锅炉房工艺设计计算书doc.docx
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锅炉房工艺设计计算书doc
目录................................................1
原始数据............................................3
一选择锅炉型号和台数................................4
1.计算锅炉房热负荷.....................................4
2.确定锅炉型号和台数...................................4
二水处理系统的设计..................................7
1.确定补水量和补水方式..................................7
2.选择补水设备.........................................8
3.补水泵定压方式.......................................8
4.选择水处理设备和再生液制备设备.........................9
三除氧系统的设计...................................14
1.确定除氧方式........................................14
2.选择（设计）除氧设备.................................15
四排污系统的设计...................................15
五工艺主管道及设备的设计...........................16
1.确定供、回水管道管径.................................16
2.选择循环水泵和其他辅助设备............................16
3.设计分水缸..........................................17
4.管道管径设计..............................................17
六送、引风系统的设计...............................18
1.计算送、引风量......................................18
2.确定送、引风系统.....................................18
3.选择除尘器..........................................24
4.选择（校核）送、引风机................................24
5.计算烟囱出口尺寸和高度.................................26
七运煤、除渣系统的设计..............................28
1.计算锅炉房耗煤量和灰渣量...............................28
2.确定运煤、除渣方式....................................28
3.计算煤斗和渣斗的容积..................................31
4.选择运煤、除渣设备（包括磁选、筛分等）...................32
5.确定煤场、渣场面积....................................35
八其他设备的选择....................................36
1.选择除污器...........................................36
参考文献.............................................37
原始数据
（1）供热参数
项目
单位
工程建设分期
一期
二期
供热面积
万平方米
24.67
18.03
1、供、回水温度:
120/70℃
2、供热形式:
热力站间接供热
3、最远供热距离:
3.67Km
（2）煤质资料
Vr=38％Wy=10％Ay=28％Sy=1.3％Cy=52.5％
Hy=3.6％
Ny=0.8％Oy=3.8％
=21353KJ／Kg
（三）水质资料
水源:
城市自来水
水压:
0.2MPa
水质成分:
总硬度:
