内蒙古化工职业学院 毕业设计.docx

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内蒙古化工职业学院毕业设计

内蒙古化工职业学院毕业设计（论文.专题实验）任务书

题目：

浅谈小型热水锅炉及其配套工艺应用分析

系别：

机电系

姓名：

孙闻泽

专业：

热能动力

班级：

热能动力

学号：

指导教师：

贾叶芬

完成时间：

自2011年12月5日至2012年02月29日

前言

当前，我国正在大力推广大型集中供热系统，供热企业求生存、促发展必须重视供热质量、经营管理、收费和经济运行等各个方面的问题，忽视哪一方面都会给企业的经济效益和社会效益带来不良的后果。

有些问题如收费难大家都认识到了。

但供热系统的电耗过大、电能浪费严重的问题一直困扰着供热企业。

我国住宅建筑面积采暖能耗约为发达国家的3倍，居住区供热系统热效率低，因此集中供热的节能工作彰显主要，进行集中供热的研究，对降低供热能耗、提高供热企业的经济效益有着重要意义。

《锅炉原理》是一门涉及基础理论面广，而专业事件性较强的课程，该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉，因此，它是锅炉原理课程理论联系实际的重要教学环节。

它对加强学生的能力培养起着重要的作用。

本设计说明书详细的记录了锅炉本体各受热面的结果特征和工作过程，内容包括锅炉受热面，锅炉炉膛的辐射传热及计算对流受热面的传热，锅炉受热面的布置原理和热力，受热面外部工作过程，锅炉蒸汽参数的变化特性与调节空气动力。

浅谈小型热水锅炉及其配套工艺应用分析摘要：

目前供热方式多种多样，主要供热设备分为“二合一”采暖炉、相变真空采暖炉、小型热水锅炉三种。

其中，小型热水锅炉属于应用较新的一种供热设备，本文就其工作原理、工艺流程、与其他供热设备生产运行优缺点对比，以及运行过程中的经济能耗等问题进行分析。

关键词：

小型热水锅炉　,二合一采暖炉,节能，分析

锅炉是利用原料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。

锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原意是指在水上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。

锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和或生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或在通过发电机将机械能转换为电能。

