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锅炉设计说明书


燕山大学
课 程 设 计 说 明 书

题目:

兰州市某住宅小区锅炉工艺设计

学院(系): 年级专业: 学 号:

学生姓名: 指导教师: 教师职称:

燕山大学课程设计(论文)任务书
院(系) : 学 号 基层教学单位: 学生姓名 专业(班级)

>
设计题目 兰州市某住宅小区锅炉工艺设计 设 计 技 术 参 数 1、负荷要求:建筑面积 22× 4m2,设计锅炉房 10 2、煤质资料:煤质为辽宁 AⅢ烟煤,煤质成分为:Car=55.82%,Har=4.95%, Sar=0.51%, ar=8.77%, ar=1.04%, ar=12.20%, ar=16.71%, net,ar=22380kJ/kg, O N M A Q Vdaf=46.04% 3、水质资料:K++Na+=10.58mg/l,Cl-=382mg/l,Ca2+=39.19mg/l, Mg2+=21.23mg/l,Fe2+=0.4mg/l,NH4+=1.2mg/l,SO42-=316mg/l,CO32-=20mg/l, HCO3-=194mg/l,溶解氧=3.7mg/l 4、气象资料:按兰州市气象条件设计 (一)课程设计报告主要内容 课程设计报告应说明系统、方案的选择依据、理由和结论,设计计算公式、公 式中各符号的意义和数据、以及计算结果。论述是必须结合自己的设计题目, 表明自己的观点。 (二)课程设计报告编写的基本要求 1、说明书要求字迹清楚,标题编排合理,用纸前后一致。计算部分也可以用表 格的格式,但表中必须包括公式、符号、数据、和结果,且序号符合计算顺序。 2、说明书应装订成册,并有封面、目录和页次 3、说明书可在设计过程中分阶段交指导老师审阅。 (1)设计完成后,对设计中出现的问题,与前后设备和数据的更改,已发现但 来不及而修改的各种问题,以及有必要说明的其他事项,可在说明书最后的结 束语中说明。 锅炉房布置图 1 张(比例:1:50) ,热力系统图 1 张,剖面图 1 张(比例:1:50) , 要求采用计算机绘制,要求每人独立绘制,不得雷同。

设 计 要 求

工 作 量 工 作 计 划 参 考 资 料

《锅炉及锅炉房设备》课程设计集中安排两周时间完成,课程设计学时为热负 荷计算和锅炉选型:2(4) ;水处理设备选型 4(4) ;给水设备和主要管道选择 4(2) ;送引风系统设计 6(4) ;运煤除灰方式选择 4(2) ;锅炉房布置及绘制 8(10) ;热力系统图绘制 10(4) ;平面图制图绘制 12(2) ;剖面图绘制 7;设 计说明书整理 3(4)

指导教师签字

基层教学单位主任签字

说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年 月



燕山大学课程设计评审意见表

指导教师评语:

成绩: 指导教师: 年 月 日

答辩小组评语:

成绩: 评阅人: 年 课程设计总成绩: 月 日

答辩小组成员签字:







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一 二 三 四 设计题目与原始条件 方案设计 热负荷计算 锅炉选及机台数



五 水处理设备选择 六 给水设备和主要管道的选择与计算 七 送引风机设计 八 运煤初回方法的选择 九 工艺布置 十 设计总结 十一 参考文献

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一 设计题目与原始条件 设计题目:兰州市某住宅小区锅炉工艺设计 原始条件:1.负荷要求:建筑面积 22×10 4 m2,设计锅炉房 2. 煤 质 资 料 : 煤 质 为 辽 宁 抚 顺 A Ⅲ 烟 煤 , 煤 质 成 分 为 C ar =55.82% ,
H
ar

=4.95%, S ar =0.51%, O ar =8.77%, N ar =1.04%, M ar =12.20%, A ar =16.71%, =46.04%

Q net , ar =22380kJ/kg, V daf

3.水质资料:K ? + Na ? =10.58mg/l,CL ? =382mg/l, Ca 2 ? =39.19mg/l,Mg
2?

=21.23mg/l,Fe 2 ? =0.4 mg/l,NH 4 ? =1.2mg/l, SO 4

2?

=316 mg/l, CO 3

2?

=20

mg/l, HCO 3 ? =194 mg/l,溶解氧=3.7 mg/l。 4.气象资料: 气象参数及热指标[1] 城市 采 暖 天 采 暖 期 室 围 护 结 构 采暖设计热指标(w/m2) 数 外平均温 冬 季 室 外 t=16℃ t=18℃ 度(℃) 计 算 温 度 (℃) 兰州 132 -2.8 -11 33.2 35.9 二 方案设计 本设计为兰州市 220000 平米住宅小区采暖锅炉房工艺设计, 整个设计要 求设备选型准确合理、工艺流程布置顺畅、经济技术合理、燃料消耗低、初 投资小、运行费用低。根据锅炉房设计的基本要求和原则进行热负荷计算、 设备选型和工艺布置。 三 热负荷计算 气象参数及热指标得室内设计温度为 t=18℃时,室内采暖设计热指标为 2 2 q=35.9W/m ,耗热量指标为 qH=20.8 w/m ,锅炉自耗量占输出复合的 2%~3%,热网 损失占输送负荷的 10%~15%[2]。 1.锅炉房最大计算热负荷
Q
m ax

? K 0 Q1

MW
4 ?6

Q1 —采暖最大负荷,MW, Q1 ? qA ? 35.9 ? 22 ? 10 ? 10 K 0 —锅炉自耗热量和管网热损失系数。

? 7.898 M W



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Q

m ax

?

