锅炉及锅炉房设备课程设计22222.docx
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课 程 设 计
课程设计名称：
锅炉房工艺与设备课程设计 专业班级：
建筑环境与设备工程1201班 学生姓名：
施智 学 号：
201214030107
指导教师：
陈雁
课程设计地点：
32518
课程设计时间：
2016.1.4至2016.1.16
目录
26/28
设计任务书 3
一.设计概况 7
二.原始资料 7
2.1煤质资料 7
2.2水质资料 7
2.3最不利用户阻力取值 8
2.4气象资料 8
三.热负荷、锅炉类型及台数的确定 8
3.1热负荷计算 8
3.2锅炉类型及台数的确定 8
四.给水和热力系统设计 9
4.1水处理方案的确定 9
4.2热网循环水量及循环水泵的选择计算 9
4.3热网补给水量及补给水泵 11
4.4钠离子交换器的选择计算 11
4.5软化水箱体积的确定 12
4.6计算锅炉排污量和决定排污系统 12
4.7除氧系统的设备设计及选择计算 12
五.送、引风系统的设备选择 13
5.1计算送风量和排烟量 13
5.2确定送、引风系统及其初步布置 14
六.分水缸的选择 17
6.1连接分水缸各管径的确定 19
6.2分水缸筒体长度的确定 20
6.3分水缸筒体直径的确定 20
6.4除尘器的选择计算 20
七、运煤除灰方法的选择 20
7.1计算锅炉房耗煤量和灰渣量.
...........................................................20
7.2运煤系统的选择.
...............................................................................21
7.3除渣系统的选择.
...............................................................................21
7.4计算煤斗和渣斗的容积.
...................................................................21
7.5确定煤场、渣场面积.
.......................................................................26
八、工艺布置 26
九、总结 28
十、参考文献与资料 28
第1章工程概况
1.1设计任务
该锅炉房为厂内新建锅炉房，要求向工厂办公区、宿舍区及附属住宅区有关建筑物供95/70℃热水。
整个热网采用补水泵定压系统，系统用户与锅炉房最高相对标高为
25米；供热外网共分三个区，采暖面积共7.8万平米。
1.办公区（包括所有教师宿舍楼，共3.1万平米）距锅炉房最远平面距离为1500米。
2.宿舍区（位于厂内，共2万平米）距锅炉房最远平面距离为700
米。
3.附属住宅区（工厂家属院，共2.7万平米）距锅炉房最远平面距离为1800米。
1.2燃料资料煤质资料：
元素分析成分：
Wy=8.85% Ay=27.37% Sy=0.46%
Cy=57.42% Hy=3.81% Ny=0.93%Oy=7.16%
可燃基挥发分38.48%，应用基低位发热量Qdwy=21350kJ/㎏。
查文献，得该厂锅炉房实际使用的是小窑煤矿生产的Ⅲ类烟煤，其煤质与安徽淮南烟煤一致。
因此，本设计在锅炉房设备的选择与设计计算时均以淮南烟煤为依据。
1.3水质资料
锅炉房用水为城市自来水网，其水质化验结果为：
H=5.2mmol/LHR=1.9mmol/LHft=3.3mmol/LA=1.9mmol/LPH=7.5
供水压力为0.35MPa
溶解固形物=430mg/L
1.4最不利用户阻力取值为0.03MPa
第2章 锅炉的选择
2.1 热负荷的计算
该锅炉只承担住宅的采暖当无建筑设计热负荷资料时，民用建筑的采暖热负荷，可按式2-1计算[3]：
Q1=qhAc
式中 Q1——采暖设计热负荷（W）；
qh——采暖热指标（W/m2）查相关规范取70W/m2；
Ac——采暖建筑物的建筑面积（m2）。
（2-1）
根据式2-1，采暖设计热负荷Q=70×78000=5.46×106W
根据原始的热负荷设计资料，主要进行采暖热负荷，考虑管网热损失、漏损系数和同时使用系数后得出最大计算热负荷。
锅炉最大计算热负荷[1]为：
（2-2）
Qmax=
K0K1Q
式中 K0——管网热损失及漏损系数，见表2-1，本设计中取1.08；
