供热锅炉设计说明书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除1 锅炉设计原始资料1.1热负荷资料根据面积热指标法，计算供热范围内的集中供热系统热负荷。建筑物供暖面积热指标取40。1.2燃煤资料元素分析成分Car=57.42%，Har=3.81%， Oar=7.16%，Nar=0.93%，Sar=0.46%，War=8.85%，Aar=21.37%，煤的干燥无灰基挥发成分Vdaf=38.48%，应用基低位发热量为Q=21350kJ/kg。1.3气象资料采暖室外计算温度 -10采暖室外平均温度 -1.5采暖期天数 137天1.4室内设计参数采暖室内计算温度 181.5 水质资料溶解固形物:396mg/l 碳酸盐硬度:195mg/l 非碳酸盐硬度:95mg/l 总硬度:285mg/l 碱度:195mg/l PH值:7.6水文地质资料：地下水位:-1.5m 最大冻土深度:35cm 地耐力:6T/m21.6 建筑资料小区总平面图（详见规划图纸）；1.7 设计地区河北省唐山市滦县某小区锅炉房2 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)采暖季最大计算热负荷按下式计算D1max=K0(K1D1+ K2D2+K3D3) t/h式中K0管网热损失及锅炉房自用蒸汽系数，取1.25K1、K2、K3生产、采暖及生活负荷的同时使用系数，分别取0.8，1及0.5D1、D2、D3生产、采暖及生活的最大小时热负荷，t/h代入数据得D1max=1.25（0.83.3+16.7+0.50.6）t/h =12.05t/h锅炉房自耗热能量包括锅炉房的采暖、浴室、锅炉吹灰、设备散热、介质漏失和热力除氧器的排气损失等。这部分能量约占输出负荷的2%3%，启动水泵的耗能大，但正常运行时使用电动给水泵。热网的热损失包括散热和介质漏失，与输送介质的种类、热网的敷设方式、保温完善程度和管理水平有关，一般为输送负荷的10%-15%。（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2-2）式中：采暖最大热负荷（与D1的值相同），t/h； 采暖室内计算温度，； 采暖期室外计算温度，； 采暖期室外平均温度，。所以， t/h。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2-3）式中：分别为采暖、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、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2-4） t/年 （公式2-5） t/年 （公式2-6）式中：分别为采暖天数和全年工作天数； 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2-2）计算求得。 =810635.0652= 12885.87t/年 =836533.3=289476t/年 =836530.6=5256t/年 =1.1(12885.87+289476+5256)=338379.657t/年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：D2max=K0(K1D1+ K3D3) t/h (公式2-7)所以，=1.25（0.83.3+0.50.6）=3.675t/h2.2 锅炉型号和台数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，并查表得该燃料为类烟煤。由于供采暖、生产和生活用的蒸汽压力均小于等于0.4MPa，采暖季最大热负荷为12.05t/h,所以选择锅炉型号为SZL4-1.25/194-A。受热面积：锅炉本体146.8m,省煤器(SMQ4)38.5m,炉排有效面积5.82m,燃料消耗630Kg/h，最大件运输尺寸LBH=m3,最大件运输量32t。锅炉的效率为78%。2.2.2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4t/h）及采暖期最大热负荷，选取同型号的锅炉三台。2.2.3燃烧设备 选用锅炉燃烧设备应能适应所使用的燃料、便于燃烧调节和满足环境保护的要求。本设计中，选用层燃炉链条炉排，对燃煤粒度的要求30；过量空气系数为1.3；未完全燃烧热损失：气体2%，固体510%。