锅炉房课程设计说明书.doc

1 设计题目设计题目:沈阳市惠民小区供热锅炉房设计沈阳市惠民小区供热锅炉房设计 第一章热负荷计算第一章热负荷计算 1.1 原始资料原始资料 1.1.1 热负荷及参数 1.1.1.1 热负荷参数 表 1-1 热负荷参数表 采暖热负荷 Q1生产热负荷 Q2生活热负荷 Q3通风热负荷 Q4 9.6MW0MW0MW0MW 1.1.1.2 热网参数 (1)供回水温度 Tg/Th=95/70 (2)热网作用半径 R=500m (3)建筑物最大高度 H=21m 1.1.2 沈阳气象参数 地点：沈阳 海拔 H1= 169.9m ; 室外计算温度 Tw= -10 平均温度 Tpj= -2; 采暖天数 N=180 天; 主导风向及频率:西北，9%; 冬季大气压力=956.8pa; 冬季室外平均风速 V=3.8m/s 最大冻土深度 H2=190cm . 1.1.3 燃料种类 2 表 1-2 煤种成分表 r V y W y A y C y H y S y O y Ndw y Q 14.645.827.757.92.692.582.111.1422.10MJ/kg 1.1.4 水质资料 表 1-3 水质资料表 名称名称符号符号单位单位数据数据 总硬度Hme/l4.5 碳酸盐硬度 T Hme/l4.5 非碳酸盐硬度 FT Hme/l2.00 总碱度Ame/l6.32 PH 值PH7.2 溶解固形物mg/l607 溶解氧mg/l5.8 冬季平均水温t8 夏季平均水温t23 供水压力PMPa0.4 1.1.5 气象地质资料 名称名称单位单位数据数据 海拔高度m25.9 3 冬季采暖室外计算温度-10 冬季通风室外计算温度-5 采暖期室外平均计算温度-2 采暖室内计算温度16 采暖总天数d180 夏季通风室外计算温度29 主导风向西北 当地大气压（冬季）Pa102340 当地大气压（夏季）Pa100220 平均风速（冬季）m/s2.6 平均风速（夏季）m/s2.3 最高地下水位m 土壤冻结深度m0.73 1.2 设计规范及标准设计规范及标准 1.低压锅炉水质标准GB1576-2001 2.锅炉污染物排放标准GB13271-2001 3.热水锅炉监察规程 4.供热工程制图规范及标准 5.锅炉房设计规范 GB50041-92 4 1.3 热负荷计算热负荷计算 1.3.1 计算热负荷 热负荷计算公式1： Qjmax =k0 (k1Q1+k2Q2+k3Q3+k4Q4) +k5Q5 其中: Qjmax -最大计算热负荷 k0-热水网路损失系数,1.05-1.08.敷设方式为地沟,因此取 1.08. k1-采暖热负荷同时使用系数,1.0 k2-生产热负荷同时使用系数, 0 k3-通风热负荷同时使用内系数,0 k4-生活热负荷同时使用系数,0 k5-自用热负荷同时使用系数,1.01.2.取 1.0. Q1-采暖热负荷 6.5MW Q2-生产热负荷 0 MW Q3-通风热负荷 0 MW Q4-生活热负荷 0 MW Q5-自用热负荷,MW. 所以,上式简化为: QmaxK。K1Q1K。K1Q2 KW 式中 K。：热水管网损失系数，取值1.15； K1：同时使用系数，采暖取用1 那么得到最大热负荷： Qmax1.1519.611.04MW 1.3.2 采暖平均热负荷 Qpj=(tn-tpj)*Q1/(tn-tw) 其中： Qpj-采暖期平均热负荷 tn-采暖期室内计算温度取 18 5 tpj-采暖期室外平均温度取-9.5 tw-采暖期室外温度取-26 Q1-采暖热负荷 6.5MW 代入数值 Qpj=7.9MW 1.4 锅炉类型及台数的确定锅炉类型及台数的确定 本设计主要用于采暖，其介质是热水，供水温度 95，回水温度 70， 且经过计算知最大热负荷为 11.04MW，锅炉总容量应大于或等于 11.04MW； 而计算出平均热负荷为 7.9MW,故选用 2 台 14MW 的锅炉,总的装机容量为 28MW 大于锅炉房最大热负荷,而一台单台锅炉的容量又恰好略小于平均热负 荷,这样可以使一台锅炉大部分时间在额定负荷下工作,而另一台在最冷时作为 高峰锅炉,同时，热负荷小于 7.9MW 时运行一台锅炉，在大于 7.9MW 时候运 行两台锅炉，这样可以起到调节负荷的目的，从而节约了能源。 