提供热水的锅炉成为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。

产生蒸汽的锅炉成为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站，船舶，机车和工矿企业。

锅炉承受高温高压，安全问题十分重要，即使是小型锅炉，一旦发生爆炸，后果也十分严重。

因此对锅炉的材料选用，设计计算，制造和检验等都有严格的法规

1.小型热水锅炉及配套工艺技术简介-----------------6

1.1　结构------------------------------------------------------6

1.2工作原理--------------------------------------------------6

1.3主要工艺流程---------------------------------------------6

1.4工艺技术--------------------------------------------------6

2.与其它供热设备技术对比分析

2.1运行能耗---------------------------------------------------6

2.2影响供暖耗能量巨大差别的原因----------------------------6

2.2.1、屋的保温状况差别--------------------------------------6

2.2.1.2合理设置电采暖炉的上限温度--------------------------7

2.2.1.3 合理设置夜晚的控制温度------------------------------7

2.2.1.4 使用散热器恒温阀 ------------------------------------7

2.2.1.5 合理选用散热器----------------------------------------7

2.2.1.6 做好房间的保温----------------------------------------7

2.2.2房间位置差别---------------------------------------------7

2.2.3屋的体型系数差别----------------------------------------8

2.2.4房屋的朝向差别------------------------------------------8

2.2.5房屋窗墙面积比差别-------------------------------------8

2.2.6渗风系数差别--------------------------------------------8

2.2.7室外温度差别-------------------------------------------8

2.2.8室内温度差别-------------------------------------------8

2.2.9供暖产品、模式的差别----------------------------------8

2.2.11人口的多少差别----------------------------------------8

2.2.10房屋的新旧差别----------------------------------------8

2.2.11人口的多少差别----------------------------------------8

2.2.12照明、电器、炊事差别---------------------------------8

2.3节能问题讨论--------------------------------------------8

2.3.1改善锅炉房的运营制度---------------------------------8

2.3.2循环水泵的合理选择和运营管理------------------------8

2.3.3对不同的建筑物，分时分户调节------------------------9

2.3.4提高炉内热效率-----------------------------------9

2.4安全性-----------------------------------------------------9

2.5使用寿命---------------------------------------------------9

3.经济效益分析------------------------------------11

3.1初投资对比分析-------------------------------------11

3.2运行费用对比分析-----------------------------------11

4.电采暖的前景看好--------------------------------11

5.认识与总结---------------------------------------13

浅谈小型热水锅炉及其配套工艺应用分析

1．小型热水锅炉及配套工艺技术简介

1.1　结构：

　　小型热水锅炉主要采用撬装模块式设计，内部主要由燃烧室、热交换器、自动燃烧器、自动控制装置及配套设施构成。

1.2工作原理：

　　燃烧器将天然气充分燃烧，产生的热量被受热面吸收传给中间介质水，完成加热的水通过循环水泵打出，送至各采暖用户，出户后的冷凝水返回后再次被加热，如此循环往复。

1.3主要工艺流程：

　　清水通过全自动软化水供水机组处理后打入加热炉，天然气通过全自动点火装置将锅炉点燃，将炉内清水加热至85℃左右，然后循环水泵将热水打出送至各用户。

1.4工艺技术：

该种锅炉具备完善的自动控制系统，采用全自动燃烧器可以实现自动燃烧功能，并通过控制柜实现各项参数的精确输出或发出故障信号，另外小型热水锅炉可以根据水温的变化进行自动调节，当水温升高时，锅炉自动停止燃烧；待水温降低后再自动启炉，有效的节约了锅炉的的耗气量。

　　热水锅炉水质硬度指标一般在0.3mmol/L，通过全自动软化水供水机组处理后，水质硬度指标一般小于0.01mmol/L，远远低于热水锅炉水质要求，降低了锅炉的腐蚀结垢情况及维修量。

2与其它供热设备技术对比分析

2.1运行能耗：

　　“二合一”采暖炉炉膛温度受热不均、火焰偏烧，易造成局部过热影响炉效，炉效平均值仅在75.7％左右，低于采暖系统炉效不小于80％的节能要求，增大了耗气量和生产运行费用。

　　小型热水锅炉炉效可达88％左右，节能烟箱的设计，通过在烟箱内壁加涂特殊的辐射材料，降低热损失；并在烟管内加装高效传热扰流构件，进一步强化传热等措施确保了锅炉更高的燃烧及传热效率。

　　而且它具备自动启炉和停炉的功能，当炉内水温达到85℃左右时，小型热水锅炉可自行停止加热，当回水温度降至55℃左右时，设备自动启炉，开始加热，大大降低了耗气量。

相变真空炉则采用两回程燃烧室和优化的换热面设计，确保了最佳的热传递，使加热炉效率高达87％-91％。

2.2影响供暖耗能量巨大差别的原因

供暖问题看起来简单其实是个复杂的系统工程，产品的节能是相比较而言，是相对的，而供暖的耗能量更是个变化非常大的可变的数值，随着供暖时间、环境、地点的变化而变化，就我国现在大多数常规的建筑围护物结构和环境的现状看最大可变的数值在6左右（这个数值是根据多方面的理论、实测数据以及实验数据综合分析，并且参考了许多刊物资料数据，只供参考）这就是说，看起来都是给建筑的室内空间供暖，但环境不同耗能量最大相差6倍左右。

