毕业设计锅炉房设计说明书.docx
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毕业设计锅炉房设计说明书
前言
随着生产的发展，锅炉房设备日益广泛的运用于现代化工业建设的各个部分，成为发展国民经济的重要热工设备之一。
从量大面广这个角度来看，除电力以外的各个行业中运行的主要是中小型锅炉，但目前能源的增长大大落后于生产的增长。
面对这些锅炉，如何发掘潜力提高他的热效率，有着极为重要的实际意义。
此外，使锅炉能因地制宜的有效使用地方燃料，并未满足环境的要求而努力解决烟尘问题，以及在提高经济效益的同时减轻工作强度，保证锅炉额定压力及运行效率，安全可靠的运行锅炉也是需要进一步研究的课题。
毕业设计是对毕业生大学四年所学知识的一次系统检测，同时也是对学生综合能力的一次系统提升。
通过毕业设计，可以培养学生独立思考、解决工程实际问题的能力。
通过本设计，学生可以基本掌握空调系统设计的基本流程，对以后参与工程建设及设计有很大的帮助。
本次锅炉房的毕业设计是石家庄筑路机械厂锅炉房工艺设计，该锅炉是新建锅炉房。
本设计给出了锅炉房设计的全部过程，包括锅炉设备的选型、水处理系统、运煤系统、除渣系统、除尘系统等的设计。
在设计过程中，本人多方查找锅炉房的资料，征求老师和同学们的意见，力求设计符合规范，达到老师给定的设计要求。
设计过程中遇到了许多以前课程设计中从未遇到过的工程实际问题，对本人来说是一次不小的考验，但同时也在解决这些问题的过程中慢慢的提高自己的知识运用能力，具备了一些基本的设计能力，使我受益匪浅。
设计过程中，本人不但专业综合素质得到提高，而且提高了许多办公软件的熟练度，如Excel，Word。
特别是CAD制图，本人已能熟练运用。
本次设计得到了田安民老师的悉心指导及教研室其他老师的教诲，在此特向诸位老师表示衷心的感谢，同时也感谢同组人员的帮助与协作。
由于本人所学知识有限、经验不足，设计中的错误及不合理之处在所难免，敬请各位老师批评指正。
概述
1.设计题目
石家庄筑路机械厂锅炉房工艺设计
2.设计任务
本题目设计任务是为该厂新建锅炉房的工艺设计，同时考虑扩建的要求，使新建锅炉房既能满足工程结束后，该厂生产、生活及供暖通风对用热的需要，又要使扩建时顺利进行且不影响已装锅炉的正常运行，同时还要使新建和扩建工程总投资费用最经济。
3.热负荷特点
本设计为石家庄某工厂锅炉房工艺设计，该锅炉房以全年生产热负荷为主，皆有采暖、通风及生活热负荷。
供暖通风最大热负荷为5.57MW，采暖系统为低温热水（110/70℃）采暖方式，采用一台7MW热水锅炉。
生产和生活用热均为饱和蒸汽，最大负荷为28.01t/h，采用三台10t/h蒸汽锅炉。
4.系统方案
根据甲方提供的热负荷资料、燃料资料、水质资料、气象资料、水文地质资料及其他等原始资料，经比较，主要系统方案确定如下：
采用一台7MW热水锅炉，采暖季运行，非采暖季停止运行，锅炉检修在非采暖期进行。
三台10t/h蒸汽锅炉，蒸汽锅炉平均负荷为18.82t/h，在负荷需求低的情况开两运行，此时可安排检修，负荷需求大时三台运行。
锅炉水处理系统采用逆流再生钠离子交换软化系统，交换剂为001×7强酸性苯乙烯阳离子交换树脂；型号为FNN-1200/20，选用两台一用一备。
工作周期为30小时25分钟。
给水除氧设备采用大气式热力喷雾热力除氧器，除氧水箱下部装设再沸腾用的蒸汽管。
规格为20t/h，选用两台，正常情况两台同时运行，当一台出现故障时另一台低负荷工作。
锅炉给水系统为单母管集中式二段给水系统；蒸汽采用单母管引至分汽缸；定期排污，排至排污降温池；为了节能，连续排污引至连续排污扩容器，二次蒸汽引到除氧器。
热水锅炉循环泵选用两台变频泵，一用一备，定压方式：
