建筑環(huán)境與設(shè)備工程 畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)

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1、東北石油大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目 大慶市某燃?xì)夤徨仩t房工藝系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè) 建筑環(huán)境與設(shè)備工程 學(xué)號 姓名 張興成 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等： 一、設(shè)計原始資料 1、鍋爐房熱負(fù)荷：供熱最大熱負(fù)荷20MW； 2、熱媒參數(shù)要求：供水溫度120℃； 3、水源水質(zhì)資料：總硬度6.5mmol/L，溶解氧4.0~5.6mg/L； 4、鍋爐房用燃料：天然氣； 5、其他相關(guān)資料：熱網(wǎng)供熱半徑1500m，最高建筑高度20m。 二、設(shè)計內(nèi)容和基本要求 1.鍋爐型號及臺數(shù)選擇 2.水處理方案設(shè)計及設(shè)備選擇 3.給水和回水系

2、統(tǒng)設(shè)計與計算 4.送引風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計與計算 5.燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計與計算 6.繪圖部分內(nèi)容 鍋爐房熱力系統(tǒng)圖，設(shè)備平面布置圖，燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)圖，設(shè)計施工說明等。 三、設(shè)計參考資料 [1]奚士光等.鍋爐及鍋爐房設(shè)備[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995. [2]劉新旺.鍋爐房工藝與設(shè)備[M].北京：科學(xué)出版社，2002. [3]鍋爐房實用設(shè)計手冊.北京:機械工業(yè)出版社，2003. [4] GB 50041-2008鍋爐房設(shè)計規(guī)范[S]. [5] GB50028-93（1999ZF）城市燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范[S]. [6]GB/T50114-2001.暖通空調(diào)制圖標(biāo)準(zhǔn)[S]. 完成

3、期限： 2010.3.29-2010.6.15 指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 摘 要 大慶市某燃?xì)夤徨仩t房工藝系統(tǒng)設(shè)計以滿足某區(qū)域供暖需求為目的，綜合考慮節(jié)約能源和保護環(huán)境方面的要求。設(shè)計內(nèi)容包括以下五大部分：鍋爐型號及臺數(shù)選擇；水處理方案設(shè)計與設(shè)備的選擇計算；鍋爐水系統(tǒng)設(shè)計與設(shè)備的選擇計算；鍋爐通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計與設(shè)備的選擇計算；燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的確定及設(shè)備選擇計算。該鍋爐房選用WNS10.5-1.25/130/70-Q型燃?xì)忮仩t2臺，鍋爐房總?cè)萘繛?1MW

4、；補給水軟化采用全自動軟化水處理器，采用的除氧方式為真空除氧；選用與該燃?xì)忮仩t配套的燃燒器鼓風(fēng)機，該燃?xì)忮仩t在微正壓條件下燃燒，排煙采用自然通風(fēng)方式排煙煙囪高度23m。 關(guān)鍵詞：燃?xì)?；熱水鍋爐房；工藝系統(tǒng)；設(shè)計；設(shè)備選擇 Abstract Daqing City，a craft system of the heating gas boiler house is designed to meet the heating needs of a region，the energy saving and environmental protection requirements to

5、 be considered．This design can be divided into five most parts：The choice of boiler model and number；the design of water treatment project and the choice calculation of the equipments；boiler water system design and the choice calculation of the equipments；The design of boiler ventilation system and

6、the choice calculation of the equipments；The design of the natural gas supply system and the choice calculation of the equipments．There are two gas boilers of WNS10.5-1.25/130/70-Q and the total capacity is 21MW．Boiler water softening using automatic soft water processor，used for the vacuum deaerati

7、on deaerator means；choice matching of the boiler burner gas blowers，the gas boiler operating in the positive pressure conditions，natural ventilation is used and the chimney height is 23m． Key words：burned gas；hot-water boiler house；craft system；design；equipment selection 目 錄 前 言 1 第1章 概述 2

8、1.1 爐房工藝 2 1.2 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.3 鍋爐未來發(fā)展方向 3 1.4 鍋爐房工藝設(shè)計的原則 4 第2章 鍋爐型號及臺數(shù)選擇 5 2.1 鍋爐房熱負(fù)荷計算 5 2.2 鍋爐房燃?xì)赓Y料 7 2.3 鍋爐型號和臺數(shù)選擇 7 第3章 水處理方案設(shè)計及設(shè)備選擇 10 3.1 水處理內(nèi)容的確定 10 3.2 軟化系統(tǒng)的確定及其設(shè)備的選擇計算 10 3.3 除氧方法的確定及其設(shè)備的選擇計算 17 第4章 給水和回水系統(tǒng)設(shè)計與計算 20 4.1 確定給水系統(tǒng)方案 20 4.2 水系統(tǒng)流程圖 20 4.3 水系統(tǒng)主要設(shè)備的選擇計算 21 4.4 水系統(tǒng)主要管道的

9、計算 25 第5章 送引風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計與計算 26 5.1 燃料資料的校核 26 5.2 空氣量和煙氣量的計算 27 5.3 鍋爐燃料耗量 29 5.4 送引風(fēng)系統(tǒng)的確定 29 5.5 煙道的設(shè)計 30 5.6 煙囪的設(shè)計與計算 32 5.7 排煙總阻力驗證 35 第6章 燃?xì)鈿夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計與計算 36 6.1 燃?xì)庹{(diào)壓系統(tǒng)設(shè)計計算 36 6.2 鍋爐房內(nèi)燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計計算 41 6.3 鍋爐房燃?xì)庀到y(tǒng)的管道設(shè)計計算 42 結(jié) 論 44 參考文獻 45 致 謝 46 附 錄 47 前 言 隨著社會的進步、科技的發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，城市居民對

10、生活條件和生活環(huán)境的要求也日益提高。人們不但需要有溫暖舒適的生活空間，同時也對采暖用的燃煤鍋爐污染環(huán)境而深惡痛絕。如何解決其中的矛盾已經(jīng)作為一項重要議題擺在了人們面前。為改善生存環(huán)境、降低城市污染，熱效率高、成本低、可靠性好的燃?xì)忮仩t成為替代燃煤鍋爐和燃油鍋爐的最好選擇。 本文結(jié)構(gòu)如下：第一部分為鍋爐房工藝系統(tǒng)概述，讓讀者初步了解鍋爐房工藝；第二部分為鍋爐型號及臺數(shù)選擇，是主要動力設(shè)備鍋爐的合理選擇；第三部分為水處理方案設(shè)計及設(shè)備選擇；第四部分為給水、回水系統(tǒng)設(shè)計與計算；第五部分為鍋爐通風(fēng)系統(tǒng)的確定及設(shè)備選擇計算；第六部分為燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選擇；第三至第六部分為鍋爐房工藝設(shè)計的核心部分

11、，涉及到具體工藝流程，設(shè)計時給予了足夠重視；第七部分為結(jié)論，系統(tǒng)地總結(jié)了本論文的重點核心內(nèi)容及完成的主要任務(wù)。 通過此次畢業(yè)設(shè)計，我對大學(xué)四年所學(xué)過的專業(yè)課知識特別是鍋爐方面的知識有了更深層次的認(rèn)識，在設(shè)計過程中，通過查閱各種設(shè)計資料，參考文獻，學(xué)到了許多課本上沒有的新知識和新理論，結(jié)合所學(xué)過的專業(yè)知識，將理論與實踐充分相結(jié)合，使自己的專業(yè)水平有所提高。所以說，在這次設(shè)計中我不但鞏固了舊知識而且還增長新見識，學(xué)會了不少設(shè)計與實踐的先進方法，熟悉了設(shè)計規(guī)范，受益良多，為以后的工作積累了一定的知識基礎(chǔ)。 第1章 概述 1.1 爐房工藝 鍋爐是中國主要的熱能動力設(shè)備，使用面廣，需求量

