某生活小区拟新建燃煤锅炉房设计

课 程 设 计 说 明 书

题目：大连某生活小区拟新建燃煤锅炉房设计

《锅炉及锅炉房设备》课程设计任务书

一． 题目

设计大连某小区供热锅炉房。 二． 原始资料 （一）气象及地质资料 1．地区：大连 2．主导风向：西北风 3．室外计算温度：-11℃ 4．采暖期室外平均温度：-8.0℃ 5．采暖天数：150天 6．采暖期室外温度延续时间

7．最大冻土深度：1.85m 8．地下水位：6.06m

9．海拔高度：236.8m总硬度

（二）水质资料

（三）煤质资料

（四）热负荷资料

（五）其他

1．热网作用半径 R=500m 2．最高建筑物高度 H=21m 3．锅炉房内空气温度 tlk=20℃

三． 课程设计内容及设计步骤（计算部分） （一）根据给定热负荷计算：

1．锅炉房最大计算热负荷Qj。max、锅炉房平均热负荷Qpj，绘制热负荷延续时间图； 2．确定锅炉房单台锅炉容量及总装机台数。论述锅炉运行情况、备用情况。 （二）确定鼓、引风系统设备

确定鼓、引风机型号、选择除尘器、确定烟囱高度和上口直径并确定室内外烟风管道截面积。

（三）确定上煤、除渣系统设备

1．上煤系统

供选用参考的设备有：垂直或倾斜卷扬翻斗上煤装置、电动葫芦吊桶上煤装置。（注：根据锅炉容量选择） 2．除渣系统

常见的除渣设备有螺旋除渣机（单炉配置）、刮板除渣机（单炉配置或联合除渣），设备选择根据锅炉容量。 （四）热力系统

热水锅炉锅炉房热力系统包括两大部分：循环水系统和补给水系统。 1．循环水系统

这一系统包括的设备有：循环水泵，除污器，热水锅炉，分、集水器。 2．补给水系统

这一系统包括的设备有：补给水泵，水处理设备，原水箱，软化水箱， 四． 绘图部分

根据以上计算选择的设备进行锅炉房设备布置和制定热力系统流程图。 （一）工作量：

1热力系统图（1#一张，不按比例） 2锅炉房设备布置平面图（1#一张，1：50） 3锅炉房设备剖面图（1#一张，1：50） （二）要求：

1．热力系统图包括循环水、补给水、水处理、排污等过程的流程。应注明图例，按供热制图标准执行，标注设备号、管径、管道代号、介质流向。

2．锅炉房设备平剖面应注明设备之间及设备与建筑维护结构间的相对定位尺寸，标注设备号，统计锅炉房主要设备一览表；设备平剖面应严格按照比例绘制，投影关系准确。

3．图纸尺寸、标题栏应按国家标准，系统图中管线为粗实线，阀门中实线，设备细实线；设备平剖面图中设备为粗实线，其余为细实线。 五． 设计说明书

设计完成时应将设计计算部分整理成说明书。说明书要求：

1．所有的计算部分应尽可能列成表格（包括计算次序、项目、计算公式与算式、符号、单位及计算结果，中间的演算过程应从略）

2．对于所选设备应说明设备特点、选择依据，并要进行方案论证。 3．总结出本锅炉房设计特点。 4．选用设备应有附图。

5．说明书书写格式要规范，严格按照辽宁工业大学毕业设计、课程设计要求执行。（目录、参考资料附录等） 六． 设计进度

全部设计工作量约为3周（15天），参考进度如下：

辽宁工业大学课程设计评审意见表

目录

一.工程简介

2.煤质资料 1.负荷资料

二．原始设计数据

2.1负荷资料 2.2水质资料 2.3煤质资料 2.4气象与地质资料 2.5工作班次 2.6供热系统概况 三．热负荷的计算 3.1采暖热负荷 3.2最大计算热负荷 3.3生活热负荷 3.4采暖平均热负荷 3.5全年热负荷

四．锅炉类型及台数的确定

4.1 锅炉台数及型号的选择原则 4.2 选型及说明

五．给水和热力系统设计

5.1有关规定

5.2 水处理方案的确定

5.3 热网循环水量及循环水泵的选择 5.3.1 说明

5.3.2 循环水量的计算 5.3.3 循环水所需压头的计算

5.3.4 水泵型号、台数及配用电机的选择 5.4 热网补给水量和补给水泵的计算及选型 5.4.1 补给水量的计算 5.4.2 补给水泵所需扬程的计算 5.4.3 水泵型号、台数及配用电机的选择 5.4.4选择定压方式 5.4.5水压图绘制

