鍋爐房課程設計說明書

1、1設計題目設計題目:沈陽市惠民小區(qū)供熱鍋爐房設計沈陽市惠民小區(qū)供熱鍋爐房設計第一章熱負荷計算第一章熱負荷計算1.1 原始資料原始資料1.1.1 熱負荷及參數(shù)1.1.1.1 熱負荷參數(shù) 表 1-1 熱負荷參數(shù)表采暖熱負荷 Q1生產(chǎn)熱負荷 Q2生活熱負荷 Q3通風熱負荷 Q49.6MW0MW0MW0MW1.1.1.2 熱網(wǎng)參數(shù) (1)供回水溫度 Tg/Th=95/70(2)熱網(wǎng)作用半徑 R=500m(3)建筑物最大高度 H=21m 1.1.2 沈陽氣象參數(shù) 地點：沈陽海拔 H1= 169.9m ; 室外計算溫度 Tw= -10平均溫度 Tpj= -2; 采暖天數(shù) N=180 天;主導風向及頻率:西

2、北，9%; 冬季大氣壓力=956.8pa;冬季室外平均風速 V=3.8m/s最大凍土深度 H2=190cm .1.1.3 燃料種類 2表 1-2 煤種成分表rVyWyAyCyHySyOyNdwyQ14.645.827.757.92.692.582.111.1422.10MJ/kg1.1.4 水質資料 表 1-3 水質資料表名稱名稱符號符號單位單位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總硬度Hme/l4.5碳酸鹽硬度THme/l4.5非碳酸鹽硬度FTHme/l2.00總堿度Ame/l6.32PH 值PH7.2溶解固形物mg/l607溶解氧mg/l5.8冬季平均水溫t8夏季平均水溫t23供水壓力PMPa0.41.1.5 氣象地

3、質資料名稱名稱單位單位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)海拔高度m25.93冬季采暖室外計算溫度-10冬季通風室外計算溫度-5采暖期室外平均計算溫度-2采暖室內計算溫度16采暖總天數(shù)d180夏季通風室外計算溫度29主導風向西北當?shù)卮髿鈮海ǘ荆㏄a102340當?shù)卮髿鈮海ㄏ募荆㏄a100220平均風速（冬季）m/s2.6平均風速（夏季）m/s2.3最高地下水位m土壤凍結深度m0.731.2 設計規(guī)范及標準設計規(guī)范及標準1.低壓鍋爐水質標準GB1576-20012.鍋爐污染物排放標準GB13271-20013.熱水鍋爐監(jiān)察規(guī)程4.供熱工程制圖規(guī)范及標準5.鍋爐房設計規(guī)范 GB50041-9241.3 熱負荷計算熱負荷計算

4、1.3.1 計算熱負荷熱負荷計算公式1：Qjmax =k0 (k1Q1+k2Q2+k3Q3+k4Q4) +k5Q5其中:Qjmax -最大計算熱負荷 k0-熱水網(wǎng)路損失系數(shù),1.05-1.08.敷設方式為地溝,因此取 1.08.k1-采暖熱負荷同時使用系數(shù),1.0 k2-生產(chǎn)熱負荷同時使用系數(shù), 0 k3-通風熱負荷同時使用內系數(shù),0 k4-生活熱負荷同時使用系數(shù),0 k5-自用熱負荷同時使用系數(shù),1.01.2.取 1.0.Q1-采暖熱負荷 6.5MW Q2-生產(chǎn)熱負荷 0 MW Q3-通風熱負荷 0 MW Q4-生活熱負荷 0 MW Q5-自用熱負荷,MW. 所以,上式簡化為: QmaxK。

5、K1Q1K。K1Q2 KW式中 K。：熱水管網(wǎng)損失系數(shù)，取值1.15；K1：同時使用系數(shù)，采暖取用1那么得到最大熱負荷：Qmax1.1519.611.04MW1.3.2 采暖平均熱負荷Qpj=(tn-tpj)*Q1/(tn-tw)其中： Qpj-采暖期平均熱負荷 tn-采暖期室內計算溫度取 185tpj-采暖期室外平均溫度取-9.5tw-采暖期室外溫度取-26Q1-采暖熱負荷 6.5MW代入數(shù)值 Qpj=7.9MW1.4 鍋爐類型及臺數(shù)的確定鍋爐類型及臺數(shù)的確定本設計主要用于采暖，其介質是熱水，供水溫度 95，回水溫度 70，且經(jīng)過計算知最大熱負荷為 11.04MW，鍋爐總容量應大于或等于 1

