【暖通】锅炉课程设计说明书(例)

1、Xxxxxxx 大学 课 程 设 计 说 明 书题目:石家庄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:目 录一 设计题目与原始条件二 热负荷计算及锅炉机组的选择三 水处理设备选择及计算四 给水系统的选择与计算五 水系统主要管道管径的确定六 送引风系统设计七 运煤除灰方法的选择八 锅炉房的布置九 设计总结十 参考文献石家庄市某住宅小区锅炉房工艺设计一 设计概况与原始条件1. 设计概况:本设计为石家庄市某住宅小区锅炉房工艺设计,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。根据锅炉房设计的基本要求和 规范进行热负荷计

2、算、设备选型和工艺布置。课程设计是锅炉及锅炉房设备课程学 习之后的一次重要实践,本课设是建筑环境与设备工程专业的主要教学环节之一,通过 课程设计了解锅炉房工艺设计内容、程序和基本原则,学习设计的基本方法和步骤,提 高运算水平,提高分析和解决实际问题的能力。2. 原始条件:1 热负荷要求:由参考资料 1,当室外设计温度为 18 时,石家庄市采暖设计热指标为 q=35.70W/m2。 建筑面积 19×104m 22 煤质资料:煤质为河北峰峰 W 烟煤, 煤质成分为:Car=75.60%, Har=1.08%, Sar=0.26%, Oar=1.54%, Nar=0.73%, Mar=3.

3、60%, Aar=17.19%, Qnet,ar=26010kJ/kg, Vdaf=4.07%3 水质资料:K +=Na+=10.58mg/L, Cl -=382mg/L, Ca 2+=39.19mg/L, Mg 2+=21.23mg/L, F e2+=0.4mg/L, NH 4+=1.2mg/L, SO 42-=316mg/L, CO 32-=20mg/L, HCO 3-=194mg/L,溶解氧 =3.7mg/L 4 气象资料:庄市采暖期天数为 112天, 室外平均温度为 -0.6 , 室内采暖设计温度为 18 , 大气压力 为 101.32kPa 。二 热负荷计算及锅炉机组的选择1. 热负

4、荷计算由参考资料 1可知当室外设计温度为 18 时,石家庄市采暖设计热指标为 q =35.7W/m2, 采暖面积为 A =19×104m 2采暖设计负荷为 Q=Aq=19×104×35.7=6.783MW2. 锅炉机组的选择由于锅炉分热量约占输出负荷的 23%, 热网散失一般为输出负荷的 1015%, 所以锅炉 房的最大计算热负荷为 Q max =6.783×1.15=7.800MW根据参考文献 1得知采暖锅炉房原则上不设备用锅炉,检查可安排在非采暖季,但在锅 炉容量的选择上, 要考虑一台锅炉事故, 其他锅炉应能承担不少以 6075%的采暖负荷。 , 根

5、据锅炉房的最大计算热负荷 Q max 以及介质、 参数等因素以及技术经济方面的合理性来 考虑,由参考资料 2,选用两台即 SZL5.6-1.0/115/70-A 型锅炉。表 1-1 SZL5.6-1.0/115/70-A 型锅炉的技术参数锅炉 型号 额定热功率/MW额定工作压力/MPa供水温度/回水温度/排烟温度/炉排有效面积/m2对流有 效面积 /m25.6 1.0 115 70 156 10.04 171.5SZL5.6-1.0/115/70-A 辐射·受热面 m 2燃料发 热量 kJ/kg 燃料消 耗量 kg/h 锅炉 效率 % 外形尺 寸(长 *宽 *高 金属 重量 kg 生

6、产 场地25.2315太湖三 水处理设备的选择及计算 1. 确定水处理设备生产能力G=1.2(Gb gl + Gb rw + Gzh t/h 1 G b gl 锅炉补给水量kQ G c t=式中 Q 锅炉额定热负荷, kW ;k 管网散热损失系数,取 1.05;c 管网热水平均比热容, c =4.18kJ/(kg. ; t 热水供回水温差, t =45 ; 锅炉补给水量:bgl G G =2 brw G 热水管网补给水量:热水管网补水量应由供热设计提供,如果无法得到,可按热水管网循环水量的 2%计算, 由于当前热水管网实际漏水量普遍比较大,因而应按循环水量的 4%计算

