建筑環(huán)境與設(shè)備工程 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)

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1、東北石油大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 題目 大慶市某燃?xì)夤徨仩t房工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè) 建筑環(huán)境與設(shè)備工程 學(xué)號(hào) 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(jì)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(jì)內(nèi)容和基本要求 1.鍋爐型號(hào)及臺(tái)數(shù)選擇 2.水處理方案設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇 3.給水和回水系

2、統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.送引風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)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(jì)施工說(shuō)明等。 三、設(shè)計(jì)參考資料 [1]奚士光等.鍋爐及鍋爐房設(shè)備[M].北京：中國(guó)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(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003. [4] GB 50041-2008鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. [5] GB50028-93（1999ZF）城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)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(jì)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(hù)環(huán)境方面的要求。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括以下五大部分：鍋爐型號(hào)及臺(tái)數(shù)選擇；水處理方案設(shè)計(jì)與設(shè)備的選擇計(jì)算；鍋爐水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備的選擇計(jì)算；鍋爐通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備的選擇計(jì)算；燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的確定及設(shè)備選擇計(jì)算。該鍋爐房選用WNS10.5-1.25/130/70-Q型燃?xì)忮仩t2臺(tái)，鍋爐房總?cè)萘繛?1MW

4、；補(bǔ)給水軟化采用全自動(dòng)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(jī)，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)猓粺崴仩t房；工藝系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；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(lái)發(fā)展方向 3 1.4 鍋爐房工藝設(shè)計(jì)的原則 4 第2章 鍋爐型號(hào)及臺(tái)數(shù)選擇 5 2.1 鍋爐房熱負(fù)荷計(jì)算 5 2.2 鍋爐房燃?xì)赓Y料 7 2.3 鍋爐型號(hào)和臺(tái)數(shù)選擇 7 第3章 水處理方案設(shè)計(jì)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(jì)算 10 3.3 除氧方法的確定及其設(shè)備的選擇計(jì)算 17 第4章 給水和回水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)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(jì)算 21 4.4 水系統(tǒng)主要管道的

9、計(jì)算 25 第5章 送引風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 26 5.1 燃料資料的校核 26 5.2 空氣量和煙氣量的計(jì)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(jì) 30 5.6 煙囪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 32 5.7 排煙總阻力驗(yàn)證 35 第6章 燃?xì)鈿夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 36 6.1 燃?xì)庹{(diào)壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 36 6.2 鍋爐房?jī)?nèi)燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 41 6.3 鍋爐房燃?xì)庀到y(tǒng)的管道設(shè)計(jì)計(jì)算 42 結(jié) 論 44 參考文獻(xiàn) 45 致 謝 46 附 錄 47 前 言 隨著社會(huì)的進(jìn)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(duì)

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(shí)也對(duì)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(xiàng)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(hào)及臺(tái)數(shù)選擇，是主要?jiǎng)恿υO(shè)備鍋爐的合理選擇；第三部分為水處理方案設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇；第四部分為給水、回水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算；第五部分為鍋爐通風(fēng)系統(tǒng)的確定及設(shè)備選擇計(jì)算；第六部分為燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇；第三至第六部分為鍋爐房工藝設(shè)計(jì)的核心部分

11、，涉及到具體工藝流程，設(shè)計(jì)時(shí)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(diǎn)核心內(nèi)容及完成的主要任務(wù)。 通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)過(guò)的專業(yè)課知識(shí)特別是鍋爐方面的知識(shí)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱各種設(shè)計(jì)資料，參考文獻(xiàn)，學(xué)到了許多課本上沒(méi)有的新知識(shí)和新理論，結(jié)合所學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)，將理論與實(shí)踐充分相結(jié)合，使自己的專業(yè)水平有所提高。所以說(shuō)，在這次設(shè)計(jì)中我不但鞏固了舊知識(shí)而且還增長(zhǎng)新見(jiàn)識(shí)，學(xué)會(huì)了不少設(shè)計(jì)與實(shí)踐的先進(jìn)方法，熟悉了設(shè)計(jì)規(guī)范，受益良多，為以后的工作積累了一定的知識(shí)基礎(chǔ)。 第1章 概述 1.1 爐房工藝 鍋爐是中國(guó)主要的熱能動(dòng)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(jìn)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(dòng)、發(fā)電等，把用于此種用途的鍋爐稱之為動(dòng)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(guó)制造和使用的鍋爐是量大面廣的供熱鍋爐，根據(jù)目前國(guó)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(diǎn)研究和使用的對(duì)象。 要順利完成化學(xué)能與熱能之間的轉(zhuǎn)換，或者說(shuō)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(shí)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(shí)工作的過(guò)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(jì)、鍋爐房設(shè)備系統(tǒng)的安裝調(diào)試及其運(yùn)行檢修外，還應(yīng)該包括鍋爐房的節(jié)能及環(huán)境保護(hù)、鍋爐房的經(jīng)濟(jì)等方面的內(nèi)容。 1.2 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀 目前我國(guó)正在向著多極化的能源消費(fèi)格局和多極化的用熱消費(fèi)格局不斷發(fā)展。雖然這種多極化的供熱方式將在未來(lái)取得很大的進(jìn)步，但目前我國(guó)的用熱消費(fèi)的主體仍然來(lái)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(guó)鍋爐(包括在役和新建)裝

