制药厂锅炉房工艺设计设计说明书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除课程设计说明书 设计内容: 制药厂锅炉房工艺设计院 系：环境科学与工程学院 班 级：暖通0901 设 计 者：凌清晶 学 号：2009001805 指导教师: 冯树根、雷勇刚设计时间：2012.12摘 要本次设计为制药厂锅炉房工艺设计。设计任务是新建一锅炉房，以满足该制药厂工艺用汽、采暖通风、生活用热的需要。设计内容包括：热负荷计算、锅炉型号及台数选择、水处理设备选择、给水设备和主要管道的选择与计算、天然气总管管径的确定、燃气及排烟系统设计、锅炉房工艺布置、画出热力系统图，运行层平面布置图（1：100），主要剖面图（1：100）。 目 录第一章 锅炉设计原始资料1.1热负荷资料（采暖季）.11.2天然气资料.11.3水质资料.11.4气象与地质资料.11.5工作班次.21.6燃料输送方式.2第二章 热负荷计算及锅炉选择2.1热负荷计算.22.2锅炉型号与台数选择.5第三章 水处理设备及给水设备选择3.1水处理系统设计及设备选择.6第四章 汽水系统的设计4.1给水管管径的选择.94.2蒸汽系统主要管径的确定.9第五章 送引风系统设计5.1锅炉燃料消耗量计算.95.2理论空气量和理论烟气量.105.3送风机引风机的选择计算.115.4烟囱的高度与直径的设计计算.13第六章 锅炉房工艺布置6.1锅炉房建筑.146.2锅炉房设备布置.156.3风烟管道和主要汽水管道的布置.16第七章 总结.16第八章 参考文献.17第九章 致谢.17第一章 锅炉设计原始资料1.1热负荷资料（采暖季）用汽部门耗汽量、采暖耗热量凝结水回收率（%）介质参数MPa 温度（）耗汽量（t/h）采暖面积（m2）精烘包0.7饱和1.390制粒烘干0.7饱和2.090空调机组加湿0.4饱和0.20洗浴0.4饱和0.30餐厅0.4饱和0.10品剂车间0.4饱和20办公区采暖2000库房采暖3000住宅楼采暖16000空调机组用热260kw（冬季）餐厅只供应午餐；每天下午下班后开放洗浴室2小时；办公区为四层单独建筑；库房为单层建筑；住宅为高层建筑。1.2天然气资料 天然气资料参见教材表2-14，天然气压力20kPa。1.3水质资料 总硬度H3.1mmol/L非碳酸盐硬度HFT1.3mmol/L 碳酸盐硬度HT1.8mmol/L总碱度A1.8mmol/LPH值 7.6溶解氧7.98.6mg/L溶解固形物416mg/L夏季平均水温26冬季平均水温 13供水压力 0.41.4气象与地质资料 海拔高度778m冬季采暖室外计算温度 -12冬季通风室外计算温度-7采暖期室外平均温度 -2.1采暖天数 150天夏季通风室外计算温度28主导风向冬季 西北大气压力冬季 93.29kPa 夏季 91.92kPa平均风速 冬季 2.6m/s 夏季2.1m/s最高地下水位 -2.1m土壤冻结深度 0.77m1.5工作班次 三班制， 全年工作306天。1.6燃料输送方式 管道第二章 热负荷计算及锅炉选择2.1热负荷计算 2.1.1采暖季热负荷计算 （1）最大计算热负荷 锅炉房计算最大热负荷Qmax是选择锅炉的主要依据，可根据各项原始热负荷、同时使用系数、锅炉房自耗热量和管网热损失系数由下式求得： t/h (公式2-1)式中：分别是采暖、通风、生产和生活最大热负荷，t/h，由设计资料提供 锅炉房除氧用热 , 根据除氧方法及除氧器进出水的焓计算决定 ,热力除氧时见下式： （公式2-2） 锅炉房自耗热量和管网热损失系数。 