摘要：由于近年来煤质有较大的变化，煤种杂、煤质差、煤种质量严重偏离设计煤种。对锅炉的稳定燃烧，安全经济运行，以及相应的辅助的系统尤其是制粉系统和除灰系统会产生了很大的影响，锅炉辅助设备故障率显著增加，严重威胁了锅炉的正常运行。因此对此进行了详细的分析并提出了相应的解决措施，结果表明经过适当的改造可以有效的是锅炉的效率得以提高，故障降低。

关键词：煤质变差 稳定燃烧 经济安全  措施

近几年来 , 由于燃煤市场情况的变化 , 电厂燃煤质量出现持续下降 ,主要表现在发热量、挥发分的下降和灰分的增加及燃烧特性的恶化。由于煤质变化偏离设计范畴要求 ,导致锅炉燃烧不稳定 ,灭火事故时有发生 , 影响机组的安全稳定运行。

1.煤质变差对锅炉稳定燃烧的影响及改进措施

 (1)运行情况

从表中可以看出，从 20## 年开始 , 来煤质量开始变差 ,一些批次的来煤质量偏离设计值。当燃烧到较低挥发分、较低发热量和较高灰分的煤种时 ,炉内出现燃烧不稳的状况 , 如着火推迟、火焰忽明忽暗、炉膛负压波动、火监闪烁等 ,严重时则发生锅炉灭火而导致机组跳闸。

（2）原因分析

煤粉着火的实质是辐射传热直接到达煤粉表面而被煤粉吸收，在煤粉燃烧过程中 ,为了缩短着火孕育时间 ,一定要把煤粉气流加热到远高于着火温度的状态 , 这样才能维持煤粉气流的稳定燃烧。

有上表可知，对不同煤种的比较可知，通常 , 影响煤粉着火和稳定燃烧的主要因素有：

1煤的挥发分

挥发份含量降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大，燃烧不稳定，极易灭火.

2煤的灰分

由于煤质变差，很多电厂使用劣质燃煤甚至参杂泥煤，煤的灰分加大，煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良。另外飞灰浓度增高，使锅炉受热面特别是省煤器、空气预热器等处的磨损加剧，除尘量增加，锅炉飞灰和炉渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。一份统计资料显示，平均灰份若从13%上升到18%，锅炉强迫停运率将从1.3%上升到7.5%。排灰量增加，使得除尘费用及厂用电上升，同时飞灰和炉渣的热物理损失变大，从而降低了锅炉的效率。

3煤的杂质

煤中杂质不仅会吸收煤燃烧生产的热量，阻碍煤与氧充分接触，影响煤的燃烧，降低锅炉热效率，增大锅炉运行时的除渣除灰量，而且对锅炉的安全运行带来很大危害。尤其是燃煤中硫的增加，再燃烧后会产生硫酸蒸汽冷却后会变成硫酸，会对低温受热面形成低温腐蚀，以及伴随而来的堵灰和烟道堵塞问题，还会导致过热器再热器的高温腐蚀和沾污。而且随着硫量的增加，煤分的自燃的倾向增加，对输煤系统造成很大的威胁。

4煤的发热量

煤的发热量是反映煤质好坏的一个重要指标，由于煤质变差，煤的发热量大大降低，而煤粉发热量下降 , 意味着煤粉中灰分或水分的增加 ,此二者在炉内的吸热增加 ,使炉内火焰温度水平降低 ,燃烧稳定性下降 ，而且还会导致锅炉熄火，使锅炉出口温度很难达标，影响正常供热。实验数据表明，燃煤的低位发热量下降1MJ/kg，厂用电率将提高0.5%。燃煤发热量下降对锅炉机组的可用率影响巨大。

5煤的粗细度

有上表可知，由于煤质变差，煤种的杂质增多，给磨煤系统造成了很大的负担，会使得煤粉变粗，而煤粉愈粗，进行燃烧反应的表面积就愈小，而煤粉本身的热阻却增加，因而在加热时，粗煤粉的温升速度要比细煤粉来得慢，这样就减慢了化学反应速度和着火。

（3）改进措施

由于燃用煤质变差 ,远偏离设计值 ,与锅炉燃烧系统不匹配 ,导致煤粉燃烧困难 ,锅炉的低负荷稳燃能力差 ,飞灰和结渣可燃物含量高 , 锅炉热效率降低。可以采用如下的措施进行改进：

① 加强煤质混燃和化验管理

在现有的条件下，尽量使入炉煤质均匀，并掌握其工业分析数据。混煤或配煤工作可提高劣质煤的利用率，降低燃料成本，减少排放。对煤中矿物质引起的锅炉受热面结渣、积灰、腐蚀、磨损等问题，可以通过配煤来改善或解决。通过合理的将不同类、不同性质的煤种，按照一定比例加工混合成混煤，在保证机组安全运行的条件下，使混煤的价格最低，可以有效的降低发电成本。

及时准确化验，并及时提供给相关车间，以便于管理人员选择较为适应本单位特点的运行调节，最大程度的降低煤质变化，对锅炉运行燃烧带来的不利影响，实现锅炉优化运行。

② 合理控制一次风速、二次风速、煤粉浓度之间的关系

应根据煤质情况（挥发份）调整控制一次风速在合理的范围。安装风粉在线监测系统的锅炉，应充分利用这一工具，控制一次风速及二次风速（风压）。优化给粉量的调节方式，同层给粉量应保持一致，燃烧器出口煤粉浓度基本均匀。防止煤粉管道堵管或积粉。防止一二次风速偏差过大，造成火焰中心偏移。另外，当发现煤管一次风速下降，煤粉浓度增加时，应立即减小此给粉机转速，到喷燃器和给粉机就地检查，发现异常，应停止该给粉机运行，并增大一次风速，增加其他给粉机，维持正常运行。

3提高燃烧器区域的热负荷 。

对于提高锅炉自身的稳燃能力方面 , 采用背火侧卫燃带分块技术 。 在燃烧器区域增加红外涂料卫燃带 , 以提高燃烧器区域热负荷 。 红外涂料采用分块布置方式 ,由于红外涂料在高温下形成 “ 类陶瓷” 表面 ,其表面比较光滑 ,即使在有结渣的情况下 , 亦能确保各块卫燃带上的结渣不会连接成大块 , 从而确保炉内不会形成影响锅炉安全运行的结渣程度 。