补给水泵定压，并设置安全阀泄水，解决水的膨胀问题。
蒸汽锅炉给水采用三台泵，往复式蒸汽泵作为备用泵。
凝结水箱与软水箱合二为一，为带隔板的水箱。
凝结水泵设两台。
锅炉引、送风系统：
采用分散式平衡通风系统；除尘器采用水域脱硫除尘器。
架空风道采用矩形钢风道，地下采用混凝土风道。
架空烟道采用矩形烟道，出风机间采用砖烟道，合并后汇集在砖烟囱排出，烟囱上口内经为1700mm，高50m，制作方法参考标准图集《砖烟道》（04G211）。
锅炉房平均小时最大耗煤量为4.98t/h，运煤系统采用全胶带输送机输送系统，共设三级，一、二级为倾斜提升输送，第三级为水平输送，
除渣设备采用链条除渣机系统，除渣量为5t/h。
第一章锅炉型号及台数选择
1.热负荷计算
1）锅炉房的最大计算热负荷，作为确定锅炉房的设计出力（容量）的依据。
锅炉房设计容量Q按下式计算：
【依据《实用供热空调设计手册》式6.2-1】
式中、、、——分别为采暖、通风、生产、生活的最大热负荷，t/h；
——锅炉房自用热负荷，t/h；
——室外管网热损失及漏损系数，按【表1.1-1】查得；
、、、、——分别为采暖、通风（空调）、生产、生活和锅炉房自用热负荷同时系数，见【表1.1-2】
室外管网热损失及漏损系数表1.1-1
管道种类
敷设方式
架空
地沟
蒸汽管网
1.11.15
1.081.12
热水管网
1.071.10
1.051.08
同时使用系数、、、、表1.1-2
项目
推荐值
1.0
0.81.0
0.71.0
0.5
0.81.0
注：
生活用热负荷同时使用系数采取0.5，若生活用热和生产用热时间错开，则
对于本设计：
由于甲方用热需求，生产用热和生活用热介质为蒸汽，故采用蒸汽锅炉供热，热负荷计算如下：
其中：
，关于敷设方式，考虑架空敷设还是地沟敷设，假如有该工厂有生活区和生产区。
蒸汽管道采用架空敷设方式。
，；
由于生活用热和生产用热时间不能错开。
。
即
蒸汽锅炉的最大计算热负荷
供热通风用热介质采用热水，故采用热水锅炉供热，热负荷计算如下：
其中：
，关于敷设方式，考虑架空敷设还是直埋敷设，假如有该工厂有生活区和生产区。
热水管道生产区采用架空敷设方式，生活区采用直埋敷设方式。
，；
2）平均热负荷【参考《锅炉房实用设计手册》式13-2】
对于蒸汽锅炉：
生产平均热负荷
生活平均热负荷
对于热水锅炉：
采暖季通风平均热负荷根据采暖期室外平均温度计算
式中——采暖或通风最大热负荷t/h；
——采暖室内计算温度
——采暖期采暖（或通风）室外计算温度
——采暖期室外平均温度
依据设计已知气象资料得：
、、、
计算得：
3）全年热负荷D（t/年）【参考《锅炉房实用设计手册》式13-5】
式中、、、——分别为采暖、通风、生产和生活的全年热负荷，；
——除氧用热系数
对于蒸汽锅炉：
生产和生活的全年热负荷：
式中——全年工作天数，本设计为365天。
——每昼夜工作班数；本设计为三班制。
对于热水锅炉：
采暖通风全年热负荷：
式中——采暖通风天数，本设计为111天。
4）锅炉房负荷汇总：
蒸汽锅炉
热水锅炉
名称
最大热负荷
平均热负荷
全年热负荷t/年
名称
最大热负荷MW
平均热负荷MW
全年热负荷MW/年
生产用热
28.01
15.7
137532
采暖通风
5.57
4.15
11055.6
生活用热
1.1
9636
锅炉房
18.82
164828.16
锅炉房
4.36
11608.38
2.锅炉型号及台数确定
1）燃料选择【依据《工业锅炉房设计规范》第11条】
锅炉燃煤的选择，应根据国家的能源政策，按供需的可能，采用就近煤种，并应尽量采用低质煤种。
由于本设计给出煤的低位发热量，挥发物。
依据【《实用供热空调设计手册》表6.2-4我国工业锅炉用煤分类和锅炉设计代表性煤种特性】得知该煤质为Ⅱ类烟煤。
