1、1锅炉房设计 概述暖通专业毕业生，在通过大学四年的学习，尤其是通过大三大四年级专业课的学习，基本可以具备从事工程设计的素质。这里所指的工程设计是指：室内采暖设计、室外供热管网设计、工业及民用通风设计、空调系统设计及锅炉房设计等。在这些设计中，锅炉房设计是比较特殊的一种设计，这是因为，比如室内采暖设计、通风设计、给排水设计或空调系统设计等都是在给定的建筑实体中根据不同的建筑功能作相应的配套附属设计，而锅炉房设计属于独立生产厂房的设计，在锅炉房设计中，工艺设计担当主设，给建筑、结构、给排水、电气及自控专业提出设计要求，而这些专业配合工艺专业完成整个锅炉房设计。因此，锅炉房设计内容多，设备繁杂，工艺
2、系统性高，要求设计人员的专业知识面较广。特此开设锅炉房设计这门课，将锅炉房设计步骤、深度、计算方法、工艺布置原则作一综合介绍，以便对锅炉房设计有一些初步的了解。锅炉房内包括的设备按系统分可分为四大系统：上煤除渣系统、汽水系统、烟风系统、仪表控制系统。本门课讲述的主要内容包括：锅炉房设计的内容、步骤、系统的要求、工艺布置的原则等。第一章 锅炉房设计文件的深度及基础资料在工厂和民用建筑中，锅炉房是主要的组成部分，其职能是供应生产、生活、采暖通风用的蒸汽和热水。工业锅炉房设计的正确合理与否，不仅影响到基建投资，而且也影响到以后工厂的正常生产和建筑的采暖。因此在设计时设计人员首先必须充分了解情况，深入
3、实际调查研究，做好设计前期的准备工作，在多方案论证的基础上，制定出即能很好地满足用户要求，而又技术先进经济合理的方案。当设计人员接到锅炉房设计任务时，大致可以按照下列程序进行设计：一初步设计阶段这一阶段包括：1、调查各种负荷的性质 按热负荷的性质分可分为季节性热负荷和常年性热负荷，季节性热负荷与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热有关，其中对热负荷大小起绝对作用的是室外温度，因而在全年中有很大变化，如采暖热负荷。常年性热负荷与气候条件关系不大，而热负荷在全日中变化较大，如热水供应和生产工艺系统用热。根据热负荷性质的不同分别计算热负荷大小及对供热的要求，如供热介质的参数。2、收集各项原始资料
4、原始资料是设计的依据，如原始资料不足或错误，会造成错误的方案。3、制定设计方案 首先要掌握国家和当地的有关政策和颁布的标准，如能源政策、环保要求、城市和地区供热规划等。这些资料将直接影响设备的选型、锅炉房的位置以及锅炉房建设的集中和分散的原则的确定。其次，在负荷计算基础上确定供热介质及参数，选定锅炉型式、容量和台数。再根据已选定的锅炉设备确定锅炉房内部系统（汽水系统、鼓引风系统、运煤除灰系统和仪表控制系统）和辅助设备。4、绘制方案图 进行多方案比较，从中选定技术先进、经济合理、满足用户需要的最佳方案。 （方案优化）25、编制初步设计文件二在初步设计被批准和锅炉设备订货落实基础上进行施工图设计。
5、11 设计深度锅炉房设计文件的编制通常分为两个阶段，即初步设计与施工图设计。初步设计有两种：一种是简明初步设计，适应于小型锅炉房或有定型设计可资套用的；另一种是扩大初步设计，适应于技术复杂、规模较大的锅炉房。初步设计与施工图设计的内容和深度，各设计单位规定的不完全一样，但基本原则是一致的。一初步设计（一）要求： 初步设计力求原则正确、方案合理、文字简练、数据可靠，初步设计应起到确定方案，指导施工图设计。确定锅炉及锅炉房配套辅机的型号、参数、数量、附件和主要材料的型号与数量（设备一览表、主要材料一览表）以满足订货。计算技术经济指标，供审批使用。（二）需要提交的文件：1设计说明（根据具体情况参考下
6、列各项编写）（1）设计依据 包括国家或上级指示文件、标准、工艺条件、原始资料、地方情况及其它要求。（2）设计原则 主要说明设计范围、规模、改扩建原则，简述供热方案、供热介质及参数、备用设备、环保节能方面的考虑和措施。此项中对大型较复杂锅炉房或根据甲方要求提交环保专篇、劳动保护专篇、防火专篇等。（3）存在的问题 如果存在初步设计阶段未能解决的个别技术环节、设计问题以及建议可简要提出。2热负荷计算及锅炉设备选择（1）热负荷一览表及负荷计算（最大、平均（日、采暖季） 、月、年）（2）锅炉房供热介质和参数的确定（3）锅炉型式、台数、容量选择3辅助设备选择（1）鼓引风系统设备选择（如配套无变化可略） ，
