北京地区15万平米住宅小区采暖锅炉房工艺锅炉房毕业设计

目 录
目 录 (I)
绪 论 (1)
1 原始资料 (2)
1.1 热负荷采暖面积 (2)
1.2 煤质资料 (2)
1.3 水质资料- (2)
1.4 气象资料 (2)
2 锅炉类型及台数的选择计算 (3)
2.1 热负荷计算 (3)
2.1.1 最大计算热负荷Q max (3)
2.1.2 采暖平均热负荷Q pj (3)
2.1.3 采暖年热负荷Q n (3)
2.2 锅炉台数确定原则 (3)
2.3 锅炉类型的选择 (4)
2.3.1 应能满足供热介质参量的要求 (4)
2.3.2 应能有效地燃烧所采用的燃料 (4)
2.3.3 其它 (5)
3 燃烧热平衡计算及省煤器校核计算 (6)
3.1 燃烧热平衡计算 (6)
3.1.1 燃烧过程中的漏风系数及过量空气系数 (6)
3.1.2 理论空气消耗量及烟气理论、实际体积 (6)
3.1.3 各受热面烟道中的烟气特性 (7)
3.1.4 焓温表 (7)
3.1.5 锅炉热平衡及燃料消耗量计算(每台锅炉) (8)
3.2 省煤器的校核计算 (9)
3.2.1 省煤器进出口实际烟气容积y V (9)
3.2.2 省煤器进出口烟焓 (10)
_Toc1391789713.2.3 烟气侧放热量sm rp Q (10)
3.2.4 省煤器中介质吸热量sm Q (10)
3.2.5 省煤器介质出口焓和出口温度 (10)
3.2.6 省煤器所需传热面积计算 (11)
4 水处理设备的选择及热网补给水系统 (12)
4.1 水处理方案的确定 (12)
4.1.1 热水锅炉对给水水质的要求 (12)
4.1.2 水质处理方案的确定 (12)
4.1.3 除氧方式的选择 (13)
4.2 热网循环水量及循环水泵的选择计算 (14)
4.2.1 循环水量及循环水泵的选择计算 (14)
4.2.2 循环水泵的选择 (15)
4.3 热网补给水量及补给水泵的选择 (15)
4.3.1 热网补给水量的确定 (15)
4.3.2 补水泵的选择计算 (16)
4.4 固定床逆流钠离子交换器计算 (17)
4.4.1 钠离子交换器计算 (17)
4.4.2 软化水箱体积计算 (18)
4.5 再生液制备系统及计算 (18)
4.5.1 系统及设备 (18)
4.5.2 盐液制备设备的计算和盐液泵的选择 (19)
4.6 管道、附件及阀门的选择计算 (20)
4.6.1 供回水系统主要管道管径的选择计算 (20)
4.6.2 分集水器的分类及型号选择 (21)
4.6.3 除污器 (21)
4.6.4 主要阀门的选择 (21)
4.6.5 设计中应注意的问题 (21)
5 送引风系统的设备选择计算 (23)
5.1 风烟道设计要点 (23)
5.2 送风系统的设计 (23)
5.2.1 送风量的设计计算 (23)
5.2.2 风道断面的确定 (24)
5.3 引风系统设计 (27)
5.3.1 排烟量设计计算 (27)
5.3.3 烟道阻力计算 (29)
5.4 烟囱的计算 (34)
5.4.1 烟囱的出口直径（内径） (34)
5.4.2 烟囱底部直径（内径） (34)
5.4.3 烟囱阻力计算 (34)
5.4.4 烟囱引力计算 (35)
6 除尘设备的选择 (36)
6.1 烟气量计算 (36)
6.2 烟气分散度 (36)
6.3 烟气含尘浓度 (36)
6.4 除尘器型号的选择 (36)
7 运煤除渣系统的设计及设备计算 (37)
7.1 运煤系统的设计计算 (37)
7．1.1 锅炉房最大小时耗煤量 (37)
7.1.2 锅炉房最冷月昼夜平均耗煤量B (37)
7.1.3 锅炉房最冷月耗煤量 (37)
7.1.4 锅炉房年耗热量 (37)
7.2 运煤系统的选择 (37)
7.2.1 锅炉房运煤方式的选择 (37)
7.2.2 埋刮板输送机 (38)
7.2.3 炉前储煤斗体积 (38)
7.2.4 煤场面积的计算 (39)
7.2.5、运煤系统附属设备的选择 (39)
7.3 除渣系统的设计计算 (40)
7.3.1 灰渣总量计算 (41)
7.3.2灰渣场面积 (41)
7.3.3 灰渣斗体积计算 (41)
8 热工测量与自动控制 (42)
8.1 热工仪表 (42)
8.2 热工控制 (43)
9 锅炉房的工艺布置说明 (44)
9.1 锅炉房建筑 (44)
9.1.1 锅炉房建筑的组成 (44)
9.1.2 锅炉房建筑的布置形式 (44)
9.2 锅炉房设备布置 (44)
10 技术经济分析 (45)
结论 (46)
参考文献 (47)
致谢 (48)
附录-1 人员编制表 (49)
附录-2 锅炉房主要设备表 (50)
附录-3 锅炉房预算细表 (51)
绪论
对于一个采暖系统来说，锅炉是核心中的核心。

