郑州某厂供热锅炉房工艺设计.docx

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郑州某厂供热锅炉房工艺设计

河南工程学院《锅炉课程设计》

郑州某厂供热锅炉房工艺设计

学生姓名：

李旭飞

学院：

土木工程学院

专业班级：

建筑环境与设备工程1242

专业课程：

锅炉课程设计

指导教师：

段焕林王毅刘永强

2015年1月9日

目录

一、设计目的———————————————————————————1

二、设计任务———————————————————————————2

三、设计步骤———————————————————————————3

（一）热负荷计算及锅炉选型———————————————————3

3.1.1热负荷计算—————————————————————————43.1.2锅炉型号和台数的选择————————————————————7

（二）水处理设备选择———————————————————————7

3.2.1锅炉房总给水量Gzg的计算———————————————————7

3.2.2软水器选择—————————————————————————8

3.2.3除氧器的选择————————————————————————9

3.2.4锅炉排污系统————————————————————————9

（三）给水设备和主要管道的选择与计算———————————————10

3.3.1给水泵的选择————————————————————————10

3.3.2凝结水泵的选择———————————————————————11

3.3.3给水箱和凝结水箱的确定———————————————————11

3.3.4原水加压泵—————————————————————————12

3.3.5除氧水泵的选择———————————————————————12

3.3.6主要管道管径的计算—————————————————————13

3.3.7分气缸的计算————————————————————————15

（四）燃气系统的设计（燃气锅炉）————————————————16

3.4.1计算锅炉房燃气量——————————————————————17

3.4.2计算燃气管道管径和阻力———————————————————17

3.4.3计算吹扫放散管———————————————————————17

3.4.4确定管道敷设方式——————————————————————18

四、参考文献———————————————————————————19

一、设计目的

锅炉课程设计是《锅炉》课程的主要教学环节之一，通过一周的课程设计，使学生：

1巩固所学理论知识和实际知识，并学习运用这些知识解决实际工程问题；

2了解锅炉房工艺设计的内容、程序和基本原则；

3锻炼计算能力，并依计算结果从产品样本或有关设备选型手册中选择合适的锅炉及锅炉房设备；

4锻炼工程绘图与识图能力（可用AutoCAD绘图，仅限一张）、熟悉设计说明书的编制要求；

5初步理解并执行《锅炉房设计规范》GB50041-2008（以煤为主要设计燃料）；

6学会收集并查阅各相关参考资料。

二、设计任务

郑州某厂厂区及生活区的供热锅炉房工艺设计。

本设计为一蒸汽锅炉房，为生产、生活以及厂房和住宅采暖生产饱和蒸汽。

生产和生活为全年性用汽，采暖为季节性用汽。

生产用汽设备要求提供的蒸汽压力最高为0.4MPa，用汽量为3.7t/h；凝结水受生产过程的污染，不能回收利用。

采暖用汽量为7.8t/h，其中生产车间为高压蒸汽（供汽压力＞0.07MPa）采暖，住宅则采用低压蒸汽（供汽压力＜0.07MPa）采暖；采暖系统的凝结水回收率达65%。

生活用汽主要供应食堂和浴室的用热需要，用汽量为0.7t/h，无凝结水回收。

1、燃料资源

煤：

元素分析成分Car=57.42%，Har=3.81%，Sar=0.46%，Oar=7.16%，Nar=0.93%，Aar=21.37%，War=8.85%

干燥无灰基挥发分Vdaf=38.48%,收到基低位发热量

备注

Qnet,ar=21350kJ/kg。

油：

0号轻柴油Qnet,ar=42900kJ/kg，标态下密度ρ0=0.8394×103kg/m3，运动粘度5mm2/s

气：

天然气Qnet,ar=36533kJ/kg标态下密度ρ0=0.7435kg/m3

2、水质资料

1）总硬度H0=7.35mge/l（368.235mg/l）;

2）永久硬度HFT=4.35mge/l；

3）暂时硬度HT=3.0mge/l（150.3mg/l），

4）总碱度A0=3.0mge/l，

5）PH=8.27，

6）溶解固形物550mg/l

3、气象资料

冬季采暖室外计算温度、冬季采暖室外平均温度、冬季通风室外计算温度、夏季通风室外计算温度、主导风向、大气压力、地下水位（烟道设为地下式的需考虑）等查郑州气象资料。

郑州地区：

1）冬季采暖室外计算温度tw’=-5℃；

2）冬季采暖室外平均温度tpj=1.4℃；

3）冬季采暖室内计算温度

=18℃

4、采暖天数121天；

5、蒸汽负荷及参数

采暖用汽D1=7.8t/h，P1=0.3MPa，凝结水回收率65%；

生产用汽D3=3.7t/h，P3=0.4MPa，无凝结水回收；

生活用汽D4=0.7t/h，P4=0.3MPa，无凝结水回收。

三、设计步骤

（一）热负荷计算及锅炉选型

备注

郑州气象资料参见

看

P25以及网上郑州地区历年气象资料情况

3.1.1热负荷计算

主要计算小时最大热负荷Dmax=K0（K1D1+K2D2+K3D3+K4D4）+K5D5（t/h）。

对于具有季节性负荷的锅炉房，应分别计算采暖季和非采暖季Dmax，一般使非采暖季运行1台锅炉。

另外还可计算小时平均热负荷Dpj、年热负荷Dy、季节热负荷Dn，作为计算各个时期和全年燃料消耗量及进燃料量的依据。

然后确定燃料种类。

方案分析：

随着国家燃煤整改政策的相继实施，传统的高污染高消耗的燃煤锅炉逐渐受到市场的诟病，很多省市都开始了煤改气的工作，即把传统的燃煤锅炉变成清洁无污染的燃气锅炉，力求达到经济效益和社会效益的统一。

