燃油热水锅炉房计算书..

浙江理工大学

建筑环境与设备工程专业

锅炉及锅炉房设备课程设计

（燃油热水锅炉房设计）

班    级  10建环（1）班

姓    名    陈孝岩     

学    号    J********  

设计时间  2013年12月   

指导教师       王厉      

锅炉及锅炉房设备课程设计说明书

一、工程概况:

1.该锅炉房位为一单独建筑，主要为满足该单位淋浴房用热及办公楼冬季采暖需要。

2.锅炉房为单栋一层建筑，层高4.5米。

3.业主要求采用卧式燃油热水锅炉，热交换系统设备放置在锅炉房内统一管理。锅炉房外面已有室外地下储油罐。

4． 水质资料

总硬度H0	永久硬度HFT	暂时硬度HT	总碱度A0	溶解氧	PH
4.8mmol/L	2.4 mmol/L	2.4 mmol/L	2.0 mmol/L	5mg/L	7.0

5． 用热项目

办公楼采暖用热

共四层，一到四层冬季采暖面积均为1500平方米/层，采暖点用风机盘管换热，所需进水温度60度。,

淋浴热水用热

供给淋浴房用热，通过容积式热交换器使得锅炉循环水加热自来水，供应40个淋浴位置，从早上9：00一直开放到晚上8：00。

二、参考文献：

1《锅炉房设计规范》（GB 50041－92版）

2《采暖通风与空气调节制图标准》（GB144-88版）

3《锅炉及锅炉房设备》中国建筑工业出版社

4《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》机械工业出版社

5《锅炉课程设计指导书》中国电力出版社

6《燃油燃气锅炉结构设计及图册》西安交通大学出版社

7《建筑给水排水工程》清华大学出版社

三、建筑平面图： 

锅炉及锅炉房设备课程设计计算书

一、锅炉房系统方案设计：

1、锅炉的选择：根据生产、生活、采暖的每小时的最大耗热量，同时考虑同时使用系数，管网热损失和锅炉房本身自用热量，采用燃油热水锅炉。

2、燃油系统：燃从油罐经埋地管进入室内，连接至锅炉，采用一锅炉一油泵系统，方便且互为备用，3倍设计耗油量进，2倍设计耗油量出，即防止符合突然变化，又使油处于循环状态，可以防止结冻。日用油箱间放置日用油箱，事故油箱，并经常检查，更换，防止结冻。

3、水循环系统：根据业主要求，生活热水供应系统采用容积式换热器经水-水换热，热水供暖采用板式换热器水-水换热供暖，从锅炉出水管出来的水分两路分别至板式换热器和容积式换热器，采用并联管路连接，经回水回到锅炉，不断循环。

4、给水系统：给水从自来水引入口引至水处理间经离子交换器处理，由给水泵引至锅炉进行补水。离子交换器置于水处理间。

5、排烟系统：从锅炉出来得烟气经烟管引至烟囱，烟囱设置于日用油箱间。

二、锅炉本体计算：

1、热负荷计算：

查《锅炉及锅炉房设备》P402，最大热负荷Qmax是选择锅炉的主要依据，可根据附2-1

  KW

，，，——分别为采暖，通风，生产，生活最大热负荷； 

——锅炉房除氧用热；

,,,——分别为采暖，通风，生产，生活负荷同时使用系数；

             ——锅炉房自耗热量和管网热损失系数。

1）采暖季最大计算热负荷

    生活用热负荷：查《建筑给水排水工程》P152表5-2，采暖供回水温度为95℃/70℃，容积式换热器生活热水供回水温度为40℃/5℃，一个淋浴器无淋浴小间小时用水量取300L，热水用热计算公式按《建筑给水排水工程》P158式5-2