1 (1 ? 2 % ) ? (1 ? 1 5 % )

? 7 .8 9 8 ? 9 .4 8 M W

2.平均热负荷
Q pj ? t n ? t pj tn ? tw Q1

MW

tn tw
t pj

—采暖房间室内计算温度,℃; —采暖期采暖室外计算温度,℃, t w =-11℃; —采暖期室外平均温度,℃, t p j =-2.8℃。
1 8 ? ( ? 2 .8) 1 8 ? ( ? 1 1) ? 7 .8 9 8 ? 5 .6 7 M W

所以 Q p j ?

3.全年热负荷
Q qn ? K 0Q pj t

MJ/年

t—采暖期采暖时间,t=132 天。 所以 Q q n ?
1 (1 ? 2 % ) ? (1 ? 1 5 % ) ? 5 .6 7 ? 3 6 0 0 ? 2 4 ? 1 3 2 ? 7 .8 ? 1 0 M J / 年
7



锅炉选及机台数 锅炉经常工作状态的负荷不低于额定负荷的 50%~60%,锅炉台数以 3~4 台为好,不少于 2 台,当锅炉一台发生事故时,其他锅炉应能承担不少于 60%~75%的采暖负荷[1]。所以选锅炉额定负荷为 4.2MW 的 3 台四方锅炉厂生 [4] 产的 SZL360-1.0/95/70-AⅢ锅炉 。 SZL360-1.0/95/70-AⅢ锅炉性能表 额定 设计 供水/ 排 烟 设 总 适用 燃 炉 最 最 安 供热 工作 回 水 温 计 受 燃料 烧 排 大 大 装 量 压力 温 度℃ 效 热 方 有 运 运 后 MW Mpa 度℃ 率 面 式 效 输 输 外 积 面 尺 重 形 ㎡ 积 寸 量t 尺 ㎡ 寸 4.2 1.0 95/70 184 78% 160 Ⅲ 类 链 7.64 7.00 24.0 8.00 烟煤 条 × ×
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炉 排 备注:1.锅炉排渣装置型号/功率 kW 2.仪表控制柜 ZK15-0 , 3.除尘器 XS-6.5A, 4.组装 五 水处理设备选择 1.计算热水锅炉的循环水量
G ?

2.80 × 3.50

4.50 × 6.00

GBL/05 ,

3 6 0 0 kQ ? 1 0 c p ( t1 ? t 2 )

3

? 10 t / h

?3

Q —计算热负荷,MW;
cp

—水的比热, c p =4.187 kJ / ( kg ?℃ ); —锅炉出热水的温度,95℃; —锅炉进热水的温度,70℃;

t1 t2

k—管网散热损失系数,取 1.05. 计算的循环水量为 G =
3 6 0 0 ? 1 .0 5 ? 4 .2 ? 3 ? 1 0 4 .1 8 7 ? (9 5-7 0 )
3

? 10

?3

= 4 5 5 t/h



2.计算锅炉和热水网的补水量 热水锅炉的补水量为排污量先估算排污率为 2%,所以锅炉补给水量
G g l ? K G ? 2 % ? 4 5 5 ? 9 .1t / h
b
b 热水网的补水量为 G rw ? K G ,其中 K=2%[2],所以热网的补水量

G rw ? 2 % ? 4 5 5 ? 9 .1t / h 。
b

3.计算水处理设备自耗软水量 根据文献[2]得, G zh ? w F ? w—逆流冲洗速度,m/h,可取 2m/h; F—交换器截面积,m2,取 2.25 m2;
? —水的密度,t/m ,取 ? =1 t/m 。
3 3

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计算得 G zh ? 2 ? 2 .2 5 ? 1 ? 4 .5 t / h 4. 水处理设备的处理水量 水处理设备的处理水量
G b ? 1 .2 ( G g l ? G rw ? G zh ) ? 1 .2 ? (9 .1 ? 9 .1 ? 4 .5) ? 2 7 .2 4 t / h
b b

5.软化设备选择计算 (1)软化器的选择计算 根据文献[2]得,锅水的相对碱度=
A g l —锅炉补水碱度,mmol/L;
b

? Agl
b

S gl

b

S gl

b

—锅炉给水溶解固形物,mg/L;

? —碳酸钠在锅内分解为氢氧化钠的分解率。
A g l = 0 .5 c C O 2 ? ? c H C O ? ? 0 .5 ?
b
2 3

20 60

?

