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锅炉房课程设计说明书

设计说明

设计题目:

沈阳市惠民小区供热锅炉房设计

第一章热负荷计算

1.1原始资料

1.1.1热负荷及参数

1.1.1.1热负荷参数

表1-1热负荷参数表

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

1.1.1.2热网参数

（1）供回水温度Tg/Th=95/70℃

（2）热网作用半径R=500m

（3）建筑物最大高度H=21m

1.1.2沈阳气象参数

地点：

沈阳

海拔H1=169.9m;室外计算温度Tw=-10℃

平均温度Tpj=-2℃;采暖天数N=180天;

主导风向及频率:

西北，9%;冬季大气压力=956.8pa;

冬季室外平均风速V=3.8m/s

最大冻土深度H2=190cm.

1.1.3燃料种类

表1-2煤种成分表

14.64

5.8

27.7

57.9

2.69

2.58

2.11

1.14

22.10MJ/kg

1.1.4水质资料

表1-3水质资料表

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

1.1.5气象地质资料

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

1.2设计规范及标准

1.《低压锅炉水质标准》GB1576-2001

2.《锅炉污染物排放标准》GB13271-2001

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》GB50041-92

1.3热负荷计算

1.3.1计算热负荷

热负荷计算公式[1]：

Qjmax=k0（k1Q1+k2Q2+k3Q3+k4Q4）+k5Q5

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1.08.

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6.5MW

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:

Qmax＝K。

·K1·Q1＋K。

·K1·Q2KW

式中K。

：

热水管网损失系数，取值1.15；

K1：

同时使用系数，采暖取用1

那么得到最大热负荷：

Qmax＝1.15×1×9.6＝11.04MW

1.3.2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-9.5℃

tw---------------采暖期室外温度取-26℃

Q1----------采暖热负荷6.5MW

代入数值Qpj=7.9MW

1.4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11.04MW，锅炉总容量应大于或等于11.04MW；而计算出平均热负荷为7.9MW,故选用2台14MW的锅炉,总的装机容量为28MW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7.9MW时运行一台锅炉，在大于7.9MW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。