 KW

——同类卫生器具数；——同类卫生器具同时使用百分数，公共浴室淋浴器按100%计算；——水的质量热容，=4187J/（Kg.℃）

  KW

式中  ——锅炉房自耗热量和管网热损失系数，取1.05；

      ——采暖用热同时使用系数，取1；

      ——生活用热同时使用系数，生活用热可提前1h加热，故取0.5；

2）非采暖季最大计算热负荷

  KW

2、确定锅炉型号及台数

     根据锅炉房的计算容量，所需热水参数和供应燃料品种，选用2台热功率为1.4MW的卧式燃油热水锅炉，即WNS1.4-0.7-95/70-Q型锅炉，锅炉房额定总功率为2.8MW，采暖季节，工作时两台锅炉运行采暖，非采暖季节，只需投入一台运行，本锅炉房不设备有锅炉，俩台锅炉互为备用，锅炉的检修保养安排在非采暖季节进行。热水锅炉技术参数如下：

型  号	WNS1.4-0.7-95/70-Q	设计热效率	90%
额定热功率	1.4MW	烟囱出口直径	350mm
额定出水压力	0.7MPa	锅炉燃料	柴油，130.7Kg/h
供回水温度	95/70℃	设备总功率	7.5KW

三、水处理系统计算

1、本设计拟采用钠离子交换软化给水。采用低速逆流再生钠离子交换器进行软化。

    锅炉房采暖季的最大给水量即为本锅炉房所需补充的软化水量：  

    

2、钠离子交换器的选择计算（下表）

   查《锅炉及锅炉房设备》P295，表10-2，锅炉给水允许水硬度H=0.03mmol/L，

序号	名 称	符号	单位	计算公式或数据来源	数 值
1	软化水量	Gb	t/h	先前计算	1.01
2	软化速度		m/h	再生或逆洗流速采用3—6m/h	4.5
3	所需交换器截面积	F’	㎡	Gb=1.01/4.5	0.23
4	实际交换器截面积	F	㎡	选用ø600交换器	0.283
5	交换剂层高度	h	m	交换器产品规格	1.6
6	运行时实际软化速度	v	m/h	Gb/F=1.01/0.283	3.57
7	交换剂体积	V	m3	hF=1.6×0.283	0.46
8	交换剂工作能力	E0	ge/ m3	732#树脂1100~1500	1100
9	交换器工作容量	E	ge	V E0=0.46×1100=506	506
10	反洗、还原及正洗时间	T	h	T=++	1.42
11	小反洗时间		min	反洗时间取为15min	15
12	小反洗水流速度		m/h	控制在12m/h一下	9
13	小反洗耗水量	V1	m3	F=0.283×15×9/60	0.
14	静置时间		min	交换剂回落、压脂平整，取用	4
15	再生剂纯度		%	工业用盐，取用	95
16	再生剂单耗	q	g/ge	逆流再生	90
17	再生一次所需再生剂量		Kg	Eq/1000=506×90/(1000×0.95)	48
18	再生液浓度		%	取用	5
19	再生一次稀盐液体积		m3	/1000=48/(1000×0.05)	0.96

20	再生一次耗水量		m3	近似等于	0.96
21	再生速度		m/h	低速逆流再生，取用	1.8
22	再生时间		min	60/F=60×0.96/0.283×1.8	113
23	逆流冲洗时间		min	逆流冲洗时间一般为30~40min	35
24	逆流冲洗耗水量		m3	F/60=5.5×0.283×35/60	0.91
25	小正洗时间		min	小正洗时间为10min左右	10
26	小正洗速度		m/h	取用	8
27	小正洗耗水量		m3	F/60=0.283×8×10/60	0.38
28	正洗时间		min	取用	40
29	正洗速度		m/h	取用	17.5
30	正洗耗水量		m3	F/60=0.283×40×17.5/60	3.3
31	再生需用自来水耗量		m3	++=0.+0.38+3.3	4.32
32	再生需用软水耗量			+=0.96+0.91	1.87
33	再生一次总耗水量		m3	+=4.32+1.87	6.19

    经软化后出水硬度0.03mmol/L，符合《工业锅炉水质标准GB1576—2001》总硬度0.6mmol/L的要求。

 3、再生液（盐液）的配制和贮存设备

 1）、浓盐液池体积计算

    本锅炉房钠离子交换器运行周期为29+5.1=34.1小时，每再生一次需40.3KG，如按照储存10天的食盐用量计算，则浓盐液（浓度26%）池体积为：

 2）、稀盐液池体积计算

    再生一次所需的稀盐液（浓度5%）的体积为0.96 m3，若按有效容积系数0.8计算，稀盐液池体积为1.2 m3。本设计拟用混凝土砌筑一个尺寸为800×1000×1500盐池，浓、稀盐池各为一个。 

