鍋爐房課程設(shè)計初步

1、第五篇鍋爐房課程設(shè)計示例一 、 三臺KZL4-0.7-A鍋爐房工藝設(shè)計設(shè)計題目：××廠廠區(qū)及生活區(qū)的供熱鍋爐房工藝設(shè)計一設(shè)計概況本設(shè)計為一蒸汽鍋爐房,為生產(chǎn)、生活以及廠房和住宅采曖生產(chǎn)飽和蒸汽。生產(chǎn)和生活為全年性用汽,采暖為季節(jié)性用汽。生產(chǎn)用汽設(shè)備要求提供的蒸汽壓力最高為0.4MPa,用汽量為3.7t/h,凝結(jié)水受生產(chǎn)過程的污染,不能回收利用。采暖用汽量為7.8t/h,其中生產(chǎn)車間為高壓蒸汽采暖,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65%。生活用汽主要供應(yīng)食堂和浴室的用熱需要,用汽量計0.7t/h,無凝結(jié)水回收。二原始資料.1燃煤資料元素分析成分 C'=

2、57.42%,H'=3.81%,SF=0.46%,0'=7.16%, N'=0.93%,A''=21.37%,W'=8.85%, 煤的可燃基揮發(fā)分 V'=38.48%,應(yīng)用基低位發(fā)熱量 Qydw=21350kJ/kg。2.水質(zhì)資料 總硬度 H0 7.35 me/L, 永久硬度 HFT 4.35 me/L, 暫時硬度 HT 3.0 me/L, 總堿度 A0 43.0 me/L, PH 8.27, 溶解固形物 550 me/L0 3.氣象資料冬季采暖室外計算溫度 12, 冬季通風(fēng)室外計算溫度 6，夏季通風(fēng)室外計算溫度 30，采暖天數(shù) 121；

3、主導(dǎo)風(fēng)向 北,；大氣壓力 101998 Pa;地下水位 2.5 m。4.蒸汽負荷及參數(shù) 生產(chǎn)用汽 D1=3.7t/h, P1=0.4MP； 無凝結(jié)水回收；采暖用汽 D2=7.8t/h, P2=0.3MPa; 凝結(jié)水回收率a=65%;生活用汽 D3=0.7t/h, P2=0.3MPa； 無凝結(jié)水回收,三熱負荷計算及鍋爐選擇1.熱負荷計算1采暖季最大計算熱負荷Dmax1=K0(K1D1+K2D2+K3D3) t/h式中 K0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1.055；K1生產(chǎn)用汽的同時使用系數(shù),取0.85，K2采曖用汽的同時使用系數(shù),取1,K3生活用汽的同時使用系數(shù),取0

4、.50， Dmax1=1.05(0.8×3.7+1×7.8+0.5×0.7)=11.67t/h2非采暖季最大計算熱負荷Dmax2= K0(K1D1+ K3D3 )=1.05(0.8×3.7+0.5×0.7)=3.48t/h2.鍋爐型號與臺數(shù)的確定根據(jù)最大計算熱負荷11.67 t/h及生產(chǎn)、采暖和生活用汽壓力均不大于0.4MPa,本設(shè)計選用KZL4-0.7-A型鍋爐三臺。采暖季三臺鍋爐基本上滿負荷運行;非采暖季一臺鍋爐運行,負荷率約在80%左右。鍋爐的維修保養(yǎng)可在非采暖季進行,故本鍋爐房不設(shè)置備用鍋爐。四給水及水處理設(shè)備的選擇1.給水設(shè)備的選擇1

5、鍋爐房給水量的計算G=K Dmax (1+PPw) t/h式中 K給水管網(wǎng)漏損系數(shù),取1.03;Dmax鍋爐房蒸發(fā)量, t/h;PPw鍋爐排污率,%,本設(shè)計根據(jù)水質(zhì)計算,取10%。對于采暖季,給水量為G1=K Dmax1 (1+PPw) =1.03×11.67(1+0.10)=13.22 t/h對于非采暖季為G2=K Dmax 2(1+PPw) =1.03×3.48(1+0.10)=3.94 t/h2給水泵的選擇給水泵臺數(shù)的選擇,應(yīng)能適應(yīng)鍋爐房全年負荷變化的要求。本鍋爐房擬選用四臺電動給水泵,其中一臺備用。采暖季三臺啟用,其總流量應(yīng)大于1.l×13.22 t/h,

