燃煤锅炉房工艺设计Word格式文档下载.docx
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风烟管道和主要汽水管道布置„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
第五章
送引风及烟囱烟道设计
计算送风量和排风量„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
决定送引风管道系统及其初步设计„„„„„„„„„„„„„„„„19
决定风道和烟道断面尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
决定烟囱高度和直径„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
第六章
核算送引风机
送风机性能校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22
引风系统校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22
第七章
除污器及其他辅助设备的选择
除污器的选用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24
其他辅助设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25
总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27
参考资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„28
设计概况
本设计为一燃煤锅炉房工业设计，为某小区采暖提供热水的热水锅炉房，采暖方式为季节性用水。
其供水温度为95℃，回水温度为70℃，采暖负荷为9.6MW。
锅炉房采用单层布置，其建筑面积为1676m2。
同时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，本课程设计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。
原始资料
热负荷资料
表1
山东淄博P贫煤
表2
所用水质资料
表3
气象及地质资料
表4
第1章
锅炉型号容量和台数的确定
热负荷计算
热负荷计算的目的是要求出锅炉房的计算热负荷、平均热负荷和全年热负荷，作为锅炉设备选择的依据,此处因设计规定，可不需考虑全年热负荷。
1.锅炉型号容量和台数的确定
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，根据公式（1-2）可知，其最大容量也应为10.752
MW。
（1）锅炉台数选用
锅炉的台数应考虑对负荷变化和意外事故的适应性，建设和运行的经济性。
根据《锅炉房设计规范》规定：
当锅炉房内最大一台锅炉检修时，其余锅炉应能满足工艺连续生产所需的热负荷和采暖通风及生活用热所允许的最低热负荷。
锅炉房的锅炉台数一般不宜少于两台；
当选用一台锅炉能满足热负荷和检修需要时，也可只装置一台。
对于新建锅炉房，锅炉台数不宜超过五台；
扩建和改建时，最多不宜超过七台。
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。
根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》规定
“运行的锅炉每两年应进行一次停炉内外部检验，新锅炉运行的头两年及实际运行时间超过10年的锅炉。
每年应进行一次内外部检验”。
在上述计划检修或临时事故停炉时，允许减少供汽的锅炉房可不设备用锅炉；
减少供热可能导致人身事故和重大经济损失时，应设置备用锅炉。
因此，我们在这里选用最佳台数三台，其中一台备用。
（2）锅炉型号的确定
根据计算热负荷的大小和燃料特性决寇锅炉型号
，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，即选用锅炉的额定容量之和不应小于锅炉房计算热负荷，以保证用汽的需要。
