锅炉课程设计计算书

1、锅炉课程设计计算书院 （系）：城市建设与安全工程学院专 业：建筑环境与设备工程班级学号：环设070109姓 名：冯 旭指导教师：阎丽萍题 目：天津一中教学楼燃油锅炉房设计2010 年 6月18日目 录第一章 锅炉型号和台数的选择41.1 设计的原始资料41.1.1. 工程概况41.1.2 热负荷41.1.3. 燃料种类及其特性41.1.4 原水水质41.2 锅炉型号及台数选择51.2.1 锅炉的最大热负荷51.2.2 锅炉的平均热负荷61.2.3 锅炉型号和台数选择6第二章 水处理设备的选择及计算72.1 给水设备的选择72.1.1 锅炉给水量的计算72.1.2给水泵的计算选择72.1.3 给

2、水箱选择计算82.2锅炉软化水设备的选择82.2.1热水锅炉对给水的水质要求82.3 软化方法及设备选择92.3.1水质处理方案的确定92.3.2离子交换器的选择92.4 锅炉除氧设备的选择102.4.1 除氧设备选择计算102.5 锅炉排污设备的选择计算102.5.1 锅炉的排污系统102.5.2 排污量的计算10第三章 燃油系统设备的计算选择123.1锅炉房耗油量123.2 燃油供应系统123.2.1 运输方式及泄油方式123.2.2 油管路系统设计123.3 燃油管道水力计算133.3.1 燃油管道管径计算133.4 燃油辅助设备选择163.4.1储油罐163.4.2 日用油箱163.4

3、.3 输油泵163.4.4 供油泵163.5 燃油管道设计和敷设18第四章 锅炉房布置194.1 锅炉房布置的一般原则194.2 锅炉房组成及工艺设备布置要求21参考书目23小结24第一章 锅炉型号和台数的选择1.1 设计的原始资料1.1.1. 工程概况本工程位于天津，该锅炉房，为学校教学楼采暖和浴室的生活热水提供热源。本工程要求热源系统需供应热水，采用独立热源机房，平面图附后，主 房层高4.8m。1.1.2 热负荷 热 负 荷 资 料 表1.1用热部门热源要求热负荷（kw）夏 季冬 季最大平均最大平均生活热水65856700898728采暖95/70200016001.1.3. 燃料种类及其

4、特性 本工程采用燃料为0号轻柴油，燃料特性如下：(表2)轻 柴 油 特 性 表1.2组分%名称aycyhyoysynyqydw(kj/kg)0号轻柴油0.0185.5513.490.660.250.04429151.1.4 原水水质锅炉房用水为城市自来水，水质分析资料如下：ph值 7.9总硬度 g8.12溶解氧o2 mmol/l8碳酸盐硬度（暂硬） g5.6非碳酸盐硬度（永硬） g2.52总碱度 mmol/l 2溶解固形物 mg/l 434夏季平均水温 26冬季平均水温 13供水压力（表压） 31.2 锅炉型号及台数选择1.2.1 锅炉的最大热负荷根据生产、采暖、通风、制冷及生活需要的热负荷，

5、计算出锅炉房设计的最大计算热负荷、平均热负荷，作为选择锅炉类型、台数、确定锅炉房规模和计算各种耗量的依据。（1） 最大计算热负荷qmaxk(k1q1十k2q 2十k3q 3十k4q4十k5q5) 1 (1-1)式中 qmax 最大计算热负荷，t/h； q1,q2，q3，q4，q5生产、采暖、通风、空调、生活最大热负荷， t/h； k管网热损失及锅炉房自用热系数，一般可取1.11.2;k1生产热负荷同时使用系数，一般可取0.70.9；k2采暖热负荷同时使用系数，一般取1.0；k3通风热负荷同时使用系数，一船可取0.71.0，或分别算；k4空调热负荷同时使用系数，一船取0.71.0；k 5生活热负

