35th木耳菌糠过热蒸汽锅炉房系统设计

摘要--II-第3章给水及水处理设备的选择3.1水处理设备的选择及计算3.1.1排污率及相对碱度的计算锅炉给水处理的目的是除去和调整水中的溶解物质，防止锅炉结附水垢、锅炉金属零件腐蚀、受热面受热不均造成受热变形；水蒸气在蒸气管道、阀门、用气设备上结盐会使阀门关闭不严从而造成浪费甚至影响生产安全。给水处理设计任务就是原水的水质选择恰当的水处理方式，保障锅炉的安全和经济运行。SHF35-3.82/450-agaric锅炉对给水和锅水的水质要求：给水总硬度≤0.04me/l给水含氧量≤0.1mg/l给水PH值＞7锅水总碱度≤20mmol/l锅水含盐量3500mg/l本锅炉房原水为城市自来水，其硬度不符合锅炉给水的要求，需进行软化处理。软化系统选择阳离子交换软化法处理效果稳定，设备及运行管理都比较简单。低速流逆流再生钠离子交换系统具有出水水质好，再生液消耗量较低，再生效果比顺流好等优点。锅炉房总软化水量的计算本设计中锅炉主要负责日常生活采暖，故回水率按90%计算。锅炉房的总给水量G(3-1)式中：——锅炉房额定蒸发量，t/h，本次设计中为35t/h；——设备和管道漏损，%，可取0.5%；——锅炉排污率，%。排污率取决于水质的好坏，在设计计算时可以用给水和锅水的碱度和含盐量的方法进行计算，取较大的值作为锅炉的实际排污率。(3-2)式中：—补给水中的碱度，3.231mmol/L或含盐量，420mg/L—锅炉水允许碱度，mmol/L或含盐量，3500mg/Lα—凝结水回水率按碱度计算的锅炉排污率为(3-3)按含盐量计算的锅炉排污率为(3-4)综上所述：锅炉排污率应按照0.96%计算，锅炉房的总给水量是35.43t/h，锅炉房的软化水量是2.18t/h。钠离子交换器选择计算如下表：表3-1钠离子交换器计算表序号名称符号单位公式及数据来源数值1总软水量Gt/h已计算2.182软水流速ωm/h根据H=3.231mmol/L20续表3-1钠离子交换器计算表3所需交换器截面积F㎡0.1094实际交换器截面积F㎡选用φ500的交换器两台交替使用0.1965树脂装填高度Hm离子交换器规格26实际软水速度ω'm/h11.127交换剂的工作能力EMol/m³根据树脂特性10008离子交换器软化能力E0Mol/次3929每小时需要软化的摩尔数Mol/hE6.9710时间裕度τ取用0.9511连续软化时间tht=τ53.4312小反洗，还原，逆洗，小正洗及正洗时间t’h/次取定2.513工作周期Th/次T=t+t’55.9314还原时食盐单位耗量bg/mol选取9015食盐纯度φ%选取9516每小时理论还原量BKgB=37.1417小反洗流速ωm/h选取1218小反洗时间tMin选取10续表3-1钠离子交换器计算表19小反洗用水量GtG0.39220小反洗小时用水量Gt/hG2.35221逆洗冲洗流速ωm/h选取222逆洗冲洗时间tMin选取3023逆洗冲洗用水量GtG0.19624逆洗冲洗小时用水量Gt/hG0.39225小正洗流速ωm/h选取1526小正洗时间tMin选取1027小正洗用水量GtG0.4928小正洗小时用水量Gt/hG2.9429正洗流速ωm/h选取1530正洗时间tMin选取1031正洗用水量GtG0.4932正洗小时用水量Gt/hG2.9433离子交换器还原次用水量∑Gt∑G=1.56834离子交换器小时最大耗水量∑G’t/h∑G’=盐溶液制备设备的计算在实际使用时盐溶解器可能会出现盐溶液浓度控制不均匀，同时会出现被腐蚀等许多问题，所以我们选择盐液池再生这种方案，这样一来可以解决在同一平面时，液体会由浓向稀移动的问题，同时这个方案也可以解决稀溶液有可能会出现搅拌不均匀的现象。浓盐液池：在设计浓盐液池时要考虑到淤泥的清理问题同时需要设计一定的场地来放置干盐，按n=6次再生用量进行设计，食盐纯度按φ=95%，盐液浓度为α=26%时，密度ρ=1.201t/m(3-5)根据计算体积，设计浓盐池的设计尺寸为1.6m×0.5m×1m。稀盐液池：设计时同样要注意清除淤泥的问题，按n=3次再生用量来计算，计算食盐纯度按φ=95%，盐液浓度按α=8%时，密度按ρ=1.07t/m3，则稀盐池的体积用下式(3-6)根据计算体积，设计稀盐池的设计尺寸为0.75m×2m×1m。盐液泵的流速按照2m/s进行计算，实际使用时附加1.2的富裕系数，则盐液泵的流量，扬程取经验值200kpa，选用中正3-10B的塑料防腐泵2台，一用一备，流量为3m33.2汽水系统确定及其设备选型计算给水系统确定及其设备选型计算(1)锅炉房给水量的计算，公式如下：(3-7)K——附加15%；QmaxPpw——锅炉排污率%，取0.96对于该锅炉房来说，将数据带入式(3-14)可得：(3-8)(2)给水泵的选择给水泵台数的选择，应能适应锅炉房全年负荷变化的要求。本锅炉房拟选用2台电动给水泵，一用一备，单台其流量应大于1.1×40.653=44.72m³/h，给水泵的扬程近似为H=1000P+100=1000×3.82+100=3920kpa=392m。一般水泵个数与锅炉台数匹配，即可选用：型号DG46-50×8的水泵两台，具体技术参数如下：表3-240DL-6×11水泵参数表参数型号DG46-50×8单位流量46m扬程400m功率90kw转数2950r/min3.2.2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。