12、大。鍋爐是將燃料中的可燃元素碳、氫等成分在高溫條件下與氧結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，放出熱量，進而又將此熱量傳遞給水，使水升溫變成熱水或蒸汽，供用戶使用的一種設(shè)備。因此，我們可以把鍋爐稱之為將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的一種設(shè)備。鍋爐所產(chǎn)生的熱水或蒸汽可以供給用戶用以采暖、空調(diào)、通風(fēng)、制冷，也可用以工業(yè)加熱、烘干、蒸煮、消毒等，因此，我們又可以把用于此中用途的鍋爐稱之為供熱鍋爐和工業(yè)鍋爐。除此之外，鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽還可以用于拖動、發(fā)電等，把用于此種用途的鍋爐稱之為動力鍋爐。 鍋爐除了可將固體燃料、液體燃料、氣體燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芡?，也可以直接用電能、核能或廢熱能使水變成熱水或蒸汽以供用戶使用，我們分

13、別稱之為電熱鍋爐、核電站鍋爐及廢熱鍋爐。 目前，我國制造和使用的鍋爐是量大面廣的供熱鍋爐，根據(jù)目前國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)定的限定，供熱鍋爐一般指額定蒸發(fā)量D≤65t/h，額定壓力P≤3.9MPa的鍋爐，這也是與建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)密切相關(guān)的鍋爐，是本專業(yè)重點研究和使用的對象。 要順利完成化學(xué)能與熱能之間的轉(zhuǎn)換，或者說要順利地產(chǎn)生用戶所需要的蒸汽或熱水，光有鍋爐本體系統(tǒng)即主體系統(tǒng)還是不夠的，還必須配以其他輔助系統(tǒng)。所謂主體系統(tǒng)是指能夠產(chǎn)生或轉(zhuǎn)換熱能并傳遞熱能的系統(tǒng)，主要指燃料的燃燒系統(tǒng)和熱能的傳遞系統(tǒng)。所謂輔助系統(tǒng)即幫助主體系統(tǒng)實現(xiàn)熱能的產(chǎn)生和傳遞的其他系統(tǒng)，主要有燃料的輸送和灰渣輸出系統(tǒng)，引

14、、送風(fēng)系統(tǒng)，汽水系統(tǒng)，儀表控制及附件系統(tǒng)，其中的汽水系統(tǒng)又可分為鍋爐水處理系統(tǒng)，給水系統(tǒng)，蒸汽系統(tǒng)，凝結(jié)水系統(tǒng)，排污系統(tǒng)和換熱系統(tǒng)。我們將鍋爐本體及其輔助系統(tǒng)共同組成并同時工作的過程稱之為鍋爐房工藝。顯然，鍋爐房工藝除了應(yīng)包括鍋爐房工藝的設(shè)計、鍋爐房設(shè)備系統(tǒng)的安裝調(diào)試及其運行檢修外，還應(yīng)該包括鍋爐房的節(jié)能及環(huán)境保護、鍋爐房的經(jīng)濟等方面的內(nèi)容。 1.2 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀 目前我國正在向著多極化的能源消費格局和多極化的用熱消費格局不斷發(fā)展。雖然這種多極化的供熱方式將在未來取得很大的進步，但目前我國的用熱消費的主體仍然來自于燃用化石燃料的中小型鍋爐，特別是燃煤鍋爐。目前我國鍋爐(包括在役和新建)裝

15、機總量約50多萬臺，鍋爐平均容量在2.4t/h左右，分布在冶金、機械、化工、紡織、能源等行業(yè)，用煤約350Mt/a，平均效率60%左右，比國外平均水平低15%以上。我國中小型的生活和工業(yè)鍋爐基本上燃用煤炭，工業(yè)鍋爐燃煤產(chǎn)生的污染十分嚴(yán)重，向大氣排放SO2600萬t/a，煙塵800萬t/a，CO2 6億t/a；排放灰渣8700萬t/a。雖然對容量稍大的燃煤工業(yè)鍋爐進行了大規(guī)模地改造，但其改造技術(shù)的范圍是很窄的，而且沒有從根本上解決問題，更何況大多數(shù)的生活鍋爐并沒有得到進一步的改進。致使我們國家環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)峻，很多城市和地區(qū)變成了酸雨區(qū)。但分布范圍和地域如此之廣的中小型鍋爐卻為主要的工業(yè)提供

16、熱量來源和生活用能。因此，一、二十年內(nèi)取消中小型燃煤工業(yè)和生活鍋爐是不可能的，唯一的出路是必須發(fā)展高效燃煤鍋爐和清潔燃料鍋爐，其中以發(fā)展高效燃煤鍋爐更為重要[23]。 至1998年底，中國在用工業(yè)鍋爐裝機總量已達(dá)到50.12萬臺，折合約125.69萬蒸噸。蒸汽鍋爐33.55萬臺，共85.4萬蒸噸；熱水鍋爐16.58萬臺，約為28.87萬MW，折合40.3萬蒸噸，約占工業(yè)鍋爐總量的32%。用于生產(chǎn)的約為23.8萬臺，計68.87萬蒸噸，平均單機容量2.89t/h，占總裝機容量的54.8%；用于生活的約為26.3萬臺，計57萬蒸噸，平均容量為2.17t/h，占45.3%。從燃料結(jié)構(gòu)上來看，以煤為

17、能源的中小型鍋爐從鍋爐容量上約占80%以上，以油和氣體為能源的約占10%，電熱鍋爐約占1%，其他是以沼氣、生物質(zhì)、甘蔗渣等為燃料的鍋爐[23][24]。 1.3 鍋爐未來發(fā)展方向 中國一次能源以煤為主的格局在相當(dāng)長的時期內(nèi)難以改變，以中小型鍋爐供熱為主的格局仍將持續(xù)較長時間，煤炭工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀在短期內(nèi)也不會有較大的改善，因此本文所指出的發(fā)展方向是在這種背景下提出的。中國每年新安裝的中小型鍋爐約3萬多臺。為滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷嚴(yán)格的要求，各鍋爐制造廠家都在積極尋求新技術(shù)、新產(chǎn)品，使自己的產(chǎn)品在能效、污染物排放方面具有優(yōu)越性能，以增強在市場中的競爭力。因此，清潔、高效中小型燃煤鍋爐在中國大城市周邊

