锅炉课程设计说明书

燕山大学

课 程 设 计 说 明 书

题目： 佳木斯市某住宅小区锅炉设计

学院（系）： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：

目 录

一、设计题目与原始条件 ................................................ 2

二、方案设计 ..................................................................... 2

三、热负荷计算 ................................................................. 2

四、锅炉型号和台数选择 ................................................. 4

五、定压及水处理选择 ..................................................... 4

六、给水设备和主要管道的选择计算 ............................ 7

七、送引风系统设计 ......................................................... 9

八、运煤除渣方法的选择 ............................................... 13

九、工艺布置 ................................................................... 15

十、设计总结 ................................................................... 16

十一、参考文献 ............................................................... 16

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一 设计题目与原始条件

设计题目：佳木斯市某住宅小区锅炉设计 原始条件：

1.负荷要求：建筑面积20×10 m,设计锅炉房。

2.煤质资料：煤质为辽宁抚顺AⅢ烟煤，煤质成分为Car=55.82%，

42

Har=4.95%,Sar=0.51%,Oar=8.77%,Nar=1.04%,Mar=12.20%,Aar=16.71%, Qnet,ar=22380kJ/kg，Vdaf=46.04%。

3.水质资料：K+ Na=10.58mg/l，CL=382mg/l， Ca

22=39.19mg/l，Mg

2=21.23mg/l，Fe

2=0.4 mg/l,NH4=1.2mg/l, SO42=316 mg/l, CO3=20 mg/l,

HCO3=194 mg/l,溶解氧=3.7 mg/l。

[3]

4.气象条件 地名 天数z/d 佳木斯

180 计算用采暖期 围护结构冬季室外计算温度td,b/℃ -24.0 耗热量指采暖设计热指标标q/(W/m2) qH/(W/m2) 住宅30-45 21.9 40 室外平均温度tw/℃ -10.3 二 方案设计

本设计为锅炉房工艺设计，设计的主要内容包括：冬季采暖负荷的计算，锅炉的选型，水处理设备的选型，风机的选型及其计算，锅炉房内各设备的布置与连接，及水力计算等内容

三 热负荷计算

1.最大计算热负荷Qmax

Qmax=K0（K1Q1）

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Q1 —采暖最大热负荷，t/h

K0—管网热损失系数（一般常用1.05~1.08） K1 —采暖同时使用系数；

Q1=q×A=40×20×104 =8MW=8/0.7=11.43 t/h（1 t/h=0.7MW）

Qmax=K0（K1Q1）=1.05×1×8=8.4MW 2.平均计算热负荷

Qi Q1 —采暖热负荷，t/h

pjtntpjtntwQi

tn —采暖室内计算温度，℃ tpj—采暖期室外平均温度，℃ tw —采暖期采暖室外计算温度，℃ 所以Qpj1tntpjtntwQ1= 1810.38=5.4MW

18243.锅炉房年热负荷计算 锅炉房三班制运行，采暖工作时间为180天，全年热负荷是计算全年燃料消耗量的重要依据

D1—采暖的全年热负荷，t/年 D18n1SQ1pj(3S)Q1f

D0 = K0D1

n1—采暖天数

S—每昼夜工作班数

Q1f—非工作时保温用热负荷，t/h

D18n1SQ1pj(3S)Q1f=8×180×3×5.4=23328MW/年

D0 = K0D1=1.05×23328=24494.4 MW/年

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

四 锅炉型号和台数选择

（1）锅炉型号

根据热负荷的大小和燃料种类等因素选择锅炉

根据文献[2]选择型号为SZL-5.6-0.7/95/70-AII的锅炉 锅炉型号 SZL-5.6-0.7/95/70-AII 生产厂地 天山 额定供热量/MW 5.6 热水出口压力/MPa 0.7 热水出口温度/℃ 95 回水温度/℃ 70 排烟温度/℃ —— 辐射受热面积/㎡ —— 对流受热面积/㎡ —— 炉膛面积/㎡ —— 炉排有效面积/㎡ 9.05 燃料消耗量kg/h 1328 锅炉效率 79.5 外形尺寸（长×宽×高） 8120×4420×1760 金属总重/t 34.2 五 定压及水处理设备选择

