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完整word版锅炉房课程设计任务书指导书资料
锅炉房工艺系统课程设计任务书
锅炉房工艺系统课程设计指导书
青岛理工大学
建筑环境与设备工程教研室
张路
2016年1月
锅炉房工艺系统课程设计任务书
设计题目:
某采暖用热水锅炉房工艺设计
设计目的:
在《锅炉及锅炉房设备》课程学习的基础上,运用学过的基础理论和专业知识,结合工程实际,参考国家有关规范、标准、工程设计图集及其它参考资料,独立地完成所要求的锅炉房工艺设计任务.通过课程设计,系统地掌握设计计算步骤、方法,培养学生分析、解决问题的能力,为以后的工作奠定基础。
主要原始资料:
(1)热负荷资料:
主要用途为住宅采暖,并含有少量公共建筑采暖.所给热负荷为用户所需热量,尚未包含管网热损失、锅炉房热损失和自用热。
一班:
1、2题目;二班:
3、4题目;三班:
5、6题目;四班:
7、8题目。
学号为单号的同学选单号题目,双号的同学选双号题目.
题目序号
1
2
3
4
5
6
7
8
采暖设计热负荷(MW)
2.4
4.8
3.0
5.4
3。
6
6.2
4.2
7。
0
管网与用户端总阻力(MPa)
0.15
0.24
0.18
0。
26
0。
20
0。
28
0。
22
0。
30
循环水泵入口定压(MPa)
0.25
(2)设计地点:
同一个题目的各位同学选择不重复的设计地点:
北京,天津,长春,沈阳,锦州,大连,石家庄,唐山,太原,大同,呼和浩特,西安,银川,西宁,兰州,乌鲁木齐,济南,青岛,徐州,郑州。
(3)燃油资料:
0号柴油,汽车运输,成分与性质如下:
收到基成分(%)
Car
Har
Oar
Nar
Sar
Aar
Mar
85。
55
13.49
0。
66
0.04
0。
25
0.01
0
20℃密度:
888kg/m3
收到基低位发热量Qnet,ar=42915kJ/kg
(4)原水水质资料:
市政给水(自来水),供水压力:
0。
3MPa最高地下水位:
-6m
题目序号
浊度
(FTU)
总硬度
(mmol/L)
总碱度
(mmol/L)
溶解固形物
(mg/L)
PH
冬季水温(℃)
1
0.5
5.0
4.1
120
7。
3
10
2
1。
8
2。
3
1。
9
180
8
4
3
1.2
3。
0
3。
4
350
7。
7
10
4
0.8
3。
75
1.4
336
6。
82
6
5
1.8
4。
7
1。
86
312.6
7。
5
6
6
2.1
4。
2
3。
8
320
7.2
6
7
2。
1
3。
2
3.0
200
7。
8
10
8
1。
0
3。
6
3.16
239
8。
4
4
(5)气象资料
根据每人设计题目所在城市,查取采暖室外计算温度、采暖室外平均温度、采暖天数、主导风向及频率(冬、夏、常年)、大气压力(冬、夏)。
自行决定采暖房间室内计算温度。
(6)按照供热需要确定工作班次和全年工作天数。
(7)热源选用燃油热水锅炉房.供回水温度95/70℃.
(8)已批准的环境影响报告书给出的烟囱高度为:
1、2、3、4、5、7题目10m;6、8题目15m.
