1设计概况解析

1、锅炉与压力容器安全课程设计一 设计概况本设计为一蒸汽锅炉房,为生产、生活以及厂房和住宅采暧生产饱和蒸汽。生产和生活为全年性用汽,采暖为季节性用汽。生产用汽设备要求提供的蒸汽压力最高为0.4MPa,用汽量为3.7t/h,凝结水受生产过程的污染,不能回收利用。采暖用汽量为7.8t/h,其中生产车间为高压蒸汽采暖,住宅则采用低压蒸汽采暖,采暖系统的凝结水回收率达65%。生活用汽主要供应食堂和浴室的用热需要,用汽量计0.7t/h,无凝结水回收。二 原始资料2.1 燃煤资料元素分析成分 C'=57.42%,H'=3.81%,SF=0.46%,0'=7.16%, N'=0.

2、93%,A''=21.37%,W'=8.85%, 煤的可燃基挥发分 V'=38.48%,应用基低位发热量 Qydw=21350kJ/kg。2.2 水质资料 总硬度 H0 7.35 me/L, 永久硬度 HFT 4.35 me/L, 暂时硬度 HT 3.0 me/L, 总碱度 A0 43.0 me/L, PH 8.27, 溶解固形物 550 me/L0 2.3 气象资料冬季采暖室外计算温度 12, 冬季通风室外计算温度 6，夏季通风室外计算温度 30，采暖天数 121；主导风向 北,；大气压力 101998 Pa;地下水位 2.5 m。2.4 蒸汽负荷及参数 生产

3、用汽 D1=3.0t/h, P1=0.8MP；凝结水回收率a=40%;采暖用汽 D2=1.8t/h, P2=0.2MPa; 凝结水回收率a=90%;通风用汽 D3=1t/h, P3=0.2MPa; 凝结水回收率a=75%;生活用汽 D4=1.2t/h, P4=0.2MPa； 凝结水回收率a=0.三 热负荷计算及锅炉选择3.1 热负荷计算1采暖季最大计算热负荷Dmax1=K0(K1D1+K2D2+K3D3+K4D4) t/h式中 K0考虑热网热损失及锅炉房汽泵、吹灰、自用蒸汽等因素的系数,取1.055；K1生产用汽的同时使用系数,取0.8，K2采暧用汽的同时使用系数,取1,K3通风用汽的同时使用

4、系数,取0.9,K4生活用汽的同时使用系数,取0.5， Dmax1=1.055(0.8×3.0+1×1.8+0.9×1+0.5×1.2)=6.0135t/h2非采暖季最大计算热负荷Dmax2= K0(K1D1+ K3D3 )=1.05(0.8×2.6+0.5×1.0)=2.709t/h3.2 锅炉型号与台数的确定根据最大计算热负荷5.985 t/h及生产、采暖和生活用汽压力均不大于0.4MPa,本设计选用KZL4-0.7-A型锅炉三台。采暖季三台锅炉基本上满负荷运行;非采暖季一台锅炉运行,负荷率约在80%左右。锅炉的维修保养可在非采暖

5、季进行,故本锅炉房不设置备用锅炉。四 给水及水处理设备的选择4.1给水设备的选择1锅炉房给水量的计算G=K Dmax (1+PPw) t/h式中 K给水管网漏损系数,取1.03;Dmax锅炉房蒸发量, t/h;PPw锅炉排污率,%,本设计根据水质计算,取10%。对于采暖季,给水量为G1=K Dmax1 (1+PPw) =1.03×6.0135×(1+0.10)=6.813 t/h对于非采暖季为G2=K Dmax 2(1+PPw) =1.03×2.709(1+0.10)=3.069 t/h4.2给水泵的选择给水泵台数的选择,应能适应锅炉房全年负荷变化的要求。本锅炉房

6、拟选用四台电动给水泵,其中一台备用。采暖季三台启用,其总流量应大于1.l×13.22 t/h,现选用：型号 1 GC-5流量 6 m3/h扬程 11271 kPa电机型号 Y132S2-2功率 7.5 KW转数 2950 r/min选水管 Dg40, 出水管Dg40因KZL4-0.7-A型锅炉为轻型炉墙结构,炉体蓄热能力不大,停电时,“给水泵停止给水不会造成锅炉缺水事故”。所以,本设计不设置备用汽动给水泵。4.3给水箱体积的确定本锅炉房容量层小,按"低压锅炉水质标准",规定给水应经除氧处理。考虑到作为课程设计的示例之一,为简化系统,本锅炉房按不设给水除氧装置布置,