5、盐液泵的选择

    盐液泵的作用：其一是将浓盐液提升至稀盐液池；其二是输送稀盐液至离子交换器，过量的部分稀盐液流回稀盐液池进行扰动，使之浓度均匀。盐液泵运转时间短，不需设置备用泵。为防盐液腐蚀，选用102型塑料离心泵一台：流量6t/h，扬程196KPa；电动功率1.7KW，转速2900r/min，进口管径Dg40，出口管径Dg40

6、原水加压泵的选择

    为了确保再生时所需的反洗水压和软化过程所需克服交换器阻力的水压，特设原水加压泵1台：型号IS65-40-250，流量12 m3/h，扬程196KPa，电机Y100L1-4，功率2.2KW，转速1450r/min，进口管径Dg40，出口管径Dg40。

2）排水处理：根据《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》P252表5-3，热水锅炉热水温度≤95℃采用锅内加药水处理，使水质标准达到如下：参考《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》P277表5-23如下：

项目	给水	锅水
悬浮物/(mg/L)	≤20	—
总硬度/(mmol/L)	≤4	—
总碱度/(mmol/L)	—	8—26
PH（25℃）	≥7	10—12
溶解固形物/(mg/L)	—	＜5000

    本设计锅炉采用热水循环系统，对循环回水可采用自动加药装置。锅炉运行时，用户可以根据水质情况选购缓蚀剂、阻垢剂、除氧剂、碱度调节剂等，以改善回水水质。由于采用循环水系统，排水系统主要为排污系统，通过污水管排至下水道，水污染严重的可先进行初步处理再排至下水道。

四、锅炉热水循环系统及热交换系统计算

1、锅炉热水循环系统

1)锅炉循环水量的计算

   t/h

式中      Q——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.℃)；

       ——热水供回水温差，℃。

 t/h

2）循环水泵扬程的计算

式中  ——锅炉房阻力损失，取100KPa；（1.1为富裕压头）

      ——供回水管网阻力损失；

      ——热交换器阻力损失，取50KPa。

式中  ——比摩阻，热水管道取60Pa/m；

      ——供回水管路实际长度；（0.3为局部阻力损失取沿程损失的30%）

循环水泵台数采用一台锅炉配一台泵的形式，故选用2台KQL80-160(1)B立式循环水泵。循环水泵技术参数如下：

型号：KQL80-160(1)B   流量：56.3    扬程：21m

型   号	流量		扬程m	效率%	转 速 r/min	电机功率 kw	汽蚀余量 m	重 量 kg
KQL80-160B	56.3	15.6	21	69	2900	5.5	3.0	98

3)锅炉房循环水进出总管管径计算：

总流量由下式计算：

  t/h（）

若取管内流速为1.5m/s。则每台循环水管管径可由下式计算：

，取DN160mm。

——管道内径，mm；

——工作状态下的体积流量；

——工作状态下的流速，m/s；

4）水泵至锅炉循环水管管径计算：（同上）

  

若取管内流速为1.5m/s。则每台循环水管管径可由下式计算：

水泵至锅炉循环水管管径取。

送至容积式交换器管路：

  

，取90mm。

板式换热器：，取50mm。

2、锅炉补水系统

1）补给水量计算：

 查《锅炉及锅炉房设备》，补水量取循环水量的百分数，公式即为

式中 K——热网补水率，取1%；

 ∴给水量为

若取管内流速为1.5m/s。则每台给水管管径可由下式计算：

取给水管管径20mm。

锅炉补水连接管：，取15mm。

2）补水泵所需扬程计算：

式中  ——补水点压力；（1.1为富裕压头）

      ——补水管路阻力损失，由于管路较短，流量较小，压力损失取2mH2O；

      ——补水箱最低点比补水点高出的距离，本设计，水箱置于设备房，高度取0；

补水点压力根据用户最高点供水压力不汽化情况计算。设计为4× 4.5+3=21 mH2O；

本设计采用1台补给水泵，水泵参数如下：

型 号	流量		扬程 m	效率 %	转速 r/min	电机功率 kw	汽蚀余量 m	重量 kg
KQL20-160	1.8	0.5	33	19	2900	0．75	2.3	29

