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bysj01-065@锅炉房毕业设计,毕业设计
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xxx 学院本科生毕业设计（论文） I 摘 要 综合运用学过的有关专业知识，依据锅炉房设计规范 GB50041-92完成了大庆市某供热锅炉房工艺系统设计。在设计过程中，考虑到当地的气候条件及地形等多方面因素，同时也兼顾了经济、节能、环保等诸方面。 本次计计算部分主要由以下四大部分组成： 1. 锅炉房容量的确定与锅炉的选择。本设计选择 4 台锅炉，不设备用锅炉； 2. 锅炉给水系统设计与设备的选择。确定水处理方案，选择软化水设备、除氧设备等； 3. 锅炉通风排烟系统设计与设备的选择。其中包括风、烟道阻力计算，风机、除尘器的选择等，选设备时考虑了环境污 染等因素； 4. 锅炉房运煤、除灰渣系统设计与设备的选择。其中涉及到煤场与输煤系统的设计、除灰渣方案的确定等。 绘图部分包括： 1 锅炉房热力系统图； 2 锅炉房平面布置图； 3 锅炉房剖面图； 4 锅炉房运煤、除渣系统图。 此外，还专门研究了 提高锅炉运行效率的技术途径 。 关键词 ：供热锅炉房；工艺设计；经济节能；运行安全。 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） II 目 录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 锅炉概述 . 1 1.2 原始资料 . 5 第 2 章 锅炉房容量的确定及锅炉的选择 . 6 2.1 锅炉房容量的确定 . 6 2.2 锅炉的选择 . 8 第 3 章 锅炉房给水系统设计与主要设备的选择计算 . 10 3.1 概述 . 10 3.2 钠离子交换水处理 . 10 3.3 锅炉除氧设备的选择 . 13 3.4 软化水箱和除氧水箱的选择 . 14 3.5 补给水泵的选择 . 14 3.6 循环水泵的选择 . 15 3.7 排污量的计算 . 16 3.8 再生液的制备与盐液池的设计 . 17 3.9 盐液泵的选择 . 18 3.10 除污器的选择 . 18 3.11 锅炉房热力系统管道管径的设计与计算 . 19 3.12 热力系统管道的保温与涂色 . 19 3.13 集水器和分水器的选择 . 20 第 4 章 锅炉房通风系统设计与主要设备的选择计算 . 21 4.1 概述 . 21 4.2 燃料特性及煤燃烧的空气量和烟气量的确定 . 21 4.3 风烟道流速及截面尺寸的确定 . 23 4.4 烟囱的设计与计算 . 24 4.5 风烟道阻力的计算 . 26 4.6 鼓风机、引风机的选择与计算 . 32 4.7 除尘器的选择与计算 . 34 第 5 章 运煤除灰渣系统设计与设备的选择计算 . 37 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） III 5.1 煤场的设计与计算 . 37 5.2 运煤系统设备的选择 . 37 5.3 灰渣量的计算 . 40 5.4 除灰渣方案与设备的选择 . 40 第 6 章 专题研究 提高锅炉运行效率的技术途径 . 43 6.1 采用均匀分层燃烧技术 . 43 6.2 采用微机控制与变频调速技术 . 43 6.3 采用硅酸铝材料对炉墙保温减少散热损失 . 44 6.4 针对用户的具体煤种，设计优化拱型 . 44 6.5 加强锅炉房管理，提高锅炉运行热效率 . 44 参考文献 . 45 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 1 第 1章 绪论 1.1 锅炉概述 锅炉是一个国家工业生产的心脏， 它 是一种承受一定温度和压力的特殊的能量转换设备，目前我国锅炉的拥有量已超过四十多万吨（含采暖锅炉），年耗煤量达三亿余吨，多少年来，他们在各自的岗位上默默无闻辛勤的作者贡献。 工业锅炉 从开始到现在已有三百多年的历史。远在时期世纪六十年代，第一台铜制球形锅炉压力仅为 9.81 19.62kpa，随着工业生产的发展，工业锅炉也在不断的改进，从小型，中型到达性，从未压低压倒中压，从铆接结构到焊接结构，从手工焦煤到机械化自动化燃烧等。