但也不应使选用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，锅炉房中宜选用相同型号的锅炉，以便于布置、运行和检修。
因此，每台锅炉的额定功率为10.752/2=5.376，在这里我们取5.4。
2.锅炉机组的选择
即WNS5.4-1.0-95/70-P型锅炉，锅炉的总额定功率为10.8MV，热水供回水温度为
95℃/70℃。
采暖季节，可用三台锅炉，非采暖季节，只需投入一台即可，其他两台备用。
WNS3.6-1.0-95/70-P热水锅炉的技术参数：
型号：
WNS5.4-1.0-95/70-P
额定热功率：
5.4
MV
额定出水压力：
1.0Mpa
供回水温度：
95℃/70℃
锅炉燃料：
山东淄博贫煤
风机功率：
6.5KW
循环水泵及补水泵型号流量及杨程
循环水泵扬程的选择
采用热水锅炉的锅炉房，应进行循环水泵、补给水泵、补给水箱等设备的选择。
循环水泵与锅炉的连接方式可采用集中式供水的循环系统
，也可采用每台锅炉配备单独循环泵的单元式循环系统。
前一种系统比较简单，后一种系统便于运行和调节，对大型热水锅炉更为有利。
热水锅炉房的循环系统与设备的选择应保证热水锅炉安全运行和便于调节。
热水锅炉，特别是强制循环热水锅炉，应保证锅炉的最小循环水量，以满足受热面管内最小流速的要求；
同时，通过锅炉的循环水量也不能过分增加，以免压力损失增加太多。
系统回水从锅炉尾部进入的热水锅炉，当回水温度较低时容易引起锅炉低温受热面的腐蚀和积灰
，当燃料含硫量高时更为严重，为此
，根据具体条件规定进锅炉的最低水温。
为解决上述问题，对于单泵循环系统，可在循环泵进口的回水管与锅炉出口的供水管之间装设旁通管及调节阀，对于双泵循环系统
，在锅炉进出口之间加装锅炉循环泵（再循环泵），并在系统循环泵出口的回水管与锅炉出口的供水管之间装设旁通管及调节阀。
再循环泵及旁通管的流量可根据水平衡和热平衡的原理进行计算。
采用双泵循环系统可以按照锅炉要求，以不变的进口或出口温度运行，而热网则根据自身调节的需要确定供水和回水温度。
补水泵的选择膨胀容积计算
3.补水泵的选择
系统内的水，当为热水或冷热两用时，应采用软化水，当软化水压力不能接供入水箱时，应另设水泵补水，补水泵的自动补水量可按系统循环水量的1％考虑，事故补水按系统循环水量的3％考虑，直接补入循环水泵的入口处，补水泵的扬程应按补水点与系统最高点的高差加上3～5mH2O的富裕量考虑。
根据补水水量和与扬程，根据参考文献[8]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。
落地膨胀水箱的技术参数：
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，某些情况下也需要除碱或部分除盐。
确定水处理设备生产能力
锅炉补给水应经软化处理，而除氧设备应处理全部锅炉给水。
因为凝结水中很少，但输送过程中可能接触空气而使之含氧。
锅炉补给水量是指锅炉给水量与合格的凝结水回收量之差。
锅炉给水量包括蒸量、排污量，并应考虑设备和管道漏损。
水处理设备生产能力G由锅炉补给水量、热水管网补给水量、处理设备自耗软水量和工艺生产需要软水量决定
:
决定水的软化方法
锅炉用水应进行软化处理。
碱度高的水有时需要进行除碱处理，通常可根据锅水相对碱度和按碱度计算的锅炉排污率高低来决定。
采用锅外化学处理时，补给水、给水、锅水中碱度与溶解固形物的冲淡或浓缩可认为是同比例的，因此，锅水相对碱度可按下式计算。
软化设备选择计算
采用离子交换法处理时，根据处理水量计算决定交换器的型号、台数、工作周期再
生剂消起量和自耗水量，并决定再生溶液制备方法
，选定相应设备。
当采用其他方法处理时，应进行主要设备选择计算和药剂消耗量计算。
离子交换器的处理水量按运行水流速计算，采用磺化煤为交换剂时，运行流速一般为
10～20m/h,
采用离子交换树脂时一般为
15～25m/h，硬度较高的原水取用较小的流速。
离子交换器的台数一般不少于两台，每昼夜再生次数为
1～2
次。