6、荷同时使用系数，可取0.5， 因此设计中锅炉最大计算热负荷qmax=1.1×(1.0×2000+0.5×898)=2693.9kw1.2.2 锅炉的平均热负荷 qcpk(q1cp+q2cp+q3cp+q4cp+q5cp) 1 (1-2) 式中 qcp平均热负荷，t/h；k同前； q1cp，q2cp，q3cp，q4cp，q5cp生产、采暖、通风、空调、生活平均热负荷，t/h;因此设计中锅炉平均热负荷qcp1.1×(728+×1600)=2560.8kw1.2.3 锅炉型号和台数选择根据热源设备房计算热负荷的大小、负荷特点、参数、燃料种类等条件，并

7、考虑技术经济方面的合理性等综合因素后，根据文献2选定江苏双良集团生产的一台型号为cwns2.8-95/70-y卧式锅壳内燃式热水锅炉设备,不设备用锅炉，列出其主要性能参数如下表表1.3 lss2.8-1.0/95/70-yc(q)锅炉性能参数额定热功率mw2.8额定出水压力mpa1.0额定出口/进口水温°c95/70适用燃料轻油/天然气/液化石油气/城市煤气燃料消耗量（轻油）kg/h255.8进/出水口直径mm200/200排烟口径（内径）mm500排空口径mm200排污口径mm50装箱后最大运输尺寸mm3710×1810×2280水容量l3985炉体重量kg59

8、80第二章 水处理设备的选择及计算2.1 给水设备的选择2.1.1 锅炉给水量的计算计算公式：g=kgmax（1+ppw）t/h 2 (2-1)式中： k给水管网漏损系数，取1.03； gmax锅炉房蒸发量，t/h； ppw锅炉的排污率，%，本设计取11.5%；因为1t/h=0.7 mw, 所以锅炉房额定热功率为2.8÷0.7=4t/h所以g= kgmax（1+ppw）=1.03×4×（1+0.115）=4.6 t/h2.1.2给水泵的计算选择1. 给水泵的容量和台数给水泵的流量应满足锅炉所有运行锅炉在额定蒸发量时给水量的1.1倍的要求，故q=1.1×4

9、.6=5.06t/h2. 备用给水泵设置备用给水泵是为了保证在停电、正常检修和发生机械故障等情况时下，锅炉仍能得到安全、可靠地供水。因此，设计规范明确规定：锅炉房应设置备用水泵，当任何一台给水泵停止运行时，其余给水泵的总流量应满足所有锅炉额定蒸发量的1.1倍给水量。3. 扬程由经验公式：h=p+(0.10.2) （文献3） 式中： p锅炉的额定压力，mpa 故h=1+0.10.2=1.11.2mpa,考虑一定富余量取h=1.2mpa，为水泵的扬程选用一台上海博禹泵业有限公司生产的11/2gc型离心水泵，参数如下：流量:6 /h；扬程：138m；转速2920r/min；电机功率7.5kw；叶轮直

10、径136mm2.1.3 给水箱选择计算1给水箱的容积和个数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2040分钟的给水量。按所有运行锅炉在额定蒸发量时所需30分钟的给水量计算，故v=5.06×0.5=2.53 m3，同时要有一定的富裕量，故定为3 m3，给水箱用钢板制作。2. 给水箱的安装高度 锅炉给水箱的布置高度，应使锅炉水泵有足够的灌注头。灌注头不应小于下列各项的代数和：1、 给水泵进水口处水的汽化压力和水箱的工作压力；2、 给水泵的气蚀余量；3、 给

11、水泵进水管的压力损失；4、 采用35kpa的富裕量。 2.2锅炉软化水设备的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。2.2.1热水锅炉对给水的水质要求根据低压锅炉水质标准规定，对于温度不大于95度的热水锅炉，补给水和循环水的水质要求如下表所示：表3.1 水 质 要 求项目补给水循环水悬浮物mg./l5总硬度me/l0.6ph值(25)78.510溶解氧mg/l0.10.12.3 软化方法及设备选择2.3.1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，故需进行软化处理。由于热水锅炉不存在水的蒸发，

