锅炉房设计.docx

资源描述

锅炉房设计.docx

《锅炉房设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉房设计.docx（143页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

锅炉房设计.docx

锅炉房设计

·概述

暖通专业毕业生，在通过大学四年的学习，尤其是通过大三大四年级专业课的学习，基本可以具备从事工程设计的素质。

这里所指的工程设计是指：

室内采暖设计、室外供热管网设计、工业及民用通风设计、空调系统设计及锅炉房设计等。

在这些设计中，锅炉房设计是比较特殊的一种设计，这是因为，比如室内采暖设计、通风设计、给排水设计或空调系统设计等都是在给定的建筑实体中根据不同的建筑功能作相应的配套附属设计，而锅炉房设计属于独立生产厂房的设计，在锅炉房设计中，工艺设计担当主设，给建筑、结构、给排水、电气及自控专业提出设计要求，而这些专业配合工艺专业完成整个锅炉房设计。

因此，锅炉房设计内容多，设备繁杂，工艺系统性高，要求设计人员的专业知识面较广。

特此开设锅炉房设计这门课，将锅炉房设计步骤、深度、计算方法、工艺布置原则作一综合介绍，以便对锅炉房设计有一些初步的了解。

锅炉房内包括的设备按系统分可分为四大系统：

上煤除渣系统、汽水系统、烟风系统、仪表控制系统。

本门课讲述的主要内容包括：

锅炉房设计的内容、步骤、系统的要求、工艺布置的原则等。

第一章锅炉房设计文件的深度及基础资料

在工厂和民用建筑中，锅炉房是主要的组成部分，其职能是供应生产、生活、采暖通风用的蒸汽和热水。

工业锅炉房设计的正确合理与否，不仅影响到基建投资，而且也影响到以后工厂的正常生产和建筑的采暖。

因此在设计时设计人员首先必须充分了解情况，深入实际调查研究，做好设计前期的准备工作，在多方案论证的基础上，制定出即能很好地满足用户要求，而又技术先进经济合理的方案。

当设计人员接到锅炉房设计任务时，大致可以按照下列程序进行设计：

一．初步设计阶段

这一阶段包括：

1、调查各种负荷的性质按热负荷的性质分可分为季节性热负荷和常年性热负荷，季节性热负荷与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热有关，其中对热负荷大小起绝对作用的是室外温度，因而在全年中有很大变化，如采暖热负荷。

