锅炉及锅炉工艺课程设计.docx

设计概况
本设计为一蒸汽锅炉房，为生产、生活以及厂房和住宅采暖生产饱和蒸汽。生产和生活为全年用气，采暖为季节型用气。
生产用气设备要求提供的蒸汽压力最高为0.6MP，用气量为3.5t/h;凝结水
受生产过程的污染，不能回收利用。采暖用气量为6.2t/h，其中生产车间为高压蒸汽采暖，住宅则采用低压蒸汽采暖；采暖系统的凝结水回收率达25%通风用气的凝结水回收率达80%。生活用汽主要供应食堂和浴室的用热需要，用气量为0.4t/h,凝结水回收率达80%。
一、 设计原始资料
1、 蒸汽负荷及参数：
生产用汽 =3.5t/h, =0.4~0.6MPa, 无凝结水回收
采暖用汽 =6.2t/h, =0.4~0.6MPa,凝结水回收率=25%
通风用汽 =0.88t/h, =0.2MPa, 无凝结水回率=80%
生活用汽 =0.6t/h, =0.06MPa,无凝结水回收

2、 媒质资料：
元素分析成分：
煤的可燃基挥发分：应用基低位发热量KJ/Kg.
3、 水资资料；
总硬度： H=3.1me/L
永久硬度：=1.0me/L
总碱度：=2.1me/L
PH值： PH : 7.5
溶解氧： 6.5~8.9 mg/L
悬浮物： 0
溶解固形物：380me/L
4、 气象资料：
1) 年主导风向： 西北
2) 平均风速 : 2.2m/s
3）大气压 ： 98540Pa
4） 海拔高度 : 241.4m
5）最高地下水位 ：-3.5m
6）土壤冻结深度 : 无土壤冻结情况 -1.91m
7）冬季采暖室外计算温度：- -24
8）冬季通风室外计算温度：-19
9）采暖用气天数：150天
10) 通风用气天数：100天

二、 热负荷计算及锅炉选择
1、 热负荷计算：
（1）采暖季最大计算热负荷

式中：
——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1.15；
——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；
——通风用汽的同时使用系数，取1.10；
——生活用汽的同时使用系数，取0.5；

1.15(0.83.5+1.06.2+1.100.88+0.50.4 )=11.69t/h
（2） 平均热负荷
t/h
式中：
采暖或通风的最大热负荷
采暖房间的设计温度
采暖期采暖或通风室外计算温度
采暖室外平均温度
所以得 ：
=12.98 t/h
（3）全年热负荷
t/h
=
=0.895kg/h
=12.875 t/h
(4) 非采暖季最大计算热负荷

Q=K（KD+KD=1.15(0.83.5+0.50.4)=3.45 t/h
2．锅炉型号与台数的确定
根据最大计算热负荷11.19 t/h及生产、采暖和生活用均不大于0.6Mpa， SHL4-0.7/160-AI型锅炉3台。
四、水处理设备的选择及计算
1、 给水设备的选择
水处理设备的生产能力的确定 :
(++ +) t/h
式中：
锅炉补给水量t/h
热水管网补给水量t/h
水处理设备自耗软水量t/h
工艺生产需要软水量t/h
裕量系数 取 1.2
所以得：
G=25 t/h
锅炉补给水量 =（）D— t/h
D 锅炉房额定蒸发量t/h,由锅炉型号可知D=4 t/h
合格的凝结水回收量t/h、
设备和管道漏损 这里取0.5%
P——锅炉排污率，%，本计算根据水质计算，取10%。
所以得 ： =13.56 t/h
因为 ： = F t/h
得 ： =510.441=2.205 t/h
2、决定软化方法，并选择设备型号和台数，计算药剂消耗量。
(1) 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4 台电动给水泵，其中1台备用。采暖季3台启用，其流量应大于1.2x12.68 = 16.27 t/h，现选用：
型号 6BA—9
流量 9
扬程 1325 KPa
电机型号
功率 9.5 KW
转数 3860 r/min
进水管Dg50， 出水管Dg50。
（2）给水箱体积的确定
给水箱体积，按储存1.25h的锅炉房额定蒸发量设计，外行尺寸300025002000，合计15。
锅水相对碱度==0.05
锅炉补给水碱度2.1me/L
锅炉补给水溶解固形物：380me/L
碳酸钠在锅内分解率 ，根据所选锅炉型号查表的10
根据《低压锅炉水质标准》规定，锅水相对碱度应小于0.2，所以符合要求。