18、地區(qū)、中等城市及環(huán)保要求較嚴(yán)格的地區(qū)具有極強的競爭力，需求量將超過每年新增容量的30%以上，市場潛力巨大。 鍋爐的未來發(fā)展方向大致有以下幾方面[23][24]： (1)含有自動進煤和除灰的燃用洗選和篩分塊煤的機械化燃燒小型生活鍋爐。 (2)分散式中小型燃油燃?xì)忮仩t供熱技術(shù)。 (3)分散式電熱鍋爐供熱技術(shù)。 (4)煤粉燃燒工業(yè)鍋爐技術(shù)。 (5)水煤漿燃燒工業(yè)鍋爐技術(shù)。 (6)流化床燃燒工業(yè)鍋爐技術(shù)。 (7)在役層燃機械化爐排工業(yè)鍋爐改造技術(shù)。 (8)大力發(fā)展面向供熱領(lǐng)域的可再生能源的利用技術(shù)。 (9)潔凈型煤燃燒技術(shù)。 目前已經(jīng)到了我們應(yīng)該對能源消費和用熱消費(當(dāng)然也可以包

19、含用冷消費)結(jié)構(gòu)進行徹底調(diào)整的時候了，是應(yīng)該真正正視發(fā)展清潔燃燒技術(shù)、清潔能源利用技術(shù)、并站在一個全新的高度上理解在役供熱改造技術(shù)的時候了。在這種新的發(fā)展時期，我們應(yīng)該用一種理性的思維來認(rèn)真審視中小型鍋爐目前存在的問題，思考其未來的發(fā)展趨勢，為我們今后的歲月能夠享受到藍(lán)天、白云。 1.4 鍋爐房工藝設(shè)計的原則 鍋爐房工藝設(shè)計遵循的總設(shè)計原則概括為：遵規(guī)守法、安全可靠、經(jīng)濟合理。 遵規(guī)守法：做到嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)政策規(guī)定和技術(shù)法規(guī)，如規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)、辦法條例等。如《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》、《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)》、《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《環(huán)

20、境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《城市環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》等。 安全可靠：鍋爐房工藝設(shè)計中采取防火、防水、防暴、防垢、防凍等措施，確保鍋爐運行后安全可靠。 經(jīng)濟合理：經(jīng)濟合理與節(jié)能有密切關(guān)系，鍋爐房工藝設(shè)計中采取一系列節(jié)能措施，如在鍋爐型號與臺數(shù)的選擇方案、水處理方案、水系統(tǒng)方案、用電設(shè)備(如水泵、風(fēng)機等)的選擇方案確定時，進行了多方案比較，選取既合理又節(jié)能的方案。 第2章 鍋爐型號及臺數(shù)選擇 鍋爐本體是鍋爐房各系統(tǒng)中最核心最重要的組成部分。它的功能在于將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，進而將此熱能傳遞給水或蒸汽，從而產(chǎn)生符合要求的熱水或蒸汽，以供熱用戶使用。鍋爐型號及臺數(shù)的確定取決于計算熱負(fù)荷的大小，介

21、質(zhì)的種類，鍋爐房的發(fā)展規(guī)劃等因素。 2.1 鍋爐房熱負(fù)荷計算 計算鍋爐房熱負(fù)荷應(yīng)根據(jù)以下幾點： (1)鍋爐容量根據(jù)各熱用部門所提供的熱負(fù)荷資料進行計算。 (2)在計算熱負(fù)荷時應(yīng)避免層層加碼，這樣不會造成鍋爐房容量過大。 (3)盡量利用余熱以減少鍋爐房的供熱量，在計算熱負(fù)荷時扣除已利用的余熱。 2.1.1 鍋爐房設(shè)計熱負(fù)荷計算 列出鍋爐的設(shè)計熱負(fù)荷、平均熱負(fù)荷和全年熱負(fù)荷，作為鍋爐設(shè)備選擇和運行調(diào)節(jié)的依據(jù)。 鍋爐房設(shè)計熱負(fù)荷是選擇鍋爐的主要依據(jù)，可根據(jù)各項原始熱負(fù)荷、同時使用系數(shù)、鍋爐房自耗熱量和管網(wǎng)熱損失系數(shù)等，根據(jù)文獻，得到鍋爐房設(shè)計熱負(fù)荷的計算公式[3]：

22、 (2-1) 式中：Q1、Q2、Q3、Q4——分別為采暖、通風(fēng)、生產(chǎn)和生活最大熱負(fù)荷，MW； Q5——鍋爐房除氧用熱，根據(jù)除氧器計算結(jié)果確定，MW； K1、K2、K3、K4——分別為采暖、通風(fēng)、生產(chǎn)和生活負(fù)荷同時使用系數(shù)； K0——鍋爐房自耗熱和管網(wǎng)熱損失系數(shù)。 鍋爐房自耗熱量包括鍋爐房采暖、浴室、鍋爐吹灰、設(shè)備散熱、介質(zhì)漏失和熱力除氧器的排汽損失等，這部分熱量約占鍋爐輸出熱量的2～3%。汽動給水泵熱耗大，但正常運行時使用電動給水泵，所以汽動給水泵耗汽量一般可以不予考慮。 熱網(wǎng)損失包括散熱和介質(zhì)漏失，與輸送介質(zhì)的總類、熱網(wǎng)的敷設(shè)方式等有關(guān)

23、。 根據(jù)設(shè)計原始資料知，供熱最大熱負(fù)荷：Q1=20MW。 設(shè)計熱負(fù)荷由式(2-1)計算得： 式中：Q1——供熱最大熱負(fù)荷Q1=20 MW； K0——管網(wǎng)熱損失系數(shù)K0=1.05； K1——同時使用系數(shù)K1=1.0。 表1-1 同時使用系數(shù) K1 K2 K3 K4 1.0 0.7-0.9 0.5-0.9 0.8-1.0 表1-2 管網(wǎng)熱損失系數(shù) K0 架空敷設(shè) 地溝敷設(shè) 熱水管道 1.08-1.12 1.05-1.08 蒸汽管道 1.10-1.15 1.08-1.12 2.1.2 鍋爐房平均熱負(fù)荷計算 平均熱負(fù)荷是選

24、擇鍋爐臺數(shù)的參考因素之一，通常鍋爐房一臺鍋爐檢修時，其余鍋爐應(yīng)該能夠滿足平均熱負(fù)荷的要求。 根據(jù)文獻，得到采暖平均熱負(fù)荷的計算公式[2]： (2-2) 式中：t n——采暖房間室內(nèi)計算溫度，tn=18℃； t w——采暖期采暖室外計算溫度，t w =-26℃； t pj————采暖期室外平均溫度，t pj=-10.4℃； Q1————供熱最大熱負(fù)荷，采暖季Q1=20MW。 鍋爐房平均熱負(fù)荷由式(2-2)計算得： =12.73MW 2.1.3 鍋爐房全年熱負(fù)荷計算 全年熱負(fù)荷是計算全年燃

25、料消耗量的依據(jù)，也是技術(shù)經(jīng)濟比較的一個依據(jù)。根據(jù)文獻，得到全年熱負(fù)荷的計算公式[3]： (GJ/a) (2-3) 式中：Q1——供暖設(shè)計熱負(fù)荷，Q1=20 MW=20×103kW； N ——供暖期天數(shù)，N=179d； t w——采暖室外計算溫度，t w =-26℃； t n——采暖房間室內(nèi)計算溫度，t n=18℃； t pj——采暖期室外平均溫度，t pj=-10.4℃。 全年熱負(fù)荷由公式(2-3)計算得： GJ/a GJ/a 2.2

