锅炉房设计

设计概况

本设计为一蒸汽锅炉房，为生产、生活以及厂房和住宅采暖生产饱和蒸汽。生产和生活为全年用气，采暖为季节型用气。

生产用气设备要求提供的蒸汽压力最高为0.5MP，用气量为6.8t/h;凝结水受生产过程的污染，不能回收利用。采暖用气量为8.7t/h，其中生产车间为高压蒸汽采暖，住宅则采用低压蒸汽采暖；采暖系统的凝结水回收率达65%。生活用汽主要供应民用用热需要，用气量为1.2t/h 。

一、 设计原始资料

1、

热负荷资料

2、 煤质资料：

元素分析成分：Mar（Wy）=10.5% , Aar(Ay)=43.1%, Car(Cy)=38.46%, Har(Hy)=2.16%, Sar(Sy)=0.61%, Oar(Oy)=4.65%, Nar(Ny)=0.52% . 煤的干燥无灰基挥发分：Vdaf(Vr)=21.91%， 接受基低位发热量Qnet,v,ar(Qyd )=15530KJ/Kg w

3、水源资料：以自来水为水源，供水水温12℃，供水压力0.6MPa

1) 总硬度：3.1mmol /L 2) 永久硬度：1.0 mmol /L 3) 暂时硬：2.1 mmol /L 4) 总碱度：1.9 mmol /L 5) PH值：6.6

6) 溶解氧： 7.5～9.4 mg/L

7) 悬浮物：0 mg/L 8) 溶解固形物：414 mg/L

4、 气象资料：

1) 年主导风向：冬夏正西风； 2) 平均风速：3.5m/s 3) 大气压：98 980 Pa 4) 海拔高度：245 m 5) 最高地下水位：-4.3 m 6) 土壤冻结深度：无土壤冻结情况 7) 冬季采暖室外计算温度：-4℃ 8) 冬季通风室外计算温度：-1℃ 9) 采暖期平均室外计算温度：0.8℃

5、 其他资料

1) 生产为三班制，全年工作290天 2) 采暖用汽天数96天 3) 通风用汽天数88天 4) 凝结水回收为自流方式

二、 热负荷计算及锅炉选择

1、 热负荷计算：

（1） 采暖季最大计算热负荷 D1max=K0(K1D1+K2D2+K3D3+K4D4)t/h+D5

式中：

K0——考虑热网热损失及锅炉房汽泵、吹灰、自用蒸汽等因素的系数，取1.05；

K1——采暖用汽的同时使用系数，取1.0； K2——生产用汽的同时使用系数，取.0.8；

K3——生活用汽的同时使用系数，取0.4；

K4 为通风热负荷，此处未作考虑。

D1max=1.05（8.7×1+6.8×0.8+1.2×0.4）+0.67 = 16.02 t/h

(2) 非采暖季最大计算热负荷

Dmax（K1⨯D1+K4⨯D4）+0.67=1.05×(6.8x0.8+1.2x0.4)+0.67=6.22 t/h 2=Ko 2．锅炉型号与台数的确定

根据最大计算热负荷16.02t/h及生产、采暖和生活用均不大于0.6Mpa，本设计选用SZL8－1.25AII型锅炉3台。采暖季3台锅炉基本上满负荷运行；非采暖季2台锅炉运行，负荷率约在52%左右，锅炉的维修保养可在非采暖季进行，故本锅炉房不设置备用锅炉。为节约能量提高锅炉热效率的使用，同时选用3台SZL8－1.25AII型锅炉省煤器。

四、给水及水处理设备的选择

1、 给水设备的选择

（1） 锅炉房给水量的计算 G=KDmax（l+Ppw） t/h 式中：

K——给水管网漏损系数，取1.03； Dmax——锅炉房蒸发量，t/h;

Ppw——锅炉排污率，%，本计算根据水质计算，取7%。 对于采暖季，给水量为

G1=KD1amx（l+ppw）= 1.03⨯16.02×(1+0.07) = 17.66 t/h 对于非采暖季为 D2=KD2

max

（l+ ppw）= 1.03⨯6.22×(1+0.07) = 6.86t/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，其中1台备用。采暖季3台启用，其流量应大于1.1x17.66 = 19.43 t/h，现选用：

