锅炉课程设计书.doc
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1、第1章 设计资料1.1设计目的 课程设计是“锅炉及锅炉设备”课程的主要教学环节之一,通过课程设计了解锅炉房的工艺设计内容,程序和基本原则,学习设计计算方法和步骤,提高运算和制图能力。1.2设计任务 燃油锅炉房工艺设计。1.3设计资料1.燃油资料:War=0 Aar=0.01% Car=85.25% Har=13.49% Oar=0.66%Sar=0.25% Nar=0.04% Q=42915 kJ/Kg2.水质资料:总 硬 度 HO=4.8 mmol/L 永久硬度 HF=2.1 mmol/L暂时硬度 HT=2.7 mmol/L 总 碱 度 AO=2.7 mmol/LPH=7.6 溶解周形物=2
2、68 mg/L3.蒸汽负荷及参数空调用汽: D=4.66t/h P=0.6MPa表压 凝水回收率为40%生产用汽: D=2.5t/h P=0.4MPa表压 无凝水回收生活用汽: D=0.8t/h P=0.3MPa表压 无凝水回收采暖用汽: D=1.0t/h P=0.3MPa表压 凝水回收率为40%4.扬州市气象资料(民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB 50736-2012)扬州室外计算温、湿度供暖室外计算温度()-2.3冬季通风计算温度()1.8冬季空气调节室外计算温度()-4.3冬季空气调节室外计算相对湿度(%)75夏季空气调节室外计算干球温度()34.0夏季空气调节室外计算湿球温度()
3、28.3夏季通风室外计算温度()30.5夏季通风室外计算相对湿度(%)72夏季空气调节室外计算日平均温度()30.6第2章 锅炉的型号及台数的确定2.1热负荷的计算 热负荷计算由公式: t/h (2-1)式中:、分别为空调、采暖、生产和生活最大热负荷,单位原来t/h;、分别为空调、采暖、生产和生活热负荷的同时使用系数;锅炉自耗热量和管网热损失系数。则夏季: Qa=1.05(1.04.66+0.82.5+0.50.8)=7.413 t/h冬季: Qw=1.05(1.01.0+0.82.5+0.50.8)=3.57 t/h 由于 故锅炉的热负荷取7.413 t/h。2.2锅炉的台数及型号的选择锅炉
4、房设计规范中规定:当锅炉内最大一台锅炉检修时,其余锅炉能满足工艺连续生产所需要的热负荷和采暖通风及生活用热所允许的最低热负荷。锅炉房的锅炉台一般不宜少于两台;当选用一台锅炉就能满足负荷和检修需要时,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。且为便宜布置、运行和检修宜选用相同型号的锅炉。考虑到实际情况,并结合本锅炉房的特点,拟选用两台燃油锅炉。由上节计算的最大热负荷为7.413t/h,最大工作压力为0.6MPa(夏季空调用汽),台数为两台,燃料为燃油。查了几种主要牌子的锅炉,确定使用河南太康永兴锅
5、炉。其卧式燃油蒸汽锅炉为卧式快装内燃三回程火管蒸汽锅炉.采用偏置炉胆湿背式结构,高温烟气依次冲刷第二及第三回程烟管,然后由后烟室经烟囱排入大气.锅炉装有活动的前后烟箱盖,使锅炉检修方便.锅炉配置技术性能良好燃烧器,采用了燃烧自动比例调节,给水自动调节,程序启停,全自动运行等先进技术,并具有高低水位报警和极低水位、超高汽压、熄火等自动保护功能.该型锅炉具有结构紧凑、安全可靠、操作简便、安装迅速、污染少、噪音低、效率高等特点。主要特点: 1、燃气蒸汽锅炉整体结构合理、紧凑、属锅炉岛型,符合快装出厂条件.本产品出厂时由三大部分组成;锅炉主机、烟囱及管路系统,其中主机和烟囱部分已在厂内制造完毕,主机所
6、配套的管路阀门、仪表已随机装妥,运至现场将主机和烟囱组装即可.现场接通气源、电源、水管路即可试车.大大缩短了安装周期,且可保证产品质量. 2、锅炉设计性能先进.该锅炉主机属整体结构,燃烧器装配在前烟箱盖上,本体主要布置受热面和燃烧室部分.具有结构合理、紧凑,钢材耗量低,炉胆采用偏置波形炉胆, 保温层选用新型轻质隔热保温材料,外包装采用彩色薄板,外形包装为长方体,使锅炉性能、重量、结构尺寸、外观造型与国内同容量产品相比具有明显的先进性和美观感.该锅炉给水设备配置在锅炉右侧的锅炉底座上使之与主机为一体,不须另做基础. 3、水循环简单,受压部件结构合理,在保证水质的情下,可以安全运行.查锅炉的技术参
7、数表,最终选用两台WNS4-1.25卧式燃油蒸汽锅炉,各类锅炉选型参数如下表(2-1): 表2-1 卧式燃油蒸汽锅炉选型参数表锅炉型号WNS4-1.25WNS6-1.25WNS8-1.25WNS10-1.25额定蒸发量(t/h)46810额定蒸汽压力(MPa)1.251.251.251.25额定蒸汽温度()193.4193.4193.4193.4给水温度()2020105105设计效率(%)8988.488.988.9适用燃料轻油、重油、天然气、液化气、城市煤气燃料耗量轻柴油(Kg/h)260377552662天然气(Nm3/h)320453634783受热面积(m2)121146.12052
8、43锅炉最大运输重量 (t)13.5152225锅炉运输尺寸(m)5.32.62.85.62.73.06.43.03.27.33.03.2锅炉安装外形尺寸(m)6.33.03.77.13.24.17.53.34.18.43.34.1第3章 给水及水处理设备选择 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。3.1确定是否要除碱 对于本锅炉房,由于,且排污率,不需要对锅水进行除碱。3.2水处理设备的生产能力的确定3.2.1给水量的确定 锅炉的给水量由下式确定: t/h (3-1)式中:K安全系数,一般取1.051.
