【暖通】鍋爐課程設計說明書(例)

1、Xxxxxxx 大學 課 程 設 計 說 明 書題目:石家莊市某住宅小區(qū)鍋爐工藝設計學院(系 :年級專業(yè):學 號:學生姓名:指導教師:教師職稱:目 錄一 設計題目與原始條件二 熱負荷計算及鍋爐機組的選擇三 水處理設備選擇及計算四 給水系統(tǒng)的選擇與計算五 水系統(tǒng)主要管道管徑的確定六 送引風系統(tǒng)設計七 運煤除灰方法的選擇八 鍋爐房的布置九 設計總結(jié)十 參考文獻石家莊市某住宅小區(qū)鍋爐房工藝設計一 設計概況與原始條件1. 設計概況:本設計為石家莊市某住宅小區(qū)鍋爐房工藝設計,整個設計要求設備選型準確合理、工藝 流程布置順暢、經(jīng)濟技術(shù)合理、燃料消耗低、初投資小。根據(jù)鍋爐房設計的基本要求和 規(guī)范進行熱負荷計

2、算、設備選型和工藝布置。課程設計是鍋爐及鍋爐房設備課程學 習之后的一次重要實踐,本課設是建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)的主要教學環(huán)節(jié)之一,通過 課程設計了解鍋爐房工藝設計內(nèi)容、程序和基本原則,學習設計的基本方法和步驟,提 高運算水平,提高分析和解決實際問題的能力。2. 原始條件:1 熱負荷要求:由參考資料 1,當室外設計溫度為 18 時,石家莊市采暖設計熱指標為 q=35.70W/m2。 建筑面積 19×104m 22 煤質(zhì)資料:煤質(zhì)為河北峰峰 W 煙煤, 煤質(zhì)成分為:Car=75.60%, Har=1.08%, Sar=0.26%, Oar=1.54%, Nar=0.73%, Mar=3.

3、60%, Aar=17.19%, Qnet,ar=26010kJ/kg, Vdaf=4.07%3 水質(zhì)資料:K +=Na+=10.58mg/L, Cl -=382mg/L, Ca 2+=39.19mg/L, Mg 2+=21.23mg/L, F e2+=0.4mg/L, NH 4+=1.2mg/L, SO 42-=316mg/L, CO 32-=20mg/L, HCO 3-=194mg/L,溶解氧 =3.7mg/L 4 氣象資料:莊市采暖期天數(shù)為 112天, 室外平均溫度為 -0.6 , 室內(nèi)采暖設計溫度為 18 , 大氣壓力 為 101.32kPa 。二 熱負荷計算及鍋爐機組的選擇1. 熱負

4、荷計算由參考資料 1可知當室外設計溫度為 18 時,石家莊市采暖設計熱指標為 q =35.7W/m2, 采暖面積為 A =19×104m 2采暖設計負荷為 Q=Aq=19×104×35.7=6.783MW2. 鍋爐機組的選擇由于鍋爐分熱量約占輸出負荷的 23%, 熱網(wǎng)散失一般為輸出負荷的 1015%, 所以鍋爐 房的最大計算熱負荷為 Q max =6.783×1.15=7.800MW根據(jù)參考文獻 1得知采暖鍋爐房原則上不設備用鍋爐,檢查可安排在非采暖季,但在鍋 爐容量的選擇上, 要考慮一臺鍋爐事故, 其他鍋爐應能承擔不少以 6075%的采暖負荷。 , 根

5、據(jù)鍋爐房的最大計算熱負荷 Q max 以及介質(zhì)、 參數(shù)等因素以及技術(shù)經(jīng)濟方面的合理性來 考慮,由參考資料 2,選用兩臺即 SZL5.6-1.0/115/70-A 型鍋爐。表 1-1 SZL5.6-1.0/115/70-A 型鍋爐的技術(shù)參數(shù)鍋爐 型號 額定熱功率/MW額定工作壓力/MPa供水溫度/回水溫度/排煙溫度/爐排有效面積/m2對流有 效面積 /m25.6 1.0 115 70 156 10.04 171.5SZL5.6-1.0/115/70-A 輻射·受熱面 m 2燃料發(fā) 熱量 kJ/kg 燃料消 耗量 kg/h 鍋爐 效率 % 外形尺 寸(長 *寬 *高 金屬 重量 kg 生

