第十一章 采暖通风与热力.docx
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第十一章采暖通风与热力
第十一章采暖通风与热力
11.1概述
11.1.1设计项目及内容
为满足本工程采暖用热的要求，根据工程实际，新建2座锅炉房，采矿区为蒸汽锅炉房，选矿区为热水锅炉房，分别位于2400m标高及选矿厂厂区，为采矿各个平硐通风和相应生产区各车间及生活辅助设施冬季采暖提供热媒。
设计内容包括锅炉房、室外热力管网及各车间厂房和辅助建筑物的采暖通风除尘。
11.1.2设计依据和设计原则
1、设计依据
设计任务委托书及工艺专业所提供条件；
《锅炉房设计规范》GB50041-92；
《动力管道设计手册》；
《工业金属管道设计规范》GB50316-2000；
《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-97；
《建筑设计防火规范》GB50016-2006；
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003；
《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002；
《锅炉大气污染物综合排放标准》GB13271-2001。
2、设计原则
本工程为新建项目，设计本着因地制宜，充分考虑工程实际和外部条件，节约能源，减少环境污染的原则，合理布置管线，做到经济合理，运行安全。
11.1.3设计基础资料
1、气象资料
根据业主提供的气象资料以及《暖通空调常用数据手册》中伊宁的气象资料综合如下：
矿区属温带大陆性气候，山区气候特征明显。
日照较长，昼夜温差大，冬夏冷热悬殊，多偏东风，偏西风。
极端最高气温37.9℃
极端最低气温-36.6℃
采暖室外计算温度-20℃
冬季通风-10℃
夏季通风27℃
日平均温度≤+5℃的天数130日
日平均温度≤+5℃期间内的平均温度-5.2℃
海拔高度2200～2900m
最大冻土深度0.91m
室外平均风速
冬季2.4m/s
夏季2.7m/s
年主导风向及频率E15%
11.1.4煤质资料
采用农四师煤矿燃煤，煤质资料见下表：
表11-1煤质资料
水份
Mad（%）
灰份
Aar（%）
挥发份
Vdaf（%）
低位发热量Qnet,ar（Mj/kg）
硫
St,ar（%）
18．53
8．91
29．22
20．68
0．33
11.2暖风
11.2.1井口防冻
1、防冻措施
本工程地处寒冷地区，冬季采暖温度-20℃，极端最低温度-36.6℃，根据工艺要求，为防止2360m标高、2580m标高、2700m标高平硐进风时硐口结冰，在各平硐口分别设工业热风器，将冷空气加热至40℃左右后送入硐口，与硐口补进的冷空气混合至2℃送入平硐。
通过自动控制系统，温度和风量根据环境温度的变化自行调节，以保证舒适性和安全性。
热源均来自主2400m标高蒸汽锅炉房，热媒为0.4Mpa饱和蒸汽，凝结水返回锅炉房凝结水箱。
2、送风热负荷
根据工艺要求，2360m主平硐所需最大风量为20m3/s，2580m及2700m所需最大风量分别为80m3/s和60m3/s，井下所需总风量为160m3/s，要求入井风温达到2℃，送风热负荷：
Q=K·L·C·ρj·（tp-tj）
=1.1×160×1.01×1.2×（273+20）/（273-36.6）×（2＋36.6）
=10200KW
其中，L——风量，㎡/s；
C——空气比热，其值为1.01kJ/kg·K；
ρj——室外空气密度；
tp——入井空气温度；
tj——室外空气温度；
K——漏风系数，取1.1。
