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完整word版锅炉房课程设计任务书指导书资料
锅炉房工艺系统课程设计任务书
锅炉房工艺系统课程设计指导书
青岛理工大学
建筑环境与设备工程教研室
张路
2016年1月
锅炉房工艺系统课程设计任务书
设计题目：
某采暖用热水锅炉房工艺设计
设计目的：
在《锅炉及锅炉房设备》课程学习的基础上，运用学过的基础理论和专业知识，结合工程实际，参考国家有关规范、标准、工程设计图集及其它参考资料，独立地完成所要求的锅炉房工艺设计任务.通过课程设计，系统地掌握设计计算步骤、方法,培养学生分析、解决问题的能力，为以后的工作奠定基础。
主要原始资料：
（1）热负荷资料：
主要用途为住宅采暖，并含有少量公共建筑采暖.所给热负荷为用户所需热量，尚未包含管网热损失、锅炉房热损失和自用热。
一班：
1、2题目;二班：
3、4题目；三班：
5、6题目；四班:
7、8题目。
学号为单号的同学选单号题目，双号的同学选双号题目.
题目序号
1
2
3
4
5
6
7
8
采暖设计热负荷（MW）
2.4
4.8
3.0
5.4
3。
6
6.2
4.2
7。
0
管网与用户端总阻力（MPa）
0.15
0.24
0.18
0。
26
0。
20
0。
28
0。
22
0。
30
循环水泵入口定压（MPa）
0.25
（2）设计地点：
同一个题目的各位同学选择不重复的设计地点：
北京，天津，长春，沈阳，锦州，大连，石家庄，唐山,太原，大同，呼和浩特，西安，银川，西宁，兰州，乌鲁木齐，济南,青岛，徐州,郑州。
（3）燃油资料：
0号柴油，汽车运输，成分与性质如下：
收到基成分（％）
Car
Har
Oar
Nar
Sar
Aar
Mar
85。
55
13.49
0。
66
0.04
0。
25
0.01
0
20℃密度:
888kg/m3
收到基低位发热量Qnet,ar=42915kJ/kg
（4）原水水质资料：
市政给水（自来水）,供水压力：
0。
3MPa最高地下水位：
-6m
题目序号
浊度
（FTU）
总硬度
（mmol/L）
总碱度
（mmol/L）
溶解固形物
（mg/L）
PH
冬季水温（℃）
1
0.5
5.0
4.1
120
7。
3
10
2
1。
8
2。
3
1。
9
180
8
4
3
1.2
3。
0
3。
4
350
7。
7
10
4
0.8
3。
75
1.4
336
6。
82
6
5
1.8
4。
7
1。
86
312.6
7。
5
6
6
2.1
4。
2
3。
8
320
7.2
6
7
2。
1
3。
2
3.0
200
7。
8
10
8
1。
0
3。
6
3.16
239
8。
4
4
（5）气象资料
根据每人设计题目所在城市,查取采暖室外计算温度、采暖室外平均温度、采暖天数、主导风向及频率（冬、夏、常年）、大气压力（冬、夏）。
自行决定采暖房间室内计算温度。
（6）按照供热需要确定工作班次和全年工作天数。
（7）热源选用燃油热水锅炉房.供回水温度95/70℃.
（8）已批准的环境影响报告书给出的烟囱高度为：
1、2、3、4、5、7题目10m；6、8题目15m.
