锅炉课程设计

1、扬州大学广陵学院锅炉及锅炉房课程设计题目：燃油锅炉房工艺设计 院(系)别 土木电气工程系 专 业 建筑环境与能源应用工程 班 级 建环81301班 学 号 130054101 姓 名 白 杰 指导教师 刘 义 二一六年七月目 录1. 锅炉课程设计任务书.41.1. 设计目的.41.2. 设计任务.41.3. 原始资料.41.4. 设计内容和要求.42. 锅炉型号和台数的选择.62.1. 热负荷计算.62.2. 锅炉型号和台数选择.63. 水处理设备的选择及计算.83.1. 决定是否要除碱.83.2. 确定水处理设备生产能力.83.3. 软化设备选择计算.94. 给水设备和主要管道的选择计算.1

2、14.1. 决定给水系统.114.2. 给水泵的选择.114.3. 给水箱的选择.114.4. 其他水泵的选型.114.5. 主要管道和阀门的选择.124.6. 分气缸选择计算.134.7. 换热器的选择.135. 送引风系统设计.145.1. 计算空气量和烟气量.145.2. 决定烟、风管道截面尺寸.145.3. 确定送引风系统及其布置.155.4. 确定烟囱高度和断面尺寸.156. 供油系统设计.166.1. 供油系统的确定.166.2. 贮油罐容量确定.166.3. 贮油罐的计算.166.4. 日用油箱的计算.176.5. 油泵选择.176.6. 油路设计.177. 锅炉房工艺布置.19

3、7.1. 锅炉房建筑.197.2. 锅炉房设备布置.197.3. 风烟管道和主要汽水管道布置.198. 附锅炉房热力系统图、锅炉房平面图、锅炉房剖面图1. 锅炉课程设计任务书1.1. 设计目的课程设计是“锅炉及锅炉房设备”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，对锅炉及锅炉房设计过程进行全面掌握。1.2. 设计任务 燃油锅炉房工艺设计。1.3. 原始资料1.3.1. 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

4、=42915kJ/kG 1.3.2. 水质资料：总 硬 度 H05.6mmol/L 永久硬度 HF2.1mmol/L 暂时硬度 HT3.5mmol/L 总 碱 度 A03.5mmol/LPH=7.6 溶解固形物268mg/L1.3.3. 蒸汽负荷及参数空调用气：D=4.86t/h P0.6MPa表压 凝水回收率为80生产用气：D=2.5t/h P0.4MPa表压 无凝水回收生活用气：D=0.8t/h P0.3MPa表压 无凝水回收采暖用气：D=1.0t/h P0.3MPa表压 凝水回收率为401.4. 设计内容和要求1.4.1. 锅炉型号及台数选择：按冬夏季分别计算出采暖季和非采暖季的计算热负

5、荷，根据热负荷的大小、负荷特点、参数和燃料种类选择锅炉型号和台数。1.4.2. 水处理设备的选择：1.4.2.1. 决定是否要除碱；1.4.2.2. 水处理设备的生产能力的确定；1.4.2.3. 决定软化方法，选择设备型号和台数，计算耗盐量和耗水量；1.4.2.4. 不考虑除氧。1.4.3. 给水设备和主要管道的选择计算：1.4.3.1. 决定给水系统；拟订系统草图；1.4.3.2. 选择给水箱；1.4.3.3. 选择盐水池（箱）和盐水泵；1.4.3.4. 给水母管和蒸汽母管管径的计算和选择；1.4.3.5. 分气缸选择计算。1.4.4. 送引风系统设计：1.4.4.1. 计算空气量和烟气量；

6、1.4.4.2. 决定烟、风管道截面尺寸；1.4.4.3. 决定送引风系统及其布置；1.4.4.4. 决定烟囱高度和断面尺寸（土建烟囱）。1.4.5. 供油系统设计：1.4.5.1. 贮油罐容量确定；1.4.5.2. 油泵选择；1.4.5.3. 油路设计。1.4.6. 锅炉房工艺布置：1.4.6.1. 锅炉房主要设备布置；1.4.6.2. 烟、风管道和主要汽水管道布置；1.4.6.3. 绘制布置简图。1.4.7. 编写设计说明书：说明书按设计程序编写，包括设计计算，方案确定，设备选型及其说明。1.4.8. 图纸要求：1.4.8.1. 热力系统图一张（2图纸）图中附有图例，并标出设备编号，介质流