它的优点是燃烧效率高，运行平稳可靠，负荷适应性好，飞灰损失和对环境污染较小，司炉劳动强度较小，操作简便。缺点是结构复杂，制造工作量大。3水处理设备及给水设备的选择3.1 给水设备的选择3.1.1锅炉房给水量计算锅炉房给水量计算公式： t/h (公式3-1)式中：给水管网漏损系数，取1.03； 锅炉房额定蒸发量，t/h； 锅炉排污率，；，取二者之中的较大值。 ；由水质资料知：396mg/l, =3500mg/l 3mmol/l, =22mmol/l, 求得=10.08%， =7.59%。因此取排污率为10%.所以，采暖期锅炉给水量G1=1.0312.05（1+10%）=13.65t/h； 非采暖期锅炉给水量G2=1.033.675(1+10%)=4.16t/h。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=1.113.65=15.015t/h。由于设计中选用四台同型号的水泵，一台备用，因此一台水泵的流量为5t/h。选用流量为5m3/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）给水泵的扬程一个有隔板的 水泵扬程的计算，根据经验公式计算： KPa （公式3-2）式中：锅炉工作压力；（100200）为压力附加值。所以：=10001.25+100200=13501450KPa=135145m。根据给水泵的流量和扬程，选择GCA-8单吸分段式离心泵，流量为4m/h,扬程为160m,效率为41%，汽蚀余量为2.5m。（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。 给水箱可设置一个，但常年不间断供热的锅炉房应设置两个，或者选用有隔板的方形给水箱。 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5.7m,选用一个有隔板的方形开式给水箱，其尺寸为m.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，以免发生正常给水和影响正常给水。本设计中，给水箱安装高度为6m.3.1.3 水处理系统的设计及设备选择 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。（1） 软化水量 由以下公式计算： (公式 3-3)所以，13.65-0.656.7=9.295t/h（2） 软化设备的选择根据软化水量，选择的水处理设备型号为JK200-4002全自动软化装置。4汽水系统的设计4.1给水管管径的确定给水管内径的计算公式： 内径 （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573.5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=0.1622 m3/Kg）可得蒸汽管道内径,由此，蒸汽系统选择1654.5的管材。5送引风系统的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锅炉燃料消耗量的计算公式为： kg/h （式5-1）查表可得：iq=2811.2kg/kJ；igs=83.86kJ/kg；ipw=825.46kJ/kg。可得： =1.952（t/h）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1kg收到基燃料完全燃烧所需要的理论空气量为 由此可得一台锅炉的所需的理论空气量为5.89480=2827.2 m3 /h当一只燃料的收到基低位发热量时，单位质量的燃料理论烟气量可由经验公式计算对于烟煤经验公式如下： （式5-3）可得单位质量烟煤的理论空气量=6.06 m3/kg由此可得一台锅炉产生的理论烟气量为6.06650.69=3943.17 m35.3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、风流量和丫头的需要。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。在本设计中通过计算验证选用送风机的规格为T4-72-12No4A；引风机的规格为T5-47-12No6C。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。 