锅炉房课程设计指导书(第四版)

1锅炉课程设计指导书（教材P400~426）一、设计目的锅炉课程设计是《锅炉》课程的主要教学环节之一，通过一周的课程设计，使学生：1巩固所学理论知识和实际知识，并学习运用这些知识解决实际工程问题；2了解锅炉房工艺设计的内容、程序和基本原则；3锻炼计算能力，并依计算结果从产品样本或有关设备选型手册中选择合适的锅炉及锅炉房设备；4锻炼工程绘图与识图能力（可用AutoCAD绘图，仅限一张）、熟悉设计说明书的编制要求；5初步理解并执行《锅炉房设计规范》GB50041-2008（以煤为主要设计燃料）；6学会收集并查阅各相关参考资料。二、设计任务××某厂厂区及生活区的供热锅炉房工艺设计。（××为学生所在地区）本设计为一蒸汽锅炉房，为生产、生活以及厂房和住宅采暖生产饱和蒸汽。生产和生活为全年性用汽，采暖为季节性用汽。生产用汽设备要求提供的蒸汽压力最高为0.4MPa，用汽量为3.7t/h；凝结水受生产过程的污染，不能回收利用。采暖用汽量为7.8t/h，其中生产车间为高压蒸汽（供汽压力＞0.07MPa）采暖，住宅则采用低压蒸汽（供汽压力＜0.07MPa）采暖；采暖系统的凝结水回收率达65%。生活用汽主要供应食堂和浴室的用热需要，用汽量为0.7t/h，无凝结水回收。1、燃料资源煤：元素分析成分Car=57.42%，Har=3.81%，Sar=0.46%，Oar=7.16%，Nar=0.93%，Aar=21.37%，War=8.85%干燥无灰基挥发分Vdaf=38.48%,收到基低位发热量Qnet,ar=21350kJ/kg。油：0号轻柴油Qnet,ar=42900kJ/kg，标态下密度ρ0=0.8394×103kg/m3，运动粘度5mm2/s气：天然气Qnet,ar=36533kJ/kg标态下密度ρ0=0.7435kg/m32、水质资料总硬度H0=7.35mge/l（368.235mg/l），永久硬度HFT=4.35mge/l，暂时硬度HT=3.0mge/l（150.3mg/l），总碱度A0=3.0mge/l，PH=8.27，溶解固形物550mg/l3、气象资料冬季采暖室外计算温度、冬季采暖室外平均温度、冬季通风室外计算温度、夏季通风室外计算温度、主导风向、大气压力、地下水位（烟道设为地下式的需考虑）等查当地气象资料。如郑州地区：冬季采暖室外计算温度tw’=-5℃；冬季采暖室外平均温度tpj=1.4℃4、采暖天数121天；5、蒸汽负荷及参数采暖用汽D1=7.8t/h，P1=0.3MPa，凝结水回收率65%；生产用汽D3=3.7t/h，P3=0.4MPa，无凝结水回收；生活用汽D4=0.7t/h，P4=0.3MPa，无凝结水回收。三、设计步骤（一）热负荷计算及锅炉选型参考P98～99例6-11热负荷计算P95～97主要计算小时最大热负荷Dmax=K0（K1D1+K2D2+K3D3+K4D4）+K5D5（t/h）。对于具有季节性负荷的2锅炉房，应分别计算采暖季和非采暖季Dmax，一般使非采暖季运行1台锅炉。另外还可计算小时平均热负荷Dpj、年热负荷Dy、季节热负荷Dn，作为计算各个时期和全年燃料消耗量及进燃料量的依据。然后确定燃料种类：煤便宜、技术成熟但污染严重；随着改革开放深入发展，各地经济建设迅速发展，尤其大、中城市高层民用建筑有较大发展，各地建立的高新经济技术开发区对建设标准提出了更高要求，还由于国家对环保要求的提高，卫生条件好的燃油燃气锅炉最近几年应用上升，但油气燃料价贵，初投资和运行费用高。应根据实际情况，合理选取燃料种类。2锅炉型号和台数的选择P97～98;教材P351~352；规范3.0.11,3.0.12热负荷和燃料种类确定后，即可综合考虑Dmax、负荷特点、参数和燃料种类等多种因素，进行锅炉型号和台数选择。供暖锅炉宜用热水锅炉；生产用热多为蒸汽；兼供采暖和生产，若生产热负荷较大，可用蒸汽锅炉，采暖用热水通过热交换器实现，也可选用汽水两用锅炉。