为说明影响供暖耗能量巨大差别的原因，我们做如下详细分析：

2.2.1、屋的保温状况差别。

建筑围护物的保温状况对耗能量影响很大，也就是我们通常所说的节能型建筑和普通形建筑，许多人都知道，我国的建筑（供暖）耗能是国外的3倍。

合理选择电采暖炉的功率 

电采暖炉功率的选择一定要按照采暖房间的热负荷来计算。

不同的房屋结构、房间高度、采光面积、房间位置，其热负荷是不同的。

我们建议，节能建筑可以取 13 － 15m2 /KW ； 普通楼房可以取 10 － 11 m2 /KW ；别墅、平房可以取 8 － 9 m2 /KW ；密封条件不好、房间高度大于 2.7 米或经常有人出入的房屋要适当减小电采暖炉每千瓦的取暖面积。

很多用户都认为电采暖炉的功率越小采暖费用就越低，而实际上却恰恰相反，大一点设计电采暖炉的功率并不是增加采暖期的运行费用，而是节约了采暖期的运行费用。

经常有用户使用的电采暖炉的功率达不到房间热负荷的要求，不仅造成电采暖炉不停机或很少停机，而且达不到理想的取暖温度。

2.2.1.1合理调整电采暖炉的供回水温差 

当前的电锅炉（电采暖炉）热水采暖系统可分为三种主要形式，其供回水温差如下：

在低温热水散热器采暖系统中，理想的电锅炉（电采暖炉）供回水温差宜采用 20 － 25 ℃；在低温热水地板辐射采暖系统中，理想的电锅炉（电采暖炉）供回水温差宜采用 5 － 10 ℃；在风机盘管采暖系统中，理想的电锅炉（电采暖炉）供回水温差宜采用 4 － 5 ℃。

适当的调节供回水的温差，可以提高传热系数，使效率变高，能够大幅度降低整个采暖期的运行费用。

2.2.1.2合理设置电采暖炉的上限温度 

电采暖炉工作原理是间歇工作，即当供水温度小于上限温度时电采暖炉处于加热状态，当供水温度到达上限温度时电采暖炉处于停机保温状态。

在采暖期最冷的几天，电采暖炉提供的热值刚好满足或小于房间需求的热负荷，过高的设置电采暖炉的上限温度值，会造成电采暖炉实际的供水温度很难达到上限温度，这样电采暖炉就会处于 24 小时加热状态。

2.2.1.3 合理设置夜晚的控制温度 

电采暖炉能够设置 3 个工作时段，在夜晚入睡时，我们并不需要很高的采暖温度，可以将采暖温度适当的调低，这样可以节省采暖期的运行费用。

2.2.1.4 使用散热器恒温阀 

通过调节散热器的恒温阀可以自由调节房间的温度，我们可以把副卧室、储存室等不经常出入房间散热器恒温阀的温度调低，这样也可以节省采暖期的运行

2.2.1.5 合理选用散热器

铜铝复合散热器的特点：

铜制水道防腐，铝翼片散热佳，强强联合，防腐效果佳。

铜铝复合散热器承压能力高、耐腐蚀、散热效果好、不受供暖系统限制，价格属于中等偏上。

比较适合电采暖炉。

2.2.1.6 做好房间的保温

供暖的耗能量，最主要的因素是建筑维护物的保温状况、周边相邻单元是否供暖和产品的综合热效率以及供暖方式等方面。

这就是任何产品都不能给出一个准确的耗能量的原因。

我们建议用户，如果你的房屋没有保温处理，最好自己做保温处理，特别是新购买未装修的新房，一定在装修时考虑进行保温处理，100平方米的房屋费用仅几千元，比起花几万甚至十几万来做常规的装修是个非常少的开支，但冬天供暖节能，夏天制冷节能的效果却是相差几倍，2-3年便可节省下保温处理的费用，但却几十年享受节能的效果。

2.2.2房间位置差别。

楼房的中间层不靠山墙、靠山墙、顶层靠山墙、顶层不靠山墙等。

根据哈尔滨建工大学对某小区的测试，楼房中间层不带山墙的房间因为上下左右单元都供暖是最节能，顶层带山墙的单元因为多了顶层和山墙的散热面，所以是耗能量最多的单元，相差2-4倍。