设计内容和要求:
第一部分:
设计计算与设计说明书的编制
包括以下内容:
1。
锅炉型号和台数的选择
根据供热区域原始资料和参数,分别计算出采暖季的锅炉房最大计算热负荷、平均热负荷、非采暖季的锅炉房最大热负荷、平均热负荷,锅炉房全年热负荷,决定锅炉房的总容量.根据负荷的大小、负荷特点、工质参数决定燃油热水锅炉的型号和台数,并进行必要的分析比较。
2.水处理设备的选择及计算
决定水处理方法。
确定水处理设备的生产能力。
选择水处理设备的型号和台数,计算连续运行时间和再生药剂消耗量,并选择决定有关辅助设备的型号或尺寸.需要除氧的,通过计算决定除氧设备和有关运行数据。
3。
给水设备和主要管道的选择计算
决定给水系统.选择循环水泵、补给水泵和有关水箱.决定锅炉房供水管、回水管,每一台锅炉的进、出水管,从循环水泵到锅炉的管子,从补水箱到补水泵和从补水泵到补水点的总管管径
4.排烟系统的设计
计算送风排烟量,布置烟气系统,决定烟道断面尺寸,决定烟囱直径。
本题目不布置送风系统。
5。
燃料储运方法的选择
6.锅炉房工艺布置
决定锅炉房建筑的基本形式、主要控制尺寸、辅助间的组成和用途,进行锅炉和辅助设备的布置。
第二部分:
设计图纸绘制
一张A2锅炉房热力系统图(没有比例),
一张A2锅炉房平面布置图(比例1:
100)。
时间安排:
计算与设备选择:
3天绘图:
2天
锅炉房工艺系统课程设计指导书
基本的设计指导书在《锅炉及锅炉房设备》第四版(以下简称“锅炉教材”)的P402~426“课程设计指导书”,并参考P349~363“第十二章锅炉房设计及汽水系统”.本指导书只针对锅炉教材的相应内容作出补充说明。
更为一般的设计原理、方法及参考数据,可查阅相关设计手册和规程规范。
P427~435“附录3”给出了两个燃油燃气锅炉房的设计实例。
下面分条叙述设计要点。
以下凡补充说明的内容,项目编号与公式编号为了与锅炉教材该部分内的编号保持一致(以方便同学看书),所以可能有前后不连续或符号级别不匹配之处。
只列条目而未加说明的部分,即为按照教材计算。
(一)锅炉型号和台数的选择
1.热负荷计算
参考锅炉教材P402第17行~P404第5行.补充说明如下:
(1)计算热负荷
对于本题目,只有采暖热负荷的热水锅炉房,锅炉房热负荷计算式(附2-1)简化为:
Qmax=K0K1Q1MW
Q1—-采暖最大热负荷(用户所需热负荷),MW;
K1=1;
K0=1.12~1.18。
P402最下方的小字注解,按照锅炉行业的习惯,热水锅炉使用MW为单位.
(2)平均热负荷
公式(附2-2)的单位改为MW。
书上漏了一个公式:
锅炉房平均热负荷Qpj是各项平均热负荷加起来再乘以K0,
Qpj=K0(Q1pj+Q2pj+Q3pj+Q4pj)MW
对我们的题目,就是Qpj=K0Q1pjMW
(3)全年热负荷
公式简化为:
D0=K0D1MJ/年
D1-—采暖全年热负荷,MJ/年。
对于单纯采暖的热水锅炉房,公式(附2-4)简化为:
D1=24n1Q1pj×3600MJ/年
Q1pj——采暖平均热负荷,MW;
n1-—全年工作天数,按照供热需要确定。
注意:
计算年负荷时,单位不要写成“MW/年",而应是“MJ/年"。
锅炉房热负荷计算结果记入下表:
锅炉房热负荷汇总表
负荷类别
采暖期(MW)
全年热负荷
(MJ/年)
最大计算热负荷
平均热负荷
采暖
2。
锅炉型号和台数选择
参考锅炉教材P404第6行~P405第7行。
补充说明如下:
(1)锅炉型号选择额定进出水温度95/70℃的热水锅炉。
锅炉的额定压力应能承受热网供水管开始端的最高压力。
(2)锅炉台数一般说,锅炉房总热功率越小,选用的锅炉台数也越少.本题目台数选用2~3台,每一台的热功率可以相同,也可以有两种不同热功率的锅炉。
全部锅炉热功率的总和等于或者略微大于锅炉房计算热负荷。
最大计算热负荷由几台多大的锅炉组合?
