锅炉课程设计：正文

1、工业锅炉设备 课 程 设 计 任 务 书一、课程设计题目：某厂锅炉房工艺设计二、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，提高设计计算和制图能力，巩固所学的理论知识和实际知识，并学习运用这些知识解决锅炉房工程设计中的实际问题。三、设计原始资料：1、 热负荷资料项目用汽量(t/h)用汽参数凝结水回收率同时使用系数最大平均压力/MPa温度采暖用汽7.50.2饱和601.0生产用汽3.63.20.4饱和200.80生活用汽0.80.20.3饱和00.42、 煤质资料：元素分析成分：Mar（Wy）=9.

2、00% , Aar(Ay)=32.48%, Car(Cy)=46.55%, Har(Hy)=3.06%, Sar(Sy)=1.94%, Oar(Oy)=6.11%, Nar(Ny)=0.86% . 煤的干燥无灰基挥发分：Vdaf(Vr)=38.5%，接受基低位发热量Qnet,v,ar(Qyd w)=17693KJ/Kg3、 水源资料：以自来水为水源，供水水温10，供水压力0.6MPa1) 总硬度：3.3 mol /L2) 永久硬度：1.1 mol /L3) 暂时硬：2.2 mol /L4) 总碱度：2.1 mol /L5) PH值：6.96) 溶解氧： 6.58.9 mg/L7) 悬浮物：0

3、mg/L8) 溶解固形物：450 mg/L4、 气象资料：1) 年主导风向：冬夏西北；2) 平均风速：3.0 m/s3) 大气压：97 880 Pa4) 海拔高度：396.9 m5) 最高地下水位：-3.5 m6) 土壤冻结深度：无土壤冻结情况7) 冬季采暖室外计算温度：-58) 冬季通风室外计算温度：-19) 采暖期平均室外计算温度：0.55、 其他资料1) 生产为三班制，全年工作300天2) 采暖用汽天数90天3) 通风用汽天数90天4) 凝结水回收为自流方式四、设计内容与要求1、热负荷计算包括最大计算热负荷和年热负荷的计算。对于具有季节性负荷的锅炉房，应分别以采暖季和非采暖季求出最大计算

4、热负荷和平均热负荷。计算结果应以表格方式汇总。2、选择锅炉型号和台数要求提出23种选型方案，就其燃烧设备或燃料适应性，负荷适应性或负荷率、备用性、锅炉效率、占地面积、建筑造价、扩建余地、人员编制、环境污染、投资高低等方面进行简单的分析比较后确定最佳选炉方案。3、水处理系统的确定及其设备选择计算（1）计算各种水量 包括回水量、补给予水量、总给水量，按采暖季和非采暖季分别计算。（2）计算排污率和相对碱度 排污率要用试算法确定，并按采暖季、非采暖季碱平衡和盐平衡分别计算。（3）确定水处理的任务 根据水质资料，锅炉给水标准、排污率和相对碱度，说明原水是否需要软化、除碱和除氧。（4）软化系统的确定及其设

5、备选择计算 要求确定软化方法，绘出软化系统草图；确定软化设备的生产能力；确定交换剂，选择软化设备，计算药剂量和耗水量；盐液池和盐液泵的计算。4、给水系统、蒸汽系统、排污系统的确定及其设备选择计算（1）确定给水系统、蒸汽系统、排污系统的形式，并绘出各系统草图。（2）选择各系统的设备，包括给水箱、给水泵、分汽缸、连续排污扩容器、取样冷却器、排污冷却池等。（3）计算给水母管各蒸汽母管及分汽缸接管管径。（4）确定管路附件。5、送、引风系统的确定及其设备选择计算（1）燃料校核。（2）计算燃料消耗量、计算送风量和引风量。（3）确定送、引风系统并拟定草图。（4）确定烟、风道断面尺寸。（5）选择送、引风系统设