2）锅炉设备的选择
依据【《工业锅炉房设计规范》第8条规定】锅炉的选择，应综合考虑下列要求：
①应能满足供热参数的要求；②应能有效地燃烧所采用的燃料；③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；④应有较低的基建和运行管理费用；⑤宜选用燃烧设备相同的锅炉。
故初步判断该工厂锅炉采用蒸汽锅炉加热水锅炉或蒸汽锅炉加换热器。
对于换热器的选择计算：
【依据《锅炉房实用设计手册》】
换热器采用汽水换热器加水水换热器，如下示意图：
传热量的计算：
式中：
——计算热负荷（W）；
——累计热负荷（W）；
——损失系数。
代人数值得：
由于循环水温为110/70，温差为40，假设水水换热器将水由70换热到85，换热温差为15℃；汽水换热器将水由85℃换热到110℃。
蒸汽凝结水温为90℃。
故由公式得：
对于汽水换热热负荷与水水换热热负荷分别为：
依据换热流体的性质及设计经验，选取换热器的传热系数。
选管壳式（光管）换热器。
对于汽水换热器；对于水水换热器。
计算对数平均温差：
饱和蒸汽压力为0.5MPa，查饱和蒸汽性质表得
汽水换热器：
式中：
——最大温差端温差（℃）
——最小温差端温差（℃）
故：
代人数值得汽水换热器的平均对数温差
水水换热器：
式中：
——最大温差端温差（℃）
——最小温差端温差（℃）
故：
图水水换热时温度变化图
代人数值得汽水换热器的平均对数温差
确定换热器换热面积F：
由公式：
对于汽水换热器：
对于水水换热器：
选择设备：
对于汽水换热器：
选管壳式（光管）换热器DN800、加热面积40.0、有效长度为3.2m、传热量为5076W、
对于水水换热器：
选管壳式（光管）换热器DN300、加热面积111.0、有效长度为22m、传热量为593W、
3）锅炉台数
依据【《工业锅炉房设计规范》第9条规定】应根据热负荷的调度、锅炉的检修和扩建的可能等因素确定，一般不少于两台。
当选用一台锅炉能满足热负荷和锅炉检修的需要时，宜安装一台锅炉。
采用机械加煤锅炉的台数，新建时，一般不超过四台；扩建和改建时，总台数一般不超过七台。
采用手工加煤锅炉的台数，新建时，一般不超过三台；扩建和改建时，总台数可按具体情况确定。
由于本设计锅炉房为新建，锅炉出力28.01t/h和5.57MW，采用机械加煤。
台数一般不超过四台。
4）锅炉方案确定：
方案一：
采用一台7MW的热水锅炉和三台10t/h的蒸汽锅炉；
热水锅炉型号：
SZL7-1.0/115/70-AⅡ;
假如烧95/70，对锅炉出力、水循环工作的影响？
蒸汽锅炉型号：
DZL10-1.25-AⅡ；
方案二：
采用两台20t/h的蒸汽锅炉和换热器；
蒸汽锅炉型号：
DZL20-1.6-AⅡ；
方案的比较：
三种锅炉外形尺寸如上图。
蒸汽锅炉
对于方案一：
锅炉房布置大小如下图：
蒸汽锅炉
对于方案二：
锅炉房布置大小如下图：
。
为9.65
由以上两图比较可得知，两种方案锅炉间总面积和高度以及锅炉间净深相差不大。
在用锅炉价值方面比较：
依据【《锅炉房实用设计手册》表12-21锅炉房综合估算及单位投资参考指标】得知对于锅炉单台额定出力7MW单位投资为57.26万元/MW，锅炉单台额定出力为10t/h单位投资为40.08万元/（t/h），锅炉单台额定出力为20t/h单位投资为40.35万元/（t/h）。
对于方案一锅炉房综合估算造价为：
757.26+3040.08=1603.22万元；
对于方案二锅炉房综合估算造价为：
4040.35=1614万元+换热设备价值。
换热设备的造价远低于锅炉的造价。
方案一造价比较低一点。
在用锅炉房运行管理及锅炉备配件方面比较：