进水管Dg40，出水管Dg40。 给水箱体积的确定

本锅炉房容量虽小，按“低压锅炉水质标准”规定给水应经除养处理。考虑到作为课程设计，为简化系统，本锅炉房按不设给水除养装置布置，将凝结水箱和软水水箱合一，作为锅炉的给水箱。为保证锅炉的安全可靠和检修条件，给水箱设中间隔板，以便水箱检修时相互切换使用。 给水箱体积，按储存1.25h的锅炉房额定蒸发量设计，外行尺寸

4000⨯2500⨯2000mm，合计20m3。 2．水处理系统设计及设备选择

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 3.1me/l，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—1.5me/l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） 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，可由碱度或含盐量的平衡关系式求出，取两者的最大值。 按给水的碱度计算排污率：

Pa=

(1-α)AgsAg-Ags

%

式中：

Ags——给水的碱度，由水质资料可知为1.9 mmol /L

Ag——锅水允许碱度，根据水质标准，对燃用固体燃料的水火管锅炉为

22 mmol /L

α——凝结水回收率，本设计可由下式决定： α=(0.65D1+0.23D2))/D1max=23.33%

PA=（1-0.23）×1.9/16.02 =9.13% 按给水中含盐量（溶解固形物）计算排污率：

Ps=

(1-α)SgsSg-Sgs

%

其中：给水含盐量Sgs，已知414 mg/L，锅炉允许含盐量，Sg为4000 mg/L， 所以：PS= （1-0.23）×414/（4000-414）=8.89% 故此，锅炉排污率取9.13%。

（2） 确定水处理设备生产能力

G=1.03×（ Ggl + Gzh + Ggy ） t/h Ggl——锅炉水补给量

Gzh—水处理设备自耗软水量 Ggy—工艺生产需要软水量

G=1.03×（10.77+3.87+3.2）=18.38 t/h

（3） 除氧设备选择计算

水质标准规定，额定蒸发量大于2 t/h的蒸汽锅炉的给水需进行除氧。

Dq=G（i2-i1）/（iq-i2）η＋Dy=18.38×（251.56-167.5）/（2682.74-251.56）×0.98+60=0.67 t/h G——除氧水量

i1—进水除氧器水焓，此为40℃是的焓值 i2—出水除氧器水焓，0.02MP的焓值 iq——进除氧器蒸汽的焓，104℃的焓值

η—除氧器效率，取0.98 Dy—余气量，取3㎏/t

除氧器的选择，应能适应锅炉房全年负荷变化的要求 现选用：

大气热力式除氧器 型号

SO402

产水量

10-150（T/h）

工作压力 0.02（Mpa） 设备重量 2000-20000（kg） 进水温度 40（℃） 消耗功率 100（w）

工作温度 104（℃） 额定出力 10-150（t/h） 接口尺寸 80（cm） 控制方式 手动

（4） 软化水量的计算

锅炉房采暖季的最大给水量与凝结水回收量之差，即为本锅炉房所需补充的软化水水量：

Ggl=KD1max（1+Ppw）-α1P1 - α2P2

=1.03⨯16.02⨯（1+0.09）-（0.65⨯8.7+0.23⨯6.8）=10.77 t/h

（5） 钠离子交换器的选择计算

钠离子交换器的选择计算表（表1）

逆流再生离子交换器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大一倍。 大反洗前，应先进行小反洗，以保护中间排管装置。

（6） 再生液（盐液）的配置和储存设备

为减轻搬运食盐等的劳动强度，本设计采用浓盐液池保存食盐的方法，即将运来食盐直接倒入浓盐液池。再生时，把浓盐液提升到稀盐液池，用软水稀释至要求的程度，再由盐液泵输送至离子交换器再生。