主要是循着提高压力，降低煤耗，减轻劳动强度，节省刚才以及改善无人的方向发展。 下面介绍一下我国现有的锅炉类型： 1、手烧炉 近年来由于环保和节能的要求，很多手烧炉品种在逐渐淘汰。 双层炉排是以水冷炉管作为上层炉排，下层再有固定炉排。燃煤加在上层炉排上。水冷炉管 的间隙一般在 25-35 毫米，大块煤在上层炉排燃烧，细屑和小块煤漏到下层炉排燃烧。上层炉排的烟气流动是自上而下，这样高温烟气冲刷下层的燃煤，而下层炉排底下没有鼓风，细屑不易扬起，通风靠尾部的引风。这样的燃烧即可提高燃烧效率又可降低烟尘。 2、链条炉 我国目前生产的链条炉共有五个系列：卧式内燃链条炉（ WNL），卧式快装水火管链条炉（ KZL 或 DZL），单锅筒纵置式链条炉（ DZL），双锅筒纵置式链条炉（ SZL），双锅筒横置式链条炉（ SHL）。 A、卧式内燃链条炉 卧式内燃链条炉结构紧凑，外形尺寸较小。燃 烧室即炉胆没有砖墙，所以无漏风问题。锅壳外部绝热条件好散热损失小。比卧式外燃较为安全。主要适用于 类烟煤邓优质烟煤，但由于炉胆尺寸限制，炉拱布置有困难，煤种适应性差。 卧式内燃型锅炉最理想的燃料是油、气燃料。用这些燃料炉胆的形状和火焰ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 2 形状能一致。 B、水火管式快装链条炉和单锅筒纵置式链条炉 水火管式快装炉的结构是在卧式外燃回火管炉基础上加装水冷发展而成的。这种炉型结构紧凑，制造方便，能整装出厂。水火管炉的炉膛高度比卧式内燃炉的炉膛高度要高，能布置前、后拱，煤种适应性比内燃型好，但比水管型并。由于水 火管炉锅筒底部经受高温火焰辅射热和烟气冲刷，传热强度高，如锅筒内部稍有结垢或排污不当，很容易 导致锅炉 过超温发生鼓包。 C、双锅筒纵置式链条炉 双锅筒纵置式是一种成熟炉型，无论国内、国外中、小容量自然循环水管锅炉用这种型式的很多。主要是有利于系列化设计。当锅炉容量变化时，可变动锅筒长度和拉加受热面，宽度方向只需作小的变动。由于锅筒的放长，上汽包的汽水蒸发截面也随之增大，有利于保证蒸汽品质。 D、双锅筒横置式链条炉 双横锅筒链条炉是一个十分成熟的炉型，无论从运行，维护，出力，效率等都能达到设计要求。只是金属 耗量较大，外形尺寸亦大。 双锅筒横置式炉型在较大容量的工业锅炉产品中是合适的炉型，但要组装化，采用膜式水冷壁并缩小外形尺寸。 3、往复炉 目前，我国往复炉排锅炉炉型有四个系列。卧式快装水火管往复炉（ KZW），单锅筒纵置式往复炉（ DZW），双锅筒纵置式往复炉（ SZW）和双锅筒横置式往复炉（ SHW）。 在四种炉型中，卧式快装水火管炉型和单锅筒纵置式水管锅炉目前偏于中小容量方面，而双锅筒纵置式和双锅筒横置式水管炉型偏重于容量较大些人方面其蒸汽压力大部分是 7 至 13 表压，饱和蒸汽。 4、抛煤机倒转炉排炉 抛煤机倒转炉排锅炉存在的主要问题是烟尘排放量高。抛煤机械倒转炉排锅炉在 35 吨 /时容量级上有一定的优越性。主要是当煤种挥发分、灰发有变化时，以及负荷波动较大时，抛煤机倒转炉排有较好的适应性。国内的抛煤机炉上由于二次风和飞煤回燃装置使用效果差，致使烟气中排尘严重。 5、沸腾炉 国内生产的沸腾炉型式主要是双锅筒横置式炉型。 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 3 对沸腾炉选型首先考虑是燃煤品种，当所要燃煤为发热值低于 3500 大卡 /公斤的烟煤、褐煤和挥发分较低的无烟煤时在操作水平有一定基础的条件下，可以选用沸腾炉。此时，烟法排放浓度必须控制在 600 毫克 /标米 3 内。燃煤颗粒度亦是要注意的问题，粉状细屑太多影响效率，大块过多不易流化。 6、煤粉炉 煤粉炉在工业锅炉中容量在 0 吨 /时及以下容量中使用的不多，仅在中南地区煤质次的地方尚有一定数量用户。在两广地区还需要煤粉 -甘蔗渣两用锅炉。这种时候，大部分采用双锅筒横置式。 7、油、气炉 锅炉按燃料区分可分为煤沪、油炉和气炉。 油炉是一种以油（重油或轻油）为燃料的锅炉。 气炉是一种以可燃气体（天然气、高炉煤气和焦炉煤气等）为燃料的锅炉。 油作为一种液体燃料易于贮存，便于输送，发热量高，燃烧 迅速，易调节。在燃烧时，能与空气均匀地混合，从而能达到完全燃烧，使得热效率大大提高。另外，燃料油灰分少，燃烧后没有炉灰，有利于环境保护，炉膛和锅炉房也能够保持清洁。 