6、1.04MW；而計算出平均熱負荷為 7.9MW,故選用 2 臺 14MW 的鍋爐,總的裝機容量為28MW 大于鍋爐房最大熱負荷,而一臺單臺鍋爐的容量又恰好略小于平均熱負荷,這樣可以使一臺鍋爐大部分時間在額定負荷下工作,而另一臺在最冷時作為高峰鍋爐,同時，熱負荷小于 7.9MW 時運行一臺鍋爐，在大于 7.9MW 時候運行兩臺鍋爐，這樣可以起到調節(jié)負荷的目的，從而節(jié)約了能源。鍋爐型號為 SZL-4.2-0.7/95/70-A，參數(shù)為：熱功率為 14MW,排煙溫度為 156，爐排有效面積：35.2m2，燃料發(fā)熱量：18757kJ/kg，燃料消耗量：7390kg/h，鍋爐效率：80.3，外形尺寸（長

7、*寬*高）：12.48*9.4*12.53，金屬重量：15t。6第二章水系統(tǒng)計算第二章水系統(tǒng)計算2.1 循環(huán)水泵的選擇計算循環(huán)水泵的選擇計算2.1.1 循環(huán)水泵的流量和揚程計算表 5-1 循環(huán)水泵的流量和揚程計算 序號名稱符號單位計算公式或數(shù)值來源代入數(shù)值數(shù)值1總熱負荷Qmaxjkw查熱負荷計算表得：7020kw702070202供水溫度tgC。設計給定95953回水溫度thC。設計給定70704熱網(wǎng)循環(huán)水量Gt/h860Qmaxj/(tg-th)7020*860/1000*（95-70）241.495計算密度kg/m370的飽和水密度C。977.86體積流量Q0kg/m3/QG241490/

8、977.8247.07鍋爐房內部壓力H1kpa查4P33 得：鍋筒式水管鍋爐為 70150Kpa，取 100 Kpa1001008平均比摩阻LPa/m查4P245 取 4080Pa/m,據(jù)循環(huán)流量取 50Pa/m50509供熱半徑Rm設計給定50050010局部阻力占沿程阻力系數(shù)查1P33 得：0.20.3，取 0.20.20.211熱網(wǎng)供回水干管阻力H2kpa2RL(1+)2*50*500(1+0.2)*0.0016012最不利用戶內部系統(tǒng)阻力損失H3kpa查1P33 得：取 40 kpa404013循環(huán)水泵揚程HkPaH1+H2+H330+80+10021014揚程HjkpaHj=1.2

9、H1.2*210252715體積流量Qkg/m3Q=1.1Q0241.49*1.1265.6416循環(huán)水泵臺數(shù)n臺選用兩臺循環(huán)水泵，一用一備222.1.2 循環(huán)水泵設備的選擇據(jù) P=252kpa,Q=265.64m3/h 選擇水泵為 SLWR 系列離心泵 200-400（I） 。表 5-2 循環(huán)水泵的參數(shù)型號流量(m3/h)揚程m轉速 r/min電動機功率 KWSLWR200-400（I）28054.3145090循環(huán)水泵的性能參數(shù)和外形尺寸表外形尺寸/mm地腳螺栓型號LHahL2BL1L3n-dSLWR200-400（I）1300860200 4008706504-20因為本設計屬于較大型熱

10、水系統(tǒng)，有較大的漏水，需要用補水泵補水，故選用補給水泵定壓系統(tǒng)，該定壓系統(tǒng)有簡單可靠、水力工況穩(wěn)定、便于操作的優(yōu)點。2 2. .2 2 供回水根管管徑的選擇供回水根管管徑的選擇 前面已經(jīng)計算,循環(huán)水泵的流量為 241.49m3/h,再由供熱工程附錄 9-1 查取d=200mm。供回水管選擇相同的管徑dn=200mm,其 d0s=2196mm。表 5-6 管徑計算表管段流量(m3/h)流速(m/s)管內徑(mm)回/供水管265.642.3020082 2. .3 3 補給水泵和事故水泵的計算補給水泵和事故水泵的計算名稱符號單位計算公式或數(shù)值來源代入數(shù)值數(shù)值循環(huán)水泵流量Qm3/h查表 3.1.1

