锅炉课程设计---燃油锅炉房工艺设计

锅炉课程设计---燃油锅炉房工艺设计

设计任务书

（一）、设计目的

课程设计是“锅炉及锅炉设备”课程的主要教学环节之一，通过课程设计了解锅炉房的工艺设计内容，程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高运算和制图能力。

（二）、设计任务

燃油锅炉房工艺设计。

（三）、原始资料

1、燃油资料：

W ar=0 ，A ar=0.01% ，C ar=85.25% ，H ar=13.49% ，O ar=0.66%，S ar=0.25% ，N ar=0.04% ，Q https://www.360docs.net/doc/af11230554.html,=42915kJ/㎏。

2、水质资料：

总硬度：H O=4.8mmol/L；永久硬度：H F=2.1mmol/L；

暂时硬度：H T=2.7mmol/L；总碱度：A O=2.7mmol/L；

PH=7.6 ；溶解周形物=268㎎/L。

3、蒸汽负荷及参数

空调用汽：D=4.66t/h P=0.6MPa表压凝水回收率为40%；

生产用汽：D=2.5t/h P=0.4MPa表压无凝水回收；

生活用汽：D=0.8t/h P=0.3MPa表压无凝水回收；

采暖用汽：D=1.0t/h P=0.3MPa表压凝水回收率为40%。

（四）、设计内容及要求

1、锅炉型号及台数选择：

按冬夏分别计算出采暖季和非采暖季的计算热负荷，根据热负荷的大小、负荷特点、参数和燃料种类选择锅炉型号和台数。

2、水处理设备的选择：

（1）决定是否要除碱；

（2）水处理设备的生产能力的确定；

（3）决定软化方法，选择设备型号和台数，计算耗盐量和耗水量；

（4）不考虑除氧。

3、给水设备和主要管道的选择计算：

（1）决定给水系统；拟订系统草图；

（2）选择给水箱；

（3）选择盐水池（箱）和盐水泵；

（4）给水母管和蒸汽母管管径的计算和选择；

（5）分汽缸选择计算

4、供油系统设计

（1）贮油罐容量确定；

（2）油泵选择；

（3）油路设计。

5、锅炉房工艺布置

（1）锅炉房主要设备布置；

（2）主要汽水管道布置；

（3）绘制布置简图。

7、编写设计说明书

说明书按设计程序编写，包括设计计算，方案确定，设备选型及其说明。

8、图纸要求

（1）热力系统图一张（2#图纸），图中附有图例，并标出设备编号，介质流向，主要管道的管径，管道代号，各类管道附件。

（2）平面布置图一张，主要剖面图一张（2#图纸），设备的外形按比例绘制，附件用代号表示，设备注明编号，并附有明细表，烟、风管道按比例绘制。

建筑图仅表明建筑外形，门窗位置的大小，锅炉间所有门的开向要标出，图中应有方位标志。

设计说明

（一） 、锅炉型号及台数选择

1、负荷计算

h

t D K D K D K D /413.7)8.05.05.28.066.41(05.1)K 3322110=?+?+?=++=（夏 h

t D K D K D K D /7.53)8.05.05.28.0.011(05.1)K 3322110=?+?+?=++=（冬

其中 1Q 、2Q 、3Q 、4Q ——分别为空调、采暖、生产和生活最大热负荷，单

位均为t/h ；

1K 、2K 、3K 、4K ——分别为空调、采暖、生产和生活热负荷的

同时使用系数；

0K ——锅炉自耗热量和管网热损失系数。

2、锅炉选型

因为夏D >冬D ，总负荷为7.413t/h,根据3P （额定蒸发量），选择型号为WNS4型燃油蒸汽锅炉两台。其技术参数表如下：

表1-1 锅炉主要参数表

（二）、给水及水处理设备选择

1、决定是否要除碱

锅炉用水应进行软化处理。碱度高的水有时需要进行除碱处理，通常可根据锅水相对碱度和按碱度计算的锅炉排污率高低来决定。

采用锅外化学处理时，补给水、给水、锅水中碱度与溶解固形物的冲淡或浓缩可认为是同比例的，因此，锅水相对碱度可按下式计算：

b gl

b

gL s A ?=

锅水相对碱度

式中 b

gl A ——锅炉补给水碱度，mmol/L b

gl S

——锅炉补给水溶解固形物，mg/L

? ——碳酸钠在锅内分解氢氧化钠的分解率。

表2-1 碳酸钠在不同工作压力下的分解率

由表可知查表可知在锅炉工作压力为0.98MPa 时?=40%，在1.47MPa 时