气体燃料作为一种清洁能源同样具有无公害，燃烧易调节，燃料的发热值易控制等特点。另外，使用气体燃料不需要储存场所，也不需要雾化装置。 与煤炉相比，油、气炉的自动化程度高，司炉工的劳动强度大大降低，安全可靠性也相应提高，需要停炉时，燃料供给可瞬时切断，使热损失降到最低限度。 当然，油、气炉除有上述优点外，也有它们的缺点。油容易着火，煤气 泄露易使人中毒，若管理使用不当，油、气容易引起火灾和爆炸事故。另外，燃油含有硫份，燃烧后对锅炉尾部容易产生腐蚀。因此，我们必须掌握油、气炉的特性。万万不能掉以轻心，确保油、气炉的安全运行。 燃油锅炉现有卧式内燃锅壳式，、单锅筒纵置式水管锅炉、双锅筒纵置式水管锅炉和双锅筒横置式水管四种炉型结构。卧式内燃（ WNS）系列有 0.25 吨 /时、 0.5吨 /时、 1 吨 /时、 2 吨 /时、 3 吨 /时、 4 吨 /时、 6 个容量等级。水管式有 2 吨 /时、 6（ 6.5）吨 /时、 10 吨 /时、 20 吨 /时，四个容量等级。蒸汽压力有 7、 10、 13、 25 表大气压 4 档。燃油锅炉的特点是效率比煤炉高，在 80%以上。卧式外燃炉胆形燃烧室很适宜于燃油。 燃气锅炉主要有 2 吨 /时、 4 吨 /时、 10 吨 /时 3 个容量级。 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 4 油炉的选型比煤炉稍容易，主要是油的品质没有燃煤复杂。 国内燃油喷燃器有机械压力雾化、低压空气雾化、转杯式、蒸汽雾化四种。在工业锅炉产品中以压力雾化最成熟。从炉型上说，容量在 4 吨 /时及以下的卧式内燃锅壳锅炉的炉型较合适。容量在 6 吨 /时及以上品种以双锅筒纵置式水管锅炉为宜。容量在 20 吨 /时一级的以双锅筒横置式水管炉为宜。 8、热水锅炉 热水锅炉目 前在产品品种上还是短缺的，生产品种主要有： A、单纵锅筒水火管式热水锅炉。 有强制循环和自然循环两种。目前运行的多半为水火管快装蒸汽锅炉改装的热水锅炉。 B、带有锅筒的水管式强制循环热水锅炉。 一般由下集箱和下锅筒进水，上锅筒出水。现有产品为 250 万大卡 /时、 1200万大卡 /时，燃煤热水锅炉， 2500万大卡 /时也已完成设计。 C、带有锅筒的水管式自然循环热水锅炉。 现有 250、 360、 400、 1200、 2500万大卡 /时燃煤热水锅炉和 1200万大卡 /时燃油热水锅炉。 D、无锅筒水管 式强制循环热水锅炉。 现有产品为 200、 250、 360、 400、 600 万大卡 /时燃煤热水锅炉和 1200 万大卡 /时燃油热水锅炉。 E、带有锅筒的汽水两用炉。 这种锅炉的特点既能供汽又能供热水。现有产品为 120、 250、 300万大卡 /时燃煤热水锅炉。 目前热水锅炉水循环方式有两种，一种为自然循环，另一种为强制循环。强制循环热水锅炉从水循环角度看，安全可靠性较好，但是在容量不太大的热水锅炉中自然循环设计得好亦能达到安全运行要求，而且更能适应较差的运行条件，应付突然停电的能力也较强，循规蹈矩环泵功率较小 ，但自然循环热水锅炉耗钢量大。 立式锅壳锅炉、铸铁式热水锅炉、卧式内燃型锅壳锅炉、水火管锅炉等型式比较适用于较小的容量范围。水管式结构对大、小容量热水锅炉都合适。无论采用哪一种型式都要做到水循环设计合理以保证安全运行，不能因为热水锅炉压力低就考虑简单 。 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 5 我国工业锅炉以燃煤为主，随着我国对环境保护的重视和控制，各大城对燃煤锅炉在市区范围内的安装和运行都有了一定的限制。逐步以燃油、燃气替代燃煤，以控制二氧化碳和其他有害气体的排放总量。故燃油、燃气锅炉的产量稳中有升，约占总产量的 10.4%，生产锅炉 3 640 台 ，蒸汽产量达 7 800t。同时常压锅炉及电热锅炉的发展，不同程度的替代了部分低等级小容量燃煤热水锅炉。大面积住宅区的建设对集中供热的热水锅炉有较大需求。据统计，热水锅炉的产量占总产量（蒸汽）的 37.8%达 19 900MW，所占比例为历年最高。适应市场需求的快组装锅炉品种市场销售较好，其中， 2、 4、 6、 10t/h 锅炉产量占工业锅炉总产量的 75.85%，新开发的节能型高效品种也有良好的销售业绩，但工业锅炉总的需求趋淡。 锅炉房工艺设计关系到人们的工作条件和生活水平，关系到我国工业的发展前景。