机械通风式，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。 每个新建锅炉钢只能设一个烟囱。燃煤、燃油（燃轻质柴油、煤油除外）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12.05t/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40m。5.4.2烟囱的直径计算烟囱的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。 所以： 选取直径为52cm烟囱底部直径： d1=d2+2i式中：i烟囱锥度，通常取0.02-0.03，本设计取0.025，可得：d1=0.52+2x0.025x35=1.94m. 选取直径2m 6运煤、除渣和除尘设备的选择6.1锅炉房耗煤量的计算与运煤方式的选择供热锅炉燃用的煤，一般是由火车、汽车或船舶把煤运来。而后用人工或机械的方法将煤卸到锅炉房附件的储煤场，再通过各种机械设备把煤运到锅炉房。运煤系统是从卸煤开始，经煤场处理、输送破碎、筛选、磁选、计量直至将煤运输到炉前煤仓供锅炉燃用。 运煤系统的输送量按下式计算： t/h （式6-1）式中：平均最大小时耗煤量，t/h,当锅炉房需要扩建时，计入相应耗煤量； K运输不平衡系数，可取1.1-1.2；取1.15 t运煤系统工作时间，h,取7小时带入数据可得：可以选用火车运煤，采用多斗提升机将煤送到炉前煤仓。多斗提升机可实现连续运输，可以垂直运输也可水平运输。6.2锅炉房灰渣量的计算与除渣设备的选择每小时最大灰渣量可按下列公式计算 t/h （式6-2）可得每小时最大灰渣量 C= =0.52t/h 作为燃料，煤与灰渣在运输上是具有共性的，因此，前述的一些机械运煤设备一般也可用来转运灰渣。但是，煤一般通过提升设备得以送入锅炉上的储煤斗，而灰渣需从锅炉下的灰渣斗中清除出来。根据计算得到的灰渣量，设计中选用应有比较广泛的螺旋除渣机。6.3煤场和灰渣场面积的确定当煤场储煤量确定后，储煤场的面积主要取决于煤堆的高度。除易自燃的煤堆煤堆高度有特殊要求外，采用以下数据：铲斗车堆煤时2-3m煤场面积可用下式估算： （式6-3）式中： B锅炉房的平均小时最大耗煤量，t/h;T锅炉每昼夜运行时间，h;(24小时运行)M煤的储备天数，d;(取M=10天)N考虑煤堆过道占用面积的系数，一般取1.5-1.6；（取1.5）H煤堆高度，m;(取3m)煤的堆积密度，t/m3;(查表=0.8t/m3)堆角系数，一般取0.6-0.8（取0.7）可得： 灰渣场面积采用与煤场面积相似的计算公式可得： 6.4除尘设备的选择 本设计中选用干式旋风除尘器，干式旋风除尘器是一种能使含尘烟气做旋转运动，从而使灰尘在离心力的作用下从含尘烟气中分离出来的一种设备。含尘烟气交速切向进入除尘器的外壳和排气管之间的环形空间，形成一股向下运动的外旋气流。这时，悬浮在其中的尘粒在离心力作用下被甩到筒壁，并随烟气一起沿着圆锥体向下运动沉入除尘器底部进入除尘室。由于气流旋转和引风机的抽吸，在旋风筒中产生负压，使运动到筒体底部的已经净化的烟气改变流动方向改变流向进入筒体中部形成旋气流从除尘器上部的排气管排除。旋风除尘器结构简单，投资省，除尘效率较高，已广泛的应用于供热锅炉烟气除尘。旋风除尘器的种类较多，本设计选用XD型多管旋风除尘器，分割粒径为2.9-3.5，除尘效率=93%-95%。7锅炉房工艺布置7.1锅炉房建筑7.1.1一般原则（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。（3）运煤系统的布置应利用地形，使提升高度小，运输距离短。煤场、灰渣场宜位于主要建筑物的全年最小频率风向的上风侧。7.1.2锅炉间、辅助间、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）单层布置的锅炉房的出入口不应小于2个；当炉前走道总长度不大于12m，且面积不大于200m时，其出入口可只设1个。（5）锅炉房通向房外的门应向外开启，锅炉房内的工作间或生活间直通锅炉间的门应向锅炉间内开启。