6、產(chǎn) 場地25.2315太湖三 水處理設備的選擇及計算 1. 確定水處理設備生產(chǎn)能力G=1.2(Gb gl + Gb rw + Gzh t/h 1 G b gl 鍋爐補給水量kQ G c t=式中 Q 鍋爐額定熱負荷, kW ;k 管網(wǎng)散熱損失系數(shù),取 1.05;c 管網(wǎng)熱水平均比熱容, c =4.18kJ/(kg. ; t 熱水供回水溫差, t =45 ; 鍋爐補給水量:bgl G G =2 brw G 熱水管網(wǎng)補給水量:熱水管網(wǎng)補水量應由供熱設計提供,如果無法得到,可按熱水管網(wǎng)循環(huán)水量的 2%計算, 由于當前熱水管網(wǎng)實際漏水量普遍比較大,因而應按循環(huán)水量的 4%計算

7、。rw G G =3 zh G 水處理自耗水量:zh G F =t h式中 逆流沖洗速度,取 2m/h F 交換器截面積, 水的密度,常溫水 1t/m3水處理設備自耗水 G zh 一般是用于逆流再生工藝的逆流沖洗過程,按照估算補給水量進 行預選型號為 LNN-1200/20的無頂壓固定床逆流再生離子交換器, 其水處理自耗水量流 量可按預選的離子交換器相應的截面積進行估算:zh G F =224=經(jīng)計算 G =1.2(G bgl +Gbrw +Gzh =1.2(4.4716+8.9432+2.2629=18.813t/h 經(jīng)校核, 18.813t/h<20t/h,該離子交換器滿足需求。2.

8、 決定水的軟化方式根據(jù)參考文獻 3規(guī)定承壓熱水鍋爐給水應進行鍋外化學水處理,在鍋爐水處理中硬度的基本單位是 2211c(C a M g 22+,堿度的基本單位是 233c(OH H C O C O -、 、 根據(jù)參考文獻 3規(guī)定鍋爐相對堿度應小于 0.2, 若不符合規(guī)定,應考慮除堿處理。 鍋爐相對堿度 bgl bgjA S =式中 23N a C O -在鍋內(nèi)分解為 NaOH 的分解率,查的 =40.82%bgl A -鍋爐補給水堿度 mmol/Lbgl S -鍋爐補給水溶解固形物, mg/L2233201942C O H C O 23.9m m ol L 6061bgl A -=+=+=鍋爐

9、相對堿度 =bglbglA S =<0.2由于鍋爐的相對堿度小于 0.2. 所以不需要考慮除堿處理,所以水的軟化方式一般采用鈉 離子交換軟化法,其效果穩(wěn)定,易于控制。3. 軟化設備選擇計算根據(jù)參考資料 3進水總硬度 365mg/L時,可采用固定床逆流再生離子交換器;采用固定床逆流再生離子交換器,應選擇兩臺,一臺再生備用,根據(jù)參考資料 2選用型號為 LNN-1200/20的無頂壓固定床逆流再生離子交換器。表 1-2 LNN-1200/20的無頂壓固定床逆流再生離子交換器型號規(guī)格性能表型號交換劑高度, mm出力, t/h工作壓 力, MPa工作溫 度,再生耗鹽量 /kg樹脂裝 載量 /L石英

10、砂 裝填量 /kg設備滿 水荷重 /kNLNN-1200/201200200.656022023001300811 稀鹽液池的體積 V 1按下式計算:11.210y yB V C =m 33311.222010V -=式中 B 一次再生用鹽量, kg ;C y 鹽溶液濃度, 6%;y 鹽溶液密度, 1.0413t/m3;2 儲鹽池(濃鹽溶液池的體積由下式計算21.2nAV =m 326.14m 0.86V =式中 A 每晝夜用鹽量 A=B×2=440kg(每晝夜最大再生次數(shù)為 2次 ,n 儲鹽天數(shù),取 10天, 鹽的視密度,取 0.86t/m3,儲鹽池的相關(guān)尺寸為長 *寬 *高 =2