给水箱会出现进出水量不平衡的情况，这与锅炉房的容量大小、负荷平衡、选择的设备及所用的运行方式有关，一般来说，容量较大的锅炉房出现的波动就会较小。所以，给水箱的大小选择一般是根据锅炉房来选择，在设计时给水箱的总有效容量的确定方法是锅炉在额定蒸发量时所需20−40min的量来进行选择。有些容量比较小的锅炉房，可以增大给水箱的大小[16]。因此，结合本设计，给水箱体积可确定为：，可以选择30m³的水箱一个作为给水箱。经查询选择装配式SMC给水箱。以下是给水箱参数。表3-3给水箱参数表公称容积规格（mm）箱板厚度（mm）水箱重量m长L宽B高H箱底箱底箱底kg304000300025001101101802208进水管：DN80;出水管:DN80;溢流管:DN100;泄水管:DN50。第4章汽水系统主要管道管径的确定第4章汽水系统主要管道管径的确定4.1锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的计算4.1.1自来水总管的流量本设计考虑常年不间断运行的锅炉房，应采用双给水目管，每条给水管道的给水量≧锅炉额定出力的120%，即锅炉蒸发量的1.2倍，则水管的流量为。4.1.2自来水总管的管径确定设管内水速为1.5m/s，则自来水总管管径大小(4-1)因此本设计选择用大小为DN50的自来水管来供水。4.2与离子交换器相接的各管管径的确定离子交换器上各个连接管的管径应当与其本体的水管大小保持一致，除了进盐液管的管径大小选择用DN32外，各管管径均选择DN80。4.3给水箱出水总管管径对于出水总管的流量，应当按照额定量的1.2倍来考虑计算，设管内水速大小为2m/s，则所需总管内径为2mm。在实际使用中应考虑留有余量，所以选用管径φ25×1mm。且在每一支管上都应当装设调节阀来进行水量的调节。4.4蒸汽管管径的确定4.4.1蒸汽母管管径为了便于操作以及确保检修时的安全，每台锅炉的蒸汽母管直接接入分气缸，其直径为φ219×3.5mm；每台锅炉的出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。4.4.2生产用蒸汽管管径生产用汽管的蒸汽流量，生产用汽压力为1MPa，ρz=0.5147m(4-2)选取生产用汽管管径为φ650无缝钢管。第5章烟风系统设计第5章烟风系统设计5.1理论空气量和烟气量的计算送引风系统需要计算理论空气量和烟气量，通过计算确定管径和管道的附属装置。5.1.1理论空气量计算本次设计为生物质锅炉的锅炉房设计，我们选取废菌包作为本锅炉房的燃料系统，目的是为了处理吉林农业生产中产生的大量木耳菌包，根据实验数据测得并计算得到其各项收到基的成分如表5-1：表5-1废菌包收到基成分表序号成份占比%1碳28.492氢3.573氧32.944氮0.255硫0.186水分307灰分4.57我们查取相关的计算文献得出理论空气量的计算公式如式5-1：(5-1)根据式5-1以及上述废菌包收到基成份计算得=2.388m3/kg5.1.2理论烟气量为设计相关排烟系统的方便，我们需要对烟气量有一个初步计算，我们通过式5-2,5-3,5-4进行计算：(5-2)(5-3)(5-4)根据上述三式代入相关的收到基成分，得出相关的理论烟气量：=1.889m3/kg=0.535m3/kg=0.788m3/kg5.1.3实际烟气量在实际情况下，烟气量并不仅仅局限于理论值，烟道阻力等综合因素，通常我们还需要考虑过量空气系数等等参数。循环流化床锅炉出口处过量空气系数：=1.2炉膛、排渣管、锅炉管束、省煤器、空气预热器的漏风系数分别为：0.1、0、0.05、0.1、0.1。表5-2锅炉各部分漏风系数烟道名称漏风系数层燃炉机械化炉0.1流化床炉膛沸腾城/密相区0悬浮层/稀相区0.1对流烟道过热器0.05第一锅炉管束0.05第二锅炉管束0.1省煤器钢铁式0.1铸铁式0.15空气预热器0.1除尘器多管式0.1-0.15锅炉后的烟道钢制烟道0.01砌砖烟道0.05根据上述的漏风系数，根据式5-5可计算出相关空气过剩系数：(5-5)表5-3锅炉各受热面的漏风系数和空气过剩系数过量空气系数漏风系数序号锅炉受热面入口处a1出口处a21炉膛2防渣管1.21.203锅炉管束4省煤器1.31.450.155空气预热器1.451.550.1下一步即根据上述空气过剩系数等参数计算各部位的实际烟气量，如式5-6：(5-6)实际烟气量由实际水蒸气，三原子分子等诸多因素组成，通过受热面炉膛、防渣管、锅炉管束、省煤器、空气预热器平均过量空气系数、实际水蒸气容积、实际烟气量、水蒸气的容积、二氧化塔和二氧化硫、三原子气体体积份额如下表：表5-4各受热面烟道中烟气特性计算名称公式炉膛与防渣管锅炉管束省煤器空预器1.151.251.3751.50.760.7650.7690.7734.0324.2954.5574.820.1460.1370.1290.1220.1880.1780.1690.160.3340.3150.2980.282根据上述计算结果，我们通过式5-7将计算的烟气体转化为烟气质量：(5-7)将各项数据代入上式得=4.74kg/kg同时以飞灰浓度来考察烟气的相关特性，如式5-8：，kg/kg(5-8)将数据代入上式得飞灰浓度为=0.0075kg/kg。