6、現(xiàn)選用：型號 1 GC-5流量 6 m3/h揚程 11271 kPa電機型號 Y132S2-2功率 7.5 KW轉(zhuǎn)數(shù) 2950 r/min選水管 Dg40, 出水管Dg40因KZL4-0.7-A型鍋爐為輕型爐墻結(jié)構(gòu),爐體蓄熱能力不大,停電時,“給水泵停止給水不會造成鍋爐缺水事故”。所以,本設(shè)計不設(shè)置備用汽動給水泵。3給水箱體積的確定本鍋爐房容量層小,按"低壓鍋爐水質(zhì)標準",規(guī)定給水應(yīng)經(jīng)除氧處理?？紤]到作為課程設(shè)計的示例之一,為簡化系統(tǒng),本鍋爐房按不設(shè)給水除氧裝置布置,將凝結(jié)水箱和軟水木箱合一,作為鍋爐的給水箱。為保證給水的安全可靠和檢修條件,給水箱設(shè)中間隔板,以便水箱檢修時

7、互相切換使用。給水箱體積,按貯存1.25h的鍋爐房額定蒸發(fā)量設(shè)計,外形尺寸為3600×2500×2000mm,計15m3。2.水處理系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選擇根據(jù)原水水質(zhì)指標,本設(shè)計擬采用納離子交換法軟化給水。由于原水總硬度高達7.35me/L,屬高硬度水,所以決定選用逆流再生納離子交換器兩臺,以732排樹脂為交換劑。為提高軟化效果和降低鹽耗,兩臺交換器串聯(lián)使用，當?shù)谝慌_交換器的軟化水出現(xiàn)硬度時,隨即把第二臺串入使用；直至第一臺交換器出水硬度達11.5 Ine/L時,停運第一臺,準備再生,由第二臺交換器單獨運行軟化,如此循環(huán)使用。為防止交換劑層亂層,在再生和逆流沖洗時采用低流速方法

8、,再生流速限制在1.51.8m/h。1鍋爐排污量的計算鍋爐排污量通常通過排污率來計算,排污率的大小,可由堿度或含鹽量的平衡關(guān)系式求出,取其兩者的較大值。按給水的堿度計算排污率：PA= %式中 A g s給水的堿度,由水質(zhì)資料知為3.0 me/L；Ag 鍋水允許堿度,據(jù)水質(zhì)標準,對燃用固體燃料的水火管鍋爐為22 me/L；a凝結(jié)水回收率,本設(shè)計可由下式?jīng)Q定；a= = =43.44% PA= = 9.43% 按給水中含鹽量溶解固形物計算排污率PS= % 其中給水含鹽量,已知為550mg/L,鍋水允許含鹽量, 為4000mg/L, PS= = 9.02%故此,鍋爐排污率取10%。2軟化水量的計算鍋爐

9、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充的軟化水量： Grs=KDmax1 (1+PPw)a2D2 =1.03×11.67(1+0.10) 0.65×7.8=8.15t/h3鈉離子交換器的選擇計算表5-1表 5-1序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1.軟化水量Grst/h先前計算8152.軟化速度 arsm/h根據(jù)原水H0=7.35me/L103.所需交換器截面積Fm 2Grs/ rs =8.15/100.8154.實際交換器截面積Fm 2選用1000交換器兩臺,輪換運行0.7855.交換劑層高度hm交換器產(chǎn)品規(guī)格26.運行時實際軟化速度m/hGrs/F