设计内容和要求:
第一部分：
设计计算与设计说明书的编制
包括以下内容：
1。
锅炉型号和台数的选择
根据供热区域原始资料和参数,分别计算出采暖季的锅炉房最大计算热负荷、平均热负荷、非采暖季的锅炉房最大热负荷、平均热负荷,锅炉房全年热负荷，决定锅炉房的总容量.根据负荷的大小、负荷特点、工质参数决定燃油热水锅炉的型号和台数，并进行必要的分析比较。
2.水处理设备的选择及计算
决定水处理方法。
确定水处理设备的生产能力。
选择水处理设备的型号和台数，计算连续运行时间和再生药剂消耗量,并选择决定有关辅助设备的型号或尺寸.需要除氧的，通过计算决定除氧设备和有关运行数据。
3。
给水设备和主要管道的选择计算
决定给水系统.选择循环水泵、补给水泵和有关水箱.决定锅炉房供水管、回水管，每一台锅炉的进、出水管,从循环水泵到锅炉的管子，从补水箱到补水泵和从补水泵到补水点的总管管径
4.排烟系统的设计
计算送风排烟量，布置烟气系统，决定烟道断面尺寸，决定烟囱直径。
本题目不布置送风系统。
5。
燃料储运方法的选择
6.锅炉房工艺布置
决定锅炉房建筑的基本形式、主要控制尺寸、辅助间的组成和用途，进行锅炉和辅助设备的布置。
第二部分:
设计图纸绘制
一张A2锅炉房热力系统图（没有比例）,
一张A2锅炉房平面布置图（比例1：
100）。
时间安排：
计算与设备选择：
3天绘图:
2天
锅炉房工艺系统课程设计指导书
基本的设计指导书在《锅炉及锅炉房设备》第四版（以下简称“锅炉教材”）的P402～426“课程设计指导书”，并参考P349~363“第十二章锅炉房设计及汽水系统”.本指导书只针对锅炉教材的相应内容作出补充说明。
更为一般的设计原理、方法及参考数据，可查阅相关设计手册和规程规范。
P427～435“附录3”给出了两个燃油燃气锅炉房的设计实例。
下面分条叙述设计要点。
以下凡补充说明的内容，项目编号与公式编号为了与锅炉教材该部分内的编号保持一致（以方便同学看书），所以可能有前后不连续或符号级别不匹配之处。
只列条目而未加说明的部分，即为按照教材计算。
（一）锅炉型号和台数的选择
1.热负荷计算
参考锅炉教材P402第17行～P404第5行.补充说明如下：
（1）计算热负荷
对于本题目，只有采暖热负荷的热水锅炉房,锅炉房热负荷计算式（附2－1）简化为：
Qmax＝K0K1Q1MW
Q1—-采暖最大热负荷（用户所需热负荷），MW；
K1＝1；
K0＝1.12～1.18。
P402最下方的小字注解，按照锅炉行业的习惯，热水锅炉使用MW为单位.
（2）平均热负荷
公式（附2－2）的单位改为MW。
书上漏了一个公式：
锅炉房平均热负荷Qpj是各项平均热负荷加起来再乘以K0,
Qpj＝K0（Q1pj＋Q2pj＋Q3pj＋Q4pj）MW
对我们的题目，就是Qpj＝K0Q1pjMW
（3）全年热负荷
公式简化为:
D0＝K0D1MJ/年
D1-—采暖全年热负荷，MJ/年。
对于单纯采暖的热水锅炉房，公式（附2－4）简化为：
D1＝24n1Q1pj×3600MJ/年
Q1pj——采暖平均热负荷，MW；
n1-—全年工作天数，按照供热需要确定。
注意：
计算年负荷时，单位不要写成“MW/年"，而应是“MJ/年"。
锅炉房热负荷计算结果记入下表:
锅炉房热负荷汇总表
负荷类别
采暖期（MW）
全年热负荷
（MJ/年）
最大计算热负荷
平均热负荷
采暖
2。
锅炉型号和台数选择
参考锅炉教材P404第6行～P405第7行。
补充说明如下:
（1）锅炉型号选择额定进出水温度95/70℃的热水锅炉。
锅炉的额定压力应能承受热网供水管开始端的最高压力。
（2）锅炉台数一般说，锅炉房总热功率越小，选用的锅炉台数也越少.本题目台数选用2～3台,每一台的热功率可以相同，也可以有两种不同热功率的锅炉。
全部锅炉热功率的总和等于或者略微大于锅炉房计算热负荷。
最大计算热负荷由几台多大的锅炉组合?
