锅炉及锅炉房设备设计说明书13.docx
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锅炉及锅炉房设备设计说明书13
井冈山大学
本科生课程设计说明书
题目：
某小区锅炉房工艺设计
学生姓名：
学号：
*********
专业：
建筑环境与设备工程
班级：
*******
一、设计概况
本设计为一燃煤锅炉房工业设计，为XX市某小区采暖提供热水的热水锅炉房，，采暖方式为季节性用水。
其供水温度为95℃，回水温度为70℃，采暖负荷为9.6MW。
锅炉房采用单层布置，其建筑面积为1676m2。
二、设计资料
1、热负荷资料：
详见表1。
表1
采暖热负荷Q1
生产热负荷Q2
生活热负荷Q3
通风热负荷Q4
9.6MW
0MW
0MW
0MW
2、燃用煤质资料：
详见表2。
表2
山东淄博贫煤
14.64
5.8
27.7
57.9
2.69
2.58
2.11
1.14
22.10MJ/kg
3、所用水质资料：
详见表3。
表3
名称
符号
单位
数据
总硬度
H
me/l
4.5
碳酸盐硬度
me/l
4.5
非碳酸盐硬度
me/l
2.00
总碱度
A
me/l
6.32
PH值
PH
7.2
溶解固形物
mg/l
607
溶解氧
mg/l
5.8
冬季平均水温
t
℃
8
夏季平均水温
t
℃
23
供水压力
P
MPa
0.4
4、气象及地质资料：
详见表4。
表4
名称
单位
数据
海拔高度
m
25.9
冬季采暖室外计算温度
℃
-10
冬季通风室外计算温度
℃
-5
采暖期室外平均计算温度
℃
-2
采暖室内计算温度
℃
16
采暖总天数
d
180
夏季通风室外计算温度
℃
29
主导风向
西北
当地大气压（冬季）
Pa
102340
当地大气压（夏季）
Pa
100220
平均风速（冬季）
m/s
2.6
平均风速（夏季）
m/s
2.3
最高地下水位
m
土壤冻结深度
m
0.73
三、锅炉型号及台数的选择
1.热负荷计算
热负荷计算的目的是求出锅炉房的计算热负荷、平均热负荷和全年热负荷，作为锅炉设备选择的依据。
（1）计算热负荷锅炉房最大热负荷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、锅炉房自耗热量和管网热损失系数计算：
Qmax=K0（K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4）+Q5
式中Q1、Q2、Q3、Q4—分别为采暖、通风、生产和生活最大热负荷，t/h
Q5—锅炉房除氧用热，t/h，根据除氧方法及进出水焓计算决定
K1、K2、K3、K4—分别为采暖、通风、生产和生活负荷同时使用系数
K0—锅炉房自用热量和管网热损失系数
本设计仅有采暖热负荷，采用面积热指标法计算热负荷
Q1=∑qifi
式中qi——建筑面积热指标，查相关规范得到，qi=45（W/m2）
fi——建筑面积，由建筑平面图得到，f=50469m2。
K1——同时使用系数，取1.0
K0——锅炉房自用热量和管网热损失系数，取1.05
得Qmax=1384660W
（2）年平均热负荷
Qpj=Qi（tn-tpj）/（tn-tw）
式中Qi——采暖最大热负荷，由上式计算得2271105W
tn——采暖房间室内计算温度,取18℃
tw——采暖室外计算温度,取-8.1℃
tpj——采暖期室外平均温度，取-1.5℃
Qpj=Qi（tn-tpj）/（tn-tw）=1.6968MW
（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，全年热负荷按下式计算：
D0=K0D1
式中D1—全年采暖热负荷
D1=24×3600n1Qpj
式中n1——采暖全年工作天数，取180天
D0=K0D1=K024n1Qpj=2.124×104GJ
2、锅炉型号及台数
（1）锅炉型号
根据远近期规划来进行，尽量采用同型号的锅炉，以便于检修。