7、确定烟风道断面、烟囱出口直径和高度。（2）水处理、给水系统、循环水系统简要计算及设备选择（3）运煤除灰系统简要计算和设备选择（4）化验和机修（5）动力原材料消耗、技术经济指标及人员编制4动力原材料消耗及技术经济指标表动力原材料消耗及技术经济指标表 表 11项 目 日耗量 单 位 小时耗量 单 位 技术经济指标 单 位 备 注3煤水电热 水蒸 汽食 盐吨/日吨/日度/日104KJ/日吨/日kg/日吨/时吨/时度/时104KJ/时吨/时kg/时kg/吨(汽)kg/吨(汽)度/吨(汽)104KJ/吨(汽)kg/吨(汽)kg/吨(汽)5人员编制表 表 12分 项 工 种 人 数 备 注主 任副主任技术
8、员会 计保管员档案、资料员其 它党政管理人员合 计煤场管理人员食 堂勤 杂司 机机 修后勤人员合 计班 长副班长司 炉 司 泵上 煤除渣（除灰）水处理化验员电 工仪表工微 机运行人员（运行班制）合 计 热工仪表检修班电气值班及断电保护机修班化验室检修人员合 计自卸车、推土车、装卸车水泥罐车、小翻斗车装卸桥专用车司机人员合 计锅炉房总人数6附表和附图4（1）主要设备、材料一览表重量 电动机序号 设备号 名称及规格 数量单重 总重 型号 功率 备 注（2）锅炉房平面布置图、横断面图或可资套用的定型施工设计有关图纸（3）较大的锅炉房还应附有汽水管道工艺系统图、运煤除灰方案布置图等初步设计的繁琐，以能
9、清楚表达设计意图，满足上述各项要求为原则。二施工图设计施工图设计包括下列文件和内容：1图纸目录。2采用标准图目录。3设备材料表。4施工图说明：初步设计审批后，如有原则变化和修改应予以说明。施工说明主要指明设备安装、管道安装、试压和试运行顺序来写。对于未作初步设计的施工图说明中尚需加入简单的工艺方案设计内容，并改为施工说明。5锅炉房汽水管道系统图。6锅炉房平剖面布置图。7运煤除灰系统设备布置图及设备安装图。8鼓引风机及其通风除尘系统安装图、接管大样图。9水箱、分汽缸、支吊架等非标设备制造图、装配图。12 设计规范及标准锅炉房设计规范GB5004192。该设计规范适用于下列范围内的工业、民用、区域
10、锅炉房和室外热力管道设计：以水为介质的蒸汽锅炉房，其锅炉额定蒸发量为 165t/h 、额定出口蒸汽压力为0.13.82Mpa（表压） 、额定出口蒸汽温度小于或等于 450；热水锅炉锅炉房，其锅炉的额定供热量为 0.758MW、额定出口水压为0.12.5MPa（表压） ，额定出口水温小于或等于 180。本规范不适用于余热锅炉、特殊类型锅炉的锅炉房或区域热力管道设计。此规范在燃烧设施、供热热水制备、锅炉房的布置、锅炉通风除尘和噪音防治、锅炉给水设备和水处理、燃料和灰渣的贮运、热工监测和控制、化验和检修设施、汽水管道、保温和防腐、土建电气采暖通风和给水排水、室外热力管道方面规范了在设计过程中应注意的
11、事项，是锅炉房设计人员必须认真学习和严格遵守的法规。规范中的内容将在以后的章节中陆续介绍。此外，在设计过程中还应遵守的标准有：1、 低压锅炉水质标准GB157685；2、 锅炉污染物排放标准GB1327191；3、 工业企业厂界噪音标准GB1234890、 城市区域环境噪音标准GB309693；4、 热水锅炉监察规程 ；55、 蒸汽锅炉监察规程 。13 设计的原始资料设计的原始资料是设计新建或改建锅炉房不可缺少的基本资料。因此，在设计之前必须收集有关的原始资料。对新建和改建锅炉房在收集资料时有所不同。一新建锅炉房（一）热负荷资料1全厂各生产车间的蒸汽和热水的负荷。包括小时最大热负荷、小时平均热
12、负荷、蒸汽和热水参数、生产班次和热负荷特点（如使用情况、预热时间等） 。2生活热负荷。包括浴室、开水炉、炊事用的小时热负荷和使用时间。3采暖热负荷。采暖热负荷介质参数、敷设方式、采暖期最大热负荷、平均热负荷和采暖天数。4通风热负荷。通风热负荷小时最大热负荷，使用情况。5蒸汽喷射制冷用的小时最大热负荷及其使用时间和使用情况。6余热利用的最大和平均小时产热量，蒸汽和热水参数。一般机械工厂可利用的余热有锻锤废汽、工业炉烟气余热、连续和定期排污余热等。7邻厂协作供热关系。包括热源输送距离、热负荷、介质参数、价格、回水要求等。8回水量。凝水回收量，热水采暖漏水率。9热负荷曲线。以上为热负荷资料，是确定锅