不仅要考虑冬季最大计算热负荷这一个值,还要考虑冬季平均热负荷、夏季最大热负荷、夏季平均热负荷,全年中的最小负荷。
有时还要考虑备用。
比如,冬季最大热负荷14MW,仅仅根据这一个数据,采用一台14MW的锅炉一般是不合适的。
原因有二:
如果在采暖季中这一台锅炉出现故障,意味着全部供热量将变为零,一切用热都将停止,这可能在很大面积的区域造成较大影响;在采暖季的初期和末期,采暖热负荷较低,比如只有几个MW,锅炉的热效率会很低。
如果同时知道夏季最大热负荷4MW,平均热负荷3。
5MW,则采用一台7MW和两台4.2MW共三台锅炉更合理。
(3)燃烧设备选用燃用轻柴油的锅炉。
(4)备用锅炉规模较小的锅炉房,如果单纯用于采暖,一般不需设备用锅炉。
备用锅炉是指平时不用,只在其它锅炉检修时使用的锅炉.备用锅炉保证了在锅炉检修时能达到最低热负荷要求,但增加了用户的投资.
(5)方案分析
因为后边要画锅炉外形图,所以必须选择有外形图的锅炉。
列出所选锅炉的主要参数,包括额定热功率、额定出水压力、额定进出水温度和水流量、外形尺寸等。
以上锅炉选择过程完成后,再次把选择结果在下表中重新写一次:
锅炉型号及性能
锅炉型号
生产厂家
台数(台)
设计效率(%)
排烟温度(℃)
锅炉厂在产品性能中给出排烟温度的,采用锅炉厂给出的排烟温度.未给出的,本题目同学所选的锅炉排烟温度可按180℃计算.
(二)水处理设备的选择及计算
参考锅炉教材P405第8行~P409倒数第12行.补充说明如下:
根据所选锅炉的型号和所给的水质,对照GB1576-2008《工业锅炉水质》中热水锅炉的要求(以下简称“水质标准”,该标准热水锅炉部分内容见下页表),决定水处理的方式。
热水锅炉的循环水一般不作任何处理。
所以,锅炉水处理主要是对补给水进行的。
一般来说,天然水作为补给水时都要先经过过滤,自来水有些可以不过滤.然后,热水锅炉一般软化即可,单台热功率大于等于7。
0MW的还要除氧。
1。
确定水处理设备生产能力
对于本题目,公式(附2-8)简化为:
G=1.2(Gbrw+Gzh)t/h
Gzh是水处理系统的自耗水量,本题目中可按Gbrw的10~15%计算。
2。
决定水的软化方法
热水锅炉不考虑相对碱度.在热水锅炉的水处理方法选择中不考虑排污问题.参见下面第5条的说明。
全自动组合式离子交换器的特点是:
结构紧凑,占地面积小,自动进行再生,工作中人工干预少,软化水出水量一般不大,不能适应于原水较差的水质。
又分连续出水的和间歇出水的两种。
连续出水的在一个罐再生时,另一个罐仍在工作。
间歇出水的在再生时不能供水,需要有水箱配合。
人工操作固定床交换器的特点是:
在施工现场组装,占地面积较大,全部再生过程需要人工操作阀门和水泵,从出水量很小的到出水量很大的型号都有,软化能力强,通过恰当地设计系统流程,可适应于各种水质。
分顺流再生和逆流再生的两种.顺流再生价格低,操作简单,运行中耗盐量较高,适应于较小的水量和较好的水质.逆流再生价格较高,操作复杂,运行中耗盐量低,适应于较大的水量和各种水质.一般至少要选两台,当其中一台再生时,其余交换器要满足全部软化水生产能力,交替再生。
软化水用量很少时,也可只选用一台,与较大的水箱配合使用。
3.软化设备选择计算
在原水水质较好,锅炉房所需软化水量不大时,一般可选用全自动组合式离子交换器。
连续出水的比间歇出水的更适应锅炉房的要求。
选择过程按生产厂家提供的资料进行。
组合式交换器食盐溶液的配制、过滤和交换剂的再生过程在交换器内部进行,可不计算其工作过程.
如水质较差,或所需软化水量较大,可选人工操作固定床交换器。
小锅炉房一般选两台,每一台要满足全部软化水生产能力,互相倒换着用.大锅炉房可选2台以上.
