锅炉供暖课程设计

目录TOC\o"1-3"\h\u4868前言 130991供暖设计 2238001.1热负荷计算 265061.1.1供暖热负荷的计算 2278131.1.2生活热水热负荷 2225721.2燃料选择 3105312锅炉的选择 4291952.1台数确定 4165342.2型号确定 48003锅炉房燃油系统设计 5294913.1锅炉房燃油供应系统 5300433.2锅炉房燃油管路系统 5193103.2.1锅炉房最大小时耗油量的计算 5308473.2.2输油管道和回油管道流速的确定 6216623.3辅助设施的选择 77043.3.1日用油箱选型 7111483.3.2贮油罐选型 7264943.3.3供油泵选型 8247903.3.4油过滤器选择 9155434锅炉房热力系统的设计 1089684.1水处理系统 10197474.1.1水处理原因及要求 1058484.1.2水处理原理 1110494.1.3除氧方式的选择 11138014.1.4软水设备的选择 12270514.2补给水系统的设计 1443534.2.1补给水箱的选择 14144944.2.2补给水泵的选择 14308734.3热水供应系统 1595134.3.1供回水管经计算 15264044.3.2热水循环水泵的选择 15252475锅炉阀门的选择 1788546锅炉房总体平面设计及注意问题 18100956.1锅炉房设计原则 18304276.2设计注意问题 18107846.3锅炉房设备的布置形式 19前言长期以来，我国一直以煤作为主要能源。其中，优质煤用于冶金、化工等工业部门，而含灰、含硫量较高的劣质煤用于电力、生活等部门，作为锅炉的主要燃料，形成煤烟型大气污染的重点污染源。随着国际社会对环境问题的日益关注，我国为建设国际环保型城市和走可持续发展道路的需要，对环保工作提出了更高的要求。为此，我国的能源政策和能源结构也发生了变化。目前，以放宽城市中小型工业锅炉和生活锅炉燃用油品的限制并提倡使用天然气，以取代分布广、能耗高、污染严重的燃煤锅炉。全国的一些大中型城市为了适应长期发展的要求，逐步制定了某些限制燃煤锅炉的条件。据有关报道，我国的大气环境以煤烟型污染为主，烟尘和酸雨的危害最大，使污染程度加重。由于煤在使用过程中对环境污染的影响较大，除提高煤的利用率，加强对污染的综合治理外，调整能源的消费结构，开发使用环保型清洁能源，如石油、天然气、水力等势在必行。当前，在一些发达国家中，石油和天然气在能源消费中约占60%，成为第一能源。油质燃料和天然气是一种优质、高效、环保型清洁能源。随着我国经济建设不断繁荣和发展，对天然气和石油的消费需求将日益增长，促进了中小型燃油燃气锅炉的发展。工业和民用锅炉使用油质燃料和天然气，不仅可以解决锅炉燃煤和环境之间的突出矛盾，而且在经济也是可行的，有着十分广阔的市场前景。1供暖设计1.1热负荷计算1.1.1供暖热负荷的计算采暖热负荷(1-1)式中——采暖设计热负荷kw；——采暖热指标，可按表1-1取用；A——采暖建筑物的建筑面积表1-1采暖热指标推荐值qh(w/m2)建筑物类型住宅居住区综合学校办公医院托幼旅馆商店食堂餐厅影剧院展览馆大礼堂体育馆未采取节能措施58~6460~6760~8065~8060~7065~80115~14095~115115~165采取节能措施40~4545~5550~7055~7050~6055~70100~13080~105100~150注：1表中数值适用于我国东北、华北、西北地区；2热指标中已包括约5%的管网热损失。采暖热水平均热负荷＝≈1.1.2生活热水热负荷生活供水热水平均热负荷(1-2)式中——生活热水平均热负荷；——生活热水热指标，应根据建筑物类型，采用实际统计资料，居住区可按表1-2取用；A——总建筑面积。