1）浓盐液池体积的计算

本锅炉房钠离子交换器运行周期为51+2.83=53.83，每再生一次需耗盐159.2kg，如按储存10天的食盐用量计算，则浓溶液（浓度26%）池的体积为

10⨯24⨯159.2

=2.72m3

54⨯0.26⨯1000

2） 稀盐液池体积的计算

再生一次需稀盐液（浓度5%）的体积为2.27m3，若按有效容积系数0.8计

算，稀盐液池体积为1.8m3。本设计拟用混凝土砌筑一个尺寸为2000⨯2500⨯1000盐池。浓，稀盐池各一半。

3） 盐液泵的选择

盐液泵的作用：其一是把浓盐液提升到稀盐液池；其二是输送稀盐液至离子交换器，过量的部分稀盐液池进行扰动，使之浓度均匀。

盐液泵运行时间短，不需设制备用泵。为防盐液腐蚀，选用102型塑料泵一台：流量6t/h，扬程196Pa，电极功率1.7KW，转速2900r/min。

该泵进口管径Dg40，Dg40。

4）原水加压泵的选择

有时自来水水压偏低，为了确保再生时所需的反洗水压和软化过程所需

1

克服交换器阻力的水压，特设置原水加压泵1台：型号1GC-5，流量6m3/h,

2

扬程1128Pa，电机Y132s2-2,功率7.5KW，转速2950r/min。 该泵进口管径Dg40，出口管径Dg40。

五 、汽水系统主要管道管径的确定

1锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的计算

2自来水总管的流量，即为锅炉最大用水量，包括以下几项：

（1） 运行交换器的软水流量Grs，计10.77/h；

（2） 备用交换器再生过程中的最大瞬量流量，以正洗流量计，

FV6=0.64⨯18=11.52t/h

（3） 引风机及给水泵的冷却水流量，按风机轴承箱进水管径Dg15，水速

2m/s计算，冷却水流量约1.3t/h； （4） 煤厂，渣厂用水量，估计约0.5t/h； （5） 化验及其他用水量，大约0.7t/h； （6） 生活用水量，粗略取计1t/h。 （7） 如

此

锅

炉

房

最

大

小

时

用

水

量

大

约

为

(10.77+11.52+1.3+0.5+0.7+1)=24.89 t。若取管内水速为1.5m/s，

则自来水总管管径可由下式计算：

d

=2

G03600πω

=

2

24.89

=0.077m

3600⨯π⨯1.5

本设计选用自来水总管管径d0=89⨯4mm

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

Dg40外，各管管径均为Dg50。 给水管管径的确定

（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（17.66t/h）考虑，若取管内水速为2m/s，则所需总管内径为56mm。本设计适当留有余量，选用管径

φ73⨯3.5mm d1=2

G0

=0.056m

3600πω

（2） 给水母管管径的确定

本设计采用单母管给水系统。给水母管管径确定与给水箱出水总管相同，即φ73⨯3.5mm。进入锅炉的给水支管与锅炉本体的给水管管径相同，直径为φ44.5⨯3.5mm，且在每一支管上装设调节阀。 蒸汽姆管管径0

（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φ133⨯4mm；每台锅炉的出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。

（2） 产用蒸汽管管径

生产用汽管的蒸汽流量

G1=K0D2=1.05⨯3.2=3.36t/h

'

生产用汽压力为0.5MPa，v'zl=0.38m3/Kg，蒸汽流速取35m/s，则

Gzlvzl⨯103d1=2=0.114 m

3600πω选取生产用汽管管径为φ133⨯4mm

（3）采暖用蒸汽管管径

'

采暖用汽管流量为1.05⨯8.7=9.14t/h,蒸汽压力为0.25Mpa, v'zl=0.705 m3/Kg

仍按流速35m/s计算， d=2

6.82⨯0.88592⨯1000

=0.255m

3600π⨯35

决定选取管径φ273⨯8.mm。

（4）生活用蒸汽管管径

'

蒸汽流量为1.05⨯0.2=0.21/h，蒸汽压力取用0.2MPa，v'zl=0.88m3/Kg

则d=2

0.448⨯0.3816⨯1000

=0.043m

3600π⨯35

经计算决定选用管径为φ57⨯3mm无缝钢管。

六． 分汽缸的选用

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=16.02t/h,蒸汽压力P=0.5Mpa，比容v''=0.377m3/Kg，若蒸汽在分汽缸中流速w取15m/s，则分汽缸所需直径为

G1maxυ''103

D=2=0..377m

3600πw

本设计采用φ450⨯9mm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（φ133⨯4mm）和供生产（φ133⨯4mm）、采暖（φ273⨯8mm）及生活用汽（φ57⨯3mm）的输出管外，备用管接头（φ108⨯4mm）、压力表接管（φ25⨯3mm）以及疏水气管等。分汽缸筒体结构和管径布置如图所示，筒体由φ450×9无缝钢管制作，长度为2890mm。

七、送、引风系统的设备选择计算

为了避免互相干扰，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。

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0.55Mpa运行。在此工作压力下， 查得tb=154.750C，i''=2748.48kj/kg ，r=2090.41kj/kg。又知固体不完全燃烧热损失q4=10%，锅炉效率η=80.6%以及蒸汽湿度W=1.94%，给水温度400C，如此，燃料消耗量

