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锅炉课程设计板

锅炉房课程设计说明书

课程名称：

锅炉及锅炉房设备

设计题目：

石家庄热水锅炉系统设计

院系：

建筑环境与设备工程系

班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：

目录

第一章设计参数及规范标准

1.1原始资料2

1.2设计规范及标准3

1.3热负荷计算3

第2章热负荷的确定及锅炉的选择

2.1锅炉类型及台数的确定6

2.2通风系统设计及风烟量的计算7

2.3鼓引风机、除尘器的选择9

第3章热力系统的计算

3.1循环水泵的选择计算11

参考文献14

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设计说明

第一章设计参数及规范标准

原始资料

1.1.1设计概况

本设计为石家庄地区住宅小区采暖锅炉房工艺设计，整个设计要求设备选型准确合理、工艺流程布置顺畅、经济技术合理、燃料消耗低、初投资小。

根据锅炉房设计的基本要求和原则进行热负荷计算、设备选型和工艺布置。

1.1.2热负荷及参数

1.1.2.1土建资料

建筑面积40000

住宅，建筑层高30m。

根据《采暖通风规范实施手册》和《城市热力网设计规范》（CJJ34-2002）规定：

住宅供暖面积热指标qn,m为60（W/m2）。

1.1.2.2热负荷参数

根据面积热指标法估算热负荷。

代入数值计算结果得采暖热负荷为2400KW。

本设计部考虑生产负荷、生活负荷和通风负荷。

1.1.2.3热网参数

（1）供回水温度Tg/Th=95/70℃

（2）热网作用半径R=600m

（3）建筑物最大高度H=30m

1.1.3石家庄气象参数

石家庄市气象资料：

室外计算温度：

-7.5度

通风室外计算温度：

26.6

冬季室外平均风速和主导风向：

风速为1.8m每s，主导风向为东南风

采暖期天数112天

最冷月平均温度：

-3度

采暖期日平均温度：

-0.2度

最大冻土深度：

54cm

1.1.4燃料种类

本设计选用山东良庄烟煤,其Ay=32.48﹪,Vy=38.50﹪,Qydw=17690kJ/kg。

1.1.5水质资料

表1-3水质资料表

地区

项目

石家庄

给水含氧量（mg/L）

≤0.1

锅水总碱度（mmol/L）

50

锅水总含盐量（mmol/L）

5400

给水总硬度H（mmol/L）

0.08

给水PH值

6

设计规范及标准

1.《低压锅炉水质标准》GB1576-85

2.《锅炉污染物排放标准》GB13271-91

3.《热水锅炉监察规程》

4.《供热工程制图规范及标准》

5.《锅炉房设计规范》

热负荷计算

计算热负荷

热负荷计算公式[1]：

Qjmax=k0（k1Q1+k2Q2+k3Q3+k4Q4）+k5Q5——式（2.1）

其中:

Qjmax---最大计算热负荷

k0------热水网路损失系数,1.05-1.08.敷设方式为地沟,因此取1.05.

k1------采暖热负荷同时使用系数,1.0

k2------生产热负荷同时使用系数,0

k3------通风热负荷同时使用内系数,0

k4------生活热负荷同时使用系数,0

k5------自用热负荷同时使用系数,1.0~1.2.取1.0.

Q1------采暖热负荷1.98MW

Q2------生产热负荷0MW

Q3------通风热负荷0MW

Q4------生活热负荷0MW

Q5------自用热负荷,MW.

所以,上式简化为:

采暖平均热负荷

Qpj=（tn-tpj）*Q1/（tn-tw）

其中：

Qpj------采暖期平均热负荷

tn---------------采暖期室内计算温度取18℃

tpj-------采暖期室外平均温度取-0.6℃

tw---------------采暖期室外温度取-8℃

Q1----------采暖热负荷1.98MW

年热负荷

——式（2.1）

其中：

Q0-----------年热负荷,MW

k0------热水网路损失系数,敷设方式为地沟,因此取1.05

Q5------自用热负荷0.384MW

Qjmax------最大计算热负荷MW

D1----------采暖全年热负荷

表2-1采暖热负荷计算

序号

名称

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数值

数值

1

采暖最大热负荷

Q1

MW

原始资料给定

2.4

2.4

2

采暖热负荷最大使用系数

k1

得锅炉房用于小区采暖用户采暖，且供热不间断

1.0

1.0

6

热水网路损失系数

k0

地沟敷设取1.05

1.05

1.05

7

采暖面积热指标

q

w/m2

锅炉房为生产厂房，保证其室内正常温度

120

120

8

建筑面积

S

m2

取50~100

400

400

9

锅炉房自用热负荷

Q5

MW

2×4×400×120×10-6

0.384

10

自用热负荷同时使用系数

k5

由于只用于锅炉房自身供暖，取1.0

1.0

1.0

11

最大计算热负荷

Qjmax

MW

k0k1Q1+k5Q5

1.05×1.0×2.4+1.0×0.384

2.904

12

采暖室内计算温度

tn

℃

采暖设计要求

18

18

13

采暖室外计算温度

tw

℃

查石家庄市气象资料

-7.5

-7.5

14

室外平均温度

tpj

℃

查石家庄市气象资料

-0.2

-0.2

15

采暖系数

Ф1

0.713

16

采暖平均热负荷

QZPJ

MW

Ф1Qjmax

0.713×

2.904

2.071

17

采暖天数

n

天

查气象资料

112

112

18

采暖全年热负荷

D1

MJ

/a

24nQZPJ

24×112×3600×2.071

2.004×107

19

年热负荷

Q0

MJ

/a

1.05×2.004×（1+

）×107

2.382×107

第二章热负荷的确定及锅炉的选择

2.1锅炉类型及台数的确定

本设计主要用于采暖，其介质是热水，供水温度95℃，回水温度70℃，且经过计算知最大热负荷为2.904MW，锅炉总容量应大于或等于2.904MW；而计算出平均热负荷为2.071MW,故选用2台2.8MW的锅炉,总的装机容量为5.6MW大于锅炉房最大热负荷,而一台单台锅炉的容量又恰好略小于平均热负荷,这样可以使一台锅炉大部分时间在额定负荷下工作,而另一台在最冷时作为高峰锅炉,同时，热负荷小于2.8MW时运行一台锅炉，在大于2.8MW时候运行两台锅炉，这样可以起到调节负荷的目的，从而节约了能源。

SZL2.8－1/95/70－AII热水锅炉的技术参数：

型号：

SZL1.5－1/95/70－AII

额定热功率：

2.8MW

额定出水压力：

0MPa

锅炉燃料：

二类烟煤

燃料消耗：

520kg/h

取暖面积：

40000m2

热效率：

80.91%

供/回水温度：

95/70℃

锅炉重量：

22.5t

外形尺寸：

5.84×5.21×4.78

2.1.1燃烧设备选择

本设计选用山东良庄烟煤,其Ay=32.48﹪,Vy=38.50﹪,Qydw=17690kJ/kg。

考虑到往复推饲炉排排炉煤种适应性广、机械化上煤除渣等优点。

因此选往复推饲炉排炉合适。

采暖锅炉房原则上不设备用，设备维修可安排在非采暖季节，但在台数的选择上调整运行锅炉的台数及工作容量，使锅炉经常处于经济负荷下运行；对节省人力、物力和基建投资；保证锅炉房供热的安全和可靠性。