2、热交换系统：

1）热水供暖热交换系统，热水交换采用板式换热器，与锅炉出水进行热交换，使供暖出水温度到达要求的供热温度60℃，规格型号如下：

产品名称	板式换热器
生产厂商	北京市华都换热设备厂
产品型号	BR0.5Ⅰ
换热器的一次水流量(t／h)：	14.1012
换热器的二次水流量(t／h)：	6.4097
一次水流程数：	1
二次水流程数：	1
换热器的一次水流速(m／s)：	0.8704
换热器的二次水流速(m／s)：	0.3957
换热器的计算传热系数(w／m2℃)：	3307.0387
实际传热面积(m2):	2.5000
换热片总片数(片)：	7
实际换热量(kw) ：	0.0000
一次水实际出口水温:	70
二次水实际出口水温：	60
一次水阻力损失(MPa)：	0.0000
二次水阻力损失(MPa)：	0.0000
传热系数迭代次数：	2
传热量迭代次数：	0

2）热水淋浴热交换系统，根据设计要求采用容积式换热器将锅炉出水温度交换到淋浴热水系统所要求出水温度。

2.1）淋浴热水容积式换热器计算选型：淋浴热水容积式换热器计算选型：设室内供水管道内流速为0.8，

热媒进出水温度95/70℃，一次水供回水温度60/5℃。

贮水容积Ve

 式中S=0.5h为贮热时间，查自《建筑给水排水设计规范》GB15-88选取

（2）总容积

  

（4）计算传热面积

 ① 总传热面积F

（5）确定选型： 

根据上述条件，现选型参数如下：

型号	有效容积  m3	壳体内径  mm	换热面积   m2	热媒耗量  m3/h	热媒耗量   m3/h	换热量  Kcal/h
RV03-8.0	8.0	1800	25.2	12.6	7	316616

五、锅炉排烟系统计算

1）燃油料燃烧所需空气量，根据《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》P65页，当缺乏元素分析数据时，则可根据经验公式（2-7）近似求出标准状态下的值：

——理论空气量，；

——燃油地位发热值，KJ/Kg。

在实际工作中，因为进入锅炉的空气和燃料不可能达到充分而理想的混合，所以送入锅炉的空气量V通常大于理论空气量，才能使燃料尽量燃烧完全，所以

值通常为1.1—1.2.

燃烧所需空气量为：

2）燃料油燃烧烟气量计算：

实际烟气体积计算公式如下：

——理论烟气量，m3/kg；

——标准状态下CO2体积，m3/kg；

——标准状态下SO2体积，m3/kg；

——标准状态下N2体积，m3/kg；

——标准状态下水蒸气体积，m3/kg；

所以锅炉房设计小时烟量为

3）排烟温度计算：根据

——烟气量，m3/h；

B——锅炉额定负荷下燃油消耗量，m3/h；

——炉膛出口处的过程空气系数下相应于每标准状态m3燃气的排烟量，m3/ m3；

——烟道漏风系数，一般取0.05；

——1 m3燃油燃烧所需的理论空气量，m3/ m3；

——排烟温度，℃。

4）烟道管网计算：

根据《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》P284页，表6-1，采用机械引风，采用金属管道，流速选用16m/s。

根据式（6-5）：

F——流道截面面积，；

——烟气流量，m3/h；

——烟气流速，m/s；

所以

选用外径D280mm的风管，外径允许偏差为±1mm，壁厚为0.75mm。

单台锅炉的排烟量：

  