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 3.1，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。
软化水量=10.42t/h
软化速度根据原水
得 20m/h
所需交换器截面积
==0.521
实际交换器截面积根据选用选用750交换器两台得F=0.441
运行时实际软化速度V=/F=10.42/0.441 =23.63m/h
交换剂体积V=Hf=1.50.4410.66
当选用732树脂时交换剂工作能力1100~1500这里取1500
交换剂的工作容量E=
再生剂（食盐）纯度=95 再生剂单耗q= 90g/ge再生一次所需再生剂量 =Eq/1000=79290/10000.95=75.03再生液浓度=7%
稀盐溶液池的体积：

B 一次再生用盐量103（由下面计算可得）
盐溶液浓度 一般取4%—5% 这里取4%
盐溶液密度 这里取1.0268
所以得：=1.65
贮盐池体积
=
A每昼夜用盐量，这里取85Kg
n贮盐天数，这里取10天
盐的视密度 1.0268（查下表得）
所以得：=2.32

一次再生耗盐量
B=
交换剂工作交换量这里取1500 mol/
F 交换器截面积0.441
h交换剂层的高度 1.5m
盐的纯度这里取0.96
b 再生剂单耗 这里取100
所以得：B=103 Kg
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型塑料泵一台：流量6t/h，扬程196Pa，电极功率1.7KW，转速2900r/min。
该泵进口管径Dg40，Dg40。
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：

型号 6BA—9
流量 9
扬程 1325 KPa
电机型号
功率 9.5 KW
转数 3860 r/min
进水管Dg30， 出水管Dg30。
型号，流量6/h,

计算锅炉排污量，并拟定排污系统和热回收方案。
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，取两者的最大值。
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2.1me/L;
——锅水允许碱度，根据水质标准，对燃用固体燃料的水火管锅炉为
22 me/L;
=100% = 10%
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 380 me/L，锅炉的含盐量，为4000me/L，
所以： =10%
因为，根据设计规范规定锅炉蒸汽压力小于1.6MPa时，锅炉的排污率不应超过10%，故锅炉排污率取 10%符合要求。

（1） 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水量：

=1.0311.19（1+0.1）-（0.256.2-0.80.88）=10.42 t/h
（2） 钠离子交换器的选择计算
钠离子交换器的选择计算表（表1）
逆流再生离子交换器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10。时间约15。

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。
大反洗前，应先进行小反洗，以保护中间排管装置。
（3） 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。
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24.8+2.83=27.63，每再生一次需耗盐75.03kg，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

2） 稀盐液池体积的计算
再生一次需稀盐液（浓度5%）的体积为1.07，若按有效容积系数0.8计算，稀盐液池体积为1.5m。本设计拟用混凝土砌筑一个尺寸为200020001000盐池。浓，稀盐池各一半。
3） 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型塑料泵一台：流量6t/h，扬程196Pa，电极功率1.7KW，转速2900r/min。
该泵进口管径Dg40，Dg40。

4）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：

型号 6BA—9
流量 9
扬程 1325 KPa
电机型号
功率 9.5 KW
转数 3860 r/min
进水管Dg30，出水管Dg30。
型号，流量6/h,