B=

D(i''-Wr-igs)+Dpw(ipw-igs)

ηQ

y

dw

=

6000(2748.48-0.0194⨯2090.4-167)+0.1⨯6000(659-167)

0.806⨯21000

= 898Kg/h 而计算燃料消耗量为 Bj=B(1-q4

) =898（1-0.1）=826Kg/h 100

2． 理论空气量和烟气量

CYSYHYOY3

V=1/0.21（1.866+0.7+5.55-0.7）=3.50mN/Kg

[1**********]0

o

k

O VY=0.01866(Cy+0.375sy)+0.79Vk0+0.008Ny+0.111Hy+0.0124Wy+0.0161Vk0

3=3.9mN/Kg

3、送风机的选择计算

‘

已知炉膛入口的空气过量系数α1=1.5，在计算及修正裕度后，每台送风机

的风量为Vsf=β1α1'B1Vk0

tlk+273101325

+ 273b

=1.05×1.5×898×3.50×303/273+101325/98980=4022m3/h

其中，β1为送风机流量⨯储备系数，取1.05

因缺空气阻力计算资料，如按煤层及炉排阻力为750Pa、风道阻力为100Pa估算，则送风机所需风压为 H=β∑∆hyf

2

lksf

+[1**********]+273101325

⨯=1.1⨯850⨯⨯=989.8Pa +273b20+27398980

其中，β2为送风机压头储备系数，取1.1；tsf为送风机设计条件下的空气温度，有风机样本查值为200C。

所以，选用

4、引风机的选择计算

计算除尘器的漏风系数∆a=0.05后，引风机入口处的过量 系数αpy=1.65和排烟系数ϑpy=2000C，取流量储备系数βl=1.1，则引风机所需流量为

Vyf=β1Bj[VYO+1.0161(αPY-1)VK

ϑPY+273101325

273

⨯

b

]=12141m3/h

需由引风机克服的阻力，包括： （1） 锅炉本体的阻力

按锅炉制造厂提供资料，取∆h1≈612Pa

（2） 省煤器的阻力

根据结构设计，省煤器管布置为横4纵10，所以其阻力系数为 ξ=0.5Z2=0.5⨯10=5

而流经省煤器的烟速为8.56m/s，烟温为2900C，有教材线算图8-3查的

2

ρ

2

=23.0Pa，再进行重复修正，则省煤器的阻力为

2

0y0h

ρρ ∆h=ξ⨯2ρ

2

=119Pa

（3） 除尘器阻力

本锅炉房采用XS-4B型双旋风除尘器，当烟气量为12000m3/h，阻力损失686Pa 。

(4)烟囱抽力的烟道阻力

由于本系统为机械通风，烟囱的抽力和阻力均忽略不计；烟道阻力约计为151Pa。

因此，锅炉引风系统的总阻力为

∑∆h =∆h1+∆h2+∆h3+∆h4=612+119++686+151=1568Pa 引风机所需压力

Hyf=β2∑∆h

ϑpy+273101325

tyf+273

⨯

b

=1.2⨯1568⨯

200+273101325

⨯=1948.03Pa

200+27397870

其中风压储备系数β2取1.2，引风机设计条件下介质温度tyf=2000C。 所以，本设计选用

3

链条锅炉排出的烟气含尘浓度大约在2000mg/mN以上，以减少大气污染，

本锅炉房选用XS-4B双旋风除尘器，起主要技术数据如下：烟气流量12000m3/h，进口截面尺寸1200⨯300mm，烟速9.3m/s；出口截面尺寸φ606mm，烟速11.8m/s；烟气净化效率90%~92%；阻力损失588~686Pa。