依据【《工业锅炉房设计手册》（第二版）】有关规定：
锅炉房应尽量选用同容量，同型号的锅炉设备。
锅炉相同，有利于培训和提高操作人员的运行水平；方便管理，人员及备件的互换性强；检修同一种锅炉，工具、备件少，检修质量高；锅炉房布置上较整齐，有利于采用机械化运煤除灰设备。
所以，一个锅炉房的锅炉设备最好容量、型号一致，甚至是一个生产厂的产品。
对于上述两种方案，在运行管理和锅炉备配件方面，方案二增加了换热器的运行管理。
故方案一优于方案二。
在用水质要求方面比较：
由于不同型号的锅炉，对水质的要求不同。
两方案差别不大。
经比较得方案一比较经济合理。
从长远的角度和节能的角度来分析，方案一比方案二更效率高更节能。
故选用方案一。
采用一台7MW的热水锅炉和三台10t/h的蒸汽锅炉。
关于锅炉的备用问题：
由于蒸汽锅炉平均负荷为18.82t/h，开两台10t/h锅炉能满足用户，所以不需要备用。
在采暖期锅炉全开，在非采暖期可停热水锅炉。
在负荷较小的情况下进行锅炉检测和维修工作。
第二章水处理设备选择
锅炉水处理任务的确定，与锅炉排污率及炉水相对碱度有关，因此需先行计算此二量。
锅炉水处理设备和给水设备的选择计算，是以各种水量（包括补给水量、给水量、回水量）为基础进行的，而这些水量的确定则又与锅炉排污率及热力除氧耗热汽量相关联，因此需用试算法计算。
由于水处理前与水处理后，水质有变化，使计算出的排污率有很大变化，因此水量的计算又应按水处理前和水处理后的水质分别进行，选择水处理设备时按处理前的水量进行，选择给水设备则应按处理后的水量进行。
还由于锅炉排污率的计算，是按碱平衡和盐平衡计算后取其大者确定的，因此各水量的计算还应依碱度和含盐量分别进行，最后取排污率、中大值者所对应的量为准。
补给水是否要采取除碱措施，从经济角度要按排污率的大小经技术经济比较而确定，从安全角度（防止发生晶间腐蚀）要按炉水相对碱度大小确定，因此，在上述计算的基础上，还应进行炉水相对碱度的计算。
【上述摘自《锅炉房工艺与设备》下册，刘新旺主编】
锅炉房用水来自城市自来水，水质已经过一定的处理。
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。
依据【《锅炉房设计规范》GB50041-2008】相关规定，水处理设计，应符合锅炉安全和经济运行的要求。
1.水处理设备生产能力的确定
依据【《实用供热空调设计手册》8.4锅炉水处理】
水处理设备的容量D（t/h）
式中：
K——富裕系数，取K=1.20；
——蒸汽用户凝结水损失量，t/h；
——锅炉房内部汽水损失量，t/h（按锅炉房负荷的5%考虑）；
——锅炉排污损失量，t/h（在锅炉补给水量得出之前，无法确定锅炉排污率，为此可预先估算或在210%之间选取，如与最终确定的排污率相差不大3%，不必重算，否则，以计算得出的排污率重新计算）；
——热网漏损量，t/h。
蒸汽系统按锅炉房负荷的2%5%考虑；热水系统按系统水容量的1%考虑，方案设计中可按系统循环量的0.5%（）1%（）估算。
依据【《锅炉房设计规范》GB50041-2008】第10.1.8条规定：
热水系统的小时泄漏量，应根据系统的规模和供水温度等条件确定，宜为系统循环水量的1%。
故热水锅炉按系统循环量水量的1%。
——水处理系统自耗软化水量，t/h；
——其他工艺装置及用户需要的软化水量，t/h。
本设计中：
代人上式得水处理设备的容量D为：
2.锅炉房凝结水总回收量计算
如下图：
厂区凝结水
锅炉房凝结水总回收量，等于生产负荷、采暖负荷、通风负荷等厂区凝结水回收及除氧器凝结水回收量之和。
生产负荷凝结水回收量为：
；
生活负荷、凝结水回收量为零；
厂区热用户凝结水回收量为：
；
若忽略除氧器顶部排汽损失，除氧器凝结水回收量即为除氧器耗汽量，t/h；
