锅炉及锅炉房设计-课程设计.doc

锅炉房课程设计题目 ： 锅炉及锅炉房设计 姓名 ： 钱宇 学号： 121430222 班级 ： 建筑1202 指导教师 ： 邓文义 1 设计概况 .12 原始资料 .12.1 燃料资料 .12.2 水质指标 .12.3 气象资料 .12.4 蒸汽负荷及参数 .13 热负荷计算及锅炉选择 .23.1 热负荷计算. 23.2 锅炉型号与台数的确定. 24 给水及水处理设备选择 .34.1给水设备选择.34.1.1锅炉房给水量的计算. 34.1.2给水泵的选择.34.1.3给水箱体积的确定.44.2水处理系统设计及设备选择 .44.2.1锅炉排污量的计算.44.2.2软化水量的计算.54.2.3钠离子交换器的选择计算.64.2.4再生液（盐液）的配置和储存设备. 74.2.5盐液泵的选择. 85 汽水系统主要管道管径的确定.85.1锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的计算. 85.2与离子交换器相接的各管管径的确定. 95.3给水管管径的确定. 95.3.1给水箱出水总管管径. 95.3.2给水母管管径.95.4 蒸汽母管管径 .95.4.1 蒸汽母管管径. 95.4.2生产用蒸汽管管径. 105.4.3采暖用蒸汽管管径. 115.4.4生活用蒸汽管管径. 115.4.5通风用蒸汽管管径. 11 6 分气缸的选用 . 116.1 分气缸的直径的确定 .116.2 分气缸筒体长度的确定 .12 7送引风系统的设备选择计算.127.1 锅炉燃料消耗量的计算 127.2 空气量和烟气量的计算 137.3 送风机的选择计算.137.4 引风机的选择计算. 147.5 烟气除尘设备的选择.157.6 烟囱设计计算 .157.6.1出口处的烟气温度 .157.6.2烟囱出口直径.167.6.3烟囱底部直径. 168 燃料供应及灰渣清理系统. 168.1 燃料供应系统168.1.1锅炉房最大小时耗煤量计算.168.2 灰渣清除系统.168.2.1锅炉房最大小时除灰渣量.178.3煤场和灰渣场面积的确定.178.3.1煤场面积的估算.178.3.2灰渣场面积的估算.18 参考文献.181、1、 设计概况本设计为一蒸汽锅炉房。生产和生活为全年性用汽，采暖和通风为季节性用气。2、 原始资料2.1 燃料资料类无烟煤： 低位热值MJ/kgCw%Har%Oar%Nar%Sar%干燥无灰基挥发分%收到基灰分%收到基水分%23.261.30.622.732.873.578.0524.784.132.2 水质指标悬浮固形物mmol/L总硬度mmol/L暂时硬度mmol/L永久硬度mmol/L总碱度mmol/L溶解固形物mmol/L102.50.5214012.3 气象资料采暖天数冬季采暖室外计算温度冬季通风室外计算温度冬季平均室外温度采暖室内计算温度77-235182.4 蒸汽负荷及参数生产用气生活用气采暖用气通风用气用汽压力Mpa用汽量t/h凝结水回收率%用汽压力Mpa用汽量t/h凝结水回收率%用汽压力Mpa用汽量t/h凝结水回收率%用汽压力Mpa用汽量t/h凝结水回收率%0.7250.650.152.10.750.155.20.60.153.10.653、 热负荷计算及锅炉选择3.1 热负荷计算（1）通风采暖季最大计算热负荷Dmax1 = K0(K1*D1+K2*D2+K3*D3+K4*D4) t/h式中：K0考虑热网热损失及锅炉房气泵、吹灰、自用蒸汽等因素的系数，取1.05； K1生产用气的同时使用系数，取0.68 K2采暖用气的同时使用系数，取1； K3生活用气的同时使用系数，取0.54 K4通风用气的同时使用系数，取0.87 Dmax1 = 1.05*(0.68*25+1*5.2+0.54*2.1+0.87*3.1) = 29.33t/h（2）非通风采暖季最大计算热负荷Dmax2 = K0*(K1*D1+K3*D3) =20.14t/h3.2 锅炉型号与台数的确定根据最大计算热负荷29.33t/h及生产、采暖、生活用气蒸汽压力均不超过0.7MPa，本设计采用SHF10-1.25-W型锅炉共4台。通风采暖季4台运行，其中2台满负荷运行，2台负荷率约在50%左右。非通风采暖季3台运行，其中2台满负荷运行，1台负荷率约在20%左右。锅炉的维修保养可在非采暖季进行。