7、向，主要管道的管径，管道代号，各类管道附件。1.4.8.2. 平面布置图一张，主要剖面图一张（2图纸）设备的外形按比例绘制，附件用代号表示，设备注明编号，并附有明细表，烟、风管道按比例绘制。建筑图仅标明建筑外形，门窗位置的大小，锅炉间所有门的开向要标出，图中应有方位标志。注：课程设计指导书详见教材后附录。2. 锅炉型号和台数的选择2.1. 热负荷计算= (+) （2-1）式中 -锅炉房自耗热量和管网损失系数，取1.05；、-分别为空调（采暖）、生产和生活负荷同时使用系数，分别取1、0.8、0.5；夏季：空调用气：4.86t/h ，生产用气：2.5t/h ，生活用气：D=0.8t/h 冬季：采暖

8、用气：1.0t/h，生产用气：2.5t/h ，生活用气：0.8t/h 经计算：夏季负荷= (+) =1.05（14.86+0.82.5+0.50.8）=7.623 t/h=5.34MW冬季负荷= (+) =1.05（11+0.82.5+0.50.8）=3.57t/h=2.5MW 5.34MW2.2. 锅炉型号和台数选择根据锅炉房热负荷、介质、参数和燃料种类等因素，并考虑到技术经济方面的合理性，使锅炉房在冬、夏季均能达到经济可靠运行，选择如下锅炉。2.2.1. 锅炉型号：WNS6-1.6-Q型燃油蒸汽锅炉 锅炉参数：额定发热量6MW设计压力1.6MPa，燃料（轻柴油）消耗量为382kg/h进水温

9、度20蒸汽温度204热效率85%-92% 外形尺寸7200*3300*3060，满水重量26.5t,水容量10.2 m3简介产品： 四通锅炉WNS系列为卧式内燃三回程火管锅炉，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。锅炉装有活动的烟箱盖，使锅炉检修方便。锅炉配置技术性能良好的燃烧器，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、污染小噪声低、效率高的特点。产地：河南省太康四通锅炉有限公司原河南省太康四通锅炉厂2.2.2. 锅炉台数：根据

10、总热负荷和锅炉的额定发热量，考虑输送过程中稳定和压力的损失，选用2台相同型号（一用一备）的锅炉可以满足生活生产用水和空调采暖用水的同时需要。2.2.3. 备用锅炉：设1台（缓建）3. 水处理设备的选择及计算锅炉房用水来自城市供水管网，水质已经过一定的处理,不需除碱。锅炉房水处理的任务是软化并不考虑除氧。3.1. 决定是否要除碱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，通常可根据国税相对碱度和按碱度计算的锅炉排污率高低来决定。采用锅外化学处理时，补给水、给水、锅水中碱度与溶解固形物的冲淡或浓缩可认为是同比例的，因此，锅水相对碱度可按下式计算：式中 锅炉补给水碱度，mmol/L； 锅

11、炉补给水溶解固形物，mg/L； 碳酸钠在锅内分解氢氧化钠的分解率，见表3-1。表3-1 碳酸钠在不同工作压力下的分解率锅炉工作压力（MPa）0.490.981.471.962.45NaOH（%）1040607080由表可知在锅炉工作压力为0.98MPa时，在1.47MPa时，因此该锅炉工作压力为1.6MPa时，其分解率，已知，则：。根据低压锅炉水质标准规定，锅水相对碱度应小于0.2，因此不用考虑除碱处理。3.2. 确定水处理设备生产能力锅炉补给水Gglb=1+Ppw100D-Gn=1+0.5%+5%60.7-40%60.7=5.6 t/h式中:D为锅炉房额定蒸发量，t/h；设备和管道漏损，可取

12、0.5；锅炉排污率，。暂取5%； Gn合格的凝结水回收量，t/h；水处理设备自耗软水量（水处理设备选用FN系列钠离子交换器，直径为1m,交换器截面积为/4）=2*（/4）*1=1.57t/h式中 :逆流冲洗速度，低流速再生时可取，有顶压时可取；交换器截面积，；水的密度，常温水1。水处理设备生产能力由锅炉补给水量和水处理设备自耗软水量两者确定G=1.2（+）=1.2*(5.6+1.57)=8.6 t/h3.3. 软化设备选择计算：采用离子交换法（离子交换树脂）处理，根据处理水量(补给水量)计算决定交换器的型号、台数和自耗水量。选用两台HS-7系列软化水设备（石家庄春之原水处理设备有限公司）参数：