11、265.64補給水泵流量Q1m3/hQ*1%0.01*265.642.6564建筑物高度Pbm設計給定2121補給水泵揚程HmH2OH=1.2(Pb+4)1.2*(21+4)30事故水泵流量Gsm3/h為補給水泵水量的45 倍，取 4GP4 *2.656410.6252 2. .4 4 補給水泵和事故水泵設備的選擇補給水泵和事故水泵設備的選擇表 3.1.4.1 補水泵性能參數(shù)表型號流量/(m3/h)揚程/m電動機功率/kw重量/kgCR8-5012.00342.2502 2. .5 5 除污器的計算和選擇除污器的計算和選擇項目符號單位計算公式或數(shù)值來源代入數(shù)據(jù)結果循環(huán)水泵總水量Gxhm3/h2

12、65.64265.64干管管徑Dc,jmm查表 3.1.3.1200200除污器選取管徑Dmm根據(jù)提供樣本選取 R406-2 除污器200200因為供回水干管徑 d=200mm(2196mm),則選 R406-2 型的臥式直通除污器，公稱直徑為 200mm,公稱壓力 6001200kpa。2 2. .6 6 原水箱和軟化水箱的計算原水箱和軟化水箱的計算3.1.7.1 原水箱的選擇：本鍋爐房設原原水箱一只,水箱的容量按 60min 補水量計算,其體積為: Vn=(60/60)* 2.6564= 2.6564m33.1.7.2 軟化水箱的選擇：本鍋爐房設原原水箱一只,水箱的容量按 40min 補水

13、量計算,其體積為: Vn=(40/60)* 2.6564=1.77m3原水箱和補給水箱采用隔板方形開式水箱，兩個水箱放在一起，便于安裝使用。93.1.7.3 原水加壓泵的選擇:原水加壓泵揚程取為水處理設備工作阻力的 1.2 倍 原水加壓泵流量取為 1.2 倍正常補水量,即 G=1.2*2.6564=3.19 m3/h.根據(jù)6選 2 臺IS50-32-250型號的水泵,一用一備。其性能參數(shù)見下表:5-12 原水加壓泵的性能參數(shù)表 功率(KW)型號流量(m3/h)揚程（m)轉速 r/min軸功率電動機功率效率%汽濁余量 mXA32/16B9.831.429001.932.243.51.92.72.

14、7 水處理設備的選擇水處理設備的選擇3.1.8.1 水軟化設備的選擇水的鈉離子交換軟化法，就是原水通過鈉離子交換劑時，水中的Ca2+、Mg2+被交換劑中的Na+所代替，使易結垢的鈣鎂化合物轉變?yōu)椴恍纬伤傅囊兹苄遭c化合物而使水得到軟化。鈉離子交換劑的分子式用NaR 表示，則其反應式如下：碳酸鹽硬度：CaHCO3+2NaRCaR2+NaHCO3MgHCO3+2NaRMgR2+NaHCO3在鍋內受熱產(chǎn)生的反應：2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2ONa2CO3 +H2O2NaOH+CO2由以上反應式可見，通過鈉離子交換后的軟化水，原水中的碳酸鹽硬度變成碳酸氫鈉,即水的堿度不變，由于Na+的摩爾

15、質量比21Ca2+和21Mg2+的摩爾質量大，所以軟化水的含鹽量（與溶解固形物近似相等）比原水略有提高，軟化水的含鹽量的增加量（B）按下式計算：B0.15（Ca2+）0.89（Mg2+） (14)式中：B：軟化水的含鹽量的增加量（mg/L）；（Ca2+）、（Mg2+）：原水中 Ca2+、Mg2+的質量濃度（mg/L）；3.1.8.2 水軟化設備的選擇。項目符號單位計算公式或數(shù)值來源代入數(shù)據(jù)結果給水總硬度Hmmol/L朝陽地區(qū)條件3.753.7510鍋爐水質指標H1mmol/L鍋爐要求0.60.6補水量Vm3等于補給水泵流量2.65642.6564于系統(tǒng)只對補給水進行軟化處理，軟化設備需根據(jù)補水

