锅炉房设计说明书.docx
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锅炉房设计说明书
安徽建筑工业学院
环能学院
课程设计说明书
课程名称：
《锅炉及锅炉房设备》
课题名称：
合肥某工业锅炉房工艺设计
专业：
08级环设
（2）班
设计人：
周东飞
*******
安徽建筑工业学院
2011年12月19日
1锅炉设计原始资料………………………………………………………………......
（1）
1.1热负荷资料…………………………………………………………………………
（1）
1.3气象资料.……………………………………………………………………….……
（1）
1.4室内设计参数……………………………………………………………………...…
（1）1.5水质资料………………………………………………………………..……………
（1）
2热负荷计算及锅炉选择……………………………………………………………
（2）
2.1热负荷计算…………………………………………………………………………
（2）
2.1.1采暖季热负荷计算………………………………………………….…………….
（2）
2.12非采暖季热负荷计算……………………………………………….………………（3）
2.2锅炉型号与台数的选择…………………………………………………………...（3）
2.2.1锅炉型号………………………………………………………………….………..（3）
2.2.2锅炉台数…………………………………………………………………………..（5）
2.2.3燃烧设备…………………………………………………………………………..（5）
3水处理设备及给水设备选择……………………………………..…………..（5）
3.1水处理系统设计及设备选择…………………………………………………...（5）
3.1.1锅炉房给水量计算………………………………………………………….…….（5）
3.1.2给水泵的选择…….………………………………………………………….……（6）
3.1.3凝结水泵和凝结水箱的选择……………………………………………….……（7）
3.1.4水处理系统的设计及设备的选择…………………………………………….…（7）
4汽水系统的设计………………………………………………………………..……..（7）
4.1给水管管径的选择……………………………………………………………..…..（7）
4.2蒸汽系统主要管道直径的确定………………………………………………….（7）5送引风系统设计……………………………………………………………….…..（8）
5.1锅炉燃料消耗量的计算…………………………………………………….……..（8）
5.2理论空气量和理论烟气量……………………………………………….………..（9）
5.3送风机、引风机的选择计算……………………………………………….………（9）5.3.1送风机计算………………………………………………………………..………（9）
5.4烟囱的高度与直径选择…………………………………………………（10）
5.4.1烟囱和内径的计算…………………………………………………………..…（10）
5.4供气以及天然气泄漏报警装置…………………………………………（11）
7锅炉房工艺布置……………………………………………………………………..（12）
7.1锅炉房建筑………………………………………………………………………（12）
7.1.1一般原则………………………………………………………………………...（12）
7.1.2锅炉间、辅助间和生活间的布置……………………………………………….（13）
7.1.3锅炉房建筑安全要求…………………………………………………………...（14）
7.1.4锅炉房建筑布置形式…………………………………………………………...（14）
7.2锅炉房设备布置…………………………………………………………………（14）
7.2.1一般原则………………………………………………………………………...（14）
7.2.2锅炉布置………………………………………………………………………...（14）
7.2.3辅助设备的布置………………………………………………………………...（15）7.3风烟管道和主要汽水管道的布置……………………………………………（15）
总结……………………………………………………………………………..………（16）
参考文献……………………………………………………………………..…………（16）
一、设计原始资料工业锅炉房工艺设计
（1）热负荷资料
生产与生活为常年性热负荷。
两班制工作，年工作天数为260天；采暖天数为90天。
热用户
同时使用系数
用汽压力（Mp）
用汽量（t/h）
凝结水回水量（%）
最大
平均
采暖
1.0
0.4
4.85
2.3
90
生产
0.8
0.5
3.7
1.8
0
生活
0.5
0.2
0.7
0.08
0
注：
介质均为饱和蒸汽
（2）燃料：
天然气
（3）水质质料
总硬度Ho=7.35mmol/L