具体锅炉参数如下：蒸发量t/h工作压力Mpa蒸汽出口温度C给水温度C燃料发热量kJ/kg燃料消耗量kg/h锅炉效率%外形尺寸m金属重量t101.251946011717293573.29.57.012394、 给水及水处理设备的选择4.1 给水设备的选择4.1.1 锅炉房给水量的计算锅炉给水量计算公式：G=（1+Ppw）式中： K给水管网漏损系数，取1.03； Dmax锅炉房蒸发量，t/h； Ppw锅炉的排污率，%，由书中参考可知本设计取6%；对于通风采暖季，给水量为： G = K*Dmax1*（1+Ppw）=1.0329.33（1+0.06）=32.02 t/h对于非通风采暖季，给水量为： G = K*Dmax2*（1+Ppw）=1.0320.14（1+0.06）=22.00 t/h4.1.2 给水泵的选择对于压力较低的锅炉，给水泵的扬程可以用下面的近似公式计算：H=1000P+100200kPa由于锅炉的额定压力为0.7MPa，所以H=10000.7+150=850kPa=86.7mH2O；总流量乘以1.1的富余量后为Q=1.132.02=35.32t/h，现选用5台40DG1-40型锅炉给水泵，其中1台备用。单台流量为10m3/h，扬程为120mH2O，可以满足设计锅炉的要求。具体给水泵参数如下：型号流量m3/h扬程mH2O转速r/min轴功率N/kw电动机功率N/kw效率%汽蚀余量mH2O40DG1-40-31012029507.1111463.34.1.3 给水箱体积的确定因为将凝结水箱和给水箱合一，此时水箱容积即为给水箱容积。本设计额定蒸发量为29.33t/h，所以根据相关标准（如上表），按贮存1/2倍的锅炉额定蒸发量设计，所以给水箱的设计参考容量为0.7529.33=22.12m3。由此选用外形设计为4000*2800*2400，共25m3，有效容积为22.12m3。4.2 水处理系统设计及设备选择根据原水水质指标，本设计拟采用钠离子交换法软化给水。由于原水总硬度为 2.5 mmol/l ，属中硬度水，所以决定选用逆流再生钠离子交换器两台，以732# 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 mmol/l 时，停运第一台，准备再生，由第二台单独运行软化，如此循环使用。4.2.1 锅炉排污量的计算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。按给水碱度计算：式中，Ags 给水碱度，由水质资料可知为3 mmol/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 mmol/l；-凝结水回收率，本设计由下式决定；所以，按给水中含盐量（溶解固形物）计算排污率：式中，Sgs：给水含盐量，资料给出为425 mg/l ；Sg：锅水允许含盐量，为4000 mg/l。所以：故取锅炉排污率为3%。4.2.2 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=K*Dmax1(1+Ppw)K D=1.03*29.33*（1+0.06）-()=15.2489t/h4.2.3 钠离子交换器的选择计算 序号名称符号计算公式或数据来源数值单位1软化水量Grs先前计算15.2489t/h2软化速度rs根据原水Hs=2.5mmol/l20m/h3所需交换器截面积FGrs /rs=15.25/200.763m24实际交换器截面积F选用=1200交换器1.131m25交换剂层高度h交换器产品规格2m6运行时实际软化速度Grs /F=15.25/1.13113.482m/h7交换剂体积Vh*F=2*1.1312.262m38交换剂工作能力Eo732#树脂1100-15001100ge/ m39交换器工作容量EVEo=1100*2.2622488.2ge10运行延续工作时间TEn/(Grs（Ho-H）)=2488.2/(15.25)*(2.5-0.03)64.34h11小反洗时间1取用10min12小反洗水流速度1取用9m/h13小反洗耗水量V1F*1*1=1.131*9*10/601.70m14静置时间2交换剂回落、压脂平整取用4min15再生剂纯度工业用盐，取用95%16再生剂单耗q逆流再生90g/ge17再生一次再生剂量GyEq/1000=2488.2*90/(1000*0.95)235.7Kg18再生液浓度Cy取用5%19再生一次稀盐液体积VxyGy/（1000Cy）=235.7/(1000*0.05)4.71m20再生一次耗水量V3近似相等4.71m21再生速度3低速逆流再生，取1.8m/h22再生时间360V3/(F3)=60*4.71/(1.131*1.8)139min23逆流