常年性热负荷与气候条件关系不大，而热负荷在全日中变化较大，如热水供应和生产工艺系统用热。

根据热负荷性质的不同分别计算热负荷大小及对供热的要求，如供热介质的参数。

2、收集各项原始资料原始资料是设计的依据，如原始资料不足或错误，会造成错误的方案。

3、制定设计方案首先要掌握国家和当地的有关政策和颁布的标准，如能源政策、环保要求、城市和地区供热规划等。

这些资料将直接影响设备的选型、锅炉房的位置以及锅炉房建设的集中和分散的原则的确定。

其次，在负荷计算基础上确定供热介质及参数，选定锅炉型式、容量和台数。

再根据已选定的锅炉设备确定锅炉房内部系统（汽水系统、鼓引风系统、运煤除灰系统和仪表控制系统）和辅助设备。

4、绘制方案图进行多方案比较，从中选定技术先进、经济合理、满足用户需要的最佳方案。

（方案优化）

5、编制初步设计文件

二．在初步设计被批准和锅炉设备订货落实基础上进行施工图设计。

§1－1设计深度

锅炉房设计文件的编制通常分为两个阶段，即初步设计与施工图设计。

初步设计有两种：

一种是简明初步设计，适应于小型锅炉房或有定型设计可资套用的；另一种是扩大初步设计，适应于技术复杂、规模较大的锅炉房。

初步设计与施工图设计的内容和深度，各设计单位规定的不完全一样，但基本原则是一致的。

一．初步设计

（一）要求：

初步设计力求原则正确、方案合理、文字简练、数据可靠，初步设计应起到①确定方案，指导施工图设计。

②确定锅炉及锅炉房配套辅机的型号、参数、数量、附件和主要材料的型号与数量（设备一览表、主要材料一览表）以满足订货。

③计算技术经济指标，供审批使用。

（二）需要提交的文件：

1．设计说明（根据具体情况参考下列各项编写）

（1）设计依据包括国家或上级指示文件、标准、工艺条件、原始资料、地方情况及其它要求。

（2）设计原则主要说明设计范围、规模、改扩建原则，简述供热方案、供热介质及参数、备用设备、环保节能方面的考虑和措施。

此项中对大型较复杂锅炉房或根据甲方要求提交环保专篇、劳动保护专篇、防火专篇等。

（3）存在的问题如果存在初步设计阶段未能解决的个别技术环节、设计问题以及建议可简要提出。

2．热负荷计算及锅炉设备选择

（1）热负荷一览表及负荷计算（最大、平均（日、采暖季）、月、年）

（2）锅炉房供热介质和参数的确定

（3）锅炉型式、台数、容量选择

3．辅助设备选择

（1）鼓引风系统设备选择（如配套无变化可略），确定烟风道断面、烟囱出口直径和高度。

（2）水处理、给水系统、循环水系统简要计算及设备选择

（3）运煤除灰系统简要计算和设备选择

（4）化验和机修

（5）动力原材料消耗、技术经济指标及人员编制

4．动力原材料消耗及技术经济指标表

动力原材料消耗及技术经济指标表表1－1

项目

日耗量

单位

小时耗量

单位

技术经济指标

单位

备注

煤

水

电

热水

蒸汽

食盐

吨/日

度/日

104KJ/日

吨/日

kg/日

吨/时

度/时

104KJ/时

吨/时

kg/时

kg/吨（汽）

度/吨（汽）

104KJ/吨（汽）

kg/吨（汽）

5．人员编制表表1－2

分项

工种

人数

备注

党政管理人员

主任

副主任

技术员

会计

保管员

档案、资料员

其它

合计

后勤人员

煤场管理人员

食堂

勤杂

司机

机修

合计

运行人员（运行班制）

班长

副班长

司炉

司泵

上煤

除渣（除灰）

水处理

化验员

电工

仪表工

微机

合计

检修人员

热工仪表检修班

电气值班及断电保护

机修班

化验室

合计

专用车司机人员

自卸车、推土车、装卸车

水泥罐车、小翻斗车

装卸桥

合计

锅炉房总人数

6．附表和附图

（1）主要设备、材料一览表

序号

设备号

名称及规格

数量

重量

电动机

备注

单重

总重

型号

功率

（2）锅炉房平面布置图、横断面图或可资套用的定型施工设计有关图纸

（3）较大的锅炉房还应附有汽水管道工艺系统图、运煤除灰方案布置图等

初步设计的繁琐，以能清楚表达设计意图，满足上述各项要求为原则。

二．施工图设计

施工图设计包括下列文件和内容：

1．图纸目录。

2．采用标准图目录。

3．设备材料表。

4．施工图说明：

初步设计审批后，如有原则变化和修改应予以说明。

施工说明主要指明设备安装、管道安装、试压和试运行顺序来写。

对于未作初步设计的施工图说明中尚需加入简单的工艺方案设计内容，并改为施工说明。

5．锅炉房汽水管道系统图。

6．锅炉房平剖面布置图。

7．运煤除灰系统设备布置图及设备安装图。

8．鼓引风机及其通风除尘系统安装图、接管大样图。

9．水箱、分汽缸、支吊架等非标设备制造图、装配图。

§1－2设计规范及标准

《锅炉房设计规范》GB50041－92。

该设计规范适用于下列范围内的工业、民用、区域锅炉房和室外热力管道设计：

·以水为介质的蒸汽锅炉房，其锅炉额定蒸发量为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℃；

·热水锅炉锅炉房，其锅炉的额定供热量为0.7～58MW、额定出口水压为0.1~2.5MPa（表压），额定出口水温小于或等于180℃。

·本规范不适用于余热锅炉、特殊类型锅炉的锅炉房或区域热力管道设计。

此规范在燃烧设施、供热热水制备、锅炉房的布置、锅炉通风除尘和噪音防治、锅炉给水设备和水处理、燃料和灰渣的贮运、热工监测和控制、化验和检修设施、汽水管道、保温和防腐、土建电气采暖通风和给水排水、室外热力管道方面规范了在设计过程中应注意的事项，是锅炉房设计人员必须认真学习和严格遵守的法规。