因此，锅炉房锅炉的台数一般不少于2台，新建锅炉房的锅炉台数不超过4台。

所以，本设计选2台四吨每小时锅炉。

2.2.2理论空气量、实际空气量、理论烟气量和实际烟气量的计算

名称

符号

单位

计算公式或

数值来源

代入数值

数值

低位发热值

Qnet,ar

kJ/kg

原始资料给定

17690

17690

燃料计算消耗量

Bj

kg/h

锅炉参数确定

520

520

炉膛出口过量空气系数

锅炉及燃烧设备参数确定，一般在1.3~1.6之间，取1.3

1.3

1.3

空气预热器中空气漏入烟道的漏风系数

这里取0.05

0.05

0.05

炉膛漏风系数

锅炉性能参数确定

0.1

0.1

冷空气温度

tlk

℃

设计给定

30

30

冷空气焓值

（CH）k

KJ/Nm3

查烟气焓温表

26

26

燃烧所需理论空气量

Vko

Nm3/kg

0.203Qnet,ar/1000+2.0

0.203×17690/1000+2.0

5.6

空气过量系数

α

鼓风机进口空气过量系数

1.42

1.42

实际空气量

V

Nm3/kg

α*Vko

1.42×5.6

7.94

理论烟气量

Vy0

m3/kg

0.248Qnet,ar/1000+0.77

0.248×17690/1000+0.77

5.16

实际烟气量

Vy

m3/kg

Vy0+1.0161（α-1）Vk0

5.16+1.0161（1.42-1）×5.6

7.55

2.2通风系统设计及风烟量的计算

2.2.1通风方案的确定

本锅炉房采用平衡通风系统，既鼓、引风机均有，这样既能保证炉膛负压，从而保证锅炉房经济卫生；又能不致使负压太大，是漏风系数比较小，从而运行上比较经济。

2.2.2最大燃煤量的计算

名称

符号

单位

计算公式

带入数值

数值

单台最大燃煤量

Bj

Kg/h

2.8*103*3600/（q*η）

1.4*103*3600/（17690

81%）

236.5

单台实际最大燃煤量

Bjj

Kg/h

Bj（1-q4/100）

236.5*（1-10%）

212.8

2.2.3鼓引风机的选择

2.3.3.1鼓风机、引风机的选择计算表

名称

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数值

数值

1

当地大气压

b

kPa

石家庄市气象资料得

99.56

99.56

2

鼓风机风量

Qg

m3/h

1.1*αBjjVko*（

-

+

）*（273+tk）/273*101325/b

1.1*1.42*520

*5.6*（1.1-0.1+0.05）*（273+30）/

273*101.325/99.56

5395

3

燃烧设备阻力

△Hl

Pa

取600~800，由于负荷受热面多

700

700

4

冷风道阻力

△H2

Pa

取20~40，取20，设风道长为30m

600

600

5

鼓风机入口管道阻力

△H3

Pa

取20~80，取30

30

30

6

送风道阻力

Hk

Pa

△Hl+△H2+△H3

700+600+30

1330

7

鼓风机风压

Hk

Pa

1.2*Hk*（273+tk）/

（273+20）*101.325/99.56

1.2*1330*（273+30）/

273*

101.325/99.56

1803

8

引风机风量

Qy

m3/h

1.1*BjjVy*（273+180）/

273*（101.325/99.56）