5.1.4烟气焓计算为进一步分析烟气各方面的特性，我们需要对其焓值进行分析计算，如上述烟气量计算，不同位置的烟气所拥有的焓值并不同，我们用式5-9至5-12进行计算：(5-9)(5-10)(5-11)=4%(5-12)本文采用EXCEL表格进行计算，具体计算结果见烟气焓值计算表。5.2送风系统的阻力计算与送风机选择本锅炉房的通风系统选择使用平衡通风系统，在进行阻力计算时要计算空气吸入口至炉膛以及炉膛至烟囱出口的阻力。锅炉本体的烟风阻力取决于锅炉本身计算时可以直接进行查找；对于除尘器部分的阻力可以通过样品来查找。本设计仅选择对风、烟道和烟囱这三个部分进行阻力的计算。1.送风量的计算（1）冷风流量通过前式得出理论空气量是2.388m³,将炉膛出口处的过量空气系数按1.2计算，炉膛及空气预热器漏入烟道处的漏风系数均为0.1，计算出冷空气流量为：(5-13)Bj计算燃料消耗量，11389.755Kj/htlk冷空气温度，设计取定30℃α'∆αl（2）热风流量已知空气预热温度trk℃(5-14)trk热空气温度，81.305℃表5-6风道的计算温度和流量管段名称平均温度（℃）过量空气系数管段平均流速（m3/s）风道区段从窗栅至风机的冷风道301.5010.06从风机出口至空气预热器301.5010.06从空气预热器至炉排丅风室1401.4010.78（2）风道断面尺寸与流速风道断面积（或流速）可由式5-13计算，并将结果列于表5-7中。(5-15)式中V——流经该风道的空气量，m3/s;ω——空气流速，m/s。表5-7风道断面尺寸与流速风道名称材料流量流速截面积截面尺寸（m3/s）(m/s)（m2）(mm)冷风竖井管金属10.063.532.85170×170风机吸入短管金属10.064.492.24Φ170风机-空气预热器金属10.064.232.38160×160预热器出口热风管金属10.786.731.60130×130水泥热风道混凝土10.783.612.99180×180（3）风道阻力计算由锅炉空气动力计算书中查知，或参见表3-28计算，空气预热器的流动阻力为:∆h=901.3pa3）出口热风道的阻力计算方法与进口冷风道阻力计算相同，可参见表3-29、表3-30计算，其金属、水泥热风道的阻力分别为61.8Pa和105.3Pa。所以，热风道总阻力为167.1pa。4）炉排下风室的进风管阻力参见表3-31计算知数值为60pa。5）锅炉风道总阻力锅炉风道阻力如表5-8所示。表5-8锅炉风道阻力序号名称符号单位计算公式或数值来源数值1吸风口入口冷空气量Vlkm3/s计算值10.06吸风竖井截面F2m21.7×1.72.89竖井中空气流速W2m/s计算值3.53竖井中的动压头hdPatlk=30℃,查教材图8-324有栏栅吸风口阻力系数ζ教材表8-2第9项0.77吸风口阻力⊿h1Paζhd=0.77×2418.48290°转弯管原始阻力系数与粗糙影响系数的乘积R/b=1查教材图8-16a0.27角度系数Bα=90°查教材图8-16c1截面形状系数C查教材图8-16d190°转弯阻力系数ζPa0.28动压头hdPaW=6.41,tlk=30℃,查教材图8-3242个90°转弯管阻力⊿h22×ζ×hd=2×0.28×2413.44续表5-8锅炉风道阻力进风竖井管3摩擦阻力系数λ钢制风道，教材表8-10.02当量直径ddlm1.7竖井长度lm几何尺寸13摩擦阻力⊿h3Pa3.674吸气风箱局部阻力系数ζ《工业锅炉房设计手册》第二版，第33页0.7进口截面积Fm2πr2=3.14×0.8522.27速度wm/s1.27/2.270.56动压头hdPa查教材图8-328.7吸气风箱阻力⊿h4Paζhd=0.7×28.720.095风机出口变径管变径阻力系数ζ查教材图8-150.05速度wm/s4.01动压头hdPaW=9.37,tlk=30℃,查教材图8-352变径管阻力⊿h5Paζhd=0.05×522.60690°转弯管原始阻力系数与粗糙影响系数的乘积R/b=0.4,查教材图8-16b0.31角度系数Bα=90°查教材图8-16c1截面形状系数C1;查教材图8-16d1.05转弯阻力系数ζ=0.31×1×1.050.326动压头hdPatlk=30℃,查教材图8-341.32个90°转弯管阻力⊿h6Pa2×ζ×hd=2×0.28×246.93续表5-8锅炉风道阻力扩散角度0.6162α7截面积比值Fx/Fd0.355截面积突然扩大阻力系数ζ’查教材图8-130.47扩散管阻力系数ζα=60°故按突然扩大计算0.47动压头hdPaW=8.32,tlk=30℃,查教材图8-33.8扩散管阻力⊿h7Paζhd=0.47×41.319.418送风机后的风管摩擦阻力系数λ钢制0.02当量直径ddlm4×0.3×0.56/2(0.3+0.56)0.39长度lm几何特性8动压头hdPaW=8.32,tlk=30℃,查教材图8-341.3摩擦阻力⊿hmPa计算值10.499冷风道总阻力Pa⊿h1~⊿h7+⊿hm=18.43+13.44+8.67+20.09+2.60+26.93+19.41+10.49120.11最终计算得总阻力为吉林市大气压为99342，则修正后阻力变成(5-16)6）自生风的计算表5-9自生风的计算序号名称符号单位计算公式或数值来源数值1热风道的计算高度M结构设计3续表5-9自生风的计算2风道中的热空气温度℃热力计算1403热风道中的每米自生风Pa查图3.54热风道中自生风Pa-10.55空气进口到炉膛烟气出口中心之间的垂直距离m结构设计66空气进口处炉膛真空Pa75.867）炉排下所需风压为克服炉排和燃料层阻力，炉排下应保持一定风压，其大小取决于炉子型式。