不仅要考虑冬季最大计算热负荷这一个值,还要考虑冬季平均热负荷、夏季最大热负荷、夏季平均热负荷，全年中的最小负荷。
有时还要考虑备用。
比如,冬季最大热负荷14MW，仅仅根据这一个数据，采用一台14MW的锅炉一般是不合适的。
原因有二：
如果在采暖季中这一台锅炉出现故障，意味着全部供热量将变为零，一切用热都将停止，这可能在很大面积的区域造成较大影响；在采暖季的初期和末期,采暖热负荷较低，比如只有几个MW,锅炉的热效率会很低。
如果同时知道夏季最大热负荷4MW，平均热负荷3。
5MW，则采用一台7MW和两台4.2MW共三台锅炉更合理。
（3）燃烧设备选用燃用轻柴油的锅炉。
（4）备用锅炉规模较小的锅炉房，如果单纯用于采暖，一般不需设备用锅炉。
备用锅炉是指平时不用,只在其它锅炉检修时使用的锅炉.备用锅炉保证了在锅炉检修时能达到最低热负荷要求,但增加了用户的投资.
（5）方案分析
因为后边要画锅炉外形图,所以必须选择有外形图的锅炉。
列出所选锅炉的主要参数,包括额定热功率、额定出水压力、额定进出水温度和水流量、外形尺寸等。
以上锅炉选择过程完成后,再次把选择结果在下表中重新写一次：
锅炉型号及性能
锅炉型号
生产厂家
台数（台）
设计效率（％）
排烟温度（℃）
锅炉厂在产品性能中给出排烟温度的，采用锅炉厂给出的排烟温度.未给出的，本题目同学所选的锅炉排烟温度可按180℃计算.
（二）水处理设备的选择及计算
参考锅炉教材P405第8行~P409倒数第12行.补充说明如下：
根据所选锅炉的型号和所给的水质，对照GB1576－2008《工业锅炉水质》中热水锅炉的要求（以下简称“水质标准”,该标准热水锅炉部分内容见下页表）,决定水处理的方式。
热水锅炉的循环水一般不作任何处理。
所以，锅炉水处理主要是对补给水进行的。
一般来说,天然水作为补给水时都要先经过过滤，自来水有些可以不过滤.然后，热水锅炉一般软化即可，单台热功率大于等于7。
0MW的还要除氧。
1。
确定水处理设备生产能力
对于本题目，公式（附2－8）简化为：
G＝1.2（Gbrw＋Gzh）t/h
Gzh是水处理系统的自耗水量，本题目中可按Gbrw的10～15％计算。
2。
决定水的软化方法
热水锅炉不考虑相对碱度.在热水锅炉的水处理方法选择中不考虑排污问题.参见下面第5条的说明。
全自动组合式离子交换器的特点是：
结构紧凑，占地面积小，自动进行再生，工作中人工干预少，软化水出水量一般不大,不能适应于原水较差的水质。
又分连续出水的和间歇出水的两种。
连续出水的在一个罐再生时,另一个罐仍在工作。
间歇出水的在再生时不能供水，需要有水箱配合。
人工操作固定床交换器的特点是：
在施工现场组装，占地面积较大，全部再生过程需要人工操作阀门和水泵，从出水量很小的到出水量很大的型号都有，软化能力强，通过恰当地设计系统流程,可适应于各种水质。
分顺流再生和逆流再生的两种.顺流再生价格低，操作简单,运行中耗盐量较高,适应于较小的水量和较好的水质.逆流再生价格较高,操作复杂，运行中耗盐量低，适应于较大的水量和各种水质.一般至少要选两台，当其中一台再生时，其余交换器要满足全部软化水生产能力,交替再生。
软化水用量很少时，也可只选用一台，与较大的水箱配合使用。
3.软化设备选择计算
在原水水质较好,锅炉房所需软化水量不大时，一般可选用全自动组合式离子交换器。
连续出水的比间歇出水的更适应锅炉房的要求。
选择过程按生产厂家提供的资料进行。
组合式交换器食盐溶液的配制、过滤和交换剂的再生过程在交换器内部进行，可不计算其工作过程.
如水质较差，或所需软化水量较大，可选人工操作固定床交换器。
小锅炉房一般选两台，每一台要满足全部软化水生产能力，互相倒换着用.大锅炉房可选2台以上.