194 61

? 3 .3 5

S g l ? 9 8 4 .6 m g / L
b

根据文献[2]附表 2-1 的 ? =40.8%
锅水的相对碱度= 4 0 .8 ? 3 .3 5 9 8 4 .6 ? 0 .1 4

,根据《低压锅炉水质标准》 ,锅水的相对

碱度小于 0.2,可以不做除碱处理。故只选择离子交换器。 根据文献[3]245, 选择上海精达锅炉辅机厂生产的 LNN-1500/30 逆流再生钠离子 交换器两台(一备一用). LNN-1500/30 逆流再生钠离子交换器性能表
公称直 径/mm 1500 工作压 力/MPa
? 0 .6

工作温 度/℃ 5~60

出力 /(t/h) 30

工作树 脂层高 /mm 2000

再生耗 盐量/kg 350

树脂装 载量/L 3500

石英砂 装载量 /kg 2000

设备满 水荷重 /kN 125

LNN-1500/30 逆流再生钠离子交换器尺寸表(mm) H1 H2 H3 L L1 L2 L3 L4 H Φ
5012 1390 310 190 1000 787 5354 595 300 1450

b
140

a
180

DN1 100

DN2 80

DN3 50

DN4 100

离子交换器校核 序 号 名称 符号 单位 计算公式
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数值

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需要软化的水 1 量 2 原水总硬度 3 软化水硬度 4 离子交换剂 5 软化速度 交换器计算截 6 面积 交换器同时工 7 作台数 交换器选用的 8 台数 9 交换器直径 交换器实际截 10 面积 11 实际软化速度 交换器树脂总 12 装载量 每台交换器工 13 作交换容量 14 软化水产量 再生置换软化 15 水自耗量 16 软化水供水量 交换器运行延 17 续时间 再生一次耗盐 18 量 配制再生液耗 19 水量 再生用清水总 20 耗量 21 每台交换器周

G H0 H1 v F n

m3/h mmol/L mmol/L m/h ㎡ 台 台
?

已知 已知 已知水质标准(≤0.03mmol/L) 选定 树脂 选定
F ? Q v ? 2 7 .2 4 30

27.24 1.86 0.03 30 0.908 1 2 1.5
?
2

选定 n+1=1+1 选定
F
1

m ㎡ m/h kg/台

F1 v1

? 0 .9 0 8

? 0 .9 0 8 ? 1 .5

2

2.043 13.333 3110 3181 1738 3.6 1734.4

v

1F

?

Q n ?

?
1

2 7 .2 4 1 ? 2 .0 4 3

F

查表 5-26 文献 2,217 查表 5-26 文献 2,217
Q
?
c

E Qc qc Qg T B Qb Qh

mol/台

E

m?/台 m?/(台 *次) 查表 5-26 文献 2,217
0 1

H

?

?

3181 1 .8 6 ? 0 . 0 3

H

m?/台 h

Q

?
g

Q

?
c

q

? 1 7 3 8 -3 .6
c

n ? T ?

Q

g

?

1 ? 1 7 3 4 .4 2 7 .2 4

Q

63.671 318.1 4.16 21.26 1759.3

?Q

B ? Z ? E ? 0.1 ? 3181 kg/台 t/(台* Q = B ? B ? 3 1 8.1 ? 3 1 8.1 10C 1000 10 ? 7 1000 次) m?/(台 *次) 查表 5-26 文献 2,217 m?/台 ? Q = Q + Q + q = 1734.4+ 21.26+ 3.6
b y

g

h

c

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期总耗水量 n ?? Q 交换器进水小 3 m /h Q = T 22 时平均流量 QP 经校核所选离子交换器满足条件。 (2)溶盐池的设计 溶盐池(稀盐液池)的体积 V1 按下式计算:
p

?

1 ? 1 7 5 9 .3 6 3 .6 7 1

27.63

V1 ?

1 .2 B 10 C y ? y

m3

B—一次再生用盐量,kg,350kg; Cy—盐溶液浓度,6%; ρ y—盐溶液密度,1.0413t/m3; 一次再生耗盐量按下式计算:
V1 ? 1 .2 ? 3 5 0 1 0 ? 6 ? 1 .0 4 1 3 ? 6 .7 2 m
3

取 L×B×H=2000×2000×2000mm

(3)储盐池(浓盐溶液池)的体积由下式计算
V2 ? 1 .2nA

?

m3 (4-6)

A—每昼夜用盐量 A=B×2=700kg(每昼夜最大再生次数为 2 次) , n—储盐天数,取 10 天, ρ —盐的视密度,取 0.86t/m3,
V2 ? 1 .2 ? 1 0 ? 7 0 0 0 .8 6 ? 1 0 0 0 ? 9 .7 7 m
3

取 L×B×H=2000×2000×2500mm。

6.除氧设备选择计算 热网中循环水温度为 95℃,不需要除氧,但补给水溶解氧=3.7mg/L,而 要求补水含氧量≤0.1mg/L,所以需要除氧,补给水量 G b = 27.24 t / h 。根据 文献[3],选择解析除氧器 CJYZS-30。 除氧器性能表
额定出 水
m /h
3

除氧 水溶 解氧 (mg/L)