7、。rw G G =3 zh G 水处理自耗水量:zh G F =t h式中 逆流冲洗速度,取 2m/h F 交换器截面积, 水的密度,常温水 1t/m3水处理设备自耗水 G zh 一般是用于逆流再生工艺的逆流冲洗过程,按照估算补给水量进 行预选型号为 LNN-1200/20的无顶压固定床逆流再生离子交换器, 其水处理自耗水量流 量可按预选的离子交换器相应的截面积进行估算:zh G F =224=经计算 G =1.2(G bgl +Gbrw +Gzh =1.2(4.4716+8.9432+2.2629=18.813t/h 经校核, 18.813t/h<20t/h,该离子交换器满足需求。2.

8、 决定水的软化方式根据参考文献 3规定承压热水锅炉给水应进行锅外化学水处理,在锅炉水处理中硬度的基本单位是 2211c(C a M g 22+,碱度的基本单位是 233c(OH H C O C O -、 、 根据参考文献 3规定锅炉相对碱度应小于 0.2, 若不符合规定,应考虑除碱处理。 锅炉相对碱度 bgl bgjA S =式中 23N a C O -在锅内分解为 NaOH 的分解率,查的 =40.82%bgl A -锅炉补给水碱度 mmol/Lbgl S -锅炉补给水溶解固形物, mg/L2233201942C O H C O 23.9m m ol L 6061bgl A -=+=+=锅炉

9、相对碱度 =bglbglA S =<0.2由于锅炉的相对碱度小于 0.2. 所以不需要考虑除碱处理,所以水的软化方式一般采用钠 离子交换软化法,其效果稳定,易于控制。3. 软化设备选择计算根据参考资料 3进水总硬度 365mg/L时,可采用固定床逆流再生离子交换器;采用固定床逆流再生离子交换器,应选择两台,一台再生备用,根据参考资料 2选用型号为 LNN-1200/20的无顶压固定床逆流再生离子交换器。表 1-2 LNN-1200/20的无顶压固定床逆流再生离子交换器型号规格性能表型号交换剂高度, mm出力, t/h工作压 力, MPa工作温 度,再生耗盐量 /kg树脂装 载量 /L石英

10、砂 装填量 /kg设备满 水荷重 /kNLNN-1200/201200200.656022023001300811 稀盐液池的体积 V 1按下式计算:11.210y yB V C =m 33311.222010V -=式中 B 一次再生用盐量, kg ;C y 盐溶液浓度, 6%;y 盐溶液密度, 1.0413t/m3;2 储盐池(浓盐溶液池的体积由下式计算21.2nAV =m 326.14m 0.86V =式中 A 每昼夜用盐量 A=B×2=440kg(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,储盐池的相关尺寸为长 *宽 *高 =2

11、*2*2.34. 除氧设备选择计算根据参考文献 2热水锅炉可采用真空除氧或化学除氧,本设计采用化学药剂除氧,药剂 选用 Na 2SO 3,按化学反应方程式 2Na 2S03+02=2Na2S04, 每除 1gO 2需要 8g 亚硫酸钠,对 于晶体 Na 2SO 4. 7H 2O 需要 16g, 溶解氧量完全除掉,需维持一定的亚硫酸钠过剩 量,一般给 水中保持 SO 32-27mg/L,锅水中保持 1030mg/L,根据参考文献 2237加入工业亚硫酸钠量为:28( 83.71040.97m g/L0.88O G +=1 溶解器的选择根据参考文献 2采用计量加药泵的 Na 2SO 3加药系统,配

12、置 Na 2SO 3溶液浓度为 510%, 采用 Na 2SO 3溶液浓度为 8%,运行一小时内总加药量为:M =40.97×223.58×10-6=9.16×10-6t/h 运行一小时内需要 8%Na2SO 3溶液的质量 M Y =9.16×10-3/0.08=114.5×10-3t/h则溶解器的容积 V =114.5×10-3/1.0559=108.43×10-3m 3=108.43L根据参考文献 2选用 LRQ-110的 Na 2SO 3溶解器。表 1-3 LRQ-110的 Na 2SO 3溶解器技术参数型号规格工作压