选择两台1.4MW的燃煤热水锅炉，DZL1.4-0.7-95/70AⅡ.P查阅《建筑工程建设标准设计-05系列建筑标准设计图集05N2》得到锅炉相关参数如下表：
表3-1
名称
单位
数据
额定热功率
MW
1.4
额定出水压力
MPa
0.7
额定出水温度
℃
95
额定回水温度
℃
70
本体受热面积
m2
45.3
炉排有效面积
m2
2.943
设计燃料
--
贫煤
最大运输尺寸（长×宽×高）
mm×mm×mm
5100×2200×3500
最大运输重量
t
19.783
锅炉安装外形尺寸（长×宽×高）
mm×mm×mm
6320×4550×4700
锅炉热效率
%
76.68
鼓风机
型号
--
4-72-12-3.6A
风量
m3/h
3638
风压
Pa
1539.6
电机功率
kw
3
引风机
型号
--
Y5-50-5.4C
风量
m3/h
6810
风压
Pa
3089
电机功率
kw
11
调速箱
--
XBL22A
出渣方式
--
螺旋
（2）锅炉台数
锅炉台数应该考虑对负荷变化和意外事故的适应性，建设和运行的经济性，一般不少于两台，根据本设计中锅炉设计热负荷，选定3台锅炉，锅炉不是全年运行，可以在其非运行期对其进行维修保养。
四、给水设备和主要管道的选择计算
1、确定给水系统
本锅炉房为低温热源供暖，仅供冬季采暖使用。
系统采用循环水泵用来克服整个供热系统的压力损失。
采用补给水泵对整个系统进行补水和定压。
2、循环水泵的选择
（1）循环水泵的容量和台数
循环水泵的容量根据系统循环水量计算，采暖循环水泵采用两台，一备一用。
锅炉循环水量
t/h，（5-1
）
式中Q—锅炉额定热负荷，kw；
k—管网散热损失系数，取1.05；
c—管网热水平均比热容，c=4.18kJ/（kg·℃）；
Δt—热水供回水温差，℃；
锅炉循环水量
（2）循环水泵的扬程不应小于下列各项之和：
H0≥H1+H2+H3+H4
H1、H2、H3、H4根据外网最不利环路水压图进行取值：
H1—热水锅炉房或热交换站中设备及管道压力降，取100kPa；
H2—热网供水干管的压力降，取50kPa；
H3—最不利的用户内部压力降，取50kPa;
H4—热网回水干管的压力降，取50kPa。
H0=25mH2O
（3）循环水泵选型
流量Q=1.1×G=1.1×86.8=95.48t/h，
扬程H=1.1×H0=1.1×25=27.5mH2O,选择循环水泵的相关参数如下表：
型号
流量
扬程
效率
转速
电机
功率
必须汽蚀余量
重量
m3/h
L/s
m
%
r/min
kW
m
kg
80-160
100
27.8
32
76
2900
15.0
4.5
210
3、补水泵的选择
补给水泵的选择应该满足以下要求：
（1）补给水泵的流量，应等于热水系统正常补水量和事故补水量之和，并宜为正常补水量的4-5倍，一般按热水系统实际总水容量的4%-5%计算；
热网补给水量Gbrw=86.8×4%=3.47t/h
（2）恒压给水的定压点应设置在采暖循环泵的吸水口上。
（3）补水泵的扬程，不应小于补水点压力另加30-50kPa，
Hb=Hj+∆Hb-Zb+（3~5）mH2O
式中Hb—补水泵扬程mH2O,
Hj—补水点压力，即静水压线压力，取15mH2O,
∆Hb—补水系统管路压力损失，取2.5mH2O，
Zb—补水箱水位与补水泵之间的高度差，取0.5mH2O；
Hb=Hj+∆Hb-Zb+3=20mH2O
（4）恒压给水装置可采用电节点压力表、恒压给水装置或气压给水装置。
（5）补水泵不宜少于两台，一备一用。
（6）补给水泵参数如下表
型号
流量
扬程
效率
转速
电机
功率
必须汽蚀余量
重量
m3/h
L/s
m
%
r/min
kW
m
kg
25-125
4
1.11
20
36
2900
0.75
2.3
35
4、主要管道和阀门的选择
（1）主要管道锅炉房内部的主要管道是指锅炉房内的采暖循环供、回水管道管道采用无缝钢管，采用焊接。
锅炉水处理管道采用镀锌钢管。
（2）主要阀门水泵出口应采用止回阀，水泵进、出口设置闸阀、蝶阀、截止阀、调节阀等。