7.1.3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）锅炉房应为一、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应留有防火间距，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，应有可靠的排水设施。 7.1.4锅炉房建筑布置形式（1）锅炉房设备可做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，一般作单层布置。（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）辅助间常与锅炉间隔开布置。7.2锅炉房设备布置7.2.1一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。7.2.2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。锅炉的炉前是主要操作面，锅炉前端至锅炉房前墙的净距要考虑操作条件，储煤斗或运煤设备的布置，小型锅炉人工运煤的要求，以及炉排的检修、烟道的清灰等要求。这一净距距离一般不小于4-5m。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。7.2.3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。风机间内应有通道，其宽度应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。 除尘器一般露天布置，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。本锅炉房布置有三台SZL4-1.25-AIII型锅炉炉前留有4m的距离，是锅炉运行的主要操作区。燃煤由铲车运至炉前，由多斗提升机运至炉前煤斗，灰渣在后端排出用手推车定期运到灰场。给水设备，给水箱及水泵布置在辅助间。煤场及灰渣场设置在锅炉房的东侧区域。7.3烟风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。否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。8 小区供热管网设计8.1采热设计热负荷和设计流量计算8.1.1采暖设计热负荷的计算采暖热负荷是城市集中供热系统中最重要的负荷，它的设计热负荷占全部设计热负荷的80%-90%以上（不包括生产工艺用热），供热设计热负荷的概算可采用面积热指标进行计算，即 Qn=qf F 式中 Qn 建筑物的供热设计热负荷，W； qf 建筑物供热面积热指标，W/m2 F建筑物的建筑面积，m2。 还应该指出，建筑物供热面积热指标qf 的大小，主要取决于通过垂直围护结构（墙、门、窗等）向外传递热量，它与建筑物平面尺寸和层高有关，因而不是直接取决建筑平面面积。用供热体积热指标表征建筑物供暖热负荷的大小，物理概念清楚，但采用面积热指标法，比体积热指标更易于概算，所以近几年来在城市集中供热系统规划中，国内外业多采用供暖面积热指标进行概算。在本设计中同样采用面积热指标法进行计算。 在总结我国许多单位进行建筑物供暖热负荷的理论计算和实测数据工作的基础上，我国城市热力网设计规范给出的建筑物供暖面积指标qf的推荐取值如表8-1所示表8-1 建筑物供暖面积热指标推荐值建筑物类型住宅居住区综合学校办公医院托幼旅馆商店食堂热指标（W/m2）586460676880658060706580115148注：1、本表摘自城市热力设计规范CJ34-90，1990年版2、热指标中已包括约5%的管网热损失在内。在本设计中共有住宅用户540户，每户建筑面积为120m2 ，选用建筑物供暖面积热指标为64 W/m2 。根据公式可得每户的供热设计热负荷为：Qn=qf F=64x120=7.68（kw）8.1.2 采暖设计流量的确定 采暖热用户及闭式热水供热系统生活热水热用户的设计流量，按下式进行计算： G=式中 G-热用户的设计流量，t/h； Q-热用户的设计热负荷，w； C -水的质量比热，J/(kg)； t1-各种热用户相应的热网供水温度，； t2-各种热用户相应的热网回水温度，；所以： 8.2 供暖方案的确定8.2.1 室外供热管道的平面布置供热管道平面布置图示与热媒的种类、热源和热用户相互位置及热负荷的变化特点有关，主要有枝状和环状两类。枝状网比较简单，造价较低，运行管理比较方便，它的管径随着到热源的距离增加而减小，其缺点在于没有供热的后备性能，即一旦网路发生事故，在损坏地点以后的所有用户均将中断供热。