逆流再生固定床交换器有关计算数据如下:
软化速度20m/h逆流冲洗速度取等于再生速度(用软化后的水)
小反洗时间10min逆流冲洗时间45min
小反洗速度10m/h小正洗时间8min
再生剂单耗110~140g/mol小正洗速度15m/h
再生液浓度5%正洗时间10min
再生速度3m/h正洗速度10m/h
人工操作的交换器需要选用盐液池,并且盐溶液要设过滤装置。
但是很小的盐液过滤器不好选,可使用某些带过滤功能的设备当过滤器用。
如有一种叫“盐溶解器"的设备,就带有过滤功能。
型号YR-500,工作压力不超过6kgf/cm2,温度≤60℃,容积0.1m3,外形尺寸φ0524×1560(外径×高),竖着放在地面上,图形为底部带支撑脚的该尺寸的圆柱体。
4。
除氧设备选择计算
热水锅炉单台热功率大于等于7。
0MW的,补给水才要除氧,在7。
0MW以下的可以不除氧。
小型热水锅炉可以使用加亚硫酸钠除氧方法。
(除氧加药量在锅炉教材P409公式(附2—16),最终计算出来的单位“kg/h”印刷错误,应为“g/h".)
5。
关于排污
热水锅炉正常运行中一般不排污,只在热网的水质变得很脏时才排污。
热网水质变脏的原因可能是:
(1)管道铺设好后残留有泥土、石子、焊渣、铁屑、铁锈等,新锅炉内也可能有铁锈,没有进行彻底的冲洗就投入使用;
(2)初次充水的水质不合格,水中的悬浮物和硬度物质形成水渣,水中的溶解氧腐蚀管道生成铁锈,;(3)运行中补水不合格,水渣和铁锈逐渐积累;(4)锅水(以及与热水锅炉直接连接的热网循环水)的PH值应通过加药调整到9。
0~11。
0之间,如果PH值偏小,会对受热面造成腐蚀,腐蚀产物使水质变脏。
当热水锅炉需要排污时,通过锅炉的定期排污管,把水排到一个池子里存放着,晾到40℃以下才能排入下水道。
这个池子就叫排污降温池.排污时,要加强补水,保证压力不低于安全限度,避免水汽化.
本题目不做关于热水锅炉排污的计算,不设计排污降温池的尺寸,也不做调整锅水PH值的计算.
水处理设备选择计算完成后,把结果重新列入下表:
水处理设备
类别
设备型号或规格
生产厂家
台数(台)
主要参数
外形尺寸(mm)
表中,“类别”是指原水过滤器、离子交换器、盐溶解器、盐液泵、除氧器等设备名称.
(三)给水设备和主要管道的选择计算
参考教材P412倒数第13行~P414最后一行。
补充说明如下:
5。
其他水泵和水箱的选择
如果原水压力能稳定在0.2MPa及以上,即可不设原水加压泵。
补水箱容积可按30~60min补水量确定.
6.热水锅炉房系统设备的选择
除了参考P413第2行~倒数第9行外,还可参考P362第3行~P363倒数第6行.
选择水泵时,应考虑水泵的流量调节方便。
水泵水箱选择完成后,把选择结果重新列入下表:
电动泵
类别
台数
水泵
电动机
进口管径
(mm)
出口管径
(mm)
外形尺寸
长×宽×高
(mm)
型号
流量
(m3/h)
扬程
(kPa)
转数
(r/min)
型号
功率
(kW)
循环水泵
补给水泵
表中的电动机型号和水泵的进、出口管径,如果手册中没有给出可以不填。
水箱
类别
个数
型号
公称容积
(m3)
有效容积
(m3)
水箱(或筒体)尺寸(mm)
圆形水箱总高
(mm)
标准图号及页次
长×宽(或内径)
高
补给水箱
7。
主要管道和阀门的选择
锅炉房内部管道的管径计算采用如下算法:
流体的质量流量是已知的,根据管内流过的流体的压力、温度,查出流体比容或密度,把流体的质量流量换算成体积流量。
从锅炉教材P439表4-6合理的流速范围内选取流速,算出所需的管子内部截面积和内径,从锅炉教材P439表4-7查出管子规格.再算出实际流速。
把每处管子的质量流量、密度或比容、选取的流速、所需的管子内径、查出的管子规格、管子实际内径、实际流速列成表格.其中,管子规格按照无缝钢管或者焊接钢管分别用各自的符号和数字表示。
管径计算表
管段名称
或位置
质量流量
(t/h)
比容(或密度)
(m3/kg)(或kg/m3)
选取流速
(m/s)
所需内径
(mm)
管子规格
实际内径
(mm)
实际流速
(m/s)
(四)送引风系统的设计
参考锅炉教材P415第1行~P416表格下面第4行.补充说明如下:
1。
计算送风量和排烟量
每一台锅炉每小时最大燃油量计算式:
kg/h
Qgl-—每一台锅炉的额定热功率,MW;
Qnet,ar——燃料油的收到基低位发热量,kJ/kg;
ηgl——锅炉热效率(取百分数的分子计算),%。
锅炉房每小时最大燃油量计算式:
kg/h
Qmax——锅炉房计算热负荷,MW;
当几台锅炉的热效率不相等时,对各台锅炉进行负荷(Qmax)分配,分别计算各台锅炉的燃油量,然后把各台锅炉的燃油量加起来就是锅炉房的燃油量。
送风量计算:
理论空气量
V0k=0。
0889(Car+0。
375Sar)+0。
265Har-0.0333OarNm3/kg
对燃油炉,过量空气系数α取1.1,实际空气量
Vk=αV0kNm3/kg
因为燃油锅炉q4=0,所以Bj=B,则有每一台锅炉的送风量:
Vsf=BVkNm3/h
由于每台锅炉的送风机都是独立配备的,所以此处的燃油量必须是每一台锅炉的数值:
kg/h
其中,Qgl是每一台锅炉的额定热功率,MW。
排烟量计算:
RO2体积
VRO2=0.01866(Car+0.375Sar)Nm3/kg
理论氮气体积
V0N2=0.79V0k+0.008NarNm3/kg
理论水蒸汽体积
V0H2O=0。
111Har+0.0124Mar+0。
0161V0kNm3/kg
理论烟气量
V0y=VRO2+V0N2+V0H2ONm3/kg
实际烟气量
Vy=V0y+1.0161(α-1)V0kNm3/kg
每一台锅炉的排烟量
Vpy=BVyNm3/h
上式中的
kg/h
锅炉房总烟气量
Vzy=BVyNm3/h
上式中的
kg/h
2。
决定送引风管道系统及其初步布置
送风管道简称风道,内部流过的是空气。
引风管道又叫烟气通道,简称烟道,内部流过的是烟气.烟囱是指最后把烟气排向高空的竖直筒状烟道。
在计算时,把烟囱看作是烟道的最后一部分。
但在讨论问题时,习惯上只把锅炉和烟囱之间的连接部分称为烟道。
很多锅炉要在烟道途中设置除尘器和引风机。
锅炉产生的烟气离开锅炉后,经过烟道,进入烟囱,再经过烟囱,排入大气。
本题目只布置烟气通道,小型燃油锅炉一般采用金属制圆形截面烟道。
可以几台锅炉共用一根烟囱。
对于很小的燃油燃气锅炉,也可以每台锅炉独立设一根烟囱.
3。
决定风道和烟道断面尺寸
只计算烟道断面尺寸.
烟道断面积
m2
V——烟气流量,Nm3/h;
当计算每一台锅炉的烟道时,用Vpy,当计算几台锅炉汇合后的烟道时,用Vzy。
——流过烟道的烟气温度,℃。
本题目中为简化计算,烟气温度允许近似取锅炉排烟温度.
