应分别计算采暖季和非采暖季Dmax，一般使非采暖季运行1台锅炉。另外还可计算小时平均热负荷Dpj、年热负荷Dy、季节热负荷Dn，作为计算各个时期和全年燃料消耗量及进燃料量的依据。然后确定燃料种类：煤便宜、技术成熟但污染严重；随着改革开放深入发展，各地经济建设迅速发展，尤其大、中城市高层民用建筑有较大发展，各地建立的高新经济技术开发区对建设标准提出了更高要求，还由于国家对环保要求的提高，卫生条件好的燃油燃气锅炉最近几年应用上升，但油气燃料价贵，初投资和运行费用高。应根据实际情况，合理选取燃料种类。2 锅炉型号和台数的选择 P9798热负荷和燃料种类确定后，即可综合考虑Dmax、负荷特点、参数和燃料种类等多种因素，进行锅炉型号和台数选择。供暖锅炉宜用热水锅炉；生产用热多为蒸汽；兼供采暖和生产，若生产热负荷较大，可用蒸汽锅炉，采暖用热水通过热交换器实现，也可选用汽水两用锅炉。台数应保证锅炉房额定总热负荷之和Dmax。一般，新建锅炉房的锅炉台数2台，5台，改、扩建7台，高层民用建筑内的锅炉房一般4台。经方案比较和技术经济比较后，选取合适的型号和台数。（34台最佳）（二）水处理设备选择1 锅炉房总给水量Gzg的计算一般Gzg等于锅炉房总软化水量Gzr和凝结水回水量Ghs之和。 Gzg=D (1+Pls+Ppw)，分别计算采暖季和非采暖季的Gzg。D 锅炉房额定总蒸发量，t/h；Pls给水管路的漏损率，取0.5%；也可不计此项，见P209 例11-1Ppw锅炉连续排污率%，依给水和锅水的碱度和含盐量分别计算，取最大值。P188189 参考P189 例10-42 软水器的选择 P174176现在多采用全自动钠离子软水器，有LDZN、ZR、尼普顿（美国）等多种型号。全自动具有无人操作、工作可靠、结构紧凑、占地面积小、出水可靠等优点。主要根据流量、适用原水硬度选择。Gzr=Gzg-Ghs3 除氧器的选择 P189 例10-5 （可不除氧）D6 t/h的锅炉必需除氧，或原水溶氧量锅炉给水要求的含氧量，也需除氧。一般用大气式热力除氧器，除氧器的额定出力应满足Gzr的要求，出水含氧量应锅炉给水要求的含氧量。4 锅炉排污系统 P200202、209210 例11-1中P210第4点锅炉一般设有定期排污，大型锅炉还设有连续（表面）排污。为了节能需要，连续排污应设排污扩容器，先计算二次蒸汽量（P201 式11-7），再求扩容器的容积（P201 式11-8），根据所需容积，选择连续排污扩容器的类型。注意排污降温池的设置。（三）给水设备和主要管道的选择与计算1 给水泵的选择 P194195、209210 例11-1中P209第1点常用电动离心泵，有IS型单吸离心泵、DG、GC型锅炉给水泵、R型热水循环泵。另外蒸汽锅炉房可用汽动泵作为备用泵，以防停电。P193194选择依据为流量和扬程（P194 式11-1）。锅炉给水宜采用多台锅炉集中给水系统，给水泵台数应适应全年负荷变化的要求，应设备用泵，一般34台。若锅炉本体上带有给水泵（燃油、燃气炉），需校核其流量和扬程，若不满足要求，需重新选择。2 凝结水泵的选择 P196第三点回收未污染的凝结水，既可节约燃料，又因凝结水本来就是软水不需再软化，可减少软化设备处理量。凝结水泵把凝结水送入软水箱或除氧器。选择依据是进入凝结水箱的最大小时流量（由凝结水回收率和额定D计算）和扬程。一般2台，一台备用，若凝结水和软化水分别输送，凝结水泵应按间断工作考虑。