环状网路的主要优点是具有供热的后备性能，可靠性好，运行也安全，但它往往比枝状网路的投资要大很多。本设计中，力争做到设计合理，安装质量符合标准和操作维护良好的条件下，热网能够无故障运行，尤其对于只有供暖用户的热网，在非采暖期停止运行期内，可以维护并排除各种隐患，以满足再采暖期内正常运行的要求，加之考虑到目前我国的国情，故设计中的热力网形式采用枝状网。8.2.2 供热管道的定线原则（1）经济上合理，主干线力求短直，使金属耗量小，施工方便，主干线尽量走热负荷集中区，管线上所需的阀门及附件涉及到检查井的数量和位置，而检查井的数量应力求减少。（2）技术上可靠，线路尽可能走地势平坦，土质好，水位低的地区，尽量利用管段的自然补偿。（3）对周围环境影响少而协调，少穿主要街道，城市道路上的供热管道一般平行于道路中心线，并尽量敷设在车道以外的地方。（4）穿过街区的城市热力管网应敷设在易于检修和维护的地方。（5）通过非建筑区热力管道应沿公路敷设。（6）热水管道在最低点设放水阀，在最高点设放气阀，管线布置见管线平面附图8-1。8.3供热管道8.3.1 管道的保温(1) 保温的目的 管道的保温主要目的是在于减少输送过程中无效冷损失，并使冷媒保持一定的参数，以满足用户的需要，根据根据外网的运行经验，当管道有良好的保温时，其损失约占总数的58%。（2）保温材料的选择1、材料导热系数要低，一般不超过0.23W/m2k；2、具有较高的稳定性，不致由于温度急剧变化而丧失其原有的特性；3、不腐蚀金属，具有一定的机械强度；4、材料密度小，具有一定的空隙率；5、吸水率低，易于施工成型；6、成本低廉（3）保温层厚度本设计以经济厚度法计算最大管径保温层厚度。计算公式如下：式中 -保温层厚度，m ；d-管道外径，m ；d1-管道保温层外径，m ；m-年小时运行数，全年运行时，m=8000h，供暖及非延续运m=3000h，h/年 ；b热价，定为30元/106x1.163（w）； tf管道外表面温度，可近似按热介质温度计算； tk保温层周围空气温度，；管道保温层的导热系数，w/(mk)8.3.2 供热管道敷设官网是系统投资最多，施工罪犯中部分，所以合理选择管道敷设方式，以及做好管网平面定线工作，对节省投资，保证冷网安全可靠运行和施工维修方便都重要具地有意义。本设计中采用地沟敷设。当管网管径DN200时，采用通行地沟，管径小于等于DN150时，采用不通行地沟。 8.4 管材及附件8.4.1 管材及阀门本设计中的热力管道均采用钢管。钢管的连接方式主要是焊接和法兰连接。对三通用焊接，各种铸造管件，如阀门和管子之间连接用法兰连接，对于弯头采用锻压弯头连接。设计中的阀门有闸阀和止回阀两种。闸阀用于热水管道上，止回阀主要用于泵的出口和锅炉房内，以防止介质倒流。8.4.2 补偿器（1）设置补偿器的意义供热管道随着热媒温度升高，会产生热伸长现象。如果该伸长得不到补偿，将使管道承受巨大的应力，甚至破坏管道。因此，必须在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小关闭的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。（2）补偿器种类1）自然补偿利用供热管道自身的弯曲管段（如L型或Z型等）来补偿管段的热伸长的补偿方式，应尽量利用管道的自然补偿。2）方形补偿器在管中间加以特制的弯曲管道，常用的是方形补偿器。这种补偿器结构简单，安装方便。本设计中采用的是方形补偿器与自然补偿结合的方式。3）固定支架 固定支座所承受的推力由固定支架承担。固定支架由于承受较大的推力，所以必须有坚固的支撑和基础，因而它是供热管网中造价较大的构件，为了节约投资，应尽可能减少固定支架的使用，但其间距应满足下列条件：1.管段的热伸长量不得超过补偿器所允许的补偿量；2.管段因膨胀而产生的推力，不得超过固定支架所能承受的允许推力值；3.不应使管道产生纵向弯曲。9保温措施为了减少热媒在输送过程中的热损失，节约燃料，保证操作人员安全，改造劳动条件，保证热媒的使用温度等，需要对供热管道及其附件采取保温措施。通常需要保温的管道一般为敷设在地下管沟、屋顶管沟，设备层内、闷顶及竖井内的采暖管道；设在室内的供回水干管、主立管及暗装的采暖支管；在容易被冻结的地方敷设的管道；通过的房间或地点需要采取保温措施时的采暖管道。 