随着经济的发展，锅炉设备日益广泛应用于现代工业的各个领域，成为我国经济发展的重要热工设备之一。

根据目前我国燃料的使用程度，煤的使用仍然占大部分，燃油燃气锅炉虽然发展很快，但由于其建设的经济条件、设计经验相对来说比较不成熟，再者其所用燃料的输送问题很难解决及成本价格太高，故燃煤锅炉仍是将来的主流趋势。

燃煤锅炉房初投资小，经济实用性强，做燃煤锅炉房的设计有现实意义。

本设计为北京地区15万平米住宅小区采暖锅炉房工艺设计，整个设计力求设备选型准确合理、工艺流程布置顺畅、经济技术合理、燃料消耗低、初投资小。

根据锅炉房设计的基本要求和原则进行热负荷计算、设备选型和工艺布置。

1 原始资料
1.1 热负荷采暖面积
热负荷采暖面积：150000 m2
采暖方式：直接取自锅炉房的95℃/70℃热水供暖。

采暖热负荷Q= 10.368 MW 建筑物最大高度H=24 m 热网作用半径R=1000 m
1.2 煤质资料
选用II类烟煤山东良庄
Cy=46.55 Hy=3.06 Oy=6.11 N y=0.83 S y=1.94
W y=9.00 A y=32.48 V y=38.50 Q dw y=17693% kJ/kg
1.3 水质资料-
总硬度H=5mge/L 总碱度A=4.7 mge/L
暂时硬度H=4.7 mge/L 永久硬度H=0.3 mge/L
溶解氧= 0.21 mge/L PH值=8.3
1.4 气象资料
1.4.1 大气压力冬季10
2.04 kPa 夏季99.86 kPa
1.4.2 室外计算温度
冬季采暖室外计算温度：-9℃
采暖期室外平均温度：-1℃
采暖总天数：129天
1.4.3 主导风向
N 北风
1.4.4 最大冻土深度
850 mm
2 锅炉类型及台数的选择计算
2.1 热负荷计算
2.1.1 最大计算热负荷Q max
Q max =Q k k ⨯⨯00 kW
Q 0=Q ⨯F=64⨯150000=9.6 MW
式中 K 0-----热水管网的热损失系数，取用1.08
K 1------采暖热负荷同时使用系数，取用1.0
q-------住宅推荐热指标，取64W/m 2
Q 0-----采暖最大热负荷
所以Q 0=1.08⨯1.0⨯9.6
=10.368 MW
2.1.2 采暖平均热负荷Q pj
Q pj =φ1⨯Q 0 kW
式中 φ----采暖系数，可按式 φ1=w n pj
n t t t t --=0.7
t-----室外采暖计算温度和采暖室外平均温度，分别为-9o C 和-1.0o C
t n ----采暖室内计算温度，取20 o C
2.1.3 采暖年热负荷Q n
与小区供暖制度取用方式有关，选用调节运行供暖
Qn=20⨯n 1⨯Q pj +4⨯n 1⨯Q 可W
式中 20，4----每天两班工作制，室内18 o C 和室外5 o C 时的供暖小时数 Q------值班期间室内保持5 o C 时的平均采暖热负荷
Q pj =φ1⨯Qo 式中
故 Q pj =0.43⨯9.6
=4.13 MW
Qn=20⨯129⨯6.72+4⨯129⨯4.13
=19468.7 MW
2.2 锅炉台数确定原则
根据热负荷计算，锅炉最大热负荷10.368MW ，确定锅炉总额定功率为12.6MW
可选范围：3台4.2MW 5台2.8MW
9台1.4MW 18台0.7MW
锅炉台数的确定原则:
锅炉台数应按所有运行锅炉在额定功率工作时能满足锅炉最大计算热负荷的原则来确定。

应有较高的热效率，并应使锅炉的热负荷、台数和其它性能均能有效地适应热负荷变化的需要。

热负荷大小及其发展趋势与选择锅炉容量、台数有极大的关系。

热负荷大者，单台锅炉的容量应较大，如近期内热负荷可能有较大增长，也可选用较大容量的锅炉。

将发展负荷考虑进去，如考虑远期负荷的增长，则可在锅炉的发展端留有安装扩建锅炉的富裕位置或者在总图上留有空地。

锅炉台数应根据热负荷的高度、锅炉的检修和改建时总数不超过7台。

以生产热负荷为主或常年供热的锅炉房，可以设置一台备用锅炉；以采暖通风和生活热负荷为主的锅炉房一般不设备用锅炉。

参考以上锅炉台数确定原则及热负荷计算结果，平均热负荷7.15MW适合3台4.2MW锅炉使用，在要求不太高时可用2台，即2台锅炉也能维持平均热负荷，故选用3台4.2MW锅炉，无备用炉。

2.3 锅炉类型的选择
2.3.1 应能满足供热介质参量的要求
（1）热水锅炉炉水温的选择由热用户所要求的供暖系统方式决定。

（2）为方便设计、安装、运行和维护，同一锅炉房应采用同一型号、相同热介质的锅炉。

当选用不同锅炉时，不宜超过两种，采暖锅炉房一般宜采用热水锅炉；当有通风热负荷时特别注意对热水温度的要求，可选用蒸汽锅炉。

采暖热水锅炉，当有通风热负荷时特别注意对热水用交换器或蒸汽锅炉。

采暖热水交换器中的蒸汽由喷射器产生。

采暖热负荷较大的锅炉房且生产用蒸汽压力较低时，可选用高温热水锅炉，用高温热水通过蒸汽发生器来产生蒸汽，也可在同一锅炉房内同时设置蒸汽锅炉和热水锅炉。

2.3.2 应能有效地燃烧所采用的燃料
锅炉燃烧方式的选择，应根据采用的煤种和锅炉所适应的煤种范围，综合考虑以下要求；
（1）对煤种的适应性好；
（2）对负荷的适应性和压力性较好；
（3）除烟效果好；
（4）劳动强度低。