10、 =8.15/0.78510.387.交換劑體積Vm 3hF=2×0.7851.578.交換劑工作能力E0ge/m3732#樹脂1100150011009.交換器工作容量EgeVE0=1.57×1100|172710.運行延續(xù)工作時間Th =29.011.小反洗時間1min取用1012.小反洗水流速度m/h取用913.小反洗耗水量V1m 3F1=0.785×9×10/601.1814.靜置時間2min交換刻回落、壓脂平整,取用415.再生劑食鹽純度%工業(yè)用鹽,取用9516.再生劑單耗qg/ge逆流再生9017.再生一次所需再生劑量GykgEq/1000C

11、y=163.618.再生液濃度Cy%取用519.再生一次所需劑量Vzsm 3Cy/1000Cy=163.6/1000×0.053.2720.再生一次耗水量V3m 3近似等于Vzs3.2721.再生速度3m/h低速逆流再生,取1.822.再生時間3min60V3/F3=60×3.27/0.785×1.813923.逆流沖洗時間4min低速將再生液全部頂出交換器7524.逆施沖洗耗水量V4m 33F4/60=1.8×0.785×75/601.7725.小正洗時間5min取用826.小正洗速度5m/h取用827.小正洗耗水量V5m 3F55/60=0

12、.785×8×8/600.8428.正洗時間6min取用1029.正洗速度6m/h取用1030.正洗耗水量V6m 3F66/60=0.785×10×10/601.331.再生過程所需總時間min1+2+3+4+5+6=10+4+139+75+8+1024632.再生需用自來水耗量Vslm 3V1+V5+V6=1.18+0.84+1.33.3233.再生需用軟水耗量Vrsm 3V3+V4=3.27+1.775.0434.再生一次總耗水量Vzm 3Vsl+Vrs=3.32+5.048.36逆流再生離子交換器在連續(xù)運行810周期后,一般宜進行一次大反洗,以除去

13、交換劑層中的污物和破碎的交換劑顆粒。大反洗流速取10m/h,時間約15min大反洗后的第次再生,其再生劑耗量比正常運行時約增大一倍。大反洗前,應(yīng)先進行小反洗,以保護中間排管裝置。4再生液鹽液的配制和貯存設(shè)備 為減輕搬運食鹽等的勞動強度,本設(shè)計采用濃鹽溶液池保存食鹽的方法,即將運來食鹽直接倒入濃鹽液池。再生時,把濃鹽液提升到稀鹽液池,用軟水稀釋至要求濃度,再由鹽液泵輸送至離子交換器再生,1濃鹽液池體積的計算本鍋爐房銷離子交換器運行周期為29+4.1臼3311,每再生一次需耗鹽163.6kg,如按貯存10天的食鹽用量計算,則濃鹽液濃度26%池體積為 = 4.57%2稀鹽液池體積的計算再生一次所需稀

14、鹽液濃度5%的體積為3.27 m3,若按有效容積系數(shù)0.8計算,稀鹽液池體積為4 m3本設(shè)計擬用混凝土砌筑一個尺寸為3000×2000×1500鹽池,濃、稀鹽池各為一半。 5鹽液泵的選擇鹽液泵的作用:其一是將濃鹽液提升至稀鹽液池,其二是輸送稀鹽液至離子交換器,過量的部分稀鹽液流回稀鹽液池進行擾動,使之濃度均勻。鹽液泵運轉(zhuǎn)時間短,不需設(shè)置備用泵。為防鹽液腐蝕,選用102型塑料離心泵一臺；流量6 t/h,揚程196 kPa,電機功率1.7 KW,轉(zhuǎn)速2900 r/min,該泵進口管徑Dg40,出口管徑Dg3206原水加壓泵的選擇有時自來水水壓偏低,為了確保再生時所需的反洗水壓和