16、量、原水總硬度來選擇，可選全自動設備或普通設備，本系統(tǒng)采用全自動軟水器設備。由于供暖系統(tǒng)在供暖期內必須連續(xù)運行，因此要求軟水器在再生期間也可以連續(xù)產(chǎn)軟水，因此軟水器選擇流量型全自動軟水器，就此選取北京綠洲得瀚環(huán)境保護中心出品的DFS 系列雙罐型自動軟水器，其具體型號為DFS6V，運行方式為雙罐同時運行，交替再生。 全自動軟水器計算表序號項目符號單位計算公式或數(shù)值來源代入數(shù)據(jù)結果1軟化周期T1hT/q*(12/H0)7.4/2.0*12/1.726.12再生液濃度n根據(jù)1P258 一般為5%8%5%5%再生用鹽量mkg該設備為 4.1kg4.14.1耗水量V1m3m/n/(1000kg/m3)4

17、.1/0.05/10000.082樹脂填充量V2L該設備為 34L3434最大容量q0g/m3該設備為 37g/m33737樹脂能處理的硬度總量MmgV2/1000*q0*100012581258周期制水量M0m3跟據(jù)實際原水硬度換算7.4*12/1.752.232再生周期T2MinM0/(M/(1.7-0.6)*10-3)52.23/(1258/1.1)*100045.6711第三章燃燒設備計算第三章燃燒設備計算3.13.1 燃燒設備選擇燃燒設備選擇本設計選用煤種其 Ay=29.03,Vy=39.1,Qydw=16860kJ/kg?？紤]到往復推飼爐排排爐煤種適應性廣、機械化上煤除渣等優(yōu)點。因

18、此選往復推飼爐排爐合適。鍋爐型號選擇原則：在熱負荷和燃料確定后，即可綜合考慮下列因素，進行鍋爐類型的選擇。1、應能滿足供熱介質和參數(shù)的要求： 蒸汽鍋爐的壓力和溫度，根據(jù)生產(chǎn)工藝和采暖通風的需要，考慮管網(wǎng)及鍋爐房內部阻力損失，結合蒸汽鍋爐型譜來確定。為方便設計、安裝、運行和維護，同一鍋爐房內宜采用同型號、相同介質的鍋爐。當選用不同類型鍋爐時，不宜超過兩種。所選用的鍋爐應有較高的熱效率和較低的基建投資、運行管理費用，并能經(jīng)濟而有效地適應熱負荷的變化。鍋爐臺數(shù)的確定原則：鍋爐臺數(shù)應按所有運行鍋爐在額定蒸發(fā)量工作時，能滿足鍋爐房最大計算熱負荷的原則來確定。應有較高的熱效率，并應使鍋爐的出力、臺數(shù)和其它

19、性能均能有效地適應熱負荷變化的需要。熱負荷大小及其發(fā)展趨勢與選擇鍋爐容量、臺數(shù)有極大關系。熱負荷大者，單臺鍋爐容量應較大。如近期內熱負荷可能有較大增長者，也可選擇較大容量的鍋爐，將發(fā)展負荷考慮進去。如僅考慮遠期熱負荷的增長，則可在鍋爐 房的發(fā)展端留有安裝擴建鍋爐的富裕位置，或在總圖上留有空地。鍋爐臺數(shù)應根據(jù)熱負荷的調度、鍋爐的檢修和擴建的可能性確定。一般不少于兩臺，不超過五臺。擴建和改建時，總臺數(shù)一般不超過七臺。以生產(chǎn)負荷為主或常年供熱的鍋爐房，可以設置一臺備用鍋爐。以采暖通風和生活熱負荷為主的鍋爐房，一般不設備用鍋爐3.23.2 過量空氣系數(shù)的計算過量空氣系數(shù)的計算序號鍋爐受熱面入口空氣過量

