锅炉课程设计说明书.docx
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锅炉课程设计说明书
土木建筑学院
课程设计(论文)说明书
课程名称:
供热工程课程设计
设计题目:
锅炉房及供热工程室外管网设计
专业:
建筑环境与设备工程班级:
2008-2
设计人:
指导教师:
XXXX大学土木建筑学院
2011年7月14日
课程设计任务书
专业(方向):
建筑环境与设备工程班级:
2008-2
学生姓名:
学号:
一、课程设计题目:
锅炉房及供热工程室外管网课程设计
二、原始资料:
(1)热负荷资料:
生产热负荷D1=3.3t/h,压力P1=0.4MPa;采暖热负荷D2=6.7t/h,压力P2=0.3MPa,凝结水回收率为65%;生活热负荷D3=0.6t/h,压力P3=0.3MPa。
(2)元素成分;(3)气象资料:
采暖室外计算温度-7℃,采暖室外平均温度-0.9℃,采暖期天数106天;(4)室内设计参数:
采暖室内计算温度18℃:
(5)设计地区:
青岛。
三、设计应解决下列要问题:
锅炉及锅炉房设计:
(1)负荷计算;
(2)方案确定;(3)设备及附件选择;(4)平面布置图及系统图绘制。
小区供热管网设计:
(1)负荷计算;
(2)方案确定;(3)简图绘制;(4)管道水力计算;(5)设备及附件选择;(6)保温计算;(7)施工图绘制。
四、设计图纸:
(1)锅炉房平面布置图1张,锅炉房热力系统图1张;
(2)供热管网平面布置图、管道横断面大样图、检查井大样图。
五、命题发出日期:
2011.6.28设计应完成日期:
2011.7.14
设计指导人(签章):
系主任(签章):
日期:
年月日
指导教师对课程设计评语
指导教师(签章):
系主任(签章):
日期:
年月日
摘要
随着国民经济和工农业生产的迅速发展及人民生活水平的不断提高,我国的供暖和集中供热事业得到了迅速的发展。
供热工程是以热水或蒸汽为热媒为用热系统(如供暖、通风、空调、热水供应和生产工艺)提供热能的供暖系统和集中供热系统。
本设计为供热工程设计,主要包括小区供热室外管网及锅炉房的规划。
生活区住宅面积达179011m2。
本设计的主要内容包括:
锅炉及锅炉房设计,其中主要进行负荷的计算、方案的确定、给水及水处理设备的选择、汽水系统的设计、送引风机的设计、运煤除灰方法的选择、锅炉房工艺布置、绘制平面布置图、热力系统图、剖面图等;小区供热管网的设计,其中主要进行负荷的计算、方案的确定、管道水力计算、供热管网的平面布置及敷设、设备及附件的选择、保温计算、绘制简图、施工图、材料表统计等。
关键词:
锅炉;锅炉房;供热;管网;水力计算;设计;
1锅炉设计原始资料……………………………………………………………......
(1)
1.1热负荷资料………………………………………………………………………
(1)
1.2燃煤资料……………………………………………………………………………
(1)
1.3气象资料.…………………………………………………………………………
(1)
1.4室内设计参数……………………………………………………………………..
(1)
1.5水质资料……………………………………………………………………………
(1)
1.6建筑资料…………………………………………………………………………..
(2)
1.7设计地区…………………………………………………………………………..
(2)
2热负荷计算及锅炉选择…………………………………………………………
(2)
2.1热负荷计算………………………………………………………………………
(2)
2.1.1采暖季热负荷计算……………………………………………………………
(2)
2.1.2非采暖季热负荷计算…………………………………………………………...
(2)
2.2锅炉型号与台数的选择………………………………………………………...
(2)
2.2.1锅炉型号………………………………………………………………………..