2.3.3 其它
所采用的锅炉应有较高的热效率和较低的基建投资、运行费用，并能经济而有效地适应热负荷的变化。

鉴于上述情况，本设计采用3台哈尔滨团结锅炉厂生产的SZL4.2-0.7-95/70-AII型热水锅炉，供水温度95o C，回水温度70o C，设计热效率79.26%，耗煤量1078.16kg/h，外形尺寸；7810⨯3435⨯3465mm，额定工作压力：0.7MPa。

3 燃烧热平衡计算及省煤器校核计算
3.1 燃烧热平衡计算
3.1.1 燃烧过程中的漏风系数及过量空气系数
表3--1漏风系数及过量空气系数表
进口过量
空气系数α' 漏风系数α∆ 出口过量空气系数α''
炉
膛 1.50
0.10 1.60 锅炉管束
1.65 0.10 1.75 省煤器 1.75 0.10 1.85
3.1.2 理论空气消耗量及烟气理论、实际体积
（1）理论空气量0k V
0k V =（1.866⨯Cy/100+0.7⨯Sy/100+5.55⨯Hy/100-0.7⨯Oy/100）/0.21
= (1.866⨯46.55/100+0.7⨯1.94/100+5.55⨯3.06/100-0.7⨯6.13/100)/0.21 = 4.81 m 3/kg
(2)三原子气体体积V RO2 V RO2=0.01866⨯ (Cy +0.375Sy)
=0.01866⨯ (46.55+0.375⨯1.94)
=0.88 m 3/kg
(3)N2的理论体积02N V =0.79⨯0k V +0.008⨯Ny =0.79⨯4.81+0.008⨯0.83
=3.81 m 3/kg
(4)理论水蒸汽体积
02O H V 02O H V =0.111 Hy +0.124 Wy +0.01610k V
=0.111⨯3.06+0.124⨯9.00+0.0161⨯4.81
=1.53 m 3/kg
(5)烟气中水蒸汽的实际体积V H2O
V H2O =02O H V +0.0161⨯ (α'-1) ⨯0
k V =1.53+0.0161⨯4.81⨯ (1.6-1)
=1.58 m 3/kg
(6)理论烟气量 0Y V
0Y V =V RO2+ 02N V +02O H V =0.88+3.81+1.53=6.22 m 3/kg
(7)实际空气量Vk V k =α''0k V =1.6⨯4.81=7.70 m 3/kg
(8)实际烟气量 V y =0Y V +1.0161(α-1) 0k V
=6.22+1.0161⨯ (1.6-1) ⨯4.81
=9.15 m 3/kg
3.1.3 各受热面烟道中的烟气特性
表3—2烟气特性表
名 称
符号 计算公式 炉膛 锅炉管束 省煤器 平均过量空气
系数
pj α 0.5⨯ (αα''+') 1.60 1.70 1.80 实际水蒸气体
积
V H2O 02O H V +0.0161(α-1) 0k V 1.576 1.584 1.592 烟气总容积 V y 0Y V +1.0161(α-1) 0k V 9.156
9.637 10.118 RO 2容积份额 T RO2 V R02 /V y 0.096
0.091 0.087 H 2O 容积份额 T HO2 V H2O /V y 0.173
0.164 0.156 H 容积份额
T H
T RO2 +T HO2 0.269 0.255 0.243 3.1.4 焓温表
表3—3咽气焓温表
烟
气
温
度
V RO2＝0.88m 3/kg VN2=3.81 m 3/kg V H2O =1.53 m 3/kg Iy kJ/kg Ico2 Ico2⨯Vco2 I N2 I N2⨯Vco2 I H2O I H2O ⨯V H2O ∑3+5+7 1 2 3
4 5 6 7 8 100 170 149.6
130 495.3 151 231.03 875.93 200 357 314.16
260 990.6 304 465.12 1769.88 300 559 491.92
392 1493.52 463 708.39 2693.83 400 772 679.36 527 2007.87 626
957.78 3645.01
500 994 874.72 664 2529.84 795 1216.35 4620.91
3
3.1.5 锅炉热平衡及燃料消耗量计算(每台锅炉)
表3--4平衡及燃料消耗量计算表
序号项目符
号
单位计算公式或数值来源数值结果
1 低位发热
量
y
dw
Q kJ/kg 给定17693
2 冷空气温
度
t lk 0C 设计给定(20--30) 30
3 冷空气理
论焓
lk
I KJ/Kg 据表2—10
k
V⨯(ct lk)=4.81⨯26.4
126.98
4 排烟温度t py 0C 先假定,后校核180
5 排烟焓I py KJ/Kg 根据t py=1800C,a=1.85查表3-3 2571.68
6 固体不完
全燃烧热
损失
q4 % 查书上表3-2,P46,取10--15 12
7 气体不完
全燃烧热
损失
q3% 查书上表3-2,P46,取0.5—2.0 1.0 8 散热损失q5% 查书上图3--2 2
9 排烟热损
失q2% 100⨯(I py-
py
α⨯I0lk)(1-q4/100)/ 11.62
y dw
Q 10 灰渣和漏煤比 lm hz αα+
取 用
0.8 11 灰渣焓 0
hz
I KJ/Kg 查书上表2—10,t hz =6000C
560 12 灰渣热损失 q 6 % (lm hz αα+)0hz I A y / y
dw Q
0.82 13 锅炉总热损失 ∑q
% q 2+q 3+q 4+ q 5+ q 6
27.44 14 锅炉热效率 η
gl
%
100-∑q 72.56 15 供水温度 t gs 0C 给 定 95 16 回水温度 t hs 0
C
给 定 70 17 锅炉排污率 ρ
pw
% 取 用 5 18
锅炉每小时循环水量
G
t/h
Q max /n/(c ⨯⊿t)
118.49
19 锅炉有效吸收热量 Q gl KJ/h C ⨯G ⨯⊿t
=4.1868⨯118.49⨯103⨯25
12.40⨯106 20
小时燃料消耗量
B
KJ/h
Q gl /( y
dw Q ⨯ηgl )=
12.40⨯106/(17693⨯72.56%)
965.88
21 计算燃料消耗量 B j KJ/h B ⨯ (1- q 4/100) =965.88⨯ (1-12/100) 849.97
22
保热系数
φ
1-q 5/(ηgl +q 5)=1-2/(72.56+2)
0.973 3.2 省煤器的校核计算
在本设计中，锅炉配有省煤器，由于烟温的变化，需要对省煤器进行校核。