11、*2*2.34. 除氧設備選擇計算根據(jù)參考文獻 2熱水鍋爐可采用真空除氧或化學除氧,本設計采用化學藥劑除氧,藥劑 選用 Na 2SO 3,按化學反應方程式 2Na 2S03+02=2Na2S04, 每除 1gO 2需要 8g 亞硫酸鈉,對 于晶體 Na 2SO 4. 7H 2O 需要 16g, 溶解氧量完全除掉,需維持一定的亞硫酸鈉過剩 量,一般給 水中保持 SO 32-27mg/L,鍋水中保持 1030mg/L,根據(jù)參考文獻 2237加入工業(yè)亞硫酸鈉量為:28( 83.71040.97m g/L0.88O G +=1 溶解器的選擇根據(jù)參考文獻 2采用計量加藥泵的 Na 2SO 3加藥系統(tǒng),配

12、置 Na 2SO 3溶液濃度為 510%, 采用 Na 2SO 3溶液濃度為 8%,運行一小時內(nèi)總加藥量為:M =40.97×223.58×10-6=9.16×10-6t/h 運行一小時內(nèi)需要 8%Na2SO 3溶液的質(zhì)量 M Y =9.16×10-3/0.08=114.5×10-3t/h則溶解器的容積 V =114.5×10-3/1.0559=108.43×10-3m 3=108.43L根據(jù)參考文獻 2選用 LRQ-110的 Na 2SO 3溶解器。表 1-3 LRQ-110的 Na 2SO 3溶解器技術(shù)參數(shù)型號規(guī)格工作壓

13、力 (MPa 工作溫度 ( 外形尺寸 直徑 ×高度 (mm 直徑 (mm 容積 (L LRQ-110 400110常壓常溫400×13552 溶液箱的選擇根據(jù)參考文獻 2采用計量加藥泵的 Na 2SO 3加藥系統(tǒng),配置 Na 2SO 3溶液濃度為 510%, 采用 Na 2SO 3溶液濃度為 8%,溶液箱的體積不小宜小于一晝夜的藥液消耗量,則溶液箱的體積為:V=9.16×10-3×24/0.08=2.748t=2.748m3所以溶液箱長 ×寬 ×高 =3×2×0.5m. 3 計量加藥泵的選擇根據(jù)參考文獻 2選用型號

14、為 J-X125/63型柱塞計量泵表 1-4 J-X125/63型柱塞計量泵技術(shù)參數(shù)型號流量 (L/h壓力 (MPa柱塞 直徑 (mm 行程長度 (s/min 往 復次 數(shù) c/min 電動機 進口 直徑 (mm 出口 直徑 (mm 型號 功率 (kW J-X125/63125 6.173232102Y90L-4B51.515155. 計算鍋爐排污量和決定排污系統(tǒng)本設計采用連續(xù)排污與定期排污相結(jié)合,根據(jù)參考資料 2確定連續(xù)排污率為 2%。四 給水系統(tǒng)的選擇與計算 1. 給水泵的選擇計算1 鍋爐循環(huán)水量的計算kQ G c t=-2 給水泵揚程的計算由于本小區(qū)的鍋爐房為小型鍋爐房,所以采用循環(huán)水泵

15、與給水泵合用的型式(以下將此 水泵成為給水泵 ,給水泵設置在水箱與鍋爐鍋筒之間即水箱之后進入鍋筒之前。 H 1000P+H1+H2+H3+H4P 鍋爐工作壓力H 1補水箱最低水位到鍋爐鍋筒水位之間的位壓差H 2 鍋爐房內(nèi)設備阻力損失,取 100kPaH 3外網(wǎng)阻力損失,根據(jù)資料取估算值附加壓力H 4附加壓力 50100MPa由于供回水的阻力損失無法確定,所以采用根據(jù)參考資料 2對于壓力較低的鍋爐,給水 泵的揚程也可以近似計算:H=1000P+100200kPa=1000×1+200=1200kPa=120mH2O3 給水泵的選擇循環(huán)水泵的臺數(shù)選擇,為了方便控制,以一臺鍋爐配一臺泵的形