给水 温度 /℃

进水压 力 /MPa

除 氧 器 功 率 kW 10 H

电源 电压 /V

除氧软化组合水箱 容 积 L /mm B /mm H /mm D、 /mm d /mm

30 进水管

<0.1 出水管

8~70 L

0.4~0.5 B

380 h

20

4000 C出

2800

2000

125 F出

100 喷射

尺寸表(mm) D进 E进

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器 DN100 DN125 2200 730 5400 2380 255 300 600 1000 3

7.补水箱计算 本锅炉房为采暖期不间断运行的锅炉房,给水箱设置 1 台。按 30 分钟给 水量计算,给水箱的有效容积 V ?
30 60 ? 2 7 .2 4 ? 1 3 .6 2 m
3

。所以除氧软化组合水

箱可以满足补水箱的要求,可以合用一个水箱。 六 给水设备和主要管道的选择与计算 1.循环水泵选择 锅炉循环水量 G=455t/h,所以循环水泵的水量为
Q ? (1.05 ~ 1.10) ? 455 ? (477.75 ~ 500.5) t / h

,回水温度为 70℃,对应密度为

? ? 9 7 7 .8 kg / m ,所以循环水的量为
3

Q ? (4 7 7 .7 5 ~ 5 0 0 .5) ? 1 0 / 9 7 7 .8 ? (4 8 9 ~ 5 1 2 ) m / h
' 3 3

由于锅炉房规模较小,故给水泵与循环水泵合用,循环水泵扬程
H ? 100 P ? 100 ~ 200 + H 1 ? H 2

kPa

P—锅炉工作压力,MPa;
H 1 —供回水管网阻力,120kPa; H 2 —最不利用户内部阻力损失,50kPa。

所以 H ? 1000 ? 1.0 ? 100 +120 + 50 ? 1270 kP a ? 127 m H 2 O 水泵组采用三用一备,并且为并联,所以单个循环水泵流量为
q ? (1 6 3 ~ 1 7 1) m / h 。根据文献
3

[3]282

选择 IS 型单级单吸离水泵 IS125-100-315

四台。 IS 型单级单吸离水泵 IS125-100-315 性能表 流量 Q 扬程 转速 功率 N/kW H n/(r/min) /m L/s 轴功 电动机 3 m /h 率 动率 200 55.6 135 2900 90.8 110 尺寸表

效率? (%) 75

汽蚀余 量/m

4.5

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外形尺寸/mm L 2000 L1 1820 L2 320 L3 1200 H 715 H1 400 B 800 B1 740

地脚 螺栓 n-d 4-27

电动机 型号 功率 /kW 315S-2 110

2.补给水泵的选择 补给水泵的流量 Q b ? (1 .0 5 ~ 1 .1 0 ) ? 2 7 .2 4 ? (2 8 .6 0 2 ~ 2 9 .9 6 ) t / h , 扬程,不应小于补水点压力另加 30-50kPa, Hb=Hj+?Hb-Zb+(3~5)mH2O 式中 Hb—补水泵扬程 mH2O, Hj—补水点压力,即静水压线压力,取 15mH2O, ?Hb—补水系统管路压力损失,取 2.5mH2O, Zb—补水箱水位与补水泵之间的高度差,取 0.5mH2O; 所以补水泵扬程 H b ? 15+ 2.5-0.5+ 5= 22m H 2 O 补水泵选用两台,一备一用。根 据文献[3]282 选择 IS 型单级单吸离水泵 IS80-65-160 两台。 IS80-65-160 型单级单吸离水泵 IS80-65-160 性能表 流量 Q 扬程 转速 功率 N/kW 汽蚀余 效率? H n/(r/min) 量/m /m L/s 轴功 电动机 (%) 3 m /h 率 动率 30 8.33 36 2900 4.82 7.5 61 2.5 尺寸表 外形尺寸/mm 地脚 电动机 螺栓 L L1 L2 L3 H H1 B B1 n-d 型号 功率 /kW 920 920 170 600 415 235 390 350 4-16 90L-4 1.5 3.除氧水泵的选择 除氧水泵的流量 Q b ? (1.3 ~ 1.5) ? 30 ? (39 ~ 45) t / h ,水泵扬程能满足除氧器的 压力,Hcy=Hcyq+?Hb-Zb+(3~5)mH2O 式中 Hcy—除氧水泵扬程 mH2O, Hchq—除氧器压力,0.5MPa,即 50m, ?Hcy—管路压力损失,取 3mH2O, Zrh—软化水箱水位与除氧水泵之间的高度差,取 0 mH2O; 补水泵的

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所以补水泵扬程 H cy ? 1 .1 ? (5 0 + 3 -0 + 5 )= 6 3 .8 m H 2 O ,除氧水泵选用两台,一备 一用。根据文献[3]282 选择 IS 型单级单吸离水泵 IS80-50-250 两台。 IS80-50-250 型单级单吸离水泵 IS80-50-250 性能表 流量 Q 扬程 转速 功率 N/kW 汽蚀余 效率? H n/(r/min) 量/m /m L/s 轴功 电动机 (%) 3 m /h 率 动率 50 13.9 80 2900 17.3 22 63 2.5 尺寸表 外形尺寸/mm 地脚 电动机 螺栓 L L1 L2 L3 H H1 B B1 n-d 型号 功率 /kW 1395 1290 225 840 515 290 540 490 4-22 180M-2 22 4.主要管道和阀门的选择 (1)主要管道 锅炉房内部的主要管道是指锅炉房内的采暖循环供、回 水管道管道采用无缝钢管,采用焊接。锅炉水处理管道采用镀锌钢管。 (2)主要阀门 水泵出口应采用止回阀,水泵进、出口设置闸阀、蝶 阀、截止阀、调节阀等。 详细安装位置及管道管径参见图纸。