3.2.1 省煤器进出口实际烟气容积y V '
进口： y V '= 0y V +1.0161⨯（sm
α'-1）⨯ 0k V =6.22+1.0161⨯ (1.75-1) ⨯4.81 =9.89 m 3/kg
式中， sm
α'-----为省煤器进口过量空气系数1.75，
出口：y V ''= V 0y +1.0161⨯（sm
α''-1）⨯0k V =6.22+1.0161⨯ (1.85-1) ⨯4.81 =10.37 m 3/kg
3.2.2 省煤器进出口烟焓
0k I = 0k V ⨯ I k Y
I ' ='o y I +( sm α'-1) ⨯ 'o k I 式中I y 0’对应省煤器进口烟温为3500C 的理论烟焓，
进口：'o y I = V R02⨯I CO2+ 0
2
N V ⨯ I N2+I H2O ⨯V H2O
=0.88⨯665.5+3.81⨯459.5+1.53⨯544.5
=3169.42 kJ/kg
'o k I = I k ⨯ 0k V =4.81⨯472.5=2272.73 kJ/kg
Y
I '=3169.42+(1.75-1) ⨯2272.73 =4873.97 kJ/kg 出口： y
I ''="0y I +( sm α''-1) ⨯ I k 0 查焓温表3--3（本论文） sm α''=1.85 得 y I ''=2571.68 kJ/kg
式中 "
0y I 对应省煤器出口烟温为1800C 的理论烟焓。

3.2.3 烟气侧放热量
sm rp
Q
sm rp Q =φ((Y I ' - y I ''+⊿0lk I ) 其中：⊿0lk I =⊿α ⨯ 0
lk I
=0.973⨯ (4873.97-2571.68+0.10⨯126.98) =2252.48 kJ/kg
3.2.4 省煤器中介质吸热量sm Q
sm Q 与咽气侧放热量相同，
sm Q = sm
rp Q =2252.48 kJ/kg
3.2.5 省煤器介质出口焓和出口温度
由sm Q =sm
D ' (sm i ''-sm i ')/j B ' 得 sm
i ''=sm Q j B '/ sm D '+sm i ' （D sm =D(1+ρpw )表
3-4）
=2252.48⨯849.97/（118490⨯1.50）+70
=85.39 kJ/kg
式中 sm
i '=sm t '=70 kJ/kg 省煤器的出口温度近似与出口焓相等 sm
t ''=sm i ''=85.39 0C 3.2.6 省煤器所需传热面积计算
（1）传热温差 流经省煤器的烟气从上而下，水流自下而上，呈逆流式布置，
⊿t=(⊿t max -⊿t min )/㏑(⊿t max//⊿t min )
=[(350-85.39)-(180-70)]/ ㏑[(350-85.39)/ (180-70)] =176.14 0C
（2）烟气流速w hx
选用φ76方型铸铁鳞片省煤器，每根长2.0m 烟道流通截面积0.12m 2，受热
面面积2.95 m 2，烟气平均温度；sm
pj t =(sm
t '+sm t '')/2=(350+180)/2=2650C 若初选省煤器为50根，以横5纵10布置，则
烟气流速w hx =B j V y (sm
pj t +273)/(273⨯F ⨯5⨯3600)
=849.97⨯9.15⨯ (265+273)/(273⨯5⨯3600⨯0.12) =7.10 m/s （3）传热系数 K=φξ⨯⨯0k
式中 φξ⨯---烟气温度修正系数，查图7-24，取0.98 0k ----铸铁鳞片省煤器传热系数，查图7-24，取0.02218 所以 K=φξ⨯⨯0k =0.02218⨯0.98=0.0217 C m kW 02/∙ (4)省煤器所需传热面积 由省煤器所需传热量
sm
rp
Q = j B t H k /∆⨯⨯
得 H= t k B Q j sm
rp ∆⨯//
=849.97⨯2252.48/0.0217/176.14/3600 =139.14 2m （5）校核计算
已知每根2.0m 长的方型铸铁鳞片的饿受热面面积为2.952m ，所需管子数；
N=H/2.95=139.14/2.95=47.016 根
与初选50根相差不多，本设计原计划不变，以横5纵10布置。