对于链条炉，一般在800~1000Pa，本设计取值：8）锅炉送风系统需要克服的总阻力(5-17)（4）送风机的选择如表表5-10送风机的选择序号名称符号单位计算公式或数值来源数值1进口冷空气量Vlkm3/h10.06×3600362162流量储备系数β1/计算标准1.053压头储备系数β2/计算标准1.104计算风量Qjm3/h38787.875风机计算压头换算系数KT1.0556计算压头Hj’Paβ2⊿Hf=1.1×2034.372237.817修正后计算压HjPaKTHj’=1.077×2237.81(按当地大气2410.12续表5-10送风机的选择选择送风机8型号G4-72No5A’右90°风压HPa产品样本2460风量Qm3/h产品样本5720电动机型号Y160-M1-2功率NkW产品样本11转速nr/min产品样本29009二次风机9-27-101型No4右90°5.3引风系统计算5.3.1烟气量的计算1）锅炉排烟流量从空气预热器出口至除尘器入口区段烟道的阻力，按取自然力计算的排烟（空气预热器后）流量及温度进行计算。(5-18)空气预热器后的实际烟气体积流量为：(5-19)根据上述计算可知空气预热器之后的实际烟气体积流量为17.69m³/s。以上引用的及、、的体积均由燃料燃烧计算提供。2）引风机处的烟气流量从除尘器出口到锅炉房总烟道的烟道阻力，可以根据引风机处的烟气流量和温度进行计算。烟气温度由下式确定：(5-20)其中Δα为空气预热器后烟道中的漏风系数，对钢制烟道按每10m为0.01计，除尘器为0.05。所以，引风机处的烟气流量为(5-21)表5-11烟道的计算温度和流量管段名称平均温度（℃）过量空气系数管段平均流速（m3/s）烟道区段从空气预热器至除尘器1401.217.69从除尘器出口至引风机8从引风机到总烟道入口8总烟道及烟囱85.3.2烟道布置及其断面尺寸的确定锅炉至引风机的烟道全部采用金属制作，引风机出口扩散管后为砖烟道由锅炉出口引出的矩形断面弯管，断面尺寸与锅炉出口尺寸相同，HlBl=1500×1500mm,断面积为。按烟量计算烟速得：(5-22)除尘器入口收缩管它的大头断面F=2.25㎡,小头断面与除尘器进口尺寸相同，H2B2=1400×1400mm。断面积按烟量计算烟速得：(5-23)除尘器出口圆筒形烟道直径与除尘器出口相同，即φ1300mm。断面：(5-24)烟速：(5-25)4）砖烟道的确定根据流经烟道的烟气流Vym3/s,按教材表8-5计算烟速,对于较长的水平烟道，为防止积灰，在确定负荷下的烟气流速不宜低于7~8m/s，计算烟道断面积，再根据《工业锅炉房设计手册》有关定型的砖砌烟道相近的断面积，然后确定烟道内部尺寸，再计算出实际烟速。表5-12烟道断面尺寸与流速烟道名称材料流量（m3/s)流速(m/s)截面积(m2)截面尺寸（mm)锅炉出口至除尘器金属17.697.862.251500×1500除尘器入口收缩管金属17.699.021.96小头断面1400×1400除尘器出口至引风机金属18.0813.591.331300支烟道砖18.0810.701.691300×1300总烟道砖18.0810.701.691300×13005.3.3烟道阻力的计算锅炉烟气系统的阻力包括炉膛负压，即从炉膛开始，沿烟气流动方向顺序把各受热面烟道以及除尘器、烟道和烟囱等部分阻力分别计算出来。表5-13锅炉出口至除尘器阻力序号名称符号单位计算公式或数值来源数值190°转弯阻力（二个）原始阻力系数与粗糙影响系数乘积kξzyr/b=0.4查教材图8-16b0.31角度系数Bα=90查教材图8-16c1截面形状系数Ca/b=1查教材图8-16d190°转弯阻力系数ξ90°kξzyBC=0.31×1×10.31动压头hdPa=8.0

=179°查教材图8-3252个90°转弯阻力Δh90Pa2ξ90°hd0=2×0.31×2515.52除尘器入口直通道中收缩管大头断面宽度B1mm结构几何尺寸1500小头断面宽度B2mm结构几何尺寸1400收缩管阻力系数ξ教材表8-20收缩管阻力Δhξhd03摩擦阻力烟气温度θy℃热力计算135.84烟道截面F㎡1.33烟气速度ωym/s18.08/1.3313.59通道长度Lm几何尺寸10当量直径ddlm2ab0.60摩擦阻力系数λ查教材表8-10.02动压头hdPa查教材图8-325摩擦阻力ΔhmPaλl6.684锅炉出口至除尘器总阻力ΔhlPaΔh90+Δh+Δhm=15.5+0+6.6822.18计算时，将流速及烟温等都取为平均值。为了简化计算，烟道各处漏风和降温都将略而不计。2）除尘器阻力，按产品（XS-10型)样本取：3）除尘器出口至引风机阻力表5-14除尘器出口至引风机阻力序号名称符号单位计算公式或数值来源数值190°转弯阻力原始阻力系数与粗糙影响系数乘积kξzyr/b=0.4查教材图8-16a0.2角度系数Bα=90查教材图8-16c1截面形状系数C查教材图8-16d190°转弯阻力系数ξ90°kξzyBC=0.2×1×10.2烟气温度θy℃计算值见表5-13135.84烟道截面Fm2计算值1.33烟气流速ωym/s计算值13.59动压头hdPa查教材图8-350.4090°转弯阻力Δh90Paξ90°hd0=0.2×50.4010.802引风机入口扩散管大头断面宽度b1mm结构几何尺寸1500小头断面宽度b2mm结构几何尺寸1400扩散管长度Lmm结构几何尺寸300扩散角α度9°3完全冲击系数α=9°查教材图8-140.15截面改变阻力系数f小/f大=0.575/0.636=0.9查教材图8-130.92扩散管阻力系数=0.138动压头hdPa同前