台数应保证锅炉房额定总热负荷之和Dmax。一般，新建锅炉房的锅炉台数≮2台，≯5台，改、扩建≯7台，高层民用建筑内的锅炉房一般≯4台。经方案比较和技术经济比较后，选取合适的型号和台数。（3～4台最佳）（二）水处理设备选择1锅炉房总给水量Gzg的计算一般Gzg等于锅炉房总软化水量Gzr和凝结水回水量Ghs之和。Gzg=D(1+Pls+Ppw)，分别计算采暖季和非采暖季的Gzg。D——锅炉房额定总蒸发量，t/h；Pls——给水管路的漏损率，取0.5%；也可不计此项，见P209例11-1Ppw——锅炉连续排污率%，依给水和锅水的碱度和含盐量分别计算，取最大值。P188～189参考P189例10-42软水器的选择P174～176现在多采用全自动钠离子软水器，有LDZN、ZR、尼普顿（美国）等多种型号。全自动具有无人操作、工作可靠、结构紧凑、占地面积小、出水可靠等优点。主要根据流量、适用原水硬度选择。Gzr=Gzg-Ghs3除氧器的选择P189例10-5（可不除氧）D≥6t/h的锅炉必需除氧，或原水溶氧量＞锅炉给水要求的含氧量，也需除氧。一般用大气式热力除氧器，除氧器的额定出力应满足Gzr的要求，出水含氧量应＜锅炉给水要求的含氧量。4锅炉排污系统P200～202、209～210例11-1中P210第4点；教材P361~362锅炉一般设有定期排污，大型锅炉还设有连续（表面）排污。为了节能需要，连续排污应设排污扩容器，先计算二次蒸汽量（P201式11-7），再求扩容器的容积（P201式11-8），根据所需容积，选择连续排污扩容器的类型。注意排污降温池的设置。（三）给水设备和主要管道的选择与计算1给水泵的选择P194～195、209～210例11-1中P209第1点；教材P359常用电动离心泵，有IS型单吸离心泵、DG、GC型锅炉给水泵、R型热水循环泵。另外蒸汽锅炉房可用汽动泵作为备用泵，以防停电。P193～194选择依据为流量和扬程（P194式11-1）。锅炉给水宜采用多台锅炉集中给水系统，给水泵台数应适应全年负荷变化的要求，应设备用泵，一般3～4台。若锅炉本体上带有给水泵（燃油、燃气炉），需校核其流量和扬程，若不满足要求，需重新选择。2凝结水泵的选择P196第三点；教材P359~360回收未污染的凝结水，既可节约燃料，又因凝结水本来就是软水不需再软化，可减少软化设备处理量。凝结水泵把凝结水送入软水箱或除氧器。选择依据是进入凝结水箱的最大小时流量（由凝结水回收率α和额定D计算）和扬程。一般≮2台，一台备用，若凝结水和软化水分别输送，凝结水泵应按间断工作考虑。3给水箱和凝结水箱的确定P197～198、209～210例11-1中P209第2点；教材P3603宜设1个给水箱，常年不间断供热的锅炉房或容量大的锅炉房应设置2个，两水箱用连通管连接，以备检修切换使用。给水箱总有效容积为所有锅炉在额定蒸发量时所需20～60min的给水量，小容量锅炉，可以适当加大。一般用矩形水箱，大于20m3的大型水箱宜用圆形，以节约钢材。凝结水箱一般应设2个，专供采暖用的凝结水箱也可设1个。总有效容积为最大小时回水量的1/2～2/3。若凝结水系统为闭式，凝结水箱也应闭式，反之为开式。开式水箱宜用圆形或方形。凝结水箱应设置自动控制水位装置，使凝结水泵可以自动停启，实现间断工作。小型锅炉房可将软水箱和凝结水箱合为1个，凝结水直接回入给水箱，以减少二次蒸汽热损失。4原水加压泵（无原水压力资料可不设）有时自来水水压偏低（低于软水器要求的原水压力），为确保再生时所需的反洗水压和软化时所需克服交换器阻力的水压，需设置原水加压泵1台。5除氧水泵的选择除氧水泵把给水箱的水送向位于高处的除氧器。选择依据：流量和扬程，考虑备用。6主要管道管径的计算主要管道指自来水总管、给水箱出水总管、给水母管、蒸汽母管、二次蒸汽管道、各热用户蒸汽管等。用“假定流速”法。查表（P205～206表11-5）确定管内介质的允许流速ω，根据流量G用公式计算管径或查线算图确定。