13、力 (MPa 工作温度 ( 外形尺寸 直径 ×高度 (mm 直径 (mm 容积 (L LRQ-110 400110常压常温400×13552 溶液箱的选择根据参考文献 2采用计量加药泵的 Na 2SO 3加药系统,配置 Na 2SO 3溶液浓度为 510%, 采用 Na 2SO 3溶液浓度为 8%,溶液箱的体积不小宜小于一昼夜的药液消耗量,则溶液箱的体积为:V=9.16×10-3×24/0.08=2.748t=2.748m3所以溶液箱长 ×宽 ×高 =3×2×0.5m. 3 计量加药泵的选择根据参考文献 2选用型号

14、为 J-X125/63型柱塞计量泵表 1-4 J-X125/63型柱塞计量泵技术参数型号流量 (L/h压力 (MPa柱塞 直径 (mm 行程长度 (s/min 往 复次 数 c/min 电动机 进口 直径 (mm 出口 直径 (mm 型号 功率 (kW J-X125/63125 6.173232102Y90L-4B51.515155. 计算锅炉排污量和决定排污系统本设计采用连续排污与定期排污相结合,根据参考资料 2确定连续排污率为 2%。四 给水系统的选择与计算 1. 给水泵的选择计算1 锅炉循环水量的计算kQ G c t=-2 给水泵扬程的计算由于本小区的锅炉房为小型锅炉房,所以采用循环水泵

15、与给水泵合用的型式(以下将此 水泵成为给水泵 ,给水泵设置在水箱与锅炉锅筒之间即水箱之后进入锅筒之前。 H 1000P+H1+H2+H3+H4P 锅炉工作压力H 1补水箱最低水位到锅炉锅筒水位之间的位压差H 2 锅炉房内设备阻力损失,取 100kPaH 3外网阻力损失,根据资料取估算值附加压力H 4附加压力 50100MPa由于供回水的阻力损失无法确定,所以采用根据参考资料 2对于压力较低的锅炉,给水 泵的扬程也可以近似计算:H=1000P+100200kPa=1000×1+200=1200kPa=120mH2O3 给水泵的选择循环水泵的台数选择,为了方便控制,以一台锅炉配一台泵的形

16、势,还应该有备用,故 循环水泵应选 3台, 2用 1备。根据循环水量和与扬程,根据参考文献 4选择上海凯泉 KQW 系列第四代单机卧式离心 泵 3台。型号为 KQW125/315-90/2表 1-5 KQW125/315-90/2型水泵性能参数型号流量 扬程 (H转速(r/min电机功率 (kW必须气蚀余量 (m重量 (kg(m3/h (L/SKQW125/315-90/2160 44.4 125 2960 90 5 7902. 给水箱的选择计算1 给水箱的容积由于 Qb =18.813t/h, 1.2Qb=22.6t/h,根据参考资料 2选用隔板方形开式水箱,尺寸为长 ×宽 

17、15;高 =4.8×3.4×0.5m, 容积为 30m 3。3. 补水泵的选择计算1 补水水量计算G =1.2(Gb gl + Gb rw + Gzh =1.2(4.4716+8.9432+2.2629=18.813t/hG P =1.1×18.813=20.7t/h2 补水泵扬程的计算补水泵的扬程,不应小于补水点压力另加 30-50kPa , H b =Hj +H b -Z b +(35 mH 2O式中 H b 补水泵扬程 mH 2O,H j 补水点压力,即静水压线压力,取 15mH 2O, H b 补水系统管路压力损失,取 0.5mH 2O ,Z b 补水箱水

18、位与补水泵之间的高度差,取 2.2mH 2O ; H b =Hj +H b -Z b +3=20mH2O 3 补水泵的选择根据补水水量和与扬程,根据参考文献 4选择上海凯泉 KQW 系列第四代单机卧式离心 泵 3台,型号为 KQW65/140-3/2。表 1-5 KQW65/140-3/2型水泵性能参数型号 流量扬程 (H 转速 (r/min 电机 功率 (kW必须气蚀 余量 (m 重量 (kg (m3/h (L/S KQW65/140-3/221.6624296032.564五 水系统主要管道管径的确定根据参考文献 2查推荐流速和流量对照表,水管尺寸如表表 1-6 水管尺寸表 管路供水 支管