4改进燃烧器的稳燃性能 。

对于提高燃烧器自身的稳燃能力方面 , 将现有煤粉燃烧器出口中间通道改进为低流速通道 ,使该通道煤粉气流在燃烧器中心层形成低流速股 , 并使该股煤粉气流先着火燃烧 (利用火焰传播原理和中心回流原理) ,然后再点燃上下层高速股 (相对比较) 煤粉气流 ,从而使该燃烧器的全部煤粉气流稳定着火燃烧。 该项改造是在原有煤粉燃烧器出口中间通道内焊接截流圈 ,其改造费用相对较低且便于现场改造工作的实施。 火嘴改造示意图如图  所示

2. .煤质变差对锅炉经济安全性的影响及改进措施

    煤质变差，主要是挥发分降低和灰分增加，煤的总体放热量降低，所以在锅炉经济安全方面主要表现在对用油量，制粉系统和除尘除灰系统以及超温、腐蚀、堵灰、结渣等的影响，下面对此进行详细分析：

（1）经济方面

1煤质变差锅炉助燃烧油量增加：

燃用低挥发份高灰分的煤时，一方面由于着火点推迟，燃烧不稳定，需要助燃烧油，另一方面，低负荷期间，由于炉膛温度低，使着火更加困难，为确保燃烧稳定，必须助燃烧油，所以燃用低挥发份的煤时，无论是在满负荷工况还是低负荷工况，燃烧不稳的问题始终存在。这样，锅炉助燃烧油量居高不下，经济性差。

2磨煤机耗电量增加

有上表可知，燃用低挥发份高灰分煤时，由于燃烧所需的煤粉量大幅增加，粉仓粉位难以维持，在相同负荷下需要运行的制粉系统将会增加。有时三套制粉系统全部运行，粉仓粉位不但不能维持反而会降低，主要原因是原煤的挥发份低，可磨系数下降，制粉系统的回粉率升高，出力下降，导致制粉耗电大幅上升。

3除灰耗电、冲灰水量增加

煤质变差，除灰系统由于灰水浓度大，（由以前的50%增加到80%,）造成灰泵出力不足，整条灰沟水满灰溢，灰渣沟长时间高水位运行，严重威胁设备安全，虽经人力清挖，架设消防水带，提高冲灰水压，但收效甚微。尤其是提高冲灰水压力、架设消防水带后，灰水量增大，增加了灰泵运行的台数,既浪费了水源，又增加了除灰电耗，同时由于灰水量增大导致下游灰运困难，灰渣混除灰水排不及，溢流至河水里，造成环境严重污染。

（2）安全方面：

 1超温和腐蚀

由于煤质差，火焰中心提高，造成锅炉偏烧引起受热面超温爆管，此外造成锅炉运行调整困难，加大了锅炉烟温偏差，虽然主蒸汽不超温，但可能导致过热器管局部超温。另外，煤质含硫量大，易引起水冷壁的高温腐蚀，还会对低温受热面形成低温腐蚀，以及伴随而来的堵灰和烟道堵塞问题，还会导致过热器再热器的高温腐蚀和沾污。

2结渣和堵灰

煤质变差，其灰份将增大，将会对锅炉受热面造成磨损，由于煤质变差，有可能造成锅炉结焦，影响受热面的换热效果及受热面局部超温等问题；另外，在煤质比较差的情况下，有可能造成燃烧不稳，严重时可能造成锅炉灭火；由于煤质变差及灰份的增加，还将影响到除尘器的除尘效果，很可能会造成堵灰现象。

3给粉机堵粉

试验中发现这样的规律：当煤质较好时，给粉机下粉正常；另外虽然煤质较差，但粉仓的粉位较低(3 m以下)时，给粉机的下粉也正常。根据这一现象可以认定煤质变差是给粉机堵粉的原因。具体表现在以下几个方面：由于不能及时将煤粉送入炉内，锅炉只能在70％的额定出力下运行；由于给粉量波动大，燃烧工况极不稳定，多次造成锅炉灭火；由于燃烧不稳定，无法投入自动发电控制系统(AGC)运行；给粉机的联轴器经常被切断；给粉机电动机由于过载经常跳闸。

（3）改进措施

1及时了解煤质的情况

锅炉运行人员要及时掌握入炉煤的煤质分析情况，特别是入炉煤的挥发份、发热量、灰份的含量，至少是入炉煤的挥发份数据，以便在控制锅炉运行时做到有的放矢，尽可能的保证混煤参数达到设计煤种的标准，进而减少油量的使用，另外，提前处理一下煤种携带的的杂质，进行脱硫处理，以减轻各个受热面的腐蚀。直吹式锅炉运行人员可以根据给煤机煤量大致判断煤质优劣。特别应避免入炉煤煤质的突然大幅波动。

2加强现场巡检

加强锅炉运行人员现场巡检，特别是检查炉内煤粉燃烧情况，如燃烧器喷口煤粉着火距离或煤粉燃烧状况，及时发现是否存在结渣或燃烧不稳现象。可用红外或光学高温计测量炉内各部分的炉膛温度。加强对锅炉送风机和炉膛温度的控制，保持较高的炉膛温度，有利于煤的着火和燃尽，炉膛温度越低越不利于燃烧。随时观测各个受热面的温度，及时调整，防止超温。还有就是要及时的吹灰，防止炉内结渣以及高温腐蚀。

3对锅炉进行燃烧调节

保证煤与空气量要相配合适，并且要充分混合接触，炉膛要尽量保持高温，以利于燃烧；调整锅炉负荷按规定操作，监视炉膛负压、排烟温度、氧量、二氧化碳等含量，使锅炉运行参数，保持最佳数值。对于煤颗粒不均匀等原因引起的燃烧不完全、燃烧不均匀，对锅炉进行调整。