℃查教材图8-350.4引风机入口扩散管阻力ΔhkδPaΔhkδ=ξkδ；hd=0.138×50.46.96续表5-14除尘器出口至引风机阻力3烟气温度θy℃计算值见表5-13135.8烟道截面F㎡几何尺寸1.33烟气速度ωym/s计算值13.59通道长度lm几何尺寸1通道直径dm几何尺寸0.7摩擦阻力系数λ查教材表8-10.02动压头hdPa查教材图8-350.4摩擦阻力ΔhmPaλl10.714引风机入口处转动挡板阻力动压头hdPa

℃查教材图8-350.40.1挡板全开时阻力系数ξ取值5.04挡板阻力ΔhjbPaξhd=0.1×50.45除尘器出口至引风机总阻力ΔhzPaΔh90°+Δhkδ+Δhm+Δhjb=10.80+0.6+10.7121.394）引风机出口至烟囱阻力表5-15引风机出口至烟囱阻力序号名称符号单位计算公式或数值来源数值1引风机出口阶梯形扩散管烟气温度θy℃计算值，表5-13135.8烟气流速ωym/s13.59动压头hdPa查教材图8-370.7小断面截面积fm2h1×b1=0.81×0.5850.473大断面截面积Fm2h2×b2=1.02×0.7950.81续表5-15引风机出口至烟囱阻力扩散角α度12°2完全冲击系数α=12°查教材图8-140.31截面改变系数ξjk查教材图8-130.2梯形扩散管阻力系数ξkδξkδ=0.062梯形扩散管阻力ΔhkδΔhkδ=ξkδhd=0.062×70.74.383分支砖烟道急转弯阻力（二个45°）烟气温度θy℃计算值，表5-13135.8烟气流速ωym/s计算值13.59动压头hdPar/b≈0查教材图8-16b25.50原始阻力系数与粗糙影响系数乘积kξzyr/b≈0查教材图8-31.4角度系数Ba=45°查教材图8-16c0.3截面形状系数Ca/b=1.2查教材图8-16d0.9845°急转弯阻力系数ξ45°ξ45°=kξzyBC=1.4×0.3×0.980.412个45°急转弯阻力Δhωpa2ξ45°hd=2×0.41×25.5020.914对称合流三通阻力（包括一个45°急转弯）支烟道断面积Fzhm2几何尺寸0.83总烟道断面积Fzm2几何尺寸1.45烟气速度ωzhm/s计算值13.59烟气温度θy℃计算值见表5-13135.8445°急转弯阻力系数ξ45°同前ξ45°=kξzyBC=1.4×0.3×0.980.41动压头hdPa查教材图8-325.50截面积比Fzh、/Fz0.83/1.450.572烟气量比Vzh/Vz计算值1合流三通阻力系数ξzhA=45°查教材图8-240.55续表5-15引风机出口至烟囱阻力445°转弯及对称合流三通阻力ΔhzhPa（ξ45°+ξzh）hd=（0.41+0.55）×25.5024.485支烟道闸板阻力烟气速度ωym/s计算值13.59烟气温度θy℃计算值见表5-13135.8动压头hdPa查教材图8-325.50挡板全开阻力系数ξd挡板全开时查教材表8-20.1闸板阻力ΔhdPaξdhd=0.1×25.502.556总烟道摩擦阻力摩擦阻力系数λ查教材表8-1砖烟道0.05动压头hdPaθ=174.2°ωy=9.12m/s查教材图8-336摩擦阻力ΔhmPa7.997引风机出口至烟囱的总阻力Δh3PaΔhks+Δhw+Δhm+Δhzh+Δhd+Δhmz=4.38+20.91+21.39+2.55+7.99烟囱高度及断面的确定烟囱高度锅炉烟囱的高度是根据国家环境保护和国家质量监督检验检疫总局联合发布的袭《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014确定的，具体要求如下：燃油、燃气锅炉：烟囱不低于8米；每百个新建燃煤锅炉房只能设一根烟囱，烟囱高度应根据锅炉房装度机总容量，具体如下；锅炉房装机总容量MW＜0.70.7~＜1.41.4~＜2.82.8~＜77~＜14≥14t/h＜11~＜22~＜44~＜1010~＜20≥20烟囱最低允许高度m202530354045新建锅炉房的烟囱周围半径200m距离内有建筑物时，其烟囱应高出最高建筑物3m以上。锅炉烟囱的具体高度按批复文件的环境影响评价文件确定。当设计机械通风的锅炉房时，烟囱设计时不需要考虑对烟气提供引力，而是按照国家或者地方对于空气质量的要求来进行烟囱的设计。本锅炉的额定蒸发量是35t/h，根据表4-6选择设计高度45m高的烟囱。烟囱出口直径（内径）：取烟囱出口烟速为15m/s(5-26)考虑积灰等因素，取值1.3m；烟囱出口实际烟速为(5-27)烟囱下口直径（内径）：(5-28)则烟囱平均直径为1.75m流过烟囱的平均烟速为(5-29)在机械通风时可以简化计算看，烟气在烟囱中的冷却不考虑，则烟囱出口烟温近似认为就是引风机后的排烟温度θ=135.8℃。