6、备。包括确定烟囱高度及断面，选择风机，消声器、除尘器。6、燃料输送及出灰渣系统的确定（1）计算锅炉房最大负荷时的小时燃料消耗量；计算锅炉房最大负荷季节时的小时燃料消耗量；计算锅炉房最大负荷时的昼夜燃料消耗量；计算年燃料消耗量；计算与上述燃料量相应的灰渣量。（2）计算煤、灰场的面积。（3）确定燃料输送及出渣方式。7、进行锅炉房工艺布置，绘制热力系统草图及布置草图8、整理编写设计说明书设计说明书的第一章要求写出总论或概述，应包括设计指导思想和原则，热负荷、系统方案的主要特点，区域布置的特点及设计中欠考虑的问题和特别需要说明的问题。说明书的其他章节主要写明各系统方案及设备确定的依据、理由、过程和结果

7、，对于计算公式要求写出公式中的符号的含义、单位、计算过程和计算结果。说明书要装订成册，内容包括封面、目录、正文、后记（结束语）和参考文献目录等。原则上，设计说明书用Word文件格式A4纸张排版打印。排版（字体字号行距等）参照湖南工业大学毕业设计（论文）的格式。五、绘图要求（图中必须有简明的设计说明与技术要求）（1）热力系统图一张。要求附出图例、标出设备编号及管径。用1号图完成。（2）设备平面布置图一张。要求绘出锅炉间、风机间、水处理间和辅助间等。设备平面布置图中的设备以外形绘制，标明设备编号并附设备明细表。设备定位尺寸要齐全清晰。平面布置图中还应标明指北针。用1号图完成。（3）设备布置剖视图一

8、张，用2号图完成。（4）条件具备时，加绘锅炉房区域图一张，用2号图完成。图纸用计算机绘制，必要时加绘手工图纸1张。六、时间安排（二周）（1）编写说明书4天；（2）草图2天；（3）绘图5天；（4）并装订成册1天；（5）答辩2天（分组进行）工业锅炉设备 课 程 设 计 说 明 书七、热负荷计算及锅炉选择1、热负荷计算（1）采暖最大计算热负荷 t/h式中 考虑热网热损失以及锅炉房汽泵、吹灰、自用蒸汽等因素的系数，取1.05； 生产用汽的同时使用系数，取0.8； 采暖用汽的同时使用系数，取1.0 生活用汽的同时使用系数，取0.4。1.05（0.83.6+1.07.5+0.40.8）=10.7 t/h（

9、2）非采暖季节最大计算热负荷 =1.05（0.83.6+0.40.8）=3.2 t/h2、锅炉型号与台数的选择根据最大计算热负荷10.7 t/h以及生产、采暖和生活用汽有利均不大于0.4MPa，从煤质资料来看煤的低位发热量为17693KJ/Kg，根据工业锅炉房中的表1-4可确定为烟煤，因此可以选用DZL系列快装水火管蒸汽锅炉它的特点有：1）它采用单锅筒纵置式，双集箱快装布置，水火管快装结构，节省锅炉房占地，且土建工程投资少，有效地降低锅炉安装费用和基建投资。 2）采用炉内烟尘惯性分离，配以高效的脱硫除尘器，高锅炉排放浓度低，黑度低，可达到国家一类地区环保指标要求； 3）锅炉采用自然循环方式，炉

10、水始终保持高速紊流状态，强化传热，提高锅炉热效率； 4）蒸汽锅炉有较大的汽相空间，并配置高效汽水分离器，蒸汽湿度降低到2%以下。可以选用的锅炉型号组合为：DZL(W)6-1.25-AII型锅炉两台，DZL(W)4-0.7(1.25)-AII型锅炉三台，DZL(W)2-0.7(1.25)-AII型锅炉六台。根据锅炉房确定的原则：1）锅炉台数应按照所有运行锅炉在额定蒸发量工作时，能满足锅炉房最大热负荷。2）锅炉的出力、台数应能有效适应热负荷变化的需要，且在任何工况下，应保证锅炉有较高的热效率。3）应考虑热负荷发展的需要。4）锅炉台数应根据热负荷的调度、锅炉检修和扩建的可能性确定。一般新建锅炉房以不

11、少于2台、不超过5台为宜。5）以生产负荷为主或常年供热的锅炉房，应设置一台备用锅炉。以采暖、通风空调为主的锅炉房，一般不设备用锅炉。从以上原则可以看出，选用DZL(W)2-0.7(1.25)-AII型锅炉需要六台，台数太多，不适宜使用。对于DZL(W)6-1.25-AII型锅炉和DZL(W)4-0.7(1.25)-AII型锅炉均符合条件，但是在非采暖季节DZL(W)6-1.25-AII型锅炉和DZL(W)4-0.7(1.25)-AII型锅炉均只需要运行一台锅炉，但是DZL(W)6-1.25-AII型锅炉负荷率仅为53%，相比之下，DZL(W)4-0.7(1.25)-AII型锅炉则达到了80%，