永久硬度HFT=4.35mmol/L
暂时硬度HT=3.00mmol/L
总碱度Ao=3.00mmol/L
溶解固形物550mg/L
（4）室内外温度参数
查到合肥采暖温度为-3度，平均采暖温度是3.1度室内采暖温度计算为18度
2热负荷计算及锅炉选择
2.1热负荷计算
2.1.1采暖季热负荷计算
（1）最大计算热负荷锅炉房计算最大热负荷Qmax是选择锅炉的主要依据，可根据各项原始热负荷、同时使用系数、锅炉房自耗热量和官网热损失系数由下式求得：
t/h（公式2-1）
式中：
—分别是采暖、生产和生活最大热负荷，t/h，由设计资料提供
—室外管网热损失和漏损系数，取1.25；
—分别为采暖、生产和生活负荷同时使用系数，分别取0.8、1.0、0.5。
所以：
=1.25×（0.8×4.85+1.0×3.7+0.5×0.7）
=9.91t/h
（2）平均热负荷平均热负荷表明热负荷的均匀性，设备选择时应考虑这一因素，如变负荷对设备运行经济性和安全性的影响。
采暖通风平均热负荷
根据室外平均温度计算：
t/h（公式2-2）
式中：
—采暖最大热负荷（与D1的值相同），t/h；
—采暖室内计算温度，℃；
—采暖期室外计算温度，℃；
—采暖期室外平均温度，℃。
所以，
t/h。
生产平均热负荷
和生活平均热负荷
按生产和生活最大热负荷取。
总的平均热负荷
Qpj=K0（
+D2+D3）=1.25×（3.44+3.7+0.7）=9.8t/h
（3）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Q0可根据平均热负荷和全年使用小时数按下式计算：
t/年（公式2-3）
式中：
—分别为采暖、生产和生活的全年热负荷，t/年；
—除氧用热系数，本设计中不设热力除氧设备，此项为零；
—符号意义同（公式2-1）。
采暖、生产和生活的全年热负荷分别用以下公式计算求得：
t/年（公式2-4）
t/年（公式2-5）
t/年（公式2-6）
式中：
—分别为采暖天数和全年工作天数；
Q1pj，Q2pj，Q3pj，——分别为采暖、生产及生活的平均热负荷，t/h；
—每昼夜工作班数，本设计中取两班制；
—非工作班时保温用热负荷，t/h；可按室内温度
℃代入（公式2-2）计算求得。
=
t/h
D’1=8×90×2×3.44=4953.6t/h
D’2=8×260×2×3.7=15392t/h
D’3=8×260×2×0.7=2912t/h
=1.25×（4953.6+15392+2912）=23257.6.6t/h
2.1.2非采暖季热负荷计算
非采暖季最大热负荷主要包括生产和生活最大热负荷，计算公式如下：
（公式2-7）
所以，
=1.25×（1.0×3.7+0.5×0.7）
=5.06t/h
2.2锅炉型号和台数选择
锅炉型号和台数根据锅炉房热负荷、介质、参数和燃料种类等因素选择，并应考虑技术经济方面的合理性，使锅炉房在冬夏季均能达到经济可靠运行。
2.2.1锅炉型号
根据计算热负荷的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，以保证用气的需要。
但也不应使锅炉的总容量超过计算负荷太多而造成浪费。
锅炉的容量还应适应锅炉房负荷变化的需要，特别是某些季节性锅炉房，要力免锅炉长期在低负荷下运行。
本设计中，根据原始资料提供的燃料的特性参数，知道是天然气。
由于供采暖、生产和生活用的蒸汽压力均小于等于0.4MPa，采暖季最大热负荷为9.91t/h,以及燃料天然气
二台WNS6-1.25-Y（Q）型炉
蒸发量：
6t/h；锅炉效率：
83%；生产厂地：
合肥四方锅炉设备有限公司
工作压力：
1.25
；蒸汽出口温度：
194℃；给水温度：
20℃；
受热面积：
锅炉本体183m²,耗气量468m²；炉排有效面积8.8m2
外形尺寸（m）6549×2935×3045
2.2.2锅炉台数
选用锅炉台数应考虑对负荷的变化和意外事故的适应性，建设和运行的经济性。
一般来说，单机容量较大的锅炉其效率较高，锅炉房占地面积小，运行人员少，经济性好，但台数不宜过少，不然适应负荷变化的能力和备用性较差。
锅炉房的锅炉台数一般不少于两台；国外有关文献认为，新建锅炉房内装设锅炉的最佳台数为三台。
本设计中，根据选择的锅炉型号（额定蒸汽量为6t/h）及采暖期最大热负荷，选取同型号的锅炉三台（一台备用）。
2.2.3燃烧设备
选用锅炉燃烧设备应能适应所使用的燃料、便于燃烧调节和满足环境保护的要求。
本设计中，选用锅壳卧室内燃室燃炉；过量空气系数为1.3；未完全燃烧热损失：
气体＜2%，固体5～10%。
它的优点是燃烧效率高，运行平稳可靠，负荷适应性好，飞灰损失和对环境污染较小，司炉劳动强度较小，操作简便。
缺点是结构复杂，制造工作量大。
3水处理设备及给水设备的选择
3.1给水设备的选择
3.1.1锅炉房给水量计算
锅炉房给水量计算公式：
t/h（公式3-1）
式中：
—给水管网漏损系数，取1.03；
—锅炉房额定蒸发量，t/h；
—锅炉排污率，
，%；
，取二者之中的较大值。
；
由水质资料知：
396mg/l,
=3500mg/l,
3.9mmol/l,
=24mmol/l,
求得
因此取排污率为10%.