Q=1000Gυ=3600ω（π/4）（Dn/1000）2，故Dn=594.5（Gυ/ω）1/2mmQ、G——介质的体积流量、质量流量（m3/h、t/h）;υ——介质的比容（m3/kg）；ω——介质的流速（m/s）；Dn——管道内径（mm）。产品管子中不一定有计算出的管径规格，可选取与其最接近并略大于该管径的管子。与设备相连的管子若短，可取设备本体上的对应管径。7分汽缸的计算P199～200第二点分汽缸的直径计算公式同管径（缸内蒸汽流速10～15m/s；热水0.1～0.3m/s），一般比其上汽水连接总管直径大2#以上；分汽缸筒体的长度取决于接管管径、数目和结构强度，同时顾及接管上阀门的启闭操作的便利，接管中心距按管径和保温层厚度确定（查手册）。（四）送引风系统的设计（燃煤锅炉）参考P154～155例9-11决定送、引风系统及其管道布置为避免相互干扰，锅炉通风除尘系统宜按单台独立设置。画出系统的布置简图。2计算锅炉送风量和排烟量以单台锅炉额定负荷为基础计算烟、风量V。3计算烟、风管道的断面尺寸仍用“假定流速法”。选定流速（P140），依2算出的流量计算F。F=V/v（m2）。F——烟、风管道断面积m2；V——烟、风量m3/s;v——烟、风流速m/s。4计算烟、风道的阻力阻力计算非常麻烦，本课程设计不做要求。估算送风总阻力为1000Pa，引风总阻力为1540Pa（可以考虑利用烟囱的自生通风力）。5决定烟囱高度，进、出口尺寸，引力机械通风的锅炉房，烟囱主要使满足环境卫生的要求，根据锅炉房总额定出力，查表确定；先计算烟囱出口内径d2，再定进口内径d1；烟囱引力可以帮助克服一部分引风阻力；燃油、气锅炉，烟囱直径按锅炉本体上的直径确定，一般用钢板烟囱，为减轻炉膛和烟道在混合气体发生爆炸时的破坏程度，在炉膛和烟囱上要装防爆门，防爆门的选择查资料2#P543。6风机校核或选择4若锅炉有配套风机，校核风机的流量和压头。若不满足，需重新选用，选择依据：流量和压头。7除尘器的选择P135例8-1若锅炉厂配套供应除尘器，要针对使用地区的具体情况，校核，如不符合当地的排放标准，应重新选择。锅炉上大多使用旋风除尘器，主要按除尘效率η选择除尘器，还要考虑负荷适应性、阻力等因素。（五）运煤除灰方式的选择（燃煤锅炉）P108例7-1、P114～115例7-21计算锅炉房的耗煤量和灰渣量P100主要计算小时最大耗煤量和灰渣量。另外可计算最冷月、最大昼夜小时平均、全年的耗煤量和灰渣量，作为进行燃料预算的依据。2运煤除灰方式的选择P108、114小时最大耗煤量和灰渣量是选择运煤除灰方式的主要依据，还要考虑劳动条件、劳动生产率、保证生产安全等因素，建议选用机械化的运煤除灰方式。若锅炉有配套运煤设备和除灰设备，应校核其性能是否符合实际需要，否则需重选。（不要求选具体设备）3计算贮煤场、灰渣场的面积P102贮煤场、灰渣场的面积应视煤源远近、交通运输条件、锅炉房的耗煤量和灰渣量、灰渣的综合利用情况等因素确定。贮煤场，火车和船舶运输≮10～25天的锅炉房最大计算耗煤量，汽车运输≮5～10天的锅炉房最大计算耗煤量；灰渣场，一般能贮存3～5昼夜锅炉房最大计算灰渣量。如在锅炉房外设置集中灰渣斗时，可不设置灰渣场。根据运煤除灰方式的不同，有时还需要计算贮煤斗和灰渣斗的容积。（六）燃油系统的设计（燃油锅炉）P115～119；主要参考资料2#1计算锅炉房耗油量B=KD(hq-hgs)/(ηQnet,ar)(kg/h)。B——单台锅炉计算燃油量（kg/h）；K——富裕系数，一般1.2～1.3；D—锅炉额定蒸发量kg/h；hq、hgs—蒸汽、给水的焓kJ/kg；η—锅炉效率，%；Qnet,ar—燃油的收到基低位发热量，kJ/kg。单台锅炉有n个燃烧器，每只燃烧器的计算耗油量B’=B/n；锅炉房的总燃油耗量等于每台锅炉B的代数和ΣB。2计算贮油罐的容积贮油罐的总容积应根据油的运输方式、供油周期等因素确定。火车和船舶运输≮20～30天的锅炉房最大消耗量，汽车运