毕业设计（论文）哈尔滨市某供热锅炉房工艺系统设计

黑龙江八一农垦大学课程设计黑龙江八一农垦大学本科生毕业设计（论文）任务书论文题目哈尔滨市某供热锅炉房工艺系统设计学院名称工程学院姓名张宝成专业班级建环04指导教师张大英 庄卫东课题类型 工程设计 技术开发应用 综述毕业设计（论文）的内容与原始技术参数1.自然条件锅炉房建设地区：哈尔滨市；供热介质：蒸汽；冬季供暖期室外温度：-26；冬季供暖期平均温度：-10.4；供暖天数：180天。主导风向：冬季：N 夏季：S 大气压力：冬季：101.97Kpa 夏季：999.67 Kpa三班生产，全年工作365天2.原始设计资料（1）蒸汽参数：蒸汽参数序号项目热负荷(t/h)压力（Mpa)凝水回收率备注1生产用热5.70.530%全年用汽2采暖用热18.565%季节性用汽3通风用热4生活热水用热0.70全年用汽5锅炉房自用热（2） 水质分析资料：硬度: 0.85mmol/L(85mg/L) 碱度:0.68mmol/LPH值: 7.33 溶解氧:3.24.4mg/L溶解固形物：169mg/L（3）煤质资料：产地任选毕业设计（论文）工作量要求1 文字部分内容（1） 锅炉房容量的确定与锅炉的选择计算；（2） 锅炉通风系统的设计与设备的选择计算；（3） 锅炉汽水系统的设计与设备的选择计算；（4） 锅炉运煤、除灰系统的设计与设备的选择计算；（5） 锅炉房工艺系统布置；（6） 设计说明、对相关专业的要求、锅炉房主要设备设计。2 绘图部分内容（1） 锅炉房热力系统图（1号图）；（2） 锅炉房平面布置图（1号图）；（3） 锅炉房剖面图（1号图）；（4） 锅炉房运煤系统图（1号图）；（5） 锅炉房除灰渣系统图（1号图）。毕业设计（论文）的主要阶段计划（分前期、中期、后期）前期（1-3周）：收集整理国内外相关资料，理清设计思路。中期（4-9周）：结合设计任务书及参考资料，对关键技术进行深入的研究，寻找结合实际要求的创新点，进行系统设计。后期（10-13周）：不断完善系统，开始撰写设计说明书，对设计进行修改完善，指导教师审查后形成最终稿，进行答辩的准备工作，完成答辩。任务下发日期完成日期主管教学院长审批（签字）：3.参考资料（1）暖通空调常用数据手册第二版（中国建工出版社，2002年2月出版）（2）锅炉及锅炉房设备第四版（中国建工出版社，2006年出版）（3）锅炉房工艺与设备（科学出版社，2002年出版）（4）建筑制图标准（GBJ1-73）（5）给水排水设计手册第11册常用设备（中国建工出版社）（6）实用供热空调设计手册（建工出版社，2004年11月出版）（7锅炉房设计规范（GB50041-92）（8）锅炉制图标准（GB4457-84）（9）工业锅炉房实用设计手册（机械工业出版社，1991年出版）（10）工业锅炉房常用设备手册（机械工业出版社，1986年出版）第一章锅炉型号和台数的选择1 热负荷计算：1）最大热负荷:Q= t/h式中： Q采暖最大热负荷，t/h;Q通风最大热负荷，t/h;Q 生产最大热负荷，t/h;Q 生活用最大热负荷，t/hQ 锅炉房出氧用热负荷，t/h;K 采暖同时使用系数，K = 1.0K 通风同时使用系数， K2=0.9 K 生产负荷同时使用系数，K=0.9 K 生活负荷同时使用系数，K=0.5 K 锅炉房自耗热量和管网热损失系数，K=1.25采暖季： Q=29.98t/h非采暖季：Q= 6.85t/h2）平均热负荷：采暖通风平均热负荷 =采暖用平均热负荷：=12.23t/h通风用平均热负荷：=0 t/h据调研取： 生产用平均热负荷：=Q=2.85t/h生活用平均热负荷：=Q=0.09t/h式中： t采暖房间室内计算温度，t=20 t采暖期室外计算温度，t=26 ; t通风室外计算温度，t=23 ;t采暖期室外平均温度，t=10.4;采暖季: = =18.96t/h非采暖季: =3.68t/h3）全年热负荷： 采暖全年热负荷： = （t/a）式中：n采暖天数，n=180天； S 每昼夜工作班数，S=3； 采暖平均热负荷，= 12.23t/h ； 非工作班时保温用热负荷，本题 =0； =52833.6t/a通风全年热负荷： = （t/a）通风天数，=180天； S 每昼夜工作班数，S=3； 采暖平均热负荷，= 0t/h ；=0 t/a 生产全年热负荷： =式中：n生产工作天数，n=365天； S 每昼夜工作班数，S=3； 生产平均热负荷，=2.85 t/h;= =24966 t/a生活全年热负荷： =式中：n 生活用热天数，n=365天； S 每昼夜工作班数，S=3； 生活平均热负荷，=0.09 t/h;=788.4 t/a锅炉房全年热负荷： = = =98235 t/a将各项热负荷计算结果汇总列于下表：。表1-1 热负荷计算汇总采暖季/（t/h）非采暖季/（t/h）全年/（t/a）备注最大计算平均最大计算平均采暖Q18.512.230052833.6K=1.0生产Q35.72.855.72.8524966K2=0.9生活Q0.70.090.70.09788.4K=0.523.9815.175.482.9478588平均及年热负荷时：K=1.0 29.9818.966.853.6898235平均及年热负荷时：K=1.252锅炉型号及台数的确定1）燃料种类的确定及台数的确定大同混煤的煤质资料1第294页 ：表1-2大同混煤的煤质资料6.009.0070.504.208.030.901.102784030.00%，所以该煤属于三类烟煤。用门捷列夫公式计算，并校核 =27290.7校核：由549.3600知煤质资料正确2）锅炉型号及台数的确定根据Q=29.98 t/h、最高压力0.5MPa 以及燃料为三类烟煤可初步提出目前使用较多、性能较稳定的链条炉排炉的几种选炉方案：2第14页一台SHL35-1.25-A型炉二台A型炉三台SHL10-1.0-A型炉表1-3三方案的主要方面比较 选炉方案比较项目A方案（三台10t/h）B方案（二台15t/h）C方案（一台35t/h）单台锅炉容量/（t/h）101535锅炉台数321锅炉效率较低较高高负荷适用性采暖季最大负荷时运行3台99.93%运行2台99.93%运行1台85.66%平均负荷时运行2台94.8%运行1台126.4%运行1台54.17%非采暖季最大负荷时运行1台68.5%运行1台45.67%运行1台19.57%平均负荷时运行1台36.8%运行1台24.53%运行1台10.51%锅炉备用性好好差煤种适应性相同相同相同建筑造价较低较高较高扩建余地较小较大最大人员编制最多较多最少综合结果中较好差综合比较确定采用A型锅炉二台的方案。蒸发量：15 t/h； 锅炉效率：79%； 生产厂地：哈尔滨工作压力：1.25； 蒸汽出口温度：194； 给水温度：20；给水比焓： =252.18 （kJ/kg）蒸汽比焓：= 2784.6 （kJ/kg）第二章锅炉汽水系统设计及设备选择计算1各种水量、排污率及相对碱度的计算1）水量及排污率凝水： 本设计涉及到采暖、生产凝结水回水= （t/h）II.大气式热力除氧凝结水量 （Kg/h）式中：除氧水量，kJ/kg ； 进除氧器水焓，kJ/kg ； 出除氧器水焓，kJ/kg ； 进除氧器蒸汽焓，kJ/kg ；除氧器效率；余汽量；I. 