锅炉及锅炉房设备课程设计.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
第2章 锅炉的选择 4
2.1 热负荷的计算 4
3.2锅炉类型及台数的确定 5
四.给水和热力系统设计 5
4.1水处理方案的确定 5
4.2热网循环水量及循环水泵的选择计算 6
4.3热网 6
4.3.1补给水量及补给水泵 6
4.4钠离子交换器的选择计算 7
4.5软化水箱体积的确定 7
4.6计算锅炉排污量和决定排污系统 7
五.送、引风系统的设备选择 8
5.1计算送风量和排烟量 8
5.2确定送、引风系统及其初步布置 8
5.2.1送风系统的设计 8
5.2.2引风系统设计 10
5.2.3烟囱的计算 12
六.分水缸的选择 13
6.4除尘器的选择计算 14
运煤除灰系统的确定 14
八、工艺布置（锅炉房工艺布置详细见系统平面图和和剖面图。
） 18
九、小结 18
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/L
A=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]：
（2-1）
式中——采暖设计热负荷（W）；
——采暖热指标（W/m2）查相关规范取70W/m2；
——采暖建筑物的建筑面积（m2）。
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）
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
管道种类
敷设方式
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：
=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）
总硬度（mmol/L）
PH值（25℃）
溶解氧（mg/L）
含油量（mg/L）
≤20
≤6
≥7
——
≤2
——
——
10~12
——
——
≤5
≤0.6
≥7
≤0.1
≤2
——
——
10~12
——
——
（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
型号
转速
功率
效率
Qmax
tg
th
Gx1
K
Gx0
n
Gx
h1
h2
L
h3
Hz
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
r/min
kw
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）=
ISG80-250（I）
5896.8
95
70
202.8
1.1
223.1
4
74.4
12
2
1800
45
70.8
100
80
2900
37
69%
4.3热网
4.3.1补给水量及补给水泵
序号
名称
符号
单位
计算公式及数值来源
数值
1
2
3
4
5
6
补给率
热网补给水量
补给水泵流量
系统补水点压差
补水泵扬程
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
K
Gwb1
Gb
Hj
H
Q
H
N
N
ŋ
吨/h
吨/h
米
米水柱
吨/h
米水柱
KW
r/min
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
ISG50-160
3%
6.1
6.7
25
28.5
2
12.5
32
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：
燃料消耗量：
2）理论空气量
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）
=1.07m3/Kg
VH2O0=0.111Har+0.0124War+0.0161Vk0
=0.111×3.81+0.0124×8.85+0.0161×5.89
=0.627m3/kg
VN20=0.79Vk0+0.008Nar
=0.79×5.89+0.008×0.93
=4.661m3/kg
Vy0=VRO2+VN20+VH2O0=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×（-△）×（tlk+273）/273×101.32/bm3/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;
-----炉膛出口过量空气系数，取1.50；
-----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=10~15m/s，风管断面尺寸按=15m/s计算。
取风道为300mm，所以实际流速为
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
式中—气体流速m/s
—气体密度kg/m3，空气密度约为1.29kg/m3
—局部阻力系数
根据实际风道，计算局部阻力系数=14.76，带入各值得：
=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%
=××101.3÷B
=1.20×1601.5×101.3÷101.3=1921.80Pa
式中—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=10~15m/s，风管断面尺寸按=15m/s计算
取风道为直径360mm圆形的，所以实际流速为
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