26、 鍋爐房燃?xì)赓Y料 根據(jù)選擇燃料的原則：必須因地制宜，就地取材，充分利用各地的燃料資源，特別是應(yīng)該就近利用城市供氣資源。 本設(shè)計采用大慶市城市供氣天然氣，其燃?xì)赓Y料分析如下： 表2-1 大慶市燃?xì)赓Y料表 成分體積分?jǐn)?shù)(100%) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度ρ0(kg/m3) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下低位熱值Qnte，ar(kJ/m3) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 理論空氣量Vk0(m3/m3) 理論煙氣量Vy0(濕/干)(m3/m3) 干煙氣最大CO2體積分?jǐn)?shù)(%) CH4 CmHn C3H8 C4H10 N2 98.0 0.4 0.3 0.3 1.0 0.7435 36533 9.46

27、10.6/8.65 11.80 2.3 鍋爐型號和臺數(shù)選擇 鍋爐型號和臺數(shù)應(yīng)根據(jù)鍋爐房熱負(fù)荷，介質(zhì)，參數(shù)和燃料種類等因素選擇并應(yīng)考慮技術(shù)經(jīng)濟方面的合理性，使鍋爐房在冬、夏季均能達(dá)到經(jīng)濟可靠運行。 2.3.1 鍋爐型號選擇要求 鍋爐型號選擇應(yīng)按以下幾點原則進行[5]： (1)滿足供熱負(fù)荷與熱介質(zhì)參數(shù)的要求。 (2)能有效地燃燒所選擇的燃料，且對燃料有較大的適應(yīng)性。 (3)鍋爐有較高的熱效率，鍋爐的出力(臺數(shù)配合)能經(jīng)濟的適應(yīng)用戶熱負(fù)荷的變化，一般燃煤鍋爐的經(jīng)濟負(fù)荷為其額定出力的70%~80%，低負(fù)荷不應(yīng)低于20%~30%，要盡量避免長期低負(fù)荷運行，但也不應(yīng)使選用的鍋爐型號過大。

28、 (4)優(yōu)先選用國家經(jīng)委和國家機械工業(yè)部公布推廣的節(jié)能鍋爐產(chǎn)品和經(jīng)中國工業(yè)鍋爐行業(yè)評審委員會評審出的優(yōu)良節(jié)能鍋爐產(chǎn)品。 (5)鍋爐房宜選用相同型號的鍋爐，以便于布置，運行和檢修。如需要選用不同型號的鍋爐時，一般不超過兩種。 2.3.2 鍋爐臺數(shù)選擇要求 鍋爐的臺數(shù)應(yīng)考慮對負(fù)荷變化和意外事故的適應(yīng)性，經(jīng)濟性等要求。一般來說，單機容量較大的鍋爐其效率較高，鍋爐房占地面積小，運行人員少，經(jīng)濟性好，但臺數(shù)不宜太少，否則適應(yīng)負(fù)荷變化的能力和備用性就差。文獻[7]中規(guī)定：當(dāng)鍋爐房內(nèi)最大一臺鍋爐檢修時，其余鍋爐應(yīng)能滿足工藝連續(xù)生產(chǎn)所需的熱負(fù)荷和采暖通風(fēng)及生活用熱所允許的最低熱負(fù)荷。鍋爐房的鍋爐臺數(shù)一般

29、不少于2臺；當(dāng)選用1臺鍋爐能滿足熱負(fù)荷和檢修需要時，也可只裝置1臺。對于新建鍋爐房鍋爐臺數(shù)不宜超過5臺；擴建和改建時，最多不宜超過7臺。國外有關(guān)文獻認(rèn)為，新建鍋爐房內(nèi)裝設(shè)鍋爐的最佳臺數(shù)為3臺[10]。 2.3.3 備用鍋爐選擇要求 文獻中提到《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定“運行的鍋爐每兩年應(yīng)進行一次停爐內(nèi)外部檢驗，新鍋爐運行的頭兩年及實際運行時間超過10年的鍋爐，每年應(yīng)進行一次內(nèi)外部檢驗”。在上述計劃檢修或臨時事故停爐時，允許減少供汽的鍋爐房可不設(shè)備用鍋爐；減少供熱可能導(dǎo)致人身事故和重大經(jīng)濟損失時，應(yīng)設(shè)備用鍋爐[11]。 2.3.4 實際選擇 本設(shè)計中采用的燃料為天然氣，鍋爐房設(shè)計熱

30、負(fù)荷為21MW。采用燃?xì)鉄崴仩t，壓力1.25Mpa。鍋爐使用目前對環(huán)境污染小的燃?xì)忮仩t。其中選擇方案如下： 確定方案：選擇2臺10.5MW的選爐方案。最終綜合備用性、擴建余地、建筑造價、人員編制、及使鍋爐臺數(shù)不致過多等方面，選用方案。再根據(jù)計算得到的最大熱負(fù)荷，選擇鍋爐的型號。由文獻中選取，采用WNS10.5-1.25/130/70-Q型鍋爐2臺[4]。即2臺運行時正好滿足最大熱負(fù)荷21MW，當(dāng)熱負(fù)荷較小時可運行1臺，因為鍋爐房的熱用戶單一，只是冬季供暖使用，所以鍋爐房不設(shè)備用鍋爐，檢修安排在非采暖季節(jié)。 WNS10.5-1.25/130/70-Q型鍋爐，其性能參數(shù)如下表2-2： 表2

31、-2 WNS10.5-1.25/130/70-Q型鍋爐性能參數(shù) 名稱 參數(shù) 鍋爐型號 WNS10.5-1.25/130/70-Q 額定壓力 1.25Mpa 額定供水溫度 130℃ 額定回水溫度 70℃ 鍋爐設(shè)計效率 91.4% 鍋爐凈重 41.3t 鍋爐水容積 17.3t 鍋爐爐膛燃燒壓力 884.1Pa 鍋爐出口排煙壓力 78.5Pa 鍋爐燃料消耗量(天然氣) 1172.2m3/h 燃?xì)忾y門組口徑 DN100 mm 閥門組入口燃?xì)鈮毫? ＜30000 Pa 配套燃燒器型號及廠家 G70/2-A(RSM70/2-A)德國威索 鍋爐燃燒控

32、制方式 全自動負(fù)荷比例調(diào)節(jié)控制 燃燒器熱功率 15750 kW 燃燒器配套風(fēng)機電功率 37 kW 鍋爐外形尺寸(長×寬×高) 8632×4485×5570 mm 出水法蘭通徑 DN150 mm 回水法蘭通徑 DN150 mm 鍋爐煙囪口徑 Ф908 mm 鍋爐制造廠家 廣州鍋爐工業(yè)公司 鍋爐前后最小檢修尺寸 5000/3000 mm 第3章 水處理方案設(shè)計及設(shè)備選擇 在鍋爐房用的各種水源，如天然水（湖水、江水和地下水）以及由自來水廠供應(yīng)的生活用水（自來水），由于其中含有雜質(zhì)，都必須經(jīng)過處理后才能作為鍋爐給水，否則會嚴(yán)重影響鍋爐的安全經(jīng)濟運行。