锅炉型号为 SZL-4.2-0.7/95/70-A，参数为：热功率为 14MW,排烟温度 为 156，炉排有效面积：35.2m2，燃料发热量：18757kJ/kg，燃料消耗量： 7390kg/h，锅炉效率：80.3，外形尺寸（长*宽*高）：12.48*9.4*12.53，金 属重量：15t。 6 第二章水系统计算第二章水系统计算 2.1 循环水泵的选择计算循环水泵的选择计算 2.1.1 循环水泵的流量和扬程计算 表 5-1 循环水泵的流量和扬程计算 序 号 名称 符号 单位计算公式或数值来源代入数值数值 1 总热负荷 Qmaxjkw查热负荷计算表得：7020kw70207020 2 供水温度 tg C 。 设计给定9595 3 回水温度 th C 。 设计给定7070 4 热网循环水 量 Gt/h 860Qmaxj/(tg-th) 7020*860 /1000 *（95-70） 241.49 5计算密度 kg/m3 70的饱和水密度C 。 977.8 6体积流量Q0kg/m3/QG241490/977.8247.0 7 锅炉房内部 压力 H1kpa 查4P33 得：锅筒式水管锅 炉为 70150Kpa，取 100 Kpa 100100 8平均比摩阻LPa/m 查4P245 取 4080Pa/m,据 循环流量取 50Pa/m 5050 9 供热半径 Rm设计给定500500 10 局部阻力占 沿程阻力系 数 查1P33 得：0.20.3，取 0.20.20.2 11 热网供回水 干管阻力 H2kpa 2RL(1+) 2*50*500 (1+0.2)*0.001 60 12 最不利用户 内部系统阻 力损失 H3kpa 查1P33 得： 取 40 kpa 4040 13 循环水泵扬 程 HkPaH1+H2+H330+80+100210 14扬程HjkpaHj=1.2 H1.2*210252 7 15体积流量Qkg/m3Q=1.1Q0 241.49*1.1 265.64 16 循环水泵台 数 n台 选用两台循环水泵，一用一 备 22 2.1.2 循环水泵设备的选择 据 P=252kpa,Q=265.64m3/h 选择水泵为 SLWR 系列离心泵 200-400（I） 。 表 5-2 循环水泵的参数 型号流量(m3/h) 扬程 m 转速 r/min电动机功率 KW SLWR200-400（I）28054.3145090 循环水泵的性能参数和外形尺寸表 外形尺寸/mm地脚螺栓 型号 LHahL2BL1L3n-d SLWR200- 400（I） 1300860200 4008706504-20 因为本设计属于较大型热水系统，有较大的漏水，需要用补水泵补水，故 选用补给水泵定压系统，该定压系统有简单可靠、水力工况稳定、便于操作的 优点。 2 2. .2 2 供回水根管管径的选择供回水根管管径的选择 前面已经计算,循环水泵的流量为 241.49m3/h,再由供热工程附录 9-1 查取 d=200mm。供回水管选择相同的管径dn=200mm,其 d0s=2196mm。 