供熱工程第七章 集中供熱系統(tǒng)

第七章集中供熱系統(tǒng)教學(xué)目的：掌握供熱系統(tǒng)方式和熱源選擇教學(xué)重點(diǎn)：選擇與熱用戶要求相適宜的供熱系統(tǒng)方式及其管網(wǎng)與熱用戶的銜接方式教學(xué)難點(diǎn)：熱水供熱系統(tǒng)思索題:為什么供熱系統(tǒng)有許多種方式?為什么必需選擇與熱用戶要求相適宜的供熱系統(tǒng)方式?集中供熱系統(tǒng)向許多不同的熱用戶供應(yīng)熱能,供應(yīng)范圍廣,不同熱用戶所需的熱媒種類和參數(shù)不一,鍋爐房或熱電廠供應(yīng)的熱媒及其參數(shù),往往不能滿足一切用戶的要求。因此，供熱系統(tǒng)方式有許多種，同時(shí)必需選擇與熱用戶要求相適宜的供熱系統(tǒng)方式。集中供熱系統(tǒng)的方案集中供熱系統(tǒng)方案的選擇確定是一個(gè)重要和復(fù)雜的問題，涉及到國家的能源政策、環(huán)境維護(hù)政策、資源利用情況、燃料價(jià)錢、近期與遠(yuǎn)期規(guī)劃等艱苦原那么問題。因此，必需由國家或地方主管機(jī)關(guān)組織有關(guān)部門人員，在仔細(xì)調(diào)查研討的根底上，進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，提出可行性研討報(bào)告，最終確定出技術(shù)上先進(jìn)、適用可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的最正確方案。集中供熱系統(tǒng)方案確定的根本原那么：有效利用并節(jié)約能源，投資少，見效快，運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)，符合環(huán)境維護(hù)要求，符合國家各項(xiàng)政策法規(guī)的要求并適用當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)開展的要求等。熱源方式確實(shí)定集中供熱系統(tǒng)熱源方式確實(shí)定，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐拈_展規(guī)劃以及能源利用政策、環(huán)境維護(hù)政策等諸多要素來確定。這是集中供熱系統(tǒng)方案確定的首要問題。熱源方式有區(qū)域鍋爐房〔區(qū)域熱水鍋爐房、區(qū)域蒸汽鍋爐房、區(qū)域蒸汽—熱水鍋爐房〕集中供熱、熱電廠〔同時(shí)供應(yīng)電能和熱能，有抽汽式、背壓式以及凝汽式低真空熱電廠供熱系統(tǒng)〕集中供熱、核能、地?zé)帷㈦娔?、工業(yè)余熱。詳細(xì)情況應(yīng)根據(jù)實(shí)踐需求、現(xiàn)實(shí)條件、開展前景等多方面要素加以比較確定。集中供熱系統(tǒng)是由熱源、熱網(wǎng)和熱用戶三部分組成的。集中供熱系統(tǒng)，可按以下方式進(jìn)展分類：1、根據(jù)熱媒不同，分為熱水供熱系統(tǒng)和蒸汽供熱系統(tǒng)。2、根據(jù)熱源不同，主要可分為熱電廠供熱系統(tǒng)和區(qū)域鍋爐房供熱系統(tǒng)。此外，也有以核供熱站、地?zé)帷⒐I(yè)余熱作為熱源的供熱系統(tǒng)。3、根據(jù)供熱管道的不同，可分為單控制、雙控制和多控制的供熱系統(tǒng)。單控制蒸汽供熱系統(tǒng)〔凝結(jié)水不回收，只需蒸汽管〕熱水供熱系統(tǒng)〔熱水供水管通至用戶〕雙控制蒸汽供熱系統(tǒng)〔一根蒸汽管，一根凝水管〕熱水供熱系統(tǒng)〔一根供水管，一根回水管〕多控制〔蒸汽管、熱水管、凝水管〕第一節(jié)熱水供熱系統(tǒng)熱水供熱系統(tǒng)主要采用兩種型式：閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)。在閉式系統(tǒng)中，熱網(wǎng)的循環(huán)水僅作為熱媒，供應(yīng)熱用戶熱量而不從熱網(wǎng)中取出運(yùn)用。在開式系統(tǒng)中，熱網(wǎng)的循環(huán)水部分地或全部地從熱網(wǎng)中取出，直接用于消費(fèi)或熱水供應(yīng)熱用戶中。一、閉式熱水供熱系統(tǒng)(—)供暖系統(tǒng)熱用戶與熱水網(wǎng)路的銜接方式常見的有以下幾種方式：1．無混合安裝的直接銜接2．裝水放射器的直接銜接3．裝混合水泵的直接銜接4．