(2)
2.2.2锅炉台数………………………………………………………………………..(3)
2.2.3燃烧设备………………………………………………………………………..(3)
3水处理设备及给水设备选择……………………………………………..(4)
3.1水处理系统设计及设备选择………………………………………………...(4)
3.1.1锅炉房给水量计算…………………………………………………………….(4)
3.1.2给水泵的选择…….……………………………………………………………(4)
3.1.3水处理系统的设计及设备的选择……………………………………………(5)
4汽水系统的设计…………………………………………………………………..(6)
4.1给水管管径的选择……………………………………………………………..(6)
4.2蒸汽系统主要管道直径的确定……………………………………………….(7)5送引风系统设计………………………………………………………………..(9)
5.1锅炉燃料消耗量的计算………………………………………………………..(9)
5.2理论空气量和理论烟气量…………………………………………………..(10)
5.3送风机、引风机的选择计算…………………………………………………(10)
5.4烟囱的高度与直径的设计计算…………………………………………….(12)
5.4.1烟囱的高度计算………………………………………………………………(12)
5.4.2烟囱的直径计算…………………………………………………………….(12)
6运煤、除渣和除尘设备的选择…………………………………………...........(13)
6.1锅炉房耗煤量的计算与运煤方式的选择…………………………………(11)
6.2锅炉房灰渣量的计算与除渣设备的选择…………………………………(13)
6.3煤场和灰渣场面积的确定……………………………………………………(14)
6.4除尘设备的选择……………………………………………………………..(14)
7锅炉房工艺布置…………………………………………………………………..(15)
7.1锅炉房建筑……………………………………………………………………(15)
7.1.1一般原则……………………………………………………………………...(15)
7.1.2锅炉间、辅助间和生活间的布置…………………………………………….(15)
7.1.3锅炉房建筑安全要求………………………………………………………...(15)
7.1.4锅炉房建筑布置形式………………………………………………………...(16)
7.2.1一般原则……………………………………………………………………...(16)
7.2.2锅炉布置……………………………………………………………………...(16)
7.3风烟管道和主要汽水管道的布置…………………………………………(17)
8小区供热管网的设计………………………………………………………………(17)
8.1采暖设计热负荷和设计流量的计算…………………………………….(17)
8.1.1采暖设计热负荷的计算……………………………………………………..(17)
8.1.2采暖设计流量的计算………………………………………………………...(19)
8.2供暖方案的确定………………………………………………………………(19)
8.2.1室外供热管道的平面布置………………………………………………..(19)
8.2.2室外供热管道的定线原则…………………………………………………(19)
8.3管段的水力计算………………………………………………………………..(20)
8.3.1确定各管段的计算流量……………………………………………………(20)
8.3.2确定热水网路主干线和沿程比摩阻………………………………………(20)
8.3.3确定主干线各管段的管径和实际比摩阻……………………………………(21)
8.3.4确定各管段局部阻力当量长度……………………………………………(21)
8.3.5计算主干线各管段的压力损失及主干线的总压降………………………(21)
8.3.6支干线、支线水力计算及估算比摩阻的确定………………………………(21)
8.3.7支干线、支线管段的实际比摩阻和管径的确定……………………………(21)
8.3.8确定支干线、支线管段的局部阻力当量长度和实际压降…………………(21)
8.4供热管道……………………………………………………………………….(21)