33、因此，鍋爐房必須設(shè)計合適水處理方案以保證鍋爐給水質(zhì)量，這是鍋爐房工藝設(shè)計中的一項重要工作。 3.1 水處理內(nèi)容的確定 鍋爐房用水來自城市供水管網(wǎng)，水質(zhì)已經(jīng)過一定的處理。鍋爐房水處理的任務(wù)通常是軟化和除氧，某些情況下也需要除堿或部分除鹽。 (1)軟化處理 根據(jù)所選鍋爐產(chǎn)品，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求其給水硬度Hz≤0.03mmol/L。而水源水質(zhì)資料給出原水硬度Hz=6.5mol/L≥0.03mmol/L，所以補給水必須經(jīng)過軟化處理。 (2)除氧處理 根據(jù)所選擇的鍋爐產(chǎn)品，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求其給水含氧量≤0.1mg/L。而水源水質(zhì)資料給出給水溶解氧4.0～5.6mg/L≥0.1mg/L，所以補給水必須經(jīng)

34、過除氧處理。 3.2 軟化系統(tǒng)的確定及其設(shè)備的選擇計算 3.2.1 確定水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力 鍋爐補給水應(yīng)進行軟化處理，凝結(jié)回水一般不需軟化處理。 根據(jù)文獻，水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力可由下式計算[10]： (3-1) 式中：Gpw ——鍋爐排污量，t/h； Grw ——熱水管網(wǎng)補給水量，t/h； Ggy ——水處理設(shè)備自耗軟水量，t/h； Gzh ——工藝生產(chǎn)需要軟水量，t/h； 1.2 ——裕量系數(shù)。 熱水管網(wǎng)補給水量應(yīng)由供熱設(shè)計提供，《暖通規(guī)范》規(guī)定:熱網(wǎng)補給水量應(yīng)為循環(huán)水量的1%。但應(yīng)

35、說明，當(dāng)前熱水管網(wǎng)實際漏水量普遍偏大，因而在廠區(qū)供熱設(shè)計中往往采用4%。 本設(shè)計為熱水鍋爐房的工藝系統(tǒng)設(shè)計，水處理設(shè)備計算公式： (3-2) 為此，先確定循環(huán)水量： (3-3) 式中：Q——供熱最大熱負(fù)荷，Q=21MW； ——供回水溫差，其中供水溫度130℃，回水溫度70℃； c——水的比熱容，c=4.132kJ/(kg·℃)。 循環(huán)水量由式(3-3)計算得： 因此，熱水管網(wǎng)補給水量?。? 水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力由式(3-2)計算得：

36、 3.2.2 軟化設(shè)備及系統(tǒng)的確定 (1)設(shè)備的選擇 鈉離子交換軟水設(shè)備種類很多，有固定床﹑浮動床﹑流動床﹑移動床等。浮動床﹑流動床﹑移動床離子交換設(shè)備適用于原水水質(zhì)穩(wěn)定，軟化水出力變化不大，連續(xù)不斷運行。固定床離子交換設(shè)備無須上述要求，是工業(yè)鍋爐房的常用軟水設(shè)備。因此，使用最多的方法是固定床離子交換法。 固定床離子交換設(shè)備按再生方式可分為順流再生和逆流再生兩種。固定床逆流再生與順流再生相比較具有對原水硬度適應(yīng)范圍大且出水質(zhì)量好，再生鹽耗低(20%)，自用水率即水耗低(30%～40%)，故被廣泛采用。 因此，本設(shè)計應(yīng)采用固定床逆流再生離子交換設(shè)備。 (2)系統(tǒng)的確定 鈉離子交換軟

37、化水系統(tǒng)一般分為單級和雙級兩種，裝有樹脂的固定床逆流再生鈉離子交換器，進水總硬度一般小于6.5mmol/L，最高進水總硬度小于10mmol/L，單級出水即可達(dá)到鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求(H0≤0.03mmol/L)，而根據(jù)熱媒水質(zhì)資料給出的總硬度H0=6.5mmol/L，滿足要求。 因此，選用單級逆流再生鈉離子交換系統(tǒng)。 (3)交換劑的選擇 鈉離子交換的常用離子交換劑是強酸性陽離子交換樹脂和磺化媒。樹脂的交換容量大，變換速度快，但價格較高；磺化媒的交換容量小，交換速度慢，但價格較低。經(jīng)綜合比較，一般采用樹脂較多。 本設(shè)計確定鈉離子交換器采用001×7型樹脂。 3.2.3 軟化設(shè)備的選擇計算

38、 (1)鈉離子交換器的選擇計算查文獻得下表[1]： 表3-1 逆流再生鈉離子交換器的選擇計算表 序號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 數(shù)據(jù) 1 需要軟化水量 t/h 已知 13.94 2 原水總硬度 mmol/L 已知 6.5 3 軟化水(出水)硬度 mmol/L 已知水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(H1≤0.03mmol/L) 0.03 4 離子交換劑 － － 選定(001×7強酸陽離子) 樹脂 5 軟化速度 m/h 查表5-25 20 6 交換器計算截面積 m2 0.697 7 交換器同時工作臺數(shù)

39、 臺 選定 1 8 交換器選用臺數(shù) 臺 2n或n+1 2 9 交換器直徑 m 選定 1.2 10 交換器實際截面積 m2 1.13 11 實際軟化速度 m/h 12.34 12 樹脂工作交換容量 e mol/m3 查表5-25 900 13 交換層高度 m 查表5-26 2 14 壓層高度 m 查表5-26 0.2 15 交換層樹脂體積 m3 2.26 16 交換器樹脂總裝載量 kg/臺 查表5-26 1989 17 單臺交換容量 mol/L 查表5

40、-26 2034 續(xù)表3-1 序號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 數(shù)據(jù) 18 軟化水產(chǎn)量 m3/臺 314.4 19 再生置換軟化水自耗量 m3/(臺/次) 查表5-26 1.6 20 軟化供水量 m3/臺 312.8 21 交換器運行延續(xù)時間 h 22.4 22 再生一次耗鹽量 kg/臺 查表5-26 203.4 23 配制再生液耗水量 t/(臺/次) 2.70 24 再生用清水單耗量 m3/(臺/次) 查表5-26 21.26 25 每臺交換器周期總耗水

41、量 m3/臺 317.1 26 交換器進水小時平均流量 m3/h 14.15 27 交換器正洗流速 m/h 查表5-25 20 28 交換器進水小時最大流量 m3/h 46.57 備注： 1、本次列表中查表5-25，5-26等指參考文獻中的表格[4]。 2、再生用的清水總耗量包括小反洗，配制再生液的耗水量和小正洗，正洗耗水量。若再生液用軟化水制備時，應(yīng)將Qb相除而再生置換軟水自耗量(qc)應(yīng)計入Qb，各項耗量可查表5-26。 3、固定床逆流再生一般不設(shè)置反洗水箱。但進水小時最大流量應(yīng)滿足正反洗流量的需要，進水壓力一般要求

42、≤0.2MPa。 (2)離子交換器選擇型號 方案一： 根據(jù)表3-1在文獻中選用無頂壓固定逆流再生離子交換器LNN-1200/20。其公稱直徑為1200mm，工作溫度為5~60℃，工作壓力≤0.6MPa[4]。 方案二： 為了運行控制方便可以選擇JK系列水力自動軟水器進行軟化水處理，知道水處理量即可選擇，型號選擇JK200-400×4型全自動軟化水處理器。其規(guī)格尺寸參數(shù)如下表所示： 表3-2 JK200-400×4型全自動軟化水處理器參數(shù)表 型號 流量t/h 樹脂總裝載量kg 樹脂罐Φ×H×個mm 鹽箱尺寸Φ×H mm 鹽箱個數(shù) 系統(tǒng)外接管徑mm 原水硬度mmol/L