19、供水 干管回水 支管回水 干管锅炉给 水管补水管排污管管径 (mm150 200 150 200 250 50 75 32六 送引风系统设计 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。 (以下计算是按一台锅炉计 算1 平均小时最大耗煤量:net ar glQ B Q =1929.6kg/h,燃料空气消耗量:4(1- 100j q B B =1929.6×(1-12/100=1698.1kg/h2 理论空气量V k 0 =0.0889(Car+0.0375Sar +0.265Har-0.0333Oar=0.0889×(75.60+0.37

20、5×0.26+0.265×1.08-0.0333×1.54 =7.035m3/kg 3 实际供给空气量V k =Vk 0 =1.5×7.035=10.553m3/kg 事中 -过量空气系数取 1.5 4 理论烟气量V RO3=VCO2+VSO2=0.01866(C ar +0.375Sar =0.01866(75.6+0.375×0.26 =1.413m3/KgV H 2O 0=0.111Har+0.0124Mar+0.0161Vk 0 =0.111×1.08+0.0124×3.6+0.0161×7.035 =0.

21、278m3/kgV N 20=0.79Vk 0+0.008Nar =0.79×7.035+0.008×0.73 =5.563m3/kgV y 0=VRO2+VN 20+VH 2O 0=1.413+0.278+5.563=7.254m3/Kg 5 实际烟气量V y =Vy 0+1.0161(-1 V k=7.254+1.0161×0.5×7.035 =10.828m3/kg2. 确定送、引风系统及其初步布置布置如平面图3. 送风系统的设计1 送风量的设计计算Qg=1×B j ×V k 0×(l ''- l &#

22、39;×(tlk +273/273×101.32/b m 3/h =1.1×1929.6×7.035×(1.5-0.1×(273-0.6/273×101.32×101.32 =20859.2m3/h式中:1-风量储备系数,取 1.1; B j -燃料计算消耗量, 1929.6kg/h V k 0-理论空气量 4.91 m3/kg t lk -冷空气温度,取 -0.60C ; b-当地大气压力,取 101.32kPa; l ''-炉膛出口过量空气系数,取 1.50; l '-炉膛漏风系数,取

23、0.10;因为一台锅炉对应一台鼓风机,所以风量是总风量的一半,为 10429.6m 3/h,根据参考资 料 2送风量初选 Y5-47-12型鼓风机表 1-7 Y5-47-12型鼓风机性能参数表2 风道断面的确定根据参考文献 5采用金属制风道,推荐风速 =1015m/s,风管断面尺寸按 =15m/s计 算。210429.6=0.193m3600360015V F =,0.496m D = 取风道为 500mm ,所以实际流速为24V F=14.75m/s3 风道阻力计算 沿程摩擦阻力计算因为风道的阻力主要取决于局部阻力,所以风道的沿程阻力用附加压力来取。 局部阻力阻力计算 jb1h 212jb

24、h =式中 气体流速 m/s气体密度 kg/m3,空气密度约为 1.29 kg/m3局部阻力系数系列主轴转速 (r/min全压 (Pa 流量 (m3/h 效率 (% 内功率 (kW 所需功率 (kW N O 6C2620265811143859.6713.23电动机滑轨高度滑轨代号V 带带轮代号型号 功率 主轴 电动机 Y160M2-215557*64*3D-160050-B4-20242-B4-184根据实际风道,计算局部阻力系数 =14.76,带入各值得:22jb h =÷=4 风机性能校核根据参考资料 2鼓风机压力富裕 15%H =2×jb h ×101.3

25、/B=1559.86 Pa=1.15×2071×101.3/101.3=2381.65Pa 式中 2压力储备系数,取 1.15由此可见,所选风机的风量和风压都有一定余量,该鼓风机选择合适。4. 引风系统设计1 排烟量设计计算Qy=1.1×Bj×Vy 0×(273+t py /273×101.32/b/h因为一台锅炉对应一台引风机, 所以风量是总风量的一半, 为 12097.7m 3/h, 根据参考资 料 2送风量初选 Y5-47-12型引风机。表 1-8 Y5-47-12型鼓风机性能参数表2 烟道断面的确定根据参考文献 5采用金属制风