所以，采暖期锅炉给水量G1=1.03×9.91×（1+10%）=11.23t/h；
非采暖期锅炉给水量G2=1.03×5.06×（1+10%）=5.74t/h。
3.1.2给水泵的选择
（1）给水泵的容量和台数
给水泵的流量应满足锅炉所有运行锅炉在额定蒸发量时给水量的1.1倍的要求；由于锅炉房的负荷一般都不均衡，特别是季节性负荷的锅炉房负荷变化更大，因此水泵的容量和台数还应适应全年负荷变化的要求。
本设计中，水泵总流量Q=1.1×11.23=12.35t/h。
由于设计中选用三台同型号的水泵，一台备用，因此一台水泵的流量为6.18t/h。
选用流量为7t/h。
（2）备用给水泵
设置备用给水泵是为了保证在停电，正常检修和发生机械故障等情况下，锅炉仍能得到安全、可靠的供水。
为此，设计规范和监察规程都明确规定：
锅炉房应设置备用给水泵，当任何一台水泵停止运行时，其余给水泵的总流量应满足所有锅炉蒸发量的1.1倍。
在本设计中，选用一台备用。
（3）给水泵的扬程
水泵扬程的计算，根据经验公式计算：
KPa（公式3-2）
式中：
—锅炉工作压力；（100～200）为压头附加值。
所以：
=1000×1.25+（100～200）=1350～1450KPa=13.5～14.5m。
根据给水泵的流量和扬程，选择CFL型热水循环泵，型号为：
40-160B，流量为7.2m³/h,扬程为22.5m,效率为37%，转速为2900r/min，电机功率为1.1kW，允许汽蚀余量为2.3m，泵的质量为70kg。
（4）给水箱的选择
1）给水箱的容积和个数
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。
给水储备是保证锅炉安全运行所必需的，其要求与锅炉房容量有关。
给水箱的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。
本锅炉房为常年不间断运行的锅炉房，给水箱设置2台，其中一台为备用水箱。
本设计中，给水箱的总有效容量选为运行锅炉在额定蒸发量时所需30min的给水量。
因此其大小为6m³,选用方形开式给水箱其尺寸为2.8×1.8×1.8,有效容积为8.3m³，水箱本体重量为1505.2kg.
2）给水箱的高度
给水泵输送温度较高的给水，要求给水箱有一定的安装高度，使给水泵有足够的灌注头，以免发生汽蚀和影响正常给水。
本设计中，给水箱安装高度为0.4MPa×10m/MPa+2m=6m.
其中：
0.4MPa为蒸汽工作压力；
2m为给水泵的汽蚀余量。
3.1.4水处理系统的设计及设备选择
锅炉房用水一般来自城市或厂区供水管网，水质已经过一定的处理。
锅炉房水处理的任务通常是软化和除氧。
软化水量：
即采暖季最大给水量与凝结水量之差
（公式3-3）
所以，
11.23-0.65×4.85=8.08t/h
（1）软化设备的选择
根据软化水量，选择的组合式软水处理设备型号为INNO-750A型。
处理水量为7~12t/h。
4汽水系统的设计
4.1给水管管径的确定
给水管内径的计算公式：
（式4-1）
式中：
G—管内介质的质量流量，t/h
ω—推荐流速，m/s（在设计中选用推荐流速为1.5m/s）
可得给水管道内径
，由此，给水管选择热轧无缝钢管Ф54×6的管材。
4.2蒸汽系统主要管道直径的确定
蒸汽管道内径的计算公式：
（式4-2）
式中：
G—管内介质的质量流量，t/h
ω—推荐流速，m/s（在设计中选用推荐流速为30m/s）
ν—管内介质的比容，m3/Kg（由手册查得ν=1.522m3/Kg）
可得蒸汽管道内径
由此，蒸汽系统选择Ф140×8的管材。
5送引风系统的设计
根据工业锅炉产品技术条件的规定，送风机、引风机和除尘器都在“工业锅炉成套供应范围”之内，应由锅炉厂配套供应，如实际条件没有特别要求，不必变更。
在课程设计中送引风机系统的要求主要是确定送引风机连接系统，决定风烟管道，进行设备和管道布置。
如有实际需要，还应核对配套风机性能。