详细安装位置及管道管径参见图纸。
五、水处理设备的选择及计算
锅炉房用水一般来自城市或厂区供水管网，水质经过一定的处理。
锅炉房水处理的任务通常是软化和除氧，某些情况下也需要除碱或部分除盐。
1、确定水处理设备生产能力
水处理设备的生产能力G由锅炉补给水量、热水管网补给水量、水处理设备自耗水量等确定：
G=1.2（Gbgl+Gbrw+Gzh）（4-1）
式中Gbgl—锅炉补给水量,该设计中热水锅炉不连续排污不予考虑，Gbgl取值为0；
Gbrw—热水管网补给水量，热水管网补给水量按照锅炉循环水量的4%取值；
Gzh—水处理自耗水量；
锅炉循环水量
t/h，（4-2）
式中Q—锅炉额定热负荷，kw；
k—管网散热损失系数，取1.05；
c—管网热水平均比热容，c=4.18kJ/（kg·℃）；
Δt—热水供回水温差，Δt=25℃；
得：
G=3.6×1.05×2.4×103/（4.18*25）=86.8t/h
热水管网补给水量Gbrw=86.8×4%=3.47t/h
水处理设备自耗水Gzh一般是用于逆流再生工艺的逆流冲洗过程，按照热水管网补给水量Gbrw=3.47t/h进行预选型号为LNN-Sφ700的离子交换器，其流量可按预选的离子交换器相应的截面积进行估算：
Gzh=ωFρt/h（4-3）
式中ω—逆流冲洗速度，取2m/h
F—交换器截面积，
ρ—水的密度，常温水≈1t/m3
Gzh=2×0.385×1=0.77t/h
G=1.2（Gbgl+Gbrw+Gzh）=5.088t/h
经校核，5.088t/h<5.8t/h，该离子交换器满足需求。
2、确定水的软化方法
水的软化方法一般采用离子交换软化法，其效果稳定，易于控制。
选择2台离子交换器满足再生需要，每昼夜再生次数为1-2次，型号及参数如下：
表4-1
型号
交换剂
高度（mm）
截面积
（m2）
交换剂
体积（m3）
出水量
（m3/h）
工作压力
（MPa）
工作温度
（℃）
试验压力
（MPa）
空载重量
（kg）
LNN-Sφ700
1600
0.385
5.8
5.8
0.6
5~40
0.75
656
，根据《低压锅炉水质标准》锅炉相对碱度应小于0.2。
因此，无论从经济角度或防止锅炉发生苛性脆化的角度，本设计均不考虑补给水的除碱。
按下表差得为0.229。
锅炉工作压力
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
NaOH（%）
10
40
60
70
80
根据其含氧量为0.1mg/L，符合水质标准要求的0.1ml/L，本设计中可不设除氧设备。
3、软化设备选择计算
（1）稀盐液池的体积V1按下式计算：
m3（4-4）
B—一次再生用盐量，kg；
Cy—盐溶液浓度，6%；
ρy—盐溶液密度，1.0413t/m3；
一次再生耗盐量按下式计算：
kg（4-5）
式中Eg—交换剂工作交换容量，1000mol/m3；
F—交换器截面积，0.385m2；
h—交换剂层厚度，1600mm；
—盐的纯度，与盐的等级有关，取0.98；
b—再生剂单耗001型树脂逆流再生，100g/mol；
B=（1000×0.385×1.6×100）/（1000×0.98）=62.86kg
V1=（1.2×62.86）/（10×6×1.0413）=1.207m3
（2）储盐池（浓盐溶液池）的体积由下式计算
m3（4-6）
A—每昼夜用盐量A=B×2=125.72kg（每昼夜最大再生次数为2次），
n—储盐天数，取10天，
ρ—盐的视密度，取0.86t/m3，
V2=1.754m3
六、送、引风系统的设计
一般锅炉的送、引风机、除尘器都是有锅炉配套供应，本设计中的送、引风机参见表3-1，因此，根据需要应对配套送、引风机性能进行校核。
关于锅炉效率、排烟温度、锅炉本体烟、风阻力和锅炉本体的各烟道过量空气系数，均引用锅炉产品计算书中的数据，计算中的过量空气系数：
炉膛α=0.1，锅炉管束α=0.15，除尘器α=0.1，砖烟道为每10米长α=0.05。
