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锅炉房课程设计

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目录：
绪论——设计目的、题目及设计资料…………………3
设计目的………………………………………………3
设计题目………………………………………………3
设计资料………………………………………………3
1 热负荷计算及锅炉类型和台数的拟定……………… 3
1.1热负荷计算………………………………………… 3
1.2锅炉类型和台数的拟定………………………………4
2 水解决设备选择……………………………………… 4
2.1水解决设备的生产能力的拟定………………………4
2.2软化方法及设备选型和台数…………………………5
2.3除氧方法及设备选择…………………………………7
2.4锅炉排污量及排污系统和热回收方案…………………7
3 给水设备 ………………………………………………8
3.1决定给水系统拟定系统草图………………………… 8
3.2循环水泵，补水泵及水箱的选择…………………… 8
4 送引风系统设计…………………………………………10
4.1锅炉送风量和排风量………………………………… 10
4.2烟风管道断面尺寸…………………………………… 11
4.3送引风管道系统及其布置………………………………11
4.4烟道和风道阻力……………………………………… 12
4.5烟囱高度及其断面尺寸…………………………………12
4.6锅炉配套的送引风机性能………………………………13
5 运煤除灰方法的选择…………………………………… 14
5.1锅炉房平均每小时最大耗煤量，最大昼夜耗煤量及其相应的灰煤渣量………………………………………………14
5.2储煤场面积…………………………………………… 15
5.3运煤除灰方式及其系统组成…………………………… 16
5.4灰渣场面积…………………………………………… 16
6 除尘脱硫方式的选择…………………………………… 17
6.1除尘方式…………………………………………… 17
6.2脱硫方式…………………………………………… 17
7 锅炉房面积的拟定……………………………………… 17
8 锅炉房工艺布置（见附图）
9 参考资料………………………………………………… 17

绪论
设计目的：（1）了解锅炉房工艺设计内容、程序和基本原则
（2）学习设计计算方法和环节
（3）提高简朴运算和规范制图的能力
设计题目：燃煤热水锅炉房(Q=14MW,供回水温度为130/70㎡，额定出水压力为1.25MPa)
设计资料
燃煤资料：山东泰安良庄烟煤
元素分析
基碳C
基氢H
基氧O
基氮N
基硫S
基灰份A
基水份M
干燥无灰基挥发份
体积百分数%
66.1
2.2
2.0
1.0
0.4
21.3
7
8
应用基低位发热量：22880KJ/Kg 密度：1.3g/cm3
水质资料：总硬度：5.3mmol/L 碳酸盐硬度：5.5mmol/L
非碳酸盐硬度：0.3mmol/L
总碱度：2.1mmol/L 溶解氧:5.8mg/L PH值:7.0
含盐量259mg/L
气象资料：供暖室外计算温度：=-5℃
供暖室外平均温度：=1.1℃
供暖天数：120天 冬季室外平均风速：1.9m/s
主导风向：东北风 大气压力：97.86KPa
1热负荷计算及锅炉类型和台数的拟定
1.1热负荷计算
(1)最大计算热负荷：= = 1.0×1×14000=14000 KW
式中：——热水官网的热损失系数 取1.0
——供暖热负荷同期使用系数，取1
——供暖最大热负荷，KW
(2)供暖平均热负荷：=(-)/(-) KW
式中：——室外供热计算温度
——供暖期室外平均温度
——供暖室内计算温度，（取18℃）
=(18-1.1)/(18+5)×14000=10286.96KW
(3)供暖年耗热量
供暖为全天连续供暖，则年耗热量为：
=×24×3600×n=10286.96×24×3600×120=KJ
1.2锅炉类型及台数的选择和拟定
根据设计资料可知锅炉为热水锅炉，供回水温差60℃
所选锅炉型号为QXL14-1.25/130/70-A2 锅炉额定功率为14MW，工作压力为1.25MPa，锅炉进出口水温130/70℃，供水管径200mm设计热效率89.5%，最大计算热负荷为14MW，因此选用1台锅炉即可。
2水解决设备选择
2.1水解决设备的生产能力的拟定
需要的软水量：
G=1.2（+++）=1.2×（4.9+7.6+1.5+1.2）≈18 t/h
式中：——锅炉补给水量，t/h
——热水管网补给水量，t/h
——水解决设备自耗软水量，t/h
——工艺生产需要软水量，t/h
1.2——裕量系数
锅炉补给水量：
=（1+）D-≈4.9t/h
式中： D——锅炉房额定蒸发量，t/h
——合格的凝结水回收量，t/h
——设备和管道漏损，%，可取0.5%
——锅炉排污率，%
水解决设备自耗饮水量：=≈7.6 t/h
式中 ：——逆流冲洗速度，m/h(可取4m/h)
F——互换器截面积，㎡
——水的密度，t/
2.2软化方法及设备选型和台数
根据设计参考资料拟定选用锅炉的水质规定，检查任务书各处的水质规定是否满足规定。此锅炉房软化水量即为补给水量，选择钠离子互换软化设备并选择离子互换剂。
锅炉外化学水解决的水质标准
项目
给水
锅水
额定蒸汽压力MPa
≦1
≦1
总硬度mmol/L
≦0.03