分别为采暖、通风、生产和生活负荷同时使用系数其中的计算:办公区、库房和住宅楼采用面积热指标法进行计算：采暖面积热指标由城市热力网设计规范（CJJ 34-2002）选取办公区采暖：取面积热指标为= ，库房采暖：取面积热指标为=，住宅楼采暖：取面积热指标为=，空调机组用热：=的计算：的计算：的计算：,=（2）平均热负荷 平均热负荷表明热负荷的均匀性，设备选择时应考虑这一因素，如变负荷对设备运行经济性和安全性的影响。采暖通风平均热负荷根据室外平均温度计算： t/h （公式2-3）式中：采暖或通风最大热负荷，t/h； 采暖室内计算温度，； 采暖期采暖或通风室外计算温度，； 采暖期室外平均温度，。所以，。生产平均热负荷和生活平均热负荷按生产和生活最大热负荷取。=（3）全年热负荷 这是计算全年燃料消耗量的依据，也是技术经济比较的一个依据。全年热负荷Q0可根据平均热负荷和全年使用小时数按下式计算： t/年 （公式2-4）式中：分别为采暖、通风、生产和生活的全年热负荷，t/年； 除氧用热系数，本设计中不设除氧设备，此项为零； 符号意义同（公式2-1）。采暖、通风、生产和生活的全年热负荷分别用以下公式计算求得： t/年 （公式2-5） t/年 （公式2-6） t/年 (公式2-7） t/年 式中：分别为采暖、通风天数和全年工作天数；，分别为采暖、生产及生活的平均热负荷，t/h； 每昼夜工作班数，本设计中取三班制； 非工作班时保温用热负荷，t/h；可按室内温度代入 （公式2-3）计算求得。 =其中， 2.1.2非采暖季热负荷计算 非采暖季最大热负荷主要包括生产和生活最大热负荷，计算公式如下： (公式2-8)所以，=2.2锅炉型号与台数的选择 锅炉型号和台数根据锅炉房热负荷、介质、参数和燃料种类等因素选择，并应考虑技术经济方面的合理性，使锅炉房在冬夏季均能达到经济可靠运行。2.2.1锅炉型号 根据计算热负荷的大小和燃料特性决定锅炉型号，并考虑负荷变化和锅炉房发展的需要。选用锅炉的总容量必须满足计算负荷的要求，以保证用气的需要。但也不应使锅炉的总容量超过计算负荷太多而造成浪费。锅炉的容量还应适应锅炉房负荷变化的需要，特别是某些季节性锅炉房，要力免锅炉长期在低负荷下运行。 本设计中，根据原始资料提供的燃料的特性参数，并查表得该燃料为天然气。由于生产和生活用的蒸汽压力均小于等于0.7MPa，采暖季最大热负荷为8.695t/h,即为以及燃料为天然气可初步提出以下选炉方案： 综合比较确定采用WNS61.0Q.Y型锅炉二台的方案。蒸发量：6t/h； 锅炉效率：72%； 工作压力： 1；水容量：9850L；燃料耗量：505.1Kg/h外形尺寸（mm）=7500300032002.2.2锅炉台数 选用锅炉台数应考虑对负荷的变化和意外事故的适应性，建设和运行的经济性。一般来说，单机容量较大的锅炉其效率较高，锅炉房占地面积小，运行人员少，经济性好，但台数不宜过少，不然适应负荷变化的能力和备用性较差。锅炉房的锅炉台数一般不少于两台；国外有关文献认为，新建锅炉房内装设锅炉的最佳台数为三台。 本设计中，根据选择的锅炉型号（额定蒸汽量为6t/h）及采暖期最大热负荷，选取同型号的锅炉两台。 第三章 水处理设备及给水设备选择3.1水处理系统设计及设备选择3.1.1锅炉房循环水量计算 锅炉房循环水量计算公式： （公式3-1） 式中 锅炉额定热负荷，； 管网散热损失系数，取1.05； 管网热水的平均比热容，； 热水供回水温差，。 