2.2.3屋的体型系数差别。

同样的建筑面积，建筑面积和外墙面积比不同。

因为墙体是散热的主要部位，同样的建筑面积，外墙面积少耗能少，外墙面积大耗能多。

2.2.4房屋的朝向差别。

朝南的房间因为有太阳光得热，所以比北向的房间要节能很多。

2.2.5房屋窗墙面积比差别。

窗户大散热多，窗户小散热少。

但大窗白天得热多，晚上散热多。

2.2.6渗风系数差别。

主要是门窗的密封程度和开启次数。

密封好、开启次数少耗能少。

2.2.7室外温度差别；

室内外的温差每相差10度，相差30%左右，非等比例。

2.2.8室内温度差别。

冬季取暖室内温度每调高一度，耗能增加6%左右，非等比例。

2.2.9供暖产品、模式的差别。

任何供暖产品和方式都有个热效率的问题，热损耗少就节能，否则就耗能高。

2.2.10房屋的新旧差别。

新房子耗能多，旧房子耗能少（同样的建筑）。

2.2.11人口的多少差别。

人体是要散热的，房间的人口多耗能少，否则耗能多。

2.2.12照明、电器、炊事差别。

电器和炊事照明都向房间散热，同样影响耗能多少。

2.2.13是否智能控制室内温度差别。

能定时、控温的产品耗能少，相差30%左右。

2.2.14昼夜差别。

晚上耗能多，白天耗能少。

以上因素都不同程度的影响着供暖的耗能量，但最主要的因素是建筑维护物的保温状况、周边相邻单元是否供暖和产品的综合热效率以及供暖方式等方面。

这就是任何产品都不能给出一个准确的耗能量的原因。

2.3节能问题讨论

2.3.1改善锅炉房的运营制度

锅炉房运营制度对节能又很大影响，不分阶段不分气温高低一律大负荷运行的现象依然存在，这样一是造成浪费，二是造成建筑物室内温度过高，使人感觉不适，锅炉房间歇运营时，供暖质量不好，也不利于节煤，。

因此应大力提倡严寒期全天连续供暖，初寒，末寒期连续供暖辅以间歇调节的运营制度。

2.3.2循环水泵的合理选择和运营管理

在供热系统的设计计算中，有建筑物采暖系统水力计算和室外热网水力计算，这两种计算是分步进行的，一般情况下每步的负荷和阻力都有1.05-1.1的富裕系数，在循环水泵选择时，是根据室内室外系统水力计算流量和扬程，此时，要按规范增加1.05-1.1的系数，再根据计算流量和扬程选择循环水泵时，水泵系数不一定与计算流量和扬程相符，一般是从保险起见取大参数选大泵，因此，实际循环水泵的参数要不实际需要扩大1.2-1.5倍以上。

另外一种情况是，由于外网水利失衡，造成远近用户冷热不均，远端用户供热效果差，通常是靠增大循环泵流量或在末端增加循环泵等方式解决。

循环水泵参数大，造成了大流量小温差的不经济运营状态，这就要求设计人员提高工作责任感，再循环水泵选择时做到取之合理，对各个厂家，各种型号的水泵综合比较，在保证供热系统正常运营的前提下，减小水泵功率，做到节能运行，在室外热网计算时，应尽量使各环路平衡，达不到要求时，应选择合适的调节阀，平衡阀等设备，施行人工或智能调节。

2.3.3对不同的建筑物，分时分户调节

在目前的供热系统中，一般不考虑建筑物的性质，均放在一个系统中，这样就不利于分时进行供暖调节，如办公楼和教学楼，晚上只要求达到值班温度，保证设备部冻坏即可，如统一供暖显然浪费，若对公共建筑物分时供暖则可以起到节能作用，根据有关资料测算，采用分时采暖，实行自动控制，当住宅与公共建筑供暖面积各占50﹪时，一般可节煤37﹪，节电27﹪，对于住在建筑来讲，许多住户白天家中无人或有的居室不必供暖，统一供暖也是浪费，近年来，供暖分户计量技术的开发研究为节能创造了条件，不需要供暖时就可以根据个人需要进行调节，既省钱又节能，分户计量技术也可以应用到其他建筑物，如宾馆建筑，客房不属于连续供暖，餐厅部则可以阶段性供暖，若实行按热量计算，可以对节能起到促进作用。