43、 工作壓力范圍MPa JK200-400×4 14-16 1000 400×1600×8 530×940 4 65 ≤8 0.22-0.5 JK型全自動軟化水處理器工作特點： 1、不用電源：杜絕了電氣故障系統(tǒng)故障、停電故障、簡化了安裝，尤其適用于燃油燃?xì)忮仩t的軟化水處理； 2、管理簡單：不要求使用者具備專業(yè)知識，全部管理工作只是定期加鹽； 3、連續(xù)出水：雙罐系統(tǒng)一備一用，可以一天連續(xù)24小時出水； 4、流量控制：確保了運行的經(jīng)濟可靠； 5、逆流再生：再生方式采用逆流工藝，且再生和清洗用軟化水，實現(xiàn)了低耗鹽、高質(zhì)量出水； 6、維護簡單：故障率極低。 JK型

44、軟水處理器工作狀態(tài)： 圖3-1 主罐再生副罐出水 圖3-2 主罐反洗副罐出水 圖3-3 主罐備用副罐出水 圖3-4 主罐正洗副罐出水 圖3-5 主罐出水副罐再生 JK型軟化水處理器的相關(guān)說明： 1、進水溫度5-50℃； 2、出水硬度≤0.03mmol/L； 3、處理流量超過20t/h的用戶，可以增加組合桃樹知道要求的流量； 4、原水硬度≤8mmol/L。 綜合比較方案一與方案二，方案二操作簡單方便，占用空間更小，故障率更低，不需要使用電能，完全靠水力驅(qū)動，節(jié)能環(huán)保。居于以上優(yōu)點，最終選擇方案二為本設(shè)計的軟化水處理方案。 3.2.4 再

45、生系統(tǒng)與再生劑的確定 再生液的制備包括再生劑的貯存、溶解、計量、輸送等功能。陽離子交換劑常用的固體再生劑有氯化鈉（食鹽）。因此，鈉離子交換器常用氯化鈉再生系統(tǒng)。 采用離子交換法處理時，根據(jù)水處理量決定交換器的型號、臺數(shù)、工作周期，再生劑消耗量和自耗水量，并決定再生溶液制備方法，選定相應(yīng)設(shè)備。 當(dāng)生原水＜8mmol/L時，經(jīng)單級鈉離子交換器后，可以做鍋爐給水。當(dāng)原水硬度＞8mmol/L時，單級鈉離子交換后的殘余硬度較高，往往不能滿足鍋爐給水要求，因此需要用雙級鈉離子交換系統(tǒng)。這里的原水硬度是6.5mmol/L＜mmol/L，因此采用單級鈉離子交換器即可達(dá)到目的。 離子交換器的處理水量按運

46、行水流速計算，采用磺化酶為交換劑時，運行流速一般為10～20m/h，采用離子交換樹脂時一般為15～25m/h，硬度較高的原水取用較小的流速。離子交換器的臺數(shù)一般不少于兩臺，每晝夜再生次數(shù)為1～2次。 離子交換工藝通常采用固定床逆流再生，以節(jié)省再生劑；但對硬度較低的原水（＜2mol/L），也可采用順流再生，設(shè)備簡單操作方便。 離子交換劑采用離子交換樹脂，001型樹脂為800～1000mol/m3。 鈉離子交換法的再生劑為食鹽，再生液的制備一般用溶鹽池，池的體積通常為再生用量。如離子交換器臺數(shù)較多，需要兩臺同時再生時，可按兩次再生用量計算。 再生一臺氯化鈉消耗量計算公式如下： kg

47、 (3-4) 式中：E0——交換劑工作交換容量，mol/m3； F——交換器截面積，m3； h——交換劑層高度，m； φy——鹽的純度，與鹽的等級有關(guān)，計算中可取0.96～0.98； b——再生劑單耗，g/mol，001型樹脂為120～150(順流)，80～100(逆流)。 再生1臺氯化鈉消耗量由式(3-4)計算得： kg 離子交換器再生過程的自耗水和清水量，根據(jù)各操作過程控制流速和所需時間計算，逆流再生交換器的反洗周期需依據(jù)交換劑的工作交換容量和水的阻力變化情況來確定。 稀溶鹽池的

48、體積V1計算公式如下： m3 (3-5) 式中：B——一次再生用鹽量，B=203.4kg/臺； Cy——鹽溶液濃度，%，最佳濃度應(yīng)根據(jù)設(shè)備特點在運行中優(yōu)選，一般采用4%～8%； ——鹽溶液密度，t/m3，見表3-3。 表3-3 氯化鈉溶液的密度 濃度(%) 4 6 8 10 26 密度(t/m3) 1.0268 1.0413 1.0559 1.0707 1.1972 稀溶鹽池的體積由式(3-5)計算得： m3 再生鹽量較小時，再生用鹽可以干貯存，用鹽量較大時可用濕貯存，可以改

49、善操作條件，貯鹽池(濃鹽溶液池)體積計算V2可按下式計算： m3 (3-6) 式中：K——貯存食鹽的天數(shù)，K=10d； T——鈉離子交換器延續(xù)運行時間，T=22.4h； ——食鹽的純度，=0.97； ——食鹽的視密度，=800kg/m3。 貯鹽池(濃鹽溶液池)體積由式(3-6)計算得： m3 根據(jù)計算得出的鹽池體積確定鹽池外形尺寸，尺寸的確定應(yīng)考慮布置和操作的便利。 稀鹽池設(shè)計尺寸(長×寬×高)：1.5m×1.5m×2m 濃鹽池設(shè)計尺寸(長×寬×高)：1.0m×1.5m×2m 采用鹽池

50、制備鹽溶液時，要設(shè)置過濾裝置，除去鹽液所含雜質(zhì)以保證交換劑不受污染。當(dāng)過濾層設(shè)在鹽池內(nèi)時，應(yīng)由水沖洗設(shè)施；如果這樣做有困難，可選用鹽過濾器。 3.3 除氧方法的確定及其設(shè)備的選擇計算 3.3.1 鍋爐氧腐蝕機理 在水及空氣中含有多種氣體，特別是水中由于氧的存在而使金屬表面發(fā)生腐蝕，并且隨著氧含量增加，腐蝕的速度也加快。氧腐蝕的特性是潰瘍狀，嚴(yán)重時將金屬腐蝕透。若水中含其它氣體特別是CO2時，腐蝕將隨著水溫的升高而加快；相反，隨著氧含量的減少而消除，這種腐蝕也將減輕和消除。在鍋爐中這類腐蝕是最容易產(chǎn)生在給水管道及省煤器中，其次是發(fā)生在氣包和下降管中，其直接危害可能造成管壁局部腐蝕而變薄，引

51、發(fā)爆管停爐事故，從而影響鍋爐的安裝運行和使用壽命，造成一定的經(jīng)濟損失和社會影響。因此，有必要研究如何有效地減少或消除氧腐蝕在鍋爐中發(fā)生。只有消除氧腐蝕的發(fā)生，才是保障鍋爐及熱力設(shè)備安全經(jīng)濟運行的必要措施之一。 3.3.2 幾種常用的除氧方法 (1)熱力除氧 熱力除氧是應(yīng)用亨利定律進行除氧的一種方式，其過程是用蒸氣加熱給水使其處于沸騰狀態(tài)，氧和其他氣體的溶解度降低而逸出，再將其排掉，使水面上空間蒸氣增加，氧氣分壓力和其它氣體分壓力減小，使氧氣和其它氣體不斷逸出，而趨于為零，從而達(dá)到除去水中氧氣和其它氣體的目的。熱力除氧是一種比較理想比較成熟的技術(shù)，其處理后的給水水質(zhì)指標(biāo)完全滿足工業(yè)鍋爐的需