公称直 管段 径(mm) 回水干管 300 供水干管 300 回水支管 供水支管 循环水 泵立管 补水管

外壁× 壁厚 流速v 流量 比摩阻 (mm) (m/s) (t/h) (Pa/m) 325×7 1.76 460 105 325×7 1.76 460 105 2.48 2.48 1.34 1.65 155 155 155 30 523 523 101.6 511.1
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159× 150 4.5 159× 150 4.5 200 219×6 80 89×3.5

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七 送引风机设计 1.计算送风量和排烟量 根据使用的燃料成份计算得出燃料消耗量、送风量和排烟量。 平均小时每台锅炉最大耗煤量
B m ax ? Q gl Q n et , ar? g l ? 4 .2 ? 1 0
3

22380 ? 78%
B j ? B max 1 (

? 0 .2 4 1k g / s ? 8 6 7 .6 kg / h
q4



计算燃料消耗量



100

q4—固体不完全损失分数 根 据 文 献 [2]69 链 条 炉 排 炉 燃 用 Ⅲ 类 烟 煤 的 q4 取 8~12 。 所 以
B j ? 8 6 7 . 6 ?( 1 10 100
3

) ? 7 8 0 .8 4 kg / h

理论空气量为
V k ? 0.0889 ( C ar ? 0.0375S ar) 0.265H ar ? 0.333O ar ? 0.0889 ? (55.82 ? 0 .0375 ? 0.51) ? 0.265 ? 4.95 ? 0.333 ? 8.77 ? 3.36 m / h ?
0

实际供给空气量 V k ? ? V k 0 ? 1.3 ? 3 .3 6 ? 4 .3 6 8 m 3 / k g 理论烟气量为
V R O 3 ? V C O 2 ? VS O 2 ? 0.01866 ( C ar ? 0.375S ar)? 0.01866 ? 55.82 ? 0.375 ? 0.51 )? 1.05m / kg (
3

V H 2 O ? 0.111H ar ? 0.0124M ar ? 0.0161V k ? 0.111 ? 4.95 ? 0.0124 ? 12.20 ? 0.0161 ? 3.36
0 0

? 0 .7 5 5 m / k g
3

V N 2 ? 0.79V k ? 0.008N ar ? 0.79 ? 3.36 ? 0.0008 ? 1.04 ? 2.55m / kg
0 0 3

V y ? V R O 3 ? V N 2 ? V H 2 O ? 1 .0 5 ? 0 .7 5 5 ? 2 .5 5 ? 4 .3 5 5 m / k g
0 0 0 3

实际烟气量
V y ? V y ? 1.0 1 6 1 ( ? ? 1 ) V k ? 4 .3 5 5 ? 1.0 1 6 1 ? (1 .3 ? 1) ? 3 .3 6 ? 5 .3 8 m / k g
0 0 3

2. 送风系统的设计 (1)送风量的设计计算
Q g ? 1 .1? l B jV k
" 0

2 7 3 ? t lk 273

?

1 0 1 .3 2 b

m

3

/h

β 1—风量储备系数,取 1.1;

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Bj—燃料计算消耗量,780.84kg/h;
Vk
0

—理论空气量 3.36m3/kg;

? l?? —炉膛出口过量空气系数,取 1.30

tlk—冷空气温度,取-110C; b—当地大气压力,取 85.14kPa; 所以
Q g ? 1 .1 ? 1 .3 ? 7 8 0 .8 4 ? 3 .3 6 ? 273 ? 11 273 ? 1 0 1 .3 2 8 5 .1 4 ? 4284 m / h
3

(2)风道断面的确定 采用钢制矩形断面的风道,断面尺寸先按风速 10m/s 计算
F ? Qg 3600v m
2

然后取风道断面尺寸为 300mm ? 400mm,所以实际流速为:
v ? Qg 3600 F ? 4284 3 6 0 0 ? 0 .3 ? 0 .4 ? 9 .9 2 m / s

(3)风道阻力计算 1)沿程摩擦阻力计算 根据文献[2]256 风道阻力主要取决于局部阻力,当冷空气流速小于 10m/s 时,摩擦阻力可以忽略不计。 2)局部阻力△hf1
?hf1 ? ?

??
2

2

?

273 273 ? t

Pa

? —局部阻力系数;
? —空气密度,1.293kg/m ;
3

t—冷空气温度,取-110C。 根据实际风道,查 ? =2,

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所以 ? h f 1 ? 2 ?

1 .2 9 3 ? 9 .9 2 2

2

?