锅炉型号为SZL-4.2-0.7/95/70-AⅡ，参数为：

热功率为14MW,排烟温度为156℃，炉排有效面积：

35.2m2，燃料发热量：

18757kJ/kg，燃料消耗量：

7390kg/h，锅炉效率：

80.3％，外形尺寸（长*宽*高）：

12.48*9.4*12.53，金属重量：

15t。

第二章水系统计算

2.1循环水泵的选择计算

2.1.1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：

7020kw

7020

7020

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

G

t/h

860Qmaxj/（tg-th）

7020*860

/1000

*（95-70）

241.49

5

计算密度

kg/m3

70

的饱和水密度

977.8

6

体积流量

Q0

kg/m3

241490/977.8

247.0

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100Kpa

100

100

8

平均比摩阻

L

Pa/m

查[4]P245取40~80Pa/m,据循环流量取50Pa/m

50

50

9

供热半径

R

m

设计给定

500

500

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*50*500

（1+0.2）*0.001

60

12

最不利用户内部系统阻力损失

H3

kpa

查[1]P33得：

取40kpa

40

40

13

循环水泵扬程

H

kPa

H1+H2+H3

30+80+100

210

14

扬程

Hj

kpa

Hj=1.2H

1.2*210

252

15

体积流量

Q

kg/m3

Q=1.1Q0

241.49*1.1

265.64

16

循环水泵台数

n

台

选用两台循环水泵，一用一备

2

2

2.1.2循环水泵设备的选择

据P=252kpa,Q=265.64m3/h选择水泵为SLWR系列离心泵200-400（I）。

表5-2循环水泵的参数

型号

流量（m3/h）

扬程

m

转速r/min

电动机功率KW

SLWR200-400（I）

280

54.3

1450

90

循环水泵的性能参数和外形尺寸表

型号

外形尺寸/mm

地脚螺栓

L

H

a

h

L2

B

L1

L3

n-d

SLWR200-400（I）

1300

860

200

400

870

650

4-20

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。

2.2供回水根管管径的选择

前面已经计算,循环水泵的流量为241.49m3/h,再由《供热工程》附录9-1查取d=200mm。

供回水管选择相同的管径dn=200mm,其d0×s=219×6mm。

表5-6管径计算表

管段

流量

（m3/h）

流速

（m/s）

管内径

（mm）

回/供水管

265.64

2.30

200

2.3补给水泵和事故水泵的计算

名称

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数值

数值

循环水泵流量

Q

m3/h

查表3.1.1

265.64

补给水泵流量

Q1

m3/h

Q*1%

0.01*265.64

2.6564

建筑物高度

Pb

m

设计给定

21

21

补给水泵扬程

H

mH2O

H=1.2（Pb+4）

1.2*（21+4）

30

事故水泵流量

Gs

m3/h

为补给水泵水量的4~5倍，取4GP

4*2.6564

10.625

2.4补给水泵和事故水泵设备的选择

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

CR8-50

12.00

34

2.2

50

2.5除污器的计算和选择

项目

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数据

结果

循环水泵总水量

Gxh

m3/h

265.64

265.64

干管管径

Dc,j

mm

查表3.1.3.1

200

200

除污器选取管径

D

mm

根据提供样本选取R406-2除污器

200

200

因为供回水干管径d=200mm（219×6mm）,则选R406-2型的卧式直通除污器，公称直径为200mm,公称压力600~1200kpa。

2.6原水箱和软化水箱的计算

3.1.7.1原水箱的选择：

本锅炉房设原原水箱一只,水箱的容量按60min补水量计算,其体积为:

Vn=（60/60）*2.6564=2.6564m3

3.1.7.2软化水箱的选择：

本锅炉房设原原水箱一只,水箱的容量按40min补水量计算,其体积为:

Vn=（40/60）*2.6564=1.77m3

原水箱和补给水箱采用隔板方形开式水箱，两个水箱放在一起，便于安装使用。

3.1.7.3原水加压泵的选择:

原水加压泵扬程取为水处理设备工作阻力的1.2倍

原水加压泵流量取为1.2倍正常补水量,即G=1.2*2.6564=3.19m3/h.根据[6]选2台IS50-32-250型号的水泵,一用一备。

其性能参数见下表:

5-12原水加压泵的性能参数表

型号

流量（m3/h）

扬程

（m）

转速r/min

功率（KW）

效率

%

汽浊余量m

轴功率

电动机功率

XA32/16B

9.8

31.4

2900

1.93

2.2

43.5

1.9

2.7水处理设备的选择

3.1.8.1水软化设备的选择

水的钠离子交换软化法，就是原水通过钠离子交换剂时，水中的Ca2+、Mg2+被交换剂中的Na+所代替，使易结垢的钙镁化合物转变为不形成水垢的易溶性钠化合物而使水得到软化。

钠离子交换剂的分子式用NaR表示，则其反应式如下：

碳酸盐硬度：

CaHCO3+2NaR＝CaR2+NaHCO3

MgHCO3+2NaR＝MgR2+NaHCO3

在锅内受热产生的反应：

2NaHCO3＝Na2CO3+CO2+H2O

Na2CO3+H2O＝2NaOH+CO2

由以上反应式可见，通过钠离子交换后的软化水，原水中的碳酸盐硬度变成碳酸氢钠,即水的碱度不变，由于Na+的摩尔质量比21Ca2+和21Mg2+的摩尔质量大，所以软化水的含盐量（与溶解固形物近似相等）比原水略有提高，软化水的含盐量的增加量（⊿B）按下式计算：

⊿B＝0.15ρ（Ca2+）＋0.89ρ（Mg2+）（14）

式中：

⊿B：

软化水的含盐量的增加量（mg/L）；

ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）：

原水中Ca2+、Mg2+的质量浓度（mg/L）；

3.1.8.2水软化设备的选择

。

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

朝阳地区条件

3.75

3.75

锅炉水质指标

H1

mmol/L

锅炉要求

0.6

0.6

补水量

V

m3

等于补给水泵流量

2.6564

2.6564

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，就此选取北京绿洲得瀚环境保护中心出品的DFS系列双罐型自动软水器，其具体型号为DFS－6V，运行方式为双罐同时运行，交替再生。