52、要。 (2)真空除氧 真空除氧也是應(yīng)用亨利定律進行除氧的一種方式，只是除氧時是在低于大氣壓力下進行的，出水溫度為30～60℃之間，其除氧過程及原理與熱力除氧相似。 (3)解吸除氧 解吸除氧也是應(yīng)用亨利定律進行除氧的一種方式。氧在水中的溶解度與水所接觸氣體中氧的分壓力成正比，而氣體中氧的分壓力又與氣體中氧的含量成正比，因此將待除氧的水與已脫氧的氣體強烈混合，使溶解于水中的氧大量擴散到氣體中，從而達(dá)到除氧的目的。 (4)化學(xué)除氧 常用的化學(xué)除氧有鋼屑除氧和藥劑除氧。 1、鋼屑除氧 鋼屑除氧是除氧水經(jīng)過鋼屑層而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，水中的氧與鐵化合成Fe3O4，而將水中的氧消耗掉的一種除氧方

53、式。 2、藥劑除氧 藥劑除氧是應(yīng)用化學(xué)藥劑如：Na2SO3，NaHSO3，SO2，H2SO3和Fe(OH)2等將水中的溶解氧固定，形成穩(wěn)定的化合物，然后借助鍋爐排污將化合物排出爐外的一種除氧方式。 綜上所述，通常我們所采用的除氧方式都能滿足設(shè)計需要，且除氧效果也較好。采用不同的除氧方式，所達(dá)到的除氧效果是不一樣的，其中有的適合蒸汽系統(tǒng)，有的適合熱水系統(tǒng)，或二者都適合；有的可以單獨完成除氧過程，有的只能作為輔助除氧。因此，設(shè)計中應(yīng)根據(jù)具體條件，在滿足國家規(guī)范的前提下合理選擇，充分發(fā)揮其除氧的作用。 3.3.3 除氧系統(tǒng)的確定 本鍋爐房負(fù)荷變化較大，使煙道煙溫不穩(wěn)定，影響解析除氧效果的穩(wěn)

54、定性，因此解析除氧在本鍋爐房不適宜用；藥劑除氧和鋼霄除氧適宜小型鍋爐房；大氣式熱力除氧耗汽量相對較大，溫度相對太高；真空除氧是低溫水(20～60℃)除氧，與其他除氧系統(tǒng)相比具有蒸汽用量少或不用蒸汽的特點，且除氧效果好，工作可靠。因此本設(shè)計宜采用真空除氧系統(tǒng)。 3.3.4 除氧器的選擇計算 前面已經(jīng)計算出水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力G=13.94t/h，查有關(guān)資料可選擇SZC-20型低位水噴射真空除氧器[4]。其規(guī)格及性能參數(shù)如表3-3所示： 表3-4 SZC-20型低位水噴射真空除氧器性能參數(shù)表 名稱 參數(shù) 其額定出力 20t/h 最大出力 24t/h 進水溫度 ≤50°C

55、工作壓力(真空度) ≥700mmHg 進水壓力 ≥0.2MP a 出水含氧量 ≤0.05～0.1mg/L 除氧水箱有效容積 6m3 除氧水箱規(guī)格 ?1000mm 除氧器規(guī)格 ?800mm 設(shè)備重量 2730kg 配軟化水進水泵電機功率 IS80-65-160 7.5kW 配水噴射真空泵機組 PSJ-280 配引水泵機組 SZC-20 配水－水混合加熱器 SSH-20 外形尺寸(長×寬×高) 2850×1900×3995mm 第4章 給水和回水系統(tǒng)設(shè)計與計算 4.1 確定給水系統(tǒng)方案 鍋爐房給水系統(tǒng)指由給水設(shè)備和管道組成的連續(xù)系統(tǒng)

56、。最簡單的鍋爐房給水系統(tǒng)是由給水箱、給水泵、給水管道及其配件組成的。 給水設(shè)備是指鍋爐房給水系統(tǒng)中各種水泵和水箱，它和鍋爐的安全運行有密切的關(guān)系。鍋爐給水的中斷可能引起重大事故；因此設(shè)計中應(yīng)使給水設(shè)備能可靠，有效地滿足鍋爐給水的需要。給水系統(tǒng)由給水設(shè)備，連接管道和附件等組成。根據(jù)熱水鍋爐房有無除氧設(shè)備，系統(tǒng)定壓方式，以及系統(tǒng)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)方式等因素，確定系統(tǒng)必須的設(shè)備，進行給水方案設(shè)計。 為了使鍋爐各給水泵之間能相互相切換使用，本鍋爐房采用集中給水系統(tǒng)。 4.2 水系統(tǒng)流程圖 水系統(tǒng)流程圖如下： 除氧器 軟化 水箱 自來水 熱水回水 熱水供水 循環(huán)水泵 補水泵 鍋爐 鍋

57、爐 軟化水處理 圖4-1 水系統(tǒng)流程圖 4.3 水系統(tǒng)主要設(shè)備的選擇計算 4.3.1 水泵的選擇計算 (1)循環(huán)泵的選擇與計算 循環(huán)泵的流量和揚程應(yīng)能滿足鍋爐房給水量和最高揚程的需要，如果鍋爐房設(shè)有減溫減壓裝置，還應(yīng)計入其用水量。由于工業(yè)鍋爐房負(fù)荷一般都不平衡，特別是有季節(jié)性負(fù)荷的鍋爐房負(fù)荷變化更大。因此，循環(huán)泵的容量和臺數(shù)還應(yīng)適應(yīng)全年負(fù)荷變化的要求。 備用循環(huán)泵： 設(shè)置備用循環(huán)泵是為保證在停電，正常檢修和發(fā)生機械故障等情況下，鍋爐仍能得到安全、可靠的供水。為此，設(shè)計規(guī)范和監(jiān)督規(guī)程都明確規(guī)定：鍋爐房應(yīng)設(shè)備用循環(huán)泵，當(dāng)任何一臺水泵停止運行時，其余循環(huán)泵的總流量應(yīng)滿足所有鍋循環(huán)

58、水量的1.1倍給水量。因此，任何一個鍋爐房內(nèi)循環(huán)泵至少設(shè)置兩臺，如果只有兩臺，則每臺循環(huán)泵的流量必須滿足前述1.1倍的要求。 1、鍋爐循環(huán)泵的流量 由前面的計算知，給水量G’=290.41 t/h=290.41 m3/h 循環(huán)水泵流量 m3/h 2、鍋爐循環(huán)泵的揚程 循環(huán)水泵揚程的計算，計算公式如下： (4-1) 式中：H1——鍋爐房內(nèi)部阻力，鍋爐及鍋爐房內(nèi)部阻力，一般取0.05～0.15MPa； H2——供回水管網(wǎng)阻力，由計算得出； H3——最不利環(huán)路內(nèi)部阻力，取50kPa。 供回水管網(wǎng)阻力H2

