课程设计 采暖用热水锅炉房工艺设计.doc

某采暖用热水锅炉房工艺设计1. 锅炉型号和台数的选择31.1 热负荷计算31.2 锅炉型号和台数选择 42. 水处理设备的选择及计算42.1 确定水处理设备生产能力42.2 决定水的软化方法 42.3 软化设备选择计算 53. 给水设备和主要管道的选择计算 53.1 给水设备的选择计算 53.2 主要管道的管径计算 74. 送、引风系统的设计7 4.1 计算送风量和排烟量 74.2 决定送引风管道系统及其初步布置 84.3 决定风道和烟道断面尺寸84.4 决定烟囱的直径 9 5.料储运方法的选择 10 5.1 计算锅炉房的燃油量 10 5.2 选择贮油罐与日用油箱106. 锅炉房工艺布置106.1 锅炉房建筑106.2 锅炉房设备布置116.3 风烟管道和主要汽水管道布置11热源与热网课程设计说明书热源部分 设计题目：某采暖用热水锅炉房工艺设计 设计地点：*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，为以后的学习以及毕业设计奠定基础。设计题目：4号题目采暖设计热负荷（MW）4.2管网与用户端总阻力（MPa）0.22循环水泵入口定压（MPa）0.25气象资料:采暖室外设计温度:-5 采暖室外平均温度1.4 采暖天数98 采暖房间室内计算温度18 （一）锅炉型号和台数的选择1.热负荷计算(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简化为：QmaxK0K1Q1 MWQ1采暖最大热负荷（热网输送的总负荷），MWK11 ；K01.121.18 。取 K01.15Q1=4.2 MW Qmax4.83MW(2)平均热负荷 QpjK0Q1pj Q1pj =Q1pj =3.03MW Qpj3.49MW(3) 全年热负荷公式简化为：D0K0D1 MJ/年 29516659.2MJ/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24）简化为：D124n1Q1pj×3600 MJ/年 25666660.2MJ/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。98天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4.833.49295166592.锅炉型号和台数选择(1)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循环水泵出口的最高压力。 (2)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23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。选择锅炉 型号WNS 2.81.0/95/70/Y(Q) 生产厂家 天津盛安锅炉容器有限公司台数2 设计效率92% 排烟温度180*方案分析：因为锅炉的最大热负荷为4.83MW 平均热负荷为3.49MW选用两台2.8MW的锅炉既可以满足最大热负荷的要求。又可以在事故时在锅炉开足马力的时候能够提供2.8MW的负荷。满足大多数用户的要求。（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GB15762008工业锅炉水质（以下简称“水质标准”）中热水锅炉的要求（该标准热水锅炉部分内容见下页表），决定水处理的方式。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28）简化为：所需软化水量：G1.2（GbrwGzh） t/hGzh是水处理系统的自耗水量，本题目中可按Gbrw的1015计算。取为12%Gbrw取网循环水量的2%热网环水量=0.86Qmax/Ct =166.2t/h Gbrw=3.32t/h Gzh=0.40t/hG=1.2(3.32+0.40)=4.46t/h2.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.在实际工作中，原水水质较好，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。如选全自动组合式交换器，选用一台能连续出水的即可。设计地点悬浮物(mg/L)总硬度(mmol/L)总碱度(mmol/L)溶解固形物(mg/L)PH冬季水温（）*1.25.083.1430075原水水质资料：市政给水（自来水），供水压力：0.3 MPa 最高地下水位：-6 m根据自来水的水质资料选用ZRJ-4型自动软水器其出水量为3.05.0t/h经软化后出水硬度小于0.015mmol/L符合/0.60mmol/L的水质要求。、技术参数如下：型号：ZRJ-4 软化水量：3.05.0t/h 出水硬度：0.015mmol/L 3.软化设备选择计算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。 故不考虑除氧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。本课程设计不考虑排污（三）给水设备和主要管道的选择计算1. 循环水泵扬程的计算H>=H1+H2+H3H1锅炉房阻力损失，取100KPa;H2供回水管网阻力损失H3最不利用户内部阻力损失H2+H3总和为0.22 MPH>=H1+H2+H3=0.32MP每台锅炉流量G=0.86Q/Ct=96.32t/h2. 循环水泵的选择循环水泵台数的选择为便于控制以一台锅炉配一台泵的形式，故选用3台循环水泵其中一台备用。循环水泵的技术参数：型号：IS100-65-200流量：100m3/h 扬程：50m 电机功率22kw转速：2900 r/min 补给水泵的选取热水系统的补水量一般根据系统正常补水和事故补水确定并宜为正常补水的45倍，系统的小时泄露量宜为系统总的水容积的1%. 按照60min的补水量补水。故=166.2×1%×4=6.65t/h=6.65 m3/h静水压线为循环水泵入口定压（MPa）0.25MP技术参数如下：型号：IS65-40-315流量7.5m3/h 扬程32.3m转速1450r/min 配用电机4kw型号112M4补给水箱的选取：按照40min的补水按6.65*2/3= 4.43m3。选取方形开式水箱电动泵类别台数水 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3IS100-65-200100502900221410*540*515补给水泵2IS65-40-3157.532.31450112M-441125*490*540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1方形开式水箱5.05.22400*16001500膨胀容积的计算=ata水的单位体积膨胀系数取0.0006t水温波动范围，25 系统总的水容量膨胀容积为=t=2.49/h选择圆形膨胀水箱技术参数如下：公称容积0.3有效容积0.33筒体内径800mm 高度800 mm水箱总高度970mm参见锅炉房实用设计手册（第二版）P3347. 