7、将凝结水箱和软水木箱合一,作为锅炉的给水箱。为保证给水的安全可靠和检修条件,给水箱设中间隔板,以便水箱检修时互相切换使用。给水箱体积,按贮存1.25h的锅炉房额定蒸发量设计,外形尺寸为3000×3000×3000mm,计9m3。4.4水处理系统设计及设备选择根据原水水质指标,本设计拟采用纳离子交换法软化给水。由于原水总硬度高达2.95me/L,属高硬度水,所以决定选用逆流再生纳离子交换器两台,以732排树脂为交换剂。为提高软化效果和降低盐耗,两台交换器串联使用，当第一台交换器的软化水出现硬度时,随即把第二台串入使用；直至第一台交换器出水硬度达11.5 me/L时,停运第一台

8、,准备再生,由第二台交换器单独运行软化,如此循环使用。五 计算及装置选择5.1锅炉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,取其两者的较大值。按给水的碱度计算排污率：PA= %式中 A g s给水的碱度,由水质资料知为2.0 me/L；Ag 锅水允许碱度,据水质标准,对燃用固体燃料的水火管锅炉为22 me/L；a凝结水回收率,本设计可由下式决定；a= = =26.94% PA= = 7.306% 按给水中含盐量溶解固形物计算排污率PS= % 其中给水含盐量,已知为425mg/L,锅水允许含盐量, 为4000mg/L, PS= = 7.78%故此

9、,锅炉排污率取8%。5.2 软化水量的计算锅炉房采暖季的最大给水量与凝结水回收量之差,即为本锅炉房所需补充的软化水量： Grs=KDmax1 (1+PPw)a2D2 =1.03×6.0135(1+0.08) 0.9×1.8=5.069t/h5.3 钠离子交换器的选择计算表 5-1序号名称符号单位计算公式或来源数值1.软化水量Grst/h先前计算8152.软化速度 arsm/h根据原水H0=7.35me/L103.所需交换器截面积Fm 2Grs/ rs =8.15/100.8154.实际交换器截面积Fm 2选用1000交换器两台,轮换运行0.7855.交换剂层高度hm交换器产

10、品规格26.运行时实际软化速度m/hGrs/F =8.15/0.78510.387.交换剂体积Vm 3hF=2×0.7851.578.交换剂工作能力E0ge/m3732#树脂1100150011009.交换器工作容量EgeVE0=1.57×1100|172710.运行延续工作时间Th =29.011.小反洗时间1min取用1012.小反洗水流速度m/h取用913.小反洗耗水量V1m 3F1=0.785×9×10/601.1814.静置时间2min交换刻回落、压脂平整,取用415.再生剂食盐纯度%工业用盐,取用9516.再生剂单耗qg/ge逆流再生9017

11、.再生一次所需再生剂量GykgEq/1000Cy=163.618.再生液浓度Cy%取用519.再生一次所需剂量Vzsm 3Cy/1000Cy=163.6/1000×0.053.2720.再生一次耗水量V3m 3近似等于Vzs3.2721.再生速度3m/h低速逆流再生,取1.822.再生时间3min60V3/F3=60×3.27/0.785×1.813923.逆流冲洗时间4min低速将再生液全部顶出交换器7524.逆施冲洗耗水量V4m 33F4/60=1.8×0.785×75/601.7725.小正洗时间5min取用826.小正洗速度5m/h取用

12、827.小正洗耗水量V5m 3F55/60=0.785×8×8/600.8428.正洗时间6min取用1029.正洗速度6m/h取用1030.正洗耗水量V6m 3F66/60=0.785×10×10/601.331.再生过程所需总时间min1+2+3+4+5+6=10+4+139+75+8+1024632.再生需用自来水耗量Vslm 3V1+V5+V6=1.18+0.84+1.33.3233.再生需用软水耗量Vrsm 3V3+V4=3.27+1.775.0434.再生一次总耗水量Vzm 3Vsl+Vrs=3.32+5.048.36逆流再生离子交换器在连续