4 水处理设备的选择及热网补给水系统
热水供热系统由热源、热网和热用户组成。

本设计中，热源是3台SZL4.2-0.7/95/70-AII型热水锅炉。

热用户为建筑民用小区，由3台热水锅炉供出950C的热水进入热用户，再由水管将700C的回水输送回锅炉。

4.1 水处理方案的确定
4.1.1 热水锅炉对给水水质的要求
根据《低压锅炉水质标准》规定，对于供水温度大于950C的热水锅炉，补给水和循环水的水质要求如表4-1所示。

表4-1热水锅炉水质标准
项目锅内加药处理锅外化学处理
悬浮物mg/L ≤20 ＼≤5 ＼
总硬度mge/L ≤4 ＼≤0.6 ＼
PH值（250C）≥7 10~12 ≥7 10~12
溶解氧mg/L ＼＼≤0.1 ≤0.1
含油量≤2 ＼≤2 ＼
4.1.2 水质处理方案的确定
本锅炉原水的总硬度和含氧量均超过给水水质要求，故需要进行软化和除氧处理。

采暖锅炉水处理的主要任务：降低水中Ca2+、Mg2+的含量（即软化），为防止锅炉结垢；减少水中的溶解气体（即除氧），防止锅炉受热面的腐蚀。

对于大多数供热锅炉来说，补给水预先处理后再进入锅炉，称锅外水处理。

对于小容量的供热锅炉，处理在汽锅内部进行，则称锅内水处理。

本设计采用 4.2MW 热水锅炉，故采用锅外水处理。

（1）水处理原理
由于热水锅炉不存在水的蒸发，水中盐类浓度不会增加，碱度也不会变化，而且保持一定的碱度对金属壁有一定的保护作用。

据此，决定采用钠离子交换软化法，即原水通过Na+交换剂时，水中的Ca2+、Mg2+被交换剂中的Na+所替代，使易结垢的钙镁化合物变成不易结污垢的易溶性钠盐而使水软化。

交换剂转变成Ca、Mg型后，可以用钠盐溶液还原再变成Na型交换剂而重新使用，反应原理如下：
与原水中碳酸盐硬度作用时：2NaR+Ca(HCO3)2=CaR2+2NaHCO3
2NaR+ Mg(HCO3)2=MgR2+2NaHCO3与非碳酸盐硬度作用时：2NaR+CaSO4= CaR2+Na2SO4
2NaR+CaCl2= CaR2+2NaCl
2NaR+MgSO4=MgR2+Na2SO4
2NaR+MgCl2= MgR2+2NaCl
失效后的钠离子交换剂的还原原理：CaR2+2NaCl=2NaR+ CaCl2
MgR2+2NaCl=2NaR+ MgCl2（2）水处理设备选择及系统
钠离子交换设备种类很多，有固定床、流动床、浮动床和移动床等，其中后三者适用于原水水质稳定，软化水压力变化不大且不间断运行。

固定床钠离子交换器则无上述要求，是工业锅炉常用的水处理设备。

固定床钠离子交换方式可以分为顺流再生和逆流再生两种，相对于顺流再生，逆流再生具有对原水硬度适应广泛、出水质量好、再生盐耗低（20%）、水耗低（30~40%）的优点，所以广泛采用。

固定床逆流再生钠离子交换器的再生液自下而上运动，再生置换时离子交换器不发生紊乱是保证逆流再生效果的关键。

为此，应控制再生液和置换水的流速、再生液的浓度及不同的顶压方式。

钠离子交换剂是强酸性阳离子交换树脂（型号001⨯7）和磺化煤，树脂交换容量大，交换速度快，但价格比较比较高；而磺化煤的交换容量小，速度慢，但价格低，综合技术经济性考虑，采用001⨯7型树脂。

钠离子交换软化系统一般为单级和双级。

当原水硬度＜8mmol/l时，经单级钠离子交换后，可以作为锅炉给水。

本设计中水的总硬度为5mmol/l＜8mmol/l，所以采用单级系统。

综上所述，本设计水处理方案采取固定床逆流再生单级钠离子交换器。

4.1.3 除氧方式的选择
基于本锅炉房没有蒸汽和其他可利用热源，原水除氧决定采用天津开发区天元康宇环保科技发展有限公司生产的TKJX系列解析除氧系统。

A 除氧原理及系统
解析除氧是利用亨利原理来除氧的，即氧气在水中的溶解度与氧气的分压力成正比：即{O}=KP0因此，降低氧气的分压力，即可使氧气的溶解度降低。

比：在TKJX系列解析除氧系统中，除氧水泵将软化水送入引射器，引射器在将水向下喷射的同时吸入热交换器中的无氧气体氮气，水气强烈混合，此时，氧气的分压力接近于零，溶解在水中的氧根据亨利原理析出并扩散入无氧气体中，带氧的混合气体在经过交换器和反应器时，氧气被活性脱氧反应剂吸附而氮气则再
次被循环吸入引射器，软化水经过此过程处理，其中的溶解氧被去除而成为无氧水。