5.5 全自动钠离子交换器的选型及计算 5.5.1 原理 5.5.2 选型

5.5.3 DFS-350V 全自动钠离子软水器的相关计算 5.6 取样冷却器的选择 5.7其他设备的选择 5.7.1. 软化水箱的确定 5.7.2. 自来水箱的确定 5.7.3. 原水加压泵的选择 5.7.4. 除氧设备的选择 5.7.5. 除污器的选择 5.8分集水器的选择和计算 5.8.1主要管路管径 5.8.2分水器和集水器的选择 六．上煤除渣系统的选择计算 6.1上煤系统的选择燃煤耗量的计算 6.2计算储煤厂面积 6.3运煤系统方案的设计 6.4除渣系统的选型 6.4.1锅炉房灰渣量的计算 6.4.2除渣系统选型 6.4.3储渣斗的设计 6.4.4渣场的设计

七．烟、风系统设计及计算

7.1通风系统设计及风烟量确定 7.1.1通风方案的确定 7.1.2送风系统设计 7.1.3引风系统设计 7.2烟囱设计 7.3除尘器型号确定 7.3.1除尘器选用原则 7.3.2除尘效率 7.4除尘器选择

参考文献

锅炉房设计说明书

一．工程简介

大连某生活小区拟新建一座燃煤锅炉房，为本小区提供采暖和生活热水，

二．原始设计数据

2.1 负荷资料

采暖热负荷：小区总建筑面积：60000m2（近似为采暖面积）供回水温度为95～70 热水；

生活热水负荷：生活热水供水温度：55-60℃ 热水供应热用量按下式计算：

Qhw,av=qhwA⨯10-3

式中 Qhw,av——生活热水平均热负荷（kW）；

qhw——生活热水热指标（W/m2），取9.5；

A——总建筑面积（m2）； Qhw,max=KhQhw,av（kW）

式中 Qhw,max——生活热水最大热负荷（kW）；

Qhw,av——生活热水平均热负荷（kW）；

宅取2.34

2.2煤质资料

燃料种类：抚顺西露天煤矿煤

Cy=56.44% Hy=4.40% Oy=9.93%

Ny=1.38% Sy=0.57% Wy=13.9% Ay=13.38% Vy=44.40% Qydw=22093KJ/Kg

2.3 水质资料

总硬度 H0 =4.7mmol/l 非碳酸盐硬度 HFT =2.84mmol/l 碳酸盐硬度 HT =1.86mmol/l 总碱度 A =1.86mmol/l pH值 7.3 溶解氧 5.6mg/l 溶解固形物 312.6mg/l 悬浮物和含油量忽略不计 夏季平均水温 15℃ 冬季平均水温 5℃ 供水压力 0.2 Mpa

Kh——小时变化系数，根据GB50015-2003中的表述，住

2.4 气象与地质资料

海拔高度： H=92.8 m 冬季采暖室外计算温度 twc= -11℃ 采暖期室外平均温度 tcpcw= 0℃ 采暖期室内平均温度 tcpcn=19℃ 采暖期室内计算温度 tnc=16~24℃

采暖天数 h2=150天 生活天数按全年算 h 5=365天 年主导风向 N

大气压力 冬季 101.38KPa 夏季 99.47KPa 平均风速 冬季 3.7m/s 夏季 4.5m/s 最高地下水位 -3m 最大冻土深度 93cm 2.5 工作班次

三班制 全年工作365天 2.6 供热系统概况

热网干管实际长度4050m，局部阻力当量长度为0.3倍干管实际长度；热水网路主干线的设计平均比摩阻可取40~80Pa/m；系统最高层用户安装高度为70m。

三. 热负荷、锅炉类型及台数的确定

3.热负荷的计算 3.1采暖热负荷：

由于该建筑物缺乏设计热负荷资料。故采用如下方法估算采暖热负荷：Q1＝S·q KW 式中 Q1：采暖热负荷（KW ）； S：采暖面积（m2 ）； q：采暖设计热指标（W/ m2 ）

查表《民用建筑采暖设计热指标》，取q＝65 W/ m2； 由此可得采暖热负荷： Q1＝60000×65＝3900 KW 3.2生活热负荷

热水供应热用量按下式计算：

Qhw,av=qhwA⨯10-3式中

Qhw,av：生活热水平均热负荷（kW）； A：总建筑面积（m2）； Qhw,max=KhQhw,av（kW）

Qhw--全部住宅有浴盆并供给生活热水时,取20W/m2式中 Qhw,max：生活热水最大热负荷（kW）；

Qhw,av：生活热水平均热负荷（kW）；

Kh：小时变化系数，根据GB50015-2003中的表述，住宅取2.34，宾馆取5.61，所以Qhw,max=2808KW.