冲洗时间4低速将再生液全部顶出交换器75min24逆流冲洗耗水量V43*F*4/60=1.8*1.131*77/602.60m25小正洗时间5取用8min26小正洗速度5取用8m/h27小正洗耗水量V55*F*5/60=1.131*8*8/601.21m28正洗时间6取用10min29正洗速度6取用10m/h30正洗耗水量V66*F*6/60=1.131*10*10/601.9m31再生过程所需总时间1+2+3+4+5+6=10+4+139+75+8+10246min32再生需用自来水耗量VslV1+V5+V6=1.7+1.21+1.94.81m33再生需用软水耗量VrsV3+V4=3.27+2.545.81m34再生一次总耗水量VzVsl+Vrs=2.1556+2.9110.62m逆流再生离子交换器逆流再生离子交换器在连续运行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。大反洗后的第一次再生，其再生剂耗量比正常运行时约增大一倍。根据以上计算，选择无顶压固定逆流再生钠离子交换器，型号为LNN-1200/20，具体参数见下表：型号公称直径mm工作压力MPa工作温度出力t/h工作树脂层高mm再生耗盐量kg树脂装载量L石英砂装填量kg设备满水荷重kNLNN-1200/2012000.65-6020200022023001300814.2.4 再生液（盐液）的配置和储存设备为减轻搬运食盐等的劳动强度，本设计采用浓盐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，用软水稀释至要求的程度，再由盐液泵输送至离子交换器再生。4.2.4.1浓盐液池体积的计算本锅炉房钠离子交换器运行周期为64.34+246/60=68.44h，每再生一次需耗盐235.7kg，如按储存10天的食盐用量计算，则浓溶液（浓度26%）池的体积为 (1) 稀盐液池体积的计算再生一次需稀盐液（浓度5%）的体积为4.71m3，若按有效容积系数0.8计算，稀盐液池体积为5.89m3。本设计拟用混凝土砌筑一个尺寸为300040001000盐池。浓，稀盐池各一半。(2) 盐液泵的选择盐液泵的作用：其一是把浓盐液提升到稀盐液池；其二是输送稀盐液至离子交换器，过量的部分稀盐液池进行扰动，使之浓度均匀。盐液泵运行时间短，不需设制备用泵。为防盐液腐蚀，选用102-3型塑料泵一台，具体参数见下表：型号流量m3/h扬程m转速r/min电动机功率kW重量kg102-362029001.530该泵进口管径DN80，出口管径DN50。4.2.5 原水加压泵的选择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，G=1.2Gmax1=1.229.33=35.2m3/h具体参数见下表：型号流量m3/h扬程m转速r/min电动机功率kW效率%汽蚀余量mIS80-65-125502029005.5753该泵进口管径DN80，出口管径DN65。5、 汽水系统主要管道管径的确定5.1 锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的计算自来水总管的流量，即为锅炉最大用水量，包括以下几项：（1） 运行交换器的软水流量Grs，计15.25t/h；（2） 备用交换器再生过程中的最大瞬量流量，以正洗流量计，Fv6=1.13110=11.31t/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Dg15，水速2m/s计算，冷却水流量约1.3t/h；（4） 煤场、渣场用水量，估计约为0.5t/h；（5） 化验及其他用水量，约为0.7t/h；（6） 生活用水量，粗略估计为1t/h如此锅炉房最大小时用水量大约为15.25+11.31+1.3+0.5+0.7+1=30.01t。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=0.085m本设计选用自来水总管管径d0=1084mm（7月25号做到这）5.2 与离子交换器相接的各管管径的确定交换器上个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，小反洗水进口、排水口DN65外，其他各管管径（自来水进口、大反洗水进口、软化水出口）均为DN80。5.3 给水管管径的确定5.3.1 给水箱出水总管管径出水总管的流量，按计算给水量G（32.2t/h）考虑，若取管内水速为2m/s，则所需总管内径为80mm。