锅炉房循环水量为 3.1.2给水泵的选择 （1）给水泵的容量和台数 给水泵的流量应满足锅炉所有运行时，锅炉在额定蒸发量时给水量的1.1倍的要求；由于锅炉房的负荷一般都不均衡，特别是季节性负荷的锅炉房负荷变化更大，因此水泵的容量和台数还应适应全年负荷变化的要求。 本设计中，水泵总流量Q=1.112=13.2t/h。由于设计中选用三台同型号的水泵，一台备用，因此一台水泵的流量为6.6t/h。选用流量为8t/h。 （2）备用给水泵 设置备用给水泵是为了保证在停电，正常检修和发生机械故障等情况下，锅炉仍能得到安全、可靠的供水。为此，设计规范和监察规程都明确规定：锅炉房应设置备用给水泵，当任何一台水泵停止运行时，其余给水泵的总流量应满足所有锅炉蒸发量的1.1倍。在本设计中，选用一台备用。 （3）给水泵的扬程计算 水泵扬程的计算： KPa （公式3-2）式中：锅炉工作压力；（100200）为压头附加值。所以：=10000.7+（100200）=800900KPa=0.80.9m。 根据给水泵的流量和扬程，选择泵型号为：KQL50/900.75/2流量为8m/h,扬程为11m,转速为2960r/min，电机功率为0.75kW，必须汽蚀余量为2.3m，泵的重量为35kg。 （4）给水箱的选择 1）给水箱的容积和个数 给水箱的作用有两个：一是软化水和凝结水与锅炉给水流量之间的缓冲，二是给水的储备。给水储备是保证锅炉安全运行所必需的，其要求与锅炉房容量有关。给水箱的容量主要根据锅炉房的容量确定，一般给水箱的总有效容量为所有运行锅炉在额定蒸发量时所需2040min的给水量。 本锅炉房为常年不间断运行的锅炉房，给水箱设置2台，其中一台为备用水箱。 本设计中，给水箱的总有效容量选为运行锅炉在额定蒸发量时所需30min的给水量。因此其大小为6.5m,选用方形开式给水箱其尺寸为2.81.81.8,有效容积为8.3 m，水箱本体重量为1505.2kg. 2)给水箱的高度给水泵输送温度较高的给水，要求给水箱有一定的安装高度，使给水泵有足够的灌注头，以免发生汽蚀和影响正常给水。本设计中，给水箱安装高度为. 其中：为蒸汽工作压力；m为给水泵的汽蚀余量。3.1.3凝结水泵和凝结水箱的选择 常年供汽的锅炉房，凝结水箱采用两个，其中一个备用。水箱的总容量可为2040min最大小时凝结水量，即=凝结水泵采用两台电动离心泵，其中一台备用。凝结水泵的流量应不小于1.2倍的最大小时凝结水回收量，即；当全部锅炉补给水进入凝结水箱时，凝结水泵流量应满足所有运行锅炉额定蒸发量时所需给水量的1.1倍，即。本设计通过计算选定的凝结水泵为KQL50/900.75/2流量为8m/h,扬程为11m,转速为2960r/min，电机功率为0.75kW，必须汽蚀余量为2.3m，泵的重量为35kg。3.1.4水处理系统的设计及设备的选择 锅炉房用水一般来自城市或厂区供水管网，水质已经过一定的处理。锅炉房水处理的任务通常是软化和除氧。软化水量 ： 即采暖季最大给水量与凝结水量之差 (公式 3-3)所以， 14.27-0.656.7=9.92t/h（1） 软化设备的选择根据软化水量，选择的组合式软水处理设备型号为BGR型。处理水量为1020t/h，周期产水量为2740t。 第四章 汽水系统的设计4.1给水管管径的选择 给水管内径的计算公式： （式4-1）式中：G管内介质的质量流量，t/h 推荐流速，m/s（在设计中选用推荐流速为1.5m/s）可得给水管道内径，由此，给水管选择热轧无缝钢管684的管材。