273 273 ? 11

? 1 3 2 .5 8 P a

3)燃烧设备阻力△hrs 根据文献[2]查得,取△hrs=1000 Pa 如此风道各阻力之和为
?H
k

?

? ?h

1 0 1 .3 2 5 b

? (1 3 2 .5 8 ? 1 0 0 0 ) ?

1 0 1 .3 2 5 8 5.1 4

? 1 3 4 7 .8 8 P a

b—当地大气压力,取 85.14kPa。 (4)鼓风机的压头计算
H g ? ? 2?H
k

? 2 —压头裕量系数, ? 2 =1.2.

所以 H g ? 1 .2 ? 1 3 4 7 .8 8 ? 1 6 1 7 .4 6 P a (5)鼓风机的选择 根据文献[1]选用 Y5-47-12 No4 三台(每台锅炉一台) 鼓风机性能参数 主轴 风量 风压 电机型号 3 r/min m /h Pa 3300 4502 3.引风系统设计 (1)排烟量设计计算 排烟量 Q y ? 1 .1B j V y 1706 Y112M-2 4

功率 kW

2 7 3 ? t py 273

?

1 0 1 .3 2 b

m /h

3

Bj—燃料计算消耗量,780.84kg/h;
Vy

—排烟量, 5.38m3/kg;

tpy—排烟温度,取 1840C; b—当地大气压力,85.14kPa; 所以 Q y ? 1 .1 ? 7 8 0 .8 4 ? 5 .3 8 ? (2)烟道断面的确定
273 ? 184 273 ? 1 0 1 .3 2 8 5.1 4 ? 9 2 0 5 .6 m / h
3



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采用钢制矩形断面的烟道,断面尺寸先按烟速 10m/s 计算
F ? Qy 3600v ? 9 2 0 5 .6 3600 ? 10 ? 0 .2 5 6 m
2

然 后 取 烟 道 断 面 尺 寸 为 500mm ? 500mm, 所 以 实 际 流 速 为 :
v ? Qy 3600 F ? 9 2 0 5 .6 3 6 0 0 ? 0 .5 ? 0 .5 ? 1 0 .2 3 m / s



(3)烟道阻力计算 1)沿程摩擦阻力计算 根据文献[2],烟气流速比较小,烟道的阻力主要取决于局部阻力,所以烟 道的摩擦阻力可不计算。 2)炉膛出口到引风机的局部阻力△hy1
? h yd 1 ? ?

??
2

2

?

273 273 ? t

Pa

? —局部阻力系数;
? —空气密度,1.293kg/m ;
3

t—烟气温度,取 1840C。 根据实际风道,查 ? =4, 所以 ? h yd 1 ? 4 ?
1 .2 9 3 ? 1 0 .2 3 2
2

?

273 273 ? 184

? 1 6 1 .6 7 P a

3)引风机出口到烟囱的局部阻力△hy2
? h yd 2 ? ?

??
2

2

?

273 273 ? t

Pa

? —局部阻力系数;
? —空气密度,1.293kg/m ;
3

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t—烟气温度,取 184 C。 根据实际风道,查 ? =2, 所以 ? h yd 2 ? 2 ?
1 .2 9 3 ? 1 0 .2 3 2
2

0

?

273 273 ? 184

? 8 0 .8 3 P a

4)炉膛的阻力△hyd3 选取△hyd3=150Pa 5)除尘器的阻力,按产品(XND-2)样本查△hyb4=620Pa 如此烟道各阻力之和为 ? h yd ?

? ?h

yd i

? 1 6 1 .6 7 ? 8 0 .8 3 ? 1 5 0 ? 6 2 0 ? 1 0 1 2 .5 P a

(4)烟囱的计算 本设计额定总发热量为 12.6MW,根据根据文献[1]表 3-6,烟囱高度取 45m。 1)烟囱的出口直径(内径) 取烟囱出口流速 v ?2 =15m/s,则
d2 ?
'

n QY 3 6 0 0 ? 0 .7 8 5 v 2
'

?

3 ? 9 2 0 5 .6 3 6 0 0 ? 0 .7 8 5 ? 1 5

? 0 .8 1 m

考虑积灰等因素,取值 0.85m,则烟囱出口实际烟速为
v2 ? 4Q y 3 6 0 0? d
2

?

4 ? 3 ? 9 2 0 5 .6 3 6 0 0 ? ? ? 0 .8 5
2

? 1 3 .5 2 m / s

2)烟囱底部直径(内径) 烟囱锥度 i=0.03,则底部直径 d 1 ? d 2 ? 2 iH ? 0.85 ? 2 ? 0.03 ? 45 ? 3.55 m 3)烟囱阻力计算 采用机械通风可简化计算,烟气在烟窗和烟囱中的冷却不考虑,所以烟 囱出口烟温认为就是排烟温度 Qpy 即 1840C 烟囱出口烟速 : 1)烟囱沿程摩擦阻力
? h mc ?

v2=13.52

m/s

?
8i

?

?v
2

2

Pa

式中 : ? ——沿程摩擦阻力系数 i ——烟囱锥度 ,

, ? =0.05

取 i=0.03

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所以 ? h m c ?