3.3最大计算热负荷 采暖期最大负荷：

Qmax＝K。·K1·Q1＋K。·K1·Q2 KW K。：热水管网的热损失系数， 取值 1.08

K1：采暖热负荷同时使用系数，采暖取用1，生活用热取用0.7；

那么得到最大热负荷Qmax＝1.08×1×3.9×10³＋1.08×0.7×2.808×10³＝6.33×10³ KW：

非采暖起最大负荷：

Qmax＝K。·K1·Q2=1.08×0.7×2.808×10³=2123KW 3.4采暖平均热负荷 Qpj＝Φ1·Q。 KW式中

Φ1：采暖系数，可按下式求出：Φ1= Tn – Tpj / Tn- Tw，式中 Tn：采暖室内计算温度，取16℃

Tpj：采暖期室外平均温度，已知为-8℃； Tw：室外采暖计算温度，已知－11℃； Qpj=0.89×6330=5626KW 3.5全年热负荷

Qn ＝24·N·Qpj KW 式中 24 ：全天供热；

N：全年供热天数，已知为150 天； 那么计算年热负荷如下：

Qn ＝24×150×5626＝20523648KW

医院取3.54。

20×60000×10-3 KhQhw,av=2.34×

四．锅炉类型及台数的确定

4.1 锅炉台数及型号的选择原则 锅炉型号选择原则：

在热负荷和燃料确定后，即可综合考虑下列因素，进行锅炉类型的选择，应能满足供热介质和参数的要求：蒸汽锅炉的压力和温度，根据生产工艺和采暖通

风的需要，考虑管网及锅炉房内部阻力损失，结合蒸汽锅炉型谱来确定。当选用不同类型锅炉时，不宜超过两种。 锅炉台数的确定原则：

锅炉台数应按所有运行锅炉在额定蒸发量工作时，能满足锅炉房最大计算热负荷的原则来确定。应有较高的热效率，并应使锅炉的出力、台数和其它性能均能有效地适应热负荷变化的需要。热负荷大小及其发展趋势与选择锅炉容量、台数有极大关系。以生产负荷为主或常年供热的锅炉房，可以设置一台备用锅炉。以采暖通风和生活热负荷为主的锅炉房，一般不设备用锅炉。 4.2 选型及说明

由于采暖介质是热水，供回水温度 95/70℃；经计算得知最大计算热负荷为2.638×103 KW，同时考虑该旅馆的实际情况，本设计决定选用WNS 系列锅炉，其型号为WNS1.4-0.7/95/70-Y[Q] 的锅炉2 台，单台锅炉的额定热功率为1.4MW，工作压力为0.7MPa，符合本设计的要求。该炉型质量稳定，技术性能好，国内有不少锅炉厂商生产这种炉型（本设计采用的锅炉其效率达到了 89.7％）。

5.1有关规定

根据《低压锅炉水质标准》规定，对于额定功率小于等于2.8MW的热水锅炉可采用国内加药处理，但是必须加强对锅炉的结垢、腐蚀和水质的监督，不适合中小旅馆的实际情况，故不推荐采用。当采用锅外化学处理的方法时，水质标准如下表所示：表2 ：

五．给水和热力系统设计

《低压锅炉水质标准》同时指出，对于额定热功率大于4.2MW 的锅炉必须装有除氧器，对于额定热功率4.2MW 的锅炉尽可能加装除氧器。本设计采用的是额定热功率1.4MW 的锅炉，其额定热功率远小于4.2MW，为降低锅炉房建造和维护成本，故不推荐使用除氧器。 5.2 水处理方案的确定

本锅炉房远水的硬度和含氧量都超过了锅炉给水水质标准，故需要进行软化和除氧处理，由于上述原因本设计中将不采用除氧器。由于全自动钠离子交换器具有流程简单，操作方便等优点，虽然该软化设备无法降低给水碱度。

5.3 热网循环水量及循环水泵的选择 5.3.1 说明

由于本设计是设计一个小区的锅炉房，所以采暖用水可以靠其自身压力从热用户回到回水管再供到锅炉中去，然而生活用热这部分热水也是如此。 5.3.2 循环水量的计算

根据总热负荷（采暖最大计算热负荷）计算循环水量：

式中

Gx1 ：循环水量（t/h ）； Qmax:采暖最大计算热负荷（KW ）； Tg ：供水温度（℃）； Th ：会水温度（℃）；

Gx1=860*6330/1000*（95-70）=217.75t/h 水泵水流量的计算： Gx2=1.1 Gx1=239.52 t/h 5.3.3 循环水所需压头的计算 Hz=1.2（h1+h2+h3）式中 1.2 ：压头过量系数；

h1：锅炉房内部损失系数，取110kpa； h2 ：用户系统阻力，取60kpa； h3 ：热网干管阻力，取200kpa； Hz=1.2（h1+h2+h3）=444 kpa；