13、HS-7 型钠离子交换器，原水硬度2-8 mgN/L，出水硬度0.03 mgN/L，工作压力0.2-0.5MPa， 工作温度545。一次再生耗盐量按下式计算：B=E0Fhb1000y=13000.25212010000.96=255.3 kg式中：E0交换剂工作交换容量，mol/m3，1100-1500 mol/m3，取1300 mol/m3；F交换器截面积，0.25m2；h交换剂层高度，2m；y盐的纯度，与盐的等级有关，计算中可取0.96-0.98，取0.96；b再生剂单耗，g/mol,100-120 g/mol(逆流)，取120 g/mol。钠离子交换法的再生剂为食盐，再生液的制备一般用溶

14、盐池，池子的体积通常为一次再生用量；如离子交换器台数较多，需要两台同时再生时，可以按两次再生用量计算。稀盐溶液池的体积V1按下式计算：V1=1.2B10Cyy=1.2255.3108%1.0559=362.68 m3尺寸950075005500式中：B次再生用盐量，kg；Cy盐溶液浓度，%，一般取4%-8%，取8%；y盐溶液密度，t/m3，对应盐溶液浓度取1.0559。浓盐溶液池的体积V2按下式计算：V2=1.2nA=1.2152255.30.861000=10.7 m3尺寸300020002000式中：A每昼夜用盐量，t,取A=2B；n贮盐天数，一般取10-15d,取15d；盐的视密度，0.

15、86t/m3。4. 给水设备和主要管道的选择计算4.1. 决定给水系统给水泵每台锅炉单独配置备用给水泵与每台锅炉的给水管道连接，确保供水。4.2. 给水泵的选择4.2.1. 给水泵的容量和台数给水泵选用DG 12-504型号 配带电动机型号Y180M-2,功率P=22kw 台数为2台，其中1台锅炉1台给水泵。给水泵的扬程给水泵的流量为锅炉最大出水量，取12，给水泵扬程按下式计算： （4-1）式中 -锅筒工作压力，bar。故 。4.3. 给水箱的选择给水箱的容积和个数水箱的容积按锅炉的在额定蒸发量时所需20-40min的给水量，即运行锅炉额定供水量的33-67%来选择，这里取40%。60.740

16、%=3.43 选用1个5蓄水箱，尺寸220015001500。4.4. 其他水泵的选型4.4.1. 盐液泵的选型盐液泵的流量按下式计算： （4-2）式中 -盐液泵的流量，； -钠离子交换器截面积，/4； -盐溶液的再生流速，3；-氯化钠溶液的密度，；经计算盐液泵的流量为2.99。盐液泵的扬程取1020。综上所述，本设计采用1台盐液泵，选用长春水泵厂生产的IS50-32-200型水泵，交换器流量3.75，扬程20，配用电机功率0.75。4.4.2. 原水加压水泵的选型有时自来水水压偏低，为了确保再生时所需的反洗水压和软化过程所需克服的阻力特设原水加压泵一台，流量为软化设备进水量，取12，水泵扬程

17、196kPa，型号IS65-40-250,电机Y100L1-4,功率2.2kw,进出口管径DN40。4.5. 主要管道和阀门的选择主要管道即水箱至锅炉的给水管道和从锅炉至分汽缸的蒸汽管道采用单管，且每条管道的流量都是额定蒸发量时的给水量，管道的直径根据输送的介质按推荐流速计算（附录表4-6），然后选择管子规格（附录表4-7）。主要阀门有闸阀、截止阀、止回阀和安全阀，阀门的选择在系统图里标注，这里不再拗述。4.5.1. 给水母管管径确定给水管内径的计算公式： （4-3）式中：G管内介质的质量流量，t/h； V推荐流速，m/s。表4-1 给水管（普通钢管）管径管段质量流量（t/h)推荐流速（m/s