关于锅炉热效率、排烟温度、锅炉本体烟风阻力和锅炉本体各烟道的过量空气系数，均引用锅炉厂产品计算书中的数据。
根据使用燃料的成分计算得出燃料耗量、送风量、排烟量。
5.1天然气总管径的确定计算
根据锅炉房总的天然气耗气量G=468*2=936m3/h天然气的压力20kpa，工作状态下的体积流量（不考虑温度因素）可以简化为G≈936/1.2=780m3/h若去管内天然气流速为8m3/s，则天然气的总管径为
天然气的总管径取Ф194×8的无缝钢管
5.2理论空气量和理论烟气量
对于天然气的消耗空气的量可有下面公式计算
kj/m3
kj/m3
当一只燃料的收到基低位发热量时，单位质量的燃料理论烟气量可由经验公式计算
m3/m3
可得单位体积天然气的理论空气量
=10.58m3/m3
由此可得一台锅炉产生的理论烟气量为10.58×468=4951.7m3
5.3送风机、引风机的选择计算
选用的送风机和引风机应能保证供热锅炉在既定的工作条件下，满足锅炉全负荷运行时对烟、风流量和压头的需要。
为安全起见，在选择送、引风机时应考虑有一定的富裕度，送、引风机性能裕度系数列于下表5-1中。
表5-1送引风机性能裕度系数
设备或工况
裕量系数
风量裕量系数β1
压头裕量系数β2
送风机
1.1
1.2
引风机
1.1
1.2
带尖峰负荷时
1.03
1.05
送、引风机的选择，首先应按风机的比专属选定风机型式，然后再根据锅炉延风系统的设计流量和设计压头，按风机制造厂提供的相应型式的风机系列参数或性能曲线来确定所选风机的规格。
5.3.1送风机计算
（1）送风机风量
（单位m3/h）：
式中：
——炉膛出口处的过量空气系数，取
=1.1
——冷空气温度，
=30℃；
——计算燃气量（m3/m3）；
——理论空气量（标态）（m3/m3）；
b——当地大气压（kPa），根据当地海拔高度（0m）查的；
=
=6950.43
=1.83
（2）送风机风压
式中：
——送风机风压（Pa）；
1.2——风压储备系数；
——风道总阻力（Pa）；
——冷空气温度，
=30℃；
b——当地大气压（kPa），根据当地海拔高度（0m）查的；
——送风机铭牌上给出的气体温度（℃）
——101.32kPa时的空气密度为1.293kg/m3
5.3烟囱和烟囱直径的选择计算
每台锅炉分别设置烟囱，烟道和烟囱均采用不锈钢保温预制产品。
烟囱内径为500mm，同锅炉出口，烟囱直径排到室外，高度为出屋面2m,按锅炉设计规范，燃气锅炉烟道应该设置泄炸装置。
5.4燃气及天然气泄漏报警装置
锅炉燃料采用天然气，有厂区内的天然气调压站引入，锅炉房入口压力位中压20kpa，在进气总管上安装有自动切断阀，设置在专门的天然气切断阀间内，自动切断阀采用自动关闭和现场人工开启型，切断信号来自于控制室内的泄漏报警装置，链接报警装置的探头安装在锅炉房内燃气易泄漏的地方，探头供选择4个，一旦燃气泄漏浓度达到爆炸下限，的1/4时开始报警，一分钟内通过自动切断阀迅速切断供气，并同时启动连锁排气系统，将室内的泄漏气体拍到室外，确保锅炉安全运行。
天然气报警装置选择一台型号为4802c的可燃气体检测系统。
7锅炉房工艺布置
7.1锅炉房建筑
7.1.1一般原则
（1）锅炉房各建筑物、构筑物和场地的布置，应充分利用地形，使挖方和填方量最小，排水良好，防止水流入地下室和管沟。
（2）锅炉房、煤场、灰渣场、储油罐、燃气调压站之间以及和其他建筑物、构筑物之间的间距，均应按现行国家标准《建筑设计防火规范》和有关工业企业设计卫生标准的有关规定执行。
（3）运煤系统的布置应利用地形，使提升高度小，运输距离短。
煤场、灰渣场宜位于主要建筑物的全年最小频率风向的上风侧。
7.1.2锅炉间、辅助间、生活间的布置
（1）蒸汽锅炉额定蒸发量为1-20t/h的锅炉房，其辅助间和生活间宜贴邻锅炉间的一侧。
（2）当锅炉房为多层布置时，其仪表控制室应布置在锅炉操作层上，并宜选择朝向较好的部位。
（3）需要扩建的锅炉房，其运煤系统的布置应使煤自固定端运至炉前。