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=5.56
=5.56×1.34×11.22²÷2=468.96Pa
引风机出口到烟囱的局部阻力，=1.15
=1.15×1.34×11.22²÷2=97.00Pa
炉膛阻力，取200Pa
除尘器阻力,取1200Pa
烟道阻力为=+++
=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%
=××101.3÷B
=1.20×1965.96×101.3÷101.3=2359.15Pa
式中—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+2iH=0.8+20.0340=3.2m
3）烟囱阻力计算
l烟囱沿程摩擦阻力：
=0.04÷8÷0.03×1.34×6.81²÷2=5.18Pa
式中—沿程摩擦阻力系数，取0.04
l烟囱出口阻力：
=1.1×6.81²×1.34÷2=34.18Pa
—烟囱出口阻力系数，取1.1
所以烟囱的阻力为：
+=5.18+34.18=39.36Pa
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：
=40*（1.29×273÷269.2-1.34×273÷435）=18.69Pa
式中，—标准状态下空气和烟气的密度
5）引风机性能校核
引风机出口至烟囱出口烟道阻力为：
+Δhyc+Syc
=97+39.36+18.69=155.05Pa
显而易见，>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/h
D=√（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/hd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=270mm
X2=d1+d2+120=395mm
X3=d2+d3+120=370mm
X4=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×=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
锅炉房灰渣量G=
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。
本设计选用运煤方式为多斗上煤机和皮带输送机联合组成的运煤系统。
7.3除渣系统的选择
工业锅炉房用到的机械化除灰系统，一般有下列几种:
1.负压气力除灰系统;
2.低压水力除灰系统;
3.机械式除灰系统，其中包括刮板输送、刮斗输送、胶带输送、振动输送和螺旋输送机输送等形式的除灰系统。
综合考虑，本设计除渣方式为机械刮板输送方式。
7.4计算煤斗和渣斗的容积
锅炉前煤斗容积，储煤量应满足锅炉8h（三班运煤工作制）锅炉额定耗煤量，则炉前煤斗储煤量为12t，容积Vm=10m3（煤的堆积密度1.2t/m3）
渣斗容积，储渣量应为满足8h（一个班）的储渣量
则渣斗储渣量为4.2t，容积Vz=6m3（灰渣的堆积密度为0.7t/m3）
灰渣斗出口与地面或轨面的净距，用汽车运渣时不小于2.6米。
选择运煤、除渣设备（包括磁选、筛分等）
4.1运煤设备选择
1）多斗式提升机型号：
PL350
2）筛分设备：
单轴振动筛其运动轨迹为圆，具有结构简单、运动平稳、效率高，透筛性好、工作可靠、维修方便等特点。
根据耗煤量选用DD918型单轴振动筛
3）称重设备：
选用ICS-10型微机皮带秤（单机式悬臂秤架）
ICS微机皮带秤适用于对各种粉粒、块状物料进行连续动态称重，是理想的新型智能化高精度计量设备。
4）磁选设备：
选用JK-506550型电磁辊式磁选机
型电磁辊式磁选机具有分离可靠、结构简单、运转稳定、轻便灵活等特点。
可在输送机中部或头部卸料前白动从被输送的散状物料中分离出铁磁性杂物，并由弃铁胶带弃到指定地点。
5）传送带及其相关设备的选用
输煤系统输送量Q=t/h
式中Q----运煤系统的输送量，t/h；
B----锅炉房发展后的最冷月份昼夜平均耗煤量，t/h；
K----运输不平衡系数，一般为1.2；
t----运煤系统每昼夜工作时间，h。
一班运行时，一般≯7h；两班运行时，一般≯14h；三班运行时，一般≯20h；
由计算可知B=1.3t/h。
运行方式为三班制，则可取t=16h
则输煤系统输送量Q=2.34t/h
a.输送带
输送带既是牵引件，又是承载件。
常用的输送带有普通型橡胶带和塑料带两种。
普通型橡胶带由覆盖胶（橡胶）和多层帆布制成，张力主要由帆布层承受。
普通型橡胶带的帆布径向扯断强力为56公斤/厘米一层。
覆盖胶的厚度取决于物料的特性，运送煤时一般选用上胶3毫米，下胶1.5毫米，运送煤渣时一般选用上胶4.5毫米，下胶1.5毫米。
橡胶带接头推荐采用硫化接头，其接头强度可达橡胶带本身强度的85~90%。
用卡子连接时，接头强度只有橡胶带本身强度的35~40%，它只适合于检修时间要求短的场合。
橡胶带的安全系数m值见表：
塑料带在耐磨和耐腐方面优于橡胶带，但在弹性和对气候的适应性方面不如橡胶带。
塑料带有多层芯和整芯两种。
多层芯塑料带和普通垫橡胶带相似，其帆布径向扯断强力也为56公斤/厘米一层。
整芯塑料带成本低质量好，整芯厚度目前有4毫米和5毫米两种。
整芯塑料采用塑化接头时，安全系数m=9；机械接头时，强度大大降低，应取安全系数m=18。
因此，整芯塑料带采用塑化接头极为必要。
整芯塑料带的有关参数见下表：
综上比较，输送带选用普通型橡胶带。
输送带宽度选定：
B=650mm；长度：
L
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