表 5-6 管径计算表 管段 流量 (m3/h) 流速 (m/s) 管内径 (mm) 回/供水管265.642.30200 8 2 2. .3 3 补给水泵和事故水泵的计算补给水泵和事故水泵的计算 名称符号单位计算公式或数值来源代入数值数值 循环水泵流量Qm3/h查表 3.1.1265.64 补给水泵流量Q1m3/hQ*1%0.01*265.642.6564 建筑物高度Pbm设计给定2121 补给水泵扬程HmH2OH=1.2(Pb+4)1.2*(21+4)30 事故水泵流量Gsm3/h 为补给水泵水量的 45 倍，取 4GP 4 *2.656410.625 2 2. .4 4 补给水泵和事故水泵设备的选择补给水泵和事故水泵设备的选择 表 3.1.4.1 补水泵性能参数表 型号 流量 /(m3/h) 扬程/ m 电动机功 率/kw 重量/kg CR8-5012.00342.250 2 2. .5 5 除污器的计算和选择除污器的计算和选择 项目符号单位计算公式或数值来源代入数据结果 循环水泵总水量Gxhm3/h265.64265.64 干管管径Dc,jmm查表 3.1.3.1200200 除污器选取管径Dmm 根据提供样本选取 R406- 2 除污器 200200 因为供回水干管径 d=200mm(2196mm),则选 R406-2 型的卧式直通除污器，公称直 径为 200mm,公称压力 6001200kpa。 2 2. .6 6 原水箱和软化水箱的计算原水箱和软化水箱的计算 3.1.7.1 原水箱的选择： 本锅炉房设原原水箱一只,水箱的容量按 60min 补水量计算,其体积为: Vn=(60/60)* 2.6564= 2.6564m3 3.1.7.2 软化水箱的选择： 本锅炉房设原原水箱一只,水箱的容量按 40min 补水量计算,其体积为: Vn=(40/60)* 2.6564=1.77m3 原水箱和补给水箱采用隔板方形开式水箱，两个水箱放在一起，便于安装使用。 9 3.1.7.3 原水加压泵的选择: 原水加压泵扬程取为水处理设备工作阻力的 1.2 倍 原水加压泵流量取为 1.2 倍正常补水量,即 G=1.2*2.6564=3.19 m3/h.根据6选 2 台 IS50-32-250型号的水泵,一用一备。其性能参数见下表: 5-12 原水加压泵的性能参数表 功率(KW) 型号流量(m3/h) 扬程 （m) 转速 r/min 轴功 率 电动机 功率 效率 % 汽浊余量 m XA32/16B9.831.429001.932.243.51.9 2.72.7 水处理设备的选择水处理设备的选择 3.1.8.1 水软化设备的选择 水的钠离子交换软化法，就是原水通过钠离子交换剂时，水中的Ca2+、Mg2+被交换剂 中的Na+所代替，使易结垢的钙镁化合物转变为不形成水垢的易溶性钠化合物而使水得到 软化。钠离子交换剂的分子式用NaR 表示，则其反应式如下： 碳酸盐硬度： CaHCO3+2NaRCaR2+NaHCO3 MgHCO3+2NaRMgR2+NaHCO3 在锅内受热产生的反应： 2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O Na2CO3 +H2O2NaOH+CO2 由以上反应式可见，通过钠离子交换后的软化水，原水中的碳酸盐硬度变成碳酸氢钠,即 水的碱度不变，由于Na+的摩尔质量比21Ca2+和21Mg2+的摩尔质量大，所以软化水的含盐 量（与溶解固形物近似相等）比原水略有提高，软化水的含盐量的增加量（B）按下式 计算：B0.15（Ca2+）0.89（Mg2+） (14) 式中：B：软化水的含盐量的增加量（mg/L）； （Ca2+）、（Mg2+）：原水中 Ca2+、Mg2+的质量浓度（mg/L）； 3.1.8.2 水软化设备的选择 。 项目符号单位计算公式或数值来源代入数据结果 给水总硬度Hmmol/L朝阳地区条件3.753.75 10 锅炉水质指标H1mmol/L锅炉要求0.60.6 补水量Vm3等于补给水泵流量2.65642.6564 于系统只对补给水进行软化处理，软化设备需根据补水量、原水总硬度来选择，可选 全自动设备或普通设备，本系统采用全自动软水器设备。 由于供暖系统在供暖期内必须连续运行，因此要求软水器在再生期间也可以连续产软 水，因此软水器选择流量型全自动软水器，就此选取北京绿洲得瀚环境保护中心出品的 DFS 系列双罐型自动软水器，其具体型号为DFS6V，运行方式为双罐同时运行，交替 再生。 