本设计适当留有余量，选用管径894mm。5.3.2 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 894mm。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453.5mm，且在每一支管上装设调节阀。5.4 蒸汽母管管径5.4.1 蒸汽母管管径dz0=2式中：dz0蒸汽管径，m； Gz0管内蒸汽的质量流量，t/h； w管内蒸汽的流速，m/s； Vz0管内蒸汽的比容，m3/kg。总蒸汽流量Gz0=（1.0532.2）/4=8.5t/h，用汽压力为0.7MPa，Vz0=0.2727m3/kg，查数据假定蒸汽流速取35m/s。dz0=2=0.154m为了便于操作以及保证检修时的安全，每台锅炉的蒸汽母管直接接入分气缸，其直径为2196mm，在每台锅炉出口和分气缸入口分别装有闸阀和截止阀。5.4.2 生产用蒸汽管管径总蒸汽流量Gz0=1.0525=26.25t/h，用汽压力为0.7MPa，Vz0=0.2727m3/kg，假定蒸汽流速取35m/s,具体计算步骤如上所述，决定选取管径2737mm。5.4.3 采暖用蒸汽管管径总蒸汽流量Gz0=1.055.2=5.46t/h，用汽压力为0.15MPa，Vz1=1.164m3/kg，假定蒸汽流速取35m/s,具体计算步骤如上所述，经计算，决定选取管径2737mm。5.4.4 生活用蒸汽管管径总蒸汽流量Gz0=1.052.1=2.21t/h，用汽压力为0.15MPa，Vz1=1.164m3/kg，假定蒸汽流速取35m/s,具体计算步骤如上所述，经计算，决定选取管径2196mm。5.4.5 通风用蒸汽管管径总蒸汽流量Gz0=1.053.1=3.26t/h，用汽压力为0.15MPa，Vz1=1.164m3/kg，假定蒸汽流速取35m/s,具体计算步骤如上所述，经计算，决定选取管径2196mm。6、 分气缸的选用6.1 分气缸的直径的确定已知通风采暖季最大计算热负荷Dmax1 = 29.33t/h，蒸汽压力P=0.7MPa，比容Vz0=0.2727m3/kg，若蒸汽在分气缸中流速w取用15m/s，则分气缸所需直径为：D=2=0.446m本设计拟采用4787mm的无缝钢管作为分汽缸的筒体。6.2 分气缸筒体长度的确定分汽缸主要接四根来自锅炉的进汽管（2196），和供生产（2737）、采暖（2737）、生活（2196）及通风（2196）用汽的输出管外，还接有锅炉房自用蒸汽管（573.5）、备用管接头（1594.5）、压力表接管（253）以及输水管等。L=L1+L2+L3+L4.Ln+Ln+1 （mm)式中：L1=60+d1L2=(d1+d2)+120；L3=(d2+d3)+120；L4=(d3+d4)+120；Ln=(dn-1+dn)+120Ln+1=dn+60d1dn分别为分气缸蒸汽进出口、安全阀口、压力表接口、温度计接口等接管的外径(mm).由此确定长度为5218mm。7、 送、引风系统的设备选择计算为了避免互相干扰，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。7.1 锅炉燃料消耗量的计算根据生产用汽参数，本锅炉房降压到0.7Mpa运行。在此工作压力下，查得 tb=164.96、i”=2762.0kJ/kg 、r=2064.9kJ/kg。又知固体不完全燃烧热损失 =6%，所选择锅炉效率为=73.2%，蒸汽湿度W=2%，给水温度60 ，如此，燃料消耗量。如此，燃料消耗量 而计算燃料消耗量为 =B(1-) =1491（1-0.06）=1402kg/h7.2 空气量和烟气量的计算Vk=0.0889(C+0.375S)+0.265H-0.0333O =0.0889(61.3+0.3753.57)+0.2650.62-0.03332.73 =5.64m3干空气/kgVy=0.01866(C+0.375S)+0.79Vk+0.008N+0.111H+0.0124W+0.0161Vk =0.01866(61.3+0.3753.57)+0.795.64+0.0082.87+0.1110.62+0.01248.05+0.01615.64 =5.91m3烟气/kg7.3 送风机的选择计算已知炉膛入口的空气过量系数=1.2，在计算及修正裕度后，每台送风机的风量为其中，为送风机流量储备系数，取1.05空气阻力计算，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: 其中，tsf为送风机设计条件下的空气温度，查知为20。