12、水中盐类浓度不会增加，碱度也不会提高，而且保持一定的碱度还可以对金属壁起到一定的保护作用。据此，决定选用钠离子交换软化法。由于是连续供热方式，原水水质和处理水量较稳定，又为简化操作程序和自控设备，所以采用流动床离子交换设备，根据原水水质指标，其硬度不符合锅炉给水要求，需进行软化处理。本设计拟采用钠离子交换软化给水。采用低速逆流再生钠离子交换器进行软化。2.3.2离子交换器的选择全自动水处理设备具有无人操作、工作可靠、结果简单、结构紧凑、占地面积小、出水可靠的特点。操作人员无需开关任何阀门，仅需按确定时间向盐液箱投入定量的在生用食盐即可 。由于本设计没有凝结水的回收，所以软化水量和锅炉的给水量基

13、本相同为5.06t/h。考虑到燃气锅炉的自动化程度比较高，本设计采用全自动软水器来软化锅炉的给水。根据给水量5.06t/h，选用石家庄华特伟业生产的hts-双罐系列的hts-8型软水器，其技术参数如下：额定水量：6-8 t/h进出口径：dn40安装尺寸：2500×1500×25002.4 锅炉除氧设备的选择2.4.1 除氧设备选择计算水质标准规定，额定蒸发量大于2t/h的蒸汽锅炉的给水和供水温度大于95的热水锅炉的循环水要进行除氧处理。除氧的方法常用热力除氧、真空除氧、和化学药剂除氧，其它除氧方法使用的不多。热力除氧是使用最广泛的一种除氧方法，其工作可靠、效果稳定，出水含氧

14、量小于0.05mg/l。本设计就采用热力除氧的方法。我们选择连云港正航电力节能技术有限公司生产的mcy-10型热力除氧器。其技术参数如下：额定出力：10 t/h水箱有效容积：5 工作温度：104 工作压力：0.02 mpa进水温度：20设计温度：250设备净重：3680kg2.5 锅炉排污设备的选择计算2.5.1 锅炉的排污系统本设计所选用的锅炉有排污装置，为了节能设计中选用了连续排污2.5.2 排污量的计算锅炉排污量通常通过排污率来计算。排污率的大小，可由碱度或含盐量的平衡关系式求出，取其两者的较大者。按给水的碱度计算排污率：% （文献2） 式中：给水的碱度，由水质资料知为2me/l； 锅水

15、允许碱度，20 me/l； a 凝结水回收率，本设计为0；按碱度计算的锅炉排污率为：=11.1% 由于资料中未给给水盐度，故锅炉排污率以上式计算为准取11.5%。所以，排污量=×d=0.115×5.06=0.58t/h。第三章 燃油系统设备的计算选择3.1锅炉房耗油量根据所选lss2.8-1.0/95/70-yc(q)型锅炉的相关参数，单台锅炉的耗油量为245.7kg/h，故总耗油量为245.7kg/h0号柴油的密度为0.85×kg/,耗油量的体积流量为0.29/h。3.2 燃油供应系统3.2.1 运输方式及泄油方式由于本设计需用燃油量不大，故选用汽车油罐运输；泄

16、油方式采用下泄自流泄油系统。3.2.2 油管路系统设计（1） 供油管路采用单母管；（2） 锅规第3.2.11条规定,“每台锅炉的供油干管上,应装设关闭阀和快速切断阀。当设置2台或2台以上锅炉时,尚应在每台锅炉的回油干管上装设止回阀。”；（3） 采用单机组配套的全自动燃油锅炉，应保持其燃烧自控的独立性，并按其要求配置燃油管道系统；（4） 不带安全闭的容积式供油泵，在其出口的阀门前靠近油泵处的管段上，必须装设安全阀；（5） 在供油泵进口母管上，应设置油过滤器2台，其中l台备用；（6） 采用机械雾化燃烧器(不包括转杯式)时，在油加热器和燃烧器之间的管路上应设置油过滤器；（7） 日用油箱设置在锅炉房内