16、勢,還應該有備用,故 循環(huán)水泵應選 3臺, 2用 1備。根據(jù)循環(huán)水量和與揚程,根據(jù)參考文獻 4選擇上海凱泉 KQW 系列第四代單機臥式離心 泵 3臺。型號為 KQW125/315-90/2表 1-5 KQW125/315-90/2型水泵性能參數(shù)型號流量 揚程 (H轉(zhuǎn)速(r/min電機功率 (kW必須氣蝕余量 (m重量 (kg(m3/h (L/SKQW125/315-90/2160 44.4 125 2960 90 5 7902. 給水箱的選擇計算1 給水箱的容積由于 Qb =18.813t/h, 1.2Qb=22.6t/h,根據(jù)參考資料 2選用隔板方形開式水箱,尺寸為長 ×寬 

17、15;高 =4.8×3.4×0.5m, 容積為 30m 3。3. 補水泵的選擇計算1 補水水量計算G =1.2(Gb gl + Gb rw + Gzh =1.2(4.4716+8.9432+2.2629=18.813t/hG P =1.1×18.813=20.7t/h2 補水泵揚程的計算補水泵的揚程,不應小于補水點壓力另加 30-50kPa , H b =Hj +H b -Z b +(35 mH 2O式中 H b 補水泵揚程 mH 2O,H j 補水點壓力,即靜水壓線壓力,取 15mH 2O, H b 補水系統(tǒng)管路壓力損失,取 0.5mH 2O ,Z b 補水箱水

18、位與補水泵之間的高度差,取 2.2mH 2O ; H b =Hj +H b -Z b +3=20mH2O 3 補水泵的選擇根據(jù)補水水量和與揚程,根據(jù)參考文獻 4選擇上海凱泉 KQW 系列第四代單機臥式離心 泵 3臺,型號為 KQW65/140-3/2。表 1-5 KQW65/140-3/2型水泵性能參數(shù)型號 流量揚程 (H 轉(zhuǎn)速 (r/min 電機 功率 (kW必須氣蝕 余量 (m 重量 (kg (m3/h (L/S KQW65/140-3/221.6624296032.564五 水系統(tǒng)主要管道管徑的確定根據(jù)參考文獻 2查推薦流速和流量對照表,水管尺寸如表表 1-6 水管尺寸表 管路供水 支管

19、供水 干管回水 支管回水 干管鍋爐給 水管補水管排污管管徑 (mm150 200 150 200 250 50 75 32六 送引風系統(tǒng)設計 1. 計算送風量和排煙量根據(jù)使用的燃料成份計算得出燃料消耗量、 送風量和排煙量。 (以下計算是按一臺鍋爐計 算1 平均小時最大耗煤量:net ar glQ B Q =1929.6kg/h,燃料空氣消耗量:4(1- 100j q B B =1929.6×(1-12/100=1698.1kg/h2 理論空氣量V k 0 =0.0889(Car+0.0375Sar +0.265Har-0.0333Oar=0.0889×(75.60+0.37

20、5×0.26+0.265×1.08-0.0333×1.54 =7.035m3/kg 3 實際供給空氣量V k =Vk 0 =1.5×7.035=10.553m3/kg 事中 -過量空氣系數(shù)取 1.5 4 理論煙氣量V RO3=VCO2+VSO2=0.01866(C ar +0.375Sar =0.01866(75.6+0.375×0.26 =1.413m3/KgV H 2O 0=0.111Har+0.0124Mar+0.0161Vk 0 =0.111×1.08+0.0124×3.6+0.0161×7.035 =0.