主要管道和阀门的选择1锅炉房循环水进出总管的管径总管的流量为166.2t/h 即约为166.2m3/h取管内流速为1.5m/s则循环水管的管径可由下式确定d=18.8=18.8=197.9mmd管道内径，mm G工作状态下的体积流量m3/h；v工作状态下的流量。循环水进出总管管径取外径219壁厚为6的钢管219*6水泵至锅炉循环水管管径d'=18.8=×18.8=140mmDN125取140×4.5外径140mm壁厚4.5mm同理补水泵至锅炉的管径为38*3（四）送引风系统的设计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：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；gl锅炉热效率（取百分数的分子计算），。B=2.55×kg/h锅炉房每小时最大燃油量计算式： kg/hQmax锅炉房计算热负荷，MW；B=4.40×kg/h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。本课程设计由于选用的是两台相同的锅炉故不必进行分配。(2)送风量计算收到基成分（）CarHarOarNarSarAarMar85.5513.490.660.040.250.01020密度：888kg/m3收到基低位发热量Qnet,ar=42915KJ/Kg理论空气量V0k0.0889（Car0.375Sar）0.265Har0.0333Oar Nm3/KgV0k0.0889（85.55+0.375×0.25）+0.265×13.49-0.0333×0.66 =11.17m3/Kg对燃油炉，过量空气系数取1.1 ，实际空气量VkV0k Nm3/Kg Vk12.28Nm3/Kg因为燃油锅炉q40，所以BjB，则有每一台锅炉的送风量：VsfBVk Nm3/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。Vsf255×12.28=3131.4Nm3/h选用的鼓风机：型号：9-26N0 4.5A性能：5008m3/h H=4481Pa(3)排烟量计算RO2体积VRO20.01866(Car0.375Sar) Nm3/KgVRO20.01866（85.55+0.375×0.25）=1.60Nm3/Kg理论氮气体积V0N20.79V0k0.008Nar Nm3/KgV0N20.79×11.17+0.008×0.04=8.82Nm3/Kg理论水蒸汽体积V0H2O0.111Har0.0124Mar0.0161V0k Nm3/KgV0H2O0.111×13.49+0.0124×00.0161×11.17=1.68Nm3/Kg理论烟气量V0yVRO2V0N2V0H2O Nm3/KgV0y1.608.821.68=12.1Nm3/Kg实际烟气量VyV0y1.0161(1)V0k Nm3/KgVy12.11.0161（1.11）=12.2Nm3/Kg每一台锅炉的排烟量VpyBVy Nm3/hVpy255×12.2=3111Nm3/h上式中的 kg/h锅炉房总烟气量VzyBVy Nm3/hVzy4.40××12.2=5368Nm3/h上式中的 kg/h2.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，金属制烟风道的流速可以取1015m/s。烟道断面积 V烟气流量，Nm3/h；当计算每一台锅炉的烟道时，用Vpy ， F=*Vpy =0.12 F=1/4* d=0.39m当计算几台锅炉汇合后的烟道时，用Vzy 。F=Vzy*=0.21 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1015m/s 。取为12m/s4.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1020m/s，在最小负荷时不得小于2.53m/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。采暖期F=1/4* d=0.52m 仍取12/s最小负荷时：= t取为5=2.37MW =216kg/hVzy216*12.2=2635.2Nm3/h最小负荷时： = 0.21 Wy烟气流速，m/s 反算出 =5.89m/s符合不小于2.53m/s，的要求。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)采暖期最小负荷时100.520180125.89（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=10.56t/天全年燃油量计算式： t/年 =747.6t/年D0全年热负荷，MJ/年； 取平均热负荷Qnet,ar燃料油的收到基低位发热量，kJ/kg；gl锅炉热效率（取百分数的分子计算），。1. 选择贮油罐与日用油箱贮油罐锅炉房油罐的总容量应根据油的运输方式和供油周期等因素确定。由设计给出的燃油资料：0号柴油，汽车运输。对于汽车运输一般不小于510天的锅炉房最大消耗量。按8天一次运输 V=8*1000/888=90.4m3选用CY/型地埋式钢制轻油罐型号：CY/LQ-100 公称容积 100 实际容积112日用油箱：日用轻油箱一般应不大于锅炉房一昼夜的需要量。选用RQ-1型日用轻油箱V=10.56*1000/888=11.9m3型号RQ-1工作容积1（六）锅炉房工艺布置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底层至少有一个门的宽度在22.5m，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。两侧边跨：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140.72.83.002.500.806204.2144.003.001.5035295.004.001.80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.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）参考资料1.锅炉房设计规范GB500412008，中国计划出版社。2.吴味隆等编著，锅炉及锅炉房设备，第四版，中国建筑工业出版社，2006。3.锅炉房实用设计手册（第2版），机械工业出版社，2001。4.燃油燃气锅炉房设计手册，机械工业出版社，1998。5.燃油锅炉本体和部分设备计算数据图表6.部分锅炉房工程实例图纸