17、时，油箱上应有直接通向室外的通 气管，通气管上设置阻火器及防雨设施。室内日用油箱应采用闭式油箱，油箱上不应采用玻璃管式的液位表。室内油箱应装设将油排放到室外的紧急排放管，并设置相应的排油存放设施。排放管上应装设阀门，且应装设在安全和便于操作的地点；（8） 管材和安装:油管宜采用铜管或无缝钢管，管径按油速0.3m/s设计，宜采用顺坡敷设，坡度0.003。管道避免集水弯和积污弯，在管道局部最高处设排气阀，最低处设排污阀。（9） 采用单管系统应在每台锅炉燃烧器附近设置自排气阀;采用双管系统时，每台锅炉的回油管宜分回到日用油箱，且不加任何阀门。当采用共用油道时，应在每台回油支管上装止回阀。3.3 燃油

18、管道水力计算3.3.1 燃油管道管径计算d=18.8式中：d管道管径，mm； q管道内油品的容积流量，/h； 管道内油品的平均流速，m/s根据下表选择油品的平均流速（文献3）表4.1 油品常用流速选用表油品运动粘度（mm2/s）平均流速（m/s）泵吸入管泵压出管111.51.52.511.527.71.32.027.772.51.21.072.5125.51.11.2125.5138.51.01.1138.5877.50.81.00号柴油的运动粘度为38mm2/s,取流速0.2 m/s。供油管路示意图如下：图3.1 供油管路示意图管段1-2：q=0.29/h , =0.2m/s ,故d=18.

19、8=22.6mm 取dn=25×2.5mm，内径为22.5mm实际流速为=0.29/(3600×0.785×)=0.2m/sre=15002000, 所以油管内流动状态为稳定层流，其摩擦阻力系数可按下式计算： 层流的局部摩擦阻力系数按下式计算: 式中：局部阻力系数 修正系数，见燃油燃气锅炉房设计手册表4-8在湍流过程中=0.022时的局部阻力系数，见燃油燃气锅炉房设计手册表4-9 摩擦阻力系数由燃油燃气锅炉房设计手册查得=0.022时的局部阻力系数，90°弯头=0.5；截止阀=9；=9.5因层流状态尚应乘以修正系数，系数值由设计手册表4-8查得为0.29

20、，所以=10×3.08=30.8所以p=646.2pa管段2-3：q=0.29/h , =0.2m/s ,故d=18.8=22.6mm 取dn=25×2.5mm，内径为22.5mm实际流速为=0.29/(3600×0.785×)=0.2m/sre=15002000, 所以油管内流动状态为稳定层流，其摩擦阻力系数可按下式计算： 层流的局部摩擦阻力系数按下式计算: 式中：局部阻力系数 修正系数，见燃油燃气锅炉房设计手册表4-8在湍流过程中=0.022时的局部阻力系数，见燃油燃气锅炉房设计手册表4-9 摩擦阻力系数由燃油燃气锅炉房设计手册查得=0.022时的局

21、部阻力系数，油罐90°弯头=0.5；截止阀=9；=9.5因层流状态尚应乘以修正系数，系数值由设计手册表4-8查得为0.29，所以=9.5×3.08=29.26所以p=697.4pa3.4 燃油辅助设备选择3.4.1储油罐对于汽车运输，储油罐的总容量不小于510天的锅炉房最大耗油量（文献3），取锅炉房8天的最大耗油量，故储油罐容量v=0.29×24×5=34.8。选用上海市申星锅炉辅机厂生产的cy/m1qs-60地埋式钢制轻油罐。3.4.2 日用油箱 日用油箱的总容量一般不应大于锅炉房一昼夜的需用量。当日用油箱设置在锅炉房内部时，对于柴油其容量不应大于1（

22、文献3）。取锅炉房6小时的燃油需用量，得v=6×0.29=1.74>1，故选用1的日用油箱。3.4.3 输油泵 把燃油从储油罐输送到日用油箱，需设输油泵，油泵不宜少于两台，其中一台备用。3.4.4 供油泵供油泵用于往锅炉中直接供应一定压力的燃料油，一般要求流量小、压力高，并且油压稳定。中小型锅炉中通常选用齿轮泵或螺旋杆泵作为供油泵。（文献2）供油泵的流量不应小于锅炉房最大耗油量和回油量之和。当缺乏数据时按回油量为供油量的60%计算。故v=1.6×0.29=0.464/h扬程按下式计算： h=（）+（）g+×式中：h油泵扬程，mpa； 吸入罐内液面的压力，mp