15、機(jī)總量約50多萬(wàn)臺(tái)，鍋爐平均容量在2.4t/h左右，分布在冶金、機(jī)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(guó)外平均水平低15%以上。我國(guó)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(wàn)t/a，煙塵800萬(wàn)t/a，CO2 6億t/a；排放灰渣8700萬(wàn)t/a。雖然對(duì)容量稍大的燃煤工業(yè)鍋爐進(jìn)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(méi)有從根本上解決問(wèn)題，更何況大多數(shù)的生活鍋爐并沒(méi)有得到進(jìn)一步的改進(jìn)。致使我們國(guó)家環(huán)境污染問(wèn)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(lái)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(guó)在用工業(yè)鍋爐裝機(jī)總量已達(dá)到50.12萬(wàn)臺(tái)，折合約125.69萬(wàn)蒸噸。蒸汽鍋爐33.55萬(wàn)臺(tái)，共85.4萬(wàn)蒸噸；熱水鍋爐16.58萬(wàn)臺(tái)，約為28.87萬(wàn)MW，折合40.3萬(wàn)蒸噸，約占工業(yè)鍋爐總量的32%。用于生產(chǎn)的約為23.8萬(wàn)臺(tái)，計(jì)68.87萬(wàn)蒸噸，平均單機(jī)容量2.89t/h，占總裝機(jī)容量的54.8%；用于生活的約為26.3萬(wàn)臺(tái)，計(jì)57萬(wàn)蒸噸，平均容量為2.17t/h，占45.3%。從燃料結(jié)構(gòu)上來(lái)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(lái)發(fā)展方向 中國(guó)一次能源以煤為主的格局在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)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(zhǎng)時(shí)間，煤炭工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀在短期內(nèi)也不會(huì)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(guó)每年新安裝的中小型鍋爐約3萬(wàn)多臺(tái)。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(qiáng)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，清潔、高效中小型燃煤鍋爐在中國(guó)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(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，需求量將超過(guò)每年新增容量的30%以上，市場(chǎng)潛力巨大。 鍋爐的未來(lái)發(fā)展方向大致有以下幾方面[23][24]： (1)含有自動(dòng)進(jìn)煤和除灰的燃用洗選和篩分塊煤的機(jī)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(jī)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(duì)能源消費(fèi)和用熱消費(fèi)(當(dāng)然也可以包