采暖季：按缄度计算排污率总凝结回水量：假设D=2.9 t/h;排污率， =Ghs=+2.9=16.46t/h式中：采暖回水率，=65%生产回水率，=30%总给水量的计算按碱度计算式中：假定采暖季排污率， 5 t/h总补给水量的计算=31.95-16.46=15.49 t/h计算排污率碱平衡：式中： 补给水率，= A锅炉允许碱度，6-26mmol/L,取A=6 mmol/L; A补给水碱度，A=0.68 mmol/L; 5.83%混合水温：tx= = =49.7其中：t-补给水温度，由水质资料为10 t-凝结回水温度95计算D = =2.98 t/h其中：-根据=C t求得 -本设计中除氧器工作压力0.02Mpa根据1第872873查得=434.88 KJ/Kg -本设计中连续排污扩容器工作压力0.2 Mpa，同样查得=2724.9 KJ/Kg校核相对误差=2.98%3%=2.75%3%合理 所选采暖季排污率 D=2.9 t/h 合理按含盐量计算排污率：总凝结回水量：假设D=2.7 t/h;排污率， =Ghs=+2.7=16.26 t/h 式中：采暖回水率，=65%生产回水率，=30%总给水量的计算按碱度计算式中：假定采暖季排污率， 5 t/h总补给水量的计算=30.5-16.26=14.24 t/h计算排污率碱平衡：式中： 补给水率，= S_根据额定蒸汽压力1.25Mpa无过热器为3500 mg/LS补给水含盐量+=85mg/L 1.147%混合水温：tx= = =51.5其中：t-补给水温度，由水质资料为10 t-凝结回水温度95计算D = =2.77t/h其中：-根据=C t求得 -本设计中除氧器工作压力0.02Mpa根据1第872873查得=434.88 KJ/Kg -本设计中连续排污扩容器工作压力0.2 Mpa，同样查得=2724.9 KJ/Kg校核相对误差=0.26%3%=2.59%3% 所选采暖季排污率 D=2.7 t/h 合理II.非采暖季按缄度计算排污率总凝结回水量：假设D=4/h;排污率， =5.54 t/h总给水量的计算按碱度计算式中：假定采暖季排污率， 5 t/h总补给水量的计算=30.45-5.54=24.91t/h计算排污率碱平衡：式中： 补给水率，= A锅炉允许碱度，6-26mmol/L,取A=6mol/L; A补给水碱度，A=0.68 mmol/L; 1.02%混合水温：tx= = =15.9其中：t-补给水温度，由水质资料为10 t-凝结回水温度95计算D = =4.1 t/h其中：-根据=C t求得 -本设计中除氧器工作压力0.02Mpa根据1第872873查得=434.88 KJ/Kg -本设计中连续排污扩容器工作压力0.2 Mpa，同样查得=2724.9 KJ/Kg校核相对误差= =2%3%= =2.5%3%合理 所选采暖季排污率 D=4 t/h 合理按含盐量计算排污率：总凝结回水量：假设D=4.3 t/h排污率， =生产回水率，=30%总给水量的计算按碱度计算式中：假定采暖季排污率， 5 t/h总补给水量的计算=830.74-5.84=24.9 t/h计算排污率碱平衡：式中： 补给水率，= S_根据额定蒸汽压力1.25Mpa无过热器为3500 mg/LS补给水含盐量+=85mg/L 2%混合水温：tx= = =15其中：t-补给水温度，由水质资料为10 t-凝结回水温度95 计算D = =4.4t/h其中：-根据=C t求得 -本设计中除氧器工作压力0.02Mpa根据1第872873查得=434.88 KJ/Kg -本设计中连续排污扩容器工作压力0.2 Mpa，同样查得=2724.9 KJ/Kg校核相对误差=2.56%3%=2.33%40）的要求 给水泵的型号和台数应能满足锅炉放全年负荷变化的要求及设备的要求。本设计确定采用三台电动给水泵，分别为2GC-3.5型（其中一台为检修备用泵），流量20，扬程均为3138.82kPa,电机功率45kW 。电机型号：YM1601-2 转速：2950r/min两台锅炉运行时两台2GC-3.5泵联合运行，一台锅炉运行时，只运行一台2GC-3.5泵，另一台2GC-3.5泵为检修备用泵；另外再选一台蒸汽往复泵作为停电备用泵，其流量按20-40分钟给水量计算，取20分钟采暖季给水量时，其流量为，混合水温小于60C可选QB-5型蒸汽往复泵，其流量6-16.5 ，扬程1750 kPa。