锅炉循环水量的计算

G3.6kQ t/h ctQ—锅炉额定热负荷，kW

k—管网散热损失系数，取1.05

c—管网热水的平均比热容，kJ/(kg℃)

t—热水供回水温差，℃

G3.6kQ3.61.0556002==505.6t/h 4.187(9570)ct热水管网补水量为505.6×2%=10.112t/h

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，某些情况下也需要除碱或部分盐。 1.确定水处理设备生产能力

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水处理设备的生产能力G由锅炉补给水量、热水管网补给水量、水处理设备自耗软水和工艺设备生产需要软水量决定：

bbG1.2(GglGrwGzhGgl)

bGgl—锅炉补给水量，t/h

bGrw—热水管网补给水量，t/h

Gzh—水处理设备自耗水量，t/h

Ggy—工艺设备生产需要的软水量，t/h

1.2—裕量系数 锅炉补给水量：

bGgl(1Ppw100)D t/h

D—锅炉房额定蒸发量，t/h

β—设备和管道漏损，％，可取5％

Ppw—锅炉排污率，％

热水管网补给水量应由供热设计提供，如无法获得，可按照热网循环水量的2％计算，当前热水管网实际漏水量普遍偏大，因而，通常取4％ Gbgl=G×4％=505.6×4％=20.224t/h

水处理设备自耗软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F t/h

ω—逆流冲洗速度，m/h，低速流再生时可取2m/h,有顶压时可取5m/h; F—交换器截面积，m2，假定取2.5m2 ρ—水的密度，t/m3,常温水ρ≈1t/m3

GzhF=2×2.5×1=5t/h 得G1.2(20.2245)30.27 t/h 2.决定水的软化方法

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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，通常可根据锅水相对碱度和按碱度计算的锅炉排污率高低来决定。 锅水相对碱度=

bAglSbgl

Abgl—锅炉补给水碱度，nmol/L Sbgl—锅炉补给水溶解固体物，mg/L

φ—碳酸钠在锅内分解为氢氧化钠的分解率 根据《低压锅炉水质标准》，锅水相对碱度应小于0.2。由于没有给定锅炉补给水溶解固形物的量，所以碱度忽略，不需要除碱。

根据文献[2]，水的软化方法一般采用离子交换软化方法，其效果稳定，易于控制。在文献[2]中查得，选用无顶压固定床逆流再生钠离子交换器两台，一用一备。

逆流再生钠离子交换器LNN-1600/35规格性能表： 公称直工作压工作温出力工作树再生耗树脂装石英砂设备满径/mm 力度/℃ /(t/h) 脂层高盐量载量/L 装填量水负荷/MPa /mm /kg /kg /kN 1600 5--60 35 2000 400 4000 2300 140 0.6 逆流再生钠离子交换器LNN-1600/35结构尺寸表： 公称H 直径 1600 5012 H1 H2 H3 L L1 L2 L3 L4  b a DN1DN2DN3DN4 1430 310 190 1050 787 535 595 300 1550 140 180 100 80 50 125 4.软化设备选择计算 钠离子交换法的再生剂为食盐，再生液的制备一般用溶盐池，池的体积通常为一次再生用盐量；如离子交换器台数较多，需要两台同时再生时，可按两次再生用盐量计算。

稀盐溶液池的体积V1按下式计算：

V1 B—一次再生用盐量，kg Cy—盐溶液浓度4%~8% y—盐溶液密度，t/m3

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1.2Bm3

10Cyy

故V11.24007.68m3

106%1.0413再生用盐较小时，用贮盐池。贮盐池体积V2由下式计算：

V21.2nAm3

A—每昼夜用盐量，t ； n—贮盐天数，取12天；

—盐的密度，可取0.86t/m3。

1.2120.46.7m3，长×宽×高：2.23m×2m×1.5m

0.86 5.除氧设备选择计算

热力除氧是使用最广泛的除氧方法，其工作可靠稳定，根据文献[2]选用全补给水热力除氧器，水箱性能及规格如下表； 规格工作压工作温进水压进水温水箱有水压试设备净/(t/h) 力/MPa 度/℃ 力/MPa 度/℃ 效容积验压力重/kg /m /MPa 40 0.02 104 0.15-0.2 20 25 0.2 7945 除氧器及水箱外形尺寸 规格L B H L  b a /(t/h) 5981 2130 6214 1050 1212 72 30 40