13、炉房总装机容量、机组选型和确定热力系统等原则问题时必不可少的资料，因此，设计人员必须仔细研究。（二）煤质资料是选择运煤方式及燃烧设备类型的依据。一般由煤炭管理部门或工厂基建部门提供。包括：1产地 矿井名称，价格，运输距离及运输工具（火车、汽车、轮船） ；2煤矿年产量和供应情况；3煤的元素分析结果 CY,HY,OY,SY,NY,AY,WY；4煤的工业分析结果 水分，灰分，挥发分，固定碳；5煤的低位发热量；6煤的粘结性及燃烧时的结焦情况；7灰的变形温度、软化温度和流动温度（即 t1、t 2、t 3）;8煤的可磨系数（烧煤粉时用） ；9煤的粒度。（三）燃料油资料若锅炉房以燃料油为燃料，则需收集下列燃
14、料油资料：1燃料油的产地，价格，运输距离及运输工具（火车，汽车或轮船） ；2燃料油的供应情况。如供应的可靠性及有无中断情况，油的品质是否稳定等；3燃料油的元素分析，C Y,HY,OY,SY,NY,AY,WY；4燃料油的性质指标，黏度、比重、比热、热焓、凝固点、闪点、导热系数、发热6量、硫分、灰分、机械杂质和水分（3、4 相比，4 更重要一些） ；其中，黏度表示液体流动性能的好坏，黏度越大，流动性能越差，在管道内输送阻力增加，装卸和雾化有困难，需要加热。因此黏度对燃烧和运输有很大影响。凝固点对油在低温下的流动性有影响，在低温下输送凝固点高的油时，油管易堵塞不通，应采取加热和防冻措施。燃料油的有关
15、资料可以向供应和生产部门索取。（四）水质资料水质资料是水质分析的各项资料，水质资料是设计锅炉房水处理系统必不可少的资料。工业锅炉的给水大多数取之于自然水源和城市水网水。给水的水质指标的好坏直接影响锅炉运行的安全性和经济性，同时也是选择水处理设备能力和水处理方案的依据。对于锅炉房设计人员来说应该掌握的水质资料包括：1悬浮物含量 悬浮物（砂子、粘土、动植物的腐败物质）是指水流动时呈悬浮状态，不容于水，其颗粒直径在 104 mm 以上，通过滤纸可分离；2溶解固形物 溶解固形物（钙、镁、钾、钠等盐类及有机物质）以离子状态存在，其颗粒直径在 10-6mm 以下，经滤纸分离后加热蒸发剩余的残渣即为溶解固形
16、物；3硬度 溶于水中可形成水垢的物质钙、镁离子的总含量。包括碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度；4总碱度 水中含有能接收氢离子的物质的量。如 OH 、CO 、HCO 、PO233以及其它一些弱酸盐类，天然水中碱度主要由 CO 、 HCO 的盐类组成；3 2335溶解氧； 6游离二氧化碳；7PH 值。（五）气象资料包括：1海拔高度；2室外计算温度、冬季采暖温度、冬季通风温度、夏季通风温度；3采暖期室外平均温度、采暖天数；4主导风向及频率，冬季、夏季；5大气压力，冬季、夏季；6最大冻土深度。（六）地质资料1地质情况 供考虑地下室、管道地沟及地下烟道使用。包括：湿陷性黄土等级、地下水位、耐力等；2地震等级 供
17、考虑高屋结构及锅炉钢架防震之用。一般所在地区的地震裂度在7 级以上时，对较大容量锅炉房应考虑防震。（七）全厂或供热小区总平面布置图、地形图供确定锅炉房位置和全厂供热系统布置之用。（八）设备、材料资料（设备样本及资料）1锅炉机组资料 进行扩大初步设计时，只需锅炉的主要技术参数、型号、规格7外形图及价格资料；进行施工图设计时，应取得锅炉安装（设备基础、平台扶梯、仪表阀门、风烟接管、操作位置等）图纸；2辅助设备资料 包括风机、水泵、各种标准设备和非标准设备的图纸、技术参数和价格；3材料资料 主要包括当地生产的保温材料和管材等。（九）其它有关资料厂区交通情况，供电及供水情况，卫生要求等。二改建、扩建锅
18、炉房锅炉房的改建、扩建设计往往比设计新建锅炉房更复杂，因为必须把现有情况摸清。在原始资料不详时，还需实地测量等。设计人员必须深入现场、调查研究。除收集上述资料外，尚需收集和弄清下列有关资料和情况：1原锅炉房内库存设备的详细规格、型号、数量、制造厂、使用年限、主要尺寸、运行使用情况和存在的问题等；2原锅炉房的施工图，包括工艺布置图、系统图、区域布置图等，并核实有关尺寸如：（1）锅炉与主要附属设备和建筑物相互间的主要尺寸（2）主要管道如蒸汽主管、给水管、供回水管、补水管和上水管的直径及位置（3）锅炉房主要管道（热力出入口）的地沟断面及标高（4）给水箱、凝结水箱、软化水箱、除氧水箱、生水箱的位置、容