总结在本次课程设计中，我们学会了锅炉及锅炉房设备及供热工程知识的实际应用，对所学知识的理解更深一层。三个周的课程设计，让我们把课本上的知识灵活的运用到实际的工程当中，我学到了一些书本上学不到的知识，增强了动手实践能力。在设计中同学们相互解疑答惑，将遇到的问题加以讨论，同时查阅相关手册，决不了的问题向老师请教，加深了印象，同时也学到了知识。本次的课程设计对于我们将来的工作而言有莫大的帮助，给了我们一个提前实践的机会，让我们在以后的工作当中游刃有余。 感觉这次设计让我学习到很多自己都没想过的东西，实在是学会了不少。参考文献1 供热工程 李德英主编中国建筑工业出版社 2004 2 锅炉及锅炉房设备（第四版）吴味隆等 中国建筑工业出版社3 工业锅炉技术标准规范应用大全，刘弘睿主编，中国建筑工业出版社，20004 锅炉房设计规范，GB5004192，国家技术监督局 中华人民共和国建设部联合发布，北京；中国计划出版社，2001.5 锅炉房实用设计手册（第二版），锅炉房实用设计手册编写组 编，机械工业出版社2001.1课程名称: 焊接结构生产课程设计题目：耐热钢压力容器（加热器）的焊接生产 专业班级：焊接0932学生姓名： 学 号：0920883210指导老师： 前言本工艺主要结合焊接结构制造工艺及实施及其相关焊接工艺资料，通过对焊接结构制造工艺中各个环节相关知识的学习开展的工艺编制训练，该训练使我们初步掌握现代化焊接结构工艺流程，明确工艺工作内容及工艺人员的职责，熟悉焊接结构的备料与装配焊接工艺编制方法，培养理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。这帮助我们学生了解了实际产品的制造工艺及一些典型的工艺要求，初步积累经验，为以后走上工作岗位打下基础。在设计过程中，参阅了有关同类资料、书籍和网络资料。并得到老师的指导和帮助，在此致以深深的谢意！由于编者水平有限，设计难免存在某些需要进一步完善和改进的地方甚至错误，恳请老师批评指正。1结构生产课程设计任务书及要求课程设计的目的：熟悉焊接结构（压力容器）的结构特点，了解焊接结构（压力容器）各部分的运行状态、结构特点以及影响制造工艺的因素并能按实际情况具体制定相应的工艺流程卡和工艺卡（具体要求见附录）。课程设计的条件：直径为500mm，壳程壁厚为30mm，管程壁厚为16mm的加热器（图2-3），壳体材质为15CrMoR，其主要承压焊缝的焊接工艺见表2-2。图2-3加热器简图表 2-2 加热器焊接工艺焊缝编号焊缝位置焊接方法焊接材料说明3A1、4A1、B6B2-B5、B7B8、B9管程筒体纵、环缝壳程、管程筒体与管板环缝接管与对接法兰环缝GTAW打底SMAW盖面H13CrMoAR3071A1、2A1、B1、B4管程筒体纵缝管程筒体与法兰环缝SMAWR307D1-D6接管、整体法兰与法兰盖、管板、壳体角焊缝SMAWR307D7换热管与管板角焊缝GTAW（自动）H08CrMoAE1耳座与壳体角焊缝GMAW(CO2焊)TWE-811B2说明： 壳程筒体直径较小，焊工无法钻入筒体内焊接，故壳程筒体纵、环缝只能从外侧施焊。同样，由于该设备结构方面的原因，壳程、管程筒体与管板的环缝焊接也只能从外侧进行。至于接管与对接法兰环缝，本设备中接管规格为27312，亦无法从内侧施焊。以上焊缝需要单面焊，但又要保证质量，选用TIG焊打底是保证焊缝质量最有效的方法。对于壳程筒体环缝，也可采用GTAW打底，SMAW再焊两道，然后SAW焊剩余层的方法。 尽管管程筒体直径较小，但其长度很短，管程筒体纵缝、管程筒体与法兰环缝具备内侧焊条电弧焊的条件，故采用焊条电弧焊进行双面焊。 接管、整体法兰与法兰盖、管板、壳体的角焊缝设备大合拢焊缝，鉴于此部位焊缝形状和焊接条件，一般选用焊条电弧焊。 换热管-管板焊接是热交换设备的重要焊缝，其焊接方法有焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊、全位置自动氩弧焊。焊条电弧焊是最早使用的焊接方法，其特点是效率高，但是质量对比于其他两种方法来说要差很多，现在基本上已被淘汰。但是在某些特殊场合，如丝堵式空冷器，其管子-管板焊接必须通过管板前的丝堵板进行焊接，这时只能用采用焊条电弧焊的方法，用小直径焊条焊接，这对焊工操作技术要求很高，一般在焊前需要对焊工进行专门培训。目前使用最广泛，质量最好的焊接方法为自动氩弧焊。本设备中换热管-管板焊接采用全位置自动氩弧焊，焊接接头形式为角焊缝（图2-4）。焊丝直径为1mm，填丝焊两道。