1、锅炉课程设计计算说明书锅炉课程设计计算说明书第一章 概 述1.1 课程设计的目的课程设计是该课程的重要教学环节之一，该课程设计是锅炉及锅炉房设备课程的后续主要教学环节。通过课程设计了解锅炉房工艺设计的内容、程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高识图和制图能力，巩固所学理论知识，提高综合运用锅炉与锅炉房设备以及其它课程中所学的知识，解决锅炉房设计实际问题的能力。1.2 课程设计原始资料1.2.1 课程设计的题目某纺织厂（六安市）供热锅炉房工艺设计 1.2.1 热负荷资料生产与生活为常年性热负荷。三班制工作，年工作天数为300天；采暖天数为124天；空调用热天数为210天。1.2.2 燃料
2、（1）煤（2）工业分析Wy=8.0%、Ay=21.5% 、Vr=31.91% 、Cy=48.0% 、Sy=0.5%；Qydw=21300kJ/kg 1.2.3 水质资料总硬度 Ho=4.95毫克当量/升永久硬度 HFT=2.4毫克当量/升暂时硬度 HT=2.5毫克当量/升总碱度 Ao=2.5毫克当量/升溶解固形物 6.2毫克/升PH值 7.01.2.4 气象资料：（1）平均风速： 冬季：2.8m/s，夏季：2.7m/s；（2）大气压：冬Pa，夏 Pa；（3）冬季采暖室外计算温度：-1.8，冬季空调室外计算温度：-4.6；（4）冬季通风室外计算温度：2.6；（5）采暖用气天数：124天，空调用热
3、天数：210天。第二章 热负荷计算及锅炉选择2.1 热负荷计算热负荷计算的目的是求出锅炉房的计算热负荷、平均热负荷和全年热负荷，作为锅炉设备选择的依据。2.1.1 计算热负荷（1）采暖季最大热负荷锅炉房最大计算热负荷Qmax是选择锅炉的主要依据，可根据各项原始热负荷、同时使用系数、锅炉房自耗热量和管网热损失系数由下式求得：Qmax=K0(K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4)+Q5 t/h （2-1）式中：Q1，Q2，Q3，Q4分别为采暖、通风、生产和生活最大热负荷，t/h，由设计资料提供；Q5锅炉房除氧用热，t/h，查实用供热空调设计规范表6.446，采用喷雾0式热力除氧装置，进水温度40
4、.查表6.443除氧的加热耗气量为150kg(汽)/(th)(水)计算出Q5=15012.9=1935kg，即1.935t/h；K1，K2，K3,K4分别为采暖、空调、生产和生活负荷同时使用系数；由原始资料知，采暖用汽的同时使用系数K1为1.0，空调用汽的同时使用系数K2，取1.0，生产用汽的同时使用系数K3为0.9，生活用汽的同时使用系数K4为0.5；K0锅炉房自耗热量和管网热损失系数。锅炉房自耗热量包括锅炉房采暖、浴室、锅炉吹灰、设备散热、介质漏失和热力除氧器的排汽损失等，这部分热量约占输出负荷的23；热网热损失包括散热和介质漏失，与输送介质的种类、热网敷设方式、保温完善程度和管理水平有关
5、，一般为输送负荷的1015。因此可以取12%-18%，此设计选15%。将原始资料中的数据代入公式（2-1）中，可算得：Qmax=1.15（1.04.5+1.02.5+0.97.2+0.51.2）+1.935=18.127t/h （2）非采暖季最大计算热负荷Q0max=1.15（0.97.2+0.51.2）=8.142t/h；（3）平均热负荷的计算采暖通风平均热负荷Q1pj根据采暖期室外平均温度计算：Qpj=(tn-tpj)Q/（tn-tw）t/h （2-2） 式中：Q采暖通风最大热负荷，t/h；tn采暖房间室内计算温度，；tw采暖期采暖室外计算温度，；tpj采暖期室外平均计算温度，。在本设计中
6、，合肥的室内外设计参数如下：tn=18 ，tw=-1.7，tpj=3.4；且由上面计算知Q1=4.5t/h，Q2=2.5t/h,并将数据带入公式（2-2）可算得：Q1pj=（18-3.4）4.5/（18+1.8）=3.335t/h；Q2pj=（18-3.4）2.5/（18+1.8）=1.853t/h。生产生活平均热负荷按最大热负荷计算，根据上面计算可得：Q3pj=1.150.97.2=7.452t/h；Q4pj=1.150.51.2=0.69t/h。平均热负荷表明热负荷均衡性，设备选择时应考虑这一因素，如变负荷对设备运行经济性和安全性的影响。（4）全年热负荷的计算这是计算全年燃料消耗量大依据，