故V23六 给水设备和主要管道的选择与计算

给水设备是指锅炉房给水系统中各种水泵和水箱，它与锅炉的安全运行有着密切的关系。 1.决定给水系统

给水系统由给水设备，连接管道和附件等组成。 2.给水泵的选择

（1）给水泵的容量和台数

给水泵的流量应该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，G0G1.1505.61.1/2278.08 t/h；

（2）给水泵

根据文献[2]选用IS型单级单吸离心泵3台，二用一备，性能表如下：

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型 号 流量Q m3/h 扬H/m 程L/s IS200-150-315 400 111.1 32 IS200-150-315离心泵的外形尺寸表如下： 泵型号 外形尺寸/mm L L1 L2 L3 H H1 功率N/kW 效率n/(r/min) 轴功率 电动机功率 （%） 1450 42.5 55 82 转速气蚀余量/m 3.5 电动机 B B1 型号 功率/kw IS200-150-1940 1820 320 1200 865 465 660 600 25055 315 M-4 设置备用给水泵是为了保证在停电，正常维修和发生机械故障等情况下，锅炉仍能安全、可靠地供水。 为了保证能够给水泵安全、正常工作，所选择的给水泵还应适应最高给水温度的要求。

（3）给水泵的扬程 给水泵的扬程

对于压力较低的锅炉，给水泵的扬程可用下式近似计算：

H=1000P+100~200 kPa（P为锅炉的工作压力）

即100米水柱的扬程 3.给水箱的选择

（1）给水箱的容积和个数

给水箱的容量主要根据锅炉房的容量确定，一般给水箱的总有效容量为所有运行锅炉的在额定蒸发量时所需20~40分钟的给水量，对于小容量的锅炉房，给

水箱的有效容积可适当增大。 采用热力除氧和真空除氧时，除氧器和给水箱由制造厂配套提供。 根据热力除氧设备选择容积为25m2的水箱,4m×2.5m×2.5m （2）给水箱的安装高度

给水箱的安装高度应不小于下式计算的给水泵的最小灌注高度Hgsmin。

HmingsPbhPgshHfghy m

Pbh—使用温度下水的饱和压力，Pa； Pgs—给水箱液面压力，Pa； h —吸水管道阻力，Pa；

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Hf—富裕量,可取3000~5000Pa； —使用压力下水的密度,kg/m3 ； g—重力加速度,m/s2； hy—泵的允许汽蚀余量，m。 由泵的样本给出的允许汽蚀余量hy=3.5m

minHgsPbhPgshHfghy=4m

4.补给水泵的选择

根据软化水量和文献【1】选择IS型单级单吸离心泵2台，两用一备，性能表如下： 流量Q 扬程转速 型 号 功率N/kW 效率气蚀余H/m n/(r/min) 轴功率 电动机m/h 量/m L/s （%） 功率 IS100-65-315 30 8.33 34 1450 5.44 11 51 2.0 IS100-65-315离心泵的外形尺寸表如下： 泵型号 外形尺寸/mm 电动机 L L1 L2 L3 H H1 B B1 型号 功率/kw IS100-65-31795 1820 320 1200 655 375 730 670 280S-2 75 15 5.系统主要管道管径的确定 （1）循环水主干管管径确定 由上可知：总管G=505.6t/h

若取管内流速为2m/s，则每台锅炉的循环水管的管径为：

3d18.8G299mm v取循环水进出总管管径为Φ300mm （2）水泵至锅炉循环水管管径

水泵至锅炉循环水管道为单管制，根据锅炉循环水量：G=252.8t/h 若取管内流速为1.5m/s，d18.8

G244mm v第 ９ 页

取水泵至锅炉循环水管管径为Φ250mm

七 送引风系统设计

1.计算送风量和排烟量 （1）送风量计算

对于烟煤理论空气量Vk可按下式进行计算， Vk0=0.251Qnet，ar+0.278 m3/kg 10000其中Qnet,ar22380kJ/kg，计算得：Vk0=5.9m3/kg 每台锅炉每小时有效吸热量：

GQgl(i''i')103

2505.6 （397.98293.01）1000265316 kJ/h

2锅炉实际消耗燃料量：BQglQnet,argl2653161491.5 ㎏/h

223800.795计算燃料消耗量为：BjB(1q410)1491.5(1)1342.35 ㎏/h 100100根据文献[1]，因用的是烟煤，故q4选择8~12，这里取10。