除氧设备的选择计算
根据水质标准规定，额定恒发量大于2t/h的蒸汽锅炉，需要设置除氧设备，本设计方案中采用的是SHL4-0.7/160-AI型锅炉
，

五 、汽水系统主要管道管径的确定

1锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的计算
2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G=10.42 t/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，取18 FV=0.44118=7.94t/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D40，水速4m/s计算，冷却水流量约2.5t/h；
（4） 煤厂，渣厂用水量，估计约0.5t/h；
（5） 化验及其他用水量，大约0.7t/h；
（6） 生活用水量，粗略取计1t/和。

（7） 如此锅炉房最大小时用水量大约为 (10.42+7.94+2.5+0.5+0.7+1)=23.06t。若 取管内水速为1.5m/s，则自来水总管管径可由下式计算：
=2= 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D30外，各管管径均为D50。
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G（12.68t/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733.5mm

（2） 给水母管管径的确定
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体的给水管管径相同，直径为44.53.5mm，且在每一支管上装设调节阀。
4蒸汽姆管管径
（1）蒸汽母管管径

为了便于操作以及确保检修时的安全，每台锅炉的蒸汽母管直接接入分气缸，其直径为1334mm；每台锅炉的出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。
（1） 产用蒸汽管管径
生产用汽管的蒸汽流量
G=KD=1.123.5=3.92t/h
生产用汽压力为0.4MPa，v=0.3816m/Kg，蒸汽流速取35m/s，则
d=2=0.123m
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1.126.2=6.94t/h,蒸汽压力为0.2Mpa,仍按流速35m/s计算，
d=2=0.249m
决定选取管径2738.mm。
（4）生活用蒸汽管管径
蒸汽流量为1.120.4=0.448t/h，蒸汽压力取用0.4M，v=0.3816m/Kg
则d=2=0.042m
经计算决定选用管径为573mm无缝钢管。
（5）通风用蒸汽管管径
蒸汽流量为1.120.88=0.987t/h，蒸汽压力和取用流速与采暖蒸汽管相同，
d==0.094m
经计算决定选用管径为1084mm无缝钢管。
六． 分汽缸的选用
1. 分汽缸的直径的确定
已经知道采暖期最大计算热负荷=11.19t/h,蒸汽压力P=0.6Mpa，比容=0.3155/Kg，若蒸汽在分汽缸中流速w取15m/s，则风汽缸所需直径为

本设计采用3779mm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，同时还顾及接管上的阀门的启闭操作的便利。本设计的分汽缸筒体上，除接有三根来自锅炉的进汽管（1334mm）和供生产（1334mm）、采暖（2738mm）及生

活用汽（1084.35mm）的输出管外，还接有锅炉房自用蒸汽管（573.5mm），备用管接头（1084mm）、压力表接管（253mm）以及疏水气管等。分汽缸筒体结构和管径布置如图1所示，筒体由3779mm无缝钢管制作，长度为2820mm。

七、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。
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=170.42，=2768.4kj/kg ，r=2047.5kj/kg。又知固体不完全燃烧热损失=10%，锅炉效率=72%以及蒸汽湿度W=2%，给水温度45，如此，燃料消耗量

=
= 814Kg/h

而计算燃料消耗量为
Bj=B(1-) =814（1-0.1）=733Kg/h
2．理论空气量和烟气量
V=1/0.21（1.866+0.7+5.55-0.7）=4.81
V=
=5.22
3．送风机的选择计算
已知炉膛入口的空气过量系数=1.3，在计算及修正裕度后，每台送风机