离子交换工艺通常采用固定床逆流再生，以节省再生剂；
但对于硬度较低的原水（<
2me/L
），也可采用顺流再生，设备简单，操作方便。
离子交换剂可采用磺化煤或离子交换树脂，其交换容量磺化煤为
250～300ge/m3，001型树脂为
800～1000ge/
m3
。
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，根据选用型号为LNN-1200/35的无顶压固定床逆流再生离子交换器。
LNN-1200/35的无顶压固定床逆流再生离子交换器型号规格性能表
除氧设备选择计算
水质标准规定，额定蒸发量大于
2t/h
的蒸汽锅炉（燃煤锅壳锅炉除外）的给水和供水温度大于
95
℃的热水锅炉的循环水要进行除氧处理。
除氧方法常用热力除氧、真空除氧和化学药剂除氧，其他除氧方法使用不多。
热力除氧是使用最广泛的一种除氧方法，其工作可靠、效果稳定，出水含氧量低于0.05mg/L
热力除氧器由制造厂成套供应，当前产品出有
6
、
10
20
40
70t/h
等
种，配套水箱体积约为半小时除氧水量。
大气式热力除氧器工作压力
0.02MPa,
工作温度
104～105
℃，进汽压力
0.1～0.3MPa,
进水压力
0.15～0.2Mpa,
进水温度对于喷雾式
除氧器为不低于
℃。
1.除氧器选择
本设计采用热力除氧的方法。
我们选择江苏庆华环保有限公司生产的MDRY-30型旋膜式热力除氧器。
锅炉排污量和决定排污系统
锅炉排污量按碱度和溶解固形物分别计算,以较大值控制排污.锅炉排污率按教材§
10-9
中有关公式计算,但应注意补给水与给水的区别、给水碱度和溶解固形物的计算方法。
对有连续排污的锅炉，应考虑连续排污水热量的利用。
如果采用连续排污膨胀器，应经计算选定其型号。
排污膨胀器的二次蒸汽量和膨胀器体积的计算见教材§
12-2
膨胀器后的高温排水，也可通过换热器加热软化水以利用其热量，但换热器的选择计算不要求进行。
额定蒸发量大于或等于
lt/h
的锅炉应有锅水取样装置。
取样冷却器一般每台锅炉单独设置，以免窜水影响水样的代表性。
如采用热力除氧器，也应有除氧水取样冷却器。
所有排污水都应进入排污减温池，冷却至
℃以下排入下水道。
本设计采用连续排污与定期排污相结合，根据参考资料[7]确定连续排污率为2%。
锅炉房主要工艺管道设计计算
主要管道和阀门的选择
1.主要管道
主要管道要求选定的主要管道是从给水箱至锅炉的给水管道和从锅炉至分汽缸（不设置分汽缸时
至主要用汽设备或锅炉房出口）的蒸汽管道。
管道直径根据输送的介质按推荐流速计算
然后选择管子规格。
当输送介质压力大于
lMPa,
温度大于
200
℃时，应采用无缝钢管；
不超过上述范围时，可采用无缝钢管或水煤气输送管。
采用丝扣连接时只限于水煤气输送管。
给水管道一般采用单管
常年不间断供热的锅炉房应采用双母管，且每条管道的流量都是额定蒸发量时的给水量。
锅炉至分汽缸的蒸汽管道，可以每台锅炉直接接至分汽缸，也可以通过蒸汽母管与分汽缸连接。
前者多用于小型锅炉
，操作比较方便。
监察规程规定
“连接锅炉和蒸汽母管的每根蒸汽管上，应装设两个蒸汽闸阀或截止阀，闸阀之间或截止阀之间应装有通向大气的疏水管和阀门，其内径不得小于
18mm”
靠近蒸汽母管安装的阀门，如果是就地手动式的，应接近锅炉平台，或设置专用操作平台。
多管供汽时采用分汽缸。
根据压力容器设计规定的要求，分汽缸的直径应按最大管的直径确定，即筒体开孔最大直径应不超过筒体内径的一半。
分汽缸两端均采用椭球形封头。
分汽缸由专业厂家制造。
分汽缸长度决定于接管的多少。
相邻管间距应符合结构强度要求和便于阀门的安装及
检修
表
4-1
所列数值可供参考。
分汽缸接管间距
4-1
2.主要阀门的选择
主要阀门课程设计中要求选择给水系统和蒸汽系统管道上的阀门，决定其型号，并以阀门型号表示法
（JB308-75
）表示。
闸阀作关断用，适于全开全闭的场合。
闸阀的介质流动阻力较小，但密封面的检修困
难。
对于汽、水等非腐蚀性介质，可用暗杆式的，常用于水泵进口、水箱进出口、自来水
管道和公称直径大于
20Om
m
的各种场合。
截止阀作关断用
，适于全开全闭的操作场合。