全自动软水器计算表

序号

项目

符号

单位

计算公式或数值来源

代入数据

结果

1

软化周期

T1

h

T/q*（12/H0）

7.4/2.0*12/1.7

26.12

再生液浓度

n

根据[1]P258一般为5%—8%

5%

5%

再生用盐量

m

kg

该设备为4.1kg

4.1

4.1

耗水量

V1

m3

m/n/（1000kg/m3）

4.1/0.05/1000

0.082

树脂填充量

V2

L

该设备为34L

34

34

最大容量

q0

g/m3

该设备为37g/m3

37

37

树脂能处理的硬度总量

M

mg

V2/1000*q0*1000

1258

1258

周期制水量

M0

m3

跟据实际原水硬度换算

7.4*12/1.7

52.23

2

再生周期

T2

Min

M0/（M/（1.7-0.6）*10-3）

52.23/（1258/1.1）*1000

45.67

第三章燃烧设备计算

3.1燃烧设备选择

本设计选用煤种其Ay=29.03﹪,Vy=39.1﹪,Qydw=16860kJ/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。

锅炉型号选择原则：

在热负荷和燃料确定后，即可综合考虑下列因素，进行锅炉类型的选择。

1、应能满足供热

介质和参数的要求：

蒸汽锅炉的压力和温度，根据生产工艺和采暖通风的需要，考虑管网及锅炉房内部阻力损失，结合蒸汽锅炉型谱来确定。

为方便设计、安装、运行和维护，同一锅炉房内宜采用同型号、相同介质的锅炉。

当选用不同类型锅炉时，不宜超过两种。

所选用的锅炉应有较高的热效率和较低的基建投资、运行管理费用，并能经济而有效地适应热负荷的变化。

锅炉台数的确定原则：

锅炉台数应按所有运行锅炉在额定蒸发量工作时，能满足锅炉房最大计算热负荷的原则来确定。

应有较高的热效率，并应使锅炉的出力、台数和其它性能均能有效地适应热负荷变化的需要。

热负荷大小及其发展趋势与选择锅炉容量、台数有极大关系。

热负荷大者，单台锅炉容量应较大。

如近期内热负荷可能有较大增长者，也可选择较大容量的锅炉，将发展负荷考虑进去。

如仅考虑远期热负荷的增长，则可在锅炉房的发展端留有安装扩建锅炉的富裕位置，或在总图上留有空地。

锅炉台数应根据热负荷的调度、锅炉的检修和扩建的可能性确定。

一般不少于两台，不超过五台。

扩建和改建时，总台数一般不超过七台。

以生产负荷为主或常年供热的锅炉房，可以设置一台备用锅炉。

以采暖通风和生活热负荷为主的锅炉房，一般不设备用锅炉

3.2过量空气系数的计算

序号

锅炉受热面

入口空气过量系数

漏风系数

出口空气过量系数

1

鼓风机

1.42

2

冷风道

1.42

每10米长钢制

风道0.01

（假定风道20m）

1.4

3

炉膛

1.4

0.1

1.5

4

锅炉管束

1.5

0.1

1.6

5

烟道

1.6

每10米长钢制

烟道0.01（假设烟道长20m）

1．62

6

除尘器

1.62

0.1

1.72

7

引风机

1．72

0

1.72

3.3理论空气量计算

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

Qydw

kJ/kg

原始资料给定

16860

16860

冷空气温度

tlk

℃

设计给定

20

20

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

由煤质资料得CySyHyOy

0.0889（Cy+0.375Sy）+0.265Hy-0.0333Oy

0.0889×（46.55

+0.375×1.94）+

0.265×3.06-0.0333×6.11

4.5

空气过量系数

α

1.42

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*4.5

6.39

3.4热效率的计算

名称

符号

单位

计算公式

带入数值

数值

冷空气理论热焓

Ilko

kJ/kg

（CH）kVko

26×4.5

117

排烟温度

θpy

℃

先假定，后校核

180

180

过量空气系数

α

查表2-3-2

1.72

1.72

排烟焓

Ipy

kJ/kg

Iyo+（α-1）Iko

1318.2+（1.72-1）

240

4.81

2010.8

固体不完全燃烧热损失

q4

％

查[2]表1-17推饲炉

10

10

气体不完全燃烧热损失

q3