的风量为=5528.4/h
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，如按煤层及炉排阻力为748Pa、风道阻力为98Pa估算，则送风机所需风压为
Pa
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，有风机样本查值为20C。
所以，选用T4-72-11型No4A送风机，规格：风量7460 /h，风压为1290Pa；电机型号，功率5.5Kw，转速1450r/min
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和排烟系数=200，取流量储备系数=1.1，则引风机所需流量为
=12141
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588Pa
（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
=0.5=0.510=5
而流经省煤器的烟速为8.56m/s，烟温为290，有教材线算图8-3查的=22.6Pa，再进行重复修正，则省煤器的阻力为
=117Pa
（3） 除尘器阻力
本锅炉房采用XS-4B型双旋风除尘器，当烟气量为12000/h，阻力损失686Pa 。
(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
=+++=1538 Pa
引风机所需压力
==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。
所以，本设计选用Y5-47型No6C引风机，其流量12390/h，风压2400 Pa
电机型号Y160—2，功率15 kw，转速2620 r/min。
5.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2000mg/以上，以减少大气污染，本锅炉房选用XS-4B双旋风除尘器，起主要技术数据如下：烟气流量12000，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90%~92%；阻力损失588~686Pa。
除尘后，烟气的含尘浓度为=200
6.烟囱设计计算
本锅炉房三台锅炉用一个烟囱，拟用红砖砌筑，根据锅炉房容量，由指导书中表6选用烟囱高度为40m。烟囱设计主要是确定其上、下口直径。
烟囱上、下口直径的计算

1） 出口处的烟气温度
烟气高度为40m，则烟囱的温降为
===4.6
其中修正系数A，可据砖烟囱平均壁厚<0.5m，由教材表8—7查得为0.4。
如此，烟囱出口出的烟温
=-=200-4.6=195.4
2） 烟囱出口直径
=30906/h
若取烟囱出口处的烟速为？？m/s，则烟囱出口直径
0.95m
本锅炉房烟囱的出口直径为1m 。
3） 烟囱底部直径
若取烟囱锥度i=0.02，则烟囱底部直径为
=+2=1+2+0.02340=2.6m
八、燃料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？？。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） 锅炉房最大小时耗煤量计算
按采暖季热负荷计算：

=
=2.28 t/h
(2) 运煤系统最大运输能力的确定
按三班工作制作业设计，最大运煤量为
=8t/h
式中：
K——考虑锅炉房将来发展的系数，取1；
M——运输不平衡系统，一般采取1.2；
——运煤系统每班的工作时数，取6。
82.2811.2/6=3.65 t/h
按吊煤罐有效溶剂估算，每小时吊煤8罐。
2、 灰渣清除系统
（1）锅炉放最大小时除灰渣量

=2.286（）
=1.184 t/h
（2）除渣方式的选择
锅炉灰渣连续排出，但考虑吧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场的方式。
3、 煤场和灰渣场面积的确定
（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，煤场面积现按贮存10昼夜的锅炉房最大耗煤量估算，即
=
式中
T——锅炉每昼夜运行时间，24h；
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——煤堆的高度，〈4m，取2.5m；
——煤的堆积密度，约为0.8t/
——堆角系数，取用0.8。
==547.2
本锅炉房煤场面积确定为550。为了减少对环境污染，煤场布置在最小频率风向的上风侧——锅炉房西南侧；也便于运煤作业。
（2） 渣场面积的估算
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中和利用情况，确定按出储存5昼夜的锅炉房最大灰渣量计算：
===334.3
本锅炉房灰渣场面积确定为18.518.5m，设置在靠近烟囱的东北角。
九、锅炉房布置
本锅炉房是一独立新建的单层建筑，朝南偏东，有锅炉房和辅助间及值班室三大部分组成（图2）。
锅炉间跨距为12m，柱距6m，屋架下弦标高6.5m（图3）；建筑面积计19312。辅助间在东侧，平屋顶，层高4.5m，建筑面积为8312。
本锅炉房布置有三台KZL4-0.7-A型锅炉，省煤器独立对应装设于后端。炉前留有3.5m距离，是锅炉房运行的主要操作区。染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，辅助间的前侧分别设有化验室和男女生活室。
为减少土建投资，降低锅炉房的噪声以及改善卫生条件，本设计将送风机、除尘器和引风机布置于后端室外，并采取了妥善的保温和防雨措施。
煤场及灰渣场设在锅炉房的西侧北端区域。