规范中的内容将在以后的章节中陆续介绍。

此外，在设计过程中还应遵守的标准有：

1、《低压锅炉水质标准》GB1576－85；

2、《锅炉污染物排放标准》GB13271－91；

3、《工业企业厂界噪音标准》GB12348－90、《城市区域环境噪音标准》GB3096－93；

4、《热水锅炉监察规程》；

5、《蒸汽锅炉监察规程》。

§1－3设计的原始资料

设计的原始资料是设计新建或改建锅炉房不可缺少的基本资料。

因此，在设计之前必须收集有关的原始资料。

对新建和改建锅炉房在收集资料时有所不同。

一．新建锅炉房

（一）热负荷资料

1．全厂各生产车间的蒸汽和热水的负荷。

包括小时最大热负荷、小时平均热负荷、蒸汽和热水参数、生产班次和热负荷特点（如使用情况、预热时间等）。

2．生活热负荷。

包括浴室、开水炉、炊事用的小时热负荷和使用时间。

3．采暖热负荷。

采暖热负荷介质参数、敷设方式、采暖期最大热负荷、平均热负荷和采暖天数。

4．通风热负荷。

通风热负荷小时最大热负荷，使用情况。

5．蒸汽喷射制冷用的小时最大热负荷及其使用时间和使用情况。

6．余热利用的最大和平均小时产热量，蒸汽和热水参数。

一般机械工厂可利用的余热有锻锤废汽、工业炉烟气余热、连续和定期排污余热等。

7．邻厂协作供热关系。

包括热源输送距离、热负荷、介质参数、价格、回水要求等。

8．回水量。

凝水回收量，热水采暖漏水率。

9．热负荷曲线。

以上为热负荷资料，是确定锅炉房总装机容量、机组选型和确定热力系统等原则问题时必不可少的资料，因此，设计人员必须仔细研究。

（二）煤质资料

是选择运煤方式及燃烧设备类型的依据。

一般由煤炭管理部门或工厂基建部门提供。

包括：

1．产地矿井名称，价格，运输距离及运输工具（火车、汽车、轮船）；

2．煤矿年产量和供应情况；

3．煤的元素分析结果CY,HY,OY,SY,NY,AY,WY；

4．煤的工业分析结果水分，灰分，挥发分，固定碳；

5．煤的低位发热量；

6．煤的粘结性及燃烧时的结焦情况；

7．灰的变形温度、软化温度和流动温度（即t1、t2、t3）;

8．煤的可磨系数（烧煤粉时用）；

9．煤的粒度。

（三）燃料油资料

若锅炉房以燃料油为燃料，则需收集下列燃料油资料：

1．燃料油的产地，价格，运输距离及运输工具（火车，汽车或轮船）；

2．燃料油的供应情况。

如供应的可靠性及有无中断情况，油的品质是否稳定等；

3．燃料油的元素分析，CY,HY,OY,SY,NY,AY,WY；

4．燃料油的性质指标，黏度、比重、比热、热焓、凝固点、闪点、导热系数、发热量、硫分、灰分、机械杂质和水分（3、4相比，4更重要一些）；其中，黏度表示液体流动性能的好坏，黏度越大，流动性能越差，在管道内输送阻力增加，装卸和雾化有困难，需要加热。