9、10;系统热负荷,t/h;排污率,初选时按照2%10%选取,最终相差不大于3%为最终结果,否则重算,取8.4%;由式(3-1),。 3.2.2软水量的确定锅炉补给水就经软化处理,而除氧设备就处理全部锅炉给水。因为凝结水中杂质含量很少,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。锅炉给水量包括蒸发量、排污量。并考虑设备和管道漏损。锅炉补给水量由公式 (3-2)式中 D锅炉房额定蒸发量,t/h; 合格的凝结水回收量,t/h; 设备和管道漏损,%可取0.5%; 锅炉排污率,%由任务书中中可求凝结水回收量为空调用气或采暖用气的凝结水回收量,由于锅炉的最大热负
10、荷是夏天时,故取空调用气的凝结水回收量为准,则 Gn=4.660.4=1.864 t/h由2.1节可知7.413 t/h,假设排污率为8.4%,则 水处理设备自耗饮水一般是用于逆流再生道理工艺的逆流冲洗过程,其流量可按预选的离子交换器直径估算: (3-3) 式中 逆流冲洗速度,m/s,低流速再生时取2 m/s,有顶压时取5 m/s; F交换器截面积,m2; 水的密度,常温水1。取=2 m/s,假设交换器的直径为750mm,则F=0.44m2可知 Gzh=20.441=0.88t/h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、水处理设备自耗水量和工艺生产需要软水量决定: (3-4)式中
11、 锅炉补给水量,t/h; 热水管网补给水量,t/h;水处理设备自耗软水量,t/h;工艺生产需要软水量,t/h; 1.2裕量系数。 由于系统无热水管网,故为0;工艺生产需要软水量由有关部门提供,由于资料不全,可不考虑。则需要软水量为 G=1.2(6.21+0+0.88+0)=8.51t/h3.3软化方法的确定及软化处理设备的选择3.3.1水软化方法的确定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,通常可根据相对碱度和按碱度计算的锅炉排污率高低来决定。由3.1节可知不需要进行除碱处理。水软化方法一般采用离子交换软化法,其效果稳定,易于控制。当需要除碱时,一般考虑氢钠离子交换法。石灰预处
12、理的系统复杂,操作要求也高,处理水量较小的场合不宜采用。铵钠离子交换法处理的水使蒸汽带氨,对于黄铜或其他铜合金设备有受氨腐蚀的危险时、或用汽部门不允许蒸汽含氨时,不宜采用。综合上述,本次设计采用钠离子交换法进行水的软化。3.3.2水软化处理设备的选择 本工程采用钠离子交换法来对锅水进行软化,并采用磺化煤作为离子交换剂(树脂),离子交换器一般不少于两台,每昼夜再生次数为12次。本锅炉房选用2台离子交换工艺为固定床逆流再生离子交换器,总处理软水量为8.51t/h,运行流速在1525m/s。本工程采用逆流再生离子交换器。其基本规格参数如下:离子交换器的直径参数为,离子交换层的填料高度为1500mm、
13、2000mm。树脂的交换能力为交换能力E0=11001500 mol/m3。计算时按下式(3-5)、(3-6)初选离子交换器的直径: (3-5)式中:F离子交换器的面积,;锅炉的软水量,t/h;软水的流速,取15m/h; 水的密度,1t/m3。 (3-6)式中:d 离子交换器的直径,mm。根据式(3-5)、(3-6),面积,直径。因此,选用直径为750mm的离子交换器。则离子交换器的实际面积为:,实际的流速为:。离子交换器的再生时间按下式(3-7)计算: (3-7)式中:E树脂的工作容量,V为填料层的体积,,一般高度在1.5m左右。锅炉所需的软水量,t/h;Ho锅炉的总硬度,mmol/L;H锅