8.4.1供热管道的保温……………………………………………………………(22)
8.4.2供热管道的防腐……………………………………………………………(22)
8.4.3供热管道的敷设……………………………………………………………(22)
8.5管材及附件…………………………………………………………………(22)
8.5.1换热器………………………………………………………………………(22)
8.5.2管材及阀门…………………………………………………………………(23)
8.5.3补偿器………………………………………………………………………(24)
8.6管材及附件……………………………………………………………………(24)
8.6.1换热器………………………………………………………………………(24)
8.6.2管材及阀门…………………………………………………………………(24)
8.6.3补偿器………………………………………………………………………(24)
8.7保温措施…………………………………………………………………………(25)
总结…………………………………………………………………………………..…..(26)
参考文献…………………………………………………………………………..(27)
附录……………………………………………………………………………………(28)
1锅炉设计原始资料
1.1热负荷资料
用汽部门
蒸汽
凝结水回收率
(%)
压力
(MPa)
温度
(℃)
消耗量
(t/h)
生产热负荷
P1=0.4
饱和
D1=3.3
0
采暖热负荷
P2=0.3
饱和
D2=6.7
=65
生活热负荷
P3=0.3
饱和
D3=0.6
0
1.2燃煤资料
元素分析成分:
=57.42%,
=3.81%,
=7.16%,
=0.93%,
=0.46%,
=8.85%,
=21.37%,煤的干燥无灰基挥发份成分
=38.48%,应用基低位发热量为
=21350KJ/Kg。
1.3气象资料
采暖室外计算温度-7℃
采暖室外平均温度-0.9℃
采暖期天数106天
1.4室内设计参数
采暖室内计算温度18℃
1.5水质资料
溶解固形物:
396mg/l
碳酸盐硬度:
195mg/l
非碳酸盐硬度:
95mg/l
总硬度:
285mg/l
碱度:
195mg/l
PH值7.6
水文地质资料:
地下水位-1.5m
最大冻土深度35cm
地耐力6T/m2
1.6建筑资料
小区总平面图(详见规划图纸);
1.7设计地区
青岛市
2热负荷计算及锅炉选择
2.1热负荷计算
2.1.1采暖季热负荷计算
(1)最大计算热负荷锅炉房计算最大热负荷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、锅炉房自耗热量和官网热损失系数由下式求得:
(式2-1)
式中:
——分别是采暖、生产和生活最大热负荷,t/h,由设计资料提供
——锅炉房自耗热量和管网热损失系数,取1.25;
——分别为生产、采暖和生活负荷同时使用系数,分别取0.8、1、0.5。
所以:
=1.25×(0.8×3.3+1×6.7+0.5×0.6)
=12.05t/h
2.1.2非采暖季热负荷计算
非采暖季最大热负荷主要包括生产和生活最大热负荷,计算公式如下:
(式2-2)
所以,
=1.25×(0.8×3.3+0.5×0.6)
=3.675t/h
2.2锅炉型号和台数选择
锅炉型号和台数根据锅炉房热负荷、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。
2.2.1锅炉型号和锅炉台数
根据计算热负荷的大小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。
选用锅炉的总容量必须满足计算负荷的要求,以保证用气的需要。
但也不应使锅炉的总容量超过计算负荷太多而造成浪费。
锅炉的容量还应适应锅炉房负荷变化的需要,特别是某些季节性锅炉房,要力免锅炉长期在低负荷下运行。
从煤质资料来看煤的低位发热量为煤的干燥无灰基挥发成分Vdaf=38.48%,应用基低位发热量为Q=21350kJ/kg。
根据《锅炉及锅炉房设备》中的表2-6可确定为烟煤Ⅲ,因此可以选用DZL系列快装水火管蒸汽锅炉。
它的特点有:
1)它采用单锅筒纵置式,双集箱快装布置,水火管快装结构,节省锅炉房占地,且土建工程投资少,有效地降低锅炉安装费用和基建投资。