13、运行810周期后,一般宜进行一次大反洗,以除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒。大反洗流速取10m/h,时间约15min大反洗后的第次再生,其再生剂耗量比正常运行时约增大一倍。大反洗前,应先进行小反洗,以保护中间排管装置。5.4 再生液盐液的配制和贮存设备 为减轻搬运食盐等的劳动强度,本设计采用浓盐溶液池保存食盐的方法,即将运来食盐直接倒入浓盐液池。再生时,把浓盐液提升到稀盐液池,用软水稀释至要求浓度,再由盐液泵输送至离子交换器再生,5.5 浓盐液池体积的计算本锅炉房销离子交换器运行周期为29+4.1臼3311,每再生一次需耗盐163.6kg,如按贮存10天的食盐用量计算,则浓盐液浓度26%

14、池体积为 = 4.57%5.6稀盐液池体积的计算再生一次所需稀盐液浓度5%的体积为3.27 m3,若按有效容积系数0.8计算,稀盐液池体积为4 m3本设计拟用混凝土砌筑一个尺寸为3000×2000×1500盐池,浓、稀盐池各为一半。 5.7盐液泵的选择盐液泵的作用:其一是将浓盐液提升至稀盐液池,其二是输送稀盐液至离子交换器,过量的部分稀盐液流回稀盐液池进行扰动,使之浓度均匀。盐液泵运转时间短,不需设置备用泵。为防盐液腐蚀,选用102型塑料离心泵一台；流量6 t/h,扬程196 kPa,电机功率1.7 KW,转速2900 r/min,该泵进口管径Dg40,出口管径Dg3205

15、.8原水加压泵的选择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交换器阻力的水压,特设置原水加压泵1台：型号IS6540250,流量12 m3h,扬程196kpas电机Y100L14,功率2.2KW,转速1450rGI。该泵进口管径Dg40,出口管径也为Dg400六 汽水系统主要管道管径的确定6.1锅炉房最大用水量及自来水总管管径的计算自来水总管的流量,即为锅炉房最大用水量,包括以下几项：1运行交换器的软水流量Grs, 计8.15 t/h2备用交换器再生过程中的最大瞬时流量,以正洗流量计,F6=0.785×19=7.85 t/h；3引风机及给水泵的冷却水流量,按

16、风机轴承箱进水管径Dg15、水速2m/s计算,冷却水流量约1.3 t/h；4煤场、渣场用水量,估计约0.5t/h；5化验及其他用水量,约0.7t/h；6生活用水量,粗略取值1t/h。如此,锅炉房最大小时用水量约为19.5t。若取管内水速为1.5m/s,则自来水总管管径可由下式计算： d0=2 =2 =0.068 m本设计选用自来水总管管径d0=89×4 mm。6.2 与离子交换器相接的各管管径的确定交换器上各连接管管径与其本体的对应管径一致,即除进盐液管管径为Ds40外,其余各管管径均为Dg5006.3给水管管径的确定1给水箱出水总管管径出水总管的流量,按采暖季给水量G113.22

17、t/h考虑,若取管内水选为2m/s,则所需总管内径为48 mm。本设计适当留有余量,选用管径为73×3.5mm2给水母管管径本设计采用单母管给水系统。给水母管管径确定与给水箱出水总管相同,即73×3.5mm。进入锅炉的给水支管与锅炉本体的给水管管径相同,直径为44.5×3mm,且在每一支管上装设调节阀。6.4蒸汽管管径的确定1蒸汽母管管径为便于操作以及确保检修时的安全,每台锅炉的蒸汽母管直接接入分汽缸,其直径为133×4 mm在每台锅炉出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。2生产用蒸汽管管径生产用汽管的蒸汽流量G1=KoD1=1.05×3.7=

18、3.89t/h,生产用汽压力为0.4MPa, =0.3816m3/kg。蒸汽流速取35m/s,则 dzl=2=2=0.122 m选取生产用汽管管径为133×4 mm。3采暖用蒸汽管管径e采暖用汽管流量为1.05×7.8=8.19t/h,蒸汽压力为0.3IUPa,仍按流速35m/s计算,决定选取管径219×6mm。4生活用蒸汽管管径蒸汽流量为1.05×0.7=0.74t/h,蒸汽压力和取用流速与采暖蒸汽管相同,经计算决定选用管径为73×3.5mm的无缝钢管。七 分汽缸的选用7.1 分汽缸的直径的确定已知采暖期最大计算热负荷Dmax1 =11.67