1.1*520*7.55*

（273+180）/273*

101.325/99.56

7293.1

9

锅炉本体阻力

△Hbt

Pa

取1200~1500，由于锅炉负荷大，因此取1200

1300

1300

10

烟道阻力

△Hyd

Pa

取20~40Pa/M，取25pa/m烟道长取25米

625

625

11

除尘器阻力

△Hcc

Pa

除尘器的阻力1200-1400Pa，取1300Pa

1300

1300

12

烟道总阻力

△Hy

Pa

△Hbt+△Hcc+△Hyd

1300+625+1300

3225

13

引风机风压

Hy

Pa

1.2*△Hy*

（273+tp）/（273+200）

*（101.325/100.15）

1.2*3225*

（273+180）/473*

（101325/100150）

3750

2.2.4烟囱的选择计算

名称

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数值

数值

1

烟囱高度

Hyc

m

锅炉房总装机容量为5.6MW，因此取40

40

40

2

烟气流速

m/s

机械通风，全风负荷，并考虑扩建可能性，不取上限

10

10

3

烟道内温降

℃

查书p259得铁皮烟道约2℃/m

2*25

50

4

烟囱内的温降

℃

查书p259得砖砌烟囱约0.5℃/m

0.5*50

25

5

同时运行的风机台数

n

台

2台同时工作

2

2

6

烟囱出口温度

℃

180-50-25

105

7

烟囱出口内径

d2

m

查书p259计算公式：

2×0.0188×

1.3

8

烟囱进口直径

d1

m

查书p259公式计算得d1=d2+2iH,i取0.02~0.03这里取0.02

1.3+2*0.02*35

2.7

2.2.5风道、烟道断面的确定

本设计风道采用圆形断面金属风道，其风速范围为10~20m/s。

先假设冷风道风速为10m/s，冷风道的横截面积：

F=

=

=0.3

假设烟风道风速为10m/s，烟风道的横截面积：

F=

=

=0.41

2.3鼓引风机、除尘器的选择

2.3.1鼓风机设备选择

鼓风机的设计计算风压为1803Pa，鼓风量为89.92m3/min。

故选风机密集型罗茨鼓风机L47WD型。

表3-4鼓风机性能参数表

选择鼓风机品牌

密集型罗茨鼓风机MJSR型

流量

Q

m3/min

93.1

全压

H

Pa

9800

转速

n

r/min

730

功率

N

KW

22

2.3.2引风机设备选择

引风机设计计算的风量7293.1m3/h，排烟温度为180°C，风压为3750Pa，则选用Y5-47-4No5C

表3-7引风机性能参数表

选择引风机的型号Y6-48-11No6D

流量

Q

m3/h

7300

全压

H

Pa

2167

主轴转速

r/min

2900

介质温度

°C

200

全压效率

%

89.5

配用电机型号

Y13252-2

额定转速

r/min

2900

电机功率

KW

4.85

2.3.3除尘器设备的选择

选择除尘器要考虑烟气量，锅炉容量，烟气含尘度，除尘器阻力以及处理的烟气量。

除尘器的选择应以高效，低阻，低钢耗和价廉为标准。

由以上计算可知，除尘效率为94.4%，烟气量为8638m3/h,故而选用除尘器GDX-4型干湿两级除尘器，阻力损失0.7-0.9KPa,除尘效率96-98%，处理烟气量为8000-12000m3/h.

