纺织厂锅炉房设计.doc

安徽XX学院

课题名称：锅炉及锅炉房设备
系 别：环境工程
专 业：建筑环境与设备工程
班 级：
姓 名：

2009年12月7日至 2009 年12月12日
共 1周

目 录

1绪 论 5
1.1设计目的 5
1.2设计内容 5
1.3设计概述 5
2设计依据 5
2.1热负荷资料 5
2.2燃料： 6
2.3气象资料 6
3热负荷计算及锅炉选择 6
3.1热负荷计算 6
3.1.1计算热负荷 6
3.1.2计算平均热负荷和全年热负荷 7
3.2锅炉型号与台数确定 8
4给水及水处理设备的选择 10
4.1给水设备选择 10
4.1.1锅炉房给水量的计算 10
4.1.2给水泵的选择 10
4.1.3给水箱体积的确定 11
4.2水处理系统设计及设备选择 11
4.2.1锅炉排污量的计算 11

4.2.2软化水量的计算 12
4.2.3钠离子交换器的选择计算 12
4.2.4 除氧方式的选择……………………………………13
5汽水系统主要管道管径的确定..........................................13
5.1锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的确定 13
5.1.1自来水总管的流量 13
5.1.2自来水总管的管径确定 13
5.2与离子交换器相接的各管管径的确定 13
5.3给水管管径的确定 14
5.3.1给水箱出水总管管径 14
5.3.2给水母管管径 14
5.4蒸汽母管管径的确定 14
5.4.1蒸汽母管管径确定 14
5.4.2生产用蒸汽管管径确定 14
5.4.3采暖用蒸汽管管径确定 14
5.4.4生活用蒸汽管管径确定 14
6分汽缸的选用 15
6.1分汽缸的直径的确定 15
6.2分汽缸简体长度的确定 15

7锅炉房布置 15
8总结 17
9参考资料 17

1绪 论
1.1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；提高运算和制图能力。同时，通过设计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工程问题。
1.2设计内容
课程设计说明书的内容包括锅炉型号及台数选择；水处理设备选择、给水设备和主要管道的选择与计算、锅炉房工艺布置。
1.3设计概述
课程设计题目：某纺织厂供热锅炉房工艺设计
本设计为一蒸汽锅炉房，为生产、生活以及厂房采暖生产饱和蒸汽。生产和生活为常年性热负荷，三班制工作，年工作天数为300天；采暖天数为124天。
2设计依据
2.1热负荷资料
热用户
同时使用系数
用汽压力(Mp)
用汽量（h/t）
凝结水回水量（%）
最大
平均
采暖
1.0
0.5
4.5
3.85
90
生产
0.9
0.5
7.2
4.35
55
生活
0.5
0.3
1.2
0.15
0
注：介质均为饱和蒸汽
2.2燃料：
采用油作为燃料

1) 水源资料：
总硬度 Ho=7.35毫克当量/升
永久硬度 HFT=4.35毫克当量/升
暂时硬度 HT=3.00毫克当量/升
总碱度 Ao=3.00毫克当量/升
PH值 7.0
溶解固形物 550毫克/升
2.3气象资料
1) 大气压：101244 Pa
2) 海拔高度：26.8 m
3) 冬季采暖室外计算温度：tw=-1.4℃
4) 采暖房间室内计算温度：tn=22℃
5) 采暖期平均室外计算温度：tpj=0.5℃
3热负荷计算及锅炉选择
3.1热负荷计算
3.1.1计算热负荷
计算热负荷=
式中：
Q1，Q2，Q3，Q4——分别为采暖、通风、生产和生活最大热负荷，t/h，见热负荷资料。
——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1.14；
——采暖用汽的同时使用系数，取1.0；

