鍋爐及鍋爐工藝課程設(shè)計(jì)

1、牡丹江市燃煤蒸汽鍋爐房設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)概況本設(shè)計(jì)為一蒸汽鍋爐房，為生產(chǎn)、生活以及廠房和住宅采暖生產(chǎn)飽和蒸汽。生產(chǎn)和生活為全年用氣，采暖為季節(jié)型用氣。生產(chǎn)用氣設(shè)備要求提供的蒸汽壓力最高為0.6mp，用氣量為3.5t/h;凝結(jié)水受生產(chǎn)過(guò)程的污染，不能回收利用。采暖用氣量為6.2t/h，其中生產(chǎn)車(chē)間為高壓蒸汽采暖，住宅則采用低壓蒸汽采暖；采暖系統(tǒng)的凝結(jié)水回收率達(dá)25%通風(fēng)用氣的凝結(jié)水回收率達(dá)80%。生活用汽主要供應(yīng)食堂和浴室的用熱需要，用氣量為0.4t/h,凝結(jié)水回收率達(dá)80%。一、 設(shè)計(jì)原始資料 1、 蒸汽負(fù)荷及參數(shù)：生產(chǎn)用汽 =3.5t/h, =0.40.6mpa, 無(wú)凝結(jié)水回收采暖用汽 =6.2

2、t/h, =0.40.6mpa,凝結(jié)水回收率=25%通風(fēng)用汽 =0.88t/h, =0.2mpa, 無(wú)凝結(jié)水回率=80%生活用汽 =0.6t/h, =0.06mpa,無(wú)凝結(jié)水回收2、 媒質(zhì)資料：元素分析成分：煤的可燃基揮發(fā)分：應(yīng)用基低位發(fā)熱量kj/kg.3、 水資資料；總硬度： h=3.1me/l永久硬度：=1.0me/l總堿度：=2.1me/lph值： ph : 7.5溶解氧： 6.58.9 mg/l懸浮物： 0溶解固形物：380me/l4、 氣象資料：1) 年主導(dǎo)風(fēng)向： 西北2) 平均風(fēng)速 : 2.2m/s 3）大氣壓 ： 98540pa4） 海拔高度 : 241.4m 5）最高地下水位

3、：-3.5m6）土壤凍結(jié)深度 : 無(wú)土壤凍結(jié)情況 -1.91m7）冬季采暖室外計(jì)算溫度：- -248）冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度：-199）采暖用氣天數(shù)：150天10) 通風(fēng)用氣天數(shù)：100天二、 熱負(fù)荷計(jì)算及鍋爐選擇 1、 熱負(fù)荷計(jì)算：（1）采暖季最大計(jì)算熱負(fù)荷 式中： 考慮熱網(wǎng)熱損失及鍋爐房汽泵、吹灰、自用蒸汽等因素的系數(shù)，取1.15； 生產(chǎn)用汽的同時(shí)使用系數(shù)，取.0.8；采暖用汽的同時(shí)使用系數(shù)，取1.0；通風(fēng)用汽的同時(shí)使用系數(shù)，取1.10；生活用汽的同時(shí)使用系數(shù)，取0.5； 1.15(0.83.5+1.06.2+1.100.88+0.50.4 )=11.69t/h （2） 平均熱負(fù)荷 t/h

4、式中： 采暖或通風(fēng)的最大熱負(fù)荷 采暖房間的設(shè)計(jì)溫度 采暖期采暖或通風(fēng)室外計(jì)算溫度 采暖室外平均溫度所以得 ： =12.98 t/h（3）全年熱負(fù)荷 t/h = =0.895kg/h =12.875 t/h (4) 非采暖季最大計(jì)算熱負(fù)荷 q=k（kd+kd=1.15(0.83.5+0.50.4)=3.45 t/h2鍋爐型號(hào)與臺(tái)數(shù)的確定 根據(jù)最大計(jì)算熱負(fù)荷11.19 t/h及生產(chǎn)、采暖和生活用均不大于0.6mpa， shl4-0.7/160-ai型鍋爐3臺(tái)。四、水處理設(shè)備的選擇及計(jì)算1、 給水設(shè)備的選擇水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力的確定 : (+ +) t/h 式中： 鍋爐補(bǔ)給水量t/h 熱水管網(wǎng)補(bǔ)給水