1、计算送风量和排烟量
根据使用的燃料成份计算得出燃料消耗量、送风量和排烟量。
平均小时最大耗煤量
=623kg/h，
燃料消耗量
=623×（1-6/100）=586kg/h
理论空气量
Vk0=0.0889（Car+0.0375Sar）+0.265Har-0.333Oar
=0.0889×（48.51+0.375×0.32）+0.265×2.74-0.333×4.21
=4.91m3/kg
实际供给空气量Vk=αVk0=1.3×4.91=6.38m3/kg
理论烟气量
VRO3=VCO2+VSO2=0.01866（Car+0.375Sar）
=0.01866（48.51+0.375×0.32）
=0.9074m3/kg
VH2O0=0.111Har+0.0124Mar+0.0161Vk0
=0.111×2.74+0.0124×10.6+0.0161×4.91
=0.515m3/kg
VN20=0.79Vk0+0.008Nar
=0.79×4.91+0.0008×0.84
=3.886m3/kg
Vg0=VRO3+VN20+VH2O0=0.9074+0.515+3.886=5.31m3/kg
实际烟气量Vy=Vy0+1.0161（α-1）Vk0
=5.31+1.0161×0.7×4.91
=8.8m3/kg
2、确定送、引风系统及其初步布置
首先应进行锅炉、除尘器、送风机、引风机的布置，决定各设备进、出口的空间位置。
3、送风系统的设计
（1）送风量的设计计算
Vk=β1
Bj
Vk0
（
-△
）
101.32
（tlk+273）/b/273m3/h
式中：
β1-----风量储备系数，取1.1；
Bj-----燃料计算消耗量，586kg/h
-----理论空气量4.91m3/kg
-----炉膛出口过量空气系数，取1.40；
-----炉膛漏风系数，取0.10；
tlk-----冷空气温度，取300C；
b----当地大气压力，取102.59kPa;
所以Vk=1.1
586
4.91
（1.40-0.10）
101.32
（30+273）/102.59/273
=4510m3/h
因为一台锅炉对应一台鼓风机，所以风量是总风量的一半，为2255m3/h
根据送风量初选G6-41-11型N0。
3.3A风机，规格：
风量2301~1090m3/h；风压954~1936Pa；电机型号Y802-2B-35，功率1.1KW，转速2825r/min.
（2）风道断面的确定
采用钢制矩形断面的风道，断面尺寸先按风速10m/s计算
F=Vk/2/3600/v=4510/2/3600/10=0.0626m2
然后取风道断面尺寸为200mm
300mm,所以实际流速为：
v=4510/2/3600/0.06=10.44m/s
（3）鼓风机性能校核
考虑到大气压力的修正和储备系数，则风道阻力为
=ß2
∑△hjb
101.3/bPa
式中：
b-----当地大气压力，取102.59KPa,
ß2---风压储备系数，取1.2，
故
=1.2
925.6
101.3/102.59=1096.76Pa
由此可见，所选风机的风量和风压都有一定的余量，合适。
4、引风系统设计
（1）排烟量设计计算
排烟量Qy=1.1
Bj
Vy
（273+tpy）
101.32/273/b
=1.1
586
8.8
（273+180）
101.32/273/102.59
=9296m3/h
因为一台锅炉对应一台引风机，所以风量是总风量的一半，为4648m3/h
初选Y6-41-11N.4.5C型风机，风压1667-2327Pa，流量4970-2317m3/h，配用电机型号Y112M-2B-3，电机功率4KW，转速2925r/min。
（2）烟道断面的确定
采用钢制矩形断面的烟道，断面尺寸先按烟速10m/s计算
F=Vy/2/3600/v=9296/2/3600/10=0.129m2
然后取烟道断面尺寸为300mm
400mm,所以实际流速为：
v=9296/2/3600/0.12=10.76m/s
（3）烟道阻力计算