全自动软水器计算表 序号 项目符号单位计算公式或数值来源代入数据结果 1软化周期T1hT/q*(12/H0)7.4/2.0*12/1.7 26.12 再生液浓度n 根据1P258 一般为 5%8% 5% 5% 再生用盐量mkg该设备为 4.1kg4.1 4.1 耗水量V1m3m/n/(1000kg/m3)4.1/0.05/1000 0.082 树脂填充量V2L该设备为 34L34 34 最大容量q0g/m3该设备为 37g/m337 37 树脂能处理 的硬度总量 MmgV2/1000*q0*10001258 1258 周期制水量M0m3跟据实际原水硬度换算7.4*12/1.7 52.23 2再生周期T2MinM0/(M/(1.7-0.6)*10-3) 52.23/(1258/1.1) *1000 45.67 11 第三章燃烧设备计算第三章燃烧设备计算 3.13.1 燃烧设备选择燃烧设备选择 本设计选用煤种其 Ay=29.03,Vy=39.1,Qydw=16860kJ/kg。考虑到往复推 饲炉排排炉煤种适应性广、机械化上煤除渣等优点。因此选往复推饲炉排炉合 适。 锅炉型号选择原则： 在热负荷和燃料确定后，即可综合考虑下列因素，进行锅炉类型的选择。1、 应能满足供热 介质和参数的要求： 蒸汽锅炉的压力和温度，根据生产工艺和采暖通风的需要，考虑管网及锅 炉房内部阻力损失，结合蒸汽锅炉型谱来确定。为方便设计、安装、运行和维 护，同一锅炉房内宜采用同型号、相同介质的锅炉。当选用不同类型锅炉时， 不宜超过两种。所选用的锅炉应有较高的热效率和较低的基建投资、运行管理 费用，并能经济而有效地适应热负荷的变化。 锅炉台数的确定原则： 锅炉台数应按所有运行锅炉在额定蒸发量工作时，能满足锅炉房最大计算 热负荷的原则来确定。应有较高的热效率，并应使锅炉的出力、台数和其它性 能均能有效地适应热负荷变化的需要。热负荷大小及其发展趋势与选择锅炉容 量、台数有极大关系。热负荷大者，单台锅炉容量应较大。如近期内热负荷可 能有较大增长者，也可选择较大容量的锅炉，将发展负荷考虑进去。如仅考虑 远期热负荷的增长，则可在锅炉 房的发展端留有安装扩建锅炉的富裕位置， 或在总图上留有空地。锅炉台数应根据热负荷的调度、锅炉的检修和扩建的可 能性确定。一般不少于两台，不超过五台。扩建和改建时，总台数一般不超过 七台。以生产负荷为主或常年供热的锅炉房，可以设置一台备用锅炉。以采暖 通风和生活热负荷为主的锅炉房，一般不设备用锅炉 3.23.2 过量空气系数的计算过量空气系数的计算 序号锅炉受热面 入口空气过量 系数 漏风系数 出口空气过量系 数 1 鼓风机 1.42 12 2 冷风道 1.42 每 10 米长钢制 风道 0.01 （假定风道 20m） 1.4 3 炉膛 1.40.11.5 4 锅炉管束 1.50.11.6 5 烟道 1.6 每 10 米长钢制 烟道 0.01(假设烟道 长 20m) 162 6 除尘器 1.620.11.72 7 引风机172 01.72 3.33.3 理论空气量计算理论空气量计算 名称 符号 单位 计算公式或 数值来源 代入数值数值 低位发 热值 QydwkJ/kg原始资料给定1686016860 冷空气温度tlk 设计给定2020 冷空气焓值 (CH)kKJ/Nm3 查烟气焓温表2626 燃烧所需理论 空气量 Vko Nm3/kg 由煤质资料得 Cy Sy Hy Oy 0.0889(Cy+0.375 Sy)+0.265Hy- 0.0333O y 0.0889(46.55 +0.3751.94)+ 0.2653.06- 0.03336.11 4.5 空气过量系数 1.42 鼓风机进口空气过 量系数 1.421.42 实际空气量V Nm3/kg* Vko 1.42*4.56.39 3.3.4 4 热效率的计算热效率的计算 名称符号单位计算公式带入数值数值 冷空气理论热焓IlkokJ/kg (CH)k