表5-16烟囱阻力计算结果序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1烟囱进口阻力（变截面直角急转弯）烟囱入口面积F1m2即总烟道断面积，表5-141.33烟气速度wym/s计算值13.59续表5-16烟囱阻力计算结果动压头hdPawy=9.2m/sθy=135.8℃361烟囱出口面积F2m2计算值3.8断面比F2/F13.8/1.332.86变载面转弯原始阻力系数k△ζzy查教材图8-18b1.05角度系数Bα=90°查教材图8-16c1截面形状系数Ca/b=1.2查教材图8-16d0.98转变阻力系数ζk△ζzyBC=1.05×1×0.981.03烟囱入口阻力△hyzPa△hyz’=ζhd=1.03×3637.082烟囱摩擦阻力烟囱断面平均内径dpjm计算值1.75烟囱断面积Fpjm2计算值2.4烟囱平均烟速wpjm/s计算值7.53平均动压头hdpjPawpj=7.53m/sθpy=135.8℃6.5烟囱摩擦阻力系数λ砖砌烟囱，查教材表8-10.05烟囱高度Hyzm既定结构45烟囱摩擦阻力hmyzPa计算值6.963烟囱出口阻力（动压损失）烟囱出口内径d2m结构尺寸1.3烟囱出口烟速w2m/s13.62烟囱出口动压头hdPaθ=135.8℃w=13.62m/s查表52烟囱出口阻力系数ζ取值1.0烟囱出口局部阻力△hyzPaζhd=1.0×52524烟囱阻力△hyzPa△hyz’+△hyzm+△hyz’=37.08+6.96+5296.04烟囱的下部应设有清灰的孔，清灰孔在锅炉运行期间应当严格密封。烟囱底部应当设置比水平烟道的入口底部低的积灰坑。烟道在与烟囱的连接处，留有伸缩缝。通常应当在烟囱顶部涂刷耐酸的油漆。烟囱应设置爬梯和避雷装置。5.3.5引风机的选择表5-17引风机的选择序号名称符号单位计算公式或数值来源数值1流量储备系数β1/计算标准1.12压头储备系数β2/计算标准1.23烟气流量Yyfm3/h18.08×3600650884烟道全压降△HyPa计算值1305.35当地最低大气压bPa气象资料993426计算流量Qjm3/h同送风机计算1586537计算压头Hj’Paβ2△Hy=1.2×1305.31566.368风机压头换算系数KT计算值0.9649修正后计算压头HjPa0.964修正值151010选择引风机型号Y4-73-11№9D左0°风量Qm3/h产品样本160000第6章燃料供应及灰渣清除系统第6章燃料供应及灰渣清除系统6.1锅炉燃料量计算木耳菌糠发热量：10951.38kJ/kg锅炉理论蒸汽量：35t/h新水焓值：84.476kJ/(kg∙℃)初选锅炉效率：85%η∙q∙(6-1)式中：η——锅炉效率，%q——木耳菌糠发热量，kJ/(kg∙℃)mr——燃料质量，kg/h求得：燃料消耗量mr为10712.946.2物料仓的设计锅炉房需要考虑设计燃料堆放的仓库，储煤仓设计需要考虑满足锅炉燃烧需要的储量，需要考虑安全性同时要考虑使燃料的物理化学性质不发生改变。物料仓面积可用下式估算：F=(6-2)式中：B——锅炉房的平均小时最大耗燃料量,t/h；T——锅炉每昼夜运行时间,h；M——煤的储备天数，d；N——考虑燃料堆过道占用面积的系数，一般取1.5~1.6；H——燃料堆的高度，m；ρ——燃料的堆积密度，t/mφ——堆角系数，一般取0.6~0.8根据上述计算：(6-3)因此该燃料仓库的面积为2259.76m2。6.3灰渣清除系统锅炉燃料在燃烧完之后会产生大量的灰渣，因此在设计锅炉房时应到考虑如何处理燃烧时产生的大量灰渣，考虑设计灰斗来盛放燃烧完产生的灰渣，并由运输车辆定期运输到指定位置处理，制作成水泥等工业品。锅炉房每小时最大灰渣量可根据下式计算：C=B(A(6-4)式中：B——锅炉的平均或最大耗燃料量,t/h；Aar——燃料的收到基基灰分，%；Q4——固体不完全燃烧热损失，%；Qnet，ar——燃料的收到基低位发热量，Kj/kg；32866——燃料的发热量,KJ/kg。(6-5)根据已知参数得每小时的最大灰渣量为0.57t/h。本次选型的锅炉在实际生产产生的25%的灰渣会被烟气带出，因此需要设计灰斗来收集灰渣，并集中处理。根据上述计算灰渣斗应该能容纳1~2天的昼夜灰渣量，按2天进行计算，总共需要储存的灰渣量为20.52t，设计一个25m3的灰渣斗即可，灰渣斗的侧壁倾角不小于60°6.4上料皮带选型根据上述计算每小时的物料消耗量为10.7t/h，根据密度算得该物料体积为0.2m³/s。在考虑1.2倍余量的基础上，设皮带的速度为0.2m/s，物料的高度为0.8m，皮带宽度为100cm即可。6.5破碎机选型燃料在进入锅炉燃烧之前需要经过破碎机破碎，使燃烧更加充分从而达到节约能源的效果。根据上述所计算每小时的物料消耗量为10.7t/h，且因物料需破碎机进行破碎处理后加入锅炉使得燃烧更加充分，因此本文需对破碎机进行选型，按消耗量以及和机组匹配的选择，选取破碎机为弹簧圆锥破碎机PYD600，支持破碎速度12t/h到23t/h。