19、t/h,蒸汽压力P=0.4MPa,比容=0.3816m3/kg,若蒸汽在分汽缸中流速取用15m/s,则分汽缸所需直径为D=2=2=0.324 mm本设计拟采用377×9mm的无缝钢管作为分汽缸的简体。7.2 分汽缸简体长度的确定分汽缸简体长度取决于接管管径、数目和结构强度,同时还应顾及接管上阀门的启闭操作的便利。本设计的分汽缸简体上,除接有三根来自锅炉的进汽管133×4和供生产,133×4、采暧219×6及生活73×3.5用汽的输出管外,还接有锅炉房自用蒸汽管57×3.5、备用管接头108×4、压力表接管25×3以

20、及疏水,飞管等。分汽缸简体结构和管孔布置如图5-1所示,简体由377×9无缝钢管制作,长度为2820mm。 八 送、引凤系统的设备选择计算为了避免相互干扰,锅炉的通风除尘系统按单台机组独立设置。以下均按单台锅炉的额定负荷为基础进行计算。8.1 锅炉燃料消耗量的计算根据生产用汽参数,本锅炉房降压至0.5MPa运行。在此工作压力下,查得tb=158、i=2754.6kJ/kg、r=2087.6kJ/kg。又知固体不完全燃烧热损失q4=10%、锅炉效率=72%以及蒸汽湿度FV=2%,给水温度45。如此,燃料消耗量B=669kg/h而计算燃料消耗量为Bj=B(1)=669（1）602kg/h

21、,8.2理论空气量和理论烟气量=0.0889(C y+0.375Sy+0.265Hy0.0333Oy=0.0889(57.42+0.375×0.46+0.265×3.81-0.0333×7.16=5.89m3N/kg=0.01866(Cy+0.375Sy)+0.79+0.008Ny+0.111Hy+0.0124Wy+0.0161=0.01866(57.42+0.375×0.46)+0.79×5.89+0.008×0.93十0.111×3.81+0.0124×8.85+0.0161×5.89=6.15 m3

22、N /kg8.3送风机的选择计算已知炉膛入口的空气过量系数G;=1.30,在计及修正和裕度后,每台锅炉的送风机的风量为sf =1a1 Bj × =1.05×1.30×602×5.89×=5337 m3/h其中,1为送风机流量储备系数,取1.05。因缺空气阻力计算资料,如按煤层及炉排阻力为784Pa、风道阻力为98Pa估算,则送风机所需风压为Hsf=2=10.1（748+98）=997Pa其中, 2为送风机压头储备系数,取1.1, tsf为送风机设计条件下的空气温度,由风机样本查知为20。所以,选用T47211型4A送风机,规格：风量7460m3

23、/h,风压1290Pa；电机型号Y132S12,功率5.5KW,转速1450r/min。8.4引风机的选择计算计及除尘器的漏风系数a=0.051后，引风机入口处的过量空气系数a py=1.65和排烟温度py=200,取流量储备系数1=1.1,则引风机所需流量为=1Bj+1.0161(apy-1) =1.1×6026.15+1.0161(1.65-1) ×5.89 =11444mvh需由引风机克服的阻力,包括:1锅炉本体的阻力按锅炉制造厂提供资料,取h1588Pa。2省煤器的阻力根据结构设计,省煤器管布置为横4纵10,所以其阻力系数为=0.5Z2=0.5×10=5,

24、而流经省煤器的烟速为8.56m/s,烟温为290,由教材线算图8查得于=22.6Pa,再进行重度修,则省煤器阻力为：h2=×=5×22.6×=117 Pa3除尘器的阻力本锅炉房采用XS-4B型双旋风除尘器,当烟气量为12000m3/h,阻力损失686Pa。4烟囱抽力和烟道阻力由于本系统为机械通风,烟囱的抽力和阻力均略而不计,烟道阻力约计147Pa。因此,锅炉引风系统的总阻力为：=588+117+686+147=1538Pa引风机所需风压=1833Pa其中风压储备系数2取1.2,引风机设计条件下介质温度tyf=200。所以，本设计选用Y547型6C引风机，其流量12