19、积；3原锅炉房的建筑和结构资料，如：（1）锅炉房的建筑平面图及立面图，核实外形尺寸、标高、门窗位置等（2）锅炉房结构图纸，核实构筑物及设备基础有关尺寸（3）烟囱的结构、高度、上口内径、烟道与烟囱接口处的开口尺寸、掏灰方式等、烟道的结构及断面等4运煤除灰系统的施工图、设备规格、使用情况、煤场及渣场的位置、容量等；5控制仪表系统的型号规格、使用情况等；6原锅炉房的运行记录、存在的问题、事故分析等；7原锅炉房的人员组成、技术经济定额等。8第二章 热负荷的确定及锅炉的选择21 热负荷的确定热负荷是指满足一定条件的建筑物或设备所需热量的多少。按热媒种类的不同热负荷可分为蒸汽负荷、热水负荷；按热负荷性质的
20、不同可分为季节性负荷、常年性负荷。热负荷种类的不同，其计算方法也不尽相同，如以蒸汽负荷为主（如机械制造厂、纺织厂、药厂等） ，厂区的热水负荷如：生活热水、采暖等是用蒸汽通过换热站或蒸汽喷射器供应，此时锅炉房内均为蒸汽锅炉。在计算热负荷时，也应将热水负荷折算成蒸汽负荷来一并考虑。若热水负荷用热水锅炉供应，则将蒸汽负荷和热水负荷分别计算。下面以机械制造厂为例，在厂区并存生产、生活、采暖、通风热负荷，介绍热负荷的计算方法，热负荷的计算内容包括最大计算热负荷、平均热负荷、年热负荷。一最大计算热负荷最大计算热负荷是根据生产、生活、采暖、通风需要的热负荷计算出锅炉房最大热负荷，以此作为确定锅炉房规模、总装
21、机容量依据。计算方法：（1）表格法当用热车间个数较少、热负荷变化较有规律性时，可根据各车间的小时热负荷绘出热负荷曲线，然后相加求得热负荷曲线，再乘以管网热损失及漏损系数，即得到最大计算热负荷。此种求法最为合理，见图 21。但实际上这种热负荷曲线往往不易求得，多用公式计算。9图 21 锅炉房热负荷图解法（2）公式法QjmaxK 0（K 1Q1K 2Q2K 3Q3K 4Q4）K 5Q5 t/h （21）式中 Qjmax 最大计算热负荷，t/h；Q1采暖最大热负荷， t/h；Q2通风最大热负荷， t/h；Q3生产最大热负荷， t/h；Q4生活最大热负荷， t/h；Q5锅炉房自用热负荷， t/h，包括
22、除氧用热、蒸汽给水泵用热以及锅炉房采暖用热。蒸汽给水泵用热负荷可通过查取说明书获得；大气热力式除氧用热负荷可通过热力计算（详见）或用表 21 数值简化计算；采用蒸汽喷射真空除氧时，喷射器耗汽量可取 58kg/吨（水） ；锅炉房采暖用热在计算时通常按面积热指标法估取，锅炉房每蒸吨装机容量占用建筑面积为 5080m 2/蒸吨，采暖面积热指标为 80120W/m 2；表 21进除氧器水温 50 60 70 80 90耗汽量 千克（汽）/吨时（水） 125 100 75 55 35K0管网热损失及漏损系数，按表 22 选取；表 22管道种类 架 空 地 沟蒸汽管道 1.11.15 1.081.12热水
23、管道 1.071.1 1.051.08K1采暖热负荷同时使用系数，取 1.0；K2通风热负荷同时使用系数，取 0.91.0；K3生产热负荷同时使用系数，按表 23 选取，或取 0.71.0；K4生活热负荷同时使用系数，取 0.5，若生产和生活用热时间错开则 K40；K5自用热负荷同时使用系数，取 0.81.0。表 23生产最大热负荷 Q3 与生产平均热负荷 Q3pj 关系 K3 值Q3Q 3pj 1.0Q32Q 3pj 0.8Q33Q 3pj 0.6Q34Q 3pj 0.5注：此表用于生产用热车间在 5 个以上。注意在计算最大热负荷时应将全厂热负荷作具体分析。有时，几个车间的最大热负荷出现时间