B 解吸除氧装置的特点
1、待除氧水不需要预热处理,因此不增加锅炉房自耗汽；
2、解吸除氧设备占地少,金属耗量小,从而减少基建投资；
3、除氧效果好。

在正常情况下,除氧后的残余含氧量可降到0.05ｍｇ/Ｌ；
4、解吸除氧的缺点是装置调整复杂,管道系统及除氧水箱应密封。

C 设计要求
（1）、喷射器的进口水压一般不低于0.4MPa,使喷射器产生足够负压以克服脱O气体系统循环所需压力。

（2）、除氧水泵的流量应大于锅炉给水泵的流量，流量比为1.2~~1.5，保证除氧水回流；使软化水箱起到给水箱的作用，且保持除氧效果。

（3）、当水温≥50oC时，为防止水气进入反应器，可在解析器气体出口管道上加装冷凝器。

（4）、为保证系统的气密性，管道连接应采用焊接，并尽量减少法兰连接，喷嘴高度安装不低于5m。

4.2 热网循环水量及循环水泵的选择计算
4.2.1 循环水量及循环水泵的选择计算
过程如表4-2所示：
表4-2 循环水量及循环水泵的选择计算表
序号项目符号单位计算公式或数值来源数值
Q max MW 前面已算10.368
1 采暖计算最大热负
荷
2 供水温度t g O C 给定95
3 回水温度t h O C 给定70
4 循环水量
G'kg/h 0.86⨯Q max/（t g-t h） 3.57⨯104
xh
K 选取 1.1
5 锅炉房自用水安全
系数
6 循环水泵总流量G xh kg/h K⨯
G' 3.92⨯104
xh
7 循环泵台数n 台其中一台备用 3
8 每台循环泵流量G x kg/h
G'/n=3.92⨯105/2 1.96⨯105
xh
9 锅炉房内部阻力h1 kPa 取值110
10 用户系统阻力 h 2 kPa 取 用 30 11 经济比摩阻 R Pa/m 取 用 60 12 热网干管阻力 h 3 kPa R ⨯L ⨯（1+0.2~0.3）
140 13
循环水泵所需压头
（扬程）
H x
kPa
1.2⨯（h 1+ h 2+ h 3）
336
4.2.2 循环水泵的选择
4.2.2.1 选择水泵时应考虑以下因素：
（1）水泵应能满足设计的最大流量和最高扬程的要求； （2）连接给水总管的各给水泵的性能应能并列运行； （3）应能满足最高给水温度的要求；
（4）应选择效率较高，尺寸小，重量轻的水泵；
（5）在长期低负荷运行时，水泵应大小搭配，以便能经济合理地运行； （6）在短期低负荷运行时，离心式给水泵不发生汽化现象。

4.2.2.2 选择给水泵台数和容量时，可按以下规则进行：
A 、锅炉给水采用单级机组给水系统时，每台锅炉的给水泵不应小雨台。

当给水泵为2台时，每台的容量不应小于所有运行锅炉最大流量的120%；
B 、当锅炉房供电可靠且保证不停电时，可只设电动泵；若不能保证，则要设置气动水泵。

装有3台或以上给水泵时，当容量最大1台给水泵停止运行时，其余能并列运行的给水泵的总容量不应小于所有运行锅炉最大流量的120%；
综上所述，本设计采用4台（其中1台备用）上海博华泵业制造有限公司生产的ISW200-350型水泵，流量200m3/h ，扬程32 m ，配用电机功率45.0KW ，转速1450r/min ，重量495Kg 。

外形尺寸(见图4-1)：L=1090mm, H=735mm ； 安装尺寸：a=167mm h=345mm d 1=18,
L 1=700mm, B 1=356mm, B 2=318mm ；
进出口法兰尺寸：D=285mm , D 1=240mm, n-d=8-22mm; 隔振器（垫）规格：JG3-2 H 1=432mm 。

4.3 热网补给水量及补给水泵的选择
4.3.1 热网补给水量的确定
补给水泵的流量，一般热水系统按循环水量的2-4%计算，需补充软化水。

补给水量 wb
G ' =K ⨯xh G ' 式中 K----补给率2~4%，选取4%；
G'-----循环水量；
xh
G'=0.04⨯3.57⨯105
wb
=14280 kg/h
=14.28 t/h
4.3.2 补水泵的选择计算
选择补给水泵时应注意：
（1）补给水泵的流量应根据热水系统的正常补水量和事故补水量确定，事故补水量宜为正常补水量的4~5倍；
（2）补水泵的扬程不应小于补水点压力加30~50kPa的富裕量；
（3）补给水泵的台数不宜小于2台，其中一台备用
由于给定条件，最高建筑24m,保证整个系统底层散热器的不超压、不汽化、不倒空的原则，决定静水压线27m，取补水泵扬程高于补水点50KPa的富裕量。