传统的燃煤锅炉在使用的过程中会释放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体，造成严重的空气污染以及酸雨危害，同时煤炭是不可再生资源，地上的储存量有限，而且煤炭的价格也相对较高，因此，燃油具有势在必行的优势。

原料优势：

燃气锅炉的使用燃料是天然气，是一种燃烧时不排放污染性气体的清洁能源，随着国家西气东输工程的开展，天然气的使用范围及推广力度逐渐加大，其价格也相对低于煤炭。

首先，燃气锅炉更加清洁环保，由于燃气中的灰分、含硫量和含氮量均比煤中的含量低，燃烧后产生的烟气中粉尘量极少，排放出的烟气比较容易达到国家对燃烧设备所要求的标准，可以大大减轻对环境的污染。

备注

其次，燃气锅炉不需要配置吹灰器、除尘器、出渣设备和燃料烘干器等附属设备可以大大降低锅炉的投资成本

再次，燃气锅炉使用管道输送的燃气为燃料，无需燃料储存设备。

在供给燃烧前也无需燃料加工制备设备，使系统大为简化。

最后，数据调查显示采用天然气，能达到减排99％，而供热率也能提高40％以上，这是大部分燃煤锅炉所难以达到的。

随着近些年来，雾霾的日益加重，郑州作为河南省省会城市，在2014年又再次加大燃煤锅炉整改力度，这无疑讲给燃气锅炉的推广使用带来很大的便利，希望经过煤改气的实施，能够使空气质量得到很大的提高。

因此本次方案设计中主要采用燃气锅炉。

采暖季最大计算热负荷

=

————————

非采暖季最大计算热负荷

=

———————————

式中：

K0——考虑热网热损失及锅炉房汽泵、吹灰、自用蒸汽等因素的系数，取1.10；

K1——生产用汽的同时使用系数，取0.8； 

K3——采暖用汽的同时使用系数，取1； 

备注

公式参见3#P95~97

K4——生活用汽的同时使用系数，取0.5； 代入数据得：

（1）采暖季最大计算热负荷 

K0根据采用蒸汽锅炉地埋方式查表，可取1.10

Dmax=K0（K1D1+K3D3+K4D4）

=1.10（0.8*3.7+1*7.8+0.5*0.7）

=12.221（t/h）  

（2）非采暖季最大计算热负荷

Df=K0（K3D3+K4D4）

=1.10*（0.8*3.7+0.5*0.7）

=3.641（t/h）

（2）每小时平均热负荷

采暖平均热负荷：

生产平均热负荷：

生活平均热负荷：

平均热负荷：

Dpj=K0（Dpj1+Dpj3+Dpj4）=10.36

（3）全年热负荷

采暖年热负荷：

备注

生产年热负荷：

生活年热负荷：

全年热负荷：

Dpj=K0（Dy1+Dy3+Dy4）=48581.41

3.1.2锅炉型号与台数确定 

  根据计算热负荷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，即选用锅炉的额定容量之和不应小于锅炉房计算热负荷，以保证用汽的需要。

但也不应该选用锅炉的总容量超过计算负荷太多而造成浪费。

锅炉的容量还应适用锅炉房负荷变化的需要，特别是某些季节性锅炉房，要避免锅炉长期在低负荷下运行。

本设计根据锅炉房计算最大热负荷12.221

选用WNS5-1.25-Y/（Q）3台，锅炉基本参数：

蒸发量5t/h，工作压力1.25Mpa，锅炉效率

，外形尺寸6.5m*3.3m*3.06m。

考虑到非采暖季需要停运，可以运行一台锅炉，故不设置备用锅炉。

（二）水处理设备选择

3.2.1锅炉房总给水量Gzg的计算参看3#P88

一般Gzg等于锅炉房总软化水量Gzr和凝结水回水量Ghs之和。

Gzg=D（1+Pls+Ppw），分别计算采暖季和非

备注

锅炉选择型号参看1#P123

采暖季的Gzg。

D——锅炉房额定总蒸发量，t/h；Pls——给水管路的漏损率，取0.5%；也可不计此项，————————

Ppw——锅炉连续排污率%，依给水和锅水的碱度和含

盐量分别计算，取最大值。

按碱度计算：

—

a---凝结水损失率，1-

；

Ag---锅炉允许碱度；Ab---给水碱度。

按含盐量计算：

a---凝结水损失率，1-

；

Sg---锅水允许含盐量Sb---补给水含盐量。

综上所述，Ppw取P1、P2的最大值即0.11

Gzg=D1max（1+Pls+Ppw）=15*（1+0.11）=16.65t/h

3.2.2软水器的选择

现在多采用全自动钠离子软水器，有LDZN、ZR、尼普顿（美国）等多种型号。

全自动具有无人操作、工作可靠、结构紧凑、占地面积小、出水可靠等优点。

主要根据流量、适用原水硬度选择。

计算公式Gzr=Gzg-Ghs

凝结水回水量GHS=0.65*7.8=5.07t/h

备注

见3#P209

见3#P188

硬度，碱度单位换算

见1#P208

总给水量Gzg=16.65t/h

则总软化水量Gzr=16.65-5.07=11.58t/h

根据原水水质指标，以及软水流量，可选用尼普顿全自动软水装置，型号为NSS3-16/30.

3.2.3除氧器的选择（可不除氧）

D≥6t/h的锅炉必需除氧，或原水溶氧量＞锅炉给水要求的含氧量，也需除氧。

一般用大气式热力除氧器，除氧器的额