5、量t/h 水處理設(shè)備自耗軟水量t/h 工藝生產(chǎn)需要軟水量t/h 裕量系數(shù) 取 1.2 所以得： g=25 t/h鍋爐補(bǔ)給水量 =（）d t/h d 鍋爐房額定蒸發(fā)量t/h,由鍋爐型號(hào)可知d=4 t/h合格的凝結(jié)水回收量t/h、 設(shè)備和管道漏損 這里取0.5% p鍋爐排污率，%，本計(jì)算根據(jù)水質(zhì)計(jì)算，取10%。 所以得 ： =13.56 t/h 因?yàn)?： = f t/h 得 ： =510.441=2.205 t/h2、決定軟化方法，并選擇設(shè)備型號(hào)和臺(tái)數(shù)，計(jì)算藥劑消耗量。(1) 給水泵的選擇 給水泵臺(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)能適應(yīng)鍋爐房全年負(fù)荷變化的要求。本鍋爐房擬選用4 臺(tái)電動(dòng)給水泵，其中1臺(tái)備用。采暖季3臺(tái)

6、啟用，其流量應(yīng)大于1.2x12.68 = 16.27 t/h，現(xiàn)選用：型號(hào) 6ba9 流量 9 揚(yáng)程 1325 kpa電機(jī)型號(hào) 功率 9.5 kw轉(zhuǎn)數(shù) 3860 r/min進(jìn)水管dg50， 出水管dg50。 （2）給水箱體積的確定 給水箱體積，按儲(chǔ)存1.25h的鍋爐房額定蒸發(fā)量設(shè)計(jì)，外行尺寸300025002000，合計(jì)15。 鍋水相對(duì)堿度=0.05 鍋爐補(bǔ)給水堿度2.1me/l 鍋爐補(bǔ)給水溶解固形物：380me/l 碳酸鈉在鍋內(nèi)分解率 ，根據(jù)所選鍋爐型號(hào)查表的10根據(jù)低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍋水相對(duì)堿度應(yīng)小于0.2，所以符合要求。根據(jù)原水水質(zhì)指標(biāo)，本設(shè)計(jì)擬采用鈉離子交換法軟化給水。由于原水總硬

7、度為 3.1，屬中硬度水，所以決定選用逆流再生鈉離子交換器兩臺(tái)，以732樹(shù)脂為交換劑。軟化水量=10.42t/h 軟化速度根據(jù)原水 得 20m/h 所需交換器截面積=0.521 實(shí)際交換器截面積根據(jù)選用選用750交換器兩臺(tái)得f=0.441 運(yùn)行時(shí)實(shí)際軟化速度v=/f=10.42/0.441 =23.63m/h交換劑體積v=hf=1.50.4410.66 當(dāng)選用732樹(shù)脂時(shí)交換劑工作能力11001500這里取1500 交換劑的工作容量e=再生劑（食鹽）純度=95 再生劑單耗q= 90g/ge再生一次所需再生劑量 =eq/1000=79290/10000.95=75.03再生液濃度=7%稀鹽溶液池

8、的體積： b 一次再生用鹽量103（由下面計(jì)算可得） 鹽溶液濃度 一般取4%5% 這里取4% 鹽溶液密度 這里取1.0268所以得：=1.65 貯鹽池體積 = a每晝夜用鹽量，這里取85kg n貯鹽天數(shù)，這里取10天 鹽的視密度 1.0268（查下表得）所以得：=2.32 一次再生耗鹽量b=交換劑工作交換量這里取1500 mol/f 交換器截面積0.441 h交換劑層的高度 1.5m鹽的純度這里取0.96b 再生劑單耗 這里取100所以得：b=103 kg鹽液泵的選擇鹽液泵的作用：其一是把濃鹽液提升到稀鹽液池；其二是輸送稀鹽液至離子交換器，過(guò)量的部分稀鹽液池進(jìn)行擾動(dòng)，使之濃度均勻。鹽液泵運(yùn)行時(shí)