11.2.2采暖
1、采暖热源
采矿区生产区2360m标高平硐口，空压机房，提升机硐室等厂房及2400mm标高生活区各建筑物均采用集中采暖，热源为2400m标高锅炉房内2台蒸汽锅炉产生的蒸汽经过换热机组换热产生的95℃～70℃热水。
其他各标高建筑物采暖热媒为0.2～0.3Mpa饱和蒸汽，由2400m标高蒸汽锅炉房产生的1.2MPa饱和蒸汽经减压后供给。
选矿生产区各生产车间和辅助设施采暖热媒为110℃～70℃热水，由选矿生产区锅炉房通过室外管网直接供给各建筑物。
2、材料
室内主要采用散热器采暖方式，磨选工段等高大厂房设置暖风机作为辅助采暖方式。
管道采用低压流体输送用焊接钢管,散热器采用TDH1-600型铸铁双向导流散热器，暖风机选用NC/B-60型，承压能力0.8MPa。
3、系统形式
根据建筑物的不同，采暖系统采用水平串联式系统或上供下回垂直单立管系统。
4、室内采暖温度
按《工业企业设计卫生标准》执行。
5、采暖热负荷
矿区冬季采暖室外计算温度为-20℃，采暖期平均温度为-5.2℃，采暖期天数为130天，采暖平均利用小时数为1905小时。
采矿区最大采暖热负荷为930KW，平均采暖热负荷为567KW，最小采暖热负荷为318KW。
选矿区最大采暖热负荷为4077.4KW，平均采暖热负荷为2487KW，最小采暖热负荷为1394KW。
采暖热负荷详见热负荷一览表。
表11-2采矿生产区主要采暖热负荷一览表
序号
项目名称
建筑面积
㎡
建筑体积
m3
采暖温度
℃
热负荷
kw
备注
1
2360m主平硐空气加热室
61
222
10
10.3
2
2700m平硐空气加热室
107
386
10
12.8
3
2580m平硐空气加热室
107
386
10
12.8
4
空压机房
364
3458
10
72.5
5
锻钎机房
118
712
18
32．9
6
电机车矿车修理间
156
1254
15
57.7
7
机械修理间
175
738
15
51.7
8
汽车及铲运车修理间
144
720
15
37.0
9
食堂（2个）
667
2566.7
18
112.6
10
锅炉房及浴室
1213
7280
5
107.9
11
坑口办公室
328
1082
18
50.5
12
汽车库
133
479
10
33.4
13
坑木加工间
118
712
18
22.9
14
采矿综合仓库
837
5025
5
102.0
15
生活水处理站
71
321
18
13.4
16
水泵房
54
205
10
10.3
17
办公及宿舍
746
2463
18
134.3
18
其他
50
19
总计
926.0
表11-3选矿生产区主要采暖通风热负荷一览表
序号
项目名称
建筑面积
㎡
建筑体积
m3
采暖温度
℃
热负荷
kw
备注
一
破碎工段
920.3
合计
1
皮带廊
727
1975
10
2
中细碎厂房
634
9598
18
3
筛分厂房
450
9900
18
二
磨选工段
1742.1
合计
5
精矿库
2892
43380
18
6
磨矿厂房
1728
25920
18
7
磁选厂房
1296
19440
18
8
压滤车间
648
9720
18
三
脱水工段
9
砂泵间
124
498
18
25.5
10
提升泵坑间
81
409
18
20.3
四
辅助建筑
11
试化验间
324
1072
18
75.4
12
综合材料库
237
1423
10
54.0
13
锅炉房
370
2255
5
49.5
14
汽车库
396
2081
10
90.3
15
地磅房
18
52
18
5.6
16
生活水净化站
81
365
18