K1——为采暖热负荷同时使用系数，见表2-2，本设计中取1.0。
表2-1 室外管网热损失及漏损系统K0
敷设方式
管道种类
架空 地沟 直埋
热水管网 1.07~1.10 1.05~1.08 1.02~1.04
表2-2 同时使用系数K1、K2、K3、K4、K5
项目
K1
K2
K3
K4
K5
推荐值
1.0
0.7~0.9
0.7~1.0
0.5
0.8~1.0
注：
生活用热负荷同时使用系数采取0.5，若生活用热和生产用热时间错开，则K4=0。
所以，锅炉最大计算热负荷为：
Qmax=K0K1Q1=1.08×1.0×5.46=5896.8KW=5.9MW
3.2锅炉类型及台数的确定
采暖介质是热水，供水温度95℃，回水温度70℃；经计算知最大计算热负荷为：
5.9MW，同时考虑到该用户使用附近地区小窑煤矿生产的等具体条件，本设计决定选用燃烧Ⅲ类烟煤的双锅筒横置式链条炉三台,型号为SHL2.1-0.4/95/70-AⅢ,单台锅炉的额定热功率为2.1MW，即2100KW，额定出水压力0.4MPa；供回水温度分别为95℃和70℃。
值班采暖和低负荷时一台锅炉运行，最冷时三台运行；正常情况两台运行，无需备用锅炉。
四.给水和热力系统设计
4.1水处理方案的确定
（1）热水锅炉对给水的水质要求
根据《低压锅炉水质标准》规定，对于供水温度≤95℃的热水锅炉，补给水和循环水的水质要求如表所示：
项目
锅内加药处理
锅外化学处理
给水
锅水
给水
锅水
悬浮物（mg/L）
≤20
——
≤5
——
总硬度（mmol/L）
≤6
——
≤0.6
——
PH值（25℃）
≥7
10~12
≥7
10~12
溶解氧（mg/L）
——
——
≤0.1
——
含油量（mg/L）
≤2
——
≤2
——
（2）水质处理方案的确定
本锅炉房原水的硬度超过给水水质标准，故需要进行软化处理。
由于热水锅炉不存在水的蒸发，水中盐类的浓度不会增加，碱度也不会提高，而且保持一定的碱度，还可以避免金属壁的腐蚀。
据此，决定采用单级钠离子交换软化法，为克服顺流再生软化法盐耗大，出水水质较差的缺点，本设计采用“低速逆流再生”钠离子交换软化系统。
4.2热网循环水量及循环水泵的选择计算
序号
名 称
符号
单位
计算公式或数值来源
数 值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
总 热 负 荷供水温度
回水温度热网循环水量
锅炉房自用水及安全系循环水泵总流量循环水泵台数
每台循环水泵流量锅炉房内部阻力用户系统阻力
热网干管实际长度热网供、回干管水阻力
循环水泵压头
循环水泵选择流量
扬程
QmaxtgthGx1
K
Gx0n
Gxh1h2L
h3Hz
Q
KW
℃
℃吨/h
吨/h台
吨/h米水柱米水柱m
米水柱
米水柱
吨/h米水柱
计 算 值给定
给定0.86Qmax/tg-th=0.86×5896.8/95-70
KGx1=1.1×202.8
三台使用其中一台备用
Gx0/n=223.1/3
一般为5~13，取值散热器采暖系统1~2，取给定值（1.2~1.3）×0.02L=1.2（h1+h2+h3）=1.2×（12+2+45）=
5896.8
95
70
202.8
1.1
223.1
4
74.4
12
2
1800
45
70.8
100
80
型号
转速
r/min
ISG80-250（I）
2900
功率
效率
kw
37
69%
4.3热网
4.3.1补给水量及补给水泵
名称
计算公式及数值来源
3%
选取（1%-
3%）
0.03*202.8
1.1×Gwb1
高位水箱安装标高
Hj+ΔHb-Zb
+（3-
5）=25+0.5-
2+5=
一用一备
吨/h
吨/h米
K
Gwb1GbHj
补给率
热网补给水量补给水泵流量系统补水点压差
1
2
3
4
数值
单位
符号
序号
6.1
6.7
25
米水柱
H
补水泵扬程
5
28.5
补水泵台数
补给水泵的选择型号
流量扬程
配用电机型号功率
转速
效率
6
2
吨/h
米水柱
Q
H
12.5
ISG50-160
32
KW
r/min
N
N
ŋ
3
2900
52%
4.4钠离子交换器的选择计算
软化水量计算
锅炉补水量Gg=3%*202.8=6.1t/h
热水管网补水量Gw=4%*202.8=8.1t/h
水处理设备自耗软水量Gz=ωFρ=2*1.77*1=3.54t/h所需软水量G=1.2（Gg+Gw+Gz）=21.3t/h
逆流再生离子交换器选用LNN-150型，直径1500mm,软化水量26.5吨/h,离子交换器运行数据略.