9、間短，不需設(shè)制備用泵。為防鹽液腐蝕，選用102型塑料泵一臺(tái)：流量6t/h，揚(yáng)程196pa，電極功率1.7kw，轉(zhuǎn)速2900r/min。該泵進(jìn)口管徑dg40，dg40。原水加壓泵的選擇有時(shí)自來(lái)水水壓偏低，為了確保再生時(shí)所需的反洗水壓和軟化過(guò)程所需克服交換器阻力的水壓，特設(shè)置原水加壓泵1臺(tái)：型號(hào) 6ba9 流量 9 揚(yáng)程 1325 kpa電機(jī)型號(hào) 功率 9.5 kw轉(zhuǎn)數(shù) 3860 r/min進(jìn)水管dg30， 出水管dg30。型號(hào)，流量6/h,計(jì)算鍋爐排污量，并擬定排污系統(tǒng)和熱回收方案。鍋爐排污量的計(jì)算鍋爐排污量通常通過(guò)排污率來(lái)計(jì)算。排污率的大小，可由堿度或含鹽量的平衡關(guān)系式求出，取兩者的最大值。按

10、給水的堿度計(jì)算排污率： 式中： 給水的堿度，由水質(zhì)資料可知為2.1me/l; 鍋水允許堿度，根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)燃用固體燃料的水火管鍋爐為 22 me/l; =100% = 10%按給水中含鹽量（溶解固形物）計(jì)算排污率： 其中：給水含鹽量，已知 380 me/l，鍋爐的含鹽量，為4000me/l，所以： =10% 因?yàn)椋鶕?jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定鍋爐蒸汽壓力小于1.6mpa時(shí)，鍋爐的排污率不應(yīng)超過(guò)10%，故鍋爐排污率取 10%符合要求。（1） 軟化水量的計(jì)算鍋爐房采暖季的最大給水量與凝結(jié)水回收量之差，即為本鍋爐房所需補(bǔ)充的軟化水水量： =1.0311.19（1+0.1）-（0.256.2-0.80.88）=

11、10.42 t/h（2） 鈉離子交換器的選擇計(jì)算 鈉離子交換器的選擇計(jì)算表（表1） 逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器在連續(xù)運(yùn)行810周期后，一般宜進(jìn)行一次大反洗，以除去交換劑層中的污物和破碎的交換劑顆粒。大反洗流速取10。時(shí)間約15。 大反洗后的第一次再生，其再生劑耗量比正常運(yùn)行時(shí)約增大一倍。 大反洗前，應(yīng)先進(jìn)行小反洗，以保護(hù)中間排管裝置。（3） 再生液（鹽液）的配置和儲(chǔ)存設(shè)備 為減輕搬運(yùn)食鹽等的勞動(dòng)強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)采用濃鹽液池保存食鹽的方法，即將運(yùn)來(lái)食鹽直接倒入濃鹽液池。再生時(shí)，把濃鹽液提升到稀鹽液池，用軟水稀釋至要求的程度，再由鹽液泵輸送至離子交換器再生。1） 濃鹽液池體積的計(jì)算本鍋爐房鈉

12、離子交換器運(yùn)行周期為24.8+2.83=27.63，每再生一次需耗鹽75.03kg，如按儲(chǔ)存10天的食鹽用量計(jì)算，則濃溶液（濃度26%）池的體積為 2） 稀鹽液池體積的計(jì)算再生一次需稀鹽液（濃度5%）的體積為1.07，若按有效容積系數(shù)0.8計(jì)算，稀鹽液池體積為1.5m。本設(shè)計(jì)擬用混凝土砌筑一個(gè)尺寸為200020001000鹽池。濃，稀鹽池各一半。3） 鹽液泵的選擇鹽液泵的作用：其一是把濃鹽液提升到稀鹽液池；其二是輸送稀鹽液至離子交換器，過(guò)量的部分稀鹽液池進(jìn)行擾動(dòng)，使之濃度均勻。鹽液泵運(yùn)行時(shí)間短，不需設(shè)制備用泵。為防鹽液腐蝕，選用102型塑料泵一臺(tái)：流量6t/h，揚(yáng)程196pa，電極功率1.7k