参数如下：型号 PYD600动锥直径（mm）Φ600进料口尺寸（mm）40最大进料边长（mm）35出料口调节范围（mm）3-13处理能力（t/h）12-23功率（kw）30第7章脱硫除尘装置的选择第7章脱硫除尘装置的选择为了保护环境防治污染空气，锅炉排放的烟气需要经过处理达到国家或地方规定的标准时才可以向大气中排放，故锅炉房设计时需要考虑烟气的排放是否达到标准，对于含污染物较多的烟气需要配套的装置进行处理之后才可以进行排放。7.1标准状态下烟气中的二氧化硫浓度计算根据（7-1）式中：——煤中含可燃硫的质量分数；0.18%——标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg根据吉林省生物质成型燃料锅炉大气污染物排放标准城市建成区的二氧化硫排放标准为50mg/m3,其他地区的二氧化硫排放标准为100mg/m3。其中二氧化硫的测定方法包括：碘量法，定电位电解法，非分散红外吸收法。脱硫效率计算根据（7-2）C’SO2——标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中的规定值，50mg/m3CSO2——标准状态下二氧化硫浓度，75.95mg/m3脱硫设备的设计与计算1.湿法烟气脱硫技术的原理选择石灰石制作成吸收液输送进吸收塔后再和烟气进行反应，含SO2的烟气会与吸收液中的碳酸钙进行化学反应后生成CaSO4，当这些CaSO4生成到一定浓度之后，会形成晶体析出。这些晶体溶液就是石膏浆，排出的石膏浆液经处理之后，让含水量降低到10%以下，之后送入仓库中储存起来，经过处理后的气体再用除雾器除去雾滴，经换热器进行加热升温后，进入到烟囱中然后排出。因为这些吸收液可以经过处理之后反复使用，所以这种方法的利用率比较高，钙硫比较低，脱硫效率可以达到95%以上。选择石灰/石灰石液来处理气体中的SO2，会有吸收和氧化两个步骤。第一步先吸收SO2生成的CaSO3，第二步再将CaSO3氧化成CaSO4(即石膏)。装置在实际运行过程中可能出现的情况以及出现这些情况的原因：（1）设备腐蚀：锅炉燃烧的燃料大多以化石燃料为主，许多化石燃料燃烧完之后排出的烟气中含许多化学成分。在酸性的条件下，这些化学成分对于金属的腐蚀性很强，锅炉中的许多装置会出现设备腐蚀的问题。（2）结垢和堵塞：锅炉燃烧时有时会出现固体沉积，固体沉积主要有一些三种方式：第一是湿干结垢，当溶液的水分减少时会导致沉淀的出现；第二是Ca(OH)2或CaCO3的结晶析出也将出现沉淀;第三是CaSO3或CaSO4从溶液中结晶析出，这种情况也会导致固体沉积。这些因素是导致装置内发生固体沉积进而出现结垢现象的原因。除雾器的堵塞：烟气中可能会存在一些小液滴，颗粒物进入除雾器内，造成堵塞。解决方法：定期(每小时数次)用高速喷嘴喷清水进行冲洗。石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程石灰石/石灰法湿式烟气脱硫技术的工艺流程。锅炉出口的烟气经过除尘、冷却之后被送入吸收塔内，在吸收塔内用调配的石灰石或者石灰浆液处理来自锅炉里的烟气，这些烟气含大量的硫元素，不可以直接排放进入大气中。将处理之后达到排放标准的烟气再进行排放。这些处理完烟气的吸收液会流入循环槽，之后用石灰石或石灰浆液进行处理，处理完的吸收液会变成新的吸收液重新进入吸收塔内，继续使用[17]。7.2除尘器应达到的除尘效率根据（7-3）式中：C——标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3Ca——标准状态下锅炉烟尘排放标准中的规定值，mg/m3计算的结果为=84.3%根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率选择合适的除尘器：选择LDB-70脉冲袋式除尘器。7.3确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置各个设备的安装时要根据锅炉运行的实际情况和当地的地理位置综合考虑安装，在考虑了所有因素之后再进行各个设备的位置确定以及安装运行。在确定各装置的位置之后，就可以确定各个管道的安装位置。在各个装置和管路的安装时要考虑尽量降低占地面积，防止管线的长度过长，尽量让设计简单，紧凑。同时要考虑安装人员和检修人员的操作方便问题。第8章锅炉房自动控制第8章锅炉房自动控制为了保证锅炉房安全的运行，经济和有效，锅炉房内必须装设热工测量仪表和自动控制仪表。为了方便操作运行的方便，除设置仪表外，都应集中布置在仪表间内。8.1自动控制的经济性自动控制可以确保锅炉保持一个正常的工作状态，当锅炉保持良好状态运行时锅炉的热效率会提高。当选择自动控制时，可以保证燃料的消耗减少、空气比达到最佳，排烟损失、燃料未完全燃烧损失、烟气未完全燃烧减少到最低，这样锅炉的热效率可以多0.5-3%左右。给水系统的自动控制，可以降低锅炉运行时出现问题的概率，提高锅炉热的效率。对于无水位调节的锅炉，这种锅炉的水位的波动范围与普通锅炉相比会更大，当锅炉上水时，锅炉内压力将降低，这样可以加剧燃烧，增加燃烧设备的热负荷，使热损失增加，这样会降低锅炉效率[18]。8.2自动控制方案循环水泵的进口压力为的调节信号，通过调节补水额旁通管上电磁流量调节阀来进行调节，使补给水量与锅炉的泄漏量匹配，以维持动水压曲线位置。8.2.1燃烧过程的自动调节1.任务(1)维持锅筒内热水温度的不变。(2)维持房膛内负压在一定范围内。