18、)选用流速（m/s)计算内径（mm）外径（mm）壁厚（mm)验算流速（m/s)备注123456789给水泵进口5.60.5-1144.5483.50.86符合给水泵出口5.623325.726.82.752.76符合自来水总管11.21.5-3244.5483.51.72符合4.5.2. 蒸汽管管径确定蒸汽管道内径的计算公式： （4-4）式中：G-管内介质的质量流量，t/h； 推荐流速，m/s； V管内介质的比容，m3/kg。表4-2 蒸汽管（无缝钢管）管径管段质量流量（t/h)推荐流速（m/s)介质比容（m3/kg）选用流速（m/s)计算内径（mm）外径（mm）壁厚（mm)备注1234567

19、810锅炉蒸汽管7.62315300.123730105.41084符合采暖用115300.12373038.2453符合生产用2.515300.12373060.4764符合生活用0.815300.12373034.1383符合空调用4.8615300.12373084.2894符合4.6. 分气缸选择计算多管供汽时采用分气缸。根据压力容器设计规定的要求，分气缸的直径应按接最大接管的直径确定，即筒体开孔最大直径应不超过筒体内径的一半。分气缸两端均采用椭球型封头。分气缸由专业厂家制造。分气缸长度决定于接管的多少，相邻管间应符合结构要求和便于阀门的安装及检修。经计算分汽缸规格取DN300，L=2

20、030。表4-3 分汽罐接管间距相邻管管径（mm）253240506580100125150200两相邻管中心间距（mm）2202502702903103303603904205004.7. 换热器的选择生活用水水温要求在45，锅炉出水不满足要求，需要安装换热器对生活供水进行对流换热，根据流量8.571.1t/h，选一台无锡市锡山雪浪化工设备厂生产I 6, I 16T10-0.6/500-6型螺旋板式换热器。参数：公称换热面积10m2 通道间距6mm 计算换热面积9.9m2 处理量12.5m3/h 接管公称直径70。5. 送引风系统设计5.1. 计算空气量和烟气量液体燃料理论空气由下式计算则实

21、际空气量 对于液体燃料，理论烟气量计算按公式则实际烟气量 Vy=Vy0+1.0161-1Vk0=11.36+0.110.7=12.43根据锅炉的技术参数，每台锅炉的燃料（轻柴油）消耗量为382kg/h，则每小时所需的空气是和每小时烟气排放量分别为： 5.2. 决定烟、风管道截面尺寸表5-1 常用风烟管道流速选用表（附表5-1）名称材料风速（m/s）烟速(m/s)砖或混凝土制4868金属制10151015由上表可知风管道的风速在48m/s，烟气管道的速度为68m。取风速5 m/s，烟速为7 m/s，则烟风管道截面积尺寸分别为5.3. 确定送引风系统及其布置为了保证锅炉的正常燃烧，必须保证有足够的

22、空气进入炉膛，并及时排出锅炉中的燃烧产物烟气，这就要求空气和烟气分别沿着风烟道以一定的流速流动。在本设计中，通风采用鼓风机和送风机配合运行，鼓风机用于风道与燃烧设备的阻力，引风机用于克服锅炉本体烟道、烟囱及除尘器的阻力。送引风系统及其布置详见图纸。5.4. 确定烟囱高度和断面尺寸表4-2 锅炉房烟囱最低允许高度锅炉房总容量t/h1122441010202040MW0.70.71.41.42.82.877141428烟囱最低允高度m202530354045查附表5-2（教材表8-6）可知烟囱最低高度设为35米。烟囱直径按正式计算 式中 通过烟囱的总烟气量，； n利用同一烟囱的同时运行的锅炉台数；

23、烟囱出口烟气速度，m/s，查教材表8-7选取10m/s。则 。采用机械通风时，烟囱高度按GB3481-83锅炉烟尘排放标准选定烟囱高度为35m，出口直径为0.7m。顶部壁厚为240mm，外壁坡度采用2.5，烟囱底部总壁厚为780mm。 6. 供油系统设计6.1. 供油系统的确定燃料系统主要任务是将燃料连续不断地供至炉前。储油罐分为室内储油罐和室外储油罐。室外储油罐一般大于1015立方米，一般为锅炉耗油量的两倍；室内储油罐一般小于1 。油管道的流速控制在0.2 m/s以内，管材输油管应为无缝钢管焊接而成。供油系统是锅炉自带的，所以无需设计。燃料供应系统通常包括贮油罐、日用油箱、过滤器、油泵、供油

