鍋爐供暖課程設計

目錄TOC\o"1-3"\h\u4868前言 130991供暖設計 2238001.1熱負荷計算 265061.1.1供暖熱負荷的計算 2278131.1.2生活熱水熱負荷 2225721.2燃料選擇 3105312鍋爐的選擇 4291952.1臺數確定 4165342.2型號確定 48003鍋爐房燃油系統(tǒng)設計 5294913.1鍋爐房燃油供應系統(tǒng) 5300433.2鍋爐房燃油管路系統(tǒng) 5193103.2.1鍋爐房最大小時耗油量的計算 5308473.2.2輸油管道和回油管道流速的確定 6216623.3輔助設施的選擇 77043.3.1日用油箱選型 7111483.3.2貯油罐選型 7264943.3.3供油泵選型 8247903.3.4油過濾器選擇 9155434鍋爐房熱力系統(tǒng)的設計 1089684.1水處理系統(tǒng) 10197474.1.1水處理原因及要求 1058484.1.2水處理原理 1110494.1.3除氧方式的選擇 11138014.1.4軟水設備的選擇 12270514.2補給水系統(tǒng)的設計 1443534.2.1補給水箱的選擇 14144944.2.2補給水泵的選擇 14308734.3熱水供應系統(tǒng) 1595134.3.1供回水管經計算 15264044.3.2熱水循環(huán)水泵的選擇 15252475鍋爐閥門的選擇 1788546鍋爐房總體平面設計及注意問題 18100956.1鍋爐房設計原則 18304276.2設計注意問題 18107846.3鍋爐房設備的布置形式 19前言長期以來，我國一直以煤作為主要能源。其中，優(yōu)質煤用于冶金、化工等工業(yè)部門，而含灰、含硫量較高的劣質煤用于電力、生活等部門，作為鍋爐的主要燃料，形成煤煙型大氣污染的重點污染源。隨著國際社會對環(huán)境問題的日益關注，我國為建設國際環(huán)保型城市和走可持續(xù)發(fā)展道路的需要，對環(huán)保工作提出了更高的要求。為此，我國的能源政策和能源結構也發(fā)生了變化。目前，以放寬城市中小型工業(yè)鍋爐和生活鍋爐燃用油品的限制并提倡使用天然氣，以取代分布廣、能耗高、污染嚴重的燃煤鍋爐。全國的一些大中型城市為了適應長期發(fā)展的要求，逐步制定了某些限制燃煤鍋爐的條件。據有關報道，我國的大氣環(huán)境以煤煙型污染為主，煙塵和酸雨的危害最大，使污染程度加重。由于煤在使用過程中對環(huán)境污染的影響較大，除提高煤的利用率，加強對污染的綜合治理外，調整能源的消費結構，開發(fā)使用環(huán)保型清潔能源，如石油、天然氣、水力等勢在必行。當前，在一些發(fā)達國家中，石油和天然氣在能源消費中約占60%，成為第一能源。油質燃料和天然氣是一種優(yōu)質、高效、環(huán)保型清潔能源。隨著我國經濟建設不斷繁榮和發(fā)展，對天然氣和石油的消費需求將日益增長，促進了中小型燃油燃氣鍋爐的發(fā)展。工業(yè)和民用鍋爐使用油質燃料和天然氣，不僅可以解決鍋爐燃煤和環(huán)境之間的突出矛盾，而且在經濟也是可行的，有著十分廣闊的市場前景。1供暖設計1.1熱負荷計算1.1.1供暖熱負荷的計算采暖熱負荷(1-1)式中——采暖設計熱負荷kw；——采暖熱指標，可按表1-1取用；A——采暖建筑物的建筑面積表1-1采暖熱指標推薦值qh(w/m2)建筑物類型住宅居住區(qū)綜合學校辦公醫(yī)院托幼旅館商店食堂餐廳影劇院展覽館大禮堂體育館未采取節(jié)能措施58~6460~6760~8065~8060~7065~80115~14095~115115~165采取節(jié)能措施40~4545~5550~7055~7050~6055~70100~13080~105100~150注：1表中數值適用于我國東北、華北、西北地區(qū)；2熱指標中已包括約5%的管網熱損失。