％

查[2]表1-17推饲炉

1.0

1.0

排烟热损失

q2

％

0.035*（（αpy+a）tpy-αpytlk）（1-q4/100）

（2010.8-1.72*125.06）/17690

（100-10）

9.2

散热损失

q5

％

查[2]表1-18

2.9

2.9

灰渣物理热损失

q6

％

0.8*560*32.48/17690

0.8

锅炉总热损失

∑q

％

q2+q3+q4+q5+q6

9.2+1.0+10.0

+2.9+0.8

23.9

锅炉热效率

η

％

100-∑q

100-23.9

76.1

3.5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。

3.5.1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

q*3600/（q*η）

*7.02*103*3600/16860

80.3%）

1866

单台实际最大燃煤量

Bjj

Kg/h

Bjj（1-q4/100）

1866*（1-10%）

1679

3.5.2鼓引风机的选择

3.5.2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

沈阳市气象资料得

95.68

95.68

2

鼓风机风量

Qg

m3/h

1.1*αBjjVko*（273+tk）/273*101325/b

1.1*1.42*1866

*4.5*（273+20）/

273*101.325/95.68

5326

3

燃烧设备阻力

△Hl

Pa

查[2]P32取600~800，由于负荷受热面多

800

800

4

冷风道阻力

△H2

Pa

查[2]P32取20~40，取30，设风道长为20m

600

600

5

鼓风机入口管道阻力

△H3

Pa

查[2]P32得，取20~80，取60

60

60

6

送风道阻力

Hk

Pa

△Hl+△H2+△H3

800+600+60

1460

7

鼓风机风压

Hk

Pa

1.2*Hk*（273+tk）/

（273+20）*101.325/95.68

1.2*1460*（273+20）/

273*

101.325/95.68

1801

8

燃料系数

b

查[2]表1-22

0.08

0.08

9

排烟容积

Vy

m3/kg

（αpy+b）*Vk0

（1.6+0.08）*4.5

8.08

10

引风机风量

Qy

m3/h

1.1*BjjVy*（273+180）/

273*（101.325/95.68）

1.1*1866*8.08*

（273+180）/273*

101.325/95.68

9552.2

11

锅炉本体阻力

△Hbt

Pa

查[2]P32得：

取1200~1500，由于锅炉负荷大，因此取1200

1200

1200

12

烟道阻力

△Hyd

Pa

查[2]P32得：

取20~40Pa/M，取20pa/m烟道长取20米

400

400

13

除尘器阻力

△Hcc

Pa

除尘器的阻力1200-1400Pa，取1300Pa

1300

1300

14

烟道总阻力

△Hy

Pa

△Hbt+△Hcc+△Hyd

1200+400+1300

2900

15

引风机风压

Hy

Pa

1.2*△Hy*

（273+tp）/（273+200）

*（101.325/95.68）

1.2*2900*

（273+180）/473*

（101325/9568）

3203

3.5.3除尘器的选择计算

原始排尘浓度

C1

mg/m3

查[1]表8-1得：

取1800

1800

1800

市区最大允许烟尘浓度

C2

mg/m3

查[1]表8-2得,100

100

100

除尘效率

η

%

100（C1-C2）/C1

100（1800-100）/1800

94.4

烟气量

V

m3/h

等于引风机风量

9552.2

9552.2

3.5．4烟囱的选择计算

1

烟囱高度

Hyc

m

查[2]表8-6得：

锅炉房总装机容量为8.4MW，因此取35

35

35

2

烟气流速

m/s

查[2]表10-7得：

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

oC

查[2]P212：

由公式计算得铁皮烟道约2℃/m

2*20

40

4

烟囱内的温降

o

C

查[2]P212：

由小型砖