(3)维持燃烧过程经济性。2.方法通过监测热量来进行控制达到自动调节的效果。炉膛温度主要参数，燃料调节器的调节炉排调速电机的转速控制的炉排，调节燃煤量来适应负荷的变化，使用风量调节器来控制鼓风量，使风煤比达到最佳比例。使用负压调节器来控制引风量，确保系统正常工作，维持炉内的负压稳定。3.信号传递：主要调节器的接受炉膛温度的信号输入燃料的调节器，调节器再把炉内负荷变化的信号传递给风量的调节器。在风量调节器和负压调节器中还存在补偿信号的相互传递。风量调节器的还可以收到烟气的含氧量和反馈作用风量信号。负压的调节器也可以收到炉膛负压反馈的信号。在运行当中，负压调节会选择以炉膛的负压为主，风量调节器和负压调节器的信号则是作为辅助来使用，为前馈加单络反馈调节系统。4.特点：既能及时消除燃料量的内扰，又能适应热水负荷外扰。8.2.2讯号和连锁1.各水箱设置的高低水位讯号的装置。2.鼓风机之间设置电气的连锁装置，启动时应该先开引风机，停机的时候先关鼓风机。3.循环水泵与炉排之间应设置连锁装置，循环水泵启动后可启动炉排，炉排停运，循环水泵继续运行以防止锅炉的汽化。4.就地监测仪表的选择。(1)上锅筒水位监测仪表选择。(2)温度测量仪表。各水箱及管道的水温测量用工业用的水银温度计；省煤器的前后用铂电阻的温度计；炉膛的出口、省煤器的前后、引风机后、除尘器烟气温度采用热电偶的测温原件。(3)压力测定。热水的锅炉出口的压力，送热用户的水压力，省煤器处的压力，水系统和水处理系统的水压，鼓风系统空气的压力，引风系统的烟气压力和炉膛压力。为实现安全运行，需要对锅炉系统进行实时的监测，在各个管道，各主要部件出入口，我们需要设计仪表对其进行稳定性测试，因本次设计的锅炉为35t/h，各个仪表安装在管道上，并在计算机前进行统一监测，下表描述了各个监测点的位置[19]。表8-1锅炉房主要设备和工艺系统检测仪表配备序号测量项目安装地点仪表功能锅炉机组1整个采暖系统压力就地、低位指示2省煤器进出口水温就地、仪表盘指示3省煤器进出口水压就地指示4炉膛烟气压力、锅炉出口烟气压力、省煤器出口烟气压力、除尘器出口烟气压力就地、仪表盘指示5省煤器出口烟气温度就地、仪表盘指示6鼓风机出口空气压力就地、仪表盘指示7二次风压力就地、仪表盘指示8CO2含量就地指示水泵9水泵出口水压就地指示离子交换器10离子交换器进出口水压就地指示11软水总流量就地指示、积累解析除氧器12除氧水泵出口水温就地指示13喷射器前水压就地指示14喷射器前气压就地指示15除氧水箱水位就地、低位指示16除氧水箱水温就地、低位指示续表8-1锅炉房主要设备和工艺系统检测仪表配备17热水母管总流量就地记录、积累18热水母管压力就地指示19上水管总流量就地积累20上水管水温就地指示锅炉房总体8.3热工控制对于热工的智能控制也是目前锅炉房发展的一大空缺，作为人工来说，多需监测锅炉的安全稳定性，一些小的能实现自动的方面应该让锅炉系统设计时予以实现：A．锅炉给水等方面自动调节对于额定蒸发量大于4t/h的锅炉就需要设计自动给水装置，并在控制室增加手动补水控制按钮，给水可通过综控系统自动调节，给水泵需要备用一台。B．锅炉房的受热系统以及循环系统都需要安装自动排水，排气装置，常见的是安全阀和水封等装置。C．送引风机应联锁布置，启动锅炉系统时应遵循次数，先开引风机，先听鼓风机[20]。锅炉房的诸多设备，都需要建立联合的系统进行综合控制，在各个设备面前需要设置监测装置，以备不时之需，各装置之间需要设置平衡条件，以确保系统的平衡性，在锅炉设计时需保持在最小燃料输出量的情况下创造最大的热量输出。结论

结论本次设计针对额定蒸发量为35t/h的灭菌锅炉房进行设计，该设计的主要内容为设计一个燃料是废菌包，制取高温蒸汽用于生产灭菌的生物质锅炉。本锅炉及锅炉房相对于传统锅炉房区别在于其燃料为生物质燃料，节能环保，用途为灭菌，区别于一般的采暖。对于本次设计，需查阅大量文献，了解生物质锅炉的相关发展历程，在一定的知识储备情况下进行试算，需要对锅炉的各个结构，如炉膛，省煤器进行计算，本文还对锅炉房的汽水系统，水处理系统，送引风系统和燃料及灰渣清除系统进行了相应设计，并验证了锅炉的热平衡性，多角度确保锅炉的实用性和节能性。在接触这个课题开始，就需要对各方知识进行大量的搜索，学习，例如生物质相关燃料的选取，各项成分的分析，参数的计算等等，由于目前相关方面的设计较为缺少，参考文献的不足也给设计带来的诸多困难，目前来说虽然该生物质锅炉及锅炉房相关设计已基本成型，但也存在诸多不足，还需多多修缮。

致谢致谢在这几个月的设计过程中，首先要感谢我的指导老师秦宏老师。秦宏老师为我此次锅炉房的设计提供了很多重要的设计思路，同时也提出了很多设计要求。感谢秦宏老师在我设计遇到瓶颈时对我的支持与引导，整个设计过程中我所遇到的困难、无法解决的难点以及没有考虑到的细节问题，都通过秦宏老师的认真讲解，进行了克服，也感谢四年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了四年的学习生活。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师表示衷心的感谢。东北电力大学本科毕业论文

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