13、w，轉(zhuǎn)速2900r/min。該泵進(jìn)口管徑dg40，dg40。4）原水加壓泵的選擇有時(shí)自來(lái)水水壓偏低，為了確保再生時(shí)所需的反洗水壓和軟化過(guò)程所需克服交換器阻力的水壓，特設(shè)置原水加壓泵1臺(tái)：型號(hào) 6ba9 流量 9 揚(yáng)程 1325 kpa電機(jī)型號(hào) 功率 9.5 kw轉(zhuǎn)數(shù) 3860 r/min進(jìn)水管dg30，出水管dg30。型號(hào)，流量6/h,除氧設(shè)備的選擇計(jì)算根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，額定恒發(fā)量大于2t/h的蒸汽鍋爐，需要設(shè)置除氧設(shè)備，本設(shè)計(jì)方案中采用的是shl4-0.7/160-ai型鍋爐，五 、汽水系統(tǒng)主要管道管徑的確定 1鍋爐房最大的用水量及自來(lái)水總管管徑的計(jì)算 2自來(lái)水總管的流量，即為鍋爐最大用水量

14、，包括以下幾項(xiàng)：（1） 運(yùn)行交換器的軟水流量g=10.42 t/h（2） 備用交換器再生過(guò)程中的最大瞬量流量，以正洗流量計(jì)，取18 fv=0.44118=7.94t/h（3） 引風(fēng)機(jī)及給水泵的冷卻水流量，按風(fēng)機(jī)軸承箱進(jìn)水管徑d40，水速4m/s計(jì)算，冷卻水流量約2.5t/h；（4） 煤廠，渣廠用水量，估計(jì)約0.5t/h；（5） 化驗(yàn)及其他用水量，大約0.7t/h；（6） 生活用水量，粗略取計(jì)1t/和。 （7） 如此鍋爐房最大小時(shí)用水量大約為 (10.42+7.94+2.5+0.5+0.7+1)=23.06t。若 取管內(nèi)水速為1.5m/s，則自來(lái)水總管管徑可由下式計(jì)算： =2= 本設(shè)計(jì)選用自來(lái)水

15、總管管徑=894mm 2與離子交換器相接的各管管徑的確定 交換器上個(gè)連接管管徑與其本體的對(duì)應(yīng)管徑一致，即除進(jìn)鹽液管管徑為d30外，各管管徑均為d50。 3給水管管徑的確定（1） 給水箱出水總管管徑 出水總管的流量，按采暖季給水量g（12.68t/h）考慮，若取管內(nèi)水速為2m/s，則所需總管內(nèi)徑為48mm。本設(shè)計(jì)適當(dāng)留有余量，選用管徑733.5mm （2） 給水母管管徑的確定 本設(shè)計(jì)采用單母管給水系統(tǒng)。給水母管管徑確定與給水箱出水總管相同，即733.5mm。進(jìn)入鍋爐的給水支管與鍋爐本體的給水管管徑相同，直徑為44.53.5mm，且在每一支管上裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。4蒸汽姆管管徑 （1）蒸汽母管管徑為了便于

16、操作以及確保檢修時(shí)的安全，每臺(tái)鍋爐的蒸汽母管直接接入分氣缸，其直徑為1334mm；每臺(tái)鍋爐的出口和分汽缸入口分別裝有閘閥和截止閥。（1） 產(chǎn)用蒸汽管管徑生產(chǎn)用汽管的蒸汽流量g=kd=1.123.5=3.92t/h生產(chǎn)用汽壓力為0.4mpa，v=0.3816m/kg，蒸汽流速取35m/s，則d=2=0.123m選取生產(chǎn)用汽管管徑為1334mm （3）采暖用蒸汽管管徑采暖用汽管流量為1.126.2=6.94t/h,蒸汽壓力為0.2mpa,仍按流速35m/s計(jì)算，d=2=0.249m決定選取管徑2738.mm。（4）生活用蒸汽管管徑 蒸汽流量為1.120.4=0.448t/h，蒸汽壓力取用0.4m，