4.5软化水箱体积的确定
本锅炉房设软化水箱一只，体积按30分钟的补给水量计算，即
Vrs=0.5Gwb1*4.5=0.5*6.1*4.5=13.725m3
现选用方形开式水箱其尺寸为3000×2000×2500mm,公称体积为15m3
4.6计算锅炉排污量和决定排污系统
本设计采用连续排污与定期排污相结合，根据参考资料[2]确定连续排污率为2%，选型号为DLDC-65B除污器，除污管接地沟。
五.送、引风系统的设备选择
5.1计算送风量和排烟量
根据使用的燃料成份计算得出燃料消耗量、送风量和排烟量。
（以下计算是按一台锅炉计算）
1）平均每小时最大耗煤量：
Bmax=Q
Qmax
´h
= 5896.8
22211´0.76
=0.349kg/s
=1257.6kg/h
net，ar gl
燃料消耗量：
Bj=1257.6´（1-
2）理论空气量
12）=1106.7kg/h
100
Vk0=0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har－0.0333Oar
=0.0889×（57.42+0.375×0.46）+0.265×3.81－0.0333×7.16
=5.89m3/kg
3）实际供给空气量
Vk=αVk0=1.5×5.89=8.84m3/kg
式中α 过量空气系数取1.5
4）理论烟气量
VRO2=VCO2+VSO2=0.01866（Car+0.375Sar）
=0.01866（57.42+0.375×0.46）
k
=1.07m3/KgVH2O0=0.111Har+0.0124War+0.0161V0
=0.111×3.81+0.0124×8.85+0.0161×5.89
k
=0.627m3/kgVN20=0.79V0+0.008Nar
=0.79×5.89+0.008×0.93
=4.661m3/kg
y RO2 N2 H2O
V0=V +V0+V 0=1.07+0.627+4.661=6.358m3/Kg
5）实际烟气量
Vy=Vy0+1.0161（α-1）Vk0
=6.358+1.0161×0.5×5.89
=9.350m3/kg
5.2确定送、引风系统及其初步布置
5.2.1送风系统的设计
1）送风量的设计计算
Qg=β1×Bj×Vk0×（al¢¢-△al¢）×（tlk+273）/273×101.32/b m3/h
=1.1×1106.7×5.89×（1.5-0.1）×（273-3.8）/273×101.32/101.33
=9898.7m3/h
式中：
β1 风量储备系数，取1.1；
Bj 燃料计算消耗量，1106.7kg/h
Vk0-----理论空气量5.89m3/kg
tlk 冷空气温度，取-3.80C；
b 当地大气压力，取101.33kPa;
al¢¢ 炉膛出口过量空气系数，取1.50；
Dal¢炉膛漏风系数，取0.10；
因为一台锅炉对应一台鼓风机，所以风量是总风量的1/3，为3299.6m3/h,
根据送风量初选河南省鸿基鼓风机有限公司Y5-47-5C型鼓风机
Y5-47-4C型鼓风机性能参数如下：
机号
转速r/min
全压
（Pa）
流量
（m3/h）
功率
（Kw）
电机型号
5C
2900
1549-2265
5360-9870
7.5
Y132S2-2
2）风道断面的确定
根据参考文献[5]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。
F= V =
3600W
4F
π
4´0.061
3.14
D= =
3299.6
3600´15
=0.061m2
=0.28m
取风道为300mm，所以实际流速为
w= V =
3600F
13198.4
3600´3.14´0.302