15、軟化過程所需克服交換器阻力的水壓,特設(shè)置原水加壓泵1臺：型號IS6540250,流量12 m3h,揚程196kpas電機Y100L14,功率2.2KW,轉(zhuǎn)速1450rGI。該泵進口管徑Dg40,出口管徑也為Dg40。五汽水系統(tǒng)主要管道管徑的確定1.鍋爐房最大用水量及自來水總管管徑的計算自來水總管的流量,即為鍋爐房最大用水量,包括以下幾項：1運行交換器的軟水流量Grs, 計8.15 t/h2備用交換器再生過程中的最大瞬時流量,以正洗流量計,F6=0.785×19=7.85 t/h；3引風(fēng)機及給水泵的冷卻水流量,按風(fēng)機軸承箱進水管徑Dg15、水速2m/s計算,冷卻水流量約1.3 t/h；

16、4煤場、渣場用水量,估計約0.5t/h；5化驗及其他用水量,約0.7t/h；6生活用水量,粗略取值1t/h。如此,鍋爐房最大小時用水量約為19.5t。若取管內(nèi)水速為1.5m/s,則自來水總管管徑可由下式計算： d0=2 =2 =0.068 m本設(shè)計選用自來水總管管徑d0=89×4 mm。2.與離子交換器相接的各管管徑的確定交換器上各連接管管徑與其本體的對應(yīng)管徑一致,即除進鹽液管管徑為Ds40外,其余各管管徑均為Dg50。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G113.22 t/h考慮,若取管內(nèi)水選為2m/s,則所需總管內(nèi)徑為48 mm。本設(shè)計適當留有余

17、量,選用管徑為73×3.5mm2給水母管管徑本設(shè)計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73×3.5mm。進入鍋爐的給水支管與鍋爐本體的給水管管徑相同,直徑為44.5×3mm,且在每一支管上裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。4.蒸汽管管徑的確定1蒸汽母管管徑為便于操作以及確保檢修時的安全,每臺鍋爐的蒸汽母管直接接入分汽缸,其直徑為133×4 mm在每臺鍋爐出口和分汽缸入口分別裝有閘閥和截止閥。2生產(chǎn)用蒸汽管管徑生產(chǎn)用汽管的蒸汽流量G1=KoD1=1.05×3.7=3.89t/h,生產(chǎn)用汽壓力為0.4MPa, =0.3816m3/kg。蒸汽流速取

18、35m/s,則 dzl=2=2=0.122 m選取生產(chǎn)用汽管管徑為133×4 mm。3采暖用蒸汽管管徑e采暖用汽管流量為1.05×7.8=8.19t/h,蒸汽壓力為0.3IUPa,仍按流速35m/s計算,決定選取管徑219×6mm。4生活用蒸汽管管徑蒸汽流量為1.05×0.7=0.74t/h,蒸汽壓力和取用流速與采暖蒸汽管相同,經(jīng)計算決定選用管徑為73×3.5mm的無縫鋼管。六分汽缸的選用1.分汽缸的直徑的確定已知采暖期最大計算熱負荷Dmax1 =11.67t/h,蒸汽壓力P=0.4MPa,比容=0.3816m3/kg,若蒸汽在分汽缸中流速取用

19、15m/s,則分汽缸所需直徑為D=2=2=0.324 mm本設(shè)計擬采用377×9mm的無縫鋼管作為分汽缸的簡體。2.分汽缸簡體長度的確定分汽缸簡體長度取決于接管管徑、數(shù)目和結(jié)構(gòu)強度,同時還應(yīng)顧及接管上閥門的啟閉操作的便利。本設(shè)計的分汽缸簡體上,除接有三根來自鍋爐的進汽管133×4和供生產(chǎn),133×4、采曖219×6及生活73×3.5用汽的輸出管外,還接有鍋爐房自用蒸汽管57×3.5、備用管接頭108×4、壓力表接管25×3以及疏水,飛管等。分汽缸簡體結(jié)構(gòu)和管孔布置如圖5-1所示,簡體由377×9無縫鋼管制