总碱度mmol/L

6~26
溶解氧mg/L
≦0.1

PH值
≧7
10~12
原水质资料如下：
总硬度：5.3mmol/L 碳酸盐硬度：5.5mmol/L 非碳酸盐硬度0.3mmol/L
总碱度：2.1mmol/L 溶解氧:5.8mg/L PH值:7.0 含盐量259mg/L
软化水量Gr=D(1-a)=18.6×(1-0.03)=18t/h
运用公式锅水相对碱度=、B= Kg计算锅水相对碱度和一次再生耗盐量然后设备选型。
式中：—锅炉补给水碱度，mmol/L
—锅炉补给水溶解固形物，mg/L
—碳酸钠在锅内分解为氢氧化钠的分解率
—互换剂工作互换容量，mol/
F—互换器截面积，㎡
h—互换剂层高度，m
—盐的纯度，计算中可取0.96~0.98
b—再生剂单耗，g/mol
由计算结果综合考虑决定软化水设备选型：（双罐系统一用一备）
选用钠离子互换设备 离子互换机选用合成树脂。
选用自动软水器 PDF1—JK200—400×2

设备性能参数：
软化水量16—20t/h 出水硬度≦0.03mmol/L
2.3除氧方法及设备选择
除氧方法：热力除氧
运用公式=+ Kg/h计算然后设备选型。
式中：G—除氧水量，
—进除氧器水的焓，KJ/Kg
—出除氧器水的焓，KJ/Kg
—进除氧器蒸汽的焓，KJ/Kg
—除氧器热效率，一般取0.96~0.98
—余汽量，Kg/h,可按每吨除氧水1~3Kg计算
由计算结果综合考虑决定除氧设备选型：旋膜式除氧器CYD—20
设备性能：
出水20t/h 水箱容积4.5 工作温度104℃
工作压力0.02MPa
2.4锅炉排污量及排污系统和热回收方案
锅炉排污量的大小，和给水的品质直接有关。给水的碱度及含盐量越大，锅炉所需要的排污量愈多。
锅炉排污的指标用排污率表达，排污率即排污水量(Q污)占锅炉蒸发量(Q汽)的百分数。K＝Q污／Q汽×100％ 
因此排污量Q污=K×Q汽=2.87t/h
排污系统：在锅炉本体范围内设立排污短管，排污阀及锅筒内部排污导管等。排污时，排污阀承受高温液体的冲刷及污垢的磨损，停止排污后将逐渐冷到室温。
热回收方案：在排烟口合适位置设立高效换热器，将烟气废热收集再运用，冷水被废气加热后再打到锅炉里进一步加热循环，这样可达成经济节能的效果。
3 给水设备
3.1决定给水系统拟定系统草图（见附图）
给水系统由给水设备、连接管道和附件等组成。有除氧水箱，为保证除氧器的正常运营，应同时设立凝结水箱（凝结水箱与给水箱合设）
系统草图（见附图）
3.2给水泵及给水箱的选择
给水泵的扬程：H=1000（P+P）++++ =1400 KPa
换算成H=140m
式中：P—锅炉工作压力，MPa
P—安全阀较高始起压力比工作压力的升高值，MPa
—省煤器的阻力，KPa
—给水管道的阻力，KPa
—给水箱最低水位与锅炉水位间液位压差，KPa
—附加压力，50~100KPa
给水泵的选择：给水泵的数量应满足锅炉所有运营锅炉在额定蒸发量时给水量的1.1倍的规定。综合考虑季节性负荷，选择型号为DG25—30*6的给水泵，选与之相匹配的电机型号为Y200L1-2
给水泵性能参数为：流量25/h, 扬程180m, (三昌泵业)
选择台数：2台，一用一备。
给水箱的容积和个数：
一般给水箱的总有效容量为所有运营锅炉在额定蒸发量时所需20~40min的给水量。综合考虑，选择带有隔板的方形水箱，容积为10。
给水箱的安装高度：
=+-=7.8m
式中：—本地大气压力，Pa
—给水箱液面压力，Pa
—吸水管道阻力，Pa
—富裕量，可取3000~5000Pa
—使用温度下水的密度，Kg/
g—重力加速度，m/
—泵吸入口处流速，m/s
—修正的泵允许吸水高度，m
凝结水泵的选择：
凝结水泵采用电动离心泵，设两台（一用一备），凝结水泵流量应不小于1.2倍最大小时凝结水回收量；当所有锅炉补给水进入凝结水箱时，凝结水泵流量应满足所有运营锅炉额定蒸发量时所需水量的1.1倍。
凝结水泵的扬程：=+++=840KPa
换算成H=84m