补给水泵的扬程按下式计算：
H=(H b+H xs+H ys-h)+(30~50) kPa
式中H b----系统补给水点压力值，为维持锅炉运行压力选取200 kPa；
H xs----补给水泵吸水管中的阻力损失，选取10~20，取20 kPa；
H ys----补给水泵压水管中的阻力损失，选取15~30，取30 kPa；
h-----补给水泵最大水位比系统高h，高为0.5m,取5 kPa；
扬程H=200+20+30-5+30
=285 kPa
=28.5 mH2O
G'=1.1⨯14280
补给水泵流量G wb=1.1⨯wb
=15708 kg/h
=15.7 m3/h
根据以上要求，补给水泵选用上海博华泵业制造有限公司生产的ISW50-160（I）A型水泵，流量16.4 m3/h，扬程30m，效率54%，转速2900r/min,电机功率4.0KW，重量72kg;
外形尺寸(见图4-1)：L=525mm, H=310mm；
安装尺寸：a=107mm, h=155mm, d1=12mm,
L1=320mm, B1=140mm, B2=160mm；
进出口法兰尺寸：D=165mm,D1=125mm,n-d=4-18mm;
隔振器规格：SD61-0.5 H1=175mm,
4.4 固定床逆流钠离子交换器计算
近几年在固定床钠离子交换系统中，逆流再生系统应用日益广泛。

因为逆流再生系统软化水质高、且耗盐大为减少。

4.4.1 钠离子交换器计算
具体计算过程如下表：
表4-4钠离子交换器计算
序号 名称 符号 单位 计算公式或数值来源 数值 1 总软化水量 D z
t/h
D z =1.2⨯ wb
G '=1.2⨯14.28 17.14 2 原水总硬度 H o mge/L 原始资料 5 3 软化水硬度 H c mge/L 见表4-1
0.6 4 离子交换剂 选定001⨯7强酸阳离子 树脂 5 软化流速 v m/h 查《简明建筑设计手册》表5-60
10 6 所需交换器截面
积 F m 2 D z /v=17.14/20
0.857 7 实际交换器截面
积 F ’ m 2 根据样式选用φ1500交换器2台
1.77 8 交换剂层高度 h 1 m 交换器产品规格
2.00 9 实际软化流速 v ’ m/h D z / F '=17.14/1.77 9.68 10 交换剂体积 V R m 3 h ⨯F '=2.00⨯1.77
3.54 11 交换剂工作能力 E o ge/m 3 732#树脂1100~1500 1100 12 交换器工作容量 E ge V R ⨯E o =3.54⨯1100 3894 13 运行延续工作时
间 t h E ⨯n/ D z /(H O -H C )
52.0 14 小反洗时间 t 1 min 取 用 10 15 小反洗水流流速 v 1 m/h 取 用
9 16 小反洗耗水量 V 1 m 3 F '⨯ v 1⨯t 1=1.77⨯9⨯10/60
2.66 17 静置时间 t 2 min 交换剂回落，压脂平整，取用
4 18 再生剂纯度 φ % 工业用盐，取用 9
5 19 再生剂单耗 q g/ge 逆流再生（70~90）
90 20 再生一次所需再
生剂量 G y kg E ⨯q/1000/φ=3894⨯90/1000/0.95 368.9 21
再生液浓度
C y
%
取用（5~8%）
8
22 再生一次耗盐液
V zs m3G y/（1000⨯C y） 4.61 体积
23 再生一次耗水量V3m3近似等于V zs 4.61
24 再生流速v3m/h 低速逆流再生，取 1.8
25 再生时间t3min 60⨯V3/(F'
86.84
⨯v3)=60⨯4.61/1.77/1.8
26 逆流冲洗时间t4 min 低速将再生液全部顶出交换器75
27 逆流冲洗耗水量V4m3 v3⨯F'⨯t4/60=1.8⨯1.77⨯75/60 3.98
28 小正洗时间t5min 取用8
29 小正洗流速v5 m/h 取用8
30 小正洗耗水量V5 m3 F'⨯v5⨯t5/60=1.77⨯8⨯8/60 1.89
31 正洗时间t6min 取用10
32 正洗流速v6 m/h 取用15
33 正洗耗水量V6 m3 F'⨯v6⨯t6/60=1.77⨯10⨯15/60 4.43
34 再生过程所需总
t z min t z=t1+t2+t3+t4+t5+t6193.84 时间
V sl m3 V1+V5+V6=2.66+1.89+4.43 8.98 35 再生需自来水耗
量
V rs m3V3+V4=4.61+3.98 8.59 36 再生需用软水耗
量
V z m3V sl+V rs=8.98+8.59 17.57 37 再生一次总耗水
量
4.4.2 软化水箱体积计算
根据水处理的设计出力、运行方式及考虑到本设计哟再生备用软化设备，故软化水箱的有效容积为30-50min的软化水消耗量，取50min。

V软=5⨯17.57/6=14.64 m3
取实际体积15 m3，外形尺寸：4000⨯1500⨯2500 mm
4.5 再生液制备系统及计算
4.5.1 系统及设备
再生液制备系统包括再生剂的储存、溶解、计量、运输等。