25、390m3/h，风压2400Pa；电机型号Y160M22，功率15kw，转速2620r/min。8.5烟气除尘设备的选择链条锅炉排出德烟气含尘浓度大约在2000mg/m3N以上，为减少大气污染，本锅炉房选用XS4B双旋风除尘器，其主要技术数据如下：烟气流量12000m3/h，进口截面尺寸1200×300mm。烟速9.3m/s；出口截面尺寸606mm，烟速11.8m/s；烟气净化效率9092%；阻力损失588686Pa。除尘后，烟气的含尘浓度为C02000（10.90）=200mg/m3N 8.6烟囱设计计算本锅炉房的三台锅炉合用一个烟囱，拟用红砖砌筑，根据锅炉房容量，由表4-6选定烟

26、囱高度为40m。烟囱设计主要是确定其上、下口径。（1） 烟囱上、下口径的计算 1） 出口处烟气温度 烟囱高度为40m，则烟囱的温降为其中修正系数A，可根据砖烟囱平均比厚<0.5m，由教材表8-7查的为0.4。如此，烟囱出口处的烟温 2） 烟囱出口直径 = =30906m3/h 若取烟囱出口处的烟速为12m/s，则烟囱出口直径 本锅炉房烟囱的出口直径取为1m。3） 烟囱底部直径若取烟囱锥度i=0.02；则烟囱底部直径为 九 燃料供应及灰渣清除系统本锅炉房运煤系统按三班设计。因耗煤量不大，拟采用半机械方式，即电动葫芦吊煤罐上煤，吊煤罐的有效容积为0.5m3。灰渣连续排出，用人工手推车定期送至

27、渣场。9.1燃料供应系统 （1）锅炉房最大小时耗煤量的计算按采暖季热负荷计算： =1.95 t/h（2）运煤系统的最大运输能力的确定按三班制作业设计,最大运煤量为 t/h式中K考虑锅炉房将来发展的系数,取1；m运输不平衡系数,一般采用1.2；运煤系统每班的工作时数,取。B'=8×1.95×1.2/6=3.12t/h.按吊煤罐有效容积估算,每小时约吊煤7罐。9.2 灰清清除系统（1）锅炉房最大小时除灰渣量=0.543t/h.（2）除渣方式的选择锅炉灰渣连续排出,但考虑到需要排除的总灰渣量不大,故选用人工手推车定期送至渣场的方式。9.3煤场和灰渣场面识的确定（1）煤场面

28、积的估算本锅炉房燃煤由汽车运输,煤场堆、运采用铲车,按工业锅炉房设计规范要求,煤场面积Fm0现按贮存10昼夜的锅炉房最大耗煤量估算,即式中 T锅炉每昼夜运行时间,24h；M煤的储备天数；N考虑煤堆通道占用面积的系数,取1.6；F煤堆高度,4m,取2.5m；煤的堆积密度,约为0.8 t/m3；堆角系数,取用0.80。 本锅炉房煤场面积确定为20×25m。为了减少对环境污染,煤场布置在最小频率风向的上风侧锅炉房西侧,也便于运煤作业。（2）灰渣场面积的估算.灰渣场面积Fh0采用与煤场面貌相似的计算公式,根据工厂运输条件和综合利用情况,确定按贮存5昼夜的锅炉房最大灰渣量计算： 本锅炉房灰渣场

29、面积确定为12.5×12.5m,设置在靠近烟囱的西北角。十 锅炉房布置本锅炉房是一独立新建的单层建筑,朝南偏东,由锅炉间和辅助间两大部分组成（图5·3）。锅炉间跨距为12m,柱距6m,屋架下弦标高6.5m(图54)；建筑面积计19×12m2。辅助间在东侧,平屋顶,层高4.5m,建筑面积为8×12m2。本锅炉房布置有三台KZL40.7A型锅炉,省煤器独立对应装设于后端。炉前留有3.5m距离,是锅炉运行的主要操作区。燃煤由铲车从煤场运至炉前,再由电动葫芦吊煤罐沿单轨送往各锅炉的炉前煤斗。灰渣在后端排出,用手推车定期运到灰渣场。给水处理设备、给水箱和水泵布置在辅助间,辅助间的前侧,则分设有化验间和男女生活室。为减少土建投资、降低锅炉间的噪声以及改善卫生条件,本设计将送风机、除尘器和引风机布置于后端室外,并采取了妥善的保温和防雨措施,煤场及灰渣场设在锅炉房的西侧北端区域,十一 锅炉房人员的编制 表 5-2班次工种司炉工运煤除灰工泵工化验员班长总计日班早班中班夜班合计十二 设计技术经济指标序号项目单位指标序号项目单位指标1锅炉房总蒸发量t/h127全年耗