Vko 264.5117 排烟温度 py 先假定，后校核180180 过量空气系数 查表 2-3-2 1.721.72 13 排烟焓IpykJ/kgIyo +（-1）Iko 1318.2+(1.72-1)240 4.81 2010.8 固体不完全燃烧热 损失 q4查2表 1-17 推饲炉1010 气体不完全燃烧热 损失 q3 查 2表 1-17 推饲 炉 1.01.0 排烟热损失q2 0.035*(py+a)tpy- py tlk)(1- q4/100 ) （2010.8- 1.72*125.06） /17690(100-10) 9.2 散热损失q5查2表 1-182.92.9 灰渣物理热损失 q6 y dw y hzlmhz Q Act 0.8*560*32.48/176900.8 锅炉总热损失 q q2 + q3 +q4 +q5 +q6 9.2+1.0+10.0 +2.9+0.8 23.9 锅炉热效率 100-q 100-23.976.1 3.53.5 通风方案的确定通风方案的确定 本锅炉房采用平衡通风系统，既鼓、引风机均有，这样既能保证炉膛负压， 从而保证锅炉房经济卫生；又能不致使负压太大，是漏风系数比较小，从而运 行上比较经济。 3.5.1 最大燃煤量的计算 名称符号单位计算公式带入数值数值 单台最大燃煤 量 BjKg/h q*3600/(q*) *7.02*103*3600/ 1686080.3%) 1866 单台实际最大 燃煤量 BjjKg/hBjj(1-q4/100)1866*(1-10%)1679 3.5.2 鼓引风机的选择 3.5.2 鼓风机、引风机的选择计算表 名称符号单位计算公式或数值来源代入数值数值 1 当地大气压bkPa沈阳市气象资料得95.6895.68 2 鼓风机风量Qgm3/h 1.1*Bjj Vko*(273+tk)/273*101325/b 1.1*1.42*1866 *4.5*(273+20)/ 273*101.325/95.68 5326 3 燃烧设备阻力 Hl Pa 查2P32 取 600800，由于 负荷受热面多 800800 14 4 冷风道阻力 H2 Pa 查2P32 取 2040，取 30， 设风道长为 20m 600600 5鼓风机入口管 道阻力 H3 Pa 查2P32 得，取 2080，取 60 6060 6 送风道阻力HkPa Hl +H2+H3 800+600+601460 7 鼓风机风压HkPa 1.2*Hk*(273+tk)/ (273+20)*101.325/95.68 1.2*1460*(273+20)/ 273* 101.325/95.68 1801 8燃料系数b查2表 1-220.080.08 9 排烟容积Vym3/kg (py+b)*Vk0 (1.6+0.08) *4.58.08 10 引风机风量Qym3/h 1.1*Bjj Vy*(273+180)/ 273*(101.325/95.68) 1.1*1866*8.08* (273+180)/273* 101.325/95.68 9552.2 11 锅炉本体阻力 Hbt Pa 查2P32 得：取 12001500，由于锅炉负荷 大，因此取 1200 12001200 12 烟道阻力 Hy d Pa 查2P32 得：取 2040 Pa/M，取 20pa/m 烟道长取 20 米 400 400 13 除尘器阻力 Hcc Pa 除尘器的阻力 1200- 1400Pa，取 1300Pa 13001300 14 烟道总阻力 Hy Pa Hbt +Hcc +Hyd 1200+400+13002900 15 引风机风压HyPa 1.2*Hy* (273+tp)/(273+200) *(101.325/95.68) 1.2*2900* (273+180)/473* (101325/9568) 3203 3.5.3 除尘器的选择计算 原始排尘浓度C1mg/m3查1表 8-1 