（4）锅炉房的出入口2个；炉前走道总长度12m，且面积200m²时，其出入口可只设1个。
（5）锅炉房通向房外的门向外开启，锅炉房内的工作间或生活间直通锅炉间的门向锅炉间内开启。
7.1.3锅炉房建筑安全要求
（1）锅炉属于有爆炸危险的承压设备，锅炉房的设计必修严格执行国家有关规定。
（2）锅炉房为二级耐火等级的建筑，但总额定蒸发量不超过4t/h的燃煤锅炉房可采用三级耐火等级的建筑。
（3）锅炉房与相邻建筑物之间留有防火间距，具体要求与建筑物的耐火等级有关。
（4）锅炉房地面平整无台阶。
为防止积水，底层地面应高于室外地面。
设备布置在地下室时，有可靠的排水设施。
7.1.4锅炉房建筑布置形式
（1）锅炉房设备为室内布置或露天布置，本设计中采用室内布置。
（2）锅炉房作单层布置还是双层布置，主要取决于锅炉产品设计、燃烧设备和受热面布置方式。
当前，额定蒸发量不超过4t/h的燃煤锅炉，燃油燃气的锅炉，作单层布置。
（3）新建锅炉房一般应留有扩建的可能性。
因此，布置给水设备、水处理设备和换热设备的辅助间和化验、生活用房常设置于锅炉房的一端，这一端称为固定端，另一端作为扩建端。
（4）辅助间与锅炉间隔开布置。
7.2锅炉房设备布置
7.2.1一般原则
锅炉房内各种设备的布置应保证其工作安全可靠、运行管理和安装检修便利；设备的位置应符合工艺流程，以便于操作和缩短管线。
此外，设备布置还应能合理利用建筑面积和空间，以减少土建投资和占地面积。
7.2.2锅炉布置
锅炉的布置方法和布置尺寸与锅炉容量、燃烧设备和受热面结构等因素有关。
本设计中的锅炉房是一独立新建的单层建筑，朝南，由锅炉间和辅助间两大部分组成。
锅炉的炉前是主要操作面，锅炉前端至锅炉房前墙的净距要考虑操作条件，储煤斗或运煤设备的布置，小型锅炉人工运煤的要求，以及炉排的检修、烟道的清灰等要求。
这一净距距离一般不小于4-5m。
锅炉最高操作平台至屋架之间的净高不小于2m，并应满足起吊设备操作高度的要求。
本设计中的锅炉房运转层标高±0.00，锅炉中心间距6m，炉前跨度4m，锅炉间跨度24m，锅炉间屋架下弦标高7m。
7.2.3辅助设备的布置
引风机的位置由除尘器和管道的连接要求来决定。
风机间内有通道，其宽度满足安装和检修时风机部件搬运的要求。
风机出口水平引出时，出口距墙或距总烟道的尺寸，应考虑风机、出口渐扩管和烟闸安装的要求。
除尘器露天布置，小型锅炉的除尘器也可以布置在室内。
干式排灰时，布置除尘器的区域要有运灰车通行的通道。
水处理设备一般布置在辅助房间内，需要时也可单独布置在独立的建筑内。
小型锅炉给水箱和给水泵应布置在司炉便于看管的地方。
如果给水箱和给水泵没有布置在同一房间内，给水泵房间内应有指示给水箱水位的信号装置和控制进给水箱软水量的阀门。
泵端靠墙布置时，泵端基础与墙之间的距离应考虑总吸水管、进水阀和连接短管安装的要求。
泵基础之间的通道一般不小于700m，大型泵还应加大，以满足安装检修时搬运的需要，当场地不足时，也可把同型号的两台泵布置在同一基础上。
本锅炉房布置有两台WNS6-1.25-Y（Q）型锅炉炉前留有4m的距离，是锅炉运行的主要操作区。
燃煤由铲车运至炉前，由多斗提升机运至炉前煤斗，灰渣在后端排出用手推车定期运到灰场。
给水设备，给水箱及水泵布置在辅助间。
煤场及灰渣场设置在锅炉房的东侧区域。
7.3烟风管道和主要汽水管道的布置
各种管道及其附件的布置都应使其工作安全可靠、操作和安装检修便利。
布置时应注意以下各方面要求。
（1）管道布置应符合流程，使管道具有最小长度。
（2）分期建设或具有扩建可能的锅炉房，管道布置应适宜扩建要求，使扩建时管道改造工作量最小。
（3）管道布置应便于装设支架，一般应沿墙柱敷设，但应不影响设备操作和通行，避免影响采光和门窗启闭。
（4）管道离墙柱或地面的距离便于安装和检修。
（5）管道应有一定坡度，以便于排气放水。
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