19、含用冷消費(fèi))結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底調(diào)整的時(shí)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(gè)全新的高度上理解在役供熱改造技術(shù)的時(shí)候了。在這種新的發(fā)展時(shí)期，我們應(yīng)該用一種理性的思維來(lái)認(rèn)真審視中小型鍋爐目前存在的問(wèn)題，思考其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)的原則 鍋爐房工藝設(shè)計(jì)遵循的總設(shè)計(jì)原則概括為：遵規(guī)守法、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。 遵規(guī)守法：做到嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)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(jì)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(guó)環(huán)境保護(hù)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(jì)中采取防火、防水、防暴、防垢、防凍等措施，確保鍋爐運(yùn)行后安全可靠。 經(jīng)濟(jì)合理：經(jīng)濟(jì)合理與節(jié)能有密切關(guān)系，鍋爐房工藝設(shè)計(jì)中采取一系列節(jié)能措施，如在鍋爐型號(hào)與臺(tái)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(jī)等)的選擇方案確定時(shí)，進(jìn)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(hào)及臺(tái)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(jìn)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(hào)及臺(tái)數(shù)的確定取決于計(jì)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(jì)算 計(jì)算鍋爐房熱負(fù)荷應(yīng)根據(jù)以下幾點(diǎn)： (1)鍋爐容量根據(jù)各熱用部門所提供的熱負(fù)荷資料進(jìn)行計(jì)算。 (2)在計(jì)算熱負(fù)荷時(shí)應(yīng)避免層層加碼，這樣不會(huì)造成鍋爐房容量過(guò)大。 (3)盡量利用余熱以減少鍋爐房的供熱量，在計(jì)算熱負(fù)荷時(shí)扣除已利用的余熱。 2.1.1 鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算 列出鍋爐的設(shè)計(jì)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(yùn)行調(diào)節(jié)的依據(jù)。 鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷是選擇鍋爐的主要依據(jù)，可根據(jù)各項(xiàng)原始熱負(fù)荷、同時(shí)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(xiàn)，得到鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)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(jì)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(shí)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(dòng)給水泵熱耗大，但正常運(yùn)行時(shí)使用電動(dòng)給水泵，所以汽動(dòng)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(jì)原始資料知，供熱最大熱負(fù)荷：Q1=20MW。 設(shè)計(jì)熱負(fù)荷由式(2-1)計(jì)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(shí)使用系數(shù)K1=1.0。 表1-1 同時(shí)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(jì)算 平均熱負(fù)荷是選

24、擇鍋爐臺(tái)數(shù)的參考因素之一，通常鍋爐房一臺(tái)鍋爐檢修時(shí)，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(xiàn)，得到采暖平均熱負(fù)荷的計(jì)算公式[2]： (2-2) 式中：t n——采暖房間室內(nèi)計(jì)算溫度，tn=18℃； t w——采暖期采暖室外計(jì)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(jì)算得： =12.73MW 2.1.3 鍋爐房全年熱負(fù)荷計(jì)算 全年熱負(fù)荷是計(jì)算全年燃

25、料消耗量的依據(jù)，也是技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的一個(gè)依據(jù)。根據(jù)文獻(xiàn)，得到全年熱負(fù)荷的計(jì)算公式[3]： (GJ/a) (2-3) 式中：Q1——供暖設(shè)計(jì)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(jì)算溫度，t w =-26℃； t n——采暖房間室內(nèi)計(jì)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(jì)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(jì)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(hào)和臺(tái)數(shù)選擇 鍋爐型號(hào)和臺(tái)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(jì)方面的合理性，使鍋爐房在冬、夏季均能達(dá)到經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行。 2.3.1 鍋爐型號(hào)選擇要求 鍋爐型號(hào)選擇應(yīng)按以下幾點(diǎn)原則進(jìn)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(duì)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(tái)數(shù)配合)能經(jīng)濟(jì)的適應(yīng)用戶熱負(fù)荷的變化，一般燃煤鍋爐的經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，但也不應(yīng)使選用的鍋爐型號(hào)過(guò)大。

28、 (4)優(yōu)先選用國(guó)家經(jīng)委和國(guó)家機(jī)械工業(yè)部公布推廣的節(jié)能鍋爐產(chǎn)品和經(jīng)中國(guó)工業(yè)鍋爐行業(yè)評(píng)審委員會(huì)評(píng)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(hào)的鍋爐，以便于布置，運(yùn)行和檢修。如需要選用不同型號(hào)的鍋爐時(shí)，一般不超過(guò)兩種。 2.3.2 鍋爐臺(tái)數(shù)選擇要求 鍋爐的臺(tái)數(shù)應(yīng)考慮對(duì)負(fù)荷變化和意外事故的適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性等要求。一般來(lái)說(shuō)，單機(jī)容量較大的鍋爐其效率較高，鍋爐房占地面積小，運(yùn)行人員少，經(jīng)濟(jì)性好，但臺(tái)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(xiàn)[7]中規(guī)定：當(dāng)鍋爐房?jī)?nèi)最大一臺(tái)鍋爐檢修時(shí)，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(tái)數(shù)一般