给水箱：本锅炉房为常年不间断运行的锅炉房，给水箱设置2台，其中一台为备用水箱。按20分钟给水量计算，单台给水箱的有效容积m3.选一台R108(5) 型隔板方形开式水箱，其中有效容V= 21.3m3，水箱长宽 高=7凝结水系统的确定及设备的选择计算。1） 系统的确定：本设计将凝结水箱和凝结水泵置于地下室以便自流回水。软水和凝水全部汇入凝水箱混合，以减少凝结回水的散热损失，并确保凝结水泵不发生气蚀，混合后的水由凝结水泵送入给水箱。为有利于散热，通风和采光，地下室采用全敞开结构，地下室地坪标高-3.5m，地坪坡向集水坑，以便散漏水的收集，并便于排水泵将其排出。2）设备选择计算：凝结水泵： 流量：由于凝结水泵要满足的扬程不高，使用单级泵在负荷变化时所需电功率变化不大，所以只按采暖季最大负荷是的锅炉补给水量及回水量计算，即: Q= =35.11 m/h扬程： H= P+H+H+H式中：P除氧器要求的进水压力，本设计中P=0 kPa ； H管道阻力，本设计估算为 30 kP H凝结水箱最低水位与给水箱或出氧器入口处标高差相应压力，取50 kP H附加压力，取50 kP则 H=0 kPa +30 kPa +50 kPa +50 kPa=130 kPa根据,H=130kPa，选2台型单级离心泵，其中1台备用。泵的流量30-60，扬程176.56220.7kPa，电机功率5.5 . 电机型号：Y132S-2 转速：1450r/min。进口管径D50出口也是D50凝结水箱：按20分钟的锅炉补给水量和凝结水回收量计，其有效容积与给水箱相同， 因此亦选1台带隔板的 R108(5) 型开式方行水箱，总有效容积V=21.3，水箱长宽 高=。地下室排水泵：估选一台IS50-32-160型离心泵，其流量为6.3 扬程80kPa,电机功率为0.55kW 。地下集水坑：尺寸为1.5m8蒸汽系统的确定及设备选择的计算1）系统的确定：为使蒸汽管道便于运行管理，确定采取由每台锅炉引出的支蒸汽管都汇入同一蒸汽母管，母管再接入分汽缸，由分汽缸接到用户的蒸汽系统。2）设备的选择：分汽缸：分汽缸直径和长度的确定方法主要接管管径的计算结果见表2-3，该表中最大管径为 219 ，由此确定分汽缸直径为 325mm ，分汽缸的长度为3360mm。 9排污系统的确定及设备的选择计算1）系统的确定：为了充分利用排污水的热能，在连续排污系统中设置了连续排污扩容器，连续排污水经扩容器降压后产生的二次蒸汽可供食堂和浴室使用，扩容器排出的排污水还可进一步经设在混合水箱中的简易盘管与水箱中水换热，使其热能进一步利用，又盘管排出的排污水在进入排污冷却池被冷却，然后排入下水道。定期排污时间短、排污水量较少，热利用经济意义不大，所以排污水直接排入冷却池中，被冷却后再排入下水道。2）设备的选择计算：连续排污扩容器：连续排污扩容器的选择需求得二次蒸汽量，二次蒸汽量用公式： D= （kg/h）计算式中：D连续排污水量，kg/h,非采暖季排污水量最大， D=1.917 t/h=1917 kg/hi 锅炉饱和蒸汽焓1.25 MPa，i=2784.6kJ/kg ；i 扩容器工作压力(0.2MPa)下饱和水的焓，i=504.7 kJ/kgi扩容器工作压力(0.2MPa)下饱和蒸汽的焓， i=2706.9 kJ/kg 排污管热损失系数，取=0.98 ；x 二次蒸汽干度，一般取x=0.97 ； D=1871.8kg/h扩容器的容积： V= = = 0.91(m)式中：k 容积裕量系数，一般取1.31.5，取k=1.3； v二次蒸汽的比容，m/kg ，0.7MPa压力时，v=0.3747 m/kg R扩容器中单位容积的蒸汽分离强度，一般为4001000 m/( mh) 一般取R=1000m/( mh) ； 根据V=0.91m 选S06型扩容器1台,其容积为1.5m3,工作压力为0.7Mpa.