24、错开，则其中一项不计入。如表面处理车间各种槽液的加热升温，能在上班之前进行，则其最大热负荷不与其它车间热负荷叠加，而只相加槽液保温用热。总之，计算热负荷时应根据全厂的热负荷资料分析研究，精打细算，避免盲目地层层加码，10造成锅炉房规模过大。如工厂有余热可资利用时，应经过技术经济比较尽量设法利用，这时在全厂总热负荷中减去已利用的一部分热量而求最大计算热负荷。一般机械制造厂可资利用的余热有：煤气发生炉水套发生的蒸汽；锻锤废气；工业炉的烟气余热；重型机械制造厂平炉车间的汽化冷却蒸汽等。煤气发生炉水套发生的蒸汽量见表 24。但若煤气专业设计人员提交的热负荷内已扣除此项蒸汽量，则不考虑。表 24煤气发生
25、炉直径 mm 1000 1500 3000产生蒸汽量 t/h 0.20.3 0.3 0.30.5蒸汽压力 MPa 0.50.7 0.50.7 0.50.7蒸汽温度 饱 和 饱 和 饱 和锻锤废气利用量，一般可按照锻锤用新汽量的百分比计算。锻锤用汽量见表 25。表 25 用汽量（kg/h）序 号 名 称锻锤落下部分重量（吨） 载荷系数 用汽系数 压力 MPa 管径 额定 平均12345678910自由锻锤自由锻锤自由锻锤自由锻锤自由锻锤模锻锤模锻锤模锻锤模锻锤模锻锤0.512351235100.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.750.750.750.750.750.7
26、50.750.750.750.7568686868686868686868暂缺63.59510812775.510212714621910001530220026703500162023302830375055006009201320160021009701400170022503300注：按额定小时用汽量计算时，利用系数不大于 75；按平均小时用汽量计算时，利用系数不大于90。工业炉的余热锅炉产汽量，若排烟温度为 900左右，则每 50006000Nm 3/h 的烟气可产生蒸汽约 1 吨。有关余热锅炉的设计问题，可参考专门书籍资料。工厂利用余热的最大计算热负荷为QK 0（K 1Q1K 2Q2
27、K 3Q3K 4Q4）K 5Q5 q 1q 2q 3 t/h （22）式中 q1煤气发生炉水套产汽量，t/h；q2锻锤废气利用量，t/h；q3余热锅炉产汽量，t/h。（二）平均热负荷1采暖平均热负荷Q1pj 1Q1 t/h （23）式中 Q1pj采暖平均热负荷，t/h； 1采暖系数，取 0.50.8，或按公式（24）计算。 111（24）wnpjt式中 采暖（或通风）系数；tn采暖室内计算温度， ；tpj采暖期室外平均温度，；tw采暖期采暖（或通风）室外计算温度，。2通风平均热负荷Q2pj 2Q2 t/h （25）式中 Q2pj通风平均热负荷，t/h； 2通风系数，取 0.50.8，或按公式（
28、24）计算，t w 之值应以采暖期室外通风温度代入之。3生产平均热负荷 全厂的生产平均热负荷是将各车间的平均热负荷相加而得。4生活平均热负荷 生活热负荷包括浴室、开水炉、厨房等用热，由有关专业如水道、暖通提交的生活热负荷，一般可视为最大小时热负荷，即最大班时集中在 1 小时内的热负荷，全厂生活平均热负荷可近似地按下式计算：Q4pj Q4 t/h 81（26）5 锅炉房平均热负荷QpjK 0（Q 1pj Q 2pj Q 3pj Q 4pj） t/h （27）对有季节性负荷的锅炉房，其最大计算热负荷和平均热负荷应按采暖季和非采暖季分别计算得出。平均负荷表明热负荷的均衡性，设备选择时应考虑这一因素。
29、（三）年热负荷 是计算全年燃料耗量的依据，也是技术经济比较的一个根据。全年热负荷 D0 可根据平均热负荷和全年使用小时数按下列公式计算：D0K 0（D 1D 2D 3D 4） t/a max51Q（28）式中 D1、D 2、D 3、D 4分别为采暖、通风、生产、生活全年热负荷，t/a；Q5/Qmax 自用热系数，符号意义同式（21） 。采暖、通风、生产、生活的全年热负荷可分别用下式计算求得：D1 8n1 SQ1pj(3S)Q 1f t/a （29）D2 8n2SQ2pj t/a （210）D3 8n3SQ3pj t/a （211）12D4 8n3SQ4pj t/a （212）式中 n1、 n2
