锅炉参考资料课程设计计算说明书.docx
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锅炉参考资料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
(1)煤
(2)工业分析Wy=8.0%Ay=21.5%、Vr=31.91%、Cy=48.0%、Sy=0.5%;
Qydw=21300kJ/kg1.2.3水质资料
总硬度H永久硬度H
暂时硬度H
总碱度A
o=4.95毫克当量/升
ft=2.4毫克当量/升t=2.5毫克当量/升o=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102230Pa夏100120Pa;
(3)冬季采暖室外计算温度:
-1.8C,冬季空调室外计算温度:
-4.6C;
(4)冬季通风室外计算温度:
2.6C;
(5)采暖用气天数:
124天,空调用热天数:
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Qma>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)+Q5t/h2-1)
式中:
Q1,Q2,Q3Q4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6.4—46,采用喷雾0式热力除氧装置,进水温度40C.查表6.4—43除氧的加热耗气量为150kg(汽)/(t•h)(水)计算出Q5=15(X12.9=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2%〜3%;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,一般为输送负荷的10%〜15%。
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=.115x(1.0X4.5+1.0X2.5+0.9X7.2+0.5X1.2)+1.935=18.127t/h
(2)非采暖季最大计算热负荷
Q0max=1.15<(0.9X7.2+0.5X1.2)=8.142t/h;
(3)平均热负荷的计算
1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,C;
tw――采暖期采暖室外计算温度,C;
tpj――采暖期室外平均计算温度,C。
在本设计中,合肥的室内外设计参数如下:
tn=18°C,tw=-1.7°C,tpj=3.4°C;
且由上面计算知Q仁4.5t/h,Q2=2.5t/h,并将数据带入公式(2-2)可算得:
Q1pj=(18-3.4)X4.5/(18+1.8)=3.335t/h;
Q2pj=(18-3.4)X2.5/(18+1.8)=1.853t/h。
2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=1.15X0.9X7.2=7.452t/h;
Q4pj=1.15X0.5X1.2=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,也是技术经济比较的一个依据。
全年热负荷Q(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+C5/QmaXt/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=811【SQpj+(3-S)Q1f】t/年;
D2=812SQpjt/年;
D3=8!
3SC3pjt/年;
D4=814SC4pjt/年。
ni,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;
Qlpj、C2pj、C3pj、C4pj――分别为采暖、通风、生产及生活的平均热负荷,t/
年;
C1f――非工作班时保温用热负荷,t/h;可按室温5C代入公式(2-2)求得:
Qlf=(5-3.4)X4.5/(5+1.8)=1.075t/h;
D1=8X124X【3X3.335+(3-3)X1.075】=9924.96t/年;
D2=8X210X3X1.853=9339.12”年;
D3=8X300X3X7.452=53654.4t/年;
D4=8X300X3X0.69=4968t/年。
将以上数据带入公式(2-3)计算可得,全年热负荷:
D0=1.15X(9924.96+9339.12+53654.4+4968)(1+1.935/18.127)=99130.71t/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-AH型炉;
(2)三台DZL6-1.25-AU型炉;
(3)—台DZL8-1.25-AH加一台DZL10-1.25-AH型锅炉。
三种锅炉的具体技术参数如下:
锅炉型号
DZL6-1.25-AII
DZL8-1.25-AI
DZL10-1.25-AI
额定蒸发量t/h
-v
6
3
10
额定工作压力MPa
1.25
1.25
1.25
额定蒸汽温度c
194
194
194
额定给水温度C
20
20
20
参考受热面积m2
226.72
396.26
412.3
炉排面积m2
7.22
10.3
11.8
设计燃料
AH类烟煤
An类烟煤
An类烟煤
热效率%
81
31
79.6
燃料消耗量kg/h
888
1185
1507
排放浓度mg/Nm3
<80
<80
<80
排烟黑度林格曼
<1级
<1级
<1级
外形尺寸
长mx宽mx高m
6.92X2.83X3.72
7.56X3.28X4.25
9.5X3.35X4.9
锅炉参考重量t
38.13
54.26
57.63
主汽阀口径DNmm
150
150
150
给水阀口径DNmm
40
40
50
安全阀口径DNmm
2X80
2X80
2X80
排污阀口径DNmm
40、50
40、50
40、50
液位计口径DNmm
25
25
25
鼓风
机
型号
T4-72-12NO6.4A
右°
T4-72-12NO7.0A
右。
T4-72-12NO8.5A
右。
风压
1850
2165
2538
风量
8300
11258
13852
电机功率
7.5
11
15
主轴转速
2900r/min
1470r/min
1470r/min
引风
机
型号
Y6-41-11NO9C
Y6-41-11N10C
Y6-41-11N11C
风压
3490
3534
3623
风量
24582
29500
35500
电机功率
18.5
37
45
主轴转速
1750r/min
1750r/min
1480r/min
给水
泵
型号
2GC5X7
2GC6X7
2GC6X7
流量
7.5m3/h
15m3/h
15m3/h
扬程
165
224
224
转速
2900r/min
2900r/min
2900r/min
电机功率
11KW
22KW
22KW
调速
器
型号
GL6T
GL8T
GL10
轴扭矩
8000NM
9000NM
10000NM
电机功率
0.75KW
1.1KW
1.1KW
出渣
机
型号
GBC-6B
GBC-8B
GBC-10B
出渣量
1500kg
2000kg
2000kg
电机功率
1.1KW
1.5KW
1.5KW
上煤
机
型号
SMJ-6
SMJ-8
SMJ-10
煤斗容量
0.23
0.27
0.38
电机功率
1.1KW
1.1KW
1.1KW
除尘
器
型号
CCQ-6
CCQ-8
CCQ-10
配电
柜
型号
DKG-6
DKG-8
DKG-10
一般来说,单机容量较大的锅炉其效率较高,锅炉房占地面积小,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-AH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
(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:
Ggl=【1+(Ppw邙)/100】D-Gnt/h(3-1)式中:
D――锅炉房额定蒸发量,t/h;
G合格的凝结水回收量,t/h;
B--设备和管道漏损,%,可取0.5%;
Pp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=4.5X0.9+2.5X0.75+7.2X0.55=9.885t/h。
并将数据带入公式(3-1),可算得:
®=【1+(B+PpW/100D】D-Gn【1+(0.005+0.06)/100】X18.127-9.885=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1—1.5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2200X2200X2000mm
(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/h
DXHX
个数
DXHX
个数
kg
mol
L
m
JYAF-27
50A1
4
C500X
1700X1
C640X
1150X1
30
223
200
2X1.2
X2.5
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95C的热水锅炉的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104〜105C,进气压力0.1〜0.3Mpa,进水压力0.15〜0.2Mpa,进水温度对于喷雾式除氧器为不低于40C。
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,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40C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-a)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6—24mmol/L,则取20mmol/L;
凝结水回收率,本设计可有下式决定,即
a=(0.55D1+0.9D2)/Dlma)=65.1%
将原始资料中的数据带入公式(3-2),可算得:
PA=(1-0.651)X2.5/(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:
Ps=(1-a)Sgs/【Sg-(1-a)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
(1-0.651)X550/【4000-(1-0.651)X550】
=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+PpWt/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%
1对于采暖季,将数据带入式(3-4)可得:
Ggl=1.15X18.127X(1+0.07)=22.48t/h
2对于非采暖季,将数据带入式(3-4)可得:
Ggl=1.15X8.142X(1+0.07)=10.02t/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1.1X22.48/2=12.364t/h,给水泵的扬程近似为H=1000P+10~200kPa=1000X1250+100=125m故由锅炉配套设备表,即可选用:
型号2GCX7的水泵四台,具体技术参数如下:
参数型号
2GCX7
单位
流量
15
m3/h
扬程
240
m
功率
22
KW
转数
2900
r/min
(3)原水加压泵的选择
当进入锅炉房的原水(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200~300kpa.特设置原水加压泵1台:
型号50DL15X2,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DN503.2.2给水箱的容积和个数
二是给
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,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。
水箱参数表
公称容积
规格(mr)
箱板厚度(mm
水箱重
量
m3
长L
宽B
高H
箱底
箱底
箱底
kg
12
2000
2000
3000
2
2
2
650
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
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三锅炉额定出力的120%,则水管的流量为Q=18.127X1.2=21.75t/h。
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G0/3600nv=21.75/(3600X3.14X2)=0.06m
因此本设计选用自来水总管管径DN6X4伽。
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DN4(外卜,
各管管径均为DN50
4.3给水管管径的确定
出水总管的流量,按采暖季给水量G1(18.172t/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©60X4mm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©219X8mm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G仁K0D1=1.X7.2=7.92t/h,生产用汽压力为0.5MPa,Vzl〃=0.375m3/kg,蒸汽流速取35m/s,贝U
d1=2X根号下GzlXVzlX1000/3600nv=0.174m
选取生产用汽管管径为©219X8mm443采暖用蒸汽管管径
采暖用汽管流量为1.1x4.5=4.95t/h,蒸汽压力为0.5Mpa,仍按流速35m/s计算:
D=2X根号4.95x0.375x1000/(3600x3.14x35)=0.135m
决定选取管径©159x6.0mm
4.4.2生活用蒸汽管管径
蒸汽流量为1.1x1.2=1.32t/h,蒸汽压力取用0.5MPa,Vzl/z=0.375m3/kg,贝Ud=0.07m
经计算决定选用管径为©89x4mn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,则分汽缸所需直径为
D=2根号GlmaxV/x1000/3600nw=0.35m
本设计采用©377x9mn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(©219
x8mm和供生产(©219x8mm、采暖(©159x6.0mm)及生活用汽(©89x4mm的输出管外,还接有锅炉房自用蒸汽管(©57x3.5mm,备用管接头(©108x4mm、压力表接管(©25x3mr、i以及疏水气管等。
筒体由©377x9mm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°C,i/=2747.5kj/kg,又知固体不完全燃烧热损失q4=10%锅炉
效率n=80%给水温度450C
B=D(iq-igs)+Dpw(ipw-igs)/nQnet=【5000x(2747.5-188.4)+0.07x5000X(640.12-188.4)】/(0.08x19090)=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
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