Wy——烟气流速,m/s。
金属制烟风道的流速可以取10~15m/s。
根据断面积,决定烟道断面尺寸。
对圆形烟道是内径,矩形烟道是宽度和高度。
4。
决定烟囱高度和直径
燃用轻柴油锅炉的烟囱高度由环境影响评价决定。
本题目中由已知条件给出烟囱高度。
金属制烟囱的形状为上口与下口直径相同的圆筒形。
其内部烟气速度在全负荷时为10~20m/s,在最小负荷时不得小于2。
5~3m/s,以防冷空气倒灌。
用上面的烟道断面积计算公式计算烟囱流通断面积,求出内径.计算出最小负荷,最小负荷时的烟速.注意:
此处的烟囱尺寸与上一条说的烟道尺寸一般不同。
结果记入下表:
烟囱
高度
(m)
出口内径
(m)
锥度i
(%)
烟气温度
(℃)
烟囱出口烟气流速(m/s)
全负荷时
最小负荷时
0
(五)燃料储运方法的选择
1.计算锅炉房的燃油量
每天最大燃油量计算式:
t/天
全年燃油量计算式:
t/年
D0——全年热负荷,MJ/年;
Qnet,ar-—燃料油的收到基低位发热量,kJ/kg;
ηgl——锅炉热效率(取百分数的分子计算),%。
2.选择贮油罐与日用油箱
参考电子文件《燃油燃气锅炉房设计手册》P354~355、P427~431、P434、P437~438。
贮油罐与日用油箱
类别
个数
型号
公称容积
(m3)
有效容积
(m3)
外形尺寸(mm)
生产厂家
贮油罐
日用油箱
(六)锅炉房工艺布置
参考锅炉教材P418第16行~P422倒数第5行,P362第3行~P363倒数第6行,都是只挑选与小型燃油热水锅炉房相关的内容看。
补充说明如下:
1.锅炉房建筑
(1)锅炉房的组成
(2)锅炉房建筑安全要求
锅炉房每层至少有两个通往室外的门.
锅炉房底层至少有一个门的宽度在2~2。
5m,以利于日常所用设备的进出。
(3)锅炉房建筑布置形式
锅炉房作单层布置,送风机放在炉前(没有引风机),不设风机间。
厂房柱距系列:
3m,4。
5m,6m,7。
5m,9m,10.5m,12m。
一个锅炉房只采用一种柱距和一种跨距,柱距和跨距可以不同。
需要时,可以在柱距方向的两端对称设置边跨:
1.8m,2.1m,2.4m,3m,也可使用2.5m.
2.锅炉房设备布置
(1)一般原则
(2)锅炉布置
炉前距、侧墙距与炉后距不得小于以下规定:
单台锅炉容量
炉前(m)
锅炉两侧和
后部通道(m)
蒸汽锅炉(t/h)
热水锅炉(MW)
燃煤锅炉
燃气(油)锅炉
1~4
0.7~2.8
3。
00
2。
50
0.80
6~20
4。
2~14
4。
00
3.00
1。
50
≥35
≥29
5。
00
4。
00
1.80
卧式锅壳式锅炉,要在炉前留出不小于锅炉长度的抽管检修用距离。
两种大小不同的锅炉,要求炉前对齐,炉后位置可以不齐。
(3)辅助设备布置
3.风烟管道和主要汽水管道布置
热水锅炉房没有分汽缸。
本题目不设计分水缸和集水缸(又叫分水器和集水器)。
(七)制图要求
参考教材P422倒数第4行~P425第9行。
补充说明如下:
1。
热力系统图
(1)锅炉房的热力系统图性质上类似于流程图,设备大小、距离、位置完全不考虑比例和尺寸,只考虑设备的相对大小和设备上接管的复杂程度.比如锅炉的接管较多,可以画大一些。
水箱接管较少,可以画得小,离子交换器接管很复杂,就要画得大。
(2)各设备在图纸上的摆放位置主要考虑使流程表达清晰,看图顺畅,与实际安装位置无关。
(3)设备的朝向、方位要符合人的感觉习惯。
比如把水箱的进水口画在上面,出水口在下面,排水口在最底部。
锅炉和离子交换器底座朝下,不要横过来或倒过来,等等。
(4)锅炉房热力系统图管路都用单线画,都用粗实线。
阀门用细实线画。
锅炉、离子交换器、水箱、水泵等设备轮廓线都用细实线。
管路标注介质种类,连同阀门附件,都要有图例说明.
要标注的主要管径有:
锅炉房供水管、回水管,每一台锅炉的进、出水管,从循环水泵到锅炉的管子,从补水箱到补水泵和从补水泵到补水点的总管管径。
(5)全部设备要有编号,要绘制全部设备(包括平面图上有、但系统图上没出现的设备)的设备明细表。
紧贴标题栏,序号从下向上排列。
(6)标题栏按照我校对课程设计统一规定的格式绘制。
2。
设备布置图
要求画出平面图一张.
(1)平面图是设备的实际安