1.96mmol／l暂硬:
1.14mmol／l
永硬:
0.82mmol／l总碱度:
1.14mmol／l
溶解固形物:
100mg／lPH：
7.2
（4）气象资料
室外设计温度:
-8℃供暖天数：
117天极端温度：
-26.5℃/42.7℃
冬季大气压力：
101.69KPa冬季平均风速：
1.8m/s风向及频率：
东风32%
北风10%冬季日照率68%最大冻土深度：
54cm
一选择锅炉型号和台数
1.计算锅炉房热负荷
热负荷计算：
建筑面积一期24.67万平方米二期18.03万平方米总面积A=427000平米
热指标q=40--45W/㎡（《城市热力网设计规范》）取45W/㎡
考虑到实际情况需要乘上1.333则热指标取q=45*1.333=60W/㎡
则供热最大热负荷Qn，=
=25.62mw
由于供热形式为热力站间接供暖且热力站效率η=90%~95%取η=90%
则锅炉房的最大热负荷
2.确定锅炉型号和台数
1）锅炉经济运行区为75%~90%取η=75%
则锅炉的额定供热量应不小于
锅炉选择方案：
1选用一台46MW锅炉
2选用两台21MW锅炉
3选用三台14MW锅炉
具体选择方案：
综合石家庄市天气条件（即供暖期负荷变化情况），初投资，运行费用，及具体运行管理等因素分析
由于供暖期负荷变化比较大,热负荷变化可由热负荷变化图近似表示，如下图
从热负荷变化情况分析方案一在调节灵活性上存在很大的局限性，况且低负荷运行会使得锅炉效率下降造成资源的浪费从而提高了运行成本。
尽管选用方案一会使建设初投资降低但是从长远考虑此方案还是不合理。
方案二和方案三可根据负荷变化灵活调节，但是考虑到运行过程中会出现特殊事故，如锅炉日常检修、锅炉故障、风机故障、变速机故障等状况，尤其是在故障短期内无法解决的情况下会造成锅炉无法运行，给住户带来不便及给公司造成巨大损失。
所以要考虑锅炉的自备自用且要考虑有不小于60%~75%的备用率。
综上所述，方案三是最佳选择。
2）锅炉分类：
鉴于燃料油固体、液体和气体三大类别，燃烧特性差别较大；再说锅炉容量、参数又有大小高低之分，所以为了适应和满足各种锅炉的需要，燃烧设备有着各种形式。
按照燃烧方式的不同，可划分为如下三种：
层燃炉----燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子，也叫火床炉。
它是目前国内供热锅炉中采用最多的一种燃烧设备，常用的有手烧炉、风力-机械抛煤机炉、链条炉排炉以及往复炉排炉和振动炉排炉等多种形式。
流化床炉----燃烧在炉室中完全被空气流“流化”形成一种类似于液体沸腾状态燃烧的炉子，又名沸腾炉。
它是目前能脱硫、脱氮和燃用几乎所有固体燃料的一种高效清洁燃烧设备。
室燃炉----燃料随空气流进入炉室呈悬浮状态燃烧的炉子，又名悬燃炉，如燃用煤粉煤粉炉，燃用液体、气体燃料的燃油炉和燃气炉。
各类型炉子特点：
a.层燃炉手烧炉，具有双面引火的特点这使得手烧炉煤种适应性广，几乎可燃用任何品种的煤，但是其燃烧工况有周期性，且空气量不易控制。
风力-机械抛煤机炉,此型炉子采用开式炉膛或有前炉拱的炉膛，炉内的气流扰动混合情况较差，悬浮的颗粒细屑往往未燃尽就飞离炉膛，以致造成较大的飞灰损失。
这不仅降低锅炉运行的经济性，还会造成污染，所以在国内应用受到限制。
链条炉排炉，由于它的加煤、清渣、除灰等项主要操作都实现了机械化，运行可靠稳定，因此在我国，链条炉在中小型电厂锅炉和供热锅炉中得以广泛应用。
链条炉排的结果形式有很多种，目前我国供热锅炉常用的是鳞片式链条炉排和链带式链条炉排，前者，炉排结构比较复杂，金属耗量和机械加工量较大，此外它的刚性差特别是在炉排较宽时，容易发生成组炉排片脱落和卡主等事故，所以，鳞片式链条炉排的宽度不能太宽，一般不大于4.5m；后者又分为轻型链式链条炉排和大型链式链条炉排，轻型的结构简单，制造加工比较简单而且金属耗量远小于鳞片式，但运行时间一长，此型炉排的通风缝隙会因为磨损而变大，以致于漏煤量随之增大，影响锅炉的运行的经济性，大型的运行安全可靠，单位有效面积的金属耗量比轻型链式炉排还要少1/4，但是它的自洁能力差，当通风孔内嵌有熔融灰渣时就难以脱落除去，以致可能引起燃烧恶化。
往复炉排炉，此类锅炉对燃料层虽有良好的耙拨作用，但是其头部不断与炽热的焦炭接触，又无冷却条件，经常烧损，漏煤严重。
此外，因整个炉排斜置，炉排片又要做水平运动，侧密封性较难处理，容易引起漏风。
振动炉排炉，由于炉排的振荡煤层上下翻动，不易结块，拨火性好，利于燃尽，煤种适应性也比较广。