2.3.4提高炉内热效率

锅炉内部结垢，结焦，积灰是影响炉内热效率的主要因素，有的锅炉房无水质软化，除氧装置，或者是有设备不使用，或应用不好，造成系统内结垢严重，加强水处理管理是提高换热效果，延长炉龄的必要条件，如果未上软化设置，可以在循环水中加入防腐系列产品，必要时应对锅炉进行化学清洗。

对于炉内的积灰，结焦问题，可以在燃烧时投入除灰剂来清洗，既节煤又延长炉龄。

2.4安全性：

　　“二合一”采暖炉燃烧器没有配置全自动点火和熄火保护装置，而且加热炉监测力度及精细控制不够，管理人员多靠观察火焰及经验控制燃烧，炉膛内易熄火，存在严重安全隐患问题。

　　小型热水锅炉采用全自动燃烧器和自动监控系统，可实现输出参数的精确控制，确保锅炉安全运行的同时，大大减少了锅炉由于操作人员经验不足及人为因素造成的低效高耗使用情况。

　　相变真空炉运行时，锅壳内部压力始终低于外界大气压，绝无承压爆炸的危险，运行安全可靠。

2.5使用寿命：

　　“二合一”采暖炉腐蚀结垢问题严重，降低了锅炉的使用寿命；同时，“二合一”采暖炉火管和烟管结垢快，造成受热不均，靠近燃烧器2-3m处火管过热，易发生变形损坏。

2.5.1小型热水锅炉炉膛内采用防腐衬膜技术，大幅度降低钢材腐蚀速率，使本体维修率降低，使用寿命延长。

2.5.2相变真空炉炉体内部在真空无氧、无垢的环境下运行，大大延长锅炉使用寿命。

湿背式回燃式结构，有效保证了燃烧系统的运行寿命。

2.5.3管理维护及供热负荷：

　　“二合一”采暖炉属于压力容器管理范围，因此每年需要开机检修，更换附件（更换火嘴、燃烧器、耐火砖；维修烟囱等），而小型热水锅炉和相变真空炉的损坏现象很少，维修工作量相对较小。

“二合一”采暖炉和相变真空炉供热负荷范围比较大，而小型热水锅炉的最高供热负荷为0.7MW,适用于小型场所。

2.5.4暖气片内的砂模残留对于采暖炉的损坏是致命的

暖气片内的砂模残留物和其它杂质，暖气片内杂质及水垢对锅炉的影响：

电采暖炉担负着暖气系统内水的循环。

对暖气片及管道内部会有一定的腐蚀。

而我经常用的暖气片大都为铸铁材质。

工程装置时不可能完全冲洗干净；加上暖气系统内的水始终是封闭循环的锅炉的暖气部门又没有过滤网，这样暖气片及管道内部的锈蚀残渣及水自身的杂质就会通过壁挂炉的循环水泵再度进入到换热器内，这些杂质在高温情况下不断分解，又有一部门变成水垢附着在换热器的内壁上让其管径变得更细。

经过实验验证。

可以提高电采暖炉热交换的效率。

同等条件下运行过的两台壁挂电采暖炉，电采暖炉能耗低。

经过清洗调养后的壁挂炉比没有经过清洗调养的壁挂炉加热速度明显快25％左右，也就是说电采暖炉经过清洗后可以在原有基础上节约25%左右的电。

通过内部清洗除垢可有效降低水泵、换热器等主要部件的负荷，延长壁挂电采暖炉的使用寿命。

从而使电采暖炉的运转更加顺畅，延长了其使用寿命。

所以要对电采暖炉进行定期的清洗，以节省电采暖炉使用费用.