1）沿程摩擦阻力计算
因为烟气流速比较小，烟道的阻力主要取决于局部阻力，所以烟道的摩擦阻力可不计算。
2）炉膛出口到引风机的局部阻力△hjb1
根据实际烟道，计算局部阻力系数ξ=3
△hjb1
=3
1.34
10.762/2=232.71Pa
3）引风机出口到烟囱的局部阻力△hjb2
根据实际烟道，计算局部阻力系数ξ=2
△hjb2
=2
1.34
10.762/2=155.14Pa
4）炉膛的阻力△hjb3选取△hjb3=100Pa
5）除尘器的阻力，按产品（XND-2）样本查△hjb4=736.4Pa
如此烟道各阻力之和为
△hyd=∑hjbi=232.71+155.14+100+736.4=1224.25Pa
5、烟囱的计算
本设计额定发热量为2.8MW，根据《简明建筑设备设计手册》表5-38，烟囱高度取35m。
（1）烟囱的出口直径（内径）
取烟囱出口流速
=15m/s,则
=0.0188
=0.0188（9296/15’）0.5=0.468m
考虑积灰等因素，取值0.5m,则烟囱出口实际烟速为
v2=4
Qy/3600/（3.14
D2）=13.16m/s
（2）烟囱底部直径（内径）
烟囱锥度i=0.03,则底部直径d1=d2+2i
H=0.5+2
0.03
35=2.6m
（3）引风机性能校核
考虑风机压力储备系数，则烟道及烟囱总阻力为
=ß2
∑△hjbPa
式中：
ß2--压力储备系数，取1.2，
故
=1.2
1222.09=1466.508Pa
由此可见，所选风机的风量和风压都有一定的余量合适。
七、运煤除灰方法的选择
1、计算锅炉房的耗煤量和储煤场面积
已知Qnet.ar=18.09（MJ/kg），锅炉热效率η=76.68%
平均小时最大耗煤量
=623kg/h，
最大昼夜耗煤量
全年耗煤量
储煤场面积按
（7-1）计算
式中：
B—锅炉房平均小时最大耗煤量；
T—锅炉每昼夜运行时间，24h；
M—煤的储备时间，7d；
N—考虑煤堆过道占用面积的系数，取1.5；
H—煤堆高度取2m；
ρ—煤的堆积密度，取0.9；
—堆角系数,取0.8；
F=（0.623×24×7×1.5）/（2×0.9×0.8）=109m2
2、锅炉房的灰渣量和灰渣场面积
锅炉每小时最大灰渣量
t/h
式中：
B—锅炉的平均或最大耗煤量，t/h
Aar—煤的收到基灰分，%
q4—固体不完全燃烧热损失，%
Qnet，ar—煤的收到基低位发热量，kJ/kg
灰渣场面积按公式：
式中：
B—锅炉房平均小时最大耗煤量；
T—锅炉每昼夜运行时间，24h；
M—灰渣的储备时间，7d；
N—考虑灰渣堆过道占用面积的系数，取1.5；
H—灰渣堆高度取2m；
ρ—灰渣的堆积密度，取0.9；
—堆角系数,取0.8；
F=（0,225×24×1.5×7）/（2×0.9×0.8）=40m2
参考资料
[1]《锅炉习题实验及课程设计》，中国建筑工业出版社；
[2]《工业锅炉房实用设计手册》，机械工业出版社；
[3]《供热工程》，中国建筑工业出版社；
[4]《工业锅炉房设计手册》，中国建筑工业出版社；
[5]《锅炉房设计实例图集》，中国建筑工业出版社；
[6]《锅炉原理》，机械工业出版社；
[7]上网查找。
[8]《供暖空调设计手册》，北京：
中国建筑工业出版社，
[9]《暖通空调设计规范》，北京：
中国计划出版社，
[10]《暖通空调常用数据手册》.北京：
中国建筑工业出版社，
[11]《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-952005年版）
[12]《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）
[13]《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）
[14]《锅炉房设计规范》（GB50041-92）
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