图2-4 加热器换热管-管板接头形式 耳座与壳体焊接角焊缝属非承压焊缝，采用熔化极气体保护焊(保护气体为纯CO2)，效率高，焊缝成形好。TWE-811B2为焊材牌号，其焊材型号为E81T1-B2(AWS A5.29)。课程设计的要求：1） 写出课程设计的基本步骤及方案；2） 简单说明焊接结构（压力容器）的基本构造和工作原理，并绘制相应的装配图（用A3纸单独画出）；3） 设计相关部件的焊接工艺流程，并编写相应的焊接工艺规程和焊接工艺卡； 4） 设计者的心得体会。前言本工艺主要结合焊接结构制造工艺及实施及其相关焊接工艺资料，通过对焊接结构制造工艺中各个环节相关知识的学习开展的工艺编制训练，该训练使我们初步掌握现代化焊接结构工艺流程，明确工艺工作内容及工艺人员的职责，熟悉焊接结构的备料与装配焊接工艺编制方法，培养理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。这帮助我们学生了解了实际产品的制造工艺及一些典型的工艺要求，初步积累经验，为以后走上工作岗位打下基础。在设计过程中，参阅了有关同类资料、书籍和网络资料。并得到老师的指导和帮助，在此致以深深的谢意！由于编者水平有限，设计难免存在某些需要进一步完善和改进的地方甚至错误，恳请老师批评指正。目录1、耐热钢压力容器1.1耐热钢压力容器（加热器）母材材质组成1.2耐热钢的焊接性1.3压力容器用耐热钢焊接要点2、筒体的焊接工艺 2.1筒体焊缝接头形式的设计 2.2焊接方法的选择 2.3 焊接材料的选择 2.3.1压力容器用耐热钢焊材选用原则 2.3.2 埋弧焊焊丝与氩弧焊焊丝与焊剂的选择 2.4、焊接参数选择 2.5 焊前准备及防止缺陷的措施 2.6焊前预热和焊后热处理 2.7准备及防止缺陷的措施 2.8焊前预热及焊后热处理 2.9焊接的生产过程耐热钢压力容器常在电站，核动力装置，石油精炼设备，加氢裂化装置，合成化工容器，宇航器械以及其他高温设备中，耐热钢的应用相当普遍。正确的选用那热钢种对于保证高温高压设备长期工作的可靠性和经济性具有头等重要意义。1.1 耐热钢压力容器（加热器）母材材质组成1、压力容器耐热钢在普通碳钢中加入一定量的合金元素，以提高钢的高温强度和持久强度，就形成了低合金耐热钢，对于压力容器用低合金耐热钢，为改善其焊接性能，常常把碳含量控制在0.2以下。这类钢通常以退火态或正火+回火状态交货。由于合金含量在2.5以下的低合金耐热钢具有珠光体+铁素体组织，故也经常称为珠光体耐热钢，如15CrMoR。合金含量在3 5之间的低合金耐热钢供货状态为贝氏体+铁素体组织，故也称为贝氏体耐热钢。压力容器上使用的低合金耐热钢主要是以加入铬和钼元素或辅以加入少量的钒、钛等元素来提高钢的蠕变强度和组织稳定性，所以也经常称之为Cr-Mo耐热钢或Cr-Mo-V系耐热钢。也正由于这一类钢在耐高温的同时还具有良好的抗氢腐蚀性能，为此，Cr-Mo或Cr-Mo-V系的低合金耐热钢亦经常称为抗氢钢。15CrMoR钢的化学成分及分析在压力容器用钢的化学成分中，碳、硫和磷等元素对钢的焊接性十分有害，应将其含量控制在最低的限度以下。锰、硅、镍和钼等合金元素，在一定的范围内对钢材的焊接性起有利的作用。当其含量超过容许的范围时，则起相反的作用。有关合金元素含量的适应范围如下：含量（C）0.03%0.11%； （Si）0.05%1.2% （Mn）0.2%1.16%； （Ni）0.05%1.40% （Mo）05 时，淬硬颇向显著冷裂倾向随之增加 为避免冷裂纹应严格控制焊接工艺。根据JB/T4709-2000钢制压力容器焊接规程常用钢号推荐的预热温度和施焊环境等因素综合考虑，15CrMoR 的焊接预热温度设定为150，选择200。 1.2 耐热钢的焊接性为保证耐热钢焊接接头在高温、高压和各种腐蚀介质条件下长期安全的运行，其焊接接头性能应满足下列几点要求。 接头的等强性 耐热钢接头不仅应具有与母材基本相等的室温和高温短时强度，而且更重要的是应具有与母材相近的高温持久强度。 接头的抗氢性和抗氧化性 耐热钢接头应具有与母材基本相同的抗氢性和高温抗氧化性。为此，焊缝金属的合金成分和含量应与母材基本一致。 接头的组织稳定性 耐热钢焊接接头在制造过程中，特别是厚壁接头将经受长时间多次热处理，在运行过程中将长期受高温高压的作用，接头各区不应产生明显的组织变化及由此引起的脆变或软化。 接头的抗脆断性 虽然耐热钢压力容器大多数是在高温下工作，但当压力容器和管道制造完工后将在常温下进行设计压力1.25