因此黏度对燃烧和运输有很大影响。

凝固点对油在低温下的流动性有影响，在低温下输送凝固点高的油时，油管易堵塞不通，应采取加热和防冻措施。

燃料油的有关资料可以向供应和生产部门索取。

（四）水质资料

水质资料是水质分析的各项资料，水质资料是设计锅炉房水处理系统必不可少的资料。

工业锅炉的给水大多数取之于自然水源和城市水网水。

给水的水质指标的好坏直接影响锅炉运行的安全性和经济性，同时也是选择水处理设备能力和水处理方案的依据。

对于锅炉房设计人员来说应该掌握的水质资料包括：

1．悬浮物含量悬浮物（砂子、粘土、动植物的腐败物质）是指水流动时呈悬浮状态，不容于水，其颗粒直径在10－4mm以上，通过滤纸可分离；

2．溶解固形物溶解固形物（钙、镁、钾、钠等盐类及有机物质）以离子状态存在，其颗粒直径在10-6mm以下，经滤纸分离后加热蒸发剩余的残渣即为溶解固形物；

3．硬度溶于水中可形成水垢的物质――钙、镁离子的总含量。

包括碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度；

4．总碱度水中含有能接收氢离子的物质的量。

如OH－、CO

、HCO

、PO

以及其它一些弱酸盐类，天然水中碱度主要由CO

、HCO

的盐类组成；

5．溶解氧；

6．游离二氧化碳；

7．PH值。

（五）气象资料

包括：

1．海拔高度；

2．室外计算温度、冬季采暖温度、冬季通风温度、夏季通风温度；

3．采暖期室外平均温度、采暖天数；

4．主导风向及频率，冬季、夏季；

5．大气压力，冬季、夏季；

6．最大冻土深度。

（六）地质资料

1．地质情况供考虑地下室、管道地沟及地下烟道使用。

包括：

湿陷性黄土等级、地下水位、耐力等；

2．地震等级供考虑高屋结构及锅炉钢架防震之用。

一般所在地区的地震裂度在7级以上时，对较大容量锅炉房应考虑防震。

（七）全厂或供热小区总平面布置图、地形图

供确定锅炉房位置和全厂供热系统布置之用。

（八）设备、材料资料（设备样本及资料）

1．锅炉机组资料进行扩大初步设计时，只需锅炉的主要技术参数、型号、规格外形图及价格资料；进行施工图设计时，应取得锅炉安装（设备基础、平台扶梯、仪表阀门、风烟接管、操作位置等）图纸；