3 给水箱和凝结水箱的确定 P197198、209210 例11-1中P209第2点宜设1个给水箱，常年不间断供热的锅炉房或容量大的锅炉房应设置2个，两水箱用连通管连接，以备检修切换使用。给水箱总有效容积为所有锅炉在额定蒸发量时所需2060min的给水量，小容量锅炉，可以适当加大。一般用矩形水箱，大于20m3的大型水箱宜用圆形，以节约钢材。凝结水箱一般应设2个，专供采暖用的凝结水箱也可设1个。总有效容积为最大小时回水量的1/22/3。若凝结水系统为闭式，凝结水箱也应闭式，反之为开式。开式水箱宜用圆形或方形。凝结水箱应设置自动控制水位装置，使凝结水泵可以自动停启，实现间断工作。小型锅炉房可将软水箱和凝结水箱合为1个，凝结水直接回入给水箱， 以减少二次蒸汽热损失。4 原水加压泵（无原水压力资料可不设）有时自来水水压偏低（低于软水器要求的原水压力），为确保再生时所需的反洗水压和软化时所需克服交换器阻力的水压，需设置原水加压泵1台。5 除氧水泵的选择除氧水泵把给水箱的水送向位于高处的除氧器。选择依据：流量和扬程，考虑备用。6 主要管道管径的计算主要管道指自来水总管、给水箱出水总管、给水母管、蒸汽母管、二次蒸汽管道、各热用户蒸汽管等。用“假定流速”法。查表（P205206表11-5）确定管内介质的允许流速，根据流量G用公式计算管径或查线算图确定。Q=1000G=3600 （/4）（Dn/1000）2 ，故Dn= 594.5（G/）1/2 mmQ、G介质的体积流量、质量流量（m3/h、t/h）; 介质的比容（m3/kg）；介质的流速（m/s）； Dn管道内径（mm）。产品管子中不一定有计算出的管径规格，可选取与其最接近并略大于该管径的管子。与设备相连的管子若短，可取设备本体上的对应管径。7 分汽缸的计算 P199200 第二点分汽缸的直径计算公式同管径（缸内蒸汽流速1015m/s；热水0.10.3m/s），一般比其上汽水连接总管直径大2#以上；分汽缸筒体的长度取决于接管管径、数目和结构强度，同时顾及接管上阀门的启闭操作的便利，接管中心距按管径和保温层厚度确定（查手册）。（四）送引风系统的设计 （燃煤锅炉） 参考P154155 例9-11 决定送、引风系统及其管道布置为避免相互干扰，锅炉通风除尘系统宜按单台独立设置。画出系统的布置简图。2 计算锅炉送风量和排烟量以单台锅炉额定负荷为基础计算烟、风量V。3计算烟、风管道的断面尺寸仍用“假定流速法”。选定流速（P140），依2算出的流量计算F。F=V/v（m2）。F烟、风管道断面积m2；V烟、风量m3/s;v烟、风流速m/s。4 计算烟、风道的阻力阻力计算非常麻烦，本课程设计不做要求。估算送风总阻力为1000Pa，引风总阻力为1540Pa（可以考虑利用烟囱的自生通风力）。5 决定烟囱高度，进、出口尺寸，引力机械通风的锅炉房，烟囱主要使满足环境卫生的要求，根据锅炉房总额定出力，查表确定；先计算烟囱出口内径d2，再定进口内径d1 ；烟囱引力可以帮助克服一部分引风阻力；燃油、气锅炉，烟囱直径按锅炉本体上的直径确定，一般用钢板烟囱，为减轻炉膛和烟道在混合气体发生爆炸时的破坏程度，在炉膛和烟囱上要装防爆门，防爆门的选择查资料2#P543。6 风机校核或选择若锅炉有配套风机，校核风机的流量和压头。若不满足，需重新选用，选择依据：流量和压头。