4.2蒸汽系统主要管道直径的确定 蒸汽管道内径的计算公式： （式4-2）式中：G管内介质的质量流量，t/h推荐流速，m/s（在设计中选用推荐流速为30m/s） 管内介质的比容，m3/Kg（由手册查得=1.522 m3/Kg）可得蒸汽管道内径,由此，蒸汽系统选择1654.5的管材。 第五章 送引风系统设计 根据工业锅炉产品技术条件的规定，送风机、引风机和除尘器都在“工业锅炉成套供应范围”之内，应由锅炉厂配套供应，如实际条件没有特别要求，不必变更。在课程设计中送引风机系统的要求主要是确定送引风机连接系统，决定风烟管道和烟囱尺寸，进行设备和管道布置。如有实际需要，还应核对配套风机性能。关于锅炉热效率、排烟温度、锅炉本体烟风阻力和锅炉本体各烟道的过量空气系数，均引用锅炉厂产品计算书中的数据。根据使用燃料的成分计算得出燃料耗量、送风量、排烟量。5.1锅炉燃料消耗量的计算 单台锅炉燃料消耗量的计算公式为： （式5-1）式中 D 锅炉蒸发量，t/h； 锅炉排污水量，t/h 锅炉工作压力下蒸汽的焓，kJ/kg排污水的焓，kJ/kg给水的焓，kJ/kg锅炉燃料低位发热量，kJ/kg锅炉运行效率。查表可得：iq=2811.2kJ/kg；igs=188.4kJ/kg；=806.69kJ/kg。可得： =1238.8（）锅炉小时计算耗煤量：=1090.2式中： B 燃料消耗量； 锅炉未完全燃烧热损失，为（812）%取12%。5.2理论空气量和理论烟气量 根据理论空气量的公式： （式5-2）可得出1收到基燃料完全燃烧所需要的理论空气量为 =9.56由此可得一台锅炉的所需的理论空气量为当已知燃料的收到基低位发热量时，1的燃料理论烟气量可由经验公式计算对于天然气可用以下经验公式计算： （式5-3）可得1天然气生成的理论烟气量=10.73由此可得一台锅炉产生的理论烟气量为5.3送风机、引风机的选择计算 选用的送风机和引风机应能保证供热锅炉在既定的工作条件下，满足锅炉全负荷运行时对烟、风流量和压头的需要。为安全起见，在选择送、引风机时应考虑有一定的富裕度，送、引风机性能裕度系数列于下表5-1中。表5-1送引风机性能裕度系数设备或工况裕量系数风量裕量系数1压头裕量系数2送风机1.11.2引风机1.11.2带尖峰负荷时1.031.05送、引风机的选择，首先应按风机的比专属选定风机型式，然后再根据锅炉延风系统的设计流量和设计压头，按风机制造厂提供的相应型式的风机系列参数或性能曲线来确定所选风机的规格。5.3.1送风机计算（1）送风机风量（单位）： 式中： 炉膛出口处的过量空气系数，取=1.3 冷空气温度，=30 ； 计算燃气量（）； 理论空气量（标态）（）； b 当地大气压（kPa）； =215.2（2）送风机风压 式中：送风机风压（Pa）； 1.2风压储备系数； 风道总阻力（Pa）；冷空气温度，=30； b 当地大气压（kPa），送风机铭牌上给出的气体温度（）空气密度为1.293kg/m35.3.2引风机计算 风量（单位）：式中 排烟体积（标态），（）；排烟温度（）其余各项意义同送风机风量计算式。. 出口处的烟气温度：烟囱高度为38则温降为=2.78其中修正系数A可根据砖烟囱平均壁厚0.5 m由教材查得0.4如此烟囱出口处的烟温 =200-2.78=197.2 =288.6在本设计中通过计算验证选用送风机的规格为G4-73-No8D,功率为18.5kW,效率为79.4；引风机的规格为Y5-47-12 No 10D离心式引风机，,效率为82.6。5.4烟囱的高度与直径的设计计算5.4.1烟囱的高度计算 在自然通风和机械通风时，烟囱的高度都应根据排出烟气中所含的有害物质SO2、NO2、飞灰等的扩散条件来确定，使附近的环境处于允许的污染程度之下。