30、、 n3分别为采暖、通风天数和全年工作天数；S每昼夜工作班次；Q1f非工作班时保温用热负荷，t/h；可按室内温度 tn=5代入（23） 、（24）式求得。 22 供热介质、参数和供热方式的确定一供热方式与介质种类供热介质的确定，是决定锅炉房及其供热系统的主要依据。因此，供热介质的确定也必须与锅炉房内外供热方案联系在一起考虑。确定供热介质首先要充分研究热用户的用热方式、特点、要求及各种介质的需求量。然后通过技术经济分析，制定出供热经济、运行灵活、设备投资节省的锅炉房内部供热方式和外部系统。供热方式和介质的选择，一般可参考以下几种情况进行确定。1 只有采暖热负荷的供热系统由于热水采暖管网热损失小，
31、不存在跑、冒、滴、漏现象，安全可靠；且采暖期内，室内温度波动小，卫生条件好，可靠性高，负荷适应性强，调节性能好，运行管理方便；供热半径大，有利于实现集中供热，目前普遍认为，采暖以热水为介质比蒸汽好。国家有关部门已明文规定，新建工程一律用热水采暖，旧有的蒸汽采暖系统要限期改造。2 没有采暖热负荷的系统这种情况主要出现在我国南方非采暖区，没有大面积采暖，有空调和局部通风，可分两种情况考虑：（1）当全部热负荷或经处理后都可以用热水供应时，应采用热水做介质。（2）当有一部分热负荷必须用蒸汽时，应采用蒸汽供热。小系统一般不用两种供热介质。3 生产采暖热负荷都有的供热系统主要对象是采暖地区和采暖过渡区的工
32、厂企业。按规定采暖必须用热水，而生产习惯上用蒸汽，这就需要在锅炉房内外设置供水、供汽两套设备和系统。这不仅使设备多，规模大、而且运行管理也麻烦，对节能不利。实践证明，一些工厂的用热设备是可以用高温水来代替的。如空调机、暖风机、开水炉、烘箱、干燥设备、表面处理加热水槽及各种低温加热换热盘管和换热设备等。方案如下：（1） 当经过采取一定措施后，全部生产用热可以统一为热水时，则采用高温热水为供热介质。（2） 生产用汽量小，采暖热负荷较大的供热系统。可采用汽水两用锅炉（可同时供汽和供水） 。冬季以供高温水为主，间供蒸汽；夏季则根据生产用汽负荷大小，运行一台或几台锅炉，全部供汽，其余锅炉做检修或备用。（
33、3） 生产用汽量大，采暖热负荷较小的供热系统。这种情况应选用蒸汽锅炉，以蒸汽系统为主。采暖宜用蒸汽喷射器或表面换热器转换成热水供热。应当注意，蒸汽喷射作用半径较小，一般系统总阻力不超过 15 米水柱，供水温度小于 95；表面换热方式，设备造价高，电耗大，但可以适应较大的负荷，两种情况酌情13选用。（4） 生产用汽和采暖用热量都很大的供热系统。蒸汽负荷是全年性的，采暖期虽不长，但用热量大。这种锅炉房应以供汽系统为主，锅炉房宜全部采用蒸汽锅炉，采暖用淋水盘换热器转换为高温热水供暖。这种供热方式比锅炉房内同时设置汽、水两种锅炉有如下优点：锅炉房只有一种锅炉，设备备用性强，安全性高。系统简单，运行管理
34、方便，节约投资。高温热水温度便于调节，供水温度稳定。实际工程中，供热系统的情况不一，在考虑方案时必须掌握住以下原则：在满足用户要求的前提下，进行供热介质归一；必须供两种介质的锅炉房，锅炉设备最好能为一种；系统中不好处理的小负荷可单独处理。二介质参数锅炉房及其供热系统工作参数的确定，除必须保证用户要求外，还应力求经济和安全。大型供热系统要通过技术经济分析确定最佳工作介质参数，一般可参考下列各条进行确定：1锅炉房供热介质参数选定，一般以全厂最高用户参数为依据，以满足整个系统各用户的要求为原则。2工厂企业的生产用汽，大多数是饱和蒸汽。锅炉的工作压力，比最高用户的需用压力，加上热网压力损失，高 0.1
35、0.2MPa 即可。选择锅炉时，锅炉额定工作压力应尽量靠近系统工作压力，两者相差不要太大。3热水供应系统，除有特殊要求的工业厂房和高标准的民用采暖外，都应采用高温热水采暖。可以根据情况按 115/70、130/70 、150/90、150/110、180/110选用。4集中供热热水锅炉房，供热半径 24 公里，供水温度不低于 110130；供热半径 47 公里，供水温度不低于 130150；供热半径 710 公里，供水温度不低于 150170。5生产过程中有散发棉毛、木屑等物时，热水温度不宜超过 110。对于散发可燃性粉尘、纤维的车间，高温水不宜超过 130。如用饱和蒸汽，不宜超过 0.05M