表1-2居住区采暖期生活热水日平均热指标准推荐值qw(w/m2)用水设备情况热指标住宅无生活热水设备，只对公共建筑供热水时2～3全部住宅有沐浴设备，并供给生活热水时5～15注：l冷水温度较高时采用较小值，冷水温度较低时采用较大值；2热指标中已包括约10％的管网热损失在内。1.2燃料选择燃油是一种液体燃料，它的沸点总是低于着火点，所以燃油的燃烧总是在气态下进行的。而燃气锅炉是燃用气体燃料(如天然气、高炉煤气和焦炉煤气等)的锅炉。西气东输二线工程是我国第一条引进境外天然气资源的大型管道工程，西起新疆霍尔果斯口岸，南至广州，东达上海，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、湖北、江西、湖南、广东、广西、浙江、上海、江苏、安徽14个省、区、市，而沈阳不在此范围内所以用燃油为燃料。锅炉常用燃料油有柴油和重油。柴油一般用于中、小型工业锅炉和生活锅炉，重油一般用于电厂的锅炉燃料，按质量分为优等品、一级品和合格品。辽宁沈阳银河国际大厦是用合格柴油的锅炉。沈阳位于东北冬季温度较低，平均温度在-29.4℃到-16.2℃.所以选择-35#轻柴油凝点-35℃，相对密度表1-3燃料油收到基元素分析成分成分质量百分比数∕％84.4114.030.040.040.031.440.01收到基低位发热量：,相对密度为0.831到0.862，凝点小于等于-35℃2锅炉的选择2.1台数确定锅炉台数的确定原则：锅炉台数应按所有运行锅炉在额定功率工作时能满足锅炉最大计算热负荷的原则来确定。应有较高的热效率，并应使锅炉的热负荷、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、台数有极大的关系。热负荷大者，单台锅炉的容量应较大，如近期内热负荷可能有较大增长，也可选用较大容量的锅炉。将发展负荷考虑进去。参考以上锅炉台数确定原则，本设计决定采用采暖锅炉和供水锅炉各一台。2.2型号确定由热负荷计算得a由上述计算查得选用一台WNS2.8―0.7∕95∕70―Y的热水锅炉，其型号如表2-1所示。表2-1采暖锅炉型号型号安全阀直径/mm设计效率/%额定耗油量/kg·h-1长×宽×高/mm受热面积/㎡WNS2.8-0.7/95/70-Y8086261.45580×2840×2670135b生活热水热负荷：由此计算查得选用一台WNS0.35―1.0∕95∕70―Y的热水锅炉，其型号如表2-2所示表2-2供水锅炉型号型号安全阀直径/mm设计效率/%额定耗油量/kg·h-1长×宽×高/mm受热面积/㎡WNS0.35-1.0/95/70-Y408532.63070×1700×1860203锅炉房燃油系统设计3.1锅炉房燃油供应系统本设计锅炉燃料用-35#轻柴油（凝点不低于-35℃），供油系统为：汽车油罐车——室内地下储油罐——齿轮输油泵——日用油箱——锅炉燃烧器（含供油泵）。由汽车运油罐车来的轻油，靠自流下卸到地下卧式储油罐中，储油罐中的燃油通过2台（1台运行，1台备用）齿轮输油泵注入日用油箱，日用油箱中燃油经燃烧器内部的供油泵加压后，一部分通过喷嘴进入炉膛燃烧，另一部分返回油箱。该系统中，没有设事故储油罐，当发生事故时，日用油箱中的油可放入储油罐。3.2锅炉房燃油管路系统3.2.1锅炉房最大小时耗油量的计算锅炉最大小时耗油量公式(3-1)式中：—最大小时耗油量，；—热水锅炉循环油量，；—热水锅炉出水比焓，；—热水锅炉进水比焓，；—-35#轻柴油收到基低位发热量，；—锅炉热效率，=85%,=86%。热水锅炉循环耗油量公式(3-2)式中：—采暖与供水热负荷之和的1.2倍；—热水锅炉循环耗油量，；—出水温度95℃；—进水温度70℃。