0 .0 5 8 ? 0 .0 3

?

1 .2 9 3 ? 1 3 .5 2 2

2

?

273 184 ? 273

? 1 4 .7 1 P a

2)烟囱出口阻力(动压损失)
?h
jb

?? ?

??
2

2

Pa

式中 : ? ——烟囱出口阻力系数
?h ? 1 .1 ? 1 .2 9 3 ? 1 3 .5 2 2
2

取用 1.1
? 7 7 .6 5 P a

jb

?

273 184 ? 273

所以烟囱阻力

? h yc ? ? h m c ? ? h

jb

? 1 4 .7 1 ? 7 7 .6 5 ? 9 2 .3 6 P a

4)烟囱引力计算 已知烟囱内烟气平均温度 室外最高温度) 所以烟囱引力为: S ? H g ( ? k0
273 t k ? 273 ? ?y
273 8 ? 273
0

设 ? pj =1800C

外界空气温度 tk=80C(采暖期的

273

? pj ? 2 7 3
? 1 .3 4 ?

)

? 4 5 ? 9 .8 0 7 ? (1 .2 9 3 ? ? 2 4 9 .3 2 P a

273 180 ? 273

)

引风机出口至烟囱出口烟道总阻力为:
? ? h 2 ? ? h y2 ? ? h yc ? 8 0 .8 3 ? 9 2 .3 6 ? 1 7 3 .3 6 P a

显而易见, ?? h 2 <Syc 所以,引风机出口处为负压。本设计由于引风机装 在锅炉房内,施工时应注意引风机出口侧的引导机器接头处的严密性,以及 锅炉房的卫生条件。 烟道及烟囱的阻力和:
?H
y

? ? h yd ? ? h yc ? S ? 1012.5 ? 92.36 ? 249.32 ? 855.54 P a

(5)引风机的压头计算
H
y

? ? 2?H

y

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? 2 —压头裕量系数, ? 2 =1.2.

所以 H y ? 1 .2 ? 8 5 5 .5 4 ? 1 0 2 6 .6 5 P a
(6)引风机的选择

根据文献[1]选用 Y5-47-12 No6C 三台(每台锅炉一台) 引风机性能参数 主轴 风量 风压 电机型号 3 r/min m /h Pa 2850 10025 3275 Y160L-2

功率 kW 18.5

八 运煤初回方法的选择 1.计算锅炉房的耗煤量和储煤场面积以及运煤方式 已知 Qnet.ar=22380kJ/kg,锅炉热效率 η =78% 平均小时最大耗煤量
B
m ax

?

n Q gl Q n et , ar? g l

?

3 ? 4 .2 ? 1 0

3

22380 ? 78%

? 0 .7 2 3k g / s ? 2 6 0 2 .8 kg / h

最大昼夜耗煤量 B m ax ? t ? B m ax ? 2 4 ? 2 6 0 2 .8 ? 6 2 4 6 7 .2 kg /d = 6 2 .4 7 t/d zy 全年耗煤量 B q n ?
Q qn Q
n et , ar

? gl

?

7 .8 ? 1 0 ? 1 0
7

3

22380 ? 78%

? 4 .4 7 ? 1 0 kg / 年 = 4 4 7 0 t/ 年
6

储煤场面积按 F ?

BTM N H ??

B—锅炉房平均小时最大耗煤量; T—锅炉每昼夜运行时间,24h; M—煤的储备时间,7d; N—考虑煤堆过道占用面积的系数,取 1.5; H—煤堆高度取 2m; ρ —煤的堆积密度,取 900kg/ m 3 ;
? —堆角系数,取 0.8;

所以 F ?

BTM N H ??

=

2 6 0 2.8 ? 2 4 ? 7 ? 1 .5 2 ? 9 0 0 ? 0.8

= 4 5 5.4 9 m

2

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2.锅炉房的灰渣量和灰渣场面积 锅炉每小时最大灰渣量
F= 0 .6 1 2 ? 2 4 ? 5 ? 1 .5 2 ? 0 .8 ? 0 .8 = 8 6 .0 6 m
2

t/h

式中:B—锅炉的平均或最大耗煤量,t/h Aar—煤的收到基灰分, q4—固体不完全燃烧热损失, Qnet,ar—煤的收到基低位发热量,kJ/kg
8 ( 所以 C = 2 6 0 2 . ? 1 0 -3 ? 1 6.7 100 + 10 ? 22380 100 ? 32866 ) 0 .6 1 2 t/h =

灰渣场面积按公式: F

?

CTM N H ??