4提高制粉系统出力

制粉系统的出力达不到满负荷的需要，主要是制粉系统的排粉机原设计参数按标煤设计，而现在实际情况是混煤，煤矸石太多，煤难磨，比重大，进入制粉系统后，原排粉机的设计参数风速就显得偏小，将煤粉从磨煤机里带不出去，粗粉分离器回粉量大，导致炉粉位跟不上负荷的需求，造成炉出力受到限制。采取措施：根据煤粉性质重新确定给煤风机，提高风量，解决了炉粉位达不到满负荷需要的问题。

5改造灰沟宽度

现在燃劣质煤后，可以缩小灰沟宽度，减少底部宽度的方法，将原上下“胖宽型”均变为“瘦窄型”。

具体结构如下图：（虚线部分为改造后的灰沟形状。单位：mm）

由于截面变小水流速度提高，携带灰桨的能力大大增强，经各种大小负荷试验，灰水量明显减少，灰沟堵灰溢灰的现象得到彻底解决。不仅降低了冲灰水压，减轻了对下游输灰分场的压力，而且冲洗泵的功率也下降了，既节约了水源，又减少了向河道的排灰量，彻底解决了煤质差时锅炉灰沟溢灰、堵沟和灰渣混除向河道溢流的现象，减少了除灰耗电，取得显著的经济效益。

3.总结

煤质下降 ,煤粉挥发分和发热量降低 ,灰分显著增加后使炉内和燃烧器出口区域的火焰温度水平降低 ,火焰传播速度降低 ; 同时 ,由于发热量下降 ,给煤量增加 ,造成一次风量增加 , 着火热增大 , 着火点推迟 ,这些都会影响到煤粉气流的加热和着火过程 ,进而影响到煤粉气流的燃烧稳定性 。 这是导致电厂锅炉燃烧稳定性变差，以及锅炉的经济安全特性降低的主要原因 。

    通过对煤质变差对锅炉的影响分析，采用合理配煤，加强巡检，合理的配风方式以及对锅炉设备的改造，例如对卫燃带和燃烧器火嘴改造 , 对排粉风机的风量的调整以及对排灰水沟的重新设计等等的一系列的措施的运用，提高了炉膛火焰温度水平 ,增大了煤粉气流的加热速率 ,使炉内煤粉的燃烧得到了强化 ,在一定程度上扩大了锅炉对燃煤质量变化的适应范围 。并且使锅炉结渣、超温、堵灰、结渣等很多的不利影响降低，而且降低了输油量的使用以及磨煤机和某些风机及水泵的能耗，使锅炉的整体的效率的以提升，经济安全性的以提高。

第二篇：锅炉课程设计计算说明书

锅炉课程设计计算说明书

第一章 概 述

1.1 课程设计的目的

课程设计是该课程的重要教学环节之一，该课程设计是《锅炉及锅炉房设备》课程的后续主要教学环节。通过课程设计了解锅炉房工艺设计的内容、程序和基本原则，学习设计计算方法和步骤，提高识图和制图能力，巩固所学理论知识，提高综合运用《锅炉与锅炉房设备》以及其它课程中所学的知识，解决锅炉房设计实际问题的能力。

1.2 课程设计原始资料

1.2.1 课程设计的题目

某纺织厂（六安市）供热锅炉房工艺设计 1.2.1 热负荷资料生产与生活为常年性热负荷。三班制工作，年工作天数为300天；采暖天数为124天；空调用热天数为210天。

1.2.2 燃料

（1）煤

（2）工业分析Wy=8.0%、Ay=21.5% 、Vr=31.91% 、Cy=48.0% 、Sy=0.5%；Qydw=21300kJ/kg

1.2.3 水质资料

总硬度 Ho=4.95毫克当量/升

永久硬度 HFT=2.4毫克当量/升

暂时硬度 HT=2.5毫克当量/升

总碱度 Ao=2.5毫克当量/升

溶解固形物 6.2毫克/升

PH值 7.0

1.2.4 气象资料：

（1）平均风速： 冬季：2.8m/s，夏季：2.7m/s；

（2）大气压：冬102230Pa，夏 100120 Pa；

（3）冬季采暖室外计算温度：-1.8℃，冬季空调室外计算温度：-4.6℃；

（4）冬季通风室外计算温度：2.6℃；

（5）采暖用气天数：124天，空调用热天数：210天。

第二章 热负荷计算及锅炉选择

2.1 热负荷计算

热负荷计算的目的是求出锅炉房的计算热负荷、平均热负荷和全年热负荷，作为锅炉设备选择的依据。

2.1.1 计算热负荷

（1）采暖季最大热负荷

锅炉房最大计算热负荷Qmax是选择锅炉的主要依据，可根据各项原始热负荷、同时使用系数、锅炉房自耗热量和管网热损失系数由下式求得：

Qmax=K0(K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4)+Q5 t/h （2-1）

式中：

Q1，Q2，Q3，Q4——分别为采暖、通风、生产和生活最大热负荷，t/h，由设计资料提供；

Q5——锅炉房除氧用热，t/h，查《实用供热空调设计规范》表6.4—46，采用喷雾0式热力除氧装置，进水温度40℃.查表6.4—43除氧的加热耗气量为150kg(汽)/(t·h)(水)计算出Q5=150×12.9=1935kg，即1.935t/h；

K1，K2，K3,K4——分别为采暖、空调、生产和生活负荷同时使用系数；由原始资料知，采暖用汽的同时使用系数K1为1.0，空调用汽的同时使用系数K2，取1.0，生产用汽的同时使用系数K3为0.9，生活用汽的同时使用系数K4为0.5；

K0——锅炉房自耗热量和管网热损失系数。锅炉房自耗热量包括锅炉房采暖、浴室、锅炉吹灰、设备散热、介质漏失和热力除氧器的排汽损失等，这部分热量约占输出负荷的2％～3％；热网热损失包括散热和介质漏失，与输送介质的种类、热网敷设方式、保温完善程度和管理水平有关，一般为输送负荷的10％～15％。因此可以取12%--18%，此设计选15%。