17、v=0.3816m/kg則d=2=0.042m經(jīng)計(jì)算決定選用管徑為573mm無(wú)縫鋼管。（5）通風(fēng)用蒸汽管管徑 蒸汽流量為1.120.88=0.987t/h，蒸汽壓力和取用流速與采暖蒸汽管相同，d=0.094m經(jīng)計(jì)算決定選用管徑為1084mm無(wú)縫鋼管。 六 分汽缸的選用1. 分汽缸的直徑的確定已經(jīng)知道采暖期最大計(jì)算熱負(fù)荷=11.19t/h,蒸汽壓力p=0.6mpa，比容=0.3155/kg，若蒸汽在分汽缸中流速w取15m/s，則風(fēng)汽缸所需直徑為本設(shè)計(jì)采用3779mm無(wú)縫鋼管作為分汽缸的筒體2. 分汽缸筒體長(zhǎng)度的確定分汽缸筒體長(zhǎng)度取決于接管管徑，數(shù)目和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)還顧及接管上的閥門(mén)的啟閉操作的便

18、利。本設(shè)計(jì)的分汽缸筒體上，除接有三根來(lái)自鍋爐的進(jìn)汽管（1334mm）和供生產(chǎn)（1334mm）、采暖（2738mm）及生活用汽（1084.35mm）的輸出管外，還接有鍋爐房自用蒸汽管（573.5mm），備用管接頭（1084mm）、壓力表接管（253mm）以及疏水氣管等。分汽缸筒體結(jié)構(gòu)和管徑布置如圖1所示，筒體由3779mm無(wú)縫鋼管制作，長(zhǎng)度為2820mm。七、送、引風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備選擇計(jì)算 為了避免互相干擾，鍋爐的通風(fēng)除塵系統(tǒng)按單臺(tái)機(jī)組獨(dú)立設(shè)置。以下均按單臺(tái)鍋爐的額定負(fù)荷為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。1 鍋爐燃料消耗量的計(jì)算根據(jù)生產(chǎn)用汽參數(shù)，本鍋爐房降壓到0.7mpa運(yùn)行。在此工作壓力下，查得=170.42，=2

19、768.4kj/kg ，r=2047.5kj/kg。又知固體不完全燃燒熱損失=10%，鍋爐效率=72%以及蒸汽濕度w=2%，給水溫度45，如此，燃料消耗量= = 814kg/h 而計(jì)算燃料消耗量為 bj=b(1-) =814（1-0.1）=733kg/h 2理論空氣量和煙氣量v=1/0.21（1.866+0.7+5.55-0.7）=4.81 v=5.223送風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算 已知爐膛入口的空氣過(guò)量系數(shù)=1.3，在計(jì)算及修正裕度后，每臺(tái)送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為=5528.4/h 其中，為送風(fēng)機(jī)流量?jī)?chǔ)備系數(shù)，取1.05 因缺空氣阻力計(jì)算資料，如按煤層及爐排阻力為748pa、風(fēng)道阻力為98pa估算，則送風(fēng)機(jī)所需

20、風(fēng)壓為 pa其中，為送風(fēng)機(jī)壓頭儲(chǔ)備系數(shù)，取1.1；為送風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)條件下的空氣溫度，有風(fēng)機(jī)樣本查值為20c。 所以，選用t4-72-11型no4a送風(fēng)機(jī)，規(guī)格：風(fēng)量7460 /h，風(fēng)壓為1290pa；電機(jī)型號(hào)，功率5.5kw，轉(zhuǎn)速1450r/min4、引風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算 計(jì)算除塵器的漏風(fēng)系數(shù)后，引風(fēng)機(jī)入口處的過(guò)量 系數(shù)=1.65和排煙系數(shù)=200，取流量?jī)?chǔ)備系數(shù)=1.1，則引風(fēng)機(jī)所需流量為=12141 需由引風(fēng)機(jī)克服的阻力，包括：（1） 鍋爐本體的阻力按鍋爐制造廠提供資料，取588pa（2） 省煤器的阻力根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，省煤器管布置為橫4縱10，所以其阻力系數(shù)為 =0.5=0.510=5而流經(jīng)省煤器的

