锅炉及锅炉房设备课程设计说明书.doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录第一章 设计原始资料1.1 热负荷 表11 热负荷建筑名称 1、2、3、4#住宅5、6、7、8#住宅综合型商场物业管理用房及办公室等面积()6000/幢8000/幢100003000直接由热水锅炉房供给,其介质参数为95/70,系统工作压力1.0MPa。1.2煤质质量 =5.33%,=7.1%,=33.71%,=79.79%,=4.56%,=1.21%,=0.7%,=13.75%,=7124Kcal/kg1.3 水质资料总硬度 3.65 mmol/L其中:碳酸盐硬度 =3.65 mmol/L非碳酸盐硬度 =0总碱度: 4.29mmol/L负硬度: 0.64mmol
2、/L 城市自来水 压力0.250.35MPa 水温121.4 气象资料供暖期天数 90天冬季采暖室外计算温度: -8 大气压力: 冬季 90.09 KPa 最大冻土深度:-1.2M地下水位:-2.6M第二章 锅炉型号和台数的确定2.1 热负荷的计算2.1.1 最大计算热负荷根据原始的热负荷数据资料,主要进行采暖热负荷,考虑管网热损失、漏损系数和同时使用系数后得出最大计算热负荷。锅炉房最大计算热负荷是选择锅炉的主要依据,可用下式进行计算: 式中: - 最大计算热负荷MW; - 面积热指标 W/,住宅的热指标在6070 W/之间,取65 W/;商店、商场热指标在6590 W/,取80 W/;办公楼
3、的热指标在6080之间,取70 W/; F - 建筑面积 。采暖最大热负荷为: Q1 =(60004+80004)651000080+300070= 4.65MW 热负荷计算公式Qjmax =K0 (K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4) +K5Q5其中:Qjmax -最大计算热负荷 K0-热水网路损失系数,1.05-1.08.敷设方式为地沟,因此取1.05.K1-采暖热负荷同时使用系数,1.0 K2-生产热负荷同时使用系数, 0 K3-通风热负荷同时使用内系数,0 K4-生活热负荷同时使用系数,0 K5-自用热负荷同时使用系数,1.01.2.取1.0.Q1-采暖热负荷4.3MW Q2-生产
4、热负荷0 MW Q3-通风热负荷0 MW Q4-生活热负荷0 MW Q5-自用热负荷,由于锅炉的给水和供水温度小于95,故循环水不需要进行除氧处理,0MW. 所以,上式简化为:Qmax= K1K0Q1 所以,锅炉最大计算热负荷为:Qmax= K1 K0 Q1=11.054.65=4.883 MW 2.1.2 平均热负荷平均热负荷反映了负荷的均衡性,选择设备时必须考虑这一因素。其中: Qpj-采暖期平均热负荷 tn-采暖期室内计算温度取 18tpj-采暖期室外平均温度取 -0.1tw-采暖期室外温度取-8Qi-采暖热负荷4.65MW 3.2 MW2.1.3 年热负荷锅炉房年负荷是确定全年燃料消耗
5、量的依据,也是进行技术经济比较的依据。 其中: Q0-年热负荷,MW K0-热水网路损失系数,敷设方式为地沟,因此取1.05 Q5-自用热负荷0MWQjmax -最大计算热负荷,MWD1 ,D2 ,D3 ,D4 -分别为采暖、通风、生产、生活采暖全年热负荷,MW采暖全年热负荷: MW式中:n采暖天数,n=90天; S 每昼夜工作班数,S=3; 采暖平均热负荷,= 3.237MW ; 非工作班时保温用热负荷,本题 =1.824MW; =MW通风,生产,生活全年热负荷为零所以,锅炉房年热负荷为 1.052.48=2613MW 2.2 锅炉型号和台数的确定2.2.1 锅炉型号的确定 对煤种和热负荷的
6、变化有较好的适应性,具有较好的压火性能,对消烟除尘设备的要求较低,运行操作的劳动强度较低,电机的安装容量较小,金属耗量较少。 锅炉总容量的确定 在确定锅炉房锅炉的总容量时,应使所选锅炉的额定容量之和不小于最大计算热负荷数值。但也不应使选用锅炉的总容量超过计算负荷太多而造成浪费,锅炉应经常在70-100%的负荷范围下工作,避免长期在低负荷下运行,特别是季节性锅炉房,锅炉的总容量还应适应锅炉房负荷变化的需要。在此次设计中只需考虑采暖期的最大热负荷,由计算的锅炉最大热负荷4.883 MW可知,应选用总容量不小于5MW的锅炉。 锅炉参数的确定锅炉供热参数的确定,一般以整个供热系统中最高用户要求的参数为