24、管、回油管及其附件等，本次设计中采用独立地面锅炉房燃料供应系统(轻油点火系统)，贮油罐位于地下，日用油箱位于地面以上。6.2. 贮油罐容量确定贮油罐的种类，按其结构形式，有立式和卧式之分。其安装位置，有地上、半地下和全地下三种。选择贮油罐容量应根据燃油的运输方式和供油周期等因素确定。若为汽车油槽车运输，为510天的锅炉房最大计算耗油量；若为油管输送，为35天的锅炉房最大计算耗油量。为便于贮存、计量、检修的清洗，贮油罐一般至少有二个。其。日用油箱是用来存放来自贮油罐的燃油。日用油箱的容量以35小时的锅炉房计算耗油量为宜，考虑到消防要求，柴油日用油箱的容积不能超过1。若遇大容量锅炉，耗油量很大，日

25、用油箱仅为1将造成供油泵的频繁启动。此时可与消防部门协商，适当增加日用油箱的容积。日用油箱的设置高度应根据锅炉燃烧器的类别而定，最好以锅炉生产厂家提供的数据为准。日用油箱的出油管应比油泵进油管至少高出9001800mm以上。日用油箱的最低油位应高于锅炉燃烧器进油口0.51.5m。本次采用地下式贮油罐，供油方式为汽车油槽车运输。6.3. 贮油罐的计算已知本设计采用锅炉每小时的耗油量为382kg/h。采用用油周期为8天8小时/天计，所以油罐所需容积计算如下：。 装油系数一般取0.85，V=30.56/0.85=36,本次设计采用A型地埋式储油罐两套，型号JXDL-2.6-40，全容积为40。6.4

26、. 日用油箱的计算轻油日用油箱的容量不应超过1，日用油箱容积为1，型号HCJ 45-91。6.5. 油泵选择油泵为锅炉的供油泵，一般情况下时长时间运行，不宜选用低效率的离心泵作供油泵，在中小型燃油锅炉房的设计中一般选用齿轮泵或螺杆泵作为供油泵，其功用是将室外储油罐中的油通过输油管送达日用邮箱。输油泵的选用，一要根据油品性质和计算流量，二是考虑有足够扬程，克服系统阻力供油系统的压力降和油位差，燃烧前所需的油压和适当的富裕量。供油泵的台数不应小于二台，其中一台备用。在输油泵的进口母管上应加装16-32目/cm过滤器。设过滤器二组，一组备用。单台输油泵的容量不应小于锅炉最大小时耗油量的1.1倍。计算

27、油泵油量如下：计算油泵油量如下：为保证锅炉供油的正常进行从而保证的正常运行，油泵的供油压力取用1.8Mpa，故选用KQDP(W)32-1-920凯泉多级泵，效率32%，其配用电机型号为Y2100L-2(3KW)。 平面尺寸2301126。6.6. 油路设计6.6.1. 管道的设计输油管应为无缝钢管，焊接连接，氩弧焊打底。输油管宜地面敷设，当采用地沟敷设时，油泵间至贮油罐之间的地沟应有防止油品流散和火灾蔓延的隔绝措施，地沟在建筑物与外墙的连接处应填沙或用耐火材料隔断。输油管严禁穿过防火墙。带有阻火器的放散管，其放散高度距地面不小于4m，放散口附近不应有进风口。对于轻油，由于其粘度较低，油管道内的流速可为：油泵吸入管段为0.81.5m/s；油泵出口管道为10.25m/s；回油管道不少于0.7m/s。6.6.2. 管道的计算6.6.2.1. 供油管道供油管流量取锅炉房最大小时耗油量的3倍进行计算，回油管流量取锅炉房最大小时耗油量进行计算。已知锅炉房最大小时耗油量为382kg/h，化作体积单位用公式：。两台锅炉使用的供油管为日用油箱出来的供油干管的支管，回油干管支管采用与供油干管支管同样的管径。给油管内管径的计算公式：供油干管内径为，故选用外径为32mm，壁厚为3mm的热轧无缝钢管。供油支管内径为，故选用外径