23、a，当吸入罐内为自由大气压时，=0； 排出液面上的压力，mpa，当排出液面为自由大气压时 ，=0，当直接供给锅炉燃烧时，为燃烧器要求的油压； 吸入处几何高度（罐内最低吸取油位与泵中心的垂直距离），m，当最低吸油低于泵中心时取负值； 排出几何高度（最高排出油位与泵中心线的垂直距离），m，当最高排出油位高于泵中心线时，取正值，否则为负值； 吸入管道的摩擦阻力，pa； 排出管道的摩擦阻力，pa； 油泵吸入管道的平均流速，m/s； 油泵排出管道的平均流速，m/s； 油品密度，kg/； g重力加速度，取9.81m/。上述公式中很小，在工程中可忽略不计。=0，=0，=0，=2.2m，=646.2pa，=6

24、97.4pa所以h=（2.2×850×9.81+646.2+697.4）×=0.2mpa选用河北泊头齿轮泵总厂生产的y80-4型供油泵，技术参数如下：流量：1.0/h转速：1390r/min排出压力：0.6mpa必须汽蚀余量：5.5m3.5 燃油管道设计和敷设（1）敷设方式室内燃油管道可以采用架空（高支架）地沟方式敷设，为便于检修，采用架空敷设。当管道跨越人行道上方时，管底距路面不得低于2.2m；管道跨越公路时，管底不得低于45m；管道跨越铁路时，管底不得低于5.5m（2）管道连接燃油管道一般采用无缝钢管，连接方式有焊接和法兰连接两种，除与设备、附件连接处或由于安

25、装拆卸检修的需要采用法兰连接外，应尽量采用焊接连接。（3）管道的布置避免死油段，应能在吹扫时将所有油管道扫到，同时应避免u形，防止蒸汽吹扫后聚积的凝结水不能排出。（4）管道的吹扫和放空措施 燃油管道的吹扫就是在停炉或检修时把燃油从管道中扫出。有吹扫措施并防止“死油段”的存在。在燃油系统所有油管道都须吹扫。 吹扫介质的选择，因为蒸气容易取得，所以一般采用蒸气吹扫，但也可用压缩空气吹扫。吹扫引气管的布置，应按照不留死油段的原则，在整个燃油系统的设计过程中统规划，最好顺坡吹扫。吹扫时管中的油品可扫入污油池、贮油罐或临时接油的油桶中。为便于集中处理污油，一般应尽量将油扫入污油池。当扫入贮油罐时，为便于

26、大量蒸气排出罐外，避免搅动罐内油品和冒罐事故，油品应从罐顶进入。对锅炉房内的燃油管道进行吹扫时，一般应避免扫入日用油箱。第四章 锅炉房布置4.1 锅炉房布置的一般原则1. 锅炉房宜为单独的建筑物，也可与其它民用建筑、生产厂房项链或设在民用建筑的地下室、半地下室、首层、漏中层和屋顶上，锅炉房的设计应符合蒸汽锅炉安全技术监察规程、热水锅炉安全技术监察规程、建筑设计防火规范、高层民用建筑设计防火规范及锅炉房设计规范的有关规定。 2. 锅炉房严禁设在人员密集的场所（如公共浴室、教室、影厅、商店、报告厅、餐厅、候诊室等）和重要部门的上面、下面、帖邻及主要的通道的两旁。3. 锅炉房不宜设在高层或多层建筑物

27、的地下室、楼层中间或顶层，但因条件限制需要设置时，应先征的地市或地区级以上安全监察部门和消防部门的同意，有正式申报、审批文件。4. 锅炉房及其所属的建筑物、构筑物和场地的布置应充分利用地形，使土方工程量最小、排水良好。5. 锅炉房不得与甲、乙类及使用可燃液体的丙类火灾危险性建筑相连。与其它生产厂房相连时，应用防火墙隔开。6. 锅炉房主要立面或辅助间一般应面临主要道路，以使整个布局合理，出入方便。7. 与锅炉房配套的有库区、燃气调压站应布置在离交通要道、民用建筑、可燃或高温车间较远的位置，同时又要考虑与锅炉房联系方便。8. 独立设置的锅炉房建筑物和构筑物室内底层标高高出室外地坪0.1m以上。9.