采暖熱水平均熱負荷＝≈1.1.2生活熱水熱負荷生活供水熱水平均熱負荷(1-2)式中——生活熱水平均熱負荷；——生活熱水熱指標，應根據建筑物類型，采用實際統(tǒng)計資料，居住區(qū)可按表1-2取用；A——總建筑面積。表1-2居住區(qū)采暖期生活熱水日平均熱指標準推薦值qw(w/m2)用水設備情況熱指標住宅無生活熱水設備，只對公共建筑供熱水時2～3全部住宅有沐浴設備，并供給生活熱水時5～15注：l冷水溫度較高時采用較小值，冷水溫度較低時采用較大值；2熱指標中已包括約10％的管網熱損失在內。1.2燃料選擇燃油是一種液體燃料，它的沸點總是低于著火點，所以燃油的燃燒總是在氣態(tài)下進行的。而燃氣鍋爐是燃用氣體燃料(如天然氣、高爐煤氣和焦爐煤氣等)的鍋爐。西氣東輸二線工程是我國第一條引進境外天然氣資源的大型管道工程，西起新疆霍爾果斯口岸，南至廣州，東達上海，途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、江西、湖南、廣東、廣西、浙江、上海、江蘇、安徽14個省、區(qū)、市，而沈陽不在此范圍內所以用燃油為燃料。鍋爐常用燃料油有柴油和重油。柴油一般用于中、小型工業(yè)鍋爐和生活鍋爐，重油一般用于電廠的鍋爐燃料，按質量分為優(yōu)等品、一級品和合格品。遼寧沈陽銀河國際大廈是用合格柴油的鍋爐。沈陽位于東北冬季溫度較低，平均溫度在-29.4℃到-16.2℃.所以選擇-35#輕柴油凝點-35℃，相對密度表1-3燃料油收到基元素分析成分成分質量百分比數∕％84.4114.030.040.040.031.440.01收到基低位發(fā)熱量：,相對密度為0.831到0.862，凝點小于等于-35℃2鍋爐的選擇2.1臺數確定鍋爐臺數的確定原則：鍋爐臺數應按所有運行鍋爐在額定功率工作時能滿足鍋爐最大計算熱負荷的原則來確定。應有較高的熱效率，并應使鍋爐的熱負荷、臺數和其它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、臺數有極大的關系。熱負荷大者，單臺鍋爐的容量應較大，如近期內熱負荷可能有較大增長，也可選用較大容量的鍋爐。將發(fā)展負荷考慮進去。參考以上鍋爐臺數確定原則，本設計決定采用采暖鍋爐和供水鍋爐各一臺。2.2型號確定由熱負荷計算得a由上述計算查得選用一臺WNS2.8―0.7∕95∕70―Y的熱水鍋爐，其型號如表2-1所示。表2-1采暖鍋爐型號型號安全閥直徑/mm設計效率/%額定耗油量/kg·h-1長×寬×高/mm受熱面積/㎡WNS2.8-0.7/95/70-Y8086261.45580×2840×2670135b生活熱水熱負荷：由此計算查得選用一臺WNS0.35―1.0∕95∕70―Y的熱水鍋爐，其型號如表2-2所示表2-2供水鍋爐型號型號安全閥直徑/mm設計效率/%額定耗油量/kg·h-1長×寬×高/mm受熱面積/㎡WNS0.35-1.0/95/70-Y408532.63070×1700×1860203鍋爐房燃油系統(tǒng)設計3.1鍋爐房燃油供應系統(tǒng)本設計鍋爐燃料用-35#輕柴油（凝點不低于-35℃），供油系統(tǒng)為：汽車油罐車——室內地下儲油罐——齒輪輸油泵——日用油箱——鍋爐燃燒器（含供油泵）。由汽車運油罐車來的輕油，靠自流下卸到地下臥式儲油罐中，儲油罐中的燃油通過2臺（1臺運行，1臺備用）齒輪輸油泵注入日用油箱，日用油箱中燃油經燃燒器內部的供油泵加壓后，一部分通過噴嘴進入爐膛燃燒，另一部分返回油箱。該系統(tǒng)中，沒有設事故儲油罐，當發(fā)生事故時，日用油箱中的油可放入儲油罐。3.2鍋爐房燃油管路系統(tǒng)3.2.1鍋爐房最大小時耗油量的計算鍋爐最大小時耗油量公式(3-1)式中：—最大小時耗油量，；—熱水鍋爐循環(huán)油量，；—熱水鍋爐出水比焓，；—熱水鍋爐進水比焓，；—-35#輕柴油收到基低位發(fā)熱量，；—鍋爐熱效率，=85%,=86%。熱水鍋爐循環(huán)耗油量公式(3-2)式中：—采暖與供水熱負荷之和的1.2倍；—熱水鍋爐循環(huán)耗油量，；—出水溫度95℃；—進水溫度70℃。