2)采用炉内烟尘惯性分离,配以高效的脱硫除尘器,高锅炉排放浓度低,黑度低,可达到国家一类地区环保指标要求;
3)锅炉采用自然循环方式,炉水始终保持高速紊流状态,强化传热,提高锅炉热效率;
4)蒸汽锅炉有较大的汽相空间,并配置高效汽水分离器,蒸汽湿度降低到2%以下。
可以选用的锅炉型号组合为:
DZL6-1.25-AⅢ型锅炉三台,DZL4-1.25-AⅢ锅炉四台。
根据锅炉房确定的原则:
1)锅炉台数应按照所有运行锅炉在额定蒸发量工作时,能满足锅炉房最大热负荷。
2)锅炉的出力、台数应能有效适应热负荷变化的需要,且在任何工况下,应保证锅炉有较高的热效率。
3)应考虑热负荷发展的需要。
4)锅炉台数应根据热负荷的调度、锅炉检修和扩建的可能性确定。
一般新建锅炉房以不少于2台、不超过5台为宜。
5)以生产负荷为主或常年供热的锅炉房,应设置一台备用锅炉。
以采暖、通风空调为主的锅炉房,一般不设备用锅炉。
从以上原则可以看出,对于DZL6-1.25-AⅢ型锅炉和DZL4-1.25-AⅢ型锅炉均符合条件,在非采暖季节DZL6-1.25-AⅢ型锅炉和DZL4-1.25AⅢ型锅炉均只需要运行一台锅炉,虽然DZL6-1.25-AII型锅炉负荷率仅为61.3%,相比之下,DZL4-1.25-AⅢ型锅炉则达到了91.9%,但考虑到初投资以及运行费用方面,最终我们决定选用三台DZL6-1.25-AⅢ型锅炉。
DZL6-1.25AⅢ的主要参数如下受热面积:
锅炉本体148.2m²,省煤器(SMQ4)87.2m²,炉排有效面积7.7m²,燃料消耗981.3Kg/h,最大件运输尺寸L×B×H=6.5×2.7×3.6,最大件运输量25t。
锅炉效率>80%。
在采暖季三台锅炉基本上满负荷运行;非采暖季一台锅炉运行,锅炉的维修保养可在非采暖季进行,而且本设计中的锅炉房以采暖为主,故不设置备用锅炉。
2.2.2燃烧设备
选用锅炉燃烧设备应能适应所使用的燃料、便于燃烧调节和满足环境保护的要求。
本设计中,选用层燃炉链条炉排,对燃煤粒度的要求不大于50mm;过量空气系数为1.3;未完全燃烧热损失:
气体<2%,固体5~10%。
它的优点是燃烧效率高,运行平稳可靠,负荷适应性好,飞灰损失和对环境污染较小,司炉劳动强度较小,操作简便。
缺点是结构复杂,制造工作量大。
3水处理设备及给水设备的选择
3.1给水设备的选择
3.1.1锅炉房给水量计算
锅炉房给水量计算公式:
t/h(式3-1)
式中:
——给水管网漏损系数,取1.03;
——锅炉房额定蒸发量,t/h;
——锅炉排污率,%,本设计根据水质计算,取10%。
所以,采暖期锅炉给水量:
G1=1.03×12.05×(1+10%)=13.653t/h;
非采暖期锅炉给水量:
G2=1.03×3.675×(1+10%)=4.164t/h。
3.1.2给水泵的选择
(1)给水泵的容量和台数
给水泵的流量应满足锅炉所有运行锅炉在额定蒸发量时给水量的1.1倍的要求;由于锅炉房的负荷一般都不均衡,特别是季节性负荷的锅炉房负荷变化更大,因此水泵的容量和台数还应适应全年负荷变化的要求。
(2)备用给水泵
设置备用给水泵是为了保证在停电,正常检修和发生机械故障等情况下,锅炉仍能得到安全、可靠的供水。
为此,设计规范和监察规程都明确规定:
锅炉房应设置备用给水泵,当任何一台水泵停止运行时,其余给水泵的总流量应满足所有锅炉蒸发量的1.1倍。
在本设计中,选用一台备用。
(3)给水泵的扬程
水泵扬程的计算,根据经验公式计算:
KPa(式3-2)
式中:
——锅炉工作压力;(100~200)为压力附加值。
所以:
=1000×1.25+150=1400KPa=140m。
根据给水泵的流量和扬程,本设计中,拟选用四台电动给水泵,其中一台备用。
采暖季三台启动,其总流量应大于水泵总流量Q=1.1×13.653=15.0183t/h。
由于设计中选用三台同型号的水泵,因此一台水泵的流量大于5.01t/h。
现选择1
GCA-5型单吸分段式离心泵:
级数:
7
流量:
6m³/h
扬程:
161m
电机型号:
Y132S2-2
功率:
7.5KW
转速:
2950r/min
汽蚀余量为3.7m
进水管DN40,出水管DN40
(4)给水箱的选择
1)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。
本设计中,给水箱的总有效容量选为运行锅炉在额定蒸发量时所需30min的给水量。
因此其大小为8m³,选用一个有隔板的方形开式给水箱,其尺寸为3.4×1.8×1.6m.