式中:B—锅炉房平均小时最大耗煤量; T—锅炉每昼夜运行时间,24h; M—灰渣的储备时间,5d; N—考虑灰渣堆过道占用面积的系数,取 1.5; H—灰渣堆高度取 2m; ρ —灰渣的堆积密度,取 0.8t/m3;
? —堆角系数,取 0.8;

所以

F=

0 .6 1 2 ? 2 4 ? 5 ? 1 .5 2 ? 0 .8 ? 0 .8

= 8 6 .0 6 m

2

3.决定运煤除渣方式 按锅炉单台容量和总容量的大小,锅炉房的规模大致可分为三类,可选 择相应的运输方式,对于中型锅炉房(单台容量为 6t/h、10t/h 或 20t/h) , 可采用间歇或连续运输方式,选的是 4.2MW 的热水锅炉,采用垂直单斗提升 机上煤系统[2]。 大中型锅炉房可采用机械除灰方式,对于锅炉单台容量为 1~6t/h 配,本 设计采用刮板除渣机除渣[2]。 九 工艺布置 (1)锅炉的炉前是主要操作面,锅炉前端至锅炉房前墙的净距离一般不 小于 4-5 米。 锅炉两侧墙的净距或建筑墙之间的距离,应根据锅炉容量以及锅炉侧面 是否有操作要求等因素确定。 (2)辅助设备的布置 除尘器一般露天布置;水处理设备一般布置在辅助间内,离子交换器一 般靠内墙布置以免影响采光,离子交换器之间、交换器与墙之间的距离应满 足配管要求,侧面有操作时还应满足操作要求。
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离子交换器通常布置在底层,并于盐液池、盐业泵和盐过滤器合并布置 在一起。 开式水箱应安放在支座上,支座间距按标准图的规定,支座高度一般不 小于 300mm。 水泵的泵端靠墙布置时,泵端基础与墙之间的距离应考虑吸水总管、进 水管和连接短管的需要。泵基础之间的间距一般不小于 700mm。 (3)施工说明 1.所有设备基础必须等设备到货后,由土建施工单位与安装单位及监理 单位共同核对尺寸无误后方可施工。 2.锅炉配带仪表按厂家供货时配带的管道仪表阀门图施工。 3.锅炉烟采用 4mm 厚钢板制作,通风、 消防排烟管采用 1mm 厚镀锌钢板制 作,烟风管的连接均采用法兰连接,烟、 风管法兰采用∠50X50X5 角钢制作,烟、 风管与法兰按全国通用《通用管道配件图表》中要求制作,锅炉烟管采用 3mm 角焊,连续焊缝,烟风管连接及焊接件之间必须严密,不得漏风。各烟、风 道安装时,法兰之间均设置 3mm 石棉橡胶板。锅炉烟道除锈后刷防锈漆两道, 再刷黑色耐高温烟囱漆两道。 4.系统管材:自来水管选用 PPR 管,燃气管采用镀锌钢管,其余管线均选 用无缝钢管。 5.锅炉安装按照《工业锅炉安装工程施工及验收规范》 (GB50273-98)中 规定 6. 水 泵 安 装 按 照 《 压 缩 机 . 风 机 . 泵 安 装 工 程 施 工 及 验 收 规 范 》 (GB50275-98) 《机械设备安装工程施工验收规范》(GB50231-98)中规定执 行。 7.管道安装按《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB50235-97)中规 定执行。 8.管道支架及间距的管道按照国标(95R417-1)《室内热力管道支吊架》 、 国标(GB50242-2002)《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》执行,沿 地面敷设管线采用[10 槽钢支撑。 9.保温: 热管道保温厚度如下:DN50~DN300 δ =50mm, 保温材料为复合硅 酸盐管壳,外包 0.5mm 厚镀锌铁皮作保护层,保温具体做法详国标 98R418 烟道 2.20m 以下采用δ =50mm 厚复合硅酸盐毡保温,烟道保温部分外包 0.5mm 厚镀 锌铁皮作保护层,具体做法详国标 98R418。 10.管道系统安装完毕后进行水压试验, 试验压力 1.0MPa,管道试水压 1h 后压降不大 11.所有工艺管线焊接时应将管内杂物吹扫干净方可进行焊接;管道试压 完毕后须分段冲扫至清洁为止。 12.所有管道外壁除锈后刷红丹漆两道,管道外表面刷漆按下表 13.压力表安装详国标 01R405,温度计安装详国标 01R406。 14.其余未说明之处分别按照国家现行有关规程、规范进行施工、验收。
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十 设计总结 此次设计是《锅炉与锅炉房设备》课程学习之后的一次重要实践,通过 此次课设我学到的东西不可谓不多,首先就是基本知识的系统化,课堂中接 收的东西在这次课设中完整的系统起来,使我们更加深入的理解了各个部分 在设计中的应用。接着就是让我认识到计算能力、保持清醒头脑的重要,另 外最重要的就是这次课程设计让我认识到学习掌握 CAD 操作技术的重要以及 动手实践设计,课程设计结束了,我的学习道路还在继续。 十一 参考文献
[1]汤蕙芬,范季贤主编. 热能工程设计手册. 机械工业出版社,1999,9,175 [2] 吴 味 隆 主 编 . 锅 炉 与 锅 炉 房 设 备 ( 第 四 版 ). 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 , 2006,42~47,69,251~262,402~425 [3]锅炉房实用设计手册编写组编. 锅炉房实用设计手册(第 2 版). 机械工业出版 社,2003,154~162,217~219,245,269,282~285 [4]工业锅炉房常用设备手册编写组编. 工业锅炉房常用设备手册. 机械工业出版社, 1993,294

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