因此，烟囱的高度的确定，应符合现行国家标准工业“三废”排放试行标准、工业企业设计卫生标准、锅炉大气污染物排放标准和大气环境质量标准等规定。 机械通风时，烟风道阻力由送引风机克服。因此，烟囱的作用主要不是迎来产生引力，而是将烟气排放到足够高的高空，使之符合环境保护的要求。 每个新建锅炉钢设一个烟囱。燃气锅炉房烟囱高度应根据锅炉房总容量，按表5-2规定执行。表5-2锅炉房烟囱最低允许高度锅炉房总容量t/h11-22-44-1010-2020-40MW0.70.7-1.41.4-2.82.8-77-1414-28烟囱最低允许高度m202530354045 在本设计中锅炉的总容量为8.695t/h，且新建的锅炉烟囱周围半径200m距离内没有建筑物，所以选择烟囱的高度为35m。5.4.2烟囱的直径计算 烟筒外直径由结构设计决定，砖烟囱顶部壁厚一般为240mm，有内衬时为410mm，底部外直径由烟囱高度和外壁坡度决定，底部内径与设计条件有关。 烟囱的内直径计算公式可按下式进行计算 （式5-4）式中：通过烟囱的总烟气量，m3/h 烟囱出口烟气流速,m/s 烟囱的出口流速按下表5-3选用 表5-3 烟囱出口处烟气流速通风方式运行负荷全负荷时最小负荷时机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3 设计时应根据冬、夏季负荷分别计算，如负荷相差悬殊，则应首先满足冬季负荷要求。本设计相差不大。所以：烟囱的顶部的外直径为0.418m，取标准直径为420mm。烟囱底部直径： d1=d2+2i可得：d1=0.418+0.025x35=2.168m.烟囱底部的外直径为2.168m，取标准直径为2.2m。 第六章 锅炉房工艺布置6.1锅炉房建筑6.1.1一般原则（1）锅炉房各建筑物、构筑物和场地的布置，应充分利用地形，使挖方和填方量最小，排水良好，防止水流入地下室和管沟。（2）锅炉房、煤场、灰渣场、储油罐、燃气调压站之间以及和其他建筑物、构筑物之间的间距，均应按现行国家标准建筑设计防火规范和有关工业企业设计卫生标准的有关规定执行。6.1.2锅炉间、辅助间和生活间的布置（1）蒸汽锅炉额定蒸发量为1-20t/h的锅炉房，其辅助间和生活间宜贴邻锅炉间的一侧。（2）当锅炉房为多层布置时，其仪表控制室应布置在锅炉操作层上，并宜选择朝向较好的部位。（3）需要扩建的锅炉房，其运煤系统的布置应使煤自固定端运至炉前。（4）锅炉房的出入口2个；炉前走道总长度12m，且面积200m时，其出入口可只设1个。（5）锅炉房通向房外的门向外开启，锅炉房内的工作间或生活间直通锅炉间的门向锅炉间内开启。6.1.3锅炉房建筑安全要求（1）锅炉属于有爆炸危险的承压设备，锅炉房的设计必修严格执行国家有关规定。（2）锅炉房为二级耐火等级的建筑，但总额定蒸发量不超过4t/h的燃煤锅炉房可采用三级耐火等级的建筑。（3）锅炉房与相邻建筑物之间留有防火间距，具体要求与建筑物的耐火等级有关。（4）锅炉房地面平整无台阶。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，有可靠的排水设施。 6.1.4锅炉房建筑布置形式（1）锅炉房设备为室内布置或露天布置，本设计中采用室内布置。（2）锅炉房作单层布置还是双层布置，主要取决于锅炉产品设计、燃烧设备和受热面布置方式。当前，额定蒸发量不超过4t/h的燃煤锅炉，燃油燃气的锅炉，作单层布置。（3）新建锅炉房一般应留有扩建的可能性。