20、系數(shù)漏風系數(shù)出口空氣過量系數(shù)1鼓風機1.42122冷風道1.42每 10 米長鋼制風道 0.01（假定風道 20m）1.43爐膛1.40.11.54鍋爐管束1.50.11.65煙道1.6每 10 米長鋼制煙道 0.01(假設煙道長 20m)1626除塵器1.620.11.727引風機17201.723.33.3 理論空氣量計算理論空氣量計算名稱符號單位計算公式或數(shù)值來源代入數(shù)值數(shù)值低位發(fā)熱值QydwkJ/kg原始資料給定1686016860冷空氣溫度tlk設計給定2020冷空氣焓值(CH)kKJ/Nm3查煙氣焓溫表2626燃燒所需理論空氣量VkoNm3/kg由煤質資料得 Cy Sy Hy Oy

21、0.0889(Cy+0.375 Sy)+0.265Hy-0.0333O y0.0889(46.55+0.3751.94)+0.2653.06-0.03336.114.5空氣過量系數(shù)1.42鼓風機進口空氣過量系數(shù)1.421.42實際空氣量VNm3/kg* Vko1.42*4.56.393.3.4 4 熱效率的計算熱效率的計算名稱符號單位計算公式帶入數(shù)值數(shù)值冷空氣理論熱焓IlkokJ/kg(CH)k Vko264.5117排煙溫度py先假定，后校核180180過量空氣系數(shù)查表 2-3-21.721.7213排煙焓IpykJ/kgIyo +（-1）Iko1318.2+(1.72-1)2404.812

22、010.8固體不完全燃燒熱損失q4查2表 1-17 推飼爐1010氣體不完全燃燒熱損失q3查 2表 1-17 推飼爐1.01.0排煙熱損失q20.035*(py+a)tpy-py tlk)(1- q4/100 )（2010.8-1.72*125.06）/17690(100-10)9.2散熱損失q5查2表 1-182.92.9灰渣物理熱損失q6 ydwyhzlmhzQAct0.8*560*32.48/176900.8鍋爐總熱損失qq2 + q3 +q4 +q5 +q69.2+1.0+10.0+2.9+0.823.9鍋爐熱效率100-q100-23.976.13.53.5 通風方案的確定通風方案的

23、確定本鍋爐房采用平衡通風系統(tǒng)，既鼓、引風機均有，這樣既能保證爐膛負壓，從而保證鍋爐房經(jīng)濟衛(wèi)生；又能不致使負壓太大，是漏風系數(shù)比較小，從而運行上比較經(jīng)濟。3.5.1 最大燃煤量的計算名稱符號單位計算公式帶入數(shù)值數(shù)值單臺最大燃煤量BjKg/hq*3600/(q*)*7.02*103*3600/ 1686080.3%)1866單臺實際最大燃煤量BjjKg/hBjj(1-q4/100)1866*(1-10%)16793.5.2 鼓引風機的選擇3.5.2 鼓風機、引風機的選擇計算表名稱符號單位計算公式或數(shù)值來源代入數(shù)值數(shù)值1當?shù)卮髿鈮篵kPa沈陽市氣象資料得95.6895.682鼓風機風量Qgm3/h1

24、.1*Bjj Vko*(273+tk)/273*101325/b1.1*1.42*1866*4.5*(273+20)/273*101.325/95.68 53263燃燒設備阻力HlPa查2P32 取 600800，由于負荷受熱面多800800144冷風道阻力H2Pa查2P32 取 2040，取 30，設風道長為 20m6006005鼓風機入口管道阻力H3Pa查2P32 得，取 2080，取6060606送風道阻力HkPaHl +H2+H3800+600+6014607鼓風機風壓HkPa1.2*Hk*(273+tk)/(273+20)*101.325/95.681.2*1460*(273+20)

25、/273*101.325/95.6818018燃料系數(shù)b查2表 1-220.080.089排煙容積Vym3/kg(py+b)*Vk0(1.6+0.08) *4.58.0810引風機風量Qym3/h1.1*Bjj Vy*(273+180)/273*(101.325/95.68)1.1*1866*8.08*(273+180)/273*101.325/95.689552.211鍋爐本體阻力HbtPa查2P32 得：取12001500，由于鍋爐負荷大，因此取 12001200120012煙道阻力HydPa查2P32 得：取 2040 Pa/M，取 20pa/m 煙道長取20 米400 40013除塵器