21、煙速為8.56m/s，煙溫為290，有教材線算圖8-3查的=22.6pa，再進(jìn)行重復(fù)修正，則省煤器的阻力為 =117pa（3） 除塵器阻力本鍋爐房采用xs-4b型雙旋風(fēng)除塵器，當(dāng)煙氣量為12000/h，阻力損失686pa 。(4)煙囪抽力的煙道阻力由于本系統(tǒng)為機(jī)械通風(fēng)，煙囪的抽力和阻力均忽略不計(jì)；煙道阻力約計(jì)為147pa。因此，鍋爐引風(fēng)系統(tǒng)的總阻力為 =+=1538 pa引風(fēng)機(jī)所需壓力=pa其中風(fēng)壓儲(chǔ)備系數(shù)取1.2，引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)條件下介質(zhì)溫度=200。所以，本設(shè)計(jì)選用y5-47型no6c引風(fēng)機(jī)，其流量12390/h，風(fēng)壓2400 pa電機(jī)型號(hào)y1602，功率15 kw，轉(zhuǎn)速2620 r/min。

22、 5.煙氣除塵設(shè)備的選擇鏈條鍋爐排出的煙氣含塵濃度大約在2000mg/以上，以減少大氣污染，本鍋爐房選用xs-4b雙旋風(fēng)除塵器，起主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：煙氣流量12000，進(jìn)口截面尺寸1200300mm，煙速9.3m/s；出口截面尺寸606mm，煙速11.8m/s；煙氣凈化效率90%92%；阻力損失588686pa。除塵后，煙氣的含塵濃度為=200 6.煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算本鍋爐房三臺(tái)鍋爐用一個(gè)煙囪，擬用紅磚砌筑，根據(jù)鍋爐房容量，由指導(dǎo)書(shū)中表6選用煙囪高度為40m。煙囪設(shè)計(jì)主要是確定其上、下口直徑。煙囪上、下口直徑的計(jì)算 1） 出口處的煙氣溫度煙氣高度為40m，則煙囪的溫降為=4.6其中修正系數(shù)a，可據(jù)磚

23、煙囪平均壁厚0.5m，由教材表87查得為0.4。如此，煙囪出口出的煙溫=-=200-4.6=195.42） 煙囪出口直徑 =30906/h若取煙囪出口處的煙速為？m/s，則煙囪出口直徑0.95m本鍋爐房煙囪的出口直徑為1m 。3） 煙囪底部直徑若取煙囪錐度i=0.02，則煙囪底部直徑為 =+2=1+2+0.02340=2.6m八、燃料供應(yīng)及灰渣清除系統(tǒng) 本鍋爐房運(yùn)煤系統(tǒng)按三班制設(shè)計(jì)。因耗煤量不大，擬采用半機(jī)械化方式，即用電動(dòng)葫蘆吊煤罐上煤，吊煤罐的有效容積為？?；以B續(xù)排出，用人工手推車(chē)定期送至渣場(chǎng)。1 燃料供應(yīng)系統(tǒng)（1） 鍋爐房最大小時(shí)耗煤量計(jì)算按采暖季熱負(fù)荷計(jì)算：=2.28 t/h(2) 運(yùn)煤系統(tǒng)最大運(yùn)輸能力的確定 按三班工作制作業(yè)設(shè)計(jì)，最大運(yùn)煤量為 =8t/h 式中： k考慮鍋爐房將來(lái)發(fā)展的系數(shù)，取1； m運(yùn)輸不平衡系統(tǒng)，一般采取1.2； 運(yùn)煤系統(tǒng)每班的工作時(shí)數(shù)，取6。82.2811.2/6=3.65 t/h 按吊煤罐有效溶劑估算，每小時(shí)吊煤8罐。2、 灰渣清除系統(tǒng)（1）鍋爐放最大小時(shí)除灰