12、因此最终我们决定选用三台DZL(W)4-0.7(1.25)-AII型锅炉。在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，锅炉的维修保养可在非采暖季进行，而且本设计中的锅炉房以采暖为主，故不设置备用锅炉。八、给水及水处理设备的选择1、给水设备的选择（1）锅炉房给水量的计算 t/h式中 给水管网漏损系数，取1.03；锅炉房蒸发量，t/h；锅炉排污量，%，本设计根据水质计算，取10%。对于采暖季，给水量为：=1.0310.7（1+0.10）=12.1231 t/h对于非采暖季，给水量为： =1.033.2（1+0.10）=3.6256 t/h（2）给水泵的选择给水泵台数的选择，应能适应锅炉

13、放全年负荷变化的要求。本锅炉房拟选用四台电动给水泵，其中一台备用。采暖季三台启动，其总流量应大于1.112.1231t/h，即大约为13.34t/h，所以每台给水泵的流量应该大于4.45t/h。现选用型给水泵：流量：6 m3/h扬程：1127 kP a电机型号：Y132S2-2功率：7.5KW转速：2950r/min进水管DN40，出水管DN40（3）给水箱体积的确定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。给水箱的体积，按储存1.25h的锅炉房额定蒸发量设计，外形尺寸为360025002000mm，计18。2、水处理系统设计及设备选择（1）软化系统的选择

14、根据GB1576-2001规定，蒸汽锅炉的给水和锅水水质标准为：给水总硬度 0.04mmol/L给水PH值 7锅水总碱度 6 26mol/L锅水含盐量 3500mg/L原水硬度不符合给水要求，必须进行水质处理。按碱平衡计算锅炉排污率 按盐平衡计算锅炉排污率 因为均小于10%，所以不需要除碱。根据原水水质情况，采用低流速逆流再生单级钠离子交换系统。交换剂采用0017强酸苯乙烯型阳离子交换树脂。（2）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，可由碱度和含盐量的平衡关系式求出，取其两者的最大值。在上面“软化系统选择”中已经计算了由碱度和含盐量的平衡关系式求出的排污率，其值小于10

15、%，且在103%之类，所以，锅炉排污率取10%。（3）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，即为本锅炉房所需要的补充软化水量： =1.0310.7（1+0.10）-0.23.6-0.67.5 =12.1231-5.226.90 t/h（4）钠离子交换器的选择计算（见表1）序号名 称符号单位计算公式或数据来源数 值1软化水量Grst/h先前计算6.902软化速度m/h根据原水H0=3.3me/L183所需交换器截面积FGrs/=6.90/180.3834实际交换器截面积F选用750交换器2台0.4425交换剂层高度hm交换器产品规格26运行时实际软化速度vm/hGrs/F=6

16、.90/0.44215.617交换剂体积Vm3hF=20.4420.8848交换剂工作能力E0gol/ m3732#树脂1100150011009交换器工作容量EmolV E0=0.8841100972.410运行延续工作时间Th48.611小反洗时间min取用1012小反洗水流速度m/h取用913小反洗耗水量V1m3F=0.442109/600.66314静置时间min交换剂回落、压脂平整，取用415再生剂纯度%工业用盐，取用9516再生剂单耗qg/mol逆流再生9017再生一次所需再生剂量KgEq/1000=972.490/(10000.95)92.1218再生液浓度%取用519再生一次稀

17、盐液体积m3/1000=92.12/(10000.05)1.8420再生一次耗水量m3近似等于1.8421再生速度m/h低速逆流再生，取用1.822再生时间min60/F=601.84/0.4421.8138.823逆流冲洗时间min低速将再生液全部顶出交换器7524逆流冲洗耗水量m3F/60=1.80.44275/600.99525小正洗时间min取用826小正洗速度m/h取用827小正洗耗水量m3F/60=0.44288/600.4728正洗时间min取用1029正洗速度m/h取用1030正洗耗水量m3F/60=0.4421010/600.7431再生过程所需总时间min+=10+4+13