采暖循環(huán)耗油量：供水循環(huán)耗油量：所以鍋爐房最大小時耗油量：3.2.2輸油管道和回油管道流速的確定供油管路系統(tǒng)是指油罐中所儲存的輕油由供油泵抽取經過濾器注入日用油箱，燃油從日用油箱供給燃燒器內油泵升壓，最后進入噴油嘴霧化燃燒。為防止油中雜質油污染等在管內沉淀堵塞管道，供油管管口徑不小于DN32。為了適應負荷的變化，本設計采用具有回油管線的循環(huán)供油系統(tǒng)，以調整油量與油壓，通過改變回油壓力或回油量達到改變噴嘴量。多余的輕油經回油管匯于日用油箱，再從日用油箱上部均勻的流入儲油罐?；赜凸芸趶綉恍∮贒N25。a使噴嘴前油壓不低于0.05到0.15b母管口徑不小于（3-3）式中：—管道內油品的質量流量，；—油品密度，0.84；—管道內油品平均流速，；—管道直徑，mm.所以（3-4）3.3輔助設施的選擇3.3.1日用油箱選型因鍋爐耗油量不大，采取調節(jié)供暖15h的最大使用量設計日用油箱的容積，則由日用油箱容積公式得：(3-5)式中：—油箱容積,；—供暖時間，h；—日用油箱的總油量一般應不大于鍋爐一晝夜的需用量。當日用油箱設在鍋爐房內時，對于輕柴油不超過，而>所以選用上海申星鍋爐鋪機廠生產的CY∕RQ-1.0日用輕油箱1個，外形尺寸：φ=1012，H=1500。3.3.2貯油罐選型汽車油槽車運輸為3~7d的鍋爐房最大計算耗油量,，也采取調節(jié)供暖15h的最大使用量計算油罐容積.，由儲油罐容積公式得所以選用上海申星鍋爐鋪機廠生產的型號為CY∕M1QS30地埋式鋼制輕油罐一個，容積為31.5，外形尺寸：φ=2600L=6200。3.3.3供油泵選型從鍋爐房儲油罐輸油到室內油箱的輸油泵,不宜小于兩臺，其中一臺備用.輸油泵的容量不應小于鍋爐房小時最大耗油量的110%。粘度1.8~7.0，取6。a輸油泵輸油時的耗油量b回油的確定比較復雜，它與油噴嘴的調節(jié)特性、鍋爐負荷變化的大小、供油泵的形式和供油系統(tǒng)的特點等因素有關，一般回油管流量可按噴嘴額定耗油量的1.6倍計取。因此，回油后的供油泵容量為：,故選兩臺的齒輪泵一臺運行一臺備用。供油泵揚程公式：（3-6）式中：——吸入罐內液面上的壓力，此處罐內為大氣壓，；——排出液面上的壓力，此處日用油箱液面為大氣壓，；——將油提升的垂直高差，此處指日用油箱與地下儲油罐最低吸取油位之高差，即，其中，日用油箱位于地上3m處，儲油罐埋于地下1.5m處，儲油罐高2.6m；——油品的密度，此處??；——重力加速度，其值為9.81——分別為油泵吸入口管道、排入口管道的平均流速，m/s；上述公式中值很小，工程中忽略不計。查《燃油燃氣鍋爐房設計手冊》利用流速與粘度（-35#輕柴油粘度為6）內差法得供油管和回油管的百米壓力降分別為=342.36×0.84×1.5=431.37；=522×0.84×1.5=657.7所以=7.1×9.81×840﹢431.7+657.7＝62892.07Pa=0.06由此計算得油泵型號如下表3-1所示：型號流量排出壓力電動機型號功率YCB1.0-0.61.0m3/h0.6MpaY80-10.76kw3.3.4油過濾器選擇燃油鍋爐房的輕油系統(tǒng)一般只設輸油泵前過濾器，以濾出油中的雜質，減少油泵的磨損，延長油泵的壽命。常見的有網式或片狀式過濾器。規(guī)范要求，輸油泵進口母管應設置2臺油過濾器，（其中1臺備用）。網孔宜為8-12目/cm，濾網流通面積宜為其進口管道截面積的8-10倍。由于燃油雜質較多，一般在供輸油泵前母管和燃燒器進口管路上安裝油過濾器。本設計采用網式中燃油過濾器和細燃油過濾器，分別置于齒輪供油泵進口母管和燃燒器前油管上，其規(guī)格及技術參數見表3-2。表3-2過濾器規(guī)格及技術參數型式中燃油過濾器細燃油過濾器濾網規(guī)格3060公稱直徑DN32DN25網孔/孔·cm-2144576過流速度0.1~0.20.1~0.2阻力損失/kPa1010外形尺寸（高寬）/mm4鍋爐房熱力系統(tǒng)的設計4.1水處理系統(tǒng)4.1.1水處理原因及要求a水處理原因：工業(yè)鍋爐原水是天然水，包括地下水和地表水。