3除尘后，烟气的含尘浓度为CO≈2000 (1-0.9)=200mg/mN

6.烟囱设计计算

本锅炉房三台锅炉用一个烟囱，拟用红砖砌筑，根据锅炉房容量，由锅炉蒸汽量在14—28之间选用烟囱高度为45m。烟囱设计主要是确定其上、下口直径。

烟囱上、下口直径的计算

根据教材表8-7选取烟囱出口处的烟速为13m/s，则烟囱出口直径

d2=

nBjVy(194.8+273）3×733×3.9×467.8

==0.63m

3600×273×0.785×w3600⨯273⨯0.785×13

外径d1=1.43m

本锅炉房烟囱的出口直径为0.65m 。

1）烟囱底部直径

若取烟囱锥度i=0.02，则烟囱底部直径为 dl=d2+2iHyz=0.63+2×0.02×45=2.43m 八、燃料供应及灰渣清除系统

本锅炉房运煤系统按三班制设计。按课本运煤设备章节选择因耗煤量

1． 燃料供应系统

（1） 锅炉房最大小时耗煤量计算

按采暖季热负荷计算：

B=

max

j

=

D1max(i''-wr-igs)+D1maxPpw(ipw-igs)

ηQ

ydw

16.02×(2768.48-0.0194⨯2090.4-167)+16.02⨯0.1×(659-167)

0.806⨯21000

=2.47 t/h

(2)运煤系统最大运输能力的确定 按三班工作制作业设计，最大运煤量为 β=8Bfmax / τ t/h 式中：

K——考虑锅炉房将来发展的系数，取1； M——运输不平衡系统，一般采取1.2； τ——运煤系统每班的工作时数，取6。

∴β'=8⨯2.47⨯1⨯1.2/6=3.95 t/h 按吊煤罐有效溶剂估算，每小时吊煤7罐。

2、 灰渣清除系统

（1）锅炉放最大小时除灰渣量

G

maxhz

=B

maxj

y

q4QdwAy

(+) 100100⨯32886

=2.47×（

43.10.1⨯21000

+） 100100⨯32866

=1.07 t/h

（2）除渣方式的选择

锅炉灰渣连续排出，但考虑吧到需要排除的总灰渣量不大，故选用人工手推车定期送至渣场的方式。

3、 煤场和灰渣场面积的确定

（1） 煤场面积的估算

本锅炉房燃煤由汽车运输；煤场堆、运采用铲车。据«工业锅炉房设计规范»要求，煤场面积Fmc现按贮存10昼夜的锅炉房最大耗煤量估算，即 F=

TBmaxMNfHρmϕ

式中

T——锅炉每昼夜运行时间，24h； M——煤的储备天数10；

N——考虑煤堆通道占用面积的系数，取1.5；

H——煤堆的高度，〈4m，取3m；

ρm——煤的堆积密度，约为0.8t/m3

ψ——堆角系数，取用0.8。

∴F=

24⨯2.47⨯10⨯1.5

=463.1m2

3⨯0.8⨯0.8

本锅炉房煤场面积确定为500m2。为了减少对环境污染，煤场布置在最小频率风向的上风侧——锅炉房西北侧；也便于运煤作业。 （2） 渣场面积的估算

灰渣场面积Fhc采用与煤场面积相似的计算公式，根据工厂运输条件和中和利用情况，确定按出储存5昼夜的锅炉房最大灰渣量计算：

maxTGhzMN24⨯1.07⨯6⨯1.5

==362.5m2 Fhc=

1⨯0.75⨯0.85Hρhϕ

本锅炉房灰渣场面积确定为20⨯20m，设置在靠近烟囱的西北角。

九、锅炉房布置

本锅炉房是一独立新建的单层建筑，朝南偏东，有锅炉房和辅助间及值班室三大部分组成（图2）。

锅炉间跨距为18m，柱距6m，屋架下弦标高7.5.辅助间在东侧，平屋顶，层高4.5m。

本锅炉房布置有三台SZL6－1.25AII型锅炉，省煤器独立对应装设于后端。炉前留有3.65m距离，是锅炉房运行的主要操作区。染煤由铲车从煤场运至炉前，再由电动葫芦吊煤罐沿单轨送往各锅炉的炉前煤斗，灰渣在后端排出，用手推车定期运到灰渣场。.

给水处理设备、给水箱和水泵布置在辅助间，辅助间的前侧设有化验室。 为减少土建投资，降低锅炉房的噪声以及改善卫生条件，本设计将送风机、除尘器和引风机布置于后端室外，并采取了妥善的保温和防雨措施。 煤场及灰渣场设在锅炉房的西侧北端区域。

十、锅炉房人员的编制（表2）

十一、设计技术经济指标（表3）

十二、锅炉房主要设备表（表4）

十七、参考文献

[1] 《锅炉及锅炉房设备设备》吴味隆 主编，中国建筑工业出版社 [2 ] 锅炉房设计规范（2008-GB）