15.6
17
厂前回水泵站
176
758
18
31.2
18
机械修理车间
432
2160
15
94.8
19
选厂办公室
2176
7157
18
243.2
20
浴室
315
1134
20
71.3
21
活动中心及食堂
1228
5477
18
129.3
22
倒班宿舍
（一）
1971
6543
18
154.5
23
倒班宿舍
（二）
1971
6543
18
154.5
24
其他
200
总计
4077.4
11.2.3通风除尘
1、采矿生产区
（1）2360m水平主平硐口进风量72000m3/h，进风温度>2℃。
折算成室外极端最低温度风量为36300m3/h,选用空气加热器WZFY-30/40/2.0-Z型2台，L=20000m3/h，N=15kW，Q=650kW，机组出风温度40℃。
空气加热器内设过滤段、蒸汽加热段、风机段。
（2）采矿2700m及2580m水平平硐最大进风量均为288000m3/h，进风温度>2℃。
折算成室外极端最低温度风量为145000m3/h,分别选用空气加热器WZFY-30/40/4-Z型4台，L=40000m3/h，N=11kW，Q=1178kW，机组出风温度40℃。
空气加热器内设过滤段、蒸汽加热段、风机段。
（3）采场生活水处理站加氯间设2台T35-11№3.15玻璃钢轴流风机，每台风量1340m3/h,全压47Pa，电机功率0.04KW，换气次数20次/h。
（4）其他各车间厂房均采用自然通风方式。
2、选矿生产区
选矿厂产生主要有害物有：
试验化验室及样品加工间工艺设备散发酸碱、汞、粉尘等有害物；磨浮厂房配药搅拌槽及配药间散发有害物；破碎筛分工段在传送、破碎、筛分过程中产生大量粉尘。
为改善工作环境，降低有害物浓度，需要通风换气和除尘。
通风采用自然通风与强制通风结合的方式，除尘采用湿式除尘方式。
（1）试验化验室及样品加工间产生酸、碱等有害气体，设BFT35-11№5玻璃钢轴流风机4台，每台风量7273m3/h,全压130Pa，电机功率0.55KW，换气次数10次/h。
设FB4-72№4.5玻璃钢离心风机1台，集中排出通风柜等设备产生的有害气体。
（2）综合材料库设2台BFT35-11№5玻璃钢轴流风机，每台风量7273m3/h，全压130Pa，电机功率0.55KW，换气次数10次/h。
（3）粗中细碎厂房润滑油站设1台BFT35-11№2.8玻璃钢轴流风机，风量1742m3/h，全压141Pa，电机功率0.55KW，换气次数20次/h。
（4）生活水处理站加氯间设2台T35-11№3.15玻璃钢轴流风机，每台风量1340m3/h,全压47Pa，电机功率0.04KW，换气次数20次/h。
（5）粗碎、中细碎厂房在矿仓顶部、破碎机受料口及出料口均会产生大量粉尘，为防止粉尘扩散污染环境，在9处落料点设置排风罩，通过除尘风管引出至除尘机器捕集产生的粉尘，除尘机器设于车间±0.00m平面，型号CJ1228，处理风量50000～60000m3/h,全压1200Pa，电机功率75KW。
CJ除尘机器通过给风机中喷水洗涤烟尘，污水排入磨矿。
（6）筛分厂房共有13处落料点，其中7处工作，6处备用，均设置排风罩，通过除尘风管引出至除尘机器捕集产生的粉尘，除尘机器设于车间6.5m平台，型号CJ1223Z，处理风量30000～39000m3/h,全压1200Pa，电机功率45KW。
污水排入磨矿。
（7）中间转运站及2个粉矿仓顶部各设4个喷嘴进行喷雾降尘。
11.3热力
11.3.1采矿区（2400m标高）锅炉房
1、热负荷
由前述可知，采矿区平硐送风热负荷为10200kw，最大采暖热负荷为930kw。