原水中含有懸浮物、膠體狀雜質、氣體溶解物和固體溶解物等雜志。會造成結垢、腐蝕、污染蒸汽等危害。b水處理要求：額定出口壓力熱水鍋爐的補給水和循環(huán)水質量，應符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)鍋爐水質標準》GB1576―2001的規(guī)定。額定出口壓力的熱水鍋爐的補給水和循環(huán)水質量，應符合鍋爐產品相關標準和用戶對熱水的質量要求。額定功率的熱水鍋爐給水應除氧，額定功率小于的熱水鍋爐給水應盡量除氧。對于供水溫度℃的熱水鍋爐《工業(yè)鍋爐水質標準》（GB1576-2001）的規(guī)定如下表所示：表4-1補給水和循環(huán)水的水質要求項目鍋外化學處理給水鍋水懸浮物/mg·L-1總硬度/mmol·L-1pH（25℃）10~12溶解氧/mg·L-1含油量找出原水水質情況見表4-2表4-2沈陽地區(qū)的水質情況總硬度mmol·L-1暫時硬度/mmol·L-1永久硬度/mmol·L-1總堿度/mmol·L-1溶解氧/mg·L-1PH值5.12.62.52.56.07.0對照補給水和循環(huán)水的水質要求本設計沈陽原水的硬度和含氧量均超過給水水質標準，故需進行軟化和除氧處理。由于熱水鍋爐不允許氣化，水中鹽分雜質不會蒸發(fā)濃縮，即鹽分濃度不會增加，堿度也不會提高，而且保持一定的堿度還可對金屬壁起到一定的保護作用。4.1.2水處理原理由于熱水鍋爐不存在水的蒸發(fā)，水中鹽類濃度不會增加，堿度也不會變化，而且保持一定的堿度對金屬壁有一定的保護作用。據此，決定采用鈉離子交換軟化法，即原水通過Na+交換劑時，水中的Ca2+、Mg2+被交換劑中的Na+所替代，使易結垢的鈣鎂化合物變成不易結污垢的易溶性鈉鹽而使水軟化。交換劑轉變成Ca、Mg型后，可以用鈉鹽溶液還原再變成Na型交換劑而重新使用，反應原理如下：與原水中碳酸鹽硬度作用時：2NaR+Ca(HCO)2=CaR2+2NaHCO32NaR+Mg(HCO)2=MgR2+2NaHCO3與非碳酸鹽硬度作用時：2NaR+CaSO4=CaR2+Na2SO42NaR+CaCl2=CaR2+2NaCl2NaR+MgSO4=MgR2+Na2SO42NaR+MgCl2=MgR2+2NaCl失效后的鈉離子交換劑的還原原理：CaR2+2NaCl=2NaR+CaCl2MgR2+2NaCl=2NaR+MgCl24.1.3除氧方式的選擇除氧方式采用化學藥劑除氧，通過除氧加藥罐向熱水供暖系統(tǒng)加入亞硫酸鈉，此方法操作管理，節(jié)約投資，并能得到較好的效果，在加藥前應了解水中含氧量，每克氧消耗除氧劑量8g，經處理后水中含氧量。亞硫酸鈉的加藥量(4-1)式中：—水中溶解鹽質量濃度，給定值為6.0mg/L；—亞硫酸鈉過剩量，一般為6~12mg/L，取8mg/L；—工業(yè)亞硝酸鈉純度，一般為0.88以上，取0.95。=58.95mg/L使用時，將定量置于溶解器中，利用補給水泵吸入及壓出端的壓差，將溶液注入系統(tǒng)中。4.1.4軟水設備的選擇a.補給水量的計算(4-2)式中：——熱網補給水量，kg/h；——熱網補給率，本設計取4%。b.軟水設備的選型水處理決定選用單級鈉離子軟化系統(tǒng)，水處理設備采用ZRJ-4自動軟水器一臺，水處理能力為產水量交換劑采用型強酸性陽離子交換樹脂，軟化設備為供暖系統(tǒng)補水，軟化后水的硬度。