7、也是技术经济比较的一个依据。全年热负荷Q0可根据平均热负荷和全年使用小时数按下式计算：D0=K0(D1+D2+D3+D4）（1+Q5/Qmax）t/h （2-3） 式中：D1，D2，D3,D4分别为采暖、通风、生产和生活的全年热负荷，t/年；Q5/Qmax除氧用热系数，符号意义同上式。采暖、通风、生产和生活的全年热负荷D1，D2，D3，D4分别可用以下公式计算求得：D1=8n1【SQ1pj+(3-S)Q1f】t/年；D2=8n2SQ2pj t/年；D3=8n3SQ3pj t/年；D4=8n4SQ4pj t/年。n1，n2，n3，n4分别为采暖、通风天数和全年工作天数；S每昼夜工件班数；Q1pj
8、、Q2pj、Q3pj、Q4pj分别为采暖、通风、生产及生活的平均热负荷，t/年；Q1f非工作班时保温用热负荷，t/h；可按室温5代入公式（2-2）求得：Q1f=（5-3.4）4.5/（5+1.8）=1.075t/h；D1=8124【33.335+（3-3）1.075】=9924.96t/年；D2=821031.853=9339.12t/年；D3=830037.452=53654.4t/年；D4=830030.69=4968t/年。将以上数据带入公式（2-3）计算可得，全年热负荷：D0=1.15（9924.96+9339.12+53654.4+4968）（1+1.935/18.127）=9913
9、0.71t/年。2.2 锅炉型号与台数确定锅炉型号和台数根据锅炉房最大热负荷、介质、参数和燃料种类等因素选择，并应考虑技术经济方面的合理性，使锅炉房在冬、夏季均能达到经济可靠运行。根据计算热负荷的大小Qmax=18.127t/h和燃料特性决定锅炉型号，并考虑负荷变化和锅炉房发展的需要。又根据燃料为煤，可初步提出三种选炉方案如下：（1）二台DZL10-1.25-A型炉；（2）三台DZL6-1.25-A型炉；（3）一台DZL8-1.25-A加一台DZL10-1.25-A型锅炉。三种锅炉的具体技术参数如下：锅炉型号DZL6-1.25-ADZL8-1.25-ADZL10-1.25-A额定蒸发量t/h6
10、810额定工作压力MPa1.251.251.25额定蒸汽温度194194194额定给水温度202020参考受热面积m226.72396.26412.3炉排面积m7.2210.311.8设计燃料A类烟煤A类烟煤A类烟煤热效率%818179.6燃料消耗量kg/h88811851507排放浓度mg/Nm808080排烟黑度林格曼1级1级1级外形尺寸长m宽m高m6.922.833.727.563.284.259.53.354.9锅炉参考重量t38.1354.2657.63主汽阀口径DNmm150150150给水阀口径DNmm404050安全阀口径DNmm280280280排污阀口径DNmm40、504
11、0、5040、50液位计口径DNmm252525鼓风机型号T4-72-12NO6.4A右T4-72-12NO7.0A右T4-72-12NO8.5A右风压185021652538风量83001125813852电机功率7.51115主轴转速2900r/min1470r/min1470r/min引风机型号Y6-41-11 NO9CY6-41-11 N10CY6-41-11 N11C风压349035343623风量245822950035500电机功率18.53745主轴转速1750r/min1750r/min1480r/min给水泵型号2GC572GC672GC67流量7.5m/h15m/h15m
12、/h扬程165224224转速2900r/min2900r/min2900r/min电机功率11KW22KW22KW调速器型号GL6TGL8TGL10轴扭矩8000NM9000NM10000NM电机功率0.75KW1.1KW1.1KW出渣机型号GBC-6BGBC-8BGBC-10B出渣量1500kg2000kg2000kg电机功率1.1KW1.5KW1.5KW上煤机型号SMJ-6SMJ-8SMJ-10煤斗容量0.230.270.38电机功率1.1KW1.1KW1.1KW除尘器型号CCQ-6CCQ-8CCQ-10配电柜型号DKG-6DKG-8DKG-10一般来说，单机容量较大的锅炉其效率较高，锅