5.3.4 水泵型号、台数及配用电机的选择

锅炉循环水泵应设置备用泵，以保证在某台水泵停止工作时，亦能满足水泵计算水量的要求，循环泵不得少于两台。故选用2 台（1 台备用）循环水泵，器型号为200R-45技术参数如下 表所示; 200－表示进口直径为200mm R－表示热水循环泵 45－表示泵设计扬程为45m：

其配用电机为型号为Y250M-4，其技术参数如下表所示

5.4热网补给水量和补给水泵的计算及选型 5.4.1 补给水量的计算 G`wb=K·Gx1式中 G`wb ：热网补给水量； Gx1 ：热网循环水量； K：热网补给率，取0.03；

由以上可计算得补给水量：G`wb=0.03×217.75=6.53 m3/h

由此可得补给水泵的流量：Gwb=4×G`wb=4×6.53=26.13 m3/h 5.4.2 补给水泵所需扬程的计算

式中

Hb ：系统补给水泵给水点压力值，为维持锅炉运行压力，选取0.8Mpa； Hxs ：补给水泵吸水管中的阻力损失，取0.02Mpa；

Hgs ：补给水泵压水管中的阻力损失，取0.03Mpa； h

：补给水箱最低为高出系统补水点高度，取－20kpa；

则可计算得水泵所需扬程：H=(0.8+0.02+0.03）×1000-（-20）=870 kpa=87H/m 5.4.3 水泵型号、台数及配用电机的选择

根据以上计算结果，为迎合所需流量较小，所需扬程较大的特点，选取 GCA 型锅炉补给泵2 台（一台备用）作为补给水泵，型号为2GCA-5,级数为3 其技术参数如下表所示：

由此该水泵可选用的配用电机型号为Y132S -2，其技术参数如下：

水泵工作曲线的确定

图5-1 水泵工作曲线示意图

5.4.4选择定压方式

采用补给水泵连续补水定压。我所采用的连续定压方式，定压点设在网路的

图5－2 连续补给水泵定压方式

5.4.5水压图绘制

Hj为静水压线29m；AB段表示循环水泵的扬程；BC段表示锅炉房内部消耗的阻力；CD、EA段分别表示供回水干管消耗的损失；DE段表示换热器阻力损失。 5.5 全自动钠离子交换器的选型及计算

5.5.1 原理

水的钠离子交换软化法，就是原水通过钠离子交换剂时，水中的 Ca2+ 、Mg2+被交换剂中的Na+所代替，使易结垢的钙镁化合物转变为不形成水垢的易溶性钠化合物而使水得到软化。钠离子交换剂的分子式用NaR 表示，则其反应式如下： 碳酸盐硬度：

非碳酸盐硬度：

在锅内受热产生的反映：

由以上反应式可见，通过钠离子交换后的软化水，原水中的碳酸盐硬度变成碳酸氢钠,即水的碱度不变，由于

的摩尔质量比

和

的摩尔质量要大，

所以软化水的含盐量（与溶解固形物近似相等）比原水略有提高，软化水的含盐量的增加量（⊿B ）按下式计算：⊿B=0.15ρ（Ca2+）+0.89ρ（Mg2+）式中： ⊿B：软化水的含盐量的增加量（mg/L）；

ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）：原水中Ca2+ 、Mg2+ 的质量浓度（mg/L）； 5.5.2 选型

已知补给水量：6.53 m3/h

就此选取北京绿洲得瀚环境保护中心出品的DFS 系列双罐型自动软水器，其具体型号为DFS－350V，其规格如下表所示： 其技术参数如下：

如水口压力：0.2－0.6Mpa；工作温度：2－49℃；电源：220V/50Hz

再生方式：顺流动态再生（或逆流再生）；再生控制方式：定时型、定量型；号：001×7 强酸性阳离子交换树脂；

设计条件：进口硬度6mmol/L；出水硬度：≤0.03mmo/L；交换流速：18－20m/s；树脂交换容量：≥180mmol/L；树脂层高度：1.2－1.5m 自动软水器设计符合JB/J6692-93 标准。 5.5.3 DFS-350V 全自动钠离子软水器的相关计算