折算成蒸汽量（1.6MPa，201℃）为:
G=Q×3.6÷（h’-h’’）
其中，G——蒸汽量，t/h；
Q——热负荷；
h’——饱和蒸汽焓值,取值为2792.2kj/kg；
h’’——锅炉给水焓值,取值为436kj/kg。
各部分用汽量见下表：
表11-4用汽一览表
序号
项目
压力
流量
凝结水
供热时间
1
采暖用汽
0.2～0.3Mpa
1.42t/h
1.21t/h
当年11月~次年3月
2
浴室用汽
0.2～0.3Mpa
0.3t/h
0.21t/h
全年
3
平硐送风用汽
0.4MPa
15.58t/h
13.2t/h
当年11月~次年3月
4
热网损失及自用汽
0.2～0.3Mpa
1.7t/h
全年
总计
19.0t/h
14.62t/h
2、锅炉房规模
锅炉房供蒸汽量合计为19.0t/h，选择总供热能力为20t/h的锅炉，可满足需要。
锅炉房规模确定为：
新建锅炉房一座，设2×10t/h的蒸汽锅炉，采暖期2台锅炉运行，非采暖期停用。
浴室用热另外采取措施。
3、锅炉选型
根据采矿区总平面布置特点，平硐口分散，生活区及生产区建筑物集中在2360m和2400m，供热方式采用：
在锅炉房设汽水热交换机组，出水温度95℃，回水温度70℃，2360m和2400m建筑物的采暖供95～70℃热水，各平硐口送风直接供蒸汽。
采用蒸汽锅炉，工作压力为1.6MPa，蒸汽温度201℃，锅炉型号为：
SZL10-1.6-AⅡ，共2台，其参数为：
额定蒸发量：
10t/h额定工作压力：
1.6Mpa
蒸汽温度:
201℃锅炉效率：
78%
燃烧方式：
链条炉排调速器：
一炉一机配置，共2台
调速器功率：
N=1.1kW
4、锅炉房布置形式
锅炉房由主车间及辅助间组成，主车间包括锅炉间、上煤框架、鼓引风及除尘间、除渣间，辅助间包括水处理及辅助用房。
锅炉间单层布置，平面尺寸为17×18.4m，屋架下弦标高为9m。
2台10t/h蒸汽锅炉设于①～③轴线间，炉前距离>4m,锅炉中心距离为7.0m。
①轴线向左为扩建端。
鼓引风及除尘间设在锅炉间尾部，平面尺寸为17×8.1m，屋架梁底标高为9m。
上煤框架设在锅炉间前面，共2层，平面尺寸为23×5.4m，9m为上煤层，水平胶带输送机设于该层。
上煤框架前设配电室、控制室、工具间，平面尺寸为14.5×4.2m，层高为4.20m。
水处理间设在锅炉间右边，3层。
平面尺寸为12×9m，±0.000m为水箱水泵和换热间；4.000m为水处理间、化验室、盐库及卫生间，层高为3.5m；7.500m为除氧间，层高为5.5m。
除渣间设于水处理间后部，平面尺寸为6m×4.2m，高4.5m。
烟囱设于除尘间后部，烟囱为砖烟囱，上口直径1.2m，高度45m。
5、汽水系统
锅炉蒸汽系统及高低压给水系统均采用单母管制。
除氧水经DG12-25X7型给水泵送至锅炉给水操作台供锅炉。
每台锅炉产生的1.6饱和蒸汽通过母管送至分汽缸，分别供各平硐和采暖换热机组用汽及锅炉房自用汽。
用汽点根据需要设减压阀将饱和蒸汽减至所用压力。
2400m以上凝结水采用余压回水方式，2360m主平硐空气加热器凝结水采用压力回水方式回到锅炉房凝结水箱。
6、水处理系统
低压蒸汽锅炉给水要求：
PH：
≥7；总硬度≤0.3mg/L；溶解氧≤0.1mg/L；悬浮物≤5mg/L；含油量≤2mg/L。
水处理设备按间断工作并考虑一定程度的富裕量。
锅炉房需要软化水量如下：
（1）锅炉排污损失按蒸发量的5%计算：
Gz=20t/h×0.05=1t/h
（2）热网补充水量按循环水量的2%计算，事故补水按循环水量的4%考虑。
最大循环水量G=1.1Qh×0.86/Δt
=1.1×926×0.86/25=35m3/h