軟水設備的選型依據及其性能規(guī)格如下：軟化水設備的生產能力（即出水量），由熱網系統(tǒng)補給水量Gb確定為3.5t/h，因此，選用ZRJ-4自動軟水器，其性能如表4-3所示表4-3ZRJ-4全自動軟化水控制器的性能規(guī)格序號ZRJ型單位數值1工作壓力MPa0.15~0.252出水量3.0~5.03原水硬度mmol·L-14出水硬度mmol·L-15樹脂裝填量kg1886鹽耗18.5注：本軟水器選用型號0017型強酸性陽離子交換樹脂，該樹脂產品的主要性能見表4-4表4-40017型離子交換樹脂的主要性能型號樹脂名稱功能基因工作交換數量粒徑范圍密度0017強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂-SO3H0.9~1.1/mol·L-10.3~1.2/mm1.23~1.28/g·mL-1型號轉型膨脹率最高允許溫度使用pH范圍外觀出廠單價00175%~10%H型<100℃Na型<120℃1~14棕黃至棕褐色球狀顆粒85000/元·噸-1取0017交換樹脂工作交換容量E=1.0mol/L，則軟化設備一次再生的理論耗鹽量核算如下：a計算：(4-3)式中：b——再生劑單耗，取80到100，g/mol；這里取80——鹽的純度，取0.96到0.98；這里取0.97——自動軟水器的軟化能力，mol。b校核：B<18.5,所選ZRJ-4軟水器符合設計要求，所以選取0017交換樹脂。此軟水器軟化運行時間可按下式計算：(4-4)式中：G——總的軟化水量，t/h；H0,Hc——水處理前、后的硬度和殘余硬度，mmol/L。Hc取0.015即交換器軟化運行時間為7.75h4.2補給水系統(tǒng)的設計4.2.1補給水箱的選擇補給水箱用于貯集軟化及供給補水泵用水，所以設專用補水箱1個，其容積為補水量的1.2倍，即：(4-5)已知求得補水量故所以，設計水箱為矩型開式水箱，其規(guī)格尺寸為（長×寬×高）2000×2000×1500，有效容積64.2.2補給水泵的選擇補給水泵的揚程按下式計算：(4-6)式中：H——補給水泵揚程，m；h——建筑高度，m；g——重力加速度，取9.81；——水的密度，取。所以所以有流量和揚程選出補給水泵型號如表4-5所示：表4-5補給水泵型號型號流量()揚程()功率()CW40-905.4907.504.3熱水供應系統(tǒng)4.3.1供回水管經計算供回管道管徑公式(4-7)式中：—管徑，；—介質容積流量，；—介質流速，一般0.5~3，取2.5。因為Q=;所以供回管道管徑選40mm4.3.2熱水循環(huán)水泵的選擇a循環(huán)水泵總流量的計算(4-8)其中K為安全系數，取1.1；b循環(huán)水泵揚程的計算(4-9)式中：——為鍋爐及鍋爐房內阻力，一般取0.08到0.15Mpa，此處取0.1；——為用戶系統(tǒng)阻力，一般取0.03到0.07Mpa，此處取0.05；(4-10)式中：——為熱網干管實際長度（估算），m；1216.42m——為局部阻力當量長度，m；——為比摩阻一般取40到80Pa/m，此處取60Pa/m考慮。取揚程的1.2倍：1.2H=36m為保證在某臺水泵停止工作時能滿足循環(huán)水泵計算水量的要求，設置一臺備用循環(huán)水泵。本設計選用臥式單級單吸離心泵，型號為ISW100-200水泵兩臺（一臺備用），其技術參數見表4-6表4-6100-200型水泵技術參數流量揚程m轉速電動機功率kW效率10050290022745鍋爐閥門的選擇為了保證鍋爐的正常運行，必須設置以下閥門:閘閥相關作用，適于全開全閉的場合，閘閥的介質流動阻力小，但密封面的檢修困難，所以在各水泵出口、水箱進口、和公稱直徑大于200mm的管道處設置閘閥。截止閥相關斷用，適于全開全閉的操作場合，但密封面的檢修比閘閥方便，故在水泵出口、分水器、水處理設備及產品公稱直徑不大于200mm處設截止閥。止回閥用于要求單向流動的場合。水處理系統(tǒng)中，因腐蝕性，故在各水泵、水箱進口處設塑料閥。6鍋爐房總體平面設計及注意問題6.1鍋爐房設計原則a鍋爐房宜設置修理間、儀表校驗間、化驗室等生產輔助間，尚宜設置必要的生活間，當就近有生活間可利用時，可不設置。鍋爐房按車間、工段設置時，可設置辦公室，規(guī)模大的區(qū)域鍋爐房可設置辦公樓?；炇覒贾迷诓晒廨^好，噪聲和振動影響較小處，并使取樣操作方便。

b單層布置鍋爐房的出入口不應少于2個，當爐前走道總長度不大于12m,且面積不大于200時，其出入