18、8.8+75+8+10245.832再生需用自来水耗量m3+=0.663+0.47+0.741.87333再生需用软水耗量m3+=1.84+0.9952.83534再生一次总耗水量m3+=1.873+2.8354.708（5）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，本设计采用浓盐容易池保存食盐的方法，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，用软水稀释盐液池，再由盐液输送至离子交换器再生。1）浓盐液池体积的计算本锅炉房钠离子交换器运行周期为30.415+245.8/6034.5h，每再生一次需耗盐92.12kg，如按贮存10天的食盐用量计算，则浓盐液（浓度

19、26%）池体积为： 2）再生一次所需稀盐液（浓度5%）的体积为1.84，若按有效容积系数0.8计算，稀盐液体积为2.3。本设计拟用混凝土砌筑一个尺寸为220018001500盐池，浓、稀盐池各占一半。（6）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6t/h，扬程196kPa，电机功率1.7kW，转速2900r/min。该泵进口管径DN40，出口管径DN40。（7）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

20、洗水压和软化过程所需克服交换器阻力的水压，特设原水加压泵1台：型号：IS65-40-250流量：12 m3/h扬程：196KPa电机：Y100L1-4功率：2.2KW转速：1450r/min该泵进口管径DN40，出口管径也为DN40。九、汽水系统主要管道管径的确定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，计6.90 t/h（2）备用交换器再生过程中的最大瞬时流量，以正洗流量计，=0.44210=4.42 t/h（3）引风机及给水泵的冷却水流量，按风机轴承箱进水管径DN15、水速2m/s计算，冷却水流量约为1.3

21、t/h（4）煤场、渣场用水量，估计约0.5 t/h（5）化验及其他用水量，约0.7 t/h（6）生活用水量，粗略取值1 t/h如此，锅炉房最大小时用水量约为14.82 t。若取管内水速为1.5 m/s，则自来水总管管径可由下式计算： 本设计选用自来水总管管径 =894mm。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DN40外，其余各管管径均为DN50。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G1（12.1231 t/h）考虑，若取管内水速为2m/s，则所需总管内径为48mm。本设计适当留有余量，选用管径为

22、733.5mm。（2）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733.5mm。进入锅炉的给水支管与锅炉本题的给水管管径相同，直径为44.53.5mm，且在每一支管上装设调节阀。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的安全，每台锅炉的蒸汽母管直接接入分汽缸，其直径为1334mm；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1.053.6=3.78 t/h，生产用汽压力为0.4MPa，比容。蒸汽流流速取35 m/s，则：选取生产用汽管管径为1334mm（3）采暖用蒸汽管管径采暖用汽管流量为1.

23、057.5=7.785 t/h，蒸汽压力为0.2MPa仍按流速35 m/s计算，决定选取管径2196mm。（4）生活用蒸汽管管径蒸汽流量为1.050.8=0.84t/h，蒸汽压力为0.3MPa，仍按流速35m/s计算，决定选用管径为733.5mm。十、分汽缸的选用1、分汽缸的直径的确定已知采暖期最大计算热负荷，蒸汽压力P=0.4MPa，比容，若蒸汽在分汽缸中流速取用15 m/s，则分汽缸所需直径为本设计拟采用3779mm的无缝钢管作为分汽缸的筒体。2、分汽缸筒体长度的确定分汽缸筒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。本设计的分汽缸筒体上，除接有三根来自锅

24、炉的进汽管（1334）和供生产（1334）、采暖（2196）以及生活（733.5）用汽的输出管外，还接有锅炉房字用蒸汽管（573.5）、备用管接头（1084）、压力表接管（253）以及疏水管等。分汽缸筒体结构和管孔布置如下图。筒体由3779无缝钢管制作，长度为2820mm。十一、送、引风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。1、锅炉燃料消耗量的计算根据生产用汽参数，本锅炉降压至0.5MPa运行。在此工作压力下，查得=158、=2754.6kJ/kg，r=2087.6kJ/kg。又知固体不完全燃烧热损失=10%、锅炉效