7 除尘器的选择 P135 例8-1若锅炉厂配套供应除尘器，要针对使用地区的具体情况，校核，如不符合当地的排放标准，应重新选择。锅炉上大多使用旋风除尘器，主要按除尘效率选择除尘器，还要考虑负荷适应性、阻力等因素。（五）运煤除灰方式的选择 （燃煤锅炉） P108 例7-1、 P114115 例7-21计算锅炉房的耗煤量和灰渣量 P100主要计算小时最大耗煤量和灰渣量。另外可计算最冷月、最大昼夜小时平均、全年的耗煤量和灰渣量，作为进行燃料预算的依据。2 运煤除灰方式的选择 P108、114小时最大耗煤量和灰渣量是选择运煤除灰方式的主要依据，还要考虑劳动条件、劳动生产率、保证生产安全等因素，建议选用机械化的运煤除灰方式。若锅炉有配套运煤设备和除灰设备，应校核其性能是否符合实际需要，否则需重选。（不要求选具体设备）3 计算贮煤场、灰渣场的面积 P102贮煤场、灰渣场的面积应视煤源远近、交通运输条件、锅炉房的耗煤量和灰渣量、灰渣的综合利用情况等因素确定。贮煤场，火车和船舶运输1025天的锅炉房最大计算耗煤量，汽车运输510天的锅炉房最大计算耗煤量；灰渣场，一般能贮存35昼夜锅炉房最大计算灰渣量。如在锅炉房外设置集中灰渣斗时，可不设置灰渣场。根据运煤除灰方式的不同，有时还需要计算贮煤斗和灰渣斗的容积。（六）燃油系统的设计 （燃油锅炉） P115119 ；主要参考资料2#1 计算锅炉房耗油量 B = KD(hq-hgs)/(Qnet,ar) (kg/h) 。B单台锅炉计算燃油量（kg/h）；K富裕系数，一般1.21.3；D锅炉额定蒸发量kg/h；hq、hgs蒸汽、给水的焓kJ/kg；锅炉效率，%；Qnet,ar燃油的收到基低位发热量，kJ/kg。单台锅炉有n个燃烧器，每只燃烧器的计算耗油量B=B/n；锅炉房的总燃油耗量等于每台锅炉B的代数和B。2 计算贮油罐的容积贮油罐的总容积应根据油的运输方式、供油周期等因素确定。火车和船舶运输2030天的锅炉房最大消耗量，汽车运输510天的锅炉房最大消耗量，油管输送35天的锅炉房最大消耗量。重油贮油罐2个，为便于输送，粘度较大的重油可在重油罐内加热，加热温度90。贮油罐一般采用地埋方式，利用位差将油罐车的燃油卸入贮油罐。3 计算日用油箱的体积当贮油罐离锅炉房较远或直接通过贮油罐向锅炉供油不合适时，可在锅炉房内设置日用油箱和供油泵房，燃油从日用油箱直接供给锅炉燃烧。贮油罐和日用油箱之间采用管道输送。日用油箱设在锅炉房内时，重油5m3，柴油1m3。室内日用油箱应采用闭式油箱，油箱上不应用玻璃管液位计（易碎，一般软管），应设直接通向室外的通气管，通气管上装阻火器和防雨装置。4 燃油过滤器的确定燃油杂质较多，一般在输油泵前母管上和燃烧器进口管上应安装油过滤器。泵前多用网状过滤器（滤网规格，离心泵为812目/cm,螺杆泵、齿轮泵可取1632目/cm，滤网面积为进口管面积的810倍），燃烧器前多用片装过滤器，或细燃油过滤器。泵前进口母管上应设2台油过滤器，1台备用。5 选择输油泵把油从贮油罐送到日用油箱，常用螺杆泵、齿轮泵，也可用蒸汽往复泵、离心泵。油泵不宜小于2台，其中1台备用。选择依据：流量和扬程。流量应锅炉房总的小时最大计算耗油量的110%。6 计算放散吹扫管对较长时间停止运行的燃油管路，如卸油管路，应将燃油扫出。其它燃油管道，检修时也需将燃油扫出，以防“死油段”存在。蒸汽容易取得，一般都用蒸汽吹扫，也可用压缩空气。最好能顺坡吹扫。