=12.97m/s
2）风道阻力计算沿程摩擦阻力计算
因为风道的阻力主要取决于局部阻力，所以风道的沿程阻力用附加压力来取。
局部阻力阻力计算Dhjb1
D w2r
hjb1=x2
式中w—气体流速m/s
r—气体密度kg/m3，空气密度约为1.29kg/m3
z—局部阻力系数
根据实际风道，计算局部阻力系数x=14.76，带入各值得：
D w2r
hjb1=x2
=14.76×1.29×12.97²÷2=1601.5Pa
3）风机性能校核
根据参考资料[2]鼓风机压力富裕20%
DH=b2×Dhjb×101.3÷B
=1.20×1601.5×101.3÷101.3=1921.80Pa
式中b2—压力储备系数，取1.20
由此可见，所选风机的风量和风压都有一定余量，该鼓风机选择合适。
5.2.2引风系统设计
1）排烟量设计计算
Qy=1.1×Bj×Vy0×（273+tpy）÷273×101.32÷b
=1.1×1106.7×6.358×（273+162）÷273×101.32÷101.3
=12333.03m3/h
因为一台锅炉对应一台引风机，所以风量是总风量的1/3，为
4111.01m3/h，根据参考资料[2]送风量初选河南省鸿基鼓风机有限公司Y5-47-6C型引风机。
Y5-47-6C型引风机性能参数如下：
机号
转速
r/min
全压
（Pa）
流量
（m3/h）
功率
（Kw）
电机型号
6C
2850
2452-3364
8020-15129
18.5
Y160L-2
2）烟道断面的确定
根据参考文献[5]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
F= V =
3600W
4F
π
4´0.076
3.14
D= =
4111.01
3600´15
=0.076m2
=0.311m
取风道为直径360mm圆形的，所以实际流速为
w= V =
3600F
4111.01
3600´3.14´0.182
=11.22m/s
3）烟道阻力计算沿程摩擦阻力计算
因为风道的阻力只要取决于局部阻力，所以风道的摩擦阻力可不计算。
炉膛出口到引风机局部阻力Dhjb1
计算公式类似于鼓风机设计公式
根据实际风道，计算局部阻力系数x=5.56
D w2r
hjb1=x2
=5.56×1.34×11.22²÷2=468.96Pa
引风机出口到烟囱的局部阻力Dhjb2，x=1.15
=1.15×1.34×11.22²÷2=97.00Pa
炉膛阻力Dhjb3，取200Pa
除尘器阻力,取1200Pa
烟道阻力为Dhyd=Dhjb1+Dhjb2+Dhjb3+Dhjb4
=468.96+97.00+200+1200=1965.96Pa
4）引风机性能校核
根据参考资料[2]鼓风机压力富裕20%
DH=b2×Dhyd×101.3÷B
=1.20×1965.96×101.3÷101.3=2359.15Pa
式中b2—压力储备系数，取1.20
由此可见，所选风机的风量和风压都有一定余量，该引风机选择合适。
5.2.3烟囱的计算
1）烟囱的出口直径（内径）取烟囱出口流速w2=15m/s,则
考虑积灰等因素，取d2=0.8m,则烟囱出口实际烟速为
=12333.03÷（0.8÷0.0188）²=6.81m/s
2）烟囱底部直径（内径）
根据参考文献[5]取烟囱锥度i=0.03，烟囱高度H由书中表8.3-10选取
H=40m。
则底部直径d1=d2+2i´H=0.8+2´0.03´40=3.2m
3）烟囱阻力计算
l烟囱沿程摩擦阻力：
Dm lrv2
hyc=8i×2
=0.04÷8÷0.03×1.34×6.81²÷2=5.18Pa
式中l—沿程摩擦阻力系数，取0.04
l烟囱出口阻力：
Djb
v2r