排污冷却池：拟设置一个混凝土冷却池，水冷方式，其尺寸为2.5取样冷却器：为了保证炉水取样化验的安全，设置2台型取样冷却器，其承压能力3.9MPa，介质最高允许温度450,冷却面积0.45，外形尺寸：273745简易盘管：在不影响水箱有效容积的前提下，可根据水箱尺寸，现场制作。10 汽水系统主要管径的选择计算汽水系统中与设备直接连接的管段，其直径采用设备接管孔径，其他主要管径计算按公式： (mm) 计算 式中： 介质的容积流量（m3/h）； 介质的流速，（m/s）；查参考文献2表6.5-10可知：锅炉常用介质推荐的允许流速：D200(30-60)根据课本第359页表121离心式泵进水管：（1.0-2.0）m/s 出水管：（2.0-2.5）m/s 给水母管：（1.5-3.0）m/s表2-3汽水系统主要管径计算管径名称流 量/(t/h)选用流速/(m/s)介质比容/(m/kg)计算直径/mm选用直径/mm蒸汽母管30600.3747314.7采暖用蒸汽管350.3747295.9生产用蒸汽管1.250.95.7200.374753.8生活用蒸汽管300.3747168.3给水泵吸入段总管31.9520.00175.2给水泵压出段总管31.952.50.00167.2凝水泵吸入段总管35.1120.00178.8凝水泵吸入段总管35.112.50.00170.5自来水总管31.95+35.1130.00188.9第三章 送、引风系统设计1燃料资料已校核（见第一章）2 理论空气量和理论烟气量的计算1） 燃料燃烧所需理论空气量： =0.0889(70.5+0.3751.1)+0.2654.20.03338.3 =7.222） 燃烧所产生的理论烟气量：=7.69 3锅炉运行效率及耗煤量的确定1）锅炉运行效率的确定本设计选用的A型锅炉的设计效率为79%，根据国家有关节能指令的要求，其运行效率应达65%，本设计以此为工艺设计参数。2）耗煤量计算.锅炉每小时燃料消耗量： （）式中： 燃料低位发热量； 锅炉运行效率。 锅炉的有效发热量； Q=式中：D锅炉蒸发量，D=15 t/h ； i蒸汽的焓，i=()kJ/kg; i给水的焓，i=252.18 kJ/kg ; i排污水焓，i=397.99 kJ/kg 1第1194页; D锅炉排污水量，=1.8 t/h ； Q=3.7210锅炉小时耗煤量=1689.2kg/h锅炉小时计算耗煤量：=1689.2=1468.5kg/h式中： B 燃料消耗量； q4 锅炉未完全燃烧热损失，为（8-12）%取12%。4送、引风系统的确定确定采用分散式平衡通风系统，即每台锅炉都对应设置一套引、送风机、除尘器和烟、风道，烟气在总管道中汇合经共用烟道排出，炉膛出口保持2040Pa的真空度。空气则从消声器吸入后，经风道和鼓风机送入炉排。5锅炉送风量及排烟量的确定1） 送风量的计算冷空气流量的计算： 式中： 炉膛出口处的过量空气系数，取=1.4 炉膛的漏风系数，=0.1 ； 空气预热器中空气漏入烟道的漏风系数，=0.冷空气温度，=30 ； =15513.6=4.32） 烟气量的计算.锅炉尾部排烟量 =7.69+1.0161(2.15-1)7.22=16.87式中：锅炉排烟除过剩空气系数，据热力计算知=2.15.