20、作,長度為2820mm。 七送、引風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備選擇計算為了避免相互干擾,鍋爐的通風(fēng)除塵系統(tǒng)按單臺機組獨立設(shè)置。以下均按單臺鍋爐的額定負荷為基礎(chǔ)進行計算。1.鍋爐燃料消耗量的計算根據(jù)生產(chǎn)用汽參數(shù),本鍋爐房降壓至0.5MPa運行。在此工作壓力下,查得tb=158、i=2754.6kJ/kg、r=2087.6kJ/kg。又知固體不完全燃燒熱損失q4=10%、鍋爐效率=72%以及蒸汽濕度FV=2%,給水溫度45。如此,燃料消耗量B=669kg/h而計算燃料消耗量為Bj=B(1)=669（1）602kg/h,2.理論空氣量和理論煙氣量=0.0889(C y+0.375Sy+0.265Hy0.0333Oy

21、=0.0889(57.42+0.375×0.46+0.265×3.81-0.0333×7.16=5.89m3N/kg=0.01866(Cy+0.375Sy)+0.79+0.008Ny+0.111Hy+0.0124Wy+0.0161=0.01866(57.42+0.375×0.46)+0.79×5.89+0.008×0.93十0.111×3.81+0.0124×8.85+0.0161×5.89=6.15 m3N /kg3.送風(fēng)機的選擇計算已知爐膛入口的空氣過量系數(shù)G;=1.30,在計及修正和裕度后,每臺鍋爐

22、的送風(fēng)機的風(fēng)量為sf =1a1 Bj × =1.05×1.30×602×5.89×=5337 m3/h其中,1為送風(fēng)機流量儲備系數(shù),取1.05。因缺空氣阻力計算資料,如按煤層及爐排阻力為784Pa、風(fēng)道阻力為98Pa估算,則送風(fēng)機所需風(fēng)壓為Hsf=2=10.1（748+98）=997Pa其中, 2為送風(fēng)機壓頭儲備系數(shù),取1.1, tsf為送風(fēng)機設(shè)計條件下的空氣溫度,由風(fēng)機樣本查知為20。所以,選用T47211型4A送風(fēng)機,規(guī)格：風(fēng)量7460m3/h,風(fēng)壓1290Pa；電機型號Y132S12,功率5.5KW,轉(zhuǎn)速1450r/min。4.引風(fēng)機的選

23、擇計算計及除塵器的漏風(fēng)系數(shù)a=0.051后，引風(fēng)機入口處的過量空氣系數(shù)a py=1.65和排煙溫度py=200,取流量儲備系數(shù)1=1.1,則引風(fēng)機所需流量為=1Bj+1.0161(apy-1) =1.1×6026.15+1.0161(1.65-1) ×5.89 =11444mvh需由引風(fēng)機克服的阻力,包括:1鍋爐本體的阻力按鍋爐制造廠提供資料,取h1588Pa。2省煤器的阻力根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計,省煤器管布置為橫4縱10,所以其阻力系數(shù)為=0.5Z2=0.5×10=5,而流經(jīng)省煤器的煙速為8.56m/s,煙溫為290,由教材線算圖8查得于=22.6Pa,再進行重度修,則省

24、煤器阻力為：h2=×=5×22.6×=117 Pa3除塵器的阻力本鍋爐房采用XS-4B型雙旋風(fēng)除塵器,當煙氣量為12000m3/h,阻力損失686Pa。4煙囪抽力和煙道阻力由于本系統(tǒng)為機械通風(fēng),煙囪的抽力和阻力均略而不計,煙道阻力約計147Pa。因此,鍋爐引風(fēng)系統(tǒng)的總阻力為：=588+117+686+147=1538Pa引風(fēng)機所需風(fēng)壓=1833Pa其中風(fēng)壓儲備系數(shù)2取1.2,引風(fēng)機設(shè)計條件下介質(zhì)溫度tyf=200。所以，本設(shè)計選用Y547型6C引風(fēng)機，其流量12390m3/h，風(fēng)壓2400Pa；電機型號Y160M22，功率15kw，轉(zhuǎn)速2620r/min。5.煙氣