采暖循环耗油量：供水循环耗油量：所以锅炉房最大小时耗油量：3.2.2输油管道和回油管道流速的确定供油管路系统是指油罐中所储存的轻油由供油泵抽取经过滤器注入日用油箱，燃油从日用油箱供给燃烧器内油泵升压，最后进入喷油嘴雾化燃烧。为防止油中杂质油污染等在管内沉淀堵塞管道，供油管管口径不小于DN32。为了适应负荷的变化，本设计采用具有回油管线的循环供油系统，以调整油量与油压，通过改变回油压力或回油量达到改变喷嘴量。多余的轻油经回油管汇于日用油箱，再从日用油箱上部均匀的流入储油罐。回油管口径应不小于DN25。a使喷嘴前油压不低于0.05到0.15b母管口径不小于（3-3）式中：—管道内油品的质量流量，；—油品密度，0.84；—管道内油品平均流速，；—管道直径，mm.所以（3-4）3.3辅助设施的选择3.3.1日用油箱选型因锅炉耗油量不大，采取调节供暖15h的最大使用量设计日用油箱的容积，则由日用油箱容积公式得：(3-5)式中：—油箱容积,；—供暖时间，h；—日用油箱的总油量一般应不大于锅炉一昼夜的需用量。当日用油箱设在锅炉房内时，对于轻柴油不超过，而>所以选用上海申星锅炉铺机厂生产的CY∕RQ-1.0日用轻油箱1个，外形尺寸：φ=1012，H=1500。3.3.2贮油罐选型汽车油槽车运输为3~7d的锅炉房最大计算耗油量,，也采取调节供暖15h的最大使用量计算油罐容积.，由储油罐容积公式得所以选用上海申星锅炉铺机厂生产的型号为CY∕M1QS30地埋式钢制轻油罐一个，容积为31.5，外形尺寸：φ=2600L=6200。3.3.3供油泵选型从锅炉房储油罐输油到室内油箱的输油泵,不宜小于两台，其中一台备用.输油泵的容量不应小于锅炉房小时最大耗油量的110%。粘度1.8~7.0，取6。a输油泵输油时的耗油量b回油的确定比较复杂，它与油喷嘴的调节特性、锅炉负荷变化的大小、供油泵的形式和供油系统的特点等因素有关，一般回油管流量可按喷嘴额定耗油量的1.6倍计取。因此，回油后的供油泵容量为：,故选两台的齿轮泵一台运行一台备用。供油泵扬程公式：（3-6）式中：——吸入罐内液面上的压力，此处罐内为大气压，；——排出液面上的压力，此处日用油箱液面为大气压，；——将油提升的垂直高差，此处指日用油箱与地下储油罐最低吸取油位之高差，即，其中，日用油箱位于地上3m处，储油罐埋于地下1.5m处，储油罐高2.6m；——油品的密度，此处取；——重力加速度，其值为9.81——分别为油泵吸入口管道、排入口管道的平均流速，m/s；上述公式中值很小，工程中忽略不计。查《燃油燃气锅炉房设计手册》利用流速与粘度（-35#轻柴油粘度为6）内差法得供油管和回油管的百米压力降分别为=342.36×0.84×1.5=431.37；=522×0.84×1.5=657.7所以=7.1×9.81×840﹢431.7+657.7＝62892.07Pa=0.06由此计算得油泵型号如下表3-1所示：型号流量排出压力电动机型号功率YCB1.0-0.61.0m³/h0.6MpaY80-10.76kw3.3.4油过滤器选择燃油锅炉房的轻油系统一般只设输油泵前过滤器，以滤出油中的杂质，减少油泵的磨损，延长油泵的寿命。常见的有网式或片状式过滤器。规范要求，输油泵进口母管应设置2台油过滤器，（其中1台备用）。网孔宜为8-12目/cm，滤网流通面积宜为其进口管道截面积的8-10倍。由于燃油杂质较多，一般在供输油泵前母管和燃烧器进口管路上安装油过滤器。本设计采用网式中燃油过滤器和细燃油过滤器，分别置于齿轮供油泵进口母管和燃烧器前油管上，其规格及技术参数见表3-2。表3-2过滤器规格及技术参数型式中燃油过滤器细燃油过滤器滤网规格3060公称直径DN32DN25网孔/孔·cm-2144576过流速度0.1~0.20.1~0.2阻力损失/kPa1010外形尺寸（高宽）/mm4锅炉房热力系统的设计4.1水处理系统4.1.1水处理原因及要求a水处理原因：工业锅炉原水是天然水，包括地下水和地表水。