将原始资料中的数据代入公式（2-1）中，可算得：

Qmax=1.15×（1.0×4.5+1.0×2.5+0.9×7.2+0.5×1.2）+1.935=18.127t/h

（2）非采暖季最大计算热负荷

Q0max=1.15×（0.9×7.2+0.5×1.2）=8.142t/h；

（3）平均热负荷的计算

①采暖通风平均热负荷Q1pj根据采暖期室外平均温度计算：

Qpj=(tn-tpj)Q/（tn-tw）t/h （2-2） 式中：

Q——采暖通风最大热负荷，t/h；

tn——采暖房间室内计算温度，℃；

tw——采暖期采暖室外计算温度，℃；

tpj——采暖期室外平均计算温度，℃。

在本设计中，合肥的室内外设计参数如下：tn=18℃ ，tw=-1.7℃，tpj=3.4℃；且由上面计算知Q1=4.5t/h，Q2=2.5t/h,并将数据带入公式（2-2）可算得：

Q1pj=（18-3.4）×4.5/（18+1.8）=3.335t/h；

Q2pj=（18-3.4）×2.5/（18+1.8）=1.853t/h。

②生产生活平均热负荷按最大热负荷计算，根据上面计算可得：

Q3pj=1.15×0.9×7.2=7.452t/h；

Q4pj=1.15×0.5×1.2=0.69t/h。

平均热负荷表明热负荷均衡性，设备选择时应考虑这一因素，如变负荷对设备运行经济性和安全性的影响。

（4）全年热负荷的计算

这是计算全年燃料消耗量大依据，也是技术经济比较的一个依据。全年热负荷Q0可根据平均热负荷和全年使用小时数按下式计算：

D0=K0(D1+D2+D3+D4）（1+Q5/Qmax）t/h （2-3） 式中：

D1，D2，D3,D4——分别为采暖、通风、生产和生活的全年热负荷，t/年；

Q5/Qmax——除氧用热系数，符号意义同上式。

采暖、通风、生产和生活的全年热负荷D1，D2，D3，D4分别可用以下公式计算求得：

D1=8n1【SQ1pj+(3-S)Q1f】t/年；

D2=8n2SQ2pj t/年；

D3=8n3SQ3pj t/年；

D4=8n4SQ4pj t/年。

n1，n2，n3，n4——分别为采暖、通风天数和全年工作天数；

S——每昼夜工件班数；

Q1pj、Q2pj、Q3pj、Q4pj——分别为采暖、通风、生产及生活的平均热负荷，t/年；

Q1f——非工作班时保温用热负荷，t/h；可按室温5℃代入公式（2-2）求得：

Q1f=（5-3.4）×4.5/（5+1.8）=1.075t/h；

D1=8×124×【3×3.335+（3-3）×1.075】=9924.96t/年；

D2=8×210×3×1.853=9339.12t/年；

D3=8×300×3×7.452=53654.4t/年；

D4=8×300×3×0.69=4968t/年。

将以上数据带入公式（2-3）计算可得，全年热负荷：

D0=1.15×（9924.96+9339.12+53654.4+4968）（1+1.935/18.127）=99130.71t/年。

2.2 锅炉型号与台数确定

锅炉型号和台数根据锅炉房最大热负荷、介质、参数和燃料种类等因素选择，并应考虑技术经济方面的合理性，使锅炉房在冬、夏季均能达到经济可靠运行。

根据计算热负荷的大小Qmax=18.127t/h和燃料特性决定锅炉型号，并考虑负荷变化和锅炉房发展的需要。又根据燃料为煤，可初步提出三种选炉方案如下：

（1）二台DZL10-1.25-AⅡ型炉；

（2）三台DZL6-1.25-AⅡ型炉；

（3）一台DZL8-1.25-AⅡ加一台DZL10-1.25-AⅡ型锅炉。

三种锅炉的具体技术参数如下：

锅炉型号		DZL6-1.25-AⅡ	DZL8-1.25-AⅡ	DZL10-1.25-AⅡ
额定蒸发量t/h		6	8	10
额定工作压力MPa		1.25	1.25	1.25
额定蒸汽温度℃		194	194	194
额定给水温度℃		20	20	20
参考受热面积m²		226.72	396.26	412.3
炉排面积m²		7.22	10.3	11.8
设计燃料		AⅡ类烟煤	AⅡ类烟煤	AⅡ类烟煤
热效率%		81	81	79.6
燃料消耗量kg/h		888	1185	1507
排放浓度mg/Nm³		＜80	＜80	＜80
排烟黑度林格曼		≤1级	≤1级	≤1级
外形尺寸 长m×宽m×高m		6.92×2.83×3.72	7.56×3.28×4.25	9.5×3.35×4.9
锅炉参考重量t		38.13	54.26	57.63
主汽阀口径DNmm		150	150	150
给水阀口径DNmm		40	40	50
安全阀口径DNmm		2×80	2×80	2×80
排污阀口径DNmm		40、50	40、50	40、50
液位计口径DNmm		25	25	25
鼓风机	型号	T4-72-12NO6.4A右°	T4-72-12NO7.0A右°	T4-72-12NO8.5A右°
	风压	1850	2165	2538
	风量	8300	11258	13852
	电机功率	7.5	11	15
	主轴转速	2900r/min	1470r/min	1470r/min
引风机	型号	Y6-41-11 NO9C	Y6-41-11 N10C	Y6-41-11 N11C
	风压	3490	3534	3623
	风量	24582	29500	35500
	电机功率	18.5	37	45
	主轴转速	1750r/min	1750r/min	1480r/min
给水泵	型号	2GC5×7	2GC6×7	2GC6×7
	流量	7.5m³/h	15m³/h	15m³/h
	扬程	165	224	224
	转速	2900r/min	2900r/min	2900r/min
	电机功率	11KW	22KW	22KW
调速器	型号	GL6T	GL8T	GL10
	轴扭矩	8000NM	9000NM	10000NM
	电机功率	0.75KW	1.1KW	1.1KW
出渣机	型号	GBC-6B	GBC-8B	GBC-10B
	出渣量	1500kg	2000kg	2000kg
	电机功率	1.1KW	1.5KW	1.5KW
上煤机	型号	SMJ-6	SMJ-8	SMJ-10
	煤斗容量	0.23	0.27	0.38
	电机功率	1.1KW	1.1KW	1.1KW
除尘器	型号	CCQ-6	CCQ-8	CCQ-10
配电柜	型号	DKG-6	DKG-8	DKG-10