29、不少于2臺(tái)；當(dāng)選用1臺(tái)鍋爐能滿足熱負(fù)荷和檢修需要時(shí)，也可只裝置1臺(tái)。對(duì)于新建鍋爐房鍋爐臺(tái)數(shù)不宜超過(guò)5臺(tái)；擴(kuò)建和改建時(shí)，最多不宜超過(guò)7臺(tái)。國(guó)外有關(guān)文獻(xiàn)認(rèn)為，新建鍋爐房?jī)?nèi)裝設(shè)鍋爐的最佳臺(tái)數(shù)為3臺(tái)[10]。 2.3.3 備用鍋爐選擇要求 文獻(xiàn)中提到《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定“運(yùn)行的鍋爐每?jī)赡陸?yīng)進(jìn)行一次停爐內(nèi)外部檢驗(yàn)，新鍋爐運(yùn)行的頭兩年及實(shí)際運(yùn)行時(shí)間超過(guò)10年的鍋爐，每年應(yīng)進(jìn)行一次內(nèi)外部檢驗(yàn)”。在上述計(jì)劃?rùn)z修或臨時(shí)事故停爐時(shí)，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(jì)損失時(shí)，應(yīng)設(shè)備用鍋爐[11]。 2.3.4 實(shí)際選擇 本設(shè)計(jì)中采用的燃料為天然氣，鍋爐房設(shè)計(jì)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(duì)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(tái)10.5MW的選爐方案。最終綜合備用性、擴(kuò)建余地、建筑造價(jià)、人員編制、及使鍋爐臺(tái)數(shù)不致過(guò)多等方面，選用方案。再根據(jù)計(jì)算得到的最大熱負(fù)荷，選擇鍋爐的型號(hào)。由文獻(xiàn)中選取，采用WNS10.5-1.25/130/70-Q型鍋爐2臺(tái)[4]。即2臺(tái)運(yùn)行時(shí)正好滿足最大熱負(fù)荷21MW，當(dāng)熱負(fù)荷較小時(shí)可運(yùn)行1臺(tái)，因?yàn)殄仩t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(hào) 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(jì)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(hào)及廠家 G70/2-A(RSM70/2-A)德國(guó)威索 鍋爐燃燒控

32、制方式 全自動(dòng)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(jī)電功率 37 kW 鍋爐外形尺寸(長(zhǎng)×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(jì)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(lái)水廠供應(yīng)的生活用水（自來(lái)水），由于其中含有雜質(zhì)，都必須經(jīng)過(guò)處理后才能作為鍋爐給水，否則會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

33、因此，鍋爐房必須設(shè)計(jì)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(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 3.1 水處理內(nèi)容的確定 鍋爐房用水來(lái)自城市供水管網(wǎng)，水質(zhì)已經(jīng)過(guò)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(bǔ)給水必須經(jīng)過(guò)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(bǔ)給水必須經(jīng)

34、過(guò)除氧處理。 3.2 軟化系統(tǒng)的確定及其設(shè)備的選擇計(jì)算 3.2.1 確定水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力 鍋爐補(bǔ)給水應(yīng)進(jìn)行軟化處理，凝結(jié)回水一般不需軟化處理。 根據(jù)文獻(xiàn)，水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力可由下式計(jì)算[10]： (3-1) 式中：Gpw ——鍋爐排污量，t/h； Grw ——熱水管網(wǎng)補(bǔ)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(bǔ)給水量應(yīng)由供熱設(shè)計(jì)提供，《暖通規(guī)范》規(guī)定:熱網(wǎng)補(bǔ)給水量應(yīng)為循環(huán)水量的1%。但應(yīng)

35、說(shuō)明，當(dāng)前熱水管網(wǎng)實(shí)際漏水量普遍偏大，因而在廠區(qū)供熱設(shè)計(jì)中往往采用4%。 本設(shè)計(jì)為熱水鍋爐房的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，水處理設(shè)備計(jì)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(jì)算得： 因此，熱水管網(wǎng)補(bǔ)給水量?。? 水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力由式(3-2)計(jì)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(dòng)床﹑流動(dòng)床﹑移動(dòng)床等。浮動(dòng)床﹑流動(dòng)床﹑移動(dòng)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(yùn)行。固定床離子交換設(shè)備無(wú)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(duì)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(jì)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(jí)和雙級(jí)兩種，裝有樹(shù)脂的固定床逆流再生鈉離子交換器，進(jìn)水總硬度一般小于6.5mmol/L，最高進(jìn)水總硬度小于10mmol/L，單級(jí)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(jí)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(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和磺化媒。樹(shù)脂的交換容量大，變換速度快，但價(jià)格較高；磺化媒的交換容量小，交換速度慢，但價(jià)格較低。經(jīng)綜合比較，一般采用樹(shù)脂較多。 本設(shè)計(jì)確定鈉離子交換器采用001×7型樹(shù)脂。 3.2.3 軟化設(shè)備的選擇計(jì)算