原水中含有悬浮物、胶体状杂质、气体溶解物和固体溶解物等杂志。会造成结垢、腐蚀、污染蒸汽等危害。b水处理要求：额定出口压力热水锅炉的补给水和循环水质量，应符合现行国家标准《工业锅炉水质标准》GB1576―2001的规定。额定出口压力的热水锅炉的补给水和循环水质量，应符合锅炉产品相关标准和用户对热水的质量要求。额定功率的热水锅炉给水应除氧，额定功率小于的热水锅炉给水应尽量除氧。对于供水温度℃的热水锅炉《工业锅炉水质标准》（GB1576-2001）的规定如下表所示：表4-1补给水和循环水的水质要求项目锅外化学处理给水锅水悬浮物/mg·L-1总硬度/mmol·L-1pH（25℃）10~12溶解氧/mg·L-1含油量找出原水水质情况见表4-2表4-2沈阳地区的水质情况总硬度mmol·L-1暂时硬度/mmol·L-1永久硬度/mmol·L-1总碱度/mmol·L-1溶解氧/mg·L-1PH值5.12.62.52.56.07.0对照补给水和循环水的水质要求本设计沈阳原水的硬度和含氧量均超过给水水质标准，故需进行软化和除氧处理。由于热水锅炉不允许气化，水中盐分杂质不会蒸发浓缩，即盐分浓度不会增加，碱度也不会提高，而且保持一定的碱度还可对金属壁起到一定的保护作用。4.1.2水处理原理由于热水锅炉不存在水的蒸发，水中盐类浓度不会增加，碱度也不会变化，而且保持一定的碱度对金属壁有一定的保护作用。据此，决定采用钠离子交换软化法，即原水通过Na+交换剂时，水中的Ca2+、Mg2+被交换剂中的Na+所替代，使易结垢的钙镁化合物变成不易结污垢的易溶性钠盐而使水软化。交换剂转变成Ca、Mg型后，可以用钠盐溶液还原再变成Na型交换剂而重新使用，反应原理如下：与原水中碳酸盐硬度作用时：2NaR+Ca(HCO)2=CaR2+2NaHCO32NaR+Mg(HCO)2=MgR2+2NaHCO3与非碳酸盐硬度作用时：2NaR+CaSO4=CaR2+Na2SO42NaR+CaCl2=CaR2+2NaCl2NaR+MgSO4=MgR2+Na2SO42NaR+MgCl2=MgR2+2NaCl失效后的钠离子交换剂的还原原理：CaR2+2NaCl=2NaR+CaCl2MgR2+2NaCl=2NaR+MgCl24.1.3除氧方式的选择除氧方式采用化学药剂除氧，通过除氧加药罐向热水供暖系统加入亚硫酸钠，此方法操作管理，节约投资，并能得到较好的效果，在加药前应了解水中含氧量，每克氧消耗除氧剂量8g，经处理后水中含氧量。亚硫酸钠的加药量(4-1)式中：—水中溶解盐质量浓度，给定值为6.0mg/L；—亚硫酸钠过剩量，一般为6~12mg/L，取8mg/L；—工业亚硝酸钠纯度，一般为0.88以上，取0.95。=58.95mg/L使用时，将定量置于溶解器中，利用补给水泵吸入及压出端的压差，将溶液注入系统中。4.1.4软水设备的选择a.补给水量的计算(4-2)式中：——热网补给水量，kg/h；——热网补给率，本设计取4%。b.软水设备的选型水处理决定选用单级钠离子软化系统，水处理设备采用ZRJ-4自动软水器一台，水处理能力为产水量交换剂采用型强酸性阳离子交换树脂，软化设备为供暖系统补水，软化后水的硬度。