13、炉房占地面积小，运行人员少，经济性好；但台数不宜过少，不然适应负荷变化能力和备用性差。锅炉房设计规范规定：当锅炉房内最大一台锅炉检修时，其余锅炉应能满足工艺连续生产所需的热负荷和采暖通风及生活用热所允许的最低热负荷。锅炉房的锅炉台数一般不宜少于两台；当选用一台锅炉能满足热负荷和检修需要时， 也可只装置一台。因此综合比较考虑，确定采用方案一，即两台DZL10-1.25-A型锅炉。第三章 给水及水处理设备的选择3.1 水处理设备的选择及计算 3.1.1锅炉房给水量的计算（1）锅炉补给水需经软化处理，而除氧设备应处理全部锅炉给水。（2）锅炉补给水量是指锅炉给水量与合格的凝结水回收量之差。锅炉给水量包
14、括蒸发量、排污量，并应考虑设备和管道漏损。（3）锅炉补给水量：Gg1=【1+（Ppw+）/100】D-Gn t/h （3-1）式中：D锅炉房额定蒸发量，t/h；Gn合格的凝结水回收量，t/h；-设备和管道漏损，可取0.5；Ppw锅炉排污率，。在锅炉补给水量得出之前，无法确定锅炉排污率，为此，可预先估算或在2 10之间选取，如与最终确定的排污率相差不大于3，不必重算，否则，以计算得出的排污率重新计算。Gn=4.50.9+2.50.75+7.20.55=9.885t/h。并将数据带入公式（3-1），可算得：Gg1=【1+（+Ppw）/100D】D-Gn=【1+（0.005+0.06）/100】18
15、.127-9.885=8.254t/h 3.1.2 水软化的方法根据原水水质指标，本设计拟采用钠离子交换法软化给水。由于原水总硬度为 Ho=4.95毫克当量/升，属中硬度水，所以决定选用逆流再生钠离子交换器两台，以732#树脂为交换剂。为提高软化效果和降低盐耗，两台交换器串联使用：当第一台交换器的软化水出现硬度时，随即把第二台串入使用；直至第一台交换器出水硬度达11.5毫克当量/升时，停运第一台，准备再生，由第二台单独运行软化，如此循环使用。（1）根据软化水量，可取软化水箱为220022002000mm；（2）钠离子交换器的选择计算本设计拟采用北京伯兆枫科技发展有限公司生产的全自动钠离子交换器
16、2台:钠离子交换器的技术参数表 型号额定流量树脂罐盐罐周期盐耗交换容量树脂填量建议空间m3/hDH个数DH个数kgmolLmJYAF-2750A14C50017001C640115013022320021.22.5逆流再生离子交换器在连续运行8-10周期后，一般宜进行一次大反洗，以除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒。大反洗流速取10m/h,时间约15min。大反洗后的第一次再生，其再生剂耗量比正常运行时约增加大一倍。大反洗前，应先进行小反洗，以保护中间排管装置。3.1.3 除氧设备选择计算水质标准规定，额定蒸发量大于2t/h的蒸汽锅炉（燃煤锅壳锅炉除外）的给水和供水温度大于95的热水锅炉的
17、循环水需进行除氧处理。除氧方法常用热力除氧、真空除氧和化学药剂除氧，其他除氧方法使用不多。热力除氧是使用最广泛的一种除氧方法，其工作可靠、效果稳定，出水含氧量0.05mg/L。热力除氧器由制造厂成套供应，当前产品出力有6，10，20，40，70t/h等种，配套水箱体积约为半小时除氧水量。大气式热力除氧工作压力0.02Mpa，工作温度104105，进气压力0.10.3Mpa,进水压力0.150.2Mpa,进水温度对于喷雾式除氧器为不低于40。热力除氧器的耗汽量Q5=1.935t/h，前面已算出。本设计选用两台为10t/h的除氧泵。3.1.4 锅炉排污量的计算锅炉排污量按碱度和溶解固形物分别计算，