36、Pa。中温辐射板采暖，水温不应低于 110，宜用 130150。如用蒸汽，压力不宜低于0.2MPa，宜用 0.4MPa。暖风机用高温水，温度最好用 150/70。23 锅炉的选择锅炉房的供热介质和计算热负荷确定之后，即可根据燃料特性选择锅炉设备，确定锅炉的型号。锅炉型号确定包括三方面内容：锅炉生产型式、燃烧设备类型、介质参数的选择。一锅炉生产型式 目前我国生产的锅炉型式种类较多，体型、容量、结构等各有特色。锅炉的分类方法很多，可以按用途分、按压力分、按汽水工作原理分、按燃烧方式的不同分、按工作性质分、按燃料分、按生产型式分等等。以下对锅炉型式做一简单介绍：14在工业锅炉中，通常分为火管锅炉、水
37、火管锅炉、水管锅炉三种型式。其中水管锅炉在工业锅炉房中应用较多。锅炉从生产形式上分有快装、组装、散装三种型式。快装锅炉按照运输条件所允许的范围，在制造厂完成总装，整台发运的锅炉。特点是结构紧凑，占地面积小，工程造价低；辅机仪表配备齐全，机械化、自动化程度高，设计、订货、安装方便布置灵活，安装周期短；设备密闭及保温性能好；缺点是受运输条件限制，炉膛体积小，化学不完全燃烧损失大，着火条件差，燃用 Vr 高的燃料冒黑烟，适于燃用热值在 4500kcal/kg 以上的燃料，及同劣质烟煤的混烧；结构上有不合理之处，易积灰，不好清理，有局部受热不均，引起裂缝漏水现象，维修困难，设备寿命低；烟气阻力大，动力
38、消耗较高。快装锅炉蒸发量通常在 4t/h 以下。组装锅炉是指在制造厂内将整台锅炉分成几个装配齐全的大件，运到工地后可将诸大件方便地组合而成的锅炉。散装锅炉是指主要安装工作在工地进行的锅炉。此种型式锅炉在 6t/h 以上容量中较为常见。散装锅炉在锅炉炉膛形式、对流受热面布置上灵活。强化燃烧条件好，可根据不同燃料，布置不同的拱的形式；为强化传热，对流管束可隔成多种形式，锅炉效率高；但散装锅炉也有不足之处，由于现场安装，安装砌筑质量很难保证，对锅炉效率影响很大。此外，燃料的种类也是选择锅炉型式的一个重要因素。锅炉由两大部分组成：锅和炉。炉是燃料燃烧的场所。锅炉质量的好坏，很大程度上取决于锅炉是否能够
39、将燃料的化学能有效地转化成热能。而这一转化是通过炉子即燃烧设备来完成的。我国的燃料资源丰富，种类很多，燃料性质差异很大，不同的炉子型式和燃烧设备，适用于不同的燃料。因此，了解不同型式的燃烧设备的特点，对锅炉选型很有必要。二燃料与燃烧设备锅炉按燃烧设备的不同，可分为层燃炉、室燃炉和沸腾炉等。在工业锅炉中，燃烧方式主要以层状燃烧居多。1手烧炉排 手烧炉排有两种：一种是固定炉排，另一种是带有活动翻转清灰的炉排。二者都是人工把煤抛入、人工拨火、人工清灰。手烧炉燃烧基本特性：一方面受到下部炽热的燃烧层加热；另一方面，新燃料的上部受到炉膛内高温火焰和炉拱的反射热，实际上是双面点火。一次风与燃料又是逆向流动
40、，着火条件十分优越。手烧炉排适用煤种较广。可以燃用水分、挥发分很高的煤，低热值或粘结性较强的煤。一般，对煤粒不大于 30 毫米，小于 3 毫米碎煤不多于 30，都能保证燃烧。但由于手烧炉周期地频繁加煤、拨火、清灰，使得燃烧存在周期性，即加煤周期前阶段空气不足，固体和气体不完全燃烧损失增加；后阶段空气过剩，会增加排烟损失，降低炉膛温度，影响燃烧，效率低。还会周期性冒黑烟。只适应于较小容量锅炉。2抛煤机炉 为发挥手烧炉优势，克服手烧炉间歇加煤所带来的缺点，在手烧炉基础上加装抛煤机发展成抛煤机炉。抛煤机炉的特点是煤种适应性较广，可以有效地燃烧高水分的褐煤、烟煤、无烟煤，以至于挥发分低于 5的焦炭。对
41、煤的粒度要求较严格，煤的粒度不应超过 25 毫米，06 毫米的碎屑不超过 5060，03 毫米碎屑不超过 30。在运行中再根据煤种特性予以适当调节，一般都能取得较好的燃烧效果。风力机械抛煤机倒转链条炉，其燃烧特性与上述基本相同。这种炉子由于解决了机械15除灰，使它有条件应用在较大的锅炉。使用抛煤机炉应当注意的是：燃料外部水分不能太高，煤太湿会影响抛煤机正常工作，特别是风力抛煤机装置。所以在雨水较多的地方，应根据情况保持有适当的干储煤。另外，抛煤机炉突出的缺点是飞灰损失比较严重，对环保影响较大。3链条炉 是机械化层燃炉。煤在链条炉排上，从预热、干燥、燃烧到燃尽排除，整个过程是与炉排一起移动中完成