计算如下：
热力喷雾式除氧器工作压力为0.02MPa，工作温度104105℃，进汽压力0.10.3MPa，进水压力0.150.2MPa，进水温度对于喷雾式除氧器不低于40℃。
根据除氧器进出口介质质量和热平衡关系：
式中：
——锅炉房总软化水量，t/h；
——厂区凝结水回收量，t/h；9.144t/h；
——除氧器凝结水回收量，t/h；等于；
——锅炉总给水量，t/h；29.86t/h；
、——软化水的焓，20.97kJ/kg及温度，5℃；
、——厂区用户凝结水回水的焓，376.9kJ/kg及回水温度，90℃；
——进入除氧器蒸汽的焓，2755.5kJ/kg；
、——除氧器出水口的焓，436.06kJ/kg及温度104℃；
、——除氧用二次蒸汽及新蒸汽量，kg/h。
——除氧器效率，0.98；
代人数值：
解得：
除氧用蒸汽带来的凝结水回收量为。
故锅炉凝结水总回收量为：
锅炉房总软化水量：
3.计算锅炉排污量，并拟定排污系统
①、锅炉排污量
锅炉的排污方式有连续排污和定期排污两种。
连续排污是指排除锅水中的盐分杂质。
依据【《实用供热空调设计手册》第二版8.4锅炉水处理】中锅炉房排污系统设计要点知：
①锅炉下锅筒、下联箱、省煤器最低处应设定期排污装置；上锅筒根据锅炉本体设计情况设连续排污装置。
②连续排污管道每台锅炉必须单独设置。
定期排污管道可每23台锅炉汇合一根总管排出，每台锅炉的定期排污管上应装止回阀，总排污管上不得装任何阀门。
额定蒸发量1t/h或额定压力0.7MPa的蒸汽锅炉及额定出口温度120℃的热水锅炉，每根排污管上应串联安装两个排污阀。
③锅炉排污水排入下水道前应经扩容器减压并冷却至40℃。
室外排污池内应设有简易扩容装置，并有足够的混合降温所需容积。
④连续排污系统应设置连续排污膨胀器回收二次蒸汽，并应考虑连续排污水热量的合理利用。
连续排污水宜用作热水采暖系统或水力出灰系统的补充水。
⑤锅炉房容量较大时，宜设置定期排污膨胀器，以减少排污时产生的噪声和防止烫伤事故。
⑥汽水系统的取样冷却器宜集中设置，并靠近化验室。
当取样冷却器数量较多时，可设置取样冷却槽。
水汽样品的取用温度宜低于30℃。
锅炉排污量通常通过排污率来计算。
排污率的大小，可由碱度或是含盐量的平衡关系式求出，取其两者的较大值。
按给水的碱度计算排污率：
式中：
——锅炉补给水率（）；
——补给水的碱度mmol/L；
——锅水允许碱度mmol/L；
本设计中：
；；，查蒸汽锅炉和汽水两用锅炉锅外化学水处理的水质标准得；
代入上式得排污率为：
按给水中含盐量计算排污率：
式中：
——锅炉补给水率（）；
——补给水的含盐量mg/L；
——锅水允许含盐量mg/L；
本设计中：
；；；查蒸汽锅炉和汽水两用锅炉锅外化学水处理的水质标准得；
代入上式得排污率为：
按含盐量计算的锅炉排污率较大，故本设计锅炉排污率为9.59%。
所以：
锅炉排污量；
最后求得锅炉房总给水量为：
校验误差：
故假设排污率在误差范围之内，不用进行重新计算，按假定的计算值进行选设备。
②、蒸汽锅炉连续排污水的热量应合理利用，且宜根据锅炉房总连续排污量设置连续排污膨胀器和排污水换热器。
4.锅炉排污
1）锅炉的排污系统
依据【《锅炉房设计规范》GB50041-2008】第9.2.9条规定，蒸汽锅炉连续排污水的热量应合理利用，且宜根据锅炉房总连续排污量设置连续排污膨胀器和排污水换热器。
DZL10-1.25-AⅡ型锅炉有连续排污装置，为了节能设计中选用了连续排污扩容器一台，以回收部分排污水的热量。
扩容器产生的二次蒸汽用于给水除氧，排出的高温热水引至锅炉房浴室水箱，通过盘管加热洗澡水。
锅炉的定期排污引入排污降温池，冷却至40℃以下再排入下水道。