补充水量：
Gb=2%×G=2%×35=0.7m3/h
（3）凝结水损失4.38t/h
上述3项合计为6.08t/h，考虑留有一定的富裕量，选型按12m3/h考虑。
水处理系统采用TWN-12型自动软化水设备一套,处理量12t/h。
根据锅水的除氧需求，选用XMC10型旋膜除氧器2台，处理能力为10m3/h,工作温度为104℃,出水溶解氧含量：
≤0.05mg/L。
7、采暖供热系统
（1）采暖供热系统及参数
根据选定的汽水热交换系统，热交换出水温度95℃,回水温度70℃,温差为25℃。
采用直接供暖方式，热交换运行供热系统的原则图如下：
锅炉房→201℃饱和蒸汽→汽水热交换系统→95-70℃→厂区采暖用户
（2）定压方式
汽水热交换系统从安全可靠性、运行管理的难易程度、设备复杂程度及可变更性等方面综合考虑，设补水泵变频定压最合适，本设计确定采用此定压方式。
（3）采暖循环水系统设备选型
前面已计算出换热系统最大循环水量为35m3/h。
供热系统水力损失为以下各项损失之和：
P=换热器+过滤器+流量计+站内管道+室外热力管网+用户
=50+40+20+40+120+30=300kpa
本期设2台循环水泵，1用1备。
设计选用KQW80/150-7.5/2型循环水泵2台，流量Q=50m3/h；扬程H=32m；电机功率N=7.5kW
（3）补水泵设备选型
本工程采用补水泵变频定压方式，由于锅炉房位于采暖供热范围的最高处,因而静压值取10m，本设计补水率按循环水量的2%考虑，则补水量为0.7m3/h,考虑事故补水为循环补水量的4～5倍，设计选用KQW40/90-0.37/2型补水泵2台，一用一备，流量Q=5.6m3/h；扬程H=10m；电机功率N=0.37Kw。
8、上煤系统
（1）煤耗量计算
耗煤量计算公式
B=Q（i″-i′）/（Qnet,ad×η）t/h
式中B—小时最大耗煤量，t/h；
Q—锅炉蒸发量，按1t/h；
i″—蒸汽热焓，取2792.2kJ/kg；
i′—给水热焓，取436kJ/kg（104℃）；
Qnet,ad—煤的低位发热量，20680kJ/kg
η—锅炉热效率,链条锅炉为78%；
小时最大耗煤量：
B=1.05×19.0×（2792.2-436）/（20680×0.78）=2.91t/h
年耗煤量：
B=2.91t/h×1905h/a=5543t/a
（2）输煤系统及设备选型
输煤系统采用：
煤堆场→煤格筛→电振给料机→1#皮带输送机→2#水平皮带输送机→高位煤仓→溜煤槽→炉前煤斗。
输煤系统按一班工作制（6小时）考虑锅炉储煤量，则高位煤仓按16小时考虑储煤量。
锅炉最大小时耗煤量为2.91t/h
高位煤仓容积：
V=2.91×16×1.2/0.8=69.84m3
输煤机运输量为：
2.91×24/（0.8×6）=14.55t/h
选用TD75型通用带式输送机，带宽B=500，V=0.8m/s，输送量41t/h。
电磁振动给料机：
GZ3型，输送量35t/h，N=0.20KW。
输煤系统设备的控制方式采用集中控制室和就地控制，自动计量输煤量，并且有启停连锁控制。
9、除灰渣系统
（1）灰渣量计算
锅炉房小时最大灰渣量CO
CO=B（Ay/100+q4Qdw/100×8100×4.18）
=2.91×（8.91/100+10×20680/100×8100×4.18）
=0.43t/h
式中：
Qdw——应用基低位发热量（kJ/kg）；
q4——不完全燃烧热损失，取10%；
Ay——灰份，煤质资料为8.91%；
（2）除灰渣系统及灰渣场
锅炉房最大产渣量为0.43t/h。
采用灰渣混除。
锅炉房除渣方式采用：
炉灰渣→重型框链除渣机→出渣间→小车→临时渣场。