26、道,推荐风速 =1015m/s,风管断面尺寸按 =15m/s计 算系列主轴转速 (r/min全压 (Pa 流量 (m3/h 效率 (% 内功率 (kW 所需功率 (kW N O 6D2930332412461 8513.5417.96电动机 联轴器代号 ST0103 联轴器代号 型号 功率 主轴 电动机 Y160L-218.5 170-50*425042212097.7=0.224m3600360015V F =,0.534m D = 取风道为直径 550mm 圆形的,所以实际流速为24V F=m/s3 烟道阻力计算 沿程摩擦阻力计算因为风道的阻力只要取决于局部阻力,所以风道的摩擦阻力可不计算

27、。 炉膛出口到引风机局部阻力 jb1h 计算公式类似于鼓风机设计公式根据实际风道,计算局部阻力系数 =5.5622jb h =引风机出口到烟囱的局部阻力 jb2h , =1.1522jb h =炉膛阻力 jb3h ,取 200Pa 除尘器阻力 , 取 1200Pa烟道阻力为 yd h =1jb h +2jb h +3jb h +4jb h =745+154+200+1200=2299Pa4 引风机性能校核根据参考资料 2鼓风机压力富裕 15%H =2×jb h ×101.3/B=1559.86 Pa=1.15×2299×101.3/101.3=2645P

28、a 式中 2压力储备系数,取 1.15由此可见,所选风机的风量和风压都有一定余量,该引风机选择合适。5. 烟囱的计算1 烟囱的出口直径(内径取烟囱出口流速 2=15m/s,则20.754m d = 考虑积灰等因素,取值 0.8m, 则烟囱出口实际烟速为222(0.01880.0188yz V d =m/s2 烟囱底部直径(内径根据参考文献 5取烟囱锥度 i=0.03则底部直径 d 1=d2+2i H=0.8+20.0335=2.9m 3 烟囱阻力计算 烟囱沿程摩擦阻力:282m ycvhi=式中 沿程摩擦阻力系数,取 0.042=m ych 烟囱出口阻力:22jb ycv h=烟囱出口阻力系数

29、,取 1.12jb ych=所以烟囱的阻力为:yc h =jbyc h +myc h =19.5+194.4=213.9Pa4 烟囱引力计算一直烟囱内的烟气平均温度,设 t pj =156o C ,外界空气温度 t k = 0.6o C 所以烟囱的引力为:yc yc k ykpj 273273S =H-273+tt +273(式中 0k , 0y 标准状态下空气和烟气的密度273273273273-351.29-1.34273273273-0.6156273yc yc k ykpj S H t t =+( ( =19.33Pa5 引风机性能校核引风机出口至烟囱出口烟道阻力为:2h =jb2h

30、+jbyc h +myc h =154+213.9=367.9Pa显而易见, 2h >yc S 所以,引风机出口为正压。本设计由于引风机啊装在锅炉房内,施 工时应注意引风机出口侧的引导器接头处的严密性,以及锅炉房的卫生条件。6. 除尘器的选择计算根据锅炉的额定热功率,根据参考资料 2选择多管除尘器 XGG2/4七 运煤除灰方法的选择1. 计算锅炉房的耗煤量和储煤场面积已知 Q net , ar =26.01(MJ/kg ,锅炉热效率 gl =80.3% 平均小时最大耗煤量:m axpjnet ar glQB Q =1929.6kg/h储煤场面积按 B T M N F H =计算式中:B

31、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 ,10d ;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 0.9; 堆角系数 , 取 0.8;F=(1.93×24×10×1.5/(2×0.9×0.8=428.5m22. 锅炉房的灰渣量和灰渣场面积锅炉每小时最大灰渣量410010032866net ar ar q Q A C B =+, (t/h式中:B 锅炉的平均或最大耗煤量, t/h A ar 煤的收到基灰分, % q 4固体不完全燃烧热损失, % Q net , ar 煤的收到基低位发热量, kJ/kg0.51410010032866C =+=t/h燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 CTM N H rf 灰渣场面积按公式： F = 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，7d； N考虑灰渣堆过道占用面积的系数