hyc=x2
=1.1×6.81²×1.34÷2=34.18Pa
x—烟囱出口阻力系数，取1.1
所以烟囱的阻力为：
Dh=Dhjb+Dhm=5.18+34.18=39.36Pa
yc yc yc
4）烟囱引力计算
一直烟囱内的烟气平均温度，设tpj=162oC，外界空气温度tk=—3.8oC
所以烟囱的引力为：
S=H
´（r）0´
273
k pj
-r0
273
=40*（1.29×273÷269.2-
yc yc k
273+t
yt+273
1.34×273÷435）=18.69Pa
式中r0，r0—标准状态下空气和烟气的密度
k y
5）引风机性能校核
引风机出口至烟囱出口烟道阻力为：
Dh2=Dhjb2+Δhyc+Syc
=97+39.36+18.69=155.05Pa
显而易见，Dh2>Syc所以，引风机出口为正压。
本设计由于引风机啊装在
锅炉房内，施工时应注意引风机出口侧的引导器接头处的严密性，以及锅炉房的卫生条件。
六.分水缸的选择
6.1连接分水缸各管径的确定：
锅炉水量G=227.50t/hD=√（4G/3600ΠV）
分水缸速度V可取0.1—1.0m/s
（1）集中办公区分水管直径：
G1＝90.42t/h
取V=2m/s 得d1为0.126m
查设计手册得集中办公区分水管直径d1为150mm；
（2）宿舍区分水管直径：
G2＝58.33t/h
取V=2m/s 得d2为0.102m
查设计手册得宿舍区分水管直径d2为125mm；
（3）附属住宅区分水管直径：
G3＝78.75t/h
取V=1.5m/s 得d3为0.118m
查设计手册得附属住宅区分水管直径d3为125mm；
（4）进到分水缸的一根进水管直径：
G=75.83t/h，
取V=2m/s 的d为0.116m
查设计手册d=125mm
G总=227.50t/h d总=0.201m
查设计手册d总=250mm
6.2分水缸筒体长度的确定：
按接管数确定，计算如下：
X1=d1+120=270mmX2=d1+d2+120=395mmX3=d2+d3+120=370mmX4=d3+d4+120=495mm
X=130+X1+X2+X3+X4+120+2h=2080mm
h查参考资料为150mm.
6.3分水缸筒体直径的确定：
按经验值估算确定：
筒体直径D等于1.5~3倍的接到分水缸的分水缸支管的最大直径。
所以筒体直径D=2×dmax=2×250=500mm
6.4除尘器的选择计算
根据锅炉的额定热功率，根据相关参考资料选择除尘型号为XD-2
运煤除灰系统的确定
7.1计算锅炉房耗煤量和灰渣量
锅炉房耗煤量B=BMAX=1257.6kg/h≈1.3t/h
A
æ
4
Bç ar+
Qnet，ar ö
锅炉房灰渣量G=
ç100
è
100´33913÷
ø
q
÷
式中 G----每台锅炉的灰渣量，t/h；B 锅炉的平均或最大耗煤量，
t/h；A----煤的工作质灰分，%；q4 煤的机械不完全燃烧损失，
%；Qnetar 煤的工作质低位发热量，KJ/Kg
由煤质资料可知A=27.37%；Qnet，ar=22211kJ/kg；查表得q4=12%
则锅炉房灰渣量G=0.46t/h
7.2运煤系统的选择
对干单层布置的人工加煤的锅炉，一般采用手推车从煤场往锅炉房的炉前运煤。
机械加煤的锅炉应采用机械化运煤系统。
根据上煤机械的不同，工业锅炉房的机械化运煤系统一般有一下列几种:
1.胶带输送机上煤的运煤系统;
2.多斗提升机上煤的运煤系统，
3.埋刮板输送机上煤的运煤系统;
4.单斗滑轨输送机上煤的运煤系统，
5.吊煤罐上煤的运煤系统，
6.简易小翻斗上煤的运煤系统等。
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