2．辅助设备资料包括风机、水泵、各种标准设备和非标准设备的图纸、技术参数和价格；

3．材料资料主要包括当地生产的保温材料和管材等。

（九）其它有关资料

厂区交通情况，供电及供水情况，卫生要求等。

二．改建、扩建锅炉房

锅炉房的改建、扩建设计往往比设计新建锅炉房更复杂，因为必须把现有情况摸清。

在原始资料不详时，还需实地测量等。

设计人员必须深入现场、调查研究。

除收集上述资料外，尚需收集和弄清下列有关资料和情况：

1．原锅炉房内库存设备的详细规格、型号、数量、制造厂、使用年限、主要尺寸、运行使用情况和存在的问题等；

2．原锅炉房的施工图，包括工艺布置图、系统图、区域布置图等，并核实有关尺寸如：

（1）锅炉与主要附属设备和建筑物相互间的主要尺寸

（2）主要管道如蒸汽主管、给水管、供回水管、补水管和上水管的直径及位置

（3）锅炉房主要管道（热力出入口）的地沟断面及标高

（4）给水箱、凝结水箱、软化水箱、除氧水箱、生水箱的位置、容积；

3．原锅炉房的建筑和结构资料，如：

（1）锅炉房的建筑平面图及立面图，核实外形尺寸、标高、门窗位置等

（2）锅炉房结构图纸，核实构筑物及设备基础有关尺寸

（3）烟囱的结构、高度、上口内径、烟道与烟囱接口处的开口尺寸、掏灰方式等、烟道的结构及断面等

4．运煤除灰系统的施工图、设备规格、使用情况、煤场及渣场的位置、容量等；

5．控制仪表系统的型号规格、使用情况等；

6．原锅炉房的运行记录、存在的问题、事故分析等；

7．原锅炉房的人员组成、技术经济定额等。

第二章热负荷的确定及锅炉的选择

§2－1热负荷的确定

热负荷是指满足一定条件的建筑物或设备所需热量的多少。

按热媒种类的不同热负荷可分为蒸汽负荷、热水负荷；按热负荷性质的不同可分为季节性负荷、常年性负荷。

热负荷种类的不同，其计算方法也不尽相同，如以蒸汽负荷为主（如机械制造厂、纺织厂、药厂等），厂区的热水负荷如：

生活热水、采暖等是用蒸汽通过换热站或蒸汽喷射器供应，此时锅炉房内均为蒸汽锅炉。

在计算热负荷时，也应将热水负荷折算成蒸汽负荷来一并考虑。

若热水负荷用热水锅炉供应，则将蒸汽负荷和热水负荷分别计算。

下面以机械制造厂为例，在厂区并存生产、生活、采暖、通风热负荷，介绍热负荷的计算方法，热负荷的计算内容包括最大计算热负荷、平均热负荷、年热负荷。

一．最大计算热负荷

最大计算热负荷是根据生产、生活、采暖、通风需要的热负荷计算出锅炉房最大热负荷，以此作为确定锅炉房规模、总装机容量依据。

计算方法：

（1）表格法

当用热车间个数较少、热负荷变化较有规律性时，可根据各车间的小时热负荷绘出热负荷曲线，然后相加求得热负荷曲线，再乘以管网热损失及漏损系数，即得到最大计算热负荷。

此种求法最为合理，见图2－1。

但实际上这种热负荷曲线往往不易求得，多用公式计算。

图2－1锅炉房热负荷图解法

（2）公式法

Qjmax＝K0（K1Q1＋K2Q2＋K3Q3＋K4Q4）＋K5Q5t/h（2－1）

式中Qjmax――最大计算热负荷，t/h；

Q1――采暖最大热负荷，t/h；

Q2――通风最大热负荷，t/h；

Q3――生产最大热负荷，t/h；

Q4――生活最大热负荷，t/h；

Q5――锅炉房自用热负荷，t/h，包括除氧用热、蒸汽给水泵用热以及锅炉房采暖用热。

蒸汽给水泵用热负荷可通过查取说明书获得；大气热力式除氧用热负荷可通过热力计算（详见）或用表2－1数值简化计算；采用蒸汽喷射真空除氧时，喷射器耗汽量可取5～8kg/吨（水）；锅炉房采暖用热在计算时通常按面积热指标法估取，锅炉房每蒸吨装机容量占用建筑面积为50～80m2/蒸吨，采暖面积热指标为80～120W/m2；