26、阻力HccPa除塵器的阻力 1200-1400Pa，取 1300Pa1300130014煙道總阻力HyPaHbt +Hcc +Hyd1200+400+1300290015引風機風壓HyPa1.2*Hy*(273+tp)/(273+200)*(101.325/95.68)1.2*2900*(273+180)/473*(101325/9568)32033.5.3 除塵器的選擇計算原始排塵濃度C1mg/m3查1表 8-1 得：取 180018001800市區(qū)最大允許煙塵濃度C2mg/m3查1表 8-2 得,100100100除塵效率%100（C1- C2）/ C1100(1800-100) /180

27、094.4煙氣量Vm3/h等于引風機風量9552.29552.23.54 煙囪的選擇計算1煙囪高度Hycm查2表 8-6 得：鍋爐房總裝機容量為8.4MW，因此取 353535152煙氣流速2m/s查2表 10-7 得：機械通風，全風負荷，并考慮擴建可能性，不取上限10103煙道內溫降oC查2P212：由公式計算得鐵皮煙道約 2 /m2*20404煙囪內的溫降oC查2P212：由小型磚煙囪計算公式得約0.15 /m0.15*355.255同時運行的風機臺數(shù)n臺2 臺同時工作226煙囪出口溫度2C2py180-40-5.25134.757理論上口直徑d2mj22(273)3600 273 0.7

28、85yBnV10*785. 0*273*3600)27375.134(23. 9*2*9 .6730.8118實際上口直徑d2m查10表 2-16：35m高的磚煙囪上口直徑為 1.0m 或 1.4m1.01.09標準煙囪煙道凈空洞寬高m查10表 2-16：0.91.50.91.50.91.510標準煙囪下口直徑d1m查2P578 公式計算得 d1=d2+2iH,i 取0.02d 1=1+2*0.02*35=2.42.43.6 鼓引風機、除塵器、煙囪設備的選擇鼓引風機、除塵器、煙囪設備的選擇3.6.1 鼓風機設備選擇鼓風機的設計計算為壓頭 1789.4Pa，流量 5223 m3/h。根據(jù)鍋爐樣本

29、提供的參考鼓風機壓頭 1970Pa，流量 5800m3/h，故可選鍋爐樣本提供的風 機型16號為 G6-48-11No6.7A。 表 3-4 鼓風機性能參數(shù)表選擇鼓風機的型號G6-48-11NO6.7A流量Qm3/h 5800全壓HPa1970轉速nr/min1440配用電機 Y132S-4B3功率NKW5.53.6.2 引風機設備選擇引風機設計計算的風量 9552.6m3/h，排煙溫度為 180C，壓頭為3371.9Pa，則選用 Y6-48-11No6D表 3-7 引風機性能參數(shù)表 選擇引風機的型號Y6-48-11No6D流量Qm3/h11500全壓HPa3520主軸轉速r/min2940介

30、質溫度C200全壓效率80配用電機型號Y180M-2B3額定轉速r/min2940電機功率 KW22本設計風道采用矩形斷面金屬風道，其風速范圍為 1015m/s。先假設冷風道風速為 12m/s，冷風道的橫截面積： F=0.120VG*360012*360052232m假設煙風道風速為 12 m/s，煙風道的橫截面積：F=0.221vGy360012*36006 .95522m金屬管道鋼板厚度按下列數(shù)值選用：冷風道一般采用 23mm，熱風道和煙管一般采用 34mm。 173.6.3 除塵器設備的選擇選擇除塵器要考慮煙氣量，鍋爐容量，煙氣含塵度，除塵器阻力以及處理的煙氣量。除塵器的選擇應以高效，低阻，低鋼耗和價廉為標準。由以上計算可知，除塵效率為 94.4%，煙氣量為 9552.6m3/h,故而選用除塵器 GDX-4 型干濕兩級除塵器，配用鍋爐 4t/h，阻力損失 0.7-0.9KPa,除塵效率 96-98%，處理煙氣量為 13200-15120m3/h.除塵器型號鍋爐容量t/h處理煙氣量 m3/h阻力損失Kpa除塵器效率 %重量(Kg)GDX-4413200-151200.7-0.996-9836003.7 上煤除渣系統(tǒng)的選擇上煤除渣系統(tǒng)的選擇3.7.1 上煤除渣