软水设备的选型依据及其性能规格如下：软化水设备的生产能力（即出水量），由热网系统补给水量Gb确定为3.5t/h，因此，选用ZRJ-4自动软水器，其性能如表4-3所示表4-3ZRJ-4全自动软化水控制器的性能规格序号ZRJ型单位数值1工作压力MPa0.15~0.252出水量3.0~5.03原水硬度mmol·L-14出水硬度mmol·L-15树脂装填量kg1886盐耗18.5注：本软水器选用型号0017型强酸性阳离子交换树脂，该树脂产品的主要性能见表4-4表4-40017型离子交换树脂的主要性能型号树脂名称功能基因工作交换数量粒径范围密度0017强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂-SO3H0.9~1.1/mol·L-10.3~1.2/mm1.23~1.28/g·mL-1型号转型膨胀率最高允许温度使用pH范围外观出厂单价00175%~10%H型<100℃Na型<120℃1~14棕黄至棕褐色球状颗粒85000/元·吨-1取0017交换树脂工作交换容量E=1.0mol/L，则软化设备一次再生的理论耗盐量核算如下：a计算：(4-3)式中：b——再生剂单耗，取80到100，g/mol；这里取80——盐的纯度，取0.96到0.98；这里取0.97——自动软水器的软化能力，mol。b校核：B<18.5,所选ZRJ-4软水器符合设计要求，所以选取0017交换树脂。此软水器软化运行时间可按下式计算：(4-4)式中：G——总的软化水量，t/h；H0,Hc——水处理前、后的硬度和残余硬度，mmol/L。Hc取0.015即交换器软化运行时间为7.75h4.2补给水系统的设计4.2.1补给水箱的选择补给水箱用于贮集软化及供给补水泵用水，所以设专用补水箱1个，其容积为补水量的1.2倍，即：(4-5)已知求得补水量故所以，设计水箱为矩型开式水箱，其规格尺寸为（长×宽×高）2000×2000×1500，有效容积64.2.2补给水泵的选择补给水泵的扬程按下式计算：(4-6)式中：H——补给水泵扬程，m；h——建筑高度，m；g——重力加速度，取9.81；——水的密度，取。所以所以有流量和扬程选出补给水泵型号如表4-5所示：表4-5补给水泵型号型号流量()扬程()功率()CW40-905.4907.504.3热水供应系统4.3.1供回水管经计算供回管道管径公式(4-7)式中：—管径，；—介质容积流量，；—介质流速，一般0.5~3，取2.5。因为Q=;所以供回管道管径选40mm4.3.2热水循环水泵的选择a循环水泵总流量的计算(4-8)其中K为安全系数，取1.1；b循环水泵扬程的计算(4-9)式中：——为锅炉及锅炉房内阻力，一般取0.08到0.15Mpa，此处取0.1；——为用户系统阻力，一般取0.03到0.07Mpa，此处取0.05；(4-10)式中：——为热网干管实际长度（估算），m；1216.42m——为局部阻力当量长度，m；——为比摩阻一般取40到80Pa/m，此处取60Pa/m考虑。取扬程的1.2倍：1.2H=36m为保证在某台水泵停止工作时能满足循环水泵计算水量的要求，设置一台备用循环水泵。本设计选用卧式单级单吸离心泵，型号为ISW100-200水泵两台（一台备用），其技术参数见表4-6表4-6100-200型水泵技术参数流量扬程m转速电动机功率kW效率10050290022745锅炉阀门的选择为了保证锅炉的正常运行，必须设置以下阀门:闸阀相关作用，适于全开全闭的场合，闸阀的介质流动阻力小，但密封面的检修困难，所以在各水泵出口、水箱进口、和公称直径大于200mm的管道处设置闸阀。截止阀相关断用，适于全开全闭的操作场合，但密封面的检修比闸阀方便，故在水泵出口、分水器、水处理设备及产品公称直径不大于200mm处设截止阀。止回阀用于要求单向流动的场合。水处理系统中，因腐蚀性，故在各水泵、水箱进口处设塑料阀。6锅炉房总体平面设计及注意问题6.1锅炉房设计原则a锅炉房宜设置修理间、仪表校验间、化验室等生产辅助间，尚宜设置必要的生活间，当就近有生活间可利用时，可不设置。锅炉房按车间、工段设置时，可设置办公室，规模大的区域锅炉房可设置办公楼。化验室应布置在采光较好，噪声和振动影响较小处，并使取样操作方便。

b单层布置锅炉房的出入口不应少于2个，当炉前走道总长度不大于12m,且面积不大于200时，其出入