所以，锅炉技术人员所 走的道路，任重道远。 1.2 原始资料 1.2.1 设计条件 1 锅炉房建设地区：大庆市 2 供热介质：热水 3 最大热负荷： 50t/h (主要用于采暖 ) 4 水质分析资料：（ 1）总硬度 H=5.6mmol/L （ 2）总碱度 A=6.2mmol/L （ 3）溶解氧： 3.9 5.8mg/L （ 4） PH=7.8 5 煤质资料：鹤岗四号原煤 1.2.2 其他条件： 1 风向：冬季：东北风；夏季：西南风 2 大气压力： 100.2Pa 3 海拔： 173m 4 供暖期： 179 天 5 供暖期平均温度： -10.4% ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 6 第 2章 锅炉房容量的确定及锅炉的选择 2.1 锅炉房容量的确定 由文献 2可知确定锅炉热负荷应根据以下几点： （ 1）对各用热部门所提供的热负荷资料，应认真核实，摸清工艺生产，生活及采暖通风等对供热的要求。（介质参数，负荷大小及使用情况等） （ 2）在计算热负荷时，应防止层层加码，以免造成锅炉房设计容量多大。 （ 3）应尽量利用余热，以减少锅炉房的供热量，在计算热负荷时，应扣除 已利用的余热。 2.1.1 锅炉房设计容量的确定 由文献 2的 6.2 1 式可知锅炉房设计容量 Q 按下式计算： Q=K0（ K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4） +K5Q5 MW （ 2-1） 式中： Q1， Q2， Q3， Q4 分别为采暖，通风，生产，生活最大热负荷，（ MW）； Q5 为锅炉房自用热负荷，（ MW）； K0 为室外管网热损失及漏损系数，由文献 2表 6.2 1（即下表 2-1）查得； K1、 K2、 K3、 K4、 K5 分别为采暖，通风，生产，生活和锅炉房自用热负荷的同时使用系数。 表 2 1 室外管网热损失及漏损系数 管道种类 敷设方式 架空 地沟 蒸汽管网 1.1 1.15 1.08 1.12 热水管网 1.07 1.10 1.05 1.08 由原始资料可知，本设计主要考虑的是采暖人热负荷，通风，生产，生活的热负荷不计算在内，锅炉房自用热负荷主要由锅炉给水，除氧和汽动水泵耗汽量组成，其大小也可以不计算在内。 本设计采用室外管网架空敷设，由文献 2表 6.2 2（即下表 2-2）可知同时使ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 7 用系数 K1、 K2、 K3、 K4、 K5 的数值 ,取 K0=1.10， K1=1.0，所以根据以上分析和查得的数值可以计算出锅炉房设计容量 Q： Q = K0（ K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4） +K5Q5 （ MW） =1.10（ 1.0 50） =55MW 表 2 2 同时使用系数 K1、 K2、 K3、 K4、 K5 项目 K1 K2 K3 K4 K5 推荐值 1.0 0.8 1.0 0.7 1.0 0.5 0.8 1.0 注：生活用热负荷的同时使用系数取 0.5，若若生活用热和生产用热同时交错，则取 K4=0 2.1.2 平均热负荷的计算 平均热负荷可供选配用锅炉及运行管理中停炉检修时参考，由文献的 3公式5 9 得： QPJ= K0（ Q1PJ+Q2PJ+Q3PJ+Q4PJ） （ 2-2） 公式： K0 为室外管网热损失及漏损系数，见表 2 1，在此取 K0=1.10； Q1PJ、 Q2PJ、 Q3PJ、 Q4PJ 为采暖，通风，生活平均热负荷。 其中采暖平均热负荷 Q1PJ= 1Q1 （ MW） 1 采暖系数，取 0.5 0.7，在此取 0.6； Q2PJ、 Q3PJ、 Q4PJ 都为 0 所以： Q1PJ= 1Q1= K0 1Q1=1.0 0.6 50 =33MW 2.1.3 年 平均热负荷的计算 计算年平均热负荷的目的主要是用以计算年耗煤量。由文献 3公式 5 10 可知，炉房年热负荷： D0=K0（ D1+D2+D3+D4） （ 2-3） 公式： K0 为室外管网热损失及漏损系数，见表 2 1，在此取 K0=1.10； D1、 D2、 D3、 D4 分别为采暖，通风，生产，生活的年热负荷， MW。 