但是，振动时整个炉排类似一个筛子，漏煤量较大，约为5%，细小碎末易被烟气带走，造成较大的飞灰损失，振荡的瞬间还会向外喷出烟和灰，严重污染环境。
b.流化床炉鼓泡流化床炉的特点：
燃料适应性广、燃烧剧烈、燃烧反应强烈、强化了传热、有利于保护环境，但是，鼓泡流化床炉的密相区必须布置埋管受热面以降低床温，埋管的磨损比较严重，而且，它的未燃尽细粒的排放量大，使固体的不完全燃烧热损失增大，即使有的飞灰再循环，因其返回时温度较低加之稀相区气固混合程度差，影响了燃烧反应速度和效率；循环流化床特点：
具有鼓泡流化床炉的优点，同时克服了鼓泡流化床所固有的缺点，此外循环流化床炉具有较高的燃烧强度，同时因为他在稀相区的固体粒子浓度高于鼓泡床，大幅度提升了稀相区的受热面的传热，缩小了炉膛的体积，也提高了燃烧室的利用率，但是，循环流化床也存有结构复杂，投资和运行费用较高的缺点。
c.室燃炉煤粉炉，该类炉子的过量空气系数比层燃炉小，通常四壁都布置有水冷壁面。
当锅炉负荷降低时，送进炉子的煤粉量减少，而水冷壁的吸热量减少的幅度不大，因此对应于1kg煤的水冷壁吸热量有所增加，这就使得炉膛的平均温度降低，影响煤粉的稳定着火，如果负荷继续降低，将导致熄火。
可见，煤粉炉适应于负荷能力较差，通常负荷调节的范围只能在70%~100%的区间变化，更谈不上压火的可能性。
所以不适用于供热。
3）锅炉型号选定：
目前热水锅炉分为承压热水锅炉和常压热水锅炉，由于常压锅炉仅有小大容量低参数，不能用于本设计，而承压热水锅炉不同，有多种容量且出水参数满足设计要求，所以选用承压热水锅炉。
承压热水锅炉的结构一般均采用蒸汽锅炉常用的结构，其型号相同，为DZL型、ＤＨＬ型、ＳＺＬ型、ＳＨＬ型、ＳＨＷ型、ＳＺＷ型和ＱＸＬ型。
外形尺寸也大致相同。
QXL型为管架式强制循环热水炉，其有金属耗量低重量轻等优点，但是此种锅炉没有锅筒，水体积小，运行时水质较差，如果设计不尽完善，会发生结垢爆管等危及锅炉安全的事故，而且对停电保护措施的要求较高。
横置式锅筒水管锅炉的结构特征是：
双锅筒横置于炉膛后部或上锅筒横置于炉膛中间，下锅筒横置于炉膛后部。
根据燃煤种类不同，有燃用无烟煤，贫煤和烟煤等型号。
一般采用链条炉排，也可用抛煤机倒转炉排，还有沸腾燃烧和煤粉燃烧的。
这一类型锅炉已具有中型锅炉特点，机械化程度高，锅炉热效率高，但结构不够紧凑，构架和炉墙结构复杂，金属耗量大。
所以可选用型号只有DZL型、ＳＺＬ型两种，对比两种炉型可知SZL型比DZL型的设计热效率要高。
综上所述，选定SZL型锅炉三台，型号：
SZL14-1.0/115/70-AⅡ
二水处理系统的设计
1.确定补水量和补水方式
循环水量G=
由于补水量为循环水量的1%~3%，则补水量G1=
补水方式：
补水箱补水和补水泵补水。
用补水箱补水方式，水箱的容积
并且为了保证循环水泵运行正常，单靠水箱补水时水箱高度应不低于4米。
在安装及制作上存在不便，所以不选择此种方式，而选择补水泵补水方式。
补给水箱的容积V=10t
2.补水泵选择
补水泵流量G=
取40t/h=40m3/h
补水泵扬程H=HB+HαB+HγB－hmH2O
HB-------系统补水点所需压力；HαB------补水泵吸水管路阻力损失；HγB------补水泵压水管路阻力损失；h-----补水箱最低水位高出系统补水点的高度
由于供暖方式为热力站间接供暖补水点所需压力即为满足最高换热器充满水即可在此去不小于5mH2O。
HαB和HγB可忽略不计
补水泵选择：
根据上述计算结合运行管理成本可选定型号：
IS100-65-200
（流量G=50m3/h，扬程H=12m，电动机功率P=4kw，吸入口直径100mm，排出口直径65mm）
3.定压方式
热水系统静压的定压方式目前常用的有以下几种:
1.用开式膨胀水箱以保持系统的静压,这种方式一般仅适合于低温（送水温度小于100°）的系统。
它的优点是:
（1）压力稳定。
（a）可满足系统溢水及补水的要求。
开式膨胀水箱的安装位置有两种:
一种安装于系统最高建筑的屋顶上，其优点是一般安装高度都能达到，缺点是一定要在锅沪房设有补水和溢水的声光讯号装置，否则不好补充软化水。
一种安装在锅炉房内（如标高满足要求）或在烟囱上作一圆环水箱，这种情况补水比较方便。
2.用闭式膨胀水箱以保持系统的静压，这种定压方式适合于110°~120°高温热水系统。
它的优点是;（l）可克服高架水箱的困难，简单可靠，
（2）压力稳定;不受停电的影响。
系统的定压值根据闭式膨胀水箱安装高度与箱内压力确定。
3.用自来水补水并保持系统静压，这种系统最简单，能节约电力，突然停电时，亦不受系统压力下降的威胁，但安全可靠性差。