38、 (1)鈉離子交換器的選擇計(jì)算查文獻(xiàn)得下表[1]： 表3-1 逆流再生鈉離子交換器的選擇計(jì)算表 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或數(shù)據(jù)來(lái)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(qiáng)酸陽(yáng)離子) 樹(shù)脂 5 軟化速度 m/h 查表5-25 20 6 交換器計(jì)算截面積 m2 0.697 7 交換器同時(shí)工作臺(tái)數(shù)

39、 臺(tái) 選定 1 8 交換器選用臺(tái)數(shù) 臺(tái) 2n或n+1 2 9 交換器直徑 m 選定 1.2 10 交換器實(shí)際截面積 m2 1.13 11 實(shí)際軟化速度 m/h 12.34 12 樹(shù)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(shù)脂體積 m3 2.26 16 交換器樹(shù)脂總裝載量 kg/臺(tái) 查表5-26 1989 17 單臺(tái)交換容量 mol/L 查表5

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

41、量 m3/臺(tái) 317.1 26 交換器進(jìn)水小時(shí)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(jìn)水小時(shí)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(xiàn)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(shí)，應(yīng)將Qb相除而再生置換軟水自耗量(qc)應(yīng)計(jì)入Qb，各項(xiàng)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(jìn)水小時(shí)最大流量應(yīng)滿足正反洗流量的需要，進(jìn)水壓力一般要求

42、≤0.2MPa。 (2)離子交換器選擇型號(hào) 方案一： 根據(jù)表3-1在文獻(xiàn)中選用無(wú)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(yùn)行控制方便可以選擇JK系列水力自動(dòng)軟水器進(jìn)行軟化水處理，知道水處理量即可選擇，型號(hào)選擇JK200-400×4型全自動(dòng)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(dòng)軟化水處理器參數(shù)表 型號(hào) 流量t/h 樹(shù)脂總裝載量kg 樹(shù)脂罐Φ×H×個(gè)mm 鹽箱尺寸Φ×H mm 鹽箱個(gè)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(dòng)軟化水處理器工作特點(diǎn)： 1、不用電源：杜絕了電氣故障系統(tǒng)故障、停電故障、簡(jiǎn)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(jiǎn)單：不要求使用者具備專業(yè)知識(shí)，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(shí)出水； 4、流量控制：確保了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)了低耗鹽、高質(zhì)量出水； 6、維護(hù)簡(jiǎn)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(shuō)明： 1、進(jìn)水溫度5-50℃； 2、出水硬度≤0.03mmol/L； 3、處理流量超過(guò)20t/h的用戶，可以增加組合桃樹(shù)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(jiǎn)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(dòng)，節(jié)能環(huán)保。居于以上優(yōu)點(diǎn)，最終選擇方案二為本設(shè)計(jì)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(jì)量、輸送等功能。陽(yáng)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(shí)，根據(jù)水處理量決定交換器的型號(hào)、臺(tái)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(shí)，經(jīng)單級(jí)鈉離子交換器后，可以做鍋爐給水。當(dāng)原水硬度＞8mmol/L時(shí)，單級(jí)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(jí)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(jí)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(yùn)

46、行水流速計(jì)算，采用磺化酶為交換劑時(shí)，運(yùn)行流速一般為10～20m/h，采用離子交換樹(shù)脂時(shí)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(tái)數(shù)一般不少于兩臺(tái)，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(duì)硬度較低的原水（＜2mol/L），也可采用順流再生，設(shè)備簡(jiǎn)單操作方便。 離子交換劑采用離子交換樹(shù)脂，001型樹(shù)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(tái)數(shù)較多，需要兩臺(tái)同時(shí)再生時(shí)，可按兩次再生用量計(jì)算。 再生一臺(tái)氯化鈉消耗量計(jì)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(jí)有關(guān)，計(jì)算中可取0.96～0.98； b——再生劑單耗，g/mol，001型樹(shù)脂為120～150(順流)，80～100(逆流)。 再生1臺(tái)氯化鈉消耗量由式(3-4)計(jì)算得： kg 離子交換器再生過(guò)程的自耗水和清水量，根據(jù)各操作過(guò)程控制流速和所需時(shí)間計(jì)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(lái)確定。 稀溶鹽池的