——通风用汽的同时使用系数，取0；
——生产用汽的同时使用系数，取0.9；
——生活用汽的同时使用系数，取0.5；
代入数据得 采暖季最大计算热负荷：

非采暖季最大计算热负荷=
代入数据得：
=
3.1.2计算平均热负荷和全年热负荷
⑴平均热负荷
Qipj=（tn-tpj）Qi/(tn-tw) t/h (附2-2)
式中Qi——采暖通风最大热负荷，t/h；
tn——采暖房间室内计算温度，℃；
tw——采暖期采暖或通风室外计算温度，℃；
tpj——采暖期室外平均计算温度，℃。有上述资料可得：tw=-1.4℃，
tn=22℃，tpj=0.5℃
Qipj=（tn-tpj）Qi/(tn-tw)=11.47 t/h
⑵全年热负荷
（1） 全年热负荷 这是计算全年燃料消耗量的依据，也是技术经济比较的一个依据。全年热负荷D0可根据平均热负荷和全年使用小时数按下式计算：

D0= K0（D1+D2+D3+D4）［1+（Q5/Qmax）］ t/h
式中D1，D3，D4——分别为采暖、生产和生活的全年热负荷，t/年；
Q5/Qmax——除氧用热系数，符号意义同式。
采暖、通风、生产和生活得全年热负荷D1， D3，D4分别可用以下公式计算求得：
D1=8n1［SQ1pj+(3－S)Q1f］ t/年
D2=0
D3=8n3SQ3pj t/年
D4=8n4SQ4pj t/年
n1， n3——分别为采暖天数和全年工作天数；分别为300天、124天。
S——每昼夜工件班数为三班制；
Q1pj， Q3pj，Q4pj——分别为采暖、生产及生活的平均热负荷，t/h；分别为
3.85t/h、4.35t/h、0.15t/h。计算如下：
采暖期：D1=11457.6t/年；D3=31320 t/年；D4=1080 t/年
D0=1.14×（11457.6+31320+1080）=49997.7 t/年
非采暖期：D0=1.14×（31320+1080）=36936 t/年

3.2锅炉型号与台数确定
根据计算热负荷大小和燃料特性决定锅炉型号，并考虑负荷变化和锅炉房发展的需要。选用锅炉的总容量必须满足计算负荷的要求，即选用锅炉的额定容量之和不应小于锅炉房计算热负荷，以保证用汽的需要。但也不应该选用锅炉的总容量超过计算 负荷太多而造成浪费。锅炉的容量还应适用锅炉房负荷变化的需 要，特别是某些季节性锅炉房，要避免锅炉长期在低负荷下运行。 规范规定以水为介质蒸汽锅炉房，其锅炉的额定蒸发量为 1～65t/h，额定出口蒸汽压力为 0.1～3.82MPa 表压、额定出口蒸汽温度小于或等于 450℃；
根据最大计算热负荷及生产、采暖通风和生活用汽压力均不大于0.4MPa，本设计选用WNS型燃油蒸汽锅炉三台。采暖季三台锅炉基本上满负荷运行；非采暖季两台锅炉运行，负荷率约在80％左右。锅炉的维修保养可在非采暖季进行，故本锅炉房不设置备用锅炉。
型号
WNS5-1.25-Y(Q)
额定蒸发量
5 t/h
额定蒸汽温度
1.25 Mpa
锅炉热效率
92.4﹪
额定耗油气量
330 Kg/h
耗电功率
15Kw
适用燃料
轻油或重油 天然气或城市煤气
使用电源
380V 50HZ
最大运输件尺寸l×b×h
5.30×2.40×3.27
最大运输件重量
3500 Kg
排烟温度
230 ℃
燃烧方式
压力雾化、微正压燃烧
调节方式
自动

4给水及水处理设备的选择
4.1给水设备选择
4.1.1锅炉房给水量的计算
锅炉房给水量的计算公式
式中 D——锅炉房额定蒸发量，t/h;
Gn——合格的凝结水回收量， t/h;
β—— 设备和管道漏损，％，可取0.5％；
Ppw——锅炉排污率，％；本设计根据水质计算，取5％。
对于采暖季，给水量为=15×（1+0.05+0.05）＝16.5
对于非采暖季，给水量为
=10×(1+0.05+0.05)=7.88
给水泵扬程： H=1000P+100-200 Kpa 式中P---锅炉工作压力，Mpa
H=1000×1.25+100-200=1150Kpa
4.1.2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。本锅炉房拟选用两台电动给水泵，两台互为备用。采暖季二台启用，其总流量应大于1.1×16.5=18.15。
现选用博禹泵业有限公司生产的KQL系列立式离心水泵2台：
性能参数表
型号
KQL65-135
流量
25 m3/h
扬程
125 m
效率
40%
转速
2900 r/min
电机功率
30 kw
气蚀余量
2.5 m
重量
320 kg