锅炉房除灰方式采用：
除尘器排出的灰→灰斗→锁气器→排灰管→手推车推至渣场。
锅炉灰渣量：
日排量为8.6t，年排量为819t。
选用400x210x80重型框链除渣机1台，除渣量：
2.5t/h，L=19m，N=5.5kW。
10、锅炉鼓引风系统
鼓引风机设于鼓引风除尘间,鼓、引风机进、出风口处装柔性接头，用以减振降噪。
锅炉烟气初含尘浓度为1.8～2.2g/Nm3，燃煤中全硫含量为0.33%。
根据煤质情况，燃煤硫份很低，故不进行脱硫。
选用高效陶瓷多管除尘器，其除尘效率可达95-98%，烟尘排放浓度可低于110mg/Nm3烟气，可达到国家规定的排放标准。
主要设备如下：
（1）选用GQX-10陶瓷多管除尘器2台，处理烟气量36000m3/h，除尘效率>95%，阻力1000Pa。
（2）引风机：
一炉一机，共2台，2400m大气压75.6KPa,
10t/h层燃锅炉烟气量约为25700m3/h，烟道总阻力约为2300Pa。
引风机风量为Qy=1.1×25700×101.32/b
=1.1×25700×101.32/75.6
=37887m3/h
引风机风压为Py=1.2×2300×101.32/b=3698Pa
选用XFY15-1型引风机，风量38000m3/h，风压3700Pa，配用电机N=75KW。
（3）鼓风机：
一炉一机，共2台，当地大气压75.6Pa,
10t/h层燃锅炉空气量约为12500m3/h，风道总阻力约为1400Pa。
鼓风机风量为Qg=1.1×12500×101.32/75.6
=18428m3/h
鼓风机风压为Pg=1.2×1400×101.32/75.6=2251Pa
选用XFG10-2D型鼓风机，风量18690m3/h，风压2250Pa，配用电机N=18.5KW。
11、烟囱
本锅炉房烟囱为砖烟囱，上口直径1.2m，高度为45m。
锅炉满负荷运行时为20t/h，相应烟气量约为69000m3/h，烟囱出口流速为16.9m/s。
11.3.2选矿厂锅炉房
1、热负荷
本锅炉房主要为选矿厂各生产车间及辅助设施采暖提供热源，采暖期为130天。
由前述可知，选矿厂采暖总热负荷为4077.4kw。
2、锅炉房规模
锅炉房规模确定为：
新建锅炉房一座，设2×2.8MW的热水锅炉，采暖期2台锅炉运行,不设备用，，除满足采暖负荷外，剩余还可供生活用热。
在非采暖期仅1台运行，供生活用热。
3、锅炉选型
由于选矿厂采暖负荷主要是高大厂房，热负荷较大，部分厂房还需要热风辅助采暖，因而选用110～70℃高温热水锅炉，锅炉型号为：
QXL2.8-1.0/115/70-AⅡ，共2台，其参数为：
额定热功率：
2.8MW额定工作压力：
1.0Mpa
锅炉效率：
78%燃烧方式：
链条炉排
调速器：
一炉一机配置，共2台
调速器功率：
N=0.75kW
4、锅炉房布置形式
锅炉房由主车间及辅助间组成，主车间包括锅炉间、鼓引风及除尘间，辅助间包括水处理间及辅助用房。
锅炉间单层布置，平面尺寸为13×13.5m，屋架下弦标高为6m。
2台锅炉设于①～②轴线间，炉前距离>4m。
①轴线向左为扩建端。
鼓引风及除尘间设在锅炉间尾部，平面尺寸为13×5m，屋架下弦标高为5m。
上煤框架前设值班室、配电室、控制室，平面尺寸为12×3.6m，层高为4.40m。
水处理间设在锅炉间右边，单层，平面尺寸为11×6m，层高为4.50m。
卫生间和化验室与水处理间相临，层高为4.5m。
值班控制室位于化验室前边，平面尺寸为4.2×6m。
5、水处理系统
热网补充水量按循环
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