48、體積V1計(jì)算公式如下： m3 (3-5) 式中：B——一次再生用鹽量，B=203.4kg/臺(tái)； Cy——鹽溶液濃度，%，最佳濃度應(yīng)根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)在運(yùn)行中優(yōu)選，一般采用4%～8%； ——鹽溶液密度，t/m3，見(jiàn)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(jì)算得： m3 再生鹽量較小時(shí)，再生用鹽可以干貯存，用鹽量較大時(shí)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(jì)算V2可按下式計(jì)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(yùn)行時(shí)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(jì)算得： m3 根據(jù)計(jì)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(jì)尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：1.5m×1.5m×2m 濃鹽池設(shè)計(jì)尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：1.0m×1.5m×2m 采用鹽池

50、制備鹽溶液時(shí)，要設(shè)置過(guò)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(guò)濾層設(shè)在鹽池內(nèi)時(shí)，應(yīng)由水沖洗設(shè)施；如果這樣做有困難，可選用鹽過(guò)濾器。 3.3 除氧方法的確定及其設(shè)備的選擇計(jì)算 3.3.1 鍋爐氧腐蝕機(jī)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(shí)將金屬腐蝕透。若水中含其它氣體特別是CO2時(shí)，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(yùn)行和使用壽命，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)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(jì)運(yùn)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(jìn)行除氧的一種方式，其過(guò)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(jìn)行除氧的一種方式，只是除氧時(shí)是在低于大氣壓力下進(jìn)行的，出水溫度為30～60℃之間，其除氧過(guò)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(jìn)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(qiáng)烈混合，使溶解于水中的氧大量擴(kuò)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(guò)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(jì)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(dú)完成除氧過(guò)程，有的只能作為輔助除氧。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體條件，在滿足國(guó)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(duì)較大，溫度相對(duì)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(diǎn)，且除氧效果好，工作可靠。因此本設(shè)計(jì)宜采用真空除氧系統(tǒng)。 3.3.4 除氧器的選擇計(jì)算 前面已經(jīng)計(jì)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(jìn)水溫度 ≤50°C

55、工作壓力(真空度) ≥700mmHg 進(jìn)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(jìn)水泵電機(jī)功率 IS80-65-160 7.5kW 配水噴射真空泵機(jī)組 PSJ-280 配引水泵機(jī)組 SZC-20 配水－水混合加熱器 SSH-20 外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高) 2850×1900×3995mm 第4章 給水和回水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)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(jiǎn)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(yùn)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(jì)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(wú)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(jìn)行給水方案設(shè)計(jì)。 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(lái)水 熱水回水 熱水供水 循環(huán)水泵 補(bǔ)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(jì)算 4.3.1 水泵的選擇計(jì)算 (1)循環(huán)泵的選擇與計(jì)算 循環(huán)泵的流量和揚(yáng)程應(yīng)能滿足鍋爐房給水量和最高揚(yáng)程的需要，如果鍋爐房設(shè)有減溫減壓裝置，還應(yīng)計(jì)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(tái)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(jī)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(jì)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(tái)水泵停止運(yùn)行時(shí)，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(gè)鍋爐房?jī)?nèi)循環(huán)泵至少設(shè)置兩臺(tái)，如果只有兩臺(tái)，則每臺(tái)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(jì)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(yáng)程 循環(huán)水泵揚(yáng)程的計(jì)算，計(jì)算公式如下： (4-1) 式中：H1——鍋爐房?jī)?nèi)部阻力，鍋爐及鍋爐房?jī)?nèi)部阻力，一般取0.05～0.15MPa； H2——供回水管網(wǎng)阻力，由計(jì)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(jì)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(diǎn)，計(jì)算得 循環(huán)水泵揚(yáng)程由式(4-1)計(jì)算得 水泵揚(yáng)程約為45m。 循環(huán)水泵的選擇： 循環(huán)水泵臺(tái)數(shù)的選擇，為控制方便，以一臺(tái)鍋爐配一臺(tái)水泵的形式，故選擇3臺(tái)循環(huán)水泵，其中一臺(tái)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(hào) SLWR150-250(Ι)B 流量 173m3/h 揚(yáng)程 60m 溫度 ＜150℃ 轉(zhuǎn)速 2900r/min 電機(jī)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(hào) L H a h L2 B 地腳螺栓 SLWR150-250(Ι)B 1050 680 170 325 700 525 4-14 (2)補(bǔ)水泵的計(jì)算與選擇 1、鍋爐補(bǔ)水泵的流量 補(bǔ)水泵的流量，應(yīng)等于熱水系統(tǒng)正常補(bǔ)水量和事故補(bǔ)給水量之和，并宜為正常補(bǔ)給水量的4～5倍。一般按熱水系統(tǒng)實(shí)際總水量的4%～5%計(jì)算。 由前面的計(jì)算知補(bǔ)水量：G=13.94t/h=13.94m3/h 選擇鍋爐補(bǔ)