4.1.3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。将凝结水箱和给水箱合一，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。
给水箱容量主要根据锅炉房的容量确定，一般给水箱的总有效容量为所有运行锅炉在额定蒸发量时所需20－40min的给水量。对于小容量的锅炉房，给水箱的有效容量可适当增大。因此给水箱总有效容积，按储存7.9m3选择。选择陕西汇丰环保设备有限公司制造的有隔板的方形给水箱一个：
序号
公称容积
规格（mm)
箱板厚度(mm)
水箱重量
价格
m3
长L
宽B
高H
箱底
箱壁
箱顶
kg
人民币（元）
1
8
2000
2000
2000
2
2
2
550
36000

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7.35,属于高硬度水，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，两台交换器串连使用。
4.2.1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，取两者的较大值。

按给水的碱度计算排污率：
式中
——给水的碱度，由水质资料可知为3.00；
——锅炉允许的碱度，由水质标准，由课本查表10-2得次锅炉锅水的允许碱度为6—24mmol/L，则取 22；
——凝结水回收率，本设计可有小式决定；

按给水中含盐量（溶解固形物）计算排污率:
其中给水含盐量，已知为550
锅炉允许含盐量，为4000mmol/L，
Ps=5.2%
因此，锅炉排污率取5%。
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：
软化水箱为3000×2000×1000mm
4.2.3钠离子交换器的选择计算
采用北京伯兆枫科技发展有限公司生产的全自动钠离子交换器2台：
技术规格：
型号
额定流量
树脂罐
盐罐
周期盐耗
交换容量
树脂填量
建议空间
m3/h
D×H×个数
D×H×个数
kg
mol
L
m
JYAF-2750A1
4
￠500×1700×1
￠640×1150×1
30
223
200
2×1.2×2.5

逆流再生离子交换器在连续运行8-10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加大一倍。大反洗前，应先进行小反洗，以保护中间排管装置。
4.2.4 除氧方式的选择
水质标准规定，额定蒸发量大于2t/h的蒸汽锅炉（燃煤锅壳锅炉除外）的给水和供水温度大于95℃的热水锅炉的循环水需进行除氧处理。除氧方法常用热力除氧、真空除氧和化学药剂除氧，其他除氧方法使用不多。本设计采用大气式热力除氧器
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确定
5.1.1自来水总管的流量
自来水总管的流量即为锅炉最大用水量
锅炉房最大小时用水量大约为15t。
5.1.2自来水总管的管径确定
若取管内水速为1.6m/s，则自来水总管管径：
Dn=75mm。
5.2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，即除进液管管径为DN45外，期于各管管径均为DN48。

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，按采暖季给水量(16.5)考虑，若取管内水速为2m/s，则所需总管内径为47mm。本设计适当留有余量，选用管径为Dn=65mm.
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Dn=65mm。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Ф45×4.0mm，且在每一支管上装设调节阀。
5.4蒸汽母管管径的确定
5.4.1蒸汽母管管径确定
为了便于操作以及确保修时的安全，每台锅炉的蒸汽母管直接接入分汽缸，其直径为Ф159×4.5mm；每台锅炉的出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。
5.4.2生产用蒸汽管管径确定
生产用汽管的蒸汽流量7.4t/h，蒸汽流速取40m/s,则
选取生产用汽管管径为Ф273×10mm无缝钢管。
5.4.3采暖用蒸汽管管径确定
采暖用汽管流量为5.13，仍按流速40m/s计算，决定选取管径Ф159×4.5mm无缝钢管。
5.4.4生活用蒸汽管管径确定
蒸汽流量为0.68，蒸汽压力和去用流速与采暖蒸汽管相同，经计算决定选用管径为Ф113×7mm无缝钢管。