7、依据,同时还应考虑到供热介质在输送过程中温度和压力的损失,以满足整个系统中各用户的要求。 锅炉工作压力的确定锅炉的工作压力比最高用户的需要压力加上热网损失压力高0.1-0.2Mpa即可。也就是说,选择锅炉时,锅炉的额定工作压力应接近实际工作压力,两者相差不要太大,否则,由于锅炉运行压力也低于设计(额定)压力,使热水品质变坏,出力不足、效率下降、能源消耗增大,严重地影响到锅炉运行的经济性和可靠性。因原始资料已给出系统工作压力为1.0MP,所以额定工作压力为1.0MP的锅炉均满足所需要求。 锅炉供热介质温度的确定直接根据原始热负荷资料确定,锅炉供热介质参数为95/70的热水。 锅炉型号确定原则确定
8、锅炉型号的原则是所选的锅炉;应能满足供热参数的要求,应能有效地燃烧所采用的燃料,应有较高的热效率,应能使锅炉的出力、台数和其它性能有效地适应负荷的变化,应有较低的基建和运行管理费用,且宜选用燃烧设备相同的锅炉。根据这一原则,锅炉房内应尽量选用同容量、同型号的锅炉,不仅有利于设计和施工,而且有利于培训和提高操作人员的运行水平,且管理方便;检修同一种锅炉所需工具备件少,检修质量高;锅炉房布置整齐,有利于采用机械化运煤和除灰设备。所以,该锅炉房采用容量和型号相同的锅炉。2.2.2 锅炉台数的确定选用锅炉的台数时应考虑对负荷变化和意外事故的适应性、建设和运行的经济性。一般来说,单机容量较大的锅炉其热效
9、率较高,锅炉房占地面积较小,运行人员少,经济性好;但台数不易太少,否则适应负荷变化的能力和备用性就差。锅炉房采用的锅炉的台数,应根据负荷到调度、锅炉的检修和扩建的可能因素确定,一般不少于两台。当选用一台锅炉能满足负荷和锅炉检修的需要时,宜安装一台锅炉。采用机械化加煤锅炉的台数,新建时一般不超过四台;扩建和改建时台数一般不超过七台;采用手工加煤锅炉的台数,新建时一般不超过三台,扩建和改造时总台数可按具体情况确定。所以,本设计选择两台QXM2.8-1-1.0/95/70-WII型锅炉。第三章 燃烧产物及锅炉热平衡计算3.1 煤的收到基组成成分 已知陕西无黏煤的干燥无灰基的成分=12,=5.33%,
10、=7.1%,=33.71%,=79.79%,=4.56%,=1.21%,=0.7%,=13.75%,=7124Kcal/kg 干燥基换算到收到基的换算系数为:=0.88则煤的收到基的灰分:=*=0.88*7.1=6.248%干燥无灰基换算到收到基的系数为:=0.81752如此,煤的收到基组成成分为=*=65.23%=*=3.27%=*=11.24%=*=0.57226%=*=0.9892%验算+=100%3.2 燃烧产物计算名称符号单位计算公式或数值来源数值低位发热值kJ/kg原始资料给定29586.04燃烧所需理论空气量m3/kgv6.30543烟气中三原子气体体积m3/kg0.01866*
11、(+0.375)1.34理论烟气中氮气的体积m3/kg0.79+0.0084.99理论烟气中水蒸气的体积m3/kg0.111+0.0124+0.01610.613583.3 锅炉效率及热平衡计算名称符号单位计算公式数值排烟温度py先假定,后校核170冬季采暖室外计算温度T资料给定-8过量空气系数往复式炉排炉经验值1.55排烟焓IpykJ/kgIyo +(-1)Iko2211.36固体不完全燃烧热损失q4查锅炉及锅炉房设备表3-411气体不完全燃烧热损失q3查锅炉及锅炉房设备表3-41.0排烟热损失q2查锅炉及锅炉房设备式3-236.5散热损失q5查锅炉及锅炉房设备表3-72.1灰渣物理热损失q
12、60.105锅炉总热损失qq2 + q3 +q4 +q5 +q620.72锅炉热效率100-q79.28第四章 水处理设备的选择及计算4.1 水处理设计资料根据低压锅炉水质标准规定,对于供水温度为95的热水锅炉,补给水和循环水的水质要求如下所示: 水质要求项 目锅外化学处理补给水循环水悬浮物/(mg/L)5总硬度/(mmol/L)0.6PH值(25)71012溶解氧/(mg/L)0.10.14.2 锅外水处理方案的确定 锅炉的水处理包括水的软化和除氧两个过程。4.2.1 水的软化处理锅炉水的软化处理有三种方法:药剂处理法、离子交换软化处理法、磁场软化处理法和其他软化处理方法。在本设计中采用目前
13、得到广泛使用的离子交换软化处理法,其中离子交换剂选取有机质的合成离子交换树脂,软化方法采用流动床离子交换法。流动床离子交换软化装置可以连续工作。按运行方式分为重力式和压力式两种;按运行系统可分为单塔式、双塔式和三塔式三种。根据原水水质指标,本设计拟采用无顶压固定床逆流再生钠离子交换法软化给水。流动床的优点为出水质量高,能连续工作,操作较方便,需要的交换剂量较少。无顶压固定床逆流再生钠离子交换器原理为:钠离子交换器内装有一定高度的钠离子交换树脂作为交换剂 。生水自上而下地通过交换剂层,交换剂上的钠离子置换了生水中的钙、镁离子、使水得到了软化。Ca2+Na2R CaR+2Na+ Mg2+Na2R