得：取 180018001800 市区最大允许 烟尘浓度 C2mg/m3查1表 8-2 得,100100100 除尘效率 %100（C1- C2）/ C1100(1800-100) /180094.4 烟气量Vm3/h等于引风机风量9552.29552.2 3.54 烟囱的选择计算 1烟囱高 度 Hycm查2表 8-6 得：锅炉 房总装机容量为 8.4MW，因此取 35 3535 15 2烟气流 速 2 m/s查2表 10-7 得：机 械通风，全风负荷， 并考虑扩建可能性， 不取上限 1010 3烟道内 温降 oC查2P212：由公式 计算得铁皮烟道约 2 /m 2*2040 4烟囱内 的温降 o C 查2P212：由小型 砖烟囱计算公式得约 0.15 /m 0.15*355.25 5同时运 行的风 机台数 n台2 台同时工作22 6烟囱出 口温度 2 C 2 py 180-40-5.25134.75 7理论上 口直径 d2m j2 2 (273) 3600 273 0.785 y BnV 10*785 . 0 *273*3600 )27375.134(23 . 9 *2* 9 . 673 0.811 8实际上 口直径 d2m查10表 2-16：35m 高的砖烟囱上口直径 为 1.0m 或 1.4m 1.01.0 9标准烟 囱烟道 净空洞 宽 高 m查10 表 2-16：0.91.5 0.91.50.91.5 10标准烟 囱下口 直径 d1m查2P578 公式计算 得 d1=d2+2iH,i 取 0.02 d 1=1+2*0.02*35=2.42.4 3.6 鼓引风机、除尘器、烟囱设备的选择鼓引风机、除尘器、烟囱设备的选择 3.6.1 鼓风机设备选择 鼓风机的设计计算为压头 1789.4Pa，流量 5223 m3/h。根据锅炉样本提供 的参考鼓风机压头 1970Pa，流量 5800m3/h，故可选锅炉样本提供的风 机型 16 号为 G6-48-11No6.7A。 表 3-4 鼓风机性能参数表 选择鼓风机的型号G6-48-11NO6.7A 流量 Qm3/h 5800 全压 HPa1970 转速 nr/min1440 配用电机 Y132S-4B3 功率 NKW5.5 3.6.2 引风机设备选择 引风机设计计算的风量 9552.6m3/h，排烟温度为 180C，压头为 3371.9Pa，则选用 Y6-48-11No6D 表 3-7 引风机性能参数表 选择引风机的型号Y6-48-11No6D 流量 Qm3/h11500 全压 HPa3520 主轴转速 r/min2940 介质温度 C200 全压效率 80 配用电机型号 Y180M-2B3 额定转速 r/min2940 电机功率 KW22 本设计风道采用矩形断面金属风道，其风速范围为 1015m/s。先假设冷 风道风速为 12m/s，冷风道的横截面积： F=0.120 V G *360012*3600 5223 2 m 假设烟风道风速为 12 m/s，烟风道的横截面积： F=0.221 v Gy 360012*3600 6 .9552 2 m 金属管道钢板厚度按下列数值选用：冷风道一般采用 23mm，热风道和烟管 一般采用 34mm。 17 3.6.3 除尘器设备的选择 选择除尘器要考虑烟气量，锅炉容量，烟气含尘度，除尘器阻力以及处理 的烟气量。除尘器的选择应以高效，低阻，低钢耗和价廉为标准。由以上计算 可知，除尘效率为 94.4%，烟气量为 9552.6m3/h,故而选用除尘器 GDX-4 型干 湿两级除尘器，配用锅炉 4t/h，阻力损失 0.7-0.9KPa,除尘效率 96-98%，处理 烟气量为 13200-15120m3/h. 除尘器型 号 锅炉容量 t/h 处理烟气 量 m3/h 阻力损失 Kpa 除尘器效 率 % 重量(Kg) GDX-4413200- 15120 0.7-0.996-983600 3.7 上煤除渣系统的选择上煤除