截止阀的介质流动阻力较大，阀体长度也较大，但密封面的检修较闸阀方便些。
常用于水泵出口、分汽缸、水处理设备等场合
产品公称直径通常不超过
200m
节流阀用于介质节流，但没有调节特性，介质流动阻力大。
如果用截止阀或闸阀代替节流阀，则便失去关断作用。
止回阀用于要求单向流动的场合，其结构形式有升降式和旋启式两种。
升降式垂直瓣止回阀应安装在垂直管道上，而升降式水平瓣止回阀宜安装在水平管道上，这类产品的公
称直径一般不超过
200mm
旋启式止回阀宜安装在水平管道上或各种大型管道上。
在不可分式省煤器入口、可分式省煤器的人口和通向锅筒的给水管道上、离心泵的出口处都应装止回阀和截止阀
而且水流先通过止回阀。
底阀也是一种止回阀，用于液位低于泵时的泵的吸入管端。
旋塞阀是快速启闭的阀门，其阀芯在高温下易变形，限用于以水为介质的场合。
锅炉房各种液位计、水位表和压力表管上常用旋塞阀。
对于腐蚀性介质，应根据使用条件选用隔膜阀或塑料阀。
安全阀的结构、使用和计算方
法见教材§
5-6
疏水阀用于排出凝结水，其型式较多，可按样本选择。
样本上的排水量一般是有一定过冷度的饱和水连续排水量，实际选用时应计入选择倍率。
锅炉房内换热器、蒸汽管和分
汽缸的疏水阀选择倍率一般不小于
3
风烟管道和主要汽水管道布置
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
使管道具有最小的长度。
（2）分期建设或具有扩建可能的锅炉房，管道布置应适应扩建要求，使扩建时道改造工作量最小。
（3）管道布置应便于装设支架，一般沿墙柱敷设，但不应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应便于安装和检修，如焊接、保温、法兰的装卸。
（5）输送热介质的管道应考虑温度变化时的伸缩，并尽可能采用自然转弯进行补偿。
（6）管道应有一定坡度，以便排气放水。
汽管坡向应与介质流向一致。
汽管水管最低点和可能积聚凝结水处设放水阀或疏水阀
水管最高点设放气阀。
（7）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应不小于2m。
（8）风道和烟道可作地上或地下布置。
地上布置易于检查和检修，烟道也便于清灰。
地下布置时应有防水以及检查和排除积水的措施。
（9）露天布置的送引风机，如考虑利用移动式吊车吊装，地面上不应设置管道。
此时的管道通常架空布置，管底距地面一般为
5m,
地下水位低时也可作地下布置。
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〈
Dn
＞150mm
〉应设置专用平台。
分汽缸一般设在锅炉间固定端。
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型式，在其前后应接有为保证计量精度所需长度的直管管段。
第一节：
计算送风量和排风量
根据使用燃料的成分计算得出燃料耗量、送风量和排烟量。
计算按教材第三、八章有关公式进行。
计算中的过量空气系数可采用:
除尘器
0.l～0.15,
钢制烟道每
10m
长为
0.01,
砖烟道每
0.05
（以下数据参照原始资料表2）
1.平均小时最大耗煤量：
第二节：
决定送引风管道系统及其初步
决定管道系统应首先确定锅炉、送引风机、除尘器和烟囱的初步布置，决定各设备进出口空间位置，标出接口只寸。
然后决定连接管道的布置及所采用的部件，如进风口、吸
人风箱、变径管、弯头和三通等。
最后绘出布置简图。
送风机的吸入端常布置吸风管
，以便在锅炉顶部空间吸入热空气，同时也考虑在寒冷季节从室外进风的吸气口。
小型锅炉送风机通常就地吸风。
如果在距风机进口小于
3～4
倍直径处转弯，为了避免较大的压力损失，应装设吸入风机。
当管道截面或形状变化时，应设置变径管，其中心角不应过大，以免增加压力损失。
采用的管道部件应有良好的空气动力性能。
转弯处不宜采用锐角弯头，弯头应有合理的曲率半径。
交汇或分流处应尽量避免正交直角三通和四通，必要时可设置导流板。
监察规程规定
“几台锅炉共用一个总烟道时，在每台锅炉的支烟道内应装设烟道挡板”。