阳离子交换剂常用的固体再生剂有NaCl，常用NaC液的制备系统。

本设计选用当前普遍使用的、处理水量大小均可应用的盐溶池盐液制备各级组织系统。

盐液池分为稀盐池和浓盐池各一个，稀盐池的有效容积至少能满足最大一
台钠离子交换器再生用的盐液体积（室温下约23~26o C）。

盐浓池的有效容积为5~15天的食盐消耗量。

盐浓池一般为混凝土制，为了防腐，在池内贴瓷砖或专用玻璃钢，用塑料板做内衬效果最佳，盐液泵一般不设备用泵。

4.5.2 盐液制备设备的计算和盐液泵的选择
4.5.2.1 浓盐池的体积V1
V1=24⨯G y⨯K/t/ε/ρ
式中 K---储存NaCl溶液的天数（8~10天），取10天；
t-----交换器延续运行时间52.0h;
ε---食盐纯度0.96~0.98，取0.97；
ρ---食盐密度，取800；
=24⨯368.39⨯10/52.0/0.97/800
代入数值，得V
1
=2.17 m3
其尺寸定为：长⨯宽⨯高=1500⨯1500⨯1000 mm
4.5.2.2 稀盐池的体积计算V2
ρ
V2=1.2⨯G y/10/C y/
y
ρ ---NaCl溶液密度为1.043g/m3;
式中
y
C y-----稀盐液浓度为8%；
代入数值，得V2=1.2⨯368.9/10/8/1.043
=5.3 m3
其尺寸为：3000⨯2000⨯1000 mm
4.5.2.3 盐液泵的选择计算
盐液泵的流量可用下式计算：
Qy=1.2⨯F'⨯ v3 ⨯þy
式中F'---实际交换器截面积；
---再生剂流速1.8m/h;
v
3
Qy=1.2⨯1.77⨯1.043⨯1.8
=3.99m/s
离子交换器再生盐液系统简单，管路不长，盐液泵扬程Hy可取10—20m，取扬程为20m，流速为 3.99m/s，则选上海博华泵业制造有限公司生产的ISW40-125型水泵，流量4.4m/s,扬程21mH2O,效率为41%，配用电机转速2900 r/min，功率为1.1KW，重量为35kg，
外形尺寸(见图4-1)：L=460mm,H=290mm；
安装尺寸：a=97mm,h=145mm,d1=12,L1=260mm,B1=125mm,B2=125mm；
进出口法兰尺寸：D=150mm,D1=110mm,n-d=4-18mm;
隔振器规格：SD41-0.5 H1=165mm
4.6 管道、附件及阀门的选择计算
4.6.1 供回水系统主要管道管径的选择计算
（1）供水总管管径
由管径计算公式知：Dn=594.5⨯(G⨯r/v)0.5
式中G---介质的质量流量
r---介质比容700C·m3/kg ,取1.02
v---介质流速取2.0 m/s,
计算得Dn=594.5⨯(357⨯1.02⨯10-3/2.0)0.5=253.67 mm ,取Φ273⨯8 ，实际内半径Φ257，实际流速为1.95 m/s.
（2）回水总管管径
由管径计算公式知：Dn=594.5⨯(G⨯r/v)0.5
式中G---介质的质量流量
r---介质比容700C·m3/kg ,取1.04
v---介质流速取2.5 m/s,
计算得Dn=594.5⨯(357⨯1.04⨯10-3/2.5)0.5=229.10 mm ,取Φ273⨯8 ，实际内半径Φ257，实际流速为1.96m/s.
（3）自来水总管管径
锅炉房最大用水量:
锅炉房最大用水量估算情况表（4-5）
用水处估用水量（t）用水处估用水量（t）
水处理14.28 化验及其他0.6
渣厂0.7 生活用水 1.5
所以锅炉房最大用水量G max=14.28+0.7+0.6+1.5=17.28t/h
取管内流速1.2m/s
d=2⨯（G max/(3600⨯3.14⨯v)）1/2=2⨯（17.28/（3600⨯3.14⨯1.2））1/2=0.07m 取DN80 即89⨯3.5无缝钢管。

（4）热网供水管直径
本设计住宅采暖小区分为2个区域供暖，即2根供水支管，每跟的流量Q=1.785⨯104kg/h=17850 kg/h
查[4]附录3-1，取DN150，流速v=0.73m/s
4.6.2 分集水器的分类及型号选择
分集水器分为：甲式；总管从分水器，集水器侧面接入；
乙式；总管从分水器，集水器底部接入；
在本设计中，分水器采用顶部进入，底部出水，减小阻力；集水器采用底部进入顶部出水。

分集水器按断面流速0.1m/s计算。

按经验值估算确定分集水器的直径D。

D=1.5~3.0d max
式中D----分集水器直径，mm
d max----分集水器所有支管中最大直径，250 mm
所以D=2.0 250=500mm
长度L=215+200+315+390+390
=1510 mm,
根据分集水器所接进水出口、水管管径大小，决定采用DN500的分、集水器。

4.6.3 除污器
根据工作压力及公称直径，本设计选用D250mm卧式直通除污器。

4.6.4 主要阀门的选择
为了保证锅炉的正常运行，必须设置以下阀门：
闸阀作关断用，适于全开全闭的场合，闸阀的介质流动阻力小，但密封面的检修困难，所以在各水泵出口、水箱进口、自来水管道和公称直径大于200mm 的管道处设置闸阀。

截止阀作关断用，适于全开全闭的操作场合，但密封面的检修比闸阀方便，故在水泵出口、分水器、水处理设备及产品公称直径不大于200mm处设截止阀。

止回阀用于要求单向流动的场合。

在省煤器的入口和同向锅桶的给水管道上、离心泵的出口处设止回阀和截止阀，且水流先通过止回阀。

旋塞阀是快速启闭的阀门，其阀芯在高温下易变形，限用于以水为介质的场合，故在液位计，水位表和压力表上设旋塞阀。

水处理系统中，因腐蚀性，故在各水泵、水箱进口处设塑料阀。

4.6.5 设计中应注意的问题
（1）当需从供暖总入口分接出3个及3个以上支路，在入口处应设分集水器；。