因此，布置给水设备、水处理设备和换热设备的辅助间和化验、生活用房常设置于锅炉房的一端，这一端称为固定端，另一端作为扩建端。（4）辅助间与锅炉间隔开布置。6.2锅炉房设备布置6.2.1一般原则 锅炉房内各种设备的布置应保证其工作安全可靠、运行管理和安装检修便利；设备的位置应符合工艺流程，以便于操作和缩短管线。此外，设备布置还应能合理利用建筑面积和空间，以减少土建投资和占地面积。6.2.2锅炉布置 锅炉的布置方法和布置尺寸与锅炉容量、燃烧设备和受热面结构等因素有关。本设计中的锅炉房是一独立新建的单层建筑，朝南，由锅炉间和辅助间两大部分组成。锅炉最高操作平台至屋架之间的净高不小于2m，并应满足起吊设备操作高度的要求。本设计中的锅炉房运转层标高0.00，锅炉中心间距6m，炉前跨度4m，锅炉间跨度24m，锅炉间屋架下弦标高7m。6.2.3辅助设备的布置 引风机的位置由除尘器和管道的连接要求来决定。风机间内有通道，其宽度满足安装和检修时风机部件搬运的要求。风机出口水平引出时，出口距墙或距总烟道的尺寸，应考虑风机、出口渐扩管和烟闸安装的要求。 除尘器露天布置，小型锅炉的除尘器也可以布置在室内。干式排灰时，布置除尘器的区域要有运灰车通行的通道。 水处理设备一般布置在辅助房间内，需要时也可单独布置在独立的建筑内。 小型锅炉给水箱和给水泵应布置在司炉便于看管的地方。如果给水箱和给水泵没有布置在同一房间内，给水泵房间内应有指示给水箱水位的信号装置和控制进给水箱软水量的阀门。 泵端靠墙布置时，泵端基础与墙之间的距离应考虑总吸水管、进水阀和连接短管安装的要求。泵基础之间的通道一般不小于700m，大型泵还应加大，以满足安装检修时搬运的需要，当场地不足时，也可把同型号的两台泵布置在同一基础上。 本锅炉房布置有两台WNS4.20.7/95/70YQ型锅炉炉前留有4m的距离，是锅炉运行的主要操作区。6.3风烟管道和主要汽水管道的布置 各种管道及其附件的布置都应使其工作安全可靠、操作和安装检修便利。布置时应注意以下各方面要求。（1） 管道布置应符合流程，使管道具有最小长度。（2） 分期建设或具有扩建可能的锅炉房，管道布置应适宜扩建要求，使扩建时管道改造工作量最小。（3） 管道布置应便于装设支架，一般应沿墙柱敷设，但应不影响设备操作和通行，避免影响采光和门窗启闭。（4） 管道离墙柱或地面的距离便于安装和检修。（5） 管道应有一定坡度，以便于排气放水。（6） 主要通道的地面上不应敷设管道，通道上方的管道最低表面距地不应小于2m。 管道附件应根据其工作特点、操作要求和安装检修条件进行合理布置。管道上的阀门应设置在便于操作的部位，尽量利用地面和设备平台等便于接近的地方进行操作。则大口径阀门应设置专用平台。分汽缸一般设置在锅炉间固定端。当接管较多且需要分别装设流量计时，也可设在专用房间内。分汽缸接管上的阀门应设置在便于操作的高度上；分汽缸离墙距离要便于阀门的安装和拆卸。各种流量计应根据所选形式，在其前后应接有为保证计量精度所需长度的直管管径。第七章 总结本次课程设计共两周。第一个周主要是锅炉房的布置、水力计算计算，设备的选型、锅炉房的布置等；第二周是锅炉房平面图、热力系统图、剖面图的绘制。通过两周的锅炉房设计，收获颇丰。在设计中，我对锅炉房知识有了进一步的了解。学到了一些书本上学不到的知识，增强了动手能力，懂得了将理论知识升级到实践中去。课本上的知识可以作为工程的理论依据，但并不能完全照着课本上的来，因为课本上的知识大部分都是纯理论性的，并不能直接指导工程，而且有些东西已经过时，所以要想做好工程就必须多查阅资料，了解本专业最前沿的一些东西，这样做出来的设计才不会过时，才会