一般来说，单机容量较大的锅炉其效率较高，锅炉房占地面积小，运行人员少，经济性好；但台数不宜过少，不然适应负荷变化能力和备用性差。《锅炉房设计规范》规定：当锅炉房内最大一台锅炉检修时，其余锅炉应能满足工艺连续生产所需的热负荷和采暖通风及生活用热所允许的最低热负荷。锅炉房的锅炉台数一般不宜少于两台；当选用一台锅炉能满足热负荷和检修需要时， 也可只装置一台。因此综合比较考虑，确定采用方案一，即两台DZL10-1.25-AⅡ型锅炉。

第三章 给水及水处理设备的选择

3.1 水处理设备的选择及计算

3.1.1锅炉房给水量的计算

（1）锅炉补给水需经软化处理，而除氧设备应处理全部锅炉给水。

（2）锅炉补给水量是指锅炉给水量与合格的凝结水回收量之差。锅炉给水量包括蒸发量、排污量，并应考虑设备和管道漏损。

（3）锅炉补给水量：

Gg1=【1+（Ppw+β）/100】D-Gn t/h （3-1）

式中：

D——锅炉房额定蒸发量，t/h；

Gn——合格的凝结水回收量，t/h；

β--设备和管道漏损，％，可取0.5％；

Ppw——锅炉排污率，％。

在锅炉补给水量得出之前，无法确定锅炉排污率，为此，可预先估算或在2％~ 10％之间选取，如与最终确定的排污率相差不大于3％，不必重算，否则，以计算得出的排污率重新计算。

Gn=4.5×0.9+2.5×0.75+7.2×0.55=9.885t/h。

并将数据带入公式（3-1），可算得：

Gg1=【1+（β+Ppw）/100D】D-Gn=【1+（0.005+0.06）/100】×18.127-9.885=8.254t/h

3.1.2 水软化的方法

根据原水水质指标，本设计拟采用钠离子交换法软化给水。由于原水总硬度为 Ho=4.95毫克当量/升，属中硬度水，所以决定选用逆流再生钠离子交换器两台，以732#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1—1.5毫克当量/升时，停运第一台，准备再生，由第二台单独运行软化，如此循环使用。

（1）根据软化水量，可取软化水箱为2200×2200×2000mm；

（2）钠离子交换器的选择计算

本设计拟采用北京伯兆枫科技发展有限公司生产的全自动钠离子交换器2台:

钠离子交换器的技术参数表

型号	额定流量	树脂罐	盐罐	周期盐耗	交换容量	树脂填量	建议空间
	m3/h	D×H×个数	D×H×个数	kg	mol	L	m
JYAF-2750A1	4	C500×1700×1	C640×1150×1	30	223	200	2×1.2×2.5

逆流再生离子交换器在连续运行8-10周期后，一般宜进行一次大反洗，以除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒。大反洗流速取10m/h,时间约15min。

大反洗后的第一次再生，其再生剂耗量比正常运行时约增加大一倍。大反洗前，应先进行小反洗，以保护中间排管装置。

3.1.3 除氧设备选择计算

水质标准规定，额定蒸发量大于2t/h的蒸汽锅炉（燃煤锅壳锅炉除外）的给水和供水温度大于95℃的热水锅炉的循环水需进行除氧处理。除氧方法常用热力除氧、真空除氧和化学药剂除氧，其他除氧方法使用不多。

热力除氧是使用最广泛的一种除氧方法，其工作可靠、效果稳定，出水含氧量≤0.05mg/L。热力除氧器由制造厂成套供应，当前产品出力有6，10，20，40，70t/h等种，配套水箱体积约为半小时除氧水量。大气式热力除氧工作压力0.02Mpa，工作温度104～105℃，进气压力0.1～0.3Mpa,进水压力0.15～0.2Mpa,进水温度对于喷雾式除氧器为不低于40℃。热力除氧器的耗汽量Q5=1.935t/h，前面已算出。本设计选用两台为10t/h的除氧泵。

3.1.4 锅炉排污量的计算

锅炉排污量按碱度和溶解固形物分别计算，比较大值控制排污。锅炉排污率按教材第十章第九节有关公式计算，但应补给水与给水的区别.给水碱度和溶解固形物的计算方法。

对有连续排污的锅炉，应考虑连续排污水热量的利用。如果采用连续排污膨胀器，应经计算选定型号。排污膨胀器的二次蒸汽量和膨胀器体积的计算见教材第十二章第五节。

排污扩容器后的高温排水，也可通过换热器加热软化水以利用其热量。如采用热力除氧器，也应有除氧水取样冷却器。所有排污水都应进入排污减温池，冷却至40℃以下排入下水道。

设计规范［2］规定，锅炉蒸汽压力小于或等于1.6Mpa时，排污率不应大于10％，压力大于1.6Mpa时，则排污率不应大于5％。排污率超过上述规定时，应有技术经济依据。否则，如排污率是按碱度确定的，应采取给水除碱措施；按溶解固形物决定的，则应考虑除盐措施。

（1）按给水的碱度计算排污率，公式如下：

PA=(1-α)Ags/（Ag-Ags）% （3-2）

式中：

Ags——给水的碱度，由水质资料可知为2.5mol/L；

Ag——锅炉允许的碱度，由水质标准，由课本查表10-2得此锅炉锅水的允许碱度为6—24mmol/L，则取 20mmol/L；

α——凝结水回收率，本设计可有下式决定，即

α=（0.55D1+0.9D2）/D1max=65.1%

将原始资料中的数据带入公式（3-2），可算得：

PA=（1-0.651）×2.5/（20-2.5）=4.99%。

（2）按给水中含盐量（溶解固形物）计算排污率，公式如下:

Ps=（1-α）Sgs/【Sg-（1-α）Sgs】 % （3-3）

式中：

Sgs——给水含盐量，已知 550毫克当量/升； Sg——锅炉允许含盐量，为4000毫克当量/升。 所以将已知数据带入（3-3），可算得Ps

(1-0.651)×550/【4000-（1-0.651)×550】

=5.04%，因此，锅炉排污率可

取5.04%﹤10%。

3.2 给水设备的选择

3.2.1 给水泵的选择

（1）锅炉房给水量的计算，公式如下：

Ggl=KQmax（1+Ppw）t/h （3-4）

式中：

K——附加15%；

Qmax——锅炉房蒸发量，t/h；

Ppw--锅炉排污率，%，取7%。

①对于采暖季，将数据带入式（3-4）可得：

Ggl=1.15×18.127×（1+0.07）=22.48 t/h

②对于非采暖季，将数据带入式（3-4）可得：

Ggl=1.15×8.142×（1+0.07）=10.02 t/h。

（2）给水泵的选择

给水泵台数的选择，应能适应锅炉房全年负荷变化的要求。本锅炉房拟选用4台电动给水泵,非采暖季2台启用，单台其流量应大于1.1×22.48/2= 12.364 t/h，给水泵的扬程近似为H=1000P+100～200 kPa=1000×1250+100=125m。故由锅炉配套设备表，即可选用：型号 2GC6×7的水泵四台，具体技术参数如下：

参数 型号	2GC6×7	单位
流量	15	m3/h
扬程	240	m
功率	22	KW
转数	2900	r/min

（3）原水加压泵的选择

当进入锅炉房的原水（生水、清水）压力不能满足水处理设备和其他用水设备的要求时，应设置原水加压泵，一般不设备用，原水加压泵的扬程一般不低于200~300kpa.特设置原水加压泵1台：型号50DL15×2，流量9m3/h,扬程32m，,功率3KW，转速2950r/min。该泵进口管径DN50，出口管径DN50。

3.2.2 给水箱的容积和个数

给水箱的作用有两个：一是软化水和凝结水与锅炉给水流量之间的缓冲，二是给水的储备。

给水箱进水与出水之间的不平衡程度与多种因素有关，如锅炉容量，负荷的均衡性，软化和凝结水设备特点及其运行方式等。容量较大的锅炉，波动相对较小。给水储备是保证锅炉安全运行所必须的，其要求与锅炉房的容量有关。所以，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在额定蒸发量时所需20-40min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。

因此，结合本设计，给水箱体积可确定为：G=40/60D=2/3×18.127=12.08m³，可以选择12m³的水箱一个作为给水箱。

水箱参数表

公称容积	规格（mm）			箱板厚度（mm）			水箱重量
m3	长L	宽B	高H	箱底	箱底	箱底	kg
12	2000	2000	3000	2	2	2	650

进水管：DN50;出水管:DN70; 溢流管:DN70; 泄水管:DN40.

第四章 汽水系统主要管道管径的确定

4.1 锅炉房最大的用水量及自来水总管管径的计算

4.1.1自来水总管的流量

常年不间断运行的锅炉房，应采用双给水目管，每条给水管道的给水量≧锅炉额定出力的120﹪，则水管的流量为G0=18.127×1.2=21.75t/h。

4.1.2自来水总管的管径确定

取管内水速为2.0m/s，则自来水总管管径可由下式计算：

d=根号下G0/3600πv=21.75/（3600×3.14×2）=0.06m

因此本设计选用自来水总管管径DN60×4㎜。

4.2与离子交换器相接的各管管径的确定

交换器上个连接管管径与其本体的对应管径一致，即除进盐液管管径为DN40外，各管管径均为DN50。

4.3给水管管径的确定

4.3.1给水箱出水总管管径

出水总管的流量，按采暖季给水量G1（18.172t/h）考虑，若取管内水速为2.5m/s，则所需总管内径为55mm。本设计适当留有余量，选用管径φ60×4mm。且在每一支管上装设调节阀。

4.4 蒸汽母管管径的确定

4.4.1 蒸汽母管管径

为了便于操作以及确保检修时的安全，每台锅炉的蒸汽母管直接接入分气缸，其直径为φ219×8mm；每台锅炉的出口和分汽缸入口分别装有闸阀和截止阀。

4.4.2 生产用蒸汽管管径

生产用汽管的蒸汽流量G1=K0D1=1.1×7.2=7.92t/h，生产用汽压力为0.5MPa，Vzl＇＇=0.375m3/kg，蒸汽流速取35m/s，则

d1=2×根号下Gzl×Vzl×1000/3600πv=0.174m

选取生产用汽管管径为φ219×8mm。

4.4.3 采暖用蒸汽管管径

采暖用汽管流量为1.1×4.5=4.95t/h,蒸汽压力为0.5Mpa,仍按流速35m/s计算：

D=2×根号4.95×0.375×1000/（3600×3.14×35)=0.135m

决定选取管径φ159×6.0mm。

4.4.2 生活用蒸汽管管径

蒸汽流量为1.1×1.2=1.32t/h，蒸汽压力取用0.5MPa，Vzl＇＇=0.375m3/kg，则d=0.07m

经计算决定选用管径为φ89×4mm无缝钢管。

第五章 分汽缸的选用

5.1 分汽缸的直径的确定

已经知道采暖期最大计算热负荷G1max=18.127t/h,蒸汽压力P=0.5Mpa，比容v''=0.375m3/Kg，若蒸汽在分汽缸中流速w取15m/s，则分汽缸所需直径为

D=2根号GlmaxV＇＇×1000/3600πw=0.35m

本设计采用φ377×9mm无缝钢管作为分汽缸的筒体。

5.2 分汽缸筒体长度的确定

分汽缸筒体长度取决于接管管径，数目和结构强度，同时还顾及接管上的阀门的启闭操作的便利。本设计的分汽缸筒体上，除接有三根来自锅炉的进汽管（φ219×8mm）和供生产（φ219×8mm）、采暖（φ159×6.0mm）及生活用汽（φ89×4mm）的输出管外，还接有锅炉房自用蒸汽管（φ57×3.5mm），备用管接头（φ108×4mm）、压力表接管（φ25×3mm）以及疏水气管等。筒体由φ377×9mm无缝钢管制作，长度为2820mm。