逆流再生固定床交换器有关计算数据如下:
软化速度20m/h逆流冲洗速度取等于再生速度（用软化后的水）
小反洗时间10min逆流冲洗时间45min
小反洗速度10m/h小正洗时间8min
再生剂单耗110～140g/mol小正洗速度15m/h
再生液浓度5％正洗时间10min
再生速度3m/h正洗速度10m/h
人工操作的交换器需要选用盐液池，并且盐溶液要设过滤装置。
但是很小的盐液过滤器不好选,可使用某些带过滤功能的设备当过滤器用。
如有一种叫“盐溶解器"的设备，就带有过滤功能。
型号YR－500，工作压力不超过6kgf/cm2,温度≤60℃,容积0.1m3，外形尺寸φ0524×1560（外径×高），竖着放在地面上，图形为底部带支撑脚的该尺寸的圆柱体。
4。
除氧设备选择计算
热水锅炉单台热功率大于等于7。
0MW的，补给水才要除氧，在7。
0MW以下的可以不除氧。
小型热水锅炉可以使用加亚硫酸钠除氧方法。
（除氧加药量在锅炉教材P409公式（附2—16），最终计算出来的单位“kg/h”印刷错误,应为“g/h".）
5。
关于排污
热水锅炉正常运行中一般不排污,只在热网的水质变得很脏时才排污。
热网水质变脏的原因可能是：
（1）管道铺设好后残留有泥土、石子、焊渣、铁屑、铁锈等,新锅炉内也可能有铁锈，没有进行彻底的冲洗就投入使用；
（2）初次充水的水质不合格，水中的悬浮物和硬度物质形成水渣，水中的溶解氧腐蚀管道生成铁锈，；（3）运行中补水不合格，水渣和铁锈逐渐积累；（4）锅水（以及与热水锅炉直接连接的热网循环水）的PH值应通过加药调整到9。
0~11。
0之间，如果PH值偏小，会对受热面造成腐蚀，腐蚀产物使水质变脏。
当热水锅炉需要排污时，通过锅炉的定期排污管，把水排到一个池子里存放着，晾到40℃以下才能排入下水道。
这个池子就叫排污降温池.排污时,要加强补水，保证压力不低于安全限度，避免水汽化.
本题目不做关于热水锅炉排污的计算，不设计排污降温池的尺寸，也不做调整锅水PH值的计算.
水处理设备选择计算完成后，把结果重新列入下表：
水处理设备
类别
设备型号或规格
生产厂家
台数（台）
主要参数
外形尺寸（mm）
表中，“类别”是指原水过滤器、离子交换器、盐溶解器、盐液泵、除氧器等设备名称.
（三）给水设备和主要管道的选择计算
参考教材P412倒数第13行～P414最后一行。
补充说明如下：
5。
其他水泵和水箱的选择
如果原水压力能稳定在0.2MPa及以上，即可不设原水加压泵。
补水箱容积可按30～60min补水量确定.
6.热水锅炉房系统设备的选择
除了参考P413第2行～倒数第9行外，还可参考P362第3行～P363倒数第6行.
选择水泵时，应考虑水泵的流量调节方便。
水泵水箱选择完成后,把选择结果重新列入下表：
电动泵
类别
台数
水泵
电动机
进口管径
（mm）
出口管径
（mm）
外形尺寸
长×宽×高
（mm）
型号
流量
（m3/h）
扬程
（kPa）
转数
（r/min）
型号
功率
（kW）
循环水泵
补给水泵
表中的电动机型号和水泵的进、出口管径，如果手册中没有给出可以不填。
水箱
类别
个数
型号
公称容积
（m3）
有效容积
（m3）
水箱（或筒体）尺寸（mm）
圆形水箱总高
（mm）
标准图号及页次
长×宽（或内径）
高
补给水箱
7。
主要管道和阀门的选择
锅炉房内部管道的管径计算采用如下算法:
流体的质量流量是已知的,根据管内流过的流体的压力、温度,查出流体比容或密度，把流体的质量流量换算成体积流量。
从锅炉教材P439表4－6合理的流速范围内选取流速,算出所需的管子内部截面积和内径,从锅炉教材P439表4－7查出管子规格.再算出实际流速。
把每处管子的质量流量、密度或比容、选取的流速、所需的管子内径、查出的管子规格、管子实际内径、实际流速列成表格.其中，管子规格按照无缝钢管或者焊接钢管分别用各自的符号和数字表示。
管径计算表
管段名称
或位置
质量流量
（t/h）
比容（或密度）
（m3/kg）（或kg/m3）
选取流速
（m/s）
所需内径
（mm）
管子规格
实际内径
（mm）
实际流速
（m/s）
（四）送引风系统的设计
参考锅炉教材P415第1行～P416表格下面第4行.补充说明如下：
1。
计算送风量和排烟量
每一台锅炉每小时最大燃油量计算式：
kg/h
Qgl-—每一台锅炉的额定热功率，MW；
Qnet,ar——燃料油的收到基低位发热量,kJ/kg；
ηgl——锅炉热效率（取百分数的分子计算），％。
锅炉房每小时最大燃油量计算式:
kg/h
Qmax——锅炉房计算热负荷，MW;
当几台锅炉的热效率不相等时，对各台锅炉进行负荷（Qmax）分配，分别计算各台锅炉的燃油量，然后把各台锅炉的燃油量加起来就是锅炉房的燃油量。
送风量计算：
理论空气量
V0k＝0。
0889（Car＋0。
375Sar）＋0。
265Har－0.0333OarNm3/kg
对燃油炉，过量空气系数α取1.1,实际空气量
Vk＝αV0kNm3/kg
因为燃油锅炉q4＝0，所以Bj＝B,则有每一台锅炉的送风量：
Vsf＝BVkNm3/h
由于每台锅炉的送风机都是独立配备的，所以此处的燃油量必须是每一台锅炉的数值：
kg/h
其中，Qgl是每一台锅炉的额定热功率,MW。
排烟量计算：
RO2体积
VRO2＝0.01866（Car＋0.375Sar）Nm3/kg
理论氮气体积
V0N2＝0.79V0k＋0.008NarNm3/kg
理论水蒸汽体积
V0H2O＝0。
111Har＋0.0124Mar＋0。
0161V0kNm3/kg
理论烟气量
V0y＝VRO2＋V0N2＋V0H2ONm3/kg
实际烟气量
Vy＝V0y＋1.0161（α－1）V0kNm3/kg
每一台锅炉的排烟量
Vpy＝BVyNm3/h
上式中的
kg/h
锅炉房总烟气量
Vzy＝BVyNm3/h
上式中的
kg/h
2。
决定送引风管道系统及其初步布置
送风管道简称风道，内部流过的是空气。
引风管道又叫烟气通道，简称烟道，内部流过的是烟气.烟囱是指最后把烟气排向高空的竖直筒状烟道。
在计算时，把烟囱看作是烟道的最后一部分。
但在讨论问题时，习惯上只把锅炉和烟囱之间的连接部分称为烟道。
很多锅炉要在烟道途中设置除尘器和引风机。
锅炉产生的烟气离开锅炉后，经过烟道，进入烟囱，再经过烟囱，排入大气。
本题目只布置烟气通道，小型燃油锅炉一般采用金属制圆形截面烟道。
可以几台锅炉共用一根烟囱。
对于很小的燃油燃气锅炉,也可以每台锅炉独立设一根烟囱.
3。
决定风道和烟道断面尺寸
只计算烟道断面尺寸.
烟道断面积
m2
V——烟气流量，Nm3/h;
当计算每一台锅炉的烟道时，用Vpy，当计算几台锅炉汇合后的烟道时,用Vzy。
——流过烟道的烟气温度,℃。
本题目中为简化计算，烟气温度允许近似取锅炉排烟温度.