18、比较大值控制排污。锅炉排污率按教材第十章第九节有关公式计算，但应补给水与给水的区别.给水碱度和溶解固形物的计算方法。对有连续排污的锅炉，应考虑连续排污水热量的利用。如果采用连续排污膨胀器，应经计算选定型号。排污膨胀器的二次蒸汽量和膨胀器体积的计算见教材第十二章第五节。排污扩容器后的高温排水，也可通过换热器加热软化水以利用其热量。如采用热力除氧器，也应有除氧水取样冷却器。所有排污水都应进入排污减温池，冷却至40以下排入下水道。设计规范2规定，锅炉蒸汽压力小于或等于1.6Mpa时，排污率不应大于10，压力大于1.6Mpa时，则排污率不应大于5。排污率超过上述规定时，应有技术经济依据。否则，如排污率
19、是按碱度确定的，应采取给水除碱措施；按溶解固形物决定的，则应考虑除盐措施。（1）按给水的碱度计算排污率，公式如下：PA=(1-)Ags/（Ag-Ags）% （3-2）式中：Ags给水的碱度，由水质资料可知为2.5mol/L；Ag锅炉允许的碱度，由水质标准，由课本查表10-2得此锅炉锅水的允许碱度为624mmol/L，则取 20mmol/L；凝结水回收率，本设计可有下式决定，即 =（0.55D1+0.9D2）/D1max=65.1%将原始资料中的数据带入公式（3-2），可算得：PA=（1-0.651）2.5/（20-2.5）=4.99%。（2）按给水中含盐量（溶解固形物）计算排污率，公式如下:P
20、s=（1-）Sgs/【Sg-（1-）Sgs】 % （3-3）式中：Sgs给水含盐量，已知 550毫克当量/升； Sg锅炉允许含盐量，为4000毫克当量/升。 所以将已知数据带入（3-3），可算得Ps (1-0.651)550/【4000-（1-0.651)550】=5.04%，因此，锅炉排污率可取5.04%10%。3.2 给水设备的选择 3.2.1 给水泵的选择（1）锅炉房给水量的计算，公式如下：Ggl=KQmax（1+Ppw）t/h （3-4）式中：K附加15%；Qmax锅炉房蒸发量，t/h；Ppw-锅炉排污率，%，取7%。对于采暖季，将数据带入式（3-4）可得：Ggl=1.1518.127
21、（1+0.07）=22.48 t/h对于非采暖季，将数据带入式（3-4）可得：Ggl=1.158.142（1+0.07）=10.02 t/h。（2）给水泵的选择给水泵台数的选择，应能适应锅炉房全年负荷变化的要求。本锅炉房拟选用4台电动给水泵,非采暖季2台启用，单台其流量应大于1.122.48/2= 12.364 t/h，给水泵的扬程近似为H=1000P+100200 kPa=10001250+100=125m。故由锅炉配套设备表，即可选用：型号 2GC67的水泵四台，具体技术参数如下：参数 型号2GC67单位流量15m3/h扬程240m功率22KW转数2900r/min（3）原水加压泵的选择当
22、进入锅炉房的原水（生水、清水）压力不能满足水处理设备和其他用水设备的要求时，应设置原水加压泵，一般不设备用，原水加压泵的扬程一般不低于200300kpa.特设置原水加压泵1台：型号50DL152，流量9m3/h,扬程32m，,功率3KW，转速2950r/min。该泵进口管径DN50，出口管径DN50。3.2.2 给水箱的容积和个数给水箱的作用有两个：一是软化水和凝结水与锅炉给水流量之间的缓冲，二是给水的储备。给水箱进水与出水之间的不平衡程度与多种因素有关，如锅炉容量，负荷的均衡性，软化和凝结水设备特点及其运行方式等。容量较大的锅炉，波动相对较小。给水储备是保证锅炉安全运行所必须的，其要求与锅炉
23、房的容量有关。所以，给水箱的容量主要根据锅炉房的容量确定，一般给水箱的总有效容量为所有运行锅炉在额定蒸发量时所需20-40min的给水量。对于小容量的锅炉房，给水箱的有效容积可适当增大。因此，结合本设计，给水箱体积可确定为：G=40/60D=2/318.127=12.08m，可以选择12m的水箱一个作为给水箱。水箱参数表 公称容积规格（mm）箱板厚度（mm）水箱重量m3长L宽B高H箱底箱底箱底kg12200020003000222650进水管：DN50;出水管:DN70; 溢流管:DN70; 泄水管:DN40.第四章 汽水系统主要管道管径的确定4.1 锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的计算