42、的。煤粒在移动中几乎没有相对运动和扰动，单面引火，煤的着火条件较差。因此，不适于燃用 Vr30煤。A y5000kcal/kg；V r20 40；W yPBHh f g2（31） 式中 P g 给水箱中的压力（与给水温度有关） ，mH 2O；PBH 水泵进口处的饱和压力（与水泵进口处的水温有关） ，mH 2O；Hg 灌注头高度 Hg 米所产生的灌注压力，mH 2O；水的重度，t/m 3；h 从给水箱至水泵间的管道阻力（摩擦阻力及局部阻力）损失，mH 2O；水泵进口处流体的动压头，mH 2O；g2h f水泵的有效汽蚀余量，与水温和水泵的结构有关，mH 2O。或将式（31）改写为Hg（P BHP
43、g）（h ）h f0.30.5，mH 2O g2（31a）即给水泵的灌注头应不小于下列各项的代数和：给水泵进口处的饱和压力和给水箱的工作压力之差， ；给水泵吸水管道的压力降（阻力损失及动压头） ；给水泵的有效汽蚀余量；0.30.5m 水柱的富裕量。闭式除氧给水系统由于给水箱和水泵进口处的水温可视为相等，即 PBHP g，而动压头很小，可以忽略不计，则上式可简化为Hgh h f0.30.5 ，mH 2O （31b）当水的重度为 1t/m3 时Hgh h f0.30.5 ，mH 2O （31c）从式（31c）可以看出闭式水箱距给水泵的灌注头与水温无关，仅与吸水管道阻力和水泵结构有关。开式水箱内热水
44、水面至水泵轴线间所需的最小灌注头和最大吸水高度则与水温有关。当不考虑吸水管道阻力损失（即 h 0）时的灌注高度主要即为给水泵的有效汽蚀余量。汽蚀余量是用于判断泵能否发生汽蚀的物理量。当液体压力低于该温度下液体的饱和压力时，就会有蒸汽及溶解气体中逸出，形成蒸汽和气体混合的小气泡，气泡充塞叶轮流道就会：产生噪声和振动；泵的流量、扬程和效率降低，及泵的性能下降，严重时甚至不能工作；对叶片点蚀，使金属腐蚀、疲劳。水泵中水的汽化原因很多，如：水泵吸水侧灌注头不足；吸水管道阻力太大；通过泵的流量太小，如负荷太小或在停泵开泵时出水侧阀门开度不大等，致使叶轮和水摩擦而使水温升高引起水的汽化。（2） 当水泵处于
45、吸水状态时水泵的允许吸上真空高度 Hs 是保证水泵正常运转所允许的泵入口处的最大真空度并换20算到泵基准面上的值，单位以米计的被汲送液体的液柱高度来表示。设计时水泵吸入口处真空高度可按下式进行计算：Hshh H dH x mH2O （32）g21式中 Hs新设计水泵的吸上真空度，mH 2O；h 泵基准面到下液面间的垂直距离，基准面在上时为正号，反之取负号，m； h 吸水管路中的总阻力损失，m ； 1泵入口处的水流速度，m/s；Hd水泵工作处的大气压力， mH2O；Hx吸入水箱液面处的绝对压力， mH2O；计算所得的 Hs 值应小于允许的吸上真空高度或大于最小灌注头。当吸入水箱液面处的绝对压力等
46、于大气压力时，上式可写成Hshh mH2O （33）g21求出的吸入口处的真空度为负值时，即泵的吸入压力大于大气压。泵的允许汽蚀余量 h y，其单位是以米计的被汲送液体的液柱高度， ，它与允许吸上真空高度有如下的关系：h yH xH BHH sy （34）g21式中 h y允许汽蚀余量，m ；Hsy允许吸上真空高度，m；HBH被汲送液体的饱和压力，以米计改液体的液柱高度。泵的允许吸上真空高度或允许汽蚀余量与一定的流量 Q 及每分钟的转速相对应。允许吸上真空高度还与液体的重度、饱和蒸汽压力及大气压等有关，从而也与液体的温度及泵的安装海拔高度等有关；但允许汽蚀余量的数值确与这些因素无关。水泵性能表
47、中给出的允许吸上真空高度系指汲送温度为 20的净水，大气压力等于10m 水柱时的数值。此时，允许汽蚀余量与允许吸上真空高度的关系如下：h y10H sy g21（35）当所汲送液体的温度、重度、饱和蒸汽压力以及水泵工作处的大气压力与上述参数不同时，可按下式换算：HsyH sy10H dH BH mH2O （36）式中 Hsy新条件下的允许吸上真空高度（正值）或灌注头（负值） ，mH 2O；Hsy 样本上所示允许吸上真空高度，mH 2O；21Hd 水泵工作处的大气压力（与海拔高度有关）见图 31，mH 2O；HBH被汲送液体在工作温度下的饱和蒸汽压力，mH 2O。图 31 所示为以 mH2O 表示的大气压力与海拔高度的关系。若以米计的其它重度液体的液柱高