28、 在满足工艺布置要求的前提下，锅炉房的建筑物和构筑物，宜按建筑统一模数制设计，锅炉房的柱距宜采用6m或6m的倍数，跨度在18m或18m以下，应采用3m的倍数，大于18m时宜采用6m的倍数，高度应为300mm。10.锅炉房的露天布置:燃油、燃气锅炉由于操作简单，劳动强度低，又容易实现自动控制,燃气锅炉房越来越多。燃油燃气锅炉房露天布置方式的主要优点是有利于防爆、防毒、防地震，并且可以节省材料和基建投资，缩短施工周期，加快建设速度。露天布置的不足是散热损失和维修费用较高，噪声扩散影响周围环境。锅炉房露天布置的利弊和所在地区的气候条件、周围环境的要求有重要关系。是否适合采用露天布置，应作技术经济比较

29、，根据具体条件确定。 露天布置的形式：锅炉房露天布置形式一般分为全露天布置和半露天布置两种。全露天布置是将设备及其有关的附件和管道全部布置在露天场地。半露天布置是将大型设备的一部分布置在室内，面另一部分布置在露天场地。常见半露天锅炉房的形式是锅炉炉墙三面布置在露天场地，前墙封闭在室内，锅炉的水位表、压力表、流量计及其它需要经常操作的阀门、附件均布置在室内，锅炉的操作和监视在室内执行。4.2 锅炉房组成及工艺设备布置要求1. 锅炉房的组成及布置（1） 锅炉房一般由锅炉间（主场房）、生产不住间（水泵间、水处理间、除氧间、化验间、机修间）及生活间（值班室、办公室、会议室、更衣、休息、浴厕等）组成。锅

30、炉房应根据锅炉的型号、容量和规模及工艺流程的需要布置，规模大的区域锅炉房可设置办公楼。（2） 生产、生活辅助用房必须围绕锅炉间以一定的规律进行布置，一般将水泵间、水处理间、变配电间、机修间、办公、会议室、更衣、休息、浴厕等辅助间布置在锅炉的固定侧，化验和仪表控制间应布置在采光良好、监测和取样方便，噪声和振动较小的部位。（3） 锅炉间的层数取定于锅炉的容量和本体结构型是，锅炉燃烧方式等，一般6t/h 以下的燃煤蒸汽锅炉和与其相当的热水锅炉，以及30t/h以下的燃油、燃气锅炉采用单层布置。较多容量锅炉配合锅炉本体形式采用双层布置。（4） 辅助间层数取决于能否布置下水处理，换热设备，给水设备等，并安

31、排生活间（办公、会议室、更衣、休息、浴厕）。当采用大气热力除氧时，为了提高给水泵入口压力，将给水箱布置在三层。 更衣、浴厕、水泵间、水处理设备、机修间多布置在一层。 办公室、休息室、化验室多布置在二层。 换热设备多布置在二层和三层。2. 锅炉间的工艺布置（1）锅炉间设备布置得一般要求: 应尽量按工艺流程来布置锅炉设备，使蒸汽、给水、燃料、灰杂、空气和烟气等介质的流程简短、流畅，阀门附件少，安全性高，并便于操作和检修。 设备的选择和布置应考虑扩建和分期建设的合理性和可能性。 工艺布置应尽量符合建筑模数，使建筑面积和体积紧凑，结构简单，实用美观。 锅炉房的建筑应由良好的通风采光，特别是燃油和燃气鼓炉房。燃气鼓炉房应尽量避免有积聚气体的死角，如不能避免时，必须采用局部排风设施。 烟风道及烟筒的位置应尽量简短合理，并应视每台锅炉所受到的引力均衡。 燃油、燃气锅炉的燃烧室、尾部受热面的烟道及锅炉的总烟道应设置防爆门，房防爆门的位置不应危机及操作人员的安全，否则应装设泄压引出管。防爆门的数量及面积应根据设计确定。（