Wy——烟气流速,m/s。
金属制烟风道的流速可以取10～15m/s。
根据断面积,决定烟道断面尺寸。
对圆形烟道是内径,矩形烟道是宽度和高度。
4。
决定烟囱高度和直径
燃用轻柴油锅炉的烟囱高度由环境影响评价决定。
本题目中由已知条件给出烟囱高度。
金属制烟囱的形状为上口与下口直径相同的圆筒形。
其内部烟气速度在全负荷时为10～20m/s，在最小负荷时不得小于2。
5～3m/s,以防冷空气倒灌。
用上面的烟道断面积计算公式计算烟囱流通断面积,求出内径.计算出最小负荷,最小负荷时的烟速.注意:
此处的烟囱尺寸与上一条说的烟道尺寸一般不同。
结果记入下表:
烟囱
高度
（m）
出口内径
（m）
锥度i
（%）
烟气温度
（℃）
烟囱出口烟气流速（m/s）
全负荷时
最小负荷时
0
（五）燃料储运方法的选择
1.计算锅炉房的燃油量
每天最大燃油量计算式：
t/天
全年燃油量计算式：
t/年
D0——全年热负荷，MJ/年;
Qnet,ar-—燃料油的收到基低位发热量，kJ/kg；
ηgl——锅炉热效率（取百分数的分子计算），％。
2.选择贮油罐与日用油箱
参考电子文件《燃油燃气锅炉房设计手册》P354~355、P427~431、P434、P437～438。
贮油罐与日用油箱
类别
个数
型号
公称容积
（m3）
有效容积
（m3）
外形尺寸（mm）
生产厂家
贮油罐
日用油箱
（六）锅炉房工艺布置
参考锅炉教材P418第16行～P422倒数第5行，P362第3行～P363倒数第6行，都是只挑选与小型燃油热水锅炉房相关的内容看。
补充说明如下：
1.锅炉房建筑
（1）锅炉房的组成
（2）锅炉房建筑安全要求
锅炉房每层至少有两个通往室外的门.
锅炉房底层至少有一个门的宽度在2～2。
5m,以利于日常所用设备的进出。
（3）锅炉房建筑布置形式
锅炉房作单层布置，送风机放在炉前（没有引风机），不设风机间。
厂房柱距系列：
3m，4。
5m，6m,7。
5m，9m,10.5m，12m。
一个锅炉房只采用一种柱距和一种跨距，柱距和跨距可以不同。
需要时，可以在柱距方向的两端对称设置边跨：
1.8m,2.1m,2.4m，3m,也可使用2.5m.
2.锅炉房设备布置
（1）一般原则
（2）锅炉布置
炉前距、侧墙距与炉后距不得小于以下规定：
单台锅炉容量
炉前（m）
锅炉两侧和
后部通道（m）
蒸汽锅炉（t/h）
热水锅炉（MW）
燃煤锅炉
燃气（油）锅炉
1～4
0.7～2.8
3。
00
2。
50
0.80
6~20
4。
2～14
4。
00
3.00
1。
50
≥35
≥29
5。
00
4。
00
1.80
卧式锅壳式锅炉，要在炉前留出不小于锅炉长度的抽管检修用距离。
两种大小不同的锅炉，要求炉前对齐，炉后位置可以不齐。
（3）辅助设备布置
3.风烟管道和主要汽水管道布置
热水锅炉房没有分汽缸。
本题目不设计分水缸和集水缸（又叫分水器和集水器）。
（七）制图要求
参考教材P422倒数第4行～P425第9行。
补充说明如下：
1。
热力系统图
（1）锅炉房的热力系统图性质上类似于流程图,设备大小、距离、位置完全不考虑比例和尺寸，只考虑设备的相对大小和设备上接管的复杂程度.比如锅炉的接管较多，可以画大一些。
水箱接管较少，可以画得小,离子交换器接管很复杂，就要画得大。
（2）各设备在图纸上的摆放位置主要考虑使流程表达清晰，看图顺畅，与实际安装位置无关。
（3）设备的朝向、方位要符合人的感觉习惯。
比如把水箱的进水口画在上面，出水口在下面，排水口在最底部。
锅炉和离子交换器底座朝下，不要横过来或倒过来，等等。
（4）锅炉房热力系统图管路都用单线画，都用粗实线。
阀门用细实线画。
锅炉、离子交换器、水箱、水泵等设备轮廓线都用细实线。
管路标注介质种类，连同阀门附件，都要有图例说明.
要标注的主要管径有：
锅炉房供水管、回水管,每一台锅炉的进、出水管,从循环水泵到锅炉的管子，从补水箱到补水泵和从补水泵到补水点的总管管径。
（5）全部设备要有编号，要绘制全部设备（包括平面图上有、但系统图上没出现的设备）的设备明细表。
紧贴标题栏，序号从下向上排列。
（6）标题栏按照我校对课程设计统一规定的格式绘制。
2。
设备布置图
要求画出平面图一张.
（1）平面图是设备的实际安
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