采用这种系统的前提是自来水压力必须稳定在一定范围内。
这种定压方式作为一种辅助加压装置是可行的。
在水温较低、系统很小，自来水硬度又较低时可以采用。
当加热设备为热水锅炉时不宜采用此系统。
4.通过气体加压罐以保持系统静压根据所用气体的不同而有氮气定压和空气定压两种。
由于空气对钢制锅炉会造成严重腐蚀，因而空气定压一般仅适用于铸铁锅炉和送水温度在110℃以下的中小型供热系统中。
由于氮气罐与系统连接方式的不同而有连接在循环水泵前和连接在热水锅炉出口处两种。
氮气罐定压适用于I30℃-150℃或更高一些的热水供热系统。
它主要的优点是:
工作可靠，不受停电的影响。
5.通过补给水箱和补给水泵以保持系统的静压：
<1>恒压式水泵定压系统在补水量波动不太大的情况下，补水泵扬程基本上是稳定的，而水箱安装高度是不变的，因此这种定压方式的静压基本上是恒定不变的。
在大型供热系统中，系统的漏水量常大于循环水温度变化时水的膨胀量，此时可不考虑系统的溢水问题。
为了保证系统的安全，亦可在循环水泵的进水侧或出水侧安装一重锤式安全阀，以便当系统压力升高时泄水之用；
<2>变压式水泵定压系统本系统静压线有上限及下限两条，并将电接点压力表的指针上下限调到相应的压力位置。
当系统静压线因系统漏损或水温降低等原因而下降到下限位置时。
压力表指针与下限接触，此时通过电气系统将补给水泵起动开始补水，直到压力上升到上限为止。
当系统静压线因水温升高或其他原因上升到上限时，压力表的指针与上限接点接触，发出讯号，通过电气系统打开电磁阀将系统循环水放到补给水箱内，直至压力降至允许的上限为止。
本系统静压线有一定的变化范围，且补给水泵是间断运行的。
补水泵定压主要有三种形式：
补水泵连续补水定压方式、补水泵间歇补水定压方式、补水泵补水定压点设在旁通管处的定压方式。
利用旁路管定压点补水定压对调节系统的运行压力具有较大的灵活性。
但旁通管不断通过网路水，网路循环水泵的计算流量，要包括这一部分流量。
循环泵流量增加将增加电耗。
且多用于大型的热水供热系统
间歇补水定压方式要比连续补水定压方式少耗一些电能，设备简单。
间歇补水定压方式宜使用在系统规模不大、供水温度不高、系统漏水量较小的供热系统中；对于系统规模较大、供水温度较高的供热系统，应采用连续补水定压方式。
综上所述，选用补水泵间歇补水定压方式。
4.选择水处理设备和再生液制备设备
水源:
城市自来水水压:
0.2MPa
水质成分:
总硬度:
1.96mmol／l暂硬:
1.14mmol／l
永硬:
0.82mmol／l总碱度:
1.14mmol／l
溶解固形物:
100mg／lPH：
7.2
热水锅炉水质标准如下表：
因为锅炉房用水来自城市自来水，已经经过了处理。
所以在水处理过程无需在进行过滤处理只需软化和除氧处理。
目前水软化处理主要方式有钠离子交换、氢-钠离子交换和石灰软化。
氢-钠离子交换用于当原水的碳酸盐硬度较大或有负硬度（水中含有钠碱度）时；经石灰处理后，水中OH-剩余量保持在0.2~0.4mmol/L的范围内，水中碳酸盐硬度大部分被除掉，根据不同水温，残留的碳酸盐硬度可降低到0.5~1mmol/L、残余碱度0.8~1.2mmol/L，不能满足锅炉水质标准。
所以选用钠离子交换
（1）钠离子交换的原理：
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，是易结垢的钙镁化合物转变成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是用NaR表示，则其反应式如下：
<1>设备钠离子交换软水设备种类较多，有固定床、浮动床、流动床、移动床等。
浮动床、流动床、移动床离子交换设备适用于原水水质稳定，软化水出力变化不大，连续不间断的运行。
固定床离子交换设备无须上述要求，是工业锅炉房常用的软水设备。
固定床离子交换设备按再生方式可分为顺流再生和逆流再生两种。
逆流再生于顺流再生相比具有对原水硬度适应范围大且出水质量好，再生液盐耗低（20%），自备水率即水耗低（30%~40%）故被广泛采用。
钠离子交换设备的顶压方式中无顶压法具有操作简单、外部管系简单、无顶压系统等优点。
所以无顶压逆流再生不叫适用于工业锅炉房。
钠离子交换的常用离子交换剂是强酸性阳离子交换树脂（型号：
001×7）和磺化煤。
树脂的交换容量大，速度快，但价格较高，磺化煤的交换容量小，速度慢，但价格较低，经综合比较，一般采用树脂。
综上所述，选用无顶压固定床逆流再生，交换剂选用树脂。
<2>系统钠离子交换软化水系统一般分为单级和双极（两个单级串联）两种。