式中：—除氧器规定的进水压力，KPa
—管道阻力，KPa
—凝结水箱最低水位与给水箱或除氧器入口处标高差相应 压力，KPa
—附加压头，可取50KPa
选择型号为DG25—20*5的凝结水泵,设立2台，一用一备。
综合考虑，将凝结水箱的安装高度设立为5米。
其他水泵;
至于原水加压泵和地下室排水泵视装置运营情况而设定，设立原则，一用一备。
4 送引风系统设计
4.1锅炉送风量和排烟量
送风量
理论空气需要量
=×1.3（0.661/12+0.022/4-0.02/16+0.01/14+0.004/32）×22.4×10^3=8343.8/烟煤
实际空气需要量：
V=*a a取1.2
V=8343.8×1.2=10012.57/烟煤 即为送风量
理论排烟量：
=(0.661×1.3/12)×22.4×10^3=1064.03/烟煤
=(0.022×1.3/2)×22.4×10^3=320.32 /烟煤
=(0.01×1.3/14 ）×22.4×10^3=20.8 /烟煤
=(0.004×1.3/32)×22.4×10^3=3.64 /烟煤
理论总排烟量：
V=1064.03+320.32+20.8+3.64=1408.79 /烟煤
过剩气体体积：
=0.79×=7909.93 /烟煤
实际排烟量：
V=7909.93+1408.79=9318.72 /烟煤
4.2烟风管道断面尺寸
常用风烟道流速选用表
材料
风速（m/s）
烟速（m/s）
砖或混凝土制
4~8
6~8
金属制
10~15
10~15
选用金属制管道。风速取12 m/s 烟速取12m/s
由Q=AV有(10012.57/1300)×(14000/22880)=3.14××12/4
风管道直径d=0.742m
由Q=AV有(9318.72/1300)×(14000/22880)=3.14××12/4
烟管道直径d=0.682m
4.3送引风管道系统及其布置
锅炉的送风机、引风机宜单炉配置。当需要集中配置时，每台锅炉的风、烟道与总风、烟道连接处，应设立密封性好的风、烟道闸门。
单炉配置风机时，层燃炉风量的富裕量宜为10%，风压的富裕量宜为20%.
集中配置风机时，送风机和引风机均不应少于2台，其中各有一台备用，并应使风机可以并联运营，并联运营后的风机的风量和风压富裕量和单炉配置时相同
4.4烟道和风道阻力：
烟道阻力:=+-=198.8Pa
式中：——平衡通风时炉膛出口处必须保持的负压
——修正后烟道总的水平阻力，Pa
其中，=〖u)+〗××Pa
风道阻力:=--=268.4Pa
式中：——空气进口处炉膛真空度，其值可由以下公式求得：
=+0.95Hg Pa
——烟道计算中炉膛出口处真空，一般=20Pa
H——由空气进口到炉膛出口中心间垂直距离，m
4.5烟囱高度及断面尺寸
每个新建锅炉房只能设一个烟囱。锅炉房烟囱高度应根据锅炉房总容积，按下表规定执行。
锅炉房烟囱最低允许高度
锅炉房总容量MW
<0.7
0.7~<1.4
1.4~<2.8
2.8~<7
7~<14
14~<28
烟囱最低允许高度m
20
25
30
35
40
45
新建锅炉烟囱周边半径200m距离内有建筑物时，烟囱应高出最高建筑物3m以上，锅炉房总容积大于28MW时，其烟囱高度应按环境影响评价规定拟定，但不得低于45米
根据锅炉参数选择烟囱高度：锅炉房总容积为14MW，因此选用烟囱高度不得低于40米，最终拟定烟囱高度43米。
烟囱直径的拟定：
=0.0188 m
式中——通过烟囱的总烟气量，/h
n——运用同一烟囱的同时运营的锅炉台数
——烟囱出口烟气流速，m/s,按下表选用
烟囱出口处烟气流速（m/s）
通风方式
全负荷时
最小负荷
机械通风
10~20
4~5
自然通风
6~10
2.5~3