6分汽缸的选用
6.1分汽缸的直径的确定
已经知道采暖期最大计算热负荷=13.2，蒸汽压力P=0.4MPa，比容v=0.4622，蒸汽在分汽缸中流速w取15m/s，
本设计采用φ423×11的无缝钢管作为分汽缸的筒体
6.2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的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(Ф133×4)和供生产(Ф273×100)，采暖(Ф159×4.5)及生活用汽(Ф113×7mm)的输出管外，还接有锅炉房自用蒸汽管(Ф57×3.5)，备用管接头(Ф108×4)，压力表接管(Ф25×3)以及疏水器管等。分汽缸筒体结构和管孔布置如图5-1所示，筒体由φ423×11无缝钢管制作，长度为3960mm。

图6-1 分汽缸筒体管孔布置筒图
7锅炉房布置
本锅炉房是一独立新建的单层建筑，朝南偏东，由锅炉房和辅助间及值班室三大部分组成（图2）。工艺布置应保证设备安
装、运行、检修安全和方便，使风、烟流程短，锅炉房面积和体积紧凑。锅炉操作地点和通道的净空高度不应小于 2m，并应满足起吊设备操作高度的要求。在锅筒、省煤器及其他发热部位的上方，当不需要操作和通行时，其净空高度可为 0.7m。
锅炉与建筑物之间的净距，应满足操作、检修和布置辅助设施的需要，并应符合下列规定：
（1）炉前净距：
蒸汽锅炉 1～4t/h、热水锅炉 0.7～2.8MW、不宜小于 3.0m；
蒸汽锅炉 6～20t/h、热水锅炉 4.2～14MW、不宜小于 4.0m；
蒸汽锅炉 35～65t/h、热水锅炉 29～58MW、不宜小于 5.0m。
当需在炉前更换锅管时，炉前净距应能满足操作要求。对 6～65t/h 的蒸汽锅炉，4.2～58MW
的热水锅炉，当炉胶设置仪表控制室时，锅炉前端到仪表控制室的净距可为 3m。
（2）锅炉侧面和后面的通道净距：
蒸汽锅炉 1～4t/h、热水锅炉 0.7～2.8MW、不宜小于 0.8m；
蒸汽锅炉 6～20t/h、热水锅炉 4.2～14MW、不宜小于 1.5m；
蒸汽锅炉 35～65t/h、热水锅炉 29～58MW、不宜小于 1.8m。
当需吹灰、拨火、除渣、安装或检修螺旋除渣机时，通道净距应能满足操作的要求。
由于锅炉间建筑面积足够大，本设计将锅炉、分气缸、排污扩容器，给水箱全部置于锅炉间。有专门的水处理间，另外单设
油箱间。地下钢制轻油箱设于室外地下。
8总结
本次课程设计为期一周，在苏老师的悉心指导下，我一步一步的独立完成了设计任务。从查找资料开始，计算相关数据、各种设备的选型、锅炉房设备的布置，在这个过程中，我学到了许多东西，消化和巩固了在本学期学习的工业锅炉设备理论知识，并将它应用到这次设计中去解决自己所不明白的问题，熟悉了相关的技术手册和规范，更加清楚明白要以一种细致严谨的态度去对待工程上遇到的任何问题。本次设计也给我带来了一些新的问题，例如自己在设计中发现对燃油锅炉供油这一块了解的不够透彻；由于我选用了油作为燃料，相应的就对燃煤等锅炉了解不够等等。虽然这次设计有不够完善的地方，但是也正因为这样，才更加发现自己所完全掌握的知识实在是太少了，所以从现在起，就更加要努力学习掌握相关知识。在这次设计中，非常感谢老师的耐心指导和同学的细心帮助！

9参考资料
[1] 《工业锅炉设备》，丁崇功 寇广孝主编，机械工业出版社，2005
[2] 《供热通风设计手册》，陆耀庆主编，中国建筑工业出版社，1987
[3] 锅炉房设计规范（GB50041-92）
[4] 工业管道施工及验收规范（GBJ235-82）

[5] 低压锅炉水质标准（Gb1576-2001）
[6] 蒸汽锅炉安安全技术监察规程
[7] 建筑设计防火规范（GBJ16-87）
[8] 锅炉烟尘排放标准 （GB13271—91）
[9] 《工程热力学》，廉乐明主编，中国建筑工业出版社，第四版，1999