14、MgR+2Na+交换剂上的钠离子逐渐被钙、镁离子所取代,当使用一段时间以后,就会泄漏出钙、镁离子,在出水的硬度达到所规定的数值时,即停止运行,进行再生。再生时将58% 的盐水由下向上地通过交换剂层。盐液中的钠离子又置换出交换剂上的钙、镁离子,使交换剂得到再生,恢复其交换能力。反应如下:CaR+2Na+ Ca2+Na2R MgR+2Na+ Mg2+Na2R由于原水总硬度为3.65mmol/L,所以决定选用逆流再生钠离子交换器两台,以树脂为交换剂。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11.5mmol/L时,
15、停运,准备再生,由第二台交换器单独运行软化,如此循环使用。4.2.2水的除氧处理根据气体溶解定律,水温愈高,其溶解度愈小;水上面某种气体分压力愈小,这种气体在水中的溶解度也愈小。因此水的除氧可分为三种:采用加热水到沸点以及使水面上氧气分压力减小的方法来达到,这种方法称为热力除氧法;采用在水中加入反应剂使水中的氧在进锅炉前转变为其他化合物的方法来除氧,这种方法称为化学除氧法;利用含氧水与不含氧气体强烈混合,使水中的氧气析出的方法也可除氧,这种方法称为解析除氧法。水质标准规定额定蒸发量大于2t/h的蒸汽锅炉的给水和供水温度大于95的热水锅炉的循环水要进行除氧。由于本设计中采用的锅炉为热水锅炉,且温
16、度不超过95,故不需要进行除氧。4.3 锅炉给水系统的设计与选择4.3.1 热网循环水量名 称符号单位计算公式及数值来源数值总热负荷(采暖最大计算热负荷)Q1kW计算值4882.5供水温度tg给 定90回水温度th给 定70热网循环水量Gxo/h4.3.2 热网补给水量及补给水泵的选择计算热水管网补水量按热网循环水量的2%计算K=0.02=4198.944.3.3 离子交换器的选择计算软化水的消耗量由锅炉补水量、热网系统补给水量、水处理设备自耗软水量,工艺生产需要软水量确定, 式中 -锅炉补水量,0 t/h -热水管网补水量,t/h Gzh-水处理设备自耗软水量,t/h Ggy-工艺生产需要软
17、水量,0 t/h水处理设备自耗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:Gzh=wF t/h式中 w-逆流冲洗速度,m/h F-交换器截面积 ,m2 -水的密度,t/m3 Gzh=5*0.3*1=1. 5 t/h故 G=1.2*(4.2+1. 5)=6.84 t/h,故选取LNN800/8型无顶压固定床逆流再生钠离子交换器,其技术性能见表离子交换器的选择计算序号名 称符号单 位计算公式及数值来源数 值1需要软化水量m3/h计算值6.842原水总硬度mmol/L根据原始资料3.653软化水硬度mmol/L已知水质指标(0.6mmol/L)0.64离子交换剂选定(
18、0017强酸阳离子)0.045软化速度m/h给 定236交换器计算截面积F=Q/V=6.6/230.37交换器同时工作台数n台选 定18交换器选用台数n台2n或n+129交换器公称直径m选 定0.7510交换器实际截面积m2F=0.78520.4411实际软化速度m/h=Q/(nF1)=6.84/0. 322.812树脂工作交换容积emol/m3查 表900 13交换层高度h1m查表 1.5 14压层高度h2m查表0.215交换层树脂体积Vm3V=F1h10.6616交换器树脂总装载量Gkg/台查表0.717每台交换器工作交换容量Emol/台E=ev=9000.6659418软化水产量Qcm3
19、/台Qc=E/(H0-HC)138.119再生置换软化水自耗量qcm3/(台次)查表0.720软化水供水量Qgm3/台Qg= Qc- qc137.421交换器运行延续时间ThT=n Qg/Q20.0822再生一次耗盐量Bkg/台B=ZE59.423配制再生液耗水量Qbt/(台次)Qb=BNa/10Cy- BNa/10000.7924再生用清水总耗量Qhm3/(台次)查表4.1725每台交换器周期总耗水量Qm3/台Q= Qg+ Qh+ qc140.926交换器进水小时平均流量Qpm3/hQp=nQ/T6.627交换器正洗流速Vzm/h查表5-252028交换器进水小时最大流量Qmaxm3/hQm
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