烟囱与烟道连接的部位，应使各台锅炉的阻力尽量均衡，还应考虑到可能扩建的情况。
进行初步布置是为了决定管道系统，以便进行计算。
当最后布置与此有出入时
，一般不必修改计算
因前后变动通常只影响管道长度对系统气流阻力影响不大。
送风量的设计计算:
第三节：
决定风道和烟道断面尺寸
风道和烟道一般用
2～4mm
钢板焊接而成
，可以是圆形或矩形
，常与设备接口一致。
室外部分也可采用砖烟道。
风道和烟道断面尺寸按推荐流速〈教材表
8-5
〉计算。
烟道设计应考虑清除积灰的方便。
接至烟囱的砖烟道断面尺寸一般与烟囱的烟道口一
致
支烟道也应有合理的尺寸。
烟道上应设置清灰口。
1.烟道断面的确定
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4809.2/2=2404.6m3/h根据参考文献[6]采用金属制风道，推荐风速w=10~15m/s，风管断面尺寸按w=15m/s计算，
则：
第四节：
决定烟囱高度和直径
采用机械通风时，烟囱高度按
GB3841-83
《锅炉烟尘排放标准》选定（表5-2），采用自然通风时，烟囱高度应满足克服烟气系统阻力的要求。
烟囱高度
表5－2
在烟囱周围半径
的距离内有建筑物时，烟囱高度一般应高出建筑物
3m
以上。
烟囱出口内直径按出口推荐流速（教材表
8-8）计算。
决定出口直径时还应核对最小负荷时的流速，以免冷风倒灌。
烟囱外直径由结构设计决定。
砖烟囱顶部壁厚一般为
240mm,
有内衬时为
410mm
底部外直径由烟囱高度和外壁坡度决定，外壁坡度一般采用
2.5%
底部内直径与设计条件
有关，如烟囱高度为
40～50m,
排烟温度为
250
℃，风压为
500Pa
时，烟囱底部总壁厚为
780mm
因此，我们选用H=35m。
在锅炉的平衡通风系统中，送、引风机是必不可少的设备。
而送、引风机选择的合理与否，直接影响到锅炉的运行效果和使用寿命问题。
当锅炉使用条件与设计条件有较大变化或有其他需要时
核对锅炉厂配套送引风机性能。
计算风道和烟道阻力时，应先绘制供计算用的系统简图，注明管段长度、断面尺寸、
曲率半径等尺寸。
然后按教材第八章的有关公式和图表进行计算。
除尘器的阻力可按产品说明书选取。
计算出送风和引风系统总阻力后
得出要求的风机压头和流量，核对锅炉厂配套风机的性能是否满足要求。
如果需要更换风机
应选出风机型号。
送风机性能校核
引风系统校核
除污器的选用
1.性能参数及型号标注
由于除污器的先进基本机理和结构，使其分割粒径（除污效率为50％的粒径）为0．07
毫米，当粒径为0．3毫米时，其除污率可达98％。
具有设备运行时方便清污的优点。
考虑到除污器的安装，旋流除污器的进水管中心线和检查口中心线的夹角由用户自定，如用户无要求按下图制作，并分左旋和右旋，（面对检查孔，顺时针为左旋；
逆时针为右旋。
）
旋流除污器参数型号标记方法：
公称直径DN300mm，工作压力PN1．0Mpa，左旋，焊接连接。
2.选用及操作
选用时可直接选用和所接管道相同的公称直径。
DN≤250的旋流除污器可直接置于水泥地面上，或者直接置于200毫米厚的混凝土的地面上，型旋流除污器都可视为一个管道活动支架。
由于滤管被悬浮物所堵只是发生在系统运行初期，而主要污物是由排污阀排出，故使用旋流除污器不必设旁通管。
由于滤管需清理的原因，进出水口排污口应设置闸阀，排污阀所在排污管的出口应设在安全处。
当除污器的前后压力差较大时，应停泵清理滤管。
如果新建热网运行15天后无悬浮物堵塞或最后一次清理管15天后无悬浮物堵塞，旋流除污器进入正常工作状态，定期排污即可。
3.结构尺寸
除污器，除滤管外，其余均为碳钢材料。
滤管有不锈钢制品和碳钢制品两种。
各型号除污器尺寸见表。
进水管和出水管与外管道口的连接也有焊接连接和法兰连接两种。
图为焊接结构，如选用法兰连接，法兰标准为JB/T81-94。
4.除污器的作用
除污器的作用是用来清除和过滤管道中的杂质和污垢，以保证系统内水质的洁净，减少阻力和防止堵塞设备和管路，下列部位应设除污器：
（1）采暖系统入口，装在调压装置之前
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