2)给水箱的高度
给水泵输送温度较高的给水,要求给水箱有一定的安装高度,使给水泵有足够的灌注头,以免发生正常给水和影响正常给水。
给水泵最小灌注高度
H
m(式3-3)
本设计中,给水箱安装高度为6m。
3.1.3水处理系统的设计及设备选择
锅炉房用水一般来自城市或厂区供水管网,水质已经过一定的处理。
锅炉房水处理的任务通常是软化和除氧。
(1)锅炉排污量的计算
锅炉排污量通常通过排污率来计算。
排污率的大小,可由碱度和含盐量的平衡关系式求出,取其两者的最大值。
根据GB1576-2001规定,蒸汽锅炉的给水和锅水水质标准为:
给水总硬度≤0.04mmol/L
给水PH值≥7
锅水总碱度6~24mol/L
锅水含盐量<3500mg/L
原水硬度符合给水要求:
,(式3-4)
,(式3-5)
其中,
;
∴
由水质资料知:
396mg/l,
=3500mg/l,
195mg/l=3.9mmol/l,
=24mmol/l,
求得
7.79%,
11.58%。
其值在10±3%之内,因此取排污率为10%。
(2)软化水量
由以下公式计算:
锅炉房采暖季的最大给水量与凝结水回收量之差,即为本锅炉房所需要的补充软化水量:
(式3-6)
=1.03×12.05×(1+0.10)-0.65×6.7
=9.30t/h
(3)软化系统的选择
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,通常可根据锅水箱对碱度和按碱度计算的锅炉排污率高低来决定。
采用锅水化学处理时,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。
在采用亚硫酸钠除氧时,溶解固形物中还应计入相应值。
根据《低压锅炉水质标准》规定,锅水的相对碱度应小于0.2,若不符合规定,应考虑除碱处理。
设计规范规定,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%。
水的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。
石灰预处理的系统较复杂,操作要求比较高,处理水量较小场合不宜采用。
本设计采用了两台JK200-400×2全自动组合式离子交换器。
4汽水系统的设计
4.1给水管管径的确定
(1)锅炉房最大用水量及自来水总管管径的计算
锅炉房最大用水量包括以下几项:
①引风机及给水泵的冷却水流量,约为1.3t/h;
②煤厂、渣厂用水量,约为0.5t/h;
③化验及其它用水量,约为0.7t/h;
④生活用水量,约为1t/h;
⑤锅炉房给水量,13.65t/h;
则锅炉房最大用水量为(13.65+1.3+0.5+0.7+1)=17.15t/h
给水管内径的计算公式:
(式4-1)
式中:
G—管内介质的质量流量,t/h
ω—推荐流速,m/s(在设计中选用推荐流速为1.5m/s)
可得给水管道内径
,
由此,自来水总管选择镀锌焊接钢管Ф75.5×3.75的管材。
(2)给水管内径的计算公式:
内径
mm
式中:
G—管内介质的质量流量,t/h
ω—推荐流速,m/s(在设计中选用推荐流速为2m/s)
可得给水管道内径
,
由此,给水箱出水管选择Ф57×3.5mm的无缝钢管。
给水母管管径确定与给水箱出水总管相同,即Ф57×3.5mm。
进入锅炉的给水支管与锅炉本体的给水管管径相同,即Ф38×3mm无缝钢管,且在每一支管上装设调节阀。
4.2蒸汽系统主要管道直径的确定
蒸汽管道内径的计算公式:
(式4-2)
式中:
G——管内介质的质量流量,t/h
ω——推荐流速,m/s(在设计中选用推荐流速为30m/s)
ν——管内介质的比容,m3/Kg(由手册查得ν=0.1572m3/Kg)
(1)蒸汽母管管径
为便于操作以及确保检修的安全,每台锅炉的蒸汽母管直接接入分汽缸,其直径为133×4mm;在每台锅炉出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。
(2)生产用蒸汽管管径
生产用汽管的蒸汽流量
1.05×3.6=3.465t/h,生产用汽压力为0.4MPa,比容
。
蒸汽流流速取30m/s,则:
决定选取管径Ф159×4.5无缝钢管
(3)采暖用蒸汽管管径
采暖用汽管流量
1.05×6.7=7.035t/h,蒸汽压力为0.3MPa流速按35m/s计算,
决定选取管径Ф219×6mm无缝钢管。
(4)生活用蒸汽管管径
蒸汽流量
1.05×0.6=0.63t/h,蒸汽压力为0.3MPa,流速按30m/s计算,
决定选用管径为Ф76×3.5mm。
4.3分汽缸的选用
(1)分气缸直径的确定
已知采暖期最大计算热负荷
,蒸汽压力P=0.4MPa,比容
,若蒸汽在分汽缸中流速
取用15m/s,则分汽缸所需直径为
本设计拟采用Ф377×9mm的无缝钢管作为分汽缸的筒体
(2)分汽缸筒体长度的确定
分汽缸筒体
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