装有树脂的固定床逆流再生钠离子交换器，进水总硬度一般＜6.5mmol/L，最高进水总硬度＜10mmol/L，单级出水即可达到锅炉水质标准的要求（≤0.03mmol/L）。
对于原水硬度较高且对降低原水碱度无要求时，则应考虑双级钠离子串联系统。
采用双级钠离子交换各级出水的残余硬度可按下列指标控制：
第一级交换器出水硬度＜0.05~0.1mmol/L，第二级交换器出水硬度＜0.005mmol/L。
综上所述，选用单级无顶压固定床逆流再生钠离子交换器交换剂---树脂
固定床逆流再生钠离子交换器计算
序号
名称
符号
单位
计算公式
数值
附注
1
需要软化水量
Q
m3/h
已知
8.8
2
原水总硬度
H0
mmol/L
已知
1.96
3
软化水硬度
Ht
mmol/L
已知水质标准（≤0.7mmol/L）
0.5
4
离子交换剂
选定（001×7强酸阳离子）
树脂
5
软化速度
V
m/h
查表
23
6
交换器计算截面积
F
m2
0.383
7
交换器同时运行台数
N
台
选定
1
8
交换器选用台数
台
N+1
2
其中一台再生备用
9
交换器直径
Φ
m
选定
1
10
交换器实际截面积
F1
m2
F1=0.383×Φ2
0.383
11
实际软化速度
v1
m/h
22.98
12
树脂工作交换容量
e
mol/m3
查表
900
13
交换层高度
h1
m
查表或根据产品资料
2
14
压层高度
h2
m
查表或根据产品资料
0.2
15
交换层树脂体积
V
m3
0.766
16
交换器树脂总装载量
G
Kg/台
查表
1382
17
每台交换器工作交换容量
E
mol/台
689.4
18
软化水产量
Qe
M3/台
472.2
Ht≤0.7
19
再生置换软水自耗量
q
m3/（台·次）
查表
1.6
20
软化供水量
Qg
m3/台
470.6
21
交换器运行持续时间
T
h
53.5
T≥12--24
22
再生一次耗盐量
B
Kg/台
68.94
23
配置再生液耗水量
Qb
t/（台·次）
0.916
24
再生用清水总耗量
Qh
m3/（台·次）
查表
9.46
25
每台交换器周期总耗水量
?
Q
m3/台
?
Q=Qg+Qb+q=470.6+
9.46+1.6
481.8
26
交换器进水小时平均流量
Qp
m3/h
9
27
交换器正洗流速
v2
m/h
查表
18
28
交换器进水时最大流量
Qmax
m3/h
Qmax=（n×v1+v2）F1=（1×22.98+18）×0.383
15.7
综合施工难度、建设场地、初投资及运行管理，选用全自动钠离子软水装置。
全自动钠离子交换器由筒体，筒体内布水器及自动控制阀组成。
因为自动控制阀具有运行、反洗、再生、置换、正洗（包括盐箱注水）全过程自动控制的功能，所以不需要再选择再生液制备设备。
自动控制阀根据启动再生程序方式分为时间型及流量型。
时间型即离子交换器工作周期按设定时间（一周内某日某时或每天某时）启动再生。
流量型即离子交换器按设定的出水流量启动再生。
自动控制阀的再生程序分为可调和不可调。
再生程序可调即反洗、再生、置换、正洗每个过程所需时间均可调；再生程序每个过程的时间均设定好的称为不可调。
根据运行情况，选用流量型再生方式，可调再生程序。
综上所述，全自动钠离子交换器型号：
NST7-10/24B（单阀双路、7号控制阀、额定流量10t/h）
并且要在软化设备和补给水箱之间设置加压泵，选定型号IS86-65-160，流量15m3/h，扬程9m。
由于软化水箱容积按补水量的30min~40min考虑，补水量为8.8t/h，则软化水箱容积可选定为V=5m3
三除氧系统的设计
1.除氧方式的确定
目前，除氧方式有以下几种：
热力除氧、真空除氧、解吸除氧、化学药剂除氧、电化学除氧、还原铁分过滤除氧（海绵铁除氧）。
热力除氧和真空除氧，前者需要一定参数的蒸汽（低压除氧器工作蒸汽0.02MPa、高压除氧器工作蒸汽≥0.32MPa），后者需要少量蒸汽或不用蒸汽，同事两者对锅炉房的高度有要求，除氧水箱都必须放置在较高的位置上，所以不选用此两种除氧方式。
化学药剂除氧，装置简单，操作方便，适用于小型锅炉房，尤其对闭式循环系统的热水锅炉房、补水量不大时用亚硫酸钠除氧比较合适。
此方法不可用。
电化学除氧，虽然结构简单操作方便，但铝板电极易形成片状沉淀物，阻碍水流通过，而且除氧器自身也易腐蚀和变形。
亦不可选用。
解吸除氧不存在以上几种方式的不足，具有以
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