选用外径D200mm的风管，外径允许偏差为±1mm，壁厚为0.75mm

5）烟囱直径计算：

烟囱高度确定：根据《锅炉及锅炉房设备》P259，表8-6，烟囱最低允许高度取为20m，故取烟囱高度22m。

根据《锅炉及锅炉房设备》P259，烟囱直径

烟囱底部（进口）直径为：

——烟囱锥度，通常取0.02—0.03。

烟囱底部直径取280mm,烟囱出口直径根据所选锅炉型号，烟囱出口直径为350mm。

6）排烟风机选型

烟道阻力计算：锅炉烟道通常是截面较大长度较短，因而摩擦力较小，烟道的总阻力值主要由局部阻力来确定，因此机械通风时，摩擦阻力计算可以进一步做一些简化，局部阻力计算，烟道三通，局部阻力系数3.0，锅炉接管阻力系数0.5，变径管阻力系数0.5，所以ξ=3+0.5×2+0.5=4.5，

，由于沿程阻力损失较小，故取局部阻力损失的10%，所以

烟囱阻力计算：烟囱阻力损失故所需风机压力

排烟风机选型如下：

型号	低速工况
	转速r/min	风量m3/h	风压Pa	电动机功率kW
	620-1180	8300-25500	230-1180	2—15
No.8C	高速工况
	转速r/min	风量m3/h	风压Pa	电动机功率kW
	930-1590	12500-31000	510-2500	6—30

六、燃油系统计算

1）燃油系统：

本设计燃油系统采用柴油，2台130.7Kg/h锅炉，淋浴按提前0.5个小时加热，淋浴热水供应从早上9点连续供应到8点，共计11.5个小时，采暖季节热水供暖按24小时供应，非采暖季节停用。采用两台油泵，采暖季节两台同时运行，非采暖季节一台油泵运行，安检安排在非采暖季节。

2）燃油量计算：

2.1）采暖季节：

每周按5天计算，一个星期耗油量为：

，故选用40A型直埋式储油罐，油罐型号如下：

型号	容积
JDXL A-2.4-32	40

日用耗油量为：，日用油箱的总容量一般不大于锅炉房一昼夜的需要量，对于柴油，需要的热轴油日用油箱容量不大于1,故日用油箱选型型号如下：

型号	容积
RQ-1.0	1.0

事故油箱选用：当储油罐不能向锅炉供油或者日用油箱由于故障不能供油时，可在锅炉设置事故油箱，事故油箱油量一般为1-3天日用油量，本设计取1天，故日用耗油量为：，故选型如下：

型号	容积
RQ-8	8.0

2.2）非采暖季节：，剩余油量可作为储备用。

3)燃道水力计算：

根据《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》P114，式2-45，,其中供按最大设计小时耗油量的3倍计算，回按最大设计小时耗油量的2倍计算，所以，故取DN20(Φ25×2.5)的。回故也取DN20(Φ25×2.5)。

燃道压力降计算：

式中  ——沿程阻力损失；

——局部阻力损失，局部阻力损失取沿程阻力损失的30%；

流速计算：查《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》P124表2-55，流量为0.48，流速为0.424，根据流速，查《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》P11表2-50， 

选用恩式粘度为1—2的油质。运动粘度选为0.1×10-4m2/s, 查《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》P124表2-55,m每100m压降为34KPa。供回管路长度共为50m,故

4）油泵计算选型

油泵扬程的计算

 ——锅炉房阻力损失，取100KPa；（1.1为富裕压头）——供回网阻力损失；

选用两台燃油泵，分别接至两台锅炉，采暖季节两台同时运行，非采暖季节一台运行。根据上述条件，选用YG型离心油泵参数如下：

型号	流量		扬程 m	效率 %	转速 r/min	电机功率 kw	汽蚀余量 m		重量 kg
	m3/h	l/s
YG20-110	1.8	0.50	16	25	2900	0.37	2.3	25

5）燃油燃烧器选择：

根据燃油量，燃油压力，燃油温度等，选用两台燃烧器，选择燃油燃烧器如下：

型号	燃油量（Kg/h）	控制方式	结构形式	电机功率（KW）	电源
PX300	100~300	比例式	可移动法兰	5.5KW	380V/50HZ/3f