21、278m3/kgV N 20=0.79Vk 0+0.008Nar =0.79×7.035+0.008×0.73 =5.563m3/kgV y 0=VRO2+VN 20+VH 2O 0=1.413+0.278+5.563=7.254m3/Kg 5 實際煙氣量V y =Vy 0+1.0161(-1 V k=7.254+1.0161×0.5×7.035 =10.828m3/kg2. 確定送、引風系統(tǒng)及其初步布置布置如平面圖3. 送風系統(tǒng)的設計1 送風量的設計計算Qg=1×B j ×V k 0×(l ''- l &#

22、39;×(tlk +273/273×101.32/b m 3/h =1.1×1929.6×7.035×(1.5-0.1×(273-0.6/273×101.32×101.32 =20859.2m3/h式中:1-風量儲備系數(shù),取 1.1; B j -燃料計算消耗量, 1929.6kg/h V k 0-理論空氣量 4.91 m3/kg t lk -冷空氣溫度,取 -0.60C ; b-當?shù)卮髿鈮毫?取 101.32kPa; l ''-爐膛出口過量空氣系數(shù),取 1.50; l '-爐膛漏風系數(shù),取

23、0.10;因為一臺鍋爐對應一臺鼓風機,所以風量是總風量的一半,為 10429.6m 3/h,根據(jù)參考資 料 2送風量初選 Y5-47-12型鼓風機表 1-7 Y5-47-12型鼓風機性能參數(shù)表2 風道斷面的確定根據(jù)參考文獻 5采用金屬制風道,推薦風速 =1015m/s,風管斷面尺寸按 =15m/s計 算。210429.6=0.193m3600360015V F =,0.496m D = 取風道為 500mm ,所以實際流速為24V F=14.75m/s3 風道阻力計算 沿程摩擦阻力計算因為風道的阻力主要取決于局部阻力,所以風道的沿程阻力用附加壓力來取。 局部阻力阻力計算 jb1h 212jb

24、h =式中 氣體流速 m/s氣體密度 kg/m3,空氣密度約為 1.29 kg/m3局部阻力系數(shù)系列主軸轉(zhuǎn)速 (r/min全壓 (Pa 流量 (m3/h 效率 (% 內(nèi)功率 (kW 所需功率 (kW N O 6C2620265811143859.6713.23電動機滑軌高度滑軌代號V 帶帶輪代號型號 功率 主軸 電動機 Y160M2-215557*64*3D-160050-B4-20242-B4-184根據(jù)實際風道,計算局部阻力系數(shù) =14.76,帶入各值得:22jb h =÷=4 風機性能校核根據(jù)參考資料 2鼓風機壓力富裕 15%H =2×jb h ×101.3

25、/B=1559.86 Pa=1.15×2071×101.3/101.3=2381.65Pa 式中 2壓力儲備系數(shù),取 1.15由此可見,所選風機的風量和風壓都有一定余量,該鼓風機選擇合適。4. 引風系統(tǒng)設計1 排煙量設計計算Qy=1.1×Bj×Vy 0×(273+t py /273×101.32/b/h因為一臺鍋爐對應一臺引風機, 所以風量是總風量的一半, 為 12097.7m 3/h, 根據(jù)參考資 料 2送風量初選 Y5-47-12型引風機。表 1-8 Y5-47-12型鼓風機性能參數(shù)表2 煙道斷面的確定根據(jù)參考文獻 5采用金屬制風

26、道,推薦風速 =1015m/s,風管斷面尺寸按 =15m/s計 算系列主軸轉(zhuǎn)速 (r/min全壓 (Pa 流量 (m3/h 效率 (% 內(nèi)功率 (kW 所需功率 (kW N O 6D2930332412461 8513.5417.96電動機 聯(lián)軸器代號 ST0103 聯(lián)軸器代號 型號 功率 主軸 電動機 Y160L-218.5 170-50*425042212097.7=0.224m3600360015V F =,0.534m D = 取風道為直徑 550mm 圓形的,所以實際流速為24V F=m/s3 煙道阻力計算 沿程摩擦阻力計算因為風道的阻力只要取決于局部阻力,所以風道的摩擦阻力可不計算