?=60%，

因此该锅炉工作压力为1.0MPa 时，其分解率?=40.82%，已知b

gl A =2.7

mmol/L ，b gl

S =268 mg/L ，则b gl

b gL s A ?=

锅水相对碱度=

041.0268

7

.2%82.40=?。 根据《低压锅炉水质标准》规定，锅水相对碱度应小于0.2，因此不需考虑除碱处理。

2、水处理设备生产能力的确定

锅炉补给水应经软化处理，而除氧设备应处理全部锅炉给水。因为凝结水中杂质含量很少，但输送过程中可能接触空气而使之含氧。

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。并考虑设备和管道漏损。

水处理设备生产能力G 由锅炉补给水量、热水管网补给水量、水处理设备自耗软水量和工艺生产需要软水量决定：

h t G G G G G gy zh b

rw b gl /)(2.1+++=

式中 b

gl G ——锅炉补给水量，t/h ；

b

rw G ——热水管网补给水量，t/h ；

zh G ——水处理设备自耗软水量，t/h ；

gy G ——工艺生产需要软水量，t/h ；

1.2——裕量系数。

锅炉补给水量：

n pw

b gl

G D P G -++

=)100

1(β t/h

式中 D ——锅炉房额定蒸发量，t/h ； n G ——合格的凝结水回收量，t/h ； β——设备和管道漏损，%可取0.5%； pw P ——锅炉排污率，%。 假设排污率pw P =8%，则给水量：=++=D P G pw

)100

1(1β8.043t/h 。

验算：pw P =

gs

g gs n A A A --)1(α=10.75%，误差在3%以内。

其中给水碱度凝结水份额；--=gs A ;/22n g L mmol A α。且max

D G ns

n =

α n pw

b gl

G D P G -++

=)100

1(β=h t /179.666.44.0413.7)100

8

5.01(=?-?++

。 热网循环水量：1%2G G rw ==0.161t/h 。

水处理设备自耗软水一般是用于逆流再生工艺的逆流冲洗过程，其流量可按预选的离子交换器直径估算：

ρwF G zh = t/h

式中

ω——逆流冲洗速度，m/s,低流速再生时取2 m/s ，有顶压时取5 m/s ；

F ——交换器截面积，㎡

ρ——水的密度，3/m t ，常温水ρ≈13/m t 。

取ω=2 m/s ，假设交换器的直径为1000mm ，则：

222785.0)2

1

(14.3)2(F m D =?==π 。

可知 h t zh /57.10.1785.02G =??=。

工艺生产需用软水量因提供的资料中未指出即取0。

h t G G G G G gy zh b

rw b gl /492.9)57.1161.0179.6(2.1)(2.1=++?=+++=

3、决定软化方法，选择设备型号和台数，计算耗盐量和耗水量

锅炉用水应进行软化处理。碱度高的水有时需要进行除碱处理，通常可根据相对碱度和按碱度计算的锅炉排污率高低来决定。由计算结果可知不需要进行除碱处理。

水软化方法一般采用离子交换软化法，其效果稳定，易于控制。当需要除碱时，一般考虑氢——钠离子交换法。石灰预处理的系统复杂，操作要求也高，处理水量较小的场合不宜采用。铵——钠离子交换法处理的水使蒸汽带氨，对于黄铜或其他铜合金设备有受氨腐蚀的危险时、或用汽部门不允许蒸汽含氨时，

不宜采用。综合上述，本次设计采用钠离子交换法进行水的软化。

离子交换器的直径预选Ф=1000mm,填料高度 h=2000mm 。

选用2台离子交换器，填料为#732树脂，其交换能力0E =1300mol/m 3。

其工作容量 E=V 0E =332

2041/130024

1m m mol =???π。 492.9=rs G t/h ，初取 h m V rs /15'

=。

232.015

2

/492.92/m V G F rs rs =='=

'∴ mm R R 635.032.04

2

=?=∴

π ， 取R=750mm 。

h m F

G rs rs /45.102

/V ==

∴。 其交换时间 h H H G E T rs 9.40)