为了锅水化验需要，每台锅炉单独设有一台锅水取样冷却器。
根据锅炉工作压力，取样冷却器选用254型取样冷却器。
2）排污扩容器选择计算
在排污扩容器中，由于压力降低而汽化所形成的二次蒸汽量可按下式计算：
式中：
——进入扩容器的排污水量，近似取用锅炉排污量，；
——锅炉工作压力下饱和水的焓，P=1.25Mpa，；
——扩容器工作压力下饱和水的焓，取用1表压，；
——扩容器压力下饱和蒸汽的焓，2706kJ/kg；
X——二次蒸汽的干度，本设计取0.97；
——排污管热损失系数，设计取0.98。
代人数值：
扩容器所需的容积：
式中：
K——容积富裕系数，本设计取1.4；
——二次蒸汽比容，其值为0.9018；
——扩容器中，单位容积的蒸汽分离强度，设计取600
代人数值：
根据计算所需扩容器容积，本设计选用PL-800/1.5型连续排污扩容器一台，其容积为1.5。
5.相对碱度的计算：
式中：
——补给水碱度，本设计中由于水质资料知，;
——锅水在额定蒸汽压力下的水解率，本设计中额定蒸汽压力1.25MPa，查得；
——补给水溶解固形物含量，本设计中由水质资料知。
代人上式解得：
查【蒸汽锅炉和汽水两用锅炉锅外化学水处理的水质标准】得，相对碱度应小于20%。
6.决定软化方法，并选择设备型号和台数
依据【《锅炉房设计规范》GB50041-2008】化学软化水处理设备的型式，可按下列要求选择：
原水总硬度小于等于6.5mmol/L时，宜采用固定床逆流再生离子交换器；原水总硬度小于2mmol/L时，可采用固定床顺流再生离子交换器。
其效果稳定，易于控制。
故本设计中原水总硬度H=3.4mmol/L，小于6.56.5mmol/L，所有采用固定床逆流再生钠离子交换器进行化学软化水处理。
【《锅炉房设计规范》GB50041-2008】第9.2.12条规定：
固定床钠离子交换器的设置不宜少于2台，其中1台为再生备用，每台再生周期宜按1224h设计。
钠离子交换器的选择计算：
见下表
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
备注
1
总软化水量
t/h
计算值
2
原水（进水）总硬度
mmol/L
已知
3.4
3
软化水（出水）总硬度
mmol/L
已知水质标准（）
选定0017强酸阳离子【①】
树脂
4
软化速度
W
m/h
根据原水硬度选择【②】
20
5
总的软化面积
F
0.866
6
实际软化面积
选择FNN-1200/20型交换器=1200mm
1.131
7
树脂装填高度
h
m
离子交换器规格
2
8
实际软化速度
m/h
15.31
9
交换器同时工作台数
n
台
选定
1
10
交换器选用台数
台
或是n+1=1+1
2
其中一台再生备用
11
交换器的工作能力
e
mol/
根据树脂特性，查表【③】
1000
12
离子交换器的软化能力
mol
Fhe=0.86621000
1732
13
每小时需软化的摩尔当量
mol/h
58.36
14
交换层树脂体积
V
2.3
15
交换器树脂总装载量
kg
1955
树脂密度一般为0.60.85t/
16
连续软化时间
t
h
28.21
17
小反洗、还原、逆流、小正洗及正洗时间
h
取定
2.2
18
工作周期
T
h
30.41
T1224h
19
软化水产量
513.95
20
小反洗流速
m/h
选定
8
21
小反洗时间
min
选定
5
22
小反洗用水量
t
0.754
23
小反洗小时用水量
t/h
9.048
24
反洗流速
m/h
查表【③】
15
【④】
25
反洗时间
min
查表【③】
15
2
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