59、，由計算確定，一般可按每米干管壓降100Pa左右考慮，支管可適當(dāng)取大點，計算得 循環(huán)水泵揚程由式(4-1)計算得 水泵揚程約為45m。 循環(huán)水泵的選擇： 循環(huán)水泵臺數(shù)的選擇，為控制方便，以一臺鍋爐配一臺水泵的形式，故選擇3臺循環(huán)水泵，其中一臺備用。 SLWR系列臥式熱水泵，適用介質(zhì)溫度150℃以下的液體。 循環(huán)水泵技術(shù)參數(shù)如表4-1所示： 表4-1 SLWR150-250(Ι)B臥式熱水泵外形尺寸參數(shù) 名稱 參數(shù) 型號 SLWR150-250(Ι)B 流量 173m3/h 揚程 60m 溫度 ＜150℃ 轉(zhuǎn)速 2900r/min 電機功率 45

60、kW 效率 74% 電壓 380V 氣蝕余量 4.5m 外形尺寸如表4-2所示： 表4-2 SLWR150-250(Ι)B臥式熱水泵外形尺寸參數(shù) 型號 L H a h L2 B 地腳螺栓 SLWR150-250(Ι)B 1050 680 170 325 700 525 4-14 (2)補水泵的計算與選擇 1、鍋爐補水泵的流量 補水泵的流量，應(yīng)等于熱水系統(tǒng)正常補水量和事故補給水量之和，并宜為正常補給水量的4～5倍。一般按熱水系統(tǒng)實際總水量的4%～5%計算。 由前面的計算知補水量：G=13.94t/h=13.94m3/h 選擇鍋爐補

61、水泵時，要求水泵流量為補水量的1.1倍，因此要求選擇水泵的流量為：×1.1×13.94=7.67 m3/h。 2、鍋爐補水泵的揚程 采用補給水泵定壓時，補給水泵的揚程，應(yīng)根據(jù)保證水壓圖水靜壓線的壓力要求來確定。補水泵的臺數(shù)，宜選用兩臺，可不設(shè)備用泵，正常時一臺工作，事故時兩臺全開。 根據(jù)資料，在確定補水泵的揚程時要考慮有一個靜壓余量，即比最高建筑高度20m至少高出2m，另外還要考慮一個安全系數(shù)，因此，根據(jù)資料，選用XA型單級單吸離心泵[1] [3]。 選擇XA型單級單吸離心泵的性能參數(shù)見表4-3： 表4-3 XA32/13型單級單吸離心泵性能參數(shù)表 名稱 參數(shù) 型號 XA32

62、/13 流量 9 m3/h 揚程 24.5m 轉(zhuǎn)速 2900 r/min； 軸功率 1.23 kW 電動機功率 1.5 kW 效率 49％ 汽蝕余量 1.8m 選擇XA型單級單吸離心泵的外形尺寸見表4-4： 表4-4 XA型單級單吸離心泵外形尺寸表 mm L L1 L2 L3 L4 H H B B 791 733 510 68 - 422 182 275 275 4.3.2 補水箱的選擇與計算 (1)鍋爐給水箱的總有效容量 由前面的計算知，補水水量：=13.94t/h 而給水箱的總有效容量為所有運行鍋爐在額定蒸發(fā)

63、量時所需20～60min的給水量。 因此，取有效容量： =13.94t/h×1h=13.94t (2)給水箱的布置 鍋爐給水箱需考慮合理的設(shè)置標(biāo)高，根據(jù)水溫、水壓等計算水泵正常運行所必須的灌注高度或吸上高度。 (3)給水箱的選擇 根據(jù)鍋爐給水箱的總有效容量來選擇給水箱，一般選用方形水箱，在設(shè)置條件允許的情況下，也可以選用圓形水箱。 根據(jù)文獻，本設(shè)計選用方形開式水箱[4]，水箱規(guī)格參數(shù)如表4-5所示： 表4-5 補水箱規(guī)格參數(shù)表 公稱容積/m3 有效容積/m3 長L/mm 寬B/mm 高H/mm 箱頂厚度s2/mm 15.0 15.6 3600

64、 2400 2000 5 箱底厚度s/mm 箱壁厚度s1/mm 底座邊距c/mm 底座間距c1/mm 底座數(shù)量n 本體體積/kg 6 6 450 900 4 2086 4.3.3 除污器的選擇與計算 在鍋爐運行中，給水帶入鍋爐的雜質(zhì)很少被蒸汽或熱水帶走，絕大部分留在鍋水里。隨著鍋水的濃縮，當(dāng)其中的含鹽量或含軌超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值時，必須進行排污——放掉一部分鍋水，同時補充入相同數(shù)量的給水，以避免鍋內(nèi)產(chǎn)生泡沫或汽水共騰，影響蒸汽品質(zhì)和鍋爐的正常運行。 根據(jù)文獻資料，鍋爐的排污方式有連續(xù)排污和定期排污兩種[2]： (1)連續(xù)排污是排除水中鹽分雜質(zhì)。由于上鍋筒蒸發(fā)

65、面附近的鹽分濃度較高，所以連續(xù)排污管就設(shè)置在低水位下面，習(xí)慣上也稱表面排污。為了減少因排污而損失的鍋水和熱量，一般將連續(xù)排污水引到排污擴容器。排污水進入擴容器因壓力的驟降而蒸發(fā)，這部分由排污水汽化而產(chǎn)生的蒸汽被送往大氣式熱力除氧器加熱待除氧處理的軟水。剩下的排污水，則可通過表面式熱交換器將其熱量用于加熱給水。冷卻后的排污水排至地溝。 (2)定期排污主要式排除鍋水中的水渣——松散狀的沉淀物，同時也可以排除鹽分雜質(zhì)。所以，定期排污管是裝設(shè)在下鍋筒的底部或下集箱的底部。在每一根定期排污管上都必須裝有兩個排污閥。排污時，先慢慢開啟僅靠鍋爐的閥門，稱為慢開閥；而后再開啟離鍋爐較遠(yuǎn)那一只快開閥，瞬即排污

66、。排污結(jié)束時，注意要先關(guān)快開閥，以保護慢開閥不致?lián)p壞，更換快開閥而不必停爐。 本設(shè)計熱水鍋爐房采用定期排污系統(tǒng)，定期地打開排排污閥就能達(dá)到排污要求，所有排污水都應(yīng)進入排污將溫池，冷卻至40℃以下進入下水道。 (3)除污器的選擇 由鍋爐房循環(huán)水量＝290.41t/h 查資料知鍋爐給水總管中的流速V=1.5～3m/s，因此取V=2 m/s。 代入d2V=中得： d=0.227m=227mm 根據(jù)文獻[1]，選用臥式直通除污器，其公稱直徑DN250。其規(guī)格參數(shù)如表4-6所示： 表4-6 臥式除污器規(guī)格參數(shù)表（單位：mm） 公稱通徑 筒體直徑 H L L1 L2 L3 L4 DN250 D407×7 370 1250 70 250 300 110 4.4 水系統(tǒng)主要管道的計算 水系統(tǒng)中與設(shè)備直接相連的管段，其管徑與設(shè)備接管孔徑相同。鍋爐房中各種管道內(nèi)徑Dn可按推薦流速w由下式計算： 594.5 mm (4-2) 式中：G——管內(nèi)介質(zhì)流量，t/h； v——管內(nèi)介質(zhì)的比容，