表2－1

进除氧器水温℃

耗汽量千克（汽）/吨·时（水）

125

100

K0――管网热损失及漏损系数，按表2－2选取；

表2－2

管道种类

架空

地沟

蒸汽管道

1.1~1.15

1.08~1.12

热水管道

1.07~1.1

1.05~1.08

K1――采暖热负荷同时使用系数，取1.0；

K2――通风热负荷同时使用系数，取0.9～1.0；

K3――生产热负荷同时使用系数，按表2－3选取，或取0.7～1.0；

K4――生活热负荷同时使用系数，取0.5，若生产和生活用热时间错开则K4＝0；

K5――自用热负荷同时使用系数，取0.8～1.0。

表2－3

生产最大热负荷Q3与生产平均热负荷Q3pj关系

K3值

Q3＝Q3pj

1.0

Q3＝2Q3pj

0.8

Q3＝3Q3pj

0.6

Q3＝4Q3pj

0.5

注：

此表用于生产用热车间在5个以上。

注意在计算最大热负荷时应将全厂热负荷作具体分析。

有时，几个车间的最大热负荷出现时间错开，则其中一项不计入。

如表面处理车间各种槽液的加热升温，能在上班之前进行，则其最大热负荷不与其它车间热负荷叠加，而只相加槽液保温用热。

总之，计算热负荷时应根据全厂的热负荷资料分析研究，精打细算，避免盲目地层层加码，造成锅炉房规模过大。

如工厂有余热可资利用时，应经过技术经济比较尽量设法利用，这时在全厂总热负荷中减去已利用的一部分热量而求最大计算热负荷。

一般机械制造厂可资利用的余热有：

煤气发生炉水套发生的蒸汽；锻锤废气；工业炉的烟气余热；重型机械制造厂平炉车间的汽化冷却蒸汽等。

煤气发生炉水套发生的蒸汽量见表2－4。

但若煤气专业设计人员提交的热负荷内已扣除此项蒸汽量，则不考虑。

表2－4

煤气发生炉直径mm

Ф1000

Ф1500

Ф3000

产生蒸汽量t/h

0.2~0.3

0.3

0.3~0.5

蒸汽压力MPa

0.5~0.7

蒸汽温度℃

饱和

锻锤废气利用量，一般可按照锻锤用新汽量的百分比计算。

锻锤用汽量见表2－5。

表2－5

序号

名称

锻锤落下部分重量（吨）

载荷系数

用汽系数

压力MPa

管径

用汽量（kg/h）

额定

平均

自由锻锤

模锻锤

0.5

0.8

0.75

6～8

暂缺

63.5

108

127

75.5

102

127

146

219

1000

1530

2200

2670

3500

1620

2330

2830

3750

5500

600

920

1320

1600

2100

970

1400

1700

2250

3300

注：

按额定小时用汽量计算时，利用系数不大于75％；按平均小时用汽量计算时，利用系数不大于90％。

工业炉的余热锅炉产汽量，若排烟温度为900℃左右，则每5000～6000Nm3/h的烟气可产生蒸汽约1吨。

有关余热锅炉的设计问题，可参考专门书籍资料。

工厂利用余热的最大计算热负荷为

Q＝K0（K1Q1＋K2Q2＋K3Q3＋K4Q4）＋K5Q5－q1―q2―q3t/h（2－2）

式中q1――煤气发生炉水套产汽量，t/h；

q2――锻锤废气利用量，t/h；

q3――余热锅炉产汽量，t/h。

（二）平均热负荷

1．采暖平均热负荷

Q1pj＝ф1Q1t/h（2－3）

式中Q1pj――采暖平均热负荷，t/h；

ф1――采暖系数，取0.5～0.8，或按公式（2－4）计算。

ф1＝

（2－4）

式中ф――采暖（或通风）系数；

tn――采暖室内计算温度，℃；

tpj――采暖期室外平均温度，℃；

tw――采暖期采暖（或通风）室外计算温度，℃。

2．通风平均热负荷

Q2pj＝ф2Q2t/h（2－5）

式中Q2pj――通风平均热负荷，t/h；

ф2――通风系数，取0.5～0.8，或按公式（2－4）计算，tw之值应以采暖期室外通风温度代入之。

3．生产平均热负荷全厂的生产平均热负荷是将各车间的平均热负荷相加而得。

4．生活平均热负荷生活热负荷包括浴室、开水炉、厨房等用热，由有关专业如水道、暖通提交的生活热负荷，一般可视为最大小时热负荷，即最大班时集中在1小时内的热负荷，全厂生活平均热负荷可近似地按下式计算：

Q4pj＝

Q4t/h（2－6）

5．锅炉房平均热负荷

Qpj＝K0（Q1pj＋Q2pj＋Q3pj＋Q4pj）t/h（2－7）

对有季节性负荷的锅炉房，其最大计算热负荷和平均热负荷应按采暖季和非采暖季分别计算得出。

平均负荷表明热负荷的均衡性，设备选择时应考虑这一因素。

（三）年热负荷是计算全年燃料耗量的依据，也是技术经济比较的一个根据。

全年热负荷D0可根据平均热负荷和全年使用小时数按下列公式计算：

D0＝K0（D1＋D2＋D3＋D4）

t/a（2－8）

式中D1、D2、D3、D4――分别为采暖、通风、生产、生活全年热负荷，t/a；

Q5/Qmax――自用热系数，符号意义同式（2－1）。

采暖、通风、生产、生活的全年热负荷可分别用下式计算求得：

D1＝8n1[SQ1

展开阅读全文