由文献 2表 3.5 1得， 暖年热负荷： D1=24n1 Q1PJ MW （ 2-4） ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 8 公式中 ， n1 年供暖天数，由文献 2表 3.5 1 查得大庆地区每年的平均供暖天数为 179 天； 24 按三班制计算的每昼夜供暖小时数。 因为 D2、 D3、 D4 均为 0，故： D0 = K0 D1 = K0 24 N1 Q1PJ = 1.1 24 179 0.6 50 3600 1000 = 5.1 1011 KJ/年 2.2 锅炉的选择 2.2.1 锅炉房的供热介质和参数 本设计选用热水锅炉，直接供热， 115 /70的低温热水。 2.2.2 锅炉的选型原则 由文献 2可知 选择锅炉时必须遵循一下原则： （ 1）必须满足供热负荷及介质参数的要求； （ 2）应能有效的燃烧所用的燃料，且对煤种有较大的适应性； （ 3）锅炉应有较高的热效率，应不低于工业锅炉产品技术条件（ JB2816 80）中的规定数值； （ 4）应优先选用国家经委和国家机械工业部推广的节能锅炉产品和经国家工业锅炉行业评审委员会评审出的优良锅炉产品，不得采用国家已经公布的淘汰的产品。 （ 5） 应选用消烟除尘效率较好，有利于环境保护要求的锅炉，一般选用不冒黑烟、排尘原始浓度较低的层燃锅炉。 （ 6）同一锅炉房内应尽量采用相同 的燃烧设备，相同容量的锅炉，一利于设计、施工、安装、运行。当供热介质参数不同或冬、夏负荷差别较大时，也可采用不同类型及不同的出力锅炉。 （ 7）所选的锅炉应在基建、运行维修和环境保护等方面有较好的经济效益和环境效益。不要时应提出不同的设计方案，进行全面的技术经济比较，以确定合理的方案。 （ 8）对于出力在 1吨 /小时以下的锅炉，宜采用下饲式，抽板顶升明火反烧，双层炉排，简易煤气等燃烧方式的锅炉。 （ 9）在市区和民用建筑中一般不应选用沸腾锅炉，但以为使用石煤，不能用其他炉型有效燃烧的低挥发份无烟煤，低劣质没燃料而必 须选用沸腾炉时，则锅炉烟道应设置机械排灰装置。人工清理冷灰和溢流渣时，应有安全防护措施和较ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 9 好的条件。 2.2.3 锅炉型号的确定 根据以上原则及计算分析，查文献 2表 2 64得到的锅炉的型号为 SZL141.0/115/70 A，其性能如下： 表 2-3 SZL14 1.0/115/70 A型号性能 热功率 140 MW 工作压力 1.0 MPa 供回水温度 115 / 70 炉排有效面积 20.8 m2 对流和辐射总的受热面积 637.8 m2 燃料的发热量 18757kj/kg 燃料的消 耗量 3080kg/h 锅炉效率 81.24 外形尺寸 长宽高 14.0 5.6 6.7 生产场地 太湖 2.2.4 锅炉台数的确定 锅炉房采用的锅炉台数，应根据热负荷的调度、锅炉检修和扩建的可能性等因素确定，本设计中最大热负荷为 55MW，选择的锅炉额定供热量为 14MW，所以选择 4 台锅炉。 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 10 第 3章 锅炉房给水系统设计与主要设备的选择计算 3.1 概述 锅炉给水一般为自来水和天然水，天然水很容易被生活污水和工业废水污染。水在自然循环中，无时不与外界接触，由于水非常容易与各种物质混杂，溶解能力较强，所以，任 何天然水中都含有各种多样的杂质，当水源受到生活污水、工业废水及其它废物污染时，水中杂质更为复杂，按他们在水中存在状态的颗粒大小，可以分为三类：悬浮物，胶体，溶解物。 悬浮物主要是指泥土、沙砾和动植物的残余体等不溶性杂质水浊物，含有悬浮物的天然水，显然不能当作锅炉用水使用，这些水直接供给锅炉会堵塞锅炉内循环通道或沉积在锅炉受热面上发生事故，直接进入离子交换器也回污染交换剂而减少治水量和影响出水质量。 溶解物以分子或离子的状态存在与水中，天然水中的溶解物大都为溶解在水中的矿物盐类的离子和一些溶解气体，盐离子以钠 离子、钾离子、钙离子、镁离子等，一般以钙镁离子为主，他们会引起锅炉结垢，钙镁的硅酸盐和氯化物会使蒸汽品质恶化，氯化钙、氯化镁和硫酸镁会使骨碌金属腐蚀。 天然水中常见的溶解气体有 氧气和 二氧化碳，水中有氧气和二氧化碳会使锅炉设备腐蚀损坏。 