27、。 爐膛出口到引風機局部阻力 jb1h 計算公式類似于鼓風機設計公式根據(jù)實際風道,計算局部阻力系數(shù) =5.5622jb h =引風機出口到煙囪的局部阻力 jb2h , =1.1522jb h =爐膛阻力 jb3h ,取 200Pa 除塵器阻力 , 取 1200Pa煙道阻力為 yd h =1jb h +2jb h +3jb h +4jb h =745+154+200+1200=2299Pa4 引風機性能校核根據(jù)參考資料 2鼓風機壓力富裕 15%H =2×jb h ×101.3/B=1559.86 Pa=1.15×2299×101.3/101.3=2645P

28、a 式中 2壓力儲備系數(shù),取 1.15由此可見,所選風機的風量和風壓都有一定余量,該引風機選擇合適。5. 煙囪的計算1 煙囪的出口直徑(內(nèi)徑取煙囪出口流速 2=15m/s,則20.754m d = 考慮積灰等因素,取值 0.8m, 則煙囪出口實際煙速為222(0.01880.0188yz V d =m/s2 煙囪底部直徑(內(nèi)徑根據(jù)參考文獻 5取煙囪錐度 i=0.03則底部直徑 d 1=d2+2i H=0.8+20.0335=2.9m 3 煙囪阻力計算 煙囪沿程摩擦阻力:282m ycvhi=式中 沿程摩擦阻力系數(shù),取 0.042=m ych 煙囪出口阻力:22jb ycv h=煙囪出口阻力系數(shù)

29、,取 1.12jb ych=所以煙囪的阻力為:yc h =jbyc h +myc h =19.5+194.4=213.9Pa4 煙囪引力計算一直煙囪內(nèi)的煙氣平均溫度,設 t pj =156o C ,外界空氣溫度 t k = 0.6o C 所以煙囪的引力為:yc yc k ykpj 273273S =H-273+tt +273(式中 0k , 0y 標準狀態(tài)下空氣和煙氣的密度273273273273-351.29-1.34273273273-0.6156273yc yc k ykpj S H t t =+( ( =19.33Pa5 引風機性能校核引風機出口至煙囪出口煙道阻力為:2h =jb2h

30、+jbyc h +myc h =154+213.9=367.9Pa顯而易見, 2h >yc S 所以,引風機出口為正壓。本設計由于引風機啊裝在鍋爐房內(nèi),施 工時應注意引風機出口側(cè)的引導器接頭處的嚴密性,以及鍋爐房的衛(wèi)生條件。6. 除塵器的選擇計算根據(jù)鍋爐的額定熱功率,根據(jù)參考資料 2選擇多管除塵器 XGG2/4七 運煤除灰方法的選擇1. 計算鍋爐房的耗煤量和儲煤場面積已知 Q net , ar =26.01(MJ/kg ,鍋爐熱效率 gl =80.3% 平均小時最大耗煤量:m axpjnet ar glQB Q =1929.6kg/h儲煤場面積按 B T M N F H =計算式中:B

31、鍋爐房平均小時最大耗煤量; T 鍋爐每晝夜運行時間 ,24h ;M 煤的儲備時間 ,10d ;N 考慮煤堆過道占用面積的系數(shù) , 取 1.5; H 煤堆高度 , 取 2m ; 煤的堆積密度 , 取 0.9; 堆角系數(shù) , 取 0.8;F=(1.93×24×10×1.5/(2×0.9×0.8=428.5m22. 鍋爐房的灰渣量和灰渣場面積鍋爐每小時最大灰渣量410010032866net ar ar q Q A C B =+, (t/h式中:B 鍋爐的平均或最大耗煤量, t/h A ar 煤的收到基灰分, % q 4固體不完全燃燒熱損失, % Q net , ar 煤的收到基低位發(fā)熱量, kJ/kg0.51410010032866C =+=t/h燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 CTM N H rf 灰渣場面積按公式： F = 式中：B鍋爐房平均小時最大耗煤量； T鍋爐每晝夜運行時間，24h； M灰渣的儲備時間，7d； N考慮灰渣堆過道占用面積的系數(shù)