61、水泵時(shí)，要求水泵流量為補(bǔ)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(bǔ)水泵的揚(yáng)程 采用補(bǔ)給水泵定壓時(shí)，補(bǔ)給水泵的揚(yáng)程，應(yīng)根據(jù)保證水壓圖水靜壓線的壓力要求來(lái)確定。補(bǔ)水泵的臺(tái)數(shù)，宜選用兩臺(tái)，可不設(shè)備用泵，正常時(shí)一臺(tái)工作，事故時(shí)兩臺(tái)全開(kāi)。 根據(jù)資料，在確定補(bǔ)水泵的揚(yáng)程時(shí)要考慮有一個(gè)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(gè)安全系數(shù)，因此，根據(jù)資料，選用XA型單級(jí)單吸離心泵[1] [3]。 選擇XA型單級(jí)單吸離心泵的性能參數(shù)見(jiàn)表4-3： 表4-3 XA32/13型單級(jí)單吸離心泵性能參數(shù)表 名稱 參數(shù) 型號(hào) XA32

62、/13 流量 9 m3/h 揚(yáng)程 24.5m 轉(zhuǎn)速 2900 r/min； 軸功率 1.23 kW 電動(dòng)機(jī)功率 1.5 kW 效率 49％ 汽蝕余量 1.8m 選擇XA型單級(jí)單吸離心泵的外形尺寸見(jiàn)表4-4： 表4-4 XA型單級(jí)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(bǔ)水箱的選擇與計(jì)算 (1)鍋爐給水箱的總有效容量 由前面的計(jì)算知，補(bǔ)水水量：=13.94t/h 而給水箱的總有效容量為所有運(yùn)行鍋爐在額定蒸發(fā)

63、量時(shí)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(jì)算水泵正常運(yùn)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(lái)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(xiàn)，本設(shè)計(jì)選用方形開(kāi)式水箱[4]，水箱規(guī)格參數(shù)如表4-5所示： 表4-5 補(bǔ)水箱規(guī)格參數(shù)表 公稱容積/m3 有效容積/m3 長(zhǎng)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(jì)算 在鍋爐運(yùn)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(guò)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值時(shí)，必須進(jìn)行排污——放掉一部分鍋水，同時(shí)補(bǔ)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(yùn)行。 根據(jù)文獻(xiàn)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(kuò)容器。排污水進(jìn)入擴(kuò)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(guò)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(shí)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(gè)排污閥。排污時(shí)，先慢慢開(kāi)啟僅靠鍋爐的閥門，稱為慢開(kāi)閥；而后再開(kāi)啟離鍋爐較遠(yuǎn)那一只快開(kāi)閥，瞬即排污

66、。排污結(jié)束時(shí)，注意要先關(guān)快開(kāi)閥，以保護(hù)慢開(kāi)閥不致?lián)p壞，更換快開(kāi)閥而不必停爐。 本設(shè)計(jì)熱水鍋爐房采用定期排污系統(tǒng)，定期地打開(kāi)排排污閥就能達(dá)到排污要求，所有排污水都應(yīng)進(jìn)入排污將溫池，冷卻至40℃以下進(jìn)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(xiàn)[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(jì)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(jì)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，