选用的送风机和引风机应能保证供热锅炉在既定工作条件下，满足锅炉全负荷

运行时对烟、风流量和压头的需要，为了安全起见，在选择送、引风机时应该考虑有一定的裕度，送引风机性能裕量系数列于下表： 裕量系数 设备或工况 送风机 引风机 带尖峰负荷时

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风量裕量系数1 1.1 1.1 1.03 压头裕量系数2 1.2 1.2 1.05

一个直入炉膛的过量空气系数去1.22，在计算修正富裕度后，每台锅炉的送风机的风量可按下式进行计算：

Vsftf2731013251BjVk m3/h

273b01—风量裕量系数 这里取1.1；

—直炉膛入口空气过量系数 这里取1.22；

Bj—计算燃料消耗量 kg/h；

0Vk—烟煤理论空气用量 m3/kg；

C。 tf—送风温度 。所以送风机的风量：

2027310132511407 m3/h 273101325根据文献[2]根据风量选9-19型离心鼓风机，一台锅炉一台鼓风机，共2台， 性能参数如下： 机 号 转速/全压流量 电动机 （r/min） /(m3/h) /Pa(mmH2O型号 功率/kW Vsf1.11.221342.355.910D 1450 ) 56(578) 12451 Y200L-4 30 (2) 排烟量计算

对于烟煤理论烟气量可按下式进行计算： Vy00.248得：Vy0.2840Qnet,ar10000.77 m3/kg

233800.777.4 m3/kg 1000所以选用XD型多管旋风除尘器，除尘器的漏风系数0.05，引风机入口处的过量空气系数py1.3和排烟温度tpy200℃，取风量裕量系数

1=1.1，一台锅炉配一台引风机，选3台，则每台引风机所需流量可按下式进行计算：

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Vpy1BjVy1.0161(py1)Vk00tpy273101325 m3/h 273b =1.11342.357.41.0161（1.3-1）5.9 =23532m3/h

200273101325 273101325根据文献[2]排风量初选Y5-47-12型离心引风机，其主要性能参数如下表所示： 机号 No8C 转速/r/min 2020 流量全压/Pa 2452 /m/h 23733 80.6 3效率/% 电动机 型号 Y200L-4 功率/kW 30 2 确定烟和风管道断面尺寸 根据文献[2]风管和烟管内推荐流速如下表所示 材料 名称 风速（m/s） 4~8 砖或混凝土 10~15 金属制 =12m/s计算

烟速（m/s） 6~8 10~15 根据参考文献[5]采用金属制风道，推荐风速=10~15m/s，风管断面尺寸按

QvA得：A=0.m2，所以风道尺寸为0.675*0.8。

3 确定烟囱高度和尺寸 （1）确定烟囱的高度

在机械通风时，烟囱的高度都应根据排出烟气中所含的有害物质：SO2、NO2、飞灰等的扩散条件来确定，使附近的环境处于允许的污染程度之下。因此，烟囱的高度的确定，应符合现行国家标准《工业“三废”排放试行标准》、《工业企业设计卫生标准》、《锅炉大气污染物排放标准》和《大气环境质量标准》等规定。

根据文献[2]可查的烟囱最低允许高度，如下表所示： 锅炉房总容量 烟囱最低允许高度 t/h <1 1-2 2-4 4-10 10-20 20-40 MW <0.7 0.7-1.4 1.4-2.8 2.8-7 7-14 14-28 m 20 25 30 35 40 45 在本设计中锅炉的总容量为2×5.6MW，最低高度40m,而锅炉烟囱周围半径200m距离内没有建筑物，所以选择烟囱的高度选择40m。

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（2）烟囱直径的计算

烟囱的直径可按下式进行计算

d20.0188Vyz—通过烟囱的总烟气量，m；

3

Vyzw2

w2—烟囱出口烟气流速,m/s，这里取15。

根据文献[2]可查得烟囱出口处烟气流速的推荐值，其值如下表所示—

通风方式 全负荷时 机械通风 自然通风 10-20 6-10 运行负荷 最小负荷时 4-5 2.5-3 设计时满足冬季负荷要求，所以通过烟囱的总烟量：

VyzVy1.0161(1)Vk9.2 m3/h 所以d20.018.236000.88m 1500烟囱底部直径 d1d22iHyz i—烟囱坡度，通常取0.02-0.03，这里取0.025；