否则它就不能正常的使用。

对电采暖炉进行清洗和调养并对电采暖炉进行全面的专业检测及调试，电采暖炉需要定时进行调养和清洗。

可以增加电采暖炉运行的保险性，能及时、有效的发现并消除电采暖炉在运行中存在问题从而确保电采暖炉能够保险运行。

所以电采暖炉的调养和维护时必要的要定时进行清洗和保养。

而随着附着在换热器内壁上的水垢不断加厚。

水流不畅，电采暖炉的调养：

换热器管径便会越来越细。

不只增加了水泵及换热器的负担，而且壁挂炉的换热效率的也会大大降低，主要浮现为电采暖炉耗电量增大、供热有余、卫生热水时冷时热、热水量减小等症状。

若电采暖壁挂炉的换热部件终保持在这样一种高负荷的状态下运行，对壁挂电采暖炉的损害是非常厉害的

2.5.5  电采暖炉温控器的调试应严格按照说明书进行。

2.5.5.1用户在调控温控器之前要仔细阅读电采暖炉的使用说明书，以防出现不必要的故障，认真专心学习温控器的使用功能，对电采暖炉的温度进行合理的调控。

2.5.5.2.对电采暖炉进行调试时应控制室温平稳上升，直至达到设计要求。

电采暖炉温度的调试时间为一周，应保证第一天运行3小时，以后每天逐步递增，直至达到电采暖炉全负荷运行。

　对温度的判断应该以自己的实感温度为准，相信自己的感觉，寻找最适合自己的温度。

使用电采暖炉是没有合理的温度限制，只要电采暖炉的温度适合自己的要求，对自己的身体有益，就可以设置相应的温度。

但是要注意电采暖炉的使用安全和注意事项。

电采暖炉温度的增加使逐步上升的，不要一次就升到比较合适的温度，那样对电采暖炉是一种损害，损害电采暖炉的使用寿命。

2.5.6现在电采暖炉在广大用户中普遍使用和普及，被广大的用户喜爱和接受。

虽然人们使用电采暖炉的比较多，但是对电采暖炉的保养和维护却知道的很少，不知道在电采暖炉出现故障时，怎样对他进行调试和维护。

电采暖炉的维护和调试是一项艰巨的任务，需要对电采暖炉的结构有清晰的认识和了解，才能很好的对电采暖炉 进行维护和调试。

　　　　在取暖季节，要对舍内进行合理的，不要采用完全关闭温控器的方式，来达到“节省”费用的目的，应通过正确的使用温控器的功能来达到节能的目的。

对电采暖炉发热电缆供暖系统运行调试。

这项工作室比较专业的工作，必须由专业安装人员负责在混凝土层自然干燥后（约21天），具备正常供暖（最好是在采暖季前后）和供电的条件下进行。

这需要展业人员在供暖前对电采暖炉进行全面的整体的调试和整修，确保电采暖炉正常供暖。

电采暖炉的使用不是想象中那么费电，不要为了省电采用一些不正当的手段，那样对自己身体不好而且对电采暖炉也是一种算还。

希望大家在使用电采暖炉时要正确使用！

2.5.7下面讲解一下电采暖炉在进行调试时需要注意的要点和事项，让更多的人对电采暖炉的构造进行了解，对电采暖炉惊醒全面的认识和把握.建议每年电采暖炉开始使用阶段的温度设在15℃-18℃，然后可根据需要设定温度。

开始使用时，电采暖炉的温度不要控制的太高，要循序渐进的进行增加，时间长以后再根据自身情况对电采暖炉的温度进行调节，使之适合自己的温度条件。

每年采暖期使用前，应检查电采暖炉温控器及电路系统是否正常、门窗的密封是否良好，保证室内是比较密封的，以防使用电采暖炉是温度散失。

　　3经济效益分析

3.1初投