吹出的油品可入污油池、贮油罐或临时接油的油桶中，一般应避免扫入日用油箱。吹扫蒸汽压力0.71.0 MPa时，吹扫管径可根据燃油管道管径和长度查表确定。7 计算燃油管道的管径和阻力计算管径还用“假定流速法”。d = 18.8( Q/)1/2 = 18.8( G/)1/2 （mm）。 Q、G管道内油的体积流量、质量流量m3/h、t/h ；油的平均流速m/s；油的密度t/m3。阻力包括摩擦阻力和局部阻力，计算比较复杂，工程设计中用查表方法（参2# P375385） 。8 确定管道敷设方式室外燃油管路可采用架空（高支架）、管墩（低支架）或管沟方式，根据具体情况选用。室内燃油管路可架空也可地沟。架空的优点是维修方便。（七）燃气系统的设计 （燃气锅炉） P119122 ；主要参考资料2#从燃气管网引入燃气，设减压装置，调压系统可不设计，但图上应有示意。1 计算锅炉房燃气量B = KD(hq-hgs)/(Qnet,ar) (kg/h) 。B单台锅炉计算燃气量（m3/h）；K富裕系数，一般1.21.3；D锅炉额定蒸发量kg/h；hq、hgs蒸汽、给水的焓kJ/kg；锅炉效率，%；Qnet,ar燃气的收到基低位发热量kJ/m3。单台锅炉有n个燃烧器，每只燃烧器的计算耗气量B=B/n；锅炉房的总燃气耗量等于每台锅B的代数和B，即供气总管的燃气计算流量。2 计算吹扫放散管燃气管道在停止运行进行检修时，为检修工作安全，需把管道内的燃气吹扫干净；系统在较长时间内停止工作后再投入运行前，为防止燃气-空气混合物进入炉膛引起爆炸，也需吹扫，将可燃气排入大气。吹扫管的管径根据吹扫管段的容积和吹扫时间确定，一般按吹扫时间1530min，排气量为吹扫段容积的1020倍。也可按经验根据燃气管道直径选取吹扫放散管的管径。3计算燃气管道管径和阻力可根据燃气流量和选取流速来计算。d=18.8(B/)1/2。允许流速查手册。阻力包括摩擦阻力和局部阻力，计算比较复杂，工程设计中用查表方法（参2# P413426） 。4确定管道敷设方式可地埋或架空。厂外一般地埋，厂内可根据具体情况地埋或架空。锅炉房和车间内的燃气管道一般架空敷设。（八）锅炉房工艺布置 P233238;教材P352354 请先查阅教材、锅炉房设计规范、锅炉房设计手册及相关资料，熟悉锅炉房设备、烟风管道、主要汽水管道的布置原则与要求，并参考已有的设计实例（P243263 第六节）。然后绘制出布置简图，并逐步修改完善。（九）编写设计说明书说明书最好按设计程序编写，包括方案确定、设计计算、设备选择和设计简图等全部内容，计算部分可用表格形式。在每一页的右边留出备注栏，注明设计过程中使用的公式、选用的参数等的出处。（十）图纸要求1 热力系统图1张（1#或2# 图纸）图中应附图例，并标出设备编号及选定的管径及壁厚，标明介质流向，尤其是管子断开处和流向不易判定处。系统图应大致成比例，管道上各类阀门、计量表、控制仪表等都要画出。2 锅炉房布置图2张（1#或2# 图纸）包括锅炉房平面布置图和主要剖面图。设备及附件以外形或代号表示，设备注明编号，并附有明细表。烟风管道按比例绘制，从锅炉至分汽缸的蒸汽管道和给水母管也应绘出。四、时间安排计算、选设备 2.5天； 绘图、整理设计说明书 2.5天五、设计要求1 勤动手勤动口、积极思考、独立完成选择计算；2 独立完成图纸绘制，做到心中有数、一清二楚；3 遵守纪律，按时完成课程设计六、参考资料 1