Hyz—烟囱高度。

得： d10.8820.025443.08m。

八 运煤除渣方法的选择

1.计算锅炉房的耗煤量及相应的灰渣量

已知 Qnet，ar22.38MJ/kg，锅炉热效率gl79.5%

为了运煤除灰设备选择计算的需要，应分别计算锅炉房平均小时最大耗煤

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量、最大昼夜耗煤量、全年耗煤量及相应的灰渣量。 平均小时最大耗煤量Bpj最大昼夜耗煤量：

BzymaxmaxQmaxQnet,argl8.40.47kg/s1692kg/h

22.380.7958SBpjmax（83-S）Bf831.69240.608 t/d

S—生产班次，这里取3班； 全年耗煤量：

BqnD0Qnet,argl3.491041961t/y 22.380.795根据文献【3】P334可查得相应每小时最大灰渣量的计算公式为：

q4Qnet,arAar) CB(10010032866B—锅炉的平均或最大耗煤量,t/h ； Aar—煤的收到基灰分，%； q4—固体不完全燃烧热损失；

Qnet，ar—煤的收到基低位发热量，kJ/kg。

16.711022380所以，最大灰渣量：C1.692()0.398t/h

100100328662.决定贮煤场的面积

燃料的厂外运输，不管是火车还是汽车都可能因气候、燃料源等各种条件影响而短时中断；贮煤场的面积大小，根据煤源的远近、运输方法及其可靠性

326等因素按文献【2】公式计算：

FBTMN m2 H B—锅炉房平均小时最大耗煤量，t/h； T—锅炉每昼夜运行时间，24h； M—煤的储备时间，7d；

N—考虑煤堆过道占用面积的系数，取1.5；

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H—煤堆高度，取2m； —煤的堆积密度取0.9 t/m3

—堆角系数，取0.8。 故，贮煤场的面积为

F 3.决定灰渣场的面积

贮渣量一般为3-5天锅炉房最大昼夜灰渣量。灰渣的视密度可取0.6-0.9t/m3,渣堆高度应便于卸渣。根据文献灰渣场的按下式计算： F式中：

C—锅炉房平均小时最大灰渣量，t/h；

T—锅炉每昼夜运行时间，24h； M—灰渣的储备时间，4d；

N—考虑灰渣堆过道占用面积的系数，取1.5； H—灰渣堆高度取2m；

1.6922471.5296 m2

20.90.8CTMN H—灰渣的堆积密度，取0.9t/㎡；

—堆角系数,取0.8；

故 F0.3982441.539.8 m2

20.90.8 4.决定运煤除灰渣方式

（1）确定运煤除灰系统的运送量 ,根据文献[2]可按下式计算 G24BpjtmaxK

Bpjmax—平均小时最大耗煤量，1.692 t/h；

K—运输部平衡系数，可取1.1~1.2，这里取1.2；

t—运煤系统工作时间，三班制不能大于20h，这里取18h

241.6921.2故 G2.7 t/h

18九 工艺布置

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锅炉房的工艺布置的内容包括各种工艺设备及管道、燃料储运和水、烟、灰渣排放设施的布置，锅炉房布置应该满足各种设备的工作安全可靠，运行管理和安装维修便利，同时还应节省用地用材，提高建设和运行经济性。 （1）锅炉房的组成

锅炉房包括设置锅炉的锅炉间，设置给水、水处理、送引风、运煤除灰等辅助设备的辅助间，以及休息室、值班室、浴室、厕所和更衣室。 （2）锅炉房建筑安全要求

锅炉属于有爆炸危险的承压设备，锅炉房的设计必须严格执行国家有关规定。 （3）锅炉房建筑布置形式

锅炉房设备选择室内布置，新建的锅炉房一般预留有扩建的可能性。

十 设计总结

经过两周的课程设计，让我对锅炉与锅炉房设备这门课程有了更深的理解，学到了很多课上学不到的知识，弄懂了上课一些弄不懂的问题。设计过程中巩固了流体输配管网的知识，熟练掌握了CAD画图的技巧，总之，两周的课程设计受益良多，感谢老师的耐心指导。

十一 参考文献

[1]吴味隆 锅炉及锅炉房设备.中国建筑工业出版社(第四版)，2011， [2]锅炉房实用设计手册编写组 锅炉房实用设计手册.机械工业出版社，2003， [3]汤蕙芬，范季贤 热能工程设计手册.机械工业出版社，1993，

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