综合以上可以知道，锅炉给水如果用天然水必须进行处理。为了达到热水锅炉水质标准，根据锅炉房建设地区的水质分析资料，确定水处理的流程为： 市政水 软化水设备 软化水箱 除氧设备（自来水） （钠离子交换器） （除氧水泵） 除氧水箱 锅炉 （补水泵） 3.2 钠离子交换水处理 3.2.1 循环水量的计算 由公式： cm t=Q （ 3-1） ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 11 公式中， c 水的比热容， KJ/ Kg; m 循环水量， t/h； t 进出口水温差， ； Q 额定热负荷， MW。 所以： 62.1047102.445 36001055 33 tC Qmt/h 3.2.2 软化水量的计算与 钠 离子交换器的选择计算 1 软化水量的计算 由文献 2公式 6.4 1知，软化水量的计算公式： D=K（ D1+D2+D3+D4+D5+D6） （ 3-2） 公式中： K 富裕系数，取 K=1.20； D1 蒸汽用户凝结水损失量 ,t/h； D2 锅炉内部汽水损失量， t/h，（按锅炉负荷的 5%考虑）； D3 锅炉排污损失量 ,t/h,（按实际计算，估算时按额定蒸发量的 5%10%考虑）； D4 热网漏损失 ,t/h，（热水系统按系统水容量的 10%考虑，方案设计中可按循环水量的 5%（ t 25%） 1%（ t 40%）估算 ） ； D5 水处理系统自耗软化水量， t/h； D6 其他工艺装置及用户需要的软化水量， t/h。 本设计中 D1、 D2、 D3、 D5、 D6忽略不计。 所以： D=K D4=1.2 1047.62 1%=12.57 t/h 2 钠离子交换器的选择与计算 （ 1）纳离子交换器的计算 选择固定逆流再生钠离子交换器， 查参考文 献 1表 5-25， 5-26， 5-27 得下表： 表 3 1 钠离子交换器的计算 序号 名称 符号 单位 计算公式 数值 附注 1 需要软化水量 Q m3/h 已知 12.57 2 源水总硬度 H0 mmol/L 已知 5.6 3 软化水硬度 H1 mmol/L 已知（ 0.6） 0.5 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 12 序号 名称 符号 单位 计算公式 数值 附注 4 离子交换剂 1001强酸阳离子 树脂 5 软化速度 V m/h 查文献 1表 525 25 6 交换器面积 M2 m2 VQF 0.503 7 交换器同时使用台数 n 台 选定 1 8 交换器选用台数 台 2 一备用 9 交换器直径 m 看表 5 26 1 10 交换器实际截面积 F1 m2 F1=0.785 2 表 5 27 0.785 11 实际软化速度 V1 m/h 11 nFQV 16 12 数值工作交换器容量 e mol/m3 看表 5 25 900 13 交换层高度 h1 m 看表 5 26 2 14 压层高度 h2 m 看表 5 26 0.2 15 交换层树脂体积 V m3 V=F1h1 表 5 27 1.57 16 交换器树脂总装载量 G kg/台 看表 5 26 1382 17 每台交换器工作交换容量 E mol/台 看表 5 26 1413 18 软化水量 QC m3/台 10 HHEQc 277.1 Hc 0.6 19 再生软化水自耗量 qe m3/台次 看表 5 26 106 20 软化供水量 Qg m3/台 Qg=QC-qc 275.5 21 交换器运行时间 T h QnQT g 21.914 T 12 24 22 再生一次耗 盐量 Bna kg/台 看表 5 26 141.3 （表 5-26, Z=0.1kg/mol） ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 13 序号 名称 符号 单位 计算公式 数值 附注 23 配制再生液耗水量 Qb t/台次 10 0010 NaYNab BCBQ 1.88 （查表5-25 ,cy=7%） 24 再生用清水总耗量 Qh m3/台次 看表 5 26 9.46 25 每台交换器周期耗水量 Q m3/台次 Q =Qg+Qh+qc 286.52 26 交换器进水小时平均流量 Qp m3/h T QnQ p 13.075 27 