14、炉合格硬度,0.03mmol/L。由式(3-7),计算得该锅炉的再生时间为13000.442/(8.51(4.8-0.03))=28.2h。3.3.3 耗盐量的计算 钠离子交换法的再生剂为食盐,再生液的制备采用溶盐池,池的体积通常为再生用量。一次再生量由下式计算可得 (3-8)式中 交换剂工作交换常量,取11001500 ; 反应速率,取80100g/mol; 盐的纯度,可取95%。 其中: 3.3.4 耗水量的计算耗水量包括锅炉补给水量和软化工艺中的再生耗水量,即锅炉中的补给水量与凝水回收量之和,因此:。3.4确定是否除氧按任务书说明,本锅炉不进行除氧。3.5决定锅炉排污量和决定排污系统 锅
15、炉排污率的限制主要是节约能源的问题,在节能工作暂行规定6中规定,锅炉给水处理的优级标准为排污率不超过5%,良级标准为排污率不超过10%,如超过10%,便属于差级。限制锅水的盐碱度,从而降低其排污率,是水处理设备的主要任务,也是衡量水处理设备处理能力的一个重要指标。锅炉的排污率可以按照下式(3-9)计算: (3-9)式中: 锅水允许的锅水,mmol/L;取22mmol/L; 给水的碱度,mmol/L,取2.7mmol/L; 凝水所占总占总给水量的份额。 由式(3-5)分别计算冬季和夏季的排污率,取其中的较大值为本锅炉房锅炉的排污率。因此,该锅炉的排污率为8.4%,满足规范误差为0在3%的范围内的
16、要求。也证明了3.1节的结论,不需要除碱。 对有连续排污的锅炉,应考虑连续排污水热量的利用。额定蒸发量大于或等于1t/h的锅炉应有锅水取样装置,取样冷却器应该每台锅炉单独设置,以免窜水影响水样的代表性。 所有排污水都应进入排污减温池,冷却到40以下排入下水道管网。第4章 水设备和主要管道的选择计算 给水设备是指锅炉房给水系统中各种水泵和水箱,它与锅炉的安全运行有着密切的关系。锅炉给水的中断可能引起重大事故,因此在设计中应使给水设备能可靠、有效的满足锅炉的给水需要。4.1确定给水系统,拟定系统草图 给水系统由给水设备,连接管道和附件等组成。在具有除氧水箱时,为保证除氧器的正常运行,应同时设置凝结
17、水箱或软水箱。在没有除氧水箱时,凝结水可以和给水箱合设或分设。如有低压蒸汽(0.7MPa)自流回水进入锅炉房时,凝结水箱设置于地下,而给水箱则分散于地上。因为地下室远离锅炉操作面,操作不便;且地下室采光通风条件差,排水也不方便,还有受水淹的可能。对于其他各种凝结水回收系统(压力回水),凝结水箱可作地上布置,与给水箱合设。 给水泵可以集中设置,通过母管向各台锅炉供水;也可以每台锅炉单独配置,但备用给水泵仍应与每台锅炉的给水管道连接,以确保供水,单独配置给水泵时,便于调节,对没有自动给水调节器的锅炉比较适宜。集中给水时,其系统可以简化,所配备的水泵数量也可以减少。 对本工程系统,两台锅炉,每台单独
18、设置给水泵,凝结水箱和给水箱合设。4.2给水箱的选择计算 给水箱的作用有两个:一是软化水和凝结水与锅炉给水流量之间的缓冲,二是给水的储备。给水箱进水与出水之间的不平衡程度与多种因素有关,如锅炉房容量,负荷的均衡性,软化和凝结水设备的特点及其运行方式等。容量较大的锅炉房,波动相对较小。给水储备是保证锅炉安全运行所必须的,其要求与锅炉房容量有关。所以,给水箱的容量主要根据锅炉房的容量确定,一般给水箱的总有效容量为所有运行锅炉在额定蒸发量时所需2040min的给水量。对于小容量的锅炉房,给水箱的有效容量可以适当增大。4.2.1给水箱容积与个数的确定给水箱可只设置一个,但常年不间断供热的锅炉房应设置两
19、个,或都选用隔板的方形给水箱。本锅炉只设置一个给水箱。采用热力除氧和真空除氧时,除氧器和给水箱由制造厂配套供应,干式(常压)给水箱可按标准图选用,选用时应注意有隔板的水箱与无隔板的水箱其外形尺寸和标准图号的区别。给水箱的体积按照下式(4-1)计算: (4-1)式中: V给水箱的体积,; 系统的热负荷之和,t/h。由式(4-1)算得给水箱的体积在2.47-3.71之间。本次计算采用3.7则给水箱尺寸为2m1.6m1.5m,公称容积4.0m3,有效容积4.3m3,符合要求。4.2.2给水泵的选择计算(1)给水泵的容量和台数 给水泵的流量应满足锅炉所以运行锅炉在额定蒸发量时给水量的1.1倍的要求;如
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