所以选用T4-72-12型离心鼓风机，具体参数见下表：机号流量m3/h全压Pa转速r/min电动型号电动机功率kW5A1347826462900Y16M2-2B35157.4 引风机的选择计算计算除尘器的漏风系数后，引风机入口处的过量系数=1.65和排烟温度=150，取流量储备系数，则引风机所需流量为=1.114026.74+1.0161(1.65-1)5.64=17943m3/h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h11000Pa（2）省煤器的阻力根据结构设计，省煤器为横4纵10，所以阻力系数为而流经省煤器的烟速为8.56m/s，烟温为290，由教材线算图8-3查得，再进行重度修正，则省煤器阻力为（3）除尘器阻力本锅炉房采用麻石水膜除尘器，当烟气量为30000m3/h时，阻力损失800Pa。（4）烟囱抽力的烟道阻力由于本系统为机械通风，烟囱的抽力和阻力均忽略不计；烟道阻力约计为147Pa。因此，锅炉引风系统的总阻力为=+=1000+117+800+147=2064Pa引风机所需风压=Pa其中风压储备系数取1.2，引风机设计条件下介质温度=200。综上，本设计选用Y5-47-12型引风机，具体参数见下表：机号流量m3/h全压Pa转速r/min电动型号电动机功率kWNo9C2481232361900Y225M-4457.5 烟气除尘设备的选择循环流化锅炉排出的烟气含尘浓度大约在15000mg/ m3烟气以上，以减少大气污染，本锅炉房选用2台麻石水膜除尘器串联运行，其主要技术数据如下：烟气流量m3/h进口截面尺寸mmmm进口烟速m/s出口截面尺寸mm出口烟速m/s烟气净化效率%阻力损失Pa30000920760101210008-1290-92600-800除尘后，烟气的含尘浓度为C0=15000（1-0.9）（1-0.9）=150mg/ m3烟气7.6 烟囱设计计算本锅炉房4台锅炉用一个烟囱，拟用红砖砌筑，根据锅炉房容量，由锅炉房最低允许高度表选用烟囱高度为45m。烟囱设计主要是确定其上、下口直径。 7.6.1 出口处的烟气温度烟气高度为45m，则烟囱的温降为= =2.85其中修正系数A，可据砖烟囱平均壁厚0.5m，可知其值为0.4。如此，烟囱出口出的烟温：=-=150-2.85=147.157.6.2 烟囱出口直径=414026.74+1.0161(1.65-1)5.64=82362m3/h若取烟囱出口处的烟速为12m/s，则烟囱出口直径：d2=2=2=1.55m本锅炉房烟囱的出口直径为1.6m。7.6.3 烟囱底部直径若取烟囱锥度i=0.02，则烟囱底部直径：=+2=1.7+20.0245=3.5m8、 燃料供应及灰渣清理系统8.1 燃料供应系统8.1.1 锅炉房最大小时耗煤量计算按采暖热负荷计算： =4.4t/h8.1.2 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：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数，取6。8.2 灰渣清除系统8.2.1 锅炉房最大小时除灰渣量8.3 煤场和灰渣场面积的确定8.3.1 煤场面积的估算本锅炉房燃煤由汽车运输，煤场堆运采用铲车。据工业锅炉房设计规范要求，煤场面积Fmc现按储存10昼夜的锅炉房最大耗煤量计算，即式中，T锅炉每昼夜运行时间，24 h；M煤的储备天数；N考虑煤堆通道占用面积的系数，取1.6；H煤堆高度，取2.5 m；煤的堆积密度，约为0.8t/m3；堆角系数，取用0.8。本锅炉厂面积确定为3535m。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北侧，便于运煤作业。8.3.2 灰渣场面积的估算灰渣场面积Fhc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的情况，确定按储存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13*13m，设置在靠近烟筒的角落。参考资料1、吴味隆.锅炉及锅炉房设备M.中国建筑工业出版社，2006年5月第四版.2、 锅炉房使用设计手册编写组.锅炉房实用设计手册M.机械工业出版社，2001.13 、东华大学环境学院建筑环境与设备系.锅炉课程设计指导书,2008.124 、锅炉房设计规范 GB 50041-92