交换器正洗速度 Vz m/h 看表 5 25 20 28 交换器进水小时最大流量 Qmax m3/h maxQ=(n1v1+vz)F1 28.26 3钠离子交换器的选择 根据以上计算，由文 献 1表 5 53 可知 ，选择 LNN 1000/12 型钠离子交换器 2台，其性能如下表： 表 3 2 LNN 1000/12 型钠离子交换器性能 公称直径 1000mm 工作压力 0.6MPa 出力 12t/h 工作树脂高度 2000mm 再生盐耗量 155kg 工作温度 5-60 设备装水荷重 52kg 3.3 锅炉除氧设备的选择 3.3.1 除氧设备的选择 由文献 1表 5 89，选择锅炉房推荐的 YJX-20型解析除氧器，其性能如下： ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 14 表 3 3 YJX-20 型解析除氧器性能表 额定 出水量 (t/h) 除氧水溶解氧 (mg/L) 给水温度 ( ) 进喷射器水压 (pa) 反应器电功率 (KW) 14 0.1 8 0.4 0.5 5.5 3.3.2 除氧水泵型号的选择 由文献 2表 5 90中，选择与除氧器对应的除氧水泵：其型号为 507SWA 5。其性能如下： 表 3 4 除氧水泵性能表 流量 (m3/h) 扬程 (m) 转速 (r/min) 功率 (KW) 电动机 18 46 1450 5.5 Y132S-4 3.4 软化水箱和除氧 水箱的选择 软化水箱的总有效 容 积应根据水处理的设计出力和运行方式来确定，当有再生设备备用时，软化水箱的总有效 容 积当为 30 60min的软化水消耗量，即； V=（ 30/60） Q=0.5 12.57=6.28 m3 软化水箱和除氧水箱可以设一个中间用隔板隔开，容积可以相同，所以由文献 1表 6 34选择水箱规格如下： 表 3 5 隔板方形开式水箱： 公称容积 m3 有效容积 m3 长 L mm 宽 B mm 高 H mm 水箱本体重量 kg 15 15.9 3800 2600 1800 2150.9 3.5 补给 水泵的选择 3.5.1 补给水泵的流量 有文献 1公式 6 24得： ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 15 Q=K（ Q1+Q2） （ 3-3） 公式中： Q 锅炉补（给）水泵的流量， m3/h； Q1 所供锅炉额定出力的总 给水 量， m3/h； Q2 其它用水量，如减温器等用水， m3/h； K 附加系数； 1.1 1.2。 在本设计中 Q2可以忽略，所以 Q=1.15 12.57=14.46 m3/h 3.5.2 锅炉补（给）水泵的扬程 一般不小于补水点压力另加 30 50KPa 的富裕量，一般以建筑物高度的某点作为定压点，建筑物的高度为 24 米，所以补（给）水泵的扬程 H=30mH2O。 3.5.3 补（给）水泵的选择 查文献 1表 6 5，根据水量及扬程选择补（给）水泵，选择水泵为 IS80-50-315型水泵 2台，一台备用，其性能如下： 表 3 6 补（给）水泵性能表 流量 m3/h 扬程 m 转速 r/min 效率 % 汽蚀采量 m 功率 N/KW 轴功率 电动机功率 15 32.5 1450 39 2.5 3.4 5.5 3.6 循环水泵的选择 3.6.1 循环水泵的扬程 根据文献 3公式 5 43得： H=K（ H1+H2+H3） （ 3-4） 公式中： K 富裕系数，一般取 1.15 1.20，在此取 1.20； H1 热水锅炉房内部的压力损失， KPa ； 对于热水锅炉一般取 70 220KPa，在此取 200 Kpa； H2 从锅炉房到 最不利环路用户的干管压力损失， Kpa； 由计算定，一般可以取每米压力降 100 KPa估算， H2 =1500 100=150KPa H3 最不利环路用户内部系统阻力， Kpa； 一般散热器直接联系系统可以取（ 10 20） KPa； ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 16 暖风机取（ 20 50） KPa；热交换器取（ 60 150） KPa；水喷泵取 （ 80 120） KPa；所以对于本设计 H3取 20 KPa。 