第六章 送、引风系统的设备选择计算

为了避免相互干扰，锅炉的通风除尘系统按单台机组独立设置。以下均按单台锅炉的额定负荷为基础进行计算。

6.1 锅炉燃料消耗量的计算

根据生产用汽参数，本锅炉房降压到0.5Mpa运行。在此工作压力下，查得tb=151.840℃，i＇＇=2747.5kj/kg，又知固体不完全燃烧热损失q4=10%，锅炉效率η=80%，给水温度450℃

B=D(iq-igs)+Dpw(ipw-igs)/ηQnet =【5000×（2747.5-188.4）+0.07×5000×（640.12-188.4）】/（0.08×19090）=895kg/h

而计算燃料消耗量Bj=B(1-q4/100）=806kg/h。

6.2 理论空气量和烟气量

Vk0=1/0.21（1.866Car/100+0.7Sar/100+5.55Har/100-0.7Oar/100）=5.19Nm3/kg

Vy0=0.01866（Car+0.375Sar）+0.79Vk0+0.008Nar+0.111Har+0.0124War+0.016Vk0=5.53Nm3/h

6.3 送风机的选择计算

已知炉膛入口的空气过量系数αr＇＝1.30，在计算修正和裕度后，每台锅炉的送风机的风量为：

Vsf＝β１α１BjVk×（tlk＋273）/273×102230/b

=1.1×1.30×806×5.19×（30+273）/273×102230/101325

=6698.54m3/h

其中，β1为送风机风量裕量系数，取1.1。

因缺空气阻力计算资料，如按煤层以及炉排阻力为1500Pa、风道阻力为150Pa估算，则送风机所需压力为：

Hsf=β2∑△h（Tlk+273）/（tsf+273）×102230/b=1.2×（1400+150）（30+273）/（20+273）×102230/101325=1941Pa

其中，β2为送风机压头裕量系数，取1.2；tsf为送风机设计条件下的空气温度，由风机样本查知为20℃。

所以，选用T4-72-1 No.6A型送风机，规格：

风量：6860 m3/h；风压：1150 Pa；电机：Y112M-4；功率：4 KW；转速：1450r/min。

6.4 引风机的选择计算

计及除尘器的漏风系数△a=0.05后，引风机入口处的过量空气系数αpy=1.65和排烟温度θpy=200℃，取流量储备系数β1=1.1，则引风机所需流量为：

Vyf=β1Bj[Vy+1.0161(αpy-1)Vk0]（θpy+273）/273×102230/b

=1.1×806【5.53+11.0161（1.65-1）×5.19】（200+273）/273×102230/101325

=13883.2m3/h

需由引风机克服的阻力，包括：

（1）锅炉本体的阻力

按锅炉制造厂提供资料，取△h1=630Pa。

（2）省煤器的阻力

根据结构设计，省煤器管布置为横4纵10，所以其阻力系数为

ξ=0.5Z2=0.5×10=5

而流经省煤器的烟速为8.56m/s，烟温为290℃，由线算图查得ω2ρ/2=22.6Pa，再进行重新修正，则省煤器阻力为：

△h2=ξω2ρ/2×ρy0/ρk0=5×22.6×1.340/1.293=117Pa

（3）除尘器的阻力

本锅炉房采用XS-6.5A型双旋风除尘器，当烟气量为12000m3/h，阻力损失为686Pa。

（4）烟囱抽力和烟道抽力

由于本系统为机械通风，烟囱的抽力和阻力均略而不计，烟道阻力约为147Pa。

因此，锅炉引风系统的总阻力为：

∑△h=△h1+△h2+△h3+△h4=630+117+686+147=1580Pa

引风机所需风压

Hyf=β2∑△h（θpf+273）/（tyf+273）×102230/b=1913

其中风压储备系数β2取1.2，引风机设计条件下介质温度tyf=200℃。

所以，本设计选用Y5-47型No6C引风机，规格如下：

流量：12390 m3，风压：2400Pa，电机型号：Y160M2-2，功率：15kW，转速：2620r/min

6.5 烟气除尘设备的选择

3链条锅炉排出的烟气含尘浓度大约在2000mg/mN以上，为减少大气污染，本锅炉房选用

XS-6.5A型旋风除尘器，其主要技术数据如下：烟气流量12000 m3/h，进口截面尺寸1200×300mm，烟速9.3m/s，出口截面尺寸606mm,烟速11.8m/s，烟气净化效率90～92%，阻力损失588～686Pa。

除尘后，烟气的含尘浓度：

Co=2000(1-0.90)=200mg/Nm3

第七章 烟囱设计计算

本锅炉房三台锅炉用一个烟囱，拟用红砖砌筑，机械通风时，烟风道阻力由送、引风机克服，所以根据锅炉房容量，由教材中表8-6选用烟囱高度为40m。烟囱设计主要是确定其上、下口直径。