25、率=72%以及蒸汽湿度W=2%，给水温度45。如此，燃料消耗量：而计算燃料消耗量为： 2、理论空气量和理论烟气量 3、送风机的选择计算已知炉膛入口的空气过量系数，在计算修正和裕度后，每台锅炉的送风机的风量为： 其中，为送风机流量储备系数，取1.05。因缺空气阻力计算资料，如按煤层以及炉排阻力为784Pa、风道阻力为98Pa估算，则送风机所需压力为： 其中，为送风机压头储备系数，取1.1；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T4-72-1 No.6A型送风机，规格：风量：6860 m3/h；风压：1150 Pa；电机：Y112M-4；功率：4 KW；转速：1450r/m

26、in。4、引风机的选择计算计及除尘器的漏风系数a=0.05后，引风机入口处的过量空气系数和排烟温度，取流量储备系数=1.1，则引风机所需流量为： 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。（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 而流经省煤器的烟速为8.56m/s，烟温为290，又线算图查得，再进行重新修正，则省煤器阻力为： （3）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12000，阻力损失为686Pa。（4）烟囱抽力和烟道抽力由于本系统为机械通风，烟囱的抽力和阻力均略而不计，烟道阻力约为147Pa。因此，锅

27、炉引风系统的总阻力为： 引风机所需风压 其中风压储备系数取1.2，引风机设计条件下介质温度。所以，本设计选用Y5-47型No6C引风机，规格如下：流量：12390 m3/h风压：2400Pa电机型号：Y160M2-2功率：15kW转速：2620r/min5、烟气除尘设备的选择链条锅炉排出的烟气含尘浓度大约在2000以上，为减少大气污染，本锅炉房选用XS-4B型双旋风除尘器，其主要技术数据如下：烟气流量12000 m3/h，进口截面尺寸1200300mm，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： 6、

28、烟囱设计计算本锅炉房三台锅炉合用一个烟囱，拟用红砖砌筑，根据锅炉房容量，由下表选定烟囱高度为40m。烟囱设计主要是确定其上、下口直径。表 烟囱高度锅炉总额定出力t/h或相当于t/h1122661010202035烟囱最低高度(m)202530354045（1）烟囱上、下口直径的计算1）出口处的烟气温度烟囱高度为40m，则烟囱的温降为 其中修正系数A，可据砖烟囱平均壁厚0.5m，查表可知为0.4m。如此，烟囱出口处的烟温： 2）烟囱出口直径 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 1 m。3）烟囱底部直径若取烟囱锥度=0.02；则烟囱底部直径为： 十二、燃料

29、供应及灰渣清除系统本锅炉房运煤系统按三班制设计。因耗煤量不大，拟采用半机械化方式，即用电动葫芦吊煤罐上煤，吊煤罐的有效容积为0.5。灰渣连续排出，用人工手推车定期送至渣场。1、燃料供应系统（1）锅炉最大小时耗煤量计算按采暖季热负荷计算： （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 考虑锅炉房将来发展的系数，取1；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6。 t/h按吊煤罐有效容积估算，每小时约吊7罐。2、灰渣清除系统（1）锅炉房最大小时除灰渣量 （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

30、场的方式。3、煤场和灰渣场面积的确定本锅炉房燃烧由汽车运输；煤场堆、运采用铲车。据工业锅炉房设计规范要求，煤场面积现按贮存10昼夜的锅炉房最大耗煤量估算，即式中 锅炉每昼夜运行时间，24h；煤的储备天数；考虑煤堆通道占用面积的系数，取1.6；煤堆高度，4m，取2.5m；煤的堆积密度，约为0.8；堆角系数，取用0.8。本锅炉房煤场面积2225m。为了减少对环境污染，煤场布置在最小频率风向的东南方锅炉房的南侧；也便于运煤作业。（2）灰渣场面积的计算 灰渣场面积采用与煤场面积相似的计算公式，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：本锅炉房灰渣场面积确定为1215m，设

31、置在靠近烟囱的东南方。十三、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（见图纸GS-02）。锅炉间跨距为24m，屋架下弦标高6.5m（见图纸GS-01）；建筑面积计2414。辅助间在东侧，平屋顶，层高4.5m，建筑面积为814。本锅炉房布置有三台DZL(W)4-0.7(1.25)-AII型卧式蒸汽锅炉，省煤器独立对应装设于后端。炉前留有3.65m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，则分设有值班室、化验间和