25、除塵設(shè)備的選擇鏈條鍋爐排出德煙氣含塵濃度大約在2000mg/m3N以上，為減少大氣污染，本鍋爐房選用XS4B雙旋風(fēng)除塵器，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：煙氣流量12000m3/h，進口截面尺寸1200×300mm。煙速9.3m/s；出口截面尺寸606mm，煙速11.8m/s；煙氣凈化效率9092%；阻力損失588686Pa。除塵后，煙氣的含塵濃度為C02000（10.90）=200mg/m3N 6.煙囪設(shè)計計算本鍋爐房的三臺鍋爐合用一個煙囪，擬用紅磚砌筑，根據(jù)鍋爐房容量，由表4-6選定煙囪高度為40m。煙囪設(shè)計主要是確定其上、下口徑。（1） 煙囪上、下口徑的計算 1） 出口處煙氣溫度 煙囪高度

26、為40m，則煙囪的溫降為其中修正系數(shù)A，可根據(jù)磚煙囪平均比厚<0.5m，由教材表8-7查的為0.4。如此，煙囪出口處的煙溫 2） 煙囪出口直徑 = =30906m3/h 若取煙囪出口處的煙速為12m/s，則煙囪出口直徑 本鍋爐房煙囪的出口直徑取為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 （八）燃料供應(yīng)及灰渣清除系統(tǒng)本鍋爐房運煤系統(tǒng)按三班設(shè)計。因耗煤量不大，擬采用半機械方式，即電動葫蘆吊煤罐上煤，吊煤罐的有效容積為0.5m3?；以B續(xù)排出，用人工手推車定期送至渣場。1、燃料供應(yīng)系統(tǒng) （1）鍋爐房最大小時耗煤量的計算按采暖季熱負荷計算： =1.95 t/h（2）運煤

27、系統(tǒng)的最大運輸能力的確定按三班制作業(yè)設(shè)計,最大運煤量為 t/h式中K考慮鍋爐房將來發(fā)展的系數(shù),取1；m運輸不平衡系數(shù),一般采用1.2；運煤系統(tǒng)每班的工作時數(shù),取。B'=8×1.95×1.2/6=3.12t/h.按吊煤罐有效容積估算,每小時約吊煤7罐。2.灰清清除系統(tǒng)（1）鍋爐房最大小時除灰渣量=0.543t/h.（2）除渣方式的選擇鍋爐灰渣連續(xù)排出,但考慮到需要排除的總灰渣量不大,故選用人工手推車定期送至渣場的方式。3.煤場和灰渣場面識的確定（1）煤場面積的估算本鍋爐房燃煤由汽車運輸,煤場堆、運采用鏟車,按工業(yè)鍋爐房設(shè)計規(guī)范要求,煤場面積Fm0現(xiàn)按貯存10晝夜的鍋爐

28、房最大耗煤量估算,即式中 T鍋爐每晝夜運行時間,24h；M煤的儲備天數(shù)；N考慮煤堆通道占用面積的系數(shù),取1.6；F煤堆高度,4m,取2.5m；煤的堆積密度,約為0.8 t/m3；堆角系數(shù),取用0.80。 本鍋爐房煤場面積確定為20×25m。為了減少對環(huán)境污染,煤場布置在最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)鍋爐房西側(cè),也便于運煤作業(yè)。（2）灰渣場面積的估算.灰渣場面積Fh0采用與煤場面貌相似的計算公式,根據(jù)工廠運輸條件和綜合利用情況,確定按貯存5晝夜的鍋爐房最大灰渣量計算： 本鍋爐房灰渣場面積確定為12.5×12.5m,設(shè)置在靠近煙囪的西北角。（九）鍋爐房布置本鍋爐房是一獨立新建的單層建筑,朝南偏東,由鍋爐間和輔助間兩大部分組成。鍋爐間跨距為12m,柱距6m,屋架下弦標高6.5m；建筑面積計19×12m2。輔助間在東側(cè),平屋頂,層高4.5m,建筑面積為8×12m2。本鍋爐房布置有三臺KZL40.7A型鍋爐,省煤器獨立對應(yīng)裝設(shè)于后端。爐前留有3.5m距離,是鍋爐運行的主要操作區(qū)。燃煤由鏟車從煤場運至爐前,再由電動葫蘆吊煤罐