03.08.4(45.102041

)(0=-?=-=

。

一次耗盐量 kg kg Eq G y

8.21495

.01000100

2041)(1000=??==?。 盐液池体积 3

97.3%

5.610008.21412100012m C G V y y =??==。

盐泵选择 h m W Q y /65.264

75.014.3432

2≈??==πφ 。 4、不考虑除氧

（三）、给水设备和主要管道的选择计算

1、决定给水系统；拟定系统草图

给水系统由给水设备，连接管道和附件组成。该设计采用凝结水箱和软水箱合二为一的方法，给水泵集中设置，通过母管向各台锅炉供水，给水泵由锅炉自备。系统草图见图纸。

2、选择给水箱

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。给水储备是保证锅炉安全运行所必需的，其要求与锅炉房容量有关。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。

本设计只设置一个的给水箱。其外形尺寸为2m ×2m ×1m 。 给水泵由锅炉自带型号等参数。 3、选择盐水池和盐水泵 由上面可求得盐液池体积 397.3%

5.610008

.2141210002.1m C G V y

y =??=

=

。

盐泵选择 h m W Q y /65.264

75.014.3432

2≈??==πφ。 4、给水母管和蒸汽母管管径的计算与选择

表3-1 给水管内的常用流速

根据附表可知锅炉给水给水总管，其推荐流速是 1.5~3m/s ；因为总给水量为8.043t/h,取流速为2m/s,由v R Q ?=

4

2

π，可得R=18.9mm 。

又根据教材附录4-7（常用钢管规格及质量表），选用DN32的无缝钢管。 每台锅炉的额定蒸发量是4t/h,取蒸汽流速为30m/s,因此取外径为100mm,壁厚为

4mm 的无缝钢管。

5、分气缸选择计算

多管供汽时采用分气缸。根据压力容器设计规定的要求，分气缸的直径应按接最大接管的直径确定，即筒体开孔最大直径应不超过筒体内径的一半。分气缸两端均采用椭球型封头。分气缸由专业厂家制造。分气缸长度决定于接管的多少，相邻管间应符合结构要求和便于阀门的安装及检修。分汽缸的间距取360mm 。

表3-2 分汽罐接管间距

（四） 、送引风系统设计

1、计算空气量和烟气量 液体燃料理论空气由下式计算

kg m Q V net qr k

/ 10.7 21000

42915

203.0 0.21000

203

.03,0=+?

=+=

则实际空气量

h m V k k / 8.117.101.1V 30=?==α

对于液体燃料，烟气量计算按公式

kg

m Q net

a y / 11.9 54.01000

42915

265.0 54

.01000265.0V 3,=+?=+=

根据锅炉的技术参数，每台锅炉的燃料（液化石油气）消耗量为112kg/h ，则每小时所需的空气是和每小时烟气排放量分别为：

h m Q f / 3964.831128.113

=??=

h m / 4.3998311.9112Q 3y =??=

2、决定烟、风管道截面尺寸

表4-1 常用风烟管道流速选用表（附表5-1）

由上表可知风管道的风速在4~8m/s ，烟气管道的速度为6~8m 。取风速5 m/s ，烟速为7 m/s ，则烟风管道截面积尺寸分别为

20 22.05

36008.39643600m V V S k f

=?== 2 16.07

36004

.39983600m V

Q S y y =?=

=

3、确定送引风系统及其布置

送引风系统及其布置详见图纸。 4、确定烟囱高度和断面尺寸

表4-2 锅炉房烟囱最低允许高度

查附表5-2（教材表8-6）可知烟囱最低高度设为35米。 烟囱直径按正式计算

m V nV B d yz

y j 0188

.0785.02733600)273(2

ωω

?=???+=

式中 yz V ——通过烟囱的总烟气量，h m /3

； n ——利用同一烟囱的同时运行的锅炉台数；

ω

——烟囱出口烟气速度，m/s ，查教材表8-7选取8m/s 。

则 m d 0.42 8

4

.39980188.0==。

（五）、供油系统设计

储油罐分为室内储油罐和室外储油罐。室外储油罐一般大于10~15立方米，一般为锅炉耗油量的两倍；室内储油罐一般小于1立方米。油管道的流速控制在0.2 m/s 以内，管材采用紫铜管焊接而成。供油系统是锅炉自带的，所以无需设计。

（六）、锅炉房工艺布置

详见图纸。

参考文献

1．吴味隆等，锅炉及锅炉房设备，北京：中国建筑工业出版社，2006 2．廉乐明等编，工程热力学—五版，北京，中国建筑工业出版社，2006 3． WN S Ⅱ型蒸汽锅炉技术参数表