除尘器型号

处理烟气量m3/h

阻力损失Kpa

除尘器效率%

重量（Kg）

GDX-4

8000-12000

0.7-0.9

96-98

3600

第三章热力系统的计算

3.1循环水泵的选择计算

3.1.1循环水泵的流量和扬程计算

表5-1循环水泵的流量和扬程计算

序号

名称

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数值

数值

1

总热负荷

Qmaxj

kw

查热负荷计算表得：

2460

2460

2

供水温度

tg

设计给定

95

95

3

回水温度

th

设计给定

70

70

4

热网循环水量

Q0

m3/h

0.86kQmaxj/c（tg-th）

0.86×1.05×2400/（95-70）

86.69

5

计算密度

kg/m3

70

的饱和水密度

977.8

6

质量流量

G

kg/h

G=Q0ρ

84763

7

锅炉房内部压力

H1

kpa

查[4]P33得：

锅筒式水管锅炉为70~150Kpa，取110Kpa

110

110

8

平均比摩阻

L

Pa/m

查[4]P245取40~80Pa/m,据循环流量取40Pa/m

40

40

9

供热半径

R

m

设计给定

600

600

10

局部阻力占沿程阻力系数

α

查[1]P33得：

0.2~0.3，取0.2

0.2

0.2

11

热网供回水干管阻力

H2

kpa

2RL（1+α）

2*600*40

（1+0.2）*0.001

57.6

12

系统阻力

H

m

设计给定

50

50

13

循环水泵扬程

H

m

30

30

15

体积流量

Q

kg/m3

Q=1.1Q0

160.8*1.1

176.88

16

循环水泵台数

n

台

选用四台循环水泵,两用两备

4

4

3.1.2循环水泵设备的选择

据H=30m,Q=86.69m3/h选择水泵型号QW100-100-30-15。

表5-2循环水泵的参数

型号

流量（m3/h）

扬程

m

转速r/min

轴功率

电机效率

QW100-100-30-15

100

30

1450

15

66

因为本设计属于较大型热水系统，有较大的漏水，需要用补水泵补水，故选用补给水泵定压系统，该定压系统有简单可靠、水力工况稳定、便于操作的优点。

3.1.3供回水根管管径的确定

前面已经计算,循环水泵的流量为86.69m3/h,两台共173.4m3/h。

（1）锅炉房循环水进出总管管径

流量G=173.4m3/h，若取管内流速为1.6m/s，则循环水管管径可由下式计算：

d0=18.8

=196mm

式中：

d0—管道内径，mm；

G—工作状态下的体积流量，m3/h

υ—工作状态下的流速，m/s

（2）水泵至锅炉循环水管管径

水泵至锅炉循环水管道为单管制，根据锅炉循环水量G=86.69m3/h，若取管内流速为1.6m/s,则每台循环水管管径为100mm

3.1.4补给水泵的计算

热水系统的补水量一般根据系统的正常补水和事故补水确定，并宜为正常补水的4～5倍。

系统的小时泄露量，宜为系统总得水容量的1%。

名称

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数值

数值

补给水泵流量

Q1

m3/h

Q×1%

0.01×86.69

0.87

建筑物高度

Pb

m

设计给定

30

30

补给水泵扬程

H

mH2O

H=1.2（Pb-3）

1.2*（30-3）

32.4

3.1.5补给水泵设备的选择

补水泵流量为0.87m3/h，补水泵扬程为32.4m

表3.1.4.1补水泵性能参数表

型号

流量m3/h

扬程

m

电动机功率kw

重量kg

QW25-2-40-4.5

2.00

40

4.5

27

3.1.6软化水箱的选择

本锅炉房软化水箱一只,水箱的容量按40min补水量计算,其体积为:

Vn=（40/60）×0.87=0.58m3

3.1.7定压装置的选择

根据《热网规范》规定：

补水装置的补水量，不应小于供热系统循环流量的1%。

补水装置的补水压力不应小于补水点管道压力再加30～50Pa。

根据以上要求及系统的膨胀量，为了便于布置，选用调节容量为0.4-1.3m3、补水量为1-5m3/h的落地膨胀水箱一个。

该落地膨胀水箱定压补水是一个整体装置，属于氮气定压。

落地膨胀水箱的隔膜罐中，罐与囊之间充满氮气。

落地膨胀水箱的技术参数：

型号：

ZNP1.2×1-50×2×3

调节容量：

0.4~1.3m3

补水泵流量：

1~5m3/h

补水泵扬程：

40m

3.1.8水处理设备的选择

项目

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数据

结果

给水总硬度

H

mmol/L

石家庄地区条件

0.08

0.08

锅炉水质指标

H1

mmol/L

锅炉要求

0.02

0.02

补水量

V

m3

等于补给水泵流量

0.87

0.87

于系统只对补给水进行软化处理，软化设备需根据补水量、原水总硬度来选择，可选全自动设备或普通设备，本系统采用全自动软水器设备。

由于供暖系统在供暖期内必须连续运行，因此要求软水器在再生期间也可以连续产软水，因此软水器选择流量型全自动软水器，型号为美国怡口EcoWater825ECM，运行方式为双罐同时运行，交替再生。

全自动软水器设备参数表（以下为单罐参数）

型号

罐体尺寸

工作流量

进水压力

高效树脂容量

再生剂存储量

进出水管径

单位

D*Hmm

m3/h

MPa

L

Kg

英尺

825ECM

360*510*1140

1.7

0.5

25

90

3/4

选用2

不锈钢软化水箱一个。

参考文献

[1]杨生茂主编.暖卫及煤气设备材料分册[M].北京.中国计划出版社.1999.

[2]何天祺主编.供暖通风与空气调节[M].重庆.重庆大学出版社.2002.

[3]中国建筑学会暖通空调委员会,中国建筑工业.暖通空调新技术[M].北京.中国建筑工业出版社.1999.

[4]辽宁省建设厅编.暖、卫、燃气、通风空调建筑设备分项工艺标[M].北京.中国建筑工业出版社.2001.

[5]向迪主编.建筑电气·给排水·暖通·空调设备安装工程[M].北京.光明日报出版社.2002.