省煤器出口至除尘器入口间烟气量的计算（a） 烟气温度除尘器前烟温按热力计算规定，应取排烟温度=170，所以除尘器入口处烟温=170锅炉厂提供的数据（）烟气量的计算： =42511.8=11.8式中： 此段烟道漏风系数，取=0.1 ； (c)引风机处烟气温度的计算： =165.9式中： 省煤器出口至引风机间烟道中的漏风系数,=0.05（d）引风机处烟气流量的计算: =41254=11.56风、烟道断面尺寸的确定1） 风道断面尺寸的计算风道断面积用下式计算 (m) （3-7） =0.72式中： 流经该风道的空气流量，； 空气流速， m/s； 砖或混凝土风道4-8 m/s,（选择砖烟道6 m/s）金属风道10-15 m/s;2） 烟道断面尺寸计算烟道断面积用下式计算 (m) （3-7）=1.48式中： 流经该烟道的烟气流量，； 烟气流速，m/s ； 砖或混凝土烟道6-8 m/s,金属烟道10-15 m/s; （选择砖烟道8 m/s）3） 烟、风道计算结果列表如下：风烟到名称材料流量流速m/s截面积截面尺寸消声器出口变径金属1.8513小头0.094大头0.12400300消声器与吸气风箱间的登径管金属1.85130.12400300送风机吸风口处吸气风箱入口变径金属1.8513小头0.12大头0.12400300600200送风机出口变径金属1.8513小头0.09大头0.12280320400300省煤器之除尘器入口间烟道金属3.81120.34665665除尘器出口至吸气风箱间等径管烟道金属3.81120.34引风机吸风口处吸气风箱入口变径管金属3.8613小头0.27大头0.34500600引风机出口扩散管金属3.8614大头0.34小头0.30665665500600扩散管至砖烟道间金属烟道金属3.86120.3500600支烟道砖3.8660.56总烟道砖3.86281.30送风机出口至锅炉本体混凝土风道间等径管金属1.8512.50.124003007 烟囱高度的校核及断面尺寸的计算1）烟囱高度的校核 高度：本锅炉房总额定蒸发量为30t/h，根据锅炉大气污染物排放标准的规定，确定烟囱高度45m。3） 烟囱断面尺寸的计算1.出口处的烟气温度：烟囱高度为40则温降为=3.3 其中修正系数A可根据砖烟囱平均壁厚1.55t/h.4出渣设备选择 根据= 0.31t/h,选择型螺旋出渣机 2 台,其单台额定出灰渣能力为0.8 t/h.5 煤场和渣场面积的确定1）煤场面积的确定 =345.6式中: 锅炉房最大负荷季节时平均小时耗煤量, =1661 kg/h; M煤的储备天数,取M=10 天; N煤堆过道站用面积的系数,取N=1.6 ; T锅炉每昼夜运行小时数,取T=24h ; H煤堆高度,采用人工堆煤,取H=2.5m ;煤的堆积密度,取=0.8 t/ 堆角系数,取=0.8 .本锅炉房煤场面积定为 20m20 m.其中一半设置干煤棚.2）渣场面积估算 =46m式中: 锅炉房最大负荷季节时平均小时灰渣量, =0.31t/h; M渣的储备天数M=5天,N煤堆过道站用面积的系数,取N=1.5 ; T锅炉每昼夜运行小时数,取T= 24h; H煤堆高度,采用人工堆煤,取H=2m ;煤的堆积密度,取=0.85t/ 堆角系数,取=0.7本锅炉房灰渣面积确定为 8m6m,设置在靠近烟囱的西北角。第五章蒸汽锅炉房设备明细表表5-1两台SZL8.0-1.25-A蒸汽锅炉房设备明细表序号设备型号及规格数量1蒸汽锅炉SZL8.0-1.25-A（南京锅炉厂生产适用1.27和1.25Mpa）22钠离子交换器23热力除氧器全补水热力除氧器SO403-0-024除氧水箱V=525凝结水箱带隔板R108(一)型, 16凝结水泵IS65-40-315型,Q=15m3/h,H=317Kpa,N=4KW27除氧水泵IS65-50-160，Q=25，H=320kPa28给水箱带隔板R108(一)型,3.819电动给水泵2GC-5型,Q=10m3/h,H=1600Kpa,N=11KW310蒸汽往复泵QB-4型,Q=5-11.5m3/h,H=1700Kpa,电机功率11 KW211分汽缸DN=325mm,L=3360mm112取样冷却器型213排污扩容器LP-0.5型,连续排污扩容器114排污降温池2.5115浓盐液池116稀盐液池117盐液泵80-1型防腐塑料离心泵,Q=6.03m3/h,H=150kPa218原水加压泵65-50-16