故： H=1.2（ 200+150+20） =444 KPa 合 45.31mH2O 3.6.2 循环水泵的选择 根据循环水量和循环水泵的扬程，查文献 1表 6 29，选择， HPK-S150-400，共 4台，其中一台备用，其性能如下： 表 3 7 循环水泵性能表 流量 m3/h 扬程 m 转速 r/min 效率 % 汽蚀采量 m 功率 N/KW 轴功率 电动机功率 360 50.5 1450 77 2.9 64.3 90 3.7 排污量的计算 3.7.1 每次定期排污量 本设计采用定期排污，采用锅外水处理，每次定期排污量可以由 文献 1公 式 5 51 计算： Qdp=n d h l m3 （ 3-5） 公式中： n 上 锅 筒的数量， n=1m； d 上涡筒直径，故 3m； h 水位计水位高度变化，一般取 h=0.1m； l 上 锅 筒长度，取 5m； 所以： Qdp=n d h l=1 3 0.1 5=1.5m3 3.7.2 定期排污量 因为每次定期排污排放时间 t 为 0.5 1min，此取 t=0.7 min； 所以，定期排污流量： Qdp=Ddp/t 60 （ 3-6） =1.5/0.7 60=128.6 m3/h ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 17 3.8 再生液的制备与盐液池的设计 1 常用的溶液为氯化钠溶液，对盐溶液池来说无论处理的水量大小均可应用， 是目前应用最多的盐液制备系统。盐溶液可以分为稀盐液池和浓盐溶液池，本设计各设一个，稀盐池的有效溶积应至少满足最大一台钠离子交换器再生用盐液量。浓盐液池的作用是湿法贮存并配置饱和浓度的盐溶液，盐溶液池一般为混凝土制的，为防腐在池内壁贴瓷砖或用玻璃钢，塑料板作内衬更好 ，盐液泵一般不设备用泵。 2 再生一次氯化钠消耗量， BNa(单位 kg)，由上面的表 3 1知： BNa=141.3kg/台 Qb=1.88t/台次 由文献 1公式 5 19可知： 稀盐液池的有效容积： yyNaCBV 102.11 （ 3-7） 公式中： y 氯化钠溶液的密度，取 1.043g/cm3 Cy 氯化钠溶液的质量分数，计算时用整数代替。 所以： yyNaCBV 102.11 = 3322.2043.1710 3.1412.1 m 3 再由文献 1公式 5 20 知浓盐液的有效容积 V2（单位 m3）按下面公式计算V2=T KBNa24（ 3-8） 其中： K 贮存食盐的天数，一般为 5 15d，在这取 10d； T 钠离子交换器延续运行时间，查表 3 1知： T=21.91d； 食盐视密度（堆比重）， kg/m3； 食盐的纯度；一般为 0.96 0.98，在这取 0.97 所以： 13.280091.091.21 103.14124242 T KBV Na m3 4 由文献 1表 5 35知可以把盐液池设计成混凝土的，其尺寸根据以上计算结果设计为： 稀盐液池（长宽高） 2 1.5 1.2 浓盐液池（长宽高） 2 1.5 1.2 ntsxxx 学院本科生毕业设计（论文） 18 3.9 盐液泵的选择 3.9.1 盐液泵的流量 Qy： 由文献 1公式 5 21得， Qy可以按下式计算： Qy=1.2 F1 y y （ 3-9） 公式中： y 盐溶液的再生速度， m/h ， 由表 3 1知 y=4 m/h； F1 钠离子交换器的截面积， m2，由表 3 1知 F1=0.785 m2； y 氯化钠溶液的密度， kg/m3 ； 由文献 2表 6.4 62查得 y=1043kg/m3 所以 ： Qy=1.2 0.785 4 1043=3.93t/h 合 3.93 m3/h 3.9.2 盐液泵的扬程 h: 根据以上计算和文献推荐盐液泵的扬程 h一般为 10 20mH2O，在本设计中 h取 14mH2O。 3.9.3 盐液泵的选择： 因为盐液有腐蚀性，所以根据盐液泵流量和扬程从文献 4的表 2 20选择耐 腐蚀的 IH型化工泵，其性能如下： 表 3-8 IH 型化工泵性能表 型号 电机型号 流量 m3/h 扬程 m IH50-32-250 YB100L1-4/2.2 6.3 20 3.10 除 污器的选择 由文献 2表 4.4 19选择卧室直通除污器，其性能如下： 表 3-9 卧室直通除污器性能 类型 规格 工
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