24、4.1.1自来水总管的流量常年不间断运行的锅炉房，应采用双给水目管，每条给水管道的给水量锅炉额定出力的120，则水管的流量为G0=18.1271.2=21.75t/h。4.1.2自来水总管的管径确定取管内水速为2.0m/s，则自来水总管管径可由下式计算：d=根号下G0/3600v=21.75/（36003.142）=0.06m因此本设计选用自来水总管管径DN604。4.2与离子交换器相接的各管管径的确定交换器上个连接管管径与其本体的对应管径一致，即除进盐液管管径为DN40外，各管管径均为DN50。4.3给水管管径的确定 4.3.1给水箱出水总管管径出水总管的流量，按采暖季给水量G1（18.17
25、2t/h）考虑，若取管内水速为2.5m/s，则所需总管内径为55mm。本设计适当留有余量，选用管径604mm。且在每一支管上装设调节阀。4.4 蒸汽母管管径的确定4.4.1 蒸汽母管管径为了便于操作以及确保检修时的安全，每台锅炉的蒸汽母管直接接入分气缸，其直径为2198mm；每台锅炉的出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。4.4.2 生产用蒸汽管管径生产用汽管的蒸汽流量G1=K0D1=1.17.2=7.92t/h，生产用汽压力为0.5MPa，Vzl=0.375m3/kg，蒸汽流速取35m/s，则d1=2根号下GzlVzl1000/3600v=0.174m选取生产用汽管管径为2198mm。4.4
26、.3 采暖用蒸汽管管径采暖用汽管流量为1.14.5=4.95t/h,蒸汽压力为0.5Mpa,仍按流速35m/s计算：D=2根号4.950.3751000/（36003.1435)=0.135m决定选取管径1596.0mm。4.4.2 生活用蒸汽管管径蒸汽流量为1.11.2=1.32t/h，蒸汽压力取用0.5MPa，Vzl=0.375m3/kg，则d=0.07m经计算决定选用管径为894mm无缝钢管。第五章 分汽缸的选用5.1 分汽缸的直径的确定已经知道采暖期最大计算热负荷G1max=18.127t/h,蒸汽压力P=0.5Mpa，比容v=0.375m3/Kg，若蒸汽在分汽缸中流速w取15m/s，
27、则分汽缸所需直径为D=2根号GlmaxV1000/3600w=0.35m本设计采用3779mm无缝钢管作为分汽缸的筒体。5.2 分汽缸筒体长度的确定分汽缸筒体长度取决于接管管径，数目和结构强度，同时还顾及接管上的阀门的启闭操作的便利。本设计的分汽缸筒体上，除接有三根来自锅炉的进汽管（2198mm）和供生产（2198mm）、采暖（1596.0mm）及生活用汽（894mm）的输出管外，还接有锅炉房自用蒸汽管（573.5mm），备用管接头（1084mm）、压力表接管（253mm）以及疏水气管等。筒体由3779mm无缝钢管制作，长度为2820mm。第六章 送、引风系统的设备选择计算为了避免相互干扰，锅
28、炉的通风除尘系统按单台机组独立设置。以下均按单台锅炉的额定负荷为基础进行计算。6.1 锅炉燃料消耗量的计算根据生产用汽参数，本锅炉房降压到0.5Mpa运行。在此工作压力下，查得tb=151.840，i=2747.5kj/kg，又知固体不完全燃烧热损失q4=10%，锅炉效率=80%，给水温度450B=D(iq-igs)+Dpw(ipw-igs)/Qnet =【5000（2747.5-188.4）+0.075000（640.12-188.4）】/（0.0819090）=895kg/h而计算燃料消耗量Bj=B(1-q4/100）=806kg/h。6.2 理论空气量和烟气量Vk0=1/0.21（1.8
29、66Car/100+0.7Sar/100+5.55Har/100-0.7Oar/100）=5.19Nm3/kgVy0=0.01866（Car+0.375Sar）+0.79Vk0+0.008Nar+0.111Har+0.0124War+0.016Vk0=5.53Nm3/h6.3 送风机的选择计算已知炉膛入口的空气过量系数r1.30，在计算修正和裕度后，每台锅炉的送风机的风量为：VsfBjVk（tlk273）/273/b =1.11.308065.19（30+273）/273/ =6698.54m3/h其中，1为送风机风量裕量系数，取1.1。因缺空气阻力计算资料，如按煤层以及炉排阻力为1500Pa、风道阻力为150Pa估算，则送风机所需压力为：Hsf=