間接銜接直接銜接的特點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際闡明系統(tǒng)漏水量大多超越規(guī)定的補(bǔ)水率1%，呵斥熱源水處置量增大，影響供熱系統(tǒng)的供熱才干和經(jīng)濟(jì)性。1、無混合安裝的直接銜接熱水由熱網(wǎng)供水管直接進(jìn)入供暖系統(tǒng)熱用戶。特點(diǎn)：●銜接方式簡單，造價(jià)低；●供回水溫度與室外管網(wǎng)溫度一樣；●只能用在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)供水溫度不超越散熱器最高熱媒溫度時(shí)方可采用，且用戶引入口處熱網(wǎng)的供、回水管的資用壓差大于供暖系統(tǒng)用戶要求的壓力損失?！竦蜏厮疅崴?yīng)多采用此銜接方式。2、裝水放射器的直接銜接特點(diǎn)：●熱網(wǎng)供水管的高溫水進(jìn)入水放射器?！駠娮焯幜魉俸芨?，出口處動壓升高，靜壓降低到低于回水管的壓力，將回水管的低溫水抽引進(jìn)入放射器，與供水管中的高溫水混合。使進(jìn)入用戶供暖系統(tǒng)的供水溫度低于熱網(wǎng)供水溫度，符合用戶系統(tǒng)的要求。●網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性好?！癯橐厮枨蠛馁M(fèi)能量，熱網(wǎng)供、回水之間需求足夠的資用壓差，才干保證水放射器正常任務(wù)。3．裝混合水泵的直接銜接特點(diǎn)：●當(dāng)熱網(wǎng)供、回水的壓差較小，不能保證水放射器正常任務(wù)時(shí)采用裝混合泵。為防止混合水泵揚(yáng)程高于熱網(wǎng)供、回水的壓差，而將熱網(wǎng)回水抽入熱網(wǎng)供水管內(nèi)，在熱網(wǎng)供水管入口處應(yīng)裝設(shè)止回閥?！窠?jīng)過調(diào)理混合水泵的閥門和熱網(wǎng)供、回水管進(jìn)口處的閥門開啟度，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)理進(jìn)入用戶供熱系統(tǒng)的供水溫度和流量?！裨靸r(jià)高。循環(huán)水泵需經(jīng)常維護(hù)，并耗費(fèi)電能，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用添加。4、間接銜接間接銜接方式只用在熱水網(wǎng)絡(luò)與熱用戶的壓力情況不順應(yīng)時(shí)才采用。如熱網(wǎng)在用戶入口處的壓力超越該用戶散熱器的接受才干，或高層建筑采用直接銜接影響整個(gè)熱水網(wǎng)絡(luò)壓力程度升高時(shí)就得采用此方式。特點(diǎn)：●需求在建筑物用戶入口處或熱力站內(nèi)設(shè)置外表式水—水換熱器和供暖系統(tǒng)熱用戶的循環(huán)水泵等設(shè)備，造價(jià)比上述直接銜接高得多?！裱h(huán)水泵需經(jīng)常維護(hù)，并耗費(fèi)電能，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用添加?！駸嵩吹难a(bǔ)水率大大減小，熱網(wǎng)的壓力工況和流量工況不受用戶的影響，便于熱網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)管理。(二)通風(fēng)系統(tǒng)熱用戶與熱水網(wǎng)路的銜接由于通風(fēng)系統(tǒng)中加熱空氣的設(shè)備能接受較高壓力，并對熱媒參數(shù)無嚴(yán)厲限制，因此通風(fēng)用熱設(shè)備(如空氣加熱器等)與熱網(wǎng)的銜接通常都采用最簡單的銜接方式。(三)熱水供應(yīng)熱用戶與熱網(wǎng)的銜接方式1．無儲水箱的銜接方式〔在熱水供應(yīng)系統(tǒng)的供水管上安裝溫度調(diào)理器〕2．裝設(shè)上部儲水箱的銜接方式〔儲水箱儲存熱水、穩(wěn)定水壓，常用在浴室或用水量很大的企業(yè)〕3．裝設(shè)容積式換熱器的銜接方式〔換熱器起換熱和儲存熱水的功能，不用設(shè)置上部儲水箱，容積式換熱器的傳熱系數(shù)很低，需求很大的換熱面積，用于小型熱水供應(yīng)系統(tǒng)上〕4．裝設(shè)下部儲水箱的銜接方式二、開式熱水供熱系統(tǒng)開式熱水供熱系統(tǒng)——用戶的熱水供應(yīng)用水直接取自熱水網(wǎng)絡(luò)的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。