本设备可以顺流再生也可以逆流再生。由于逆流再生同顺流再生相比，具有对原水硬度适应范围广，而且出水水质好，再生盐耗量低（约 20 ％），自用水率即水耗低（约 30％－40 ％），故采用逆流再生，计算如下表： 序

名称 号 1 2

总的软化水量 软化流速

号 符

单位

计算公式

数值

Grs th

已计算

据原水H=0.85mmol/L

2.72 25

w

h

F

3

所需交换器截面

m

2

F=

Grsw

=

2.72

25

0.109

选用ϕ1000交换器2台，交替

4

实际软化截面积

F'

m2

0.101

使用

5 6

交换层高度 实际软化流速 交换剂的工作能

H

w

'

m

离子交换器规格

w'=

1.8 26.9

mh

Grs2.72

= '

0.101⨯1.0ρF

7

力 8 9

压层高度 交换剂体积

E

m3 据树脂特性

m

900

H2

查表 0.2 0.182

台

m

10 交换器装载量 G kg/台

248.5

11 连续软化时间

t

h

t=τ

E015700.95⨯= '

25.91E0

69.8

12 13

再生盐一次耗量 软化供水量

每交换器交换容

B

kg

16.4 189.8

14

量

再生装置软化水15

自耗量

配置再生液耗水16

量

再生用清水总耗17

量

每台交换器周期18

总耗水量

交换器进水小时19

平均流量

20

交换器正洗流速

E

163.8

查表

0.3

Qb

0.218

Qh 查表 1.87

Qz

193

Qp

查表

2.76

Vz m/h 20

交换器进水小时Qm

21

最大流量 22 23 24

交换器直径

交换器选用台数 交换器工作台数

N ax

M 台 台

产品资料 2n或n+1 选定

4.74

0.358 2 1

交换器工作交换25

容量

26 27

离子交换剂 原水硬度

H0

e

查表

900

设备选定 已知

树脂 1.33

注：①固定床钠离子交换器计算指标（中文参考文献①P217）；

②国产离子交换树脂主要性能（中文参考文献①P210）； ③式中带入

④常用逆流再生钠离子交换器（无顶压）各项指标计算数据汇总（中文参考文献①P217）；

注：方形开式水箱用于水温低于 100℃的给水箱或者凝结水箱。 5.6 取样冷却器的选择

用本设计采用Φ254 型取样冷却器（无锡锅炉厂）设备规范入下表所示：

：式中Cy为氯化钠溶液质量分数（用整数代入：如7％在公

5.7其他设备的选择 5.7.1 软化水箱的确定

本锅炉房设软化水箱一只，其体积按40min的补给水量计算，即：

Vrs=0.67G′wb=4.38m3

现选用方型开式水箱，其尺寸为2000×2000×1500，其公称体积为6.0m3 5.7.2 自来水箱的确定：

锅炉房的最大用水量为：50m3/h，按30分钟水量来选取得：水箱的 体积：V=50⨯30/60=25则水箱尺寸为：3⨯3⨯3m 5.7.3 原水加压泵的选择

原水加压泵是用来克服软化设备的阻力，使其能够正常的工作，所以，在选择加压泵时，可根据钠离子交换器的阻力来确定它的扬程，根据补给水量确定它的流量。

综上，查样本可知所选钠离子交换器的阻力约为20m－60mH2O，处理水量约为40t/h，因此选用两台单吸泵，一用一备。

表5－10 原水加压泵计算选择表

5.7.4除氧设备的选择

为防止腐蚀锅炉本体及热力管道，故本设计选用全自动海绵铁除氧器，此除氧器常温运行，无需加热，节省能源，费用低，操作方便，系统简单。海绵铁无毒，再生只需反洗，反洗排水无毒，无腐蚀，有利于环境保护，除氧效率高，效果稳定，出水水质符合国家标准由锅炉每小时补水量为39T/H 本设计选用民力公司生产的HJEHY04型化学除氧器，具体参数如下： 注：原水加压泵样图和参数见附录5.3

注：除氧加压泵样图和参数见附录5.3 5.7.5除污器的选择

除污器安装机在热交换站或热水采暖用户热力入口处的供水和回水管道上，是用来排除安装和运行时掉到热水管道中的污物以保护设备和防止管路阻塞。选用选用ZPG型快速直通型除污器；相关尺寸见附录5.7 5.8分集水器的选择和计算

当需从供暖总入口分接出三个或三个以上的分支环路时，或虽然只有两个环路，但平衡有困难时，在入口处应社分汽缸或分水缸，集汽缸或集水缸，分水器用于供水管路上，集水器用于回水管路上。 5.8.1主要管路管径