=2××=2×778×12.79=18967.64 /h
因此=0.92m
4.6与锅炉配套的送引风机性能
引风机计算流量
额定负荷时的空气流量=*101325/b=3931 /h
——流量储备系数取1.1
b——取本地气压值
根据流量和全压来拟定选用的引风机型号
所选用的引风机型号为：4—68NO4.5A
其性能参数如下：
转速 r/min : 1450
全压 Pa : 461~667
流量 /h : 2895~5242
电动机型号 ： Y90S—4
电动机功率KW ： 1.1
5 运煤除灰方法的选择
5.1平均小时最大耗煤量：
= 1.67 t/h
式中：—锅炉房自耗热量、官网热损失和除氧用热系数
—生产和生活平均热负荷、供暖和通风最大热负荷 之和，t/h;
—锅炉工作压力下蒸汽的焓，KJ/Kg
—给水的焓，KJ/Kg
—锅炉排污量，t/h
—排污水的焓，KJ/Kg
—锅炉输入热量，KJ/Kg
—锅炉的运营效率（用小数表达）
最大昼夜耗煤量：
=8S+8（3-S）= 38.88 t/d
式中：S—生产班次
—平均小时最大耗煤量，t/h
—非工作班时的耗煤量t/h
平均小时最大耗煤量相应的灰渣量:
C=B（+）= 1.15 t/h
式中：B—锅炉的平均或最大耗煤量，t/h
—煤的收到基基灰分，%
—固体不完全燃烧热损失，%
—煤的收到基低位发热量，KJ/Kg
32866—煤的发热量，KJ/Kg
由平均小时最大耗煤量相应的灰渣量可估算最大昼夜耗煤量相应的灰渣量: =26.83 t/d
5.2储煤场的面积：
F===196.3㎡
式中：B—锅炉房的平均每小时最大耗煤量，t/h
T—锅炉每昼夜运营时间,h
M—煤的储备天数,d
N—考虑煤堆过道占用面积系数，一般取1.5~1.6
H—煤堆高度,m
—煤的堆积密度t/
—堆角系数，一般取0.6~0.8
综合考虑：取煤堆高度为2.5米，储存天数为4天，锅炉每昼夜运营时间为24h,煤的堆积密度0.7t/
5.3运煤除灰方式及其系统组成
运煤系统输送量:
G===2.21t/h
式中：—平均最大小时耗煤量，t/h，当锅炉房需扩建时，计入相应耗煤量；
K—运送不平衡系数，可取1.1~1.2
t—运送系统工作时间，h
根据计算结果，综合考虑运煤除灰方式选用单斗提高机。
运煤除灰系统的组成：储煤场、燃煤破碎装置、运煤设备（单斗提高机）、刮板输送机除渣装置、灰渣场等。
5.4灰渣场面积：
===165.6㎡
式中：—平均小时最大耗煤量相应的灰渣量，t/h
—锅炉每昼夜运营时间,h
—灰渣量的储备天数,d
—考虑灰渣堆过道占用面积系数，一般取1.5~1.6
—灰渣堆高度,m
—灰渣的堆积密度t/
—堆角系数，一般取0.6~0.8
综合考虑：取灰渣堆高度为2.5米，储存天数为4天，锅
炉每昼夜运营时间为24h,灰渣的堆积密度0.5t/
6除尘脱硫方式的选择
全面综合经济、效率等因素，除尘脱硫方式选择如下：
6.1除尘方式：机械力除尘器（采用旋风除尘器除尘）
6.2脱硫方式：湿法烟气脱硫（采用双碱法脱硫）
7拟定锅炉房面积
根据上述计算，
最终估算锅炉房面积约为270㎡（不涉及储煤场和灰渣场面积）具体情况见附图。
8 锅炉房工艺布置（见附图）
9 参考资料
1、<工业锅炉房设计手册>
2、<锅炉房设计规范>GB50041-2023
3、<锅炉安全技术监察规范>TSG G0001-2023
4、<建筑设计防火规范>GB50016-2023
5、<工业锅炉水质>GB1576-2023
6、<锅炉大气污染物排放标准>GB13271-2023
7、<工业公司设计卫生标准>GBZ1-2023
8、<建筑制图标准>
9、<机械制图标准>
10、<暖通空调制图标准>
11、《锅炉及锅炉房设备》 吴味隆 建工出版社
12、“网易土木在线” “筑龙网”等网站