供暖、通風(fēng)與熱水網(wǎng)絡(luò)的銜接方式與閉式的完全一樣。開式熱水供熱系統(tǒng)的熱水供應(yīng)熱用戶與網(wǎng)路的銜接，有以下幾種方式：P1291.無儲水箱的銜接方式2.裝設(shè)上水箱的銜接方式3．與上水混合的銜接方式三、閉式與開式熱水供熱系統(tǒng)的優(yōu)缺陷1.閉式熱水供熱系統(tǒng)的網(wǎng)路補(bǔ)水量少。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，閉式熱水供熱系統(tǒng)容易監(jiān)測網(wǎng)路系統(tǒng)的嚴(yán)密程度。2.在閉式熱水供熱系統(tǒng)中，網(wǎng)路循環(huán)水經(jīng)過外表式熱交換器將城市上水加熱，熱水供應(yīng)用水的水質(zhì)與城市上水水質(zhì)一樣且穩(wěn)定。開式的水質(zhì)不穩(wěn)定，不易符合衛(wèi)生要求。3.在閉式熱水供熱系統(tǒng)中，在熱力站或用戶入口處，需安裝外表式熱交換器。熱力站或用戶引入口處設(shè)備增多，投資添加，運(yùn)轉(zhuǎn)管理也較復(fù)雜。開式安裝簡單，節(jié)省基建投資。4.在利用低位熱能方面，開式系統(tǒng)比閉式系統(tǒng)要好些。綜合閉式和開式熱水供應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)缺陷，在我國由于熱水供應(yīng)熱負(fù)荷很小，城市供熱系統(tǒng)主要是并聯(lián)閉式熱水供熱系統(tǒng)，開式熱水供應(yīng)系統(tǒng)沒有得到運(yùn)用。第二節(jié)

蒸汽供熱系統(tǒng)蒸汽供熱系統(tǒng)，廣泛的運(yùn)用于工業(yè)廠房或工業(yè)區(qū)域，它主要承當(dāng)向消費(fèi)工藝熱用戶供熱；同時(shí)也向熱水供應(yīng)、通風(fēng)和供暖熱用戶供熱。根據(jù)熱用戶的要求，蒸汽供熱系統(tǒng)可用單管式或多根蒸汽管供熱，同時(shí)凝結(jié)水也可采用回收或不回收的方式。二、凝結(jié)水回收系統(tǒng)蒸汽在用熱設(shè)備內(nèi)放熱凝結(jié)后，凝結(jié)水出用熱設(shè)備，經(jīng)疏水器、凝結(jié)水管道前往熱源的管路系統(tǒng)及其設(shè)備組成的整個(gè)系統(tǒng)，稱為凝結(jié)水回收系統(tǒng)。凝結(jié)水水溫較高〔普通為80℃~100℃左右〕，同時(shí)又是良好的鍋爐補(bǔ)水，應(yīng)盡能夠回收。凝結(jié)水回收率低，或回收的凝結(jié)水水質(zhì)不符合要求，使鍋爐的補(bǔ)給水量增大，添加水處置設(shè)備投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，添加燃料耗費(fèi)。因此，正確地設(shè)計(jì)凝結(jié)水回收系統(tǒng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中提高凝結(jié)水回收率，保證凝結(jié)水的質(zhì)量，是蒸汽供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵性技術(shù)問題。二、凝結(jié)水回收系統(tǒng)如按凝水的流動方式不同，可分為單相流和兩相流兩大類；單相流又可分為滿管流和非滿管流兩種流動方式。滿管流是指凝水靠水泵動力或位能差，充溢整個(gè)管道截面呈有壓流動的流動方式；非滿管流是指凝水并不充溢整個(gè)管道斷面，靠管路坡度流動的流動方式。1．非滿管流的凝結(jié)水回收系統(tǒng)(低壓自流式系統(tǒng))P132頁圖7-5工廠各車間的低壓蒸汽供暖的凝結(jié)水經(jīng)疏水器或不經(jīng)疏水器，依托重力，沿著坡向鍋爐房凝結(jié)水箱的凝結(jié)水管道，自流前往凝結(jié)水箱。低壓自流式凝結(jié)水回收系統(tǒng)只適用于：供熱面積小，地形坡向凝結(jié)水箱的場所，鍋爐房應(yīng)位于全廠的最低處，共運(yùn)用范圍遭到很大限制。2．兩相流的凝結(jié)水回收系統(tǒng)

(余壓回水系統(tǒng))P132頁圖7-6工廠內(nèi)各車間的高壓蒸汽供熱的凝結(jié)水，經(jīng)疏水器后直接接到室外凝結(jié)水管網(wǎng)，依托疏水器后的背壓將凝水送回鍋爐房或凝結(jié)水分站的凝結