烟囱上、下口直径的计算

（1） 出口处的烟气温度

烟气高度为40m，则烟囱的温降为

△θ=AHyz/根号D=0.4×40/根号3×5=4.1℃

其中修正系数A，可据砖烟囱平均壁厚＜0.5m，由教材表8—5查得为0.4。

如此，烟囱出口出的烟温

Θyz＇＇=θy-△θ=200-4.1=195.9℃

（2） 烟囱出口直径

Vyz＇＇=nBj[Vy＇＇＋1.0161(αpy-1)Vk0（θpy＇＇+273）/273×102230/b

=27627m3/h

若取烟囱出口处的烟速为13m/s，则烟囱出口直径

d2=0.0188根号Vyz＇＇/w2=0.86m

本锅炉房烟囱的出口直径取0.9m 。

（3） 烟囱底部直径

若取烟囱锥度i=0.02，则烟囱底部直径为

dl=d2+2iHyz=0.9+2×0.02×40=2.5m

第八章 燃料供应及灰渣清除系统

本锅炉房运煤系统按三班制设计。因耗煤量不大，拟采用半机械化方式，即用电动葫芦吊煤罐上煤.灰渣连续排出，用人工手推车定期送至渣场。

8.1 燃料供应系统

（1）锅炉房平均小时最大耗煤量计算

按采暖季热负荷计算：

Bjmax=【KoDpj(iq-igs)+D1maxPpw(ipw-igs)】/ηQr

=1.82t/h

=1.82t/h

（2）运煤系统最大运输能力的确定

按三班工作制作业设计，运煤系统的输送量为

G=24BK+τ t/h

式中：

K——运输不平衡系数，一般采取1.2；

τ ——运煤系统工作时数，取6。

β=24×1.82×1.2/18=2.91t/h

按吊煤罐有效溶剂估算，每小时吊煤8罐。

7.2 灰渣清除系统

（1）锅炉放最大小时除灰渣量

Ghzmax=Bjmax【Ay次方/100+qAQdwy次方/（100×32886）】=0.7t/h

（2）除渣方式的选择

锅炉灰渣连续排出，但考虑吧到需要排除的总灰渣量不大，故选用人工手推车定期送至渣场的方式。

7.2 煤场和灰渣场面积的确定

（1）煤场面积的估算

本锅炉房燃煤由汽车运输；煤场堆、运采用铲车。据«工业锅炉房设计规范»要求，煤场面积Fmc

现按贮存10昼夜的锅炉房最大耗煤量估算，即：

Fmc=TBfmaxMN/Hρm φ

式中：T——锅炉每昼夜运行时间，24h；

M——煤的储备天数；

N——考虑煤堆通道占用面积的系数，取1.6；

H——煤堆的高度，〈4m，取2.5m；

ρm——煤的堆积密度，约为0.8t/m3

φ ——堆角系数，取用0.8。

所以

Fmc=436.8m2

本锅炉房煤场面积确定为18×25=450m2。

为了减少对环境污染，煤场布置在最小频率风向的上风侧——锅炉房西南侧；也便于运煤作业。

（2）渣场面积的估算

灰渣场面积Fhc采用与煤场面积相似的计算公式，根据工厂运输条件和中和利用情况，确定按出储存5昼夜的锅炉房最大灰渣量计算：

Fhc=TGhzmaxMN/Hρhφ=210.8m2

本锅炉房灰渣场面积确定为15×15m，设置在靠近烟囱的东北角。

第九章 锅炉房布置

本锅炉房是一独立新建的单层建筑，朝南偏东，有锅炉房和辅助间及控制室三大部分组成。 锅炉间跨距为18m，柱距9m，屋架下弦标高6.5m；建筑面积计414m2 。辅助间在东侧，平屋顶，层高4.5m，建筑面积为96m2。工艺布置应保证设备安装、运行、检修安全和方便，使风、烟流程短，锅炉房面积和体积紧凑。锅炉操作地点和通道的净空高度不应小于 2m，并应满足起吊设备操作高度的要求。在锅筒、省煤器及其他发热部位的上方，当不需要操作和通行时，其净空高度可为 0.7m。 锅炉与建筑物之间的净距，应满足操作、检修和布置辅助设施的需要，并应符合下列规定：

（1）炉前净距：

蒸汽锅炉 1～4t/h、热水锅炉 0.7～2.8MW、不宜小于 3.0m；

蒸汽锅炉 6～20t/h、热水锅炉 4.2～14MW、不宜小于 4.0m；

蒸汽锅炉 35～65t/h、热水锅炉 29～58MW、不宜小于 5.0m。

当需在炉前更换锅管时，炉前净距应能满足操作要求。对 6～65t/h 的蒸汽锅炉，4.2～58MW 的热水锅炉，当炉胶设置仪表控制室时，锅炉前端到仪表控制室的净距可为 3m。

（2）锅炉侧面和后面的通道净距：

蒸汽锅炉 1～4t/h、热水锅炉 0.7～2.8MW、不宜小于 0.8m；

蒸汽锅炉 6～20t/h、热水锅炉 4.2～14MW、不宜小于 1.5m；

蒸汽锅炉 35～65t/h、热水锅炉 29～58MW、不宜小于 1.8m。

当需吹灰、拨火、除渣、安装或检修螺旋除渣机时，通道净距应能满足操作的要求。

由于锅炉间建筑面积足够大，本设计将锅炉、分气缸、排污扩容器，给水箱全部置于锅炉间。有专门的水处理间，另外单设油箱间。地下钢制轻油箱设于室外地下

本锅炉房布置有二台组装链条锅炉，省煤器独立对应装设于后端。炉前留有4m距离，是锅炉房运行的主要操作区。染煤由铲车从煤场运至炉前，再由电动葫芦吊煤罐沿单轨送往各锅炉的炉前煤斗，灰渣在后端排出，用手推车定期运到灰渣场。

给水处理设备、给水箱和水泵布置在辅助间，辅助间的前侧分别设有化验室和男女生活室。 为减少土建投资，降低锅炉房的噪声以及改善卫生条件，本设计将送风机、除尘器和引风机布置于后端室外，并采取了妥善的保温和防雨措施。

煤场及灰渣场设在锅炉房的西侧北端区域。

第十章 总 结

本次课程设计是在苏老师的悉心指导下完成的，从设计选题、总体构思、理论分析、数据计算和最后定稿的整个过程中，无不渗透着老师的心血。在这次锅炉课程设计使我增加了许多知识，消化和巩固了在本学期学习的工业锅炉设备理论知识，并将它应用到工程实践中去解决实际工程问题，熟悉了有关的技术法规和设计手册，培养了施工设计的思维能力和制图技巧和对工程技术的严谨态度。

参考资料

1、吴味隆主编《锅炉及锅炉房设备》 第四版 中国建筑工业出版社

2、姜湘山主编《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》 2004 机械工业出版社

3、国家建设标准设计图集02R110 《锅炉房工程设计施工图集》 中国建筑标准设计研究院

4、《暖通空调 * 动力》全国民用建筑工程设计技术措施 2003

5、中华人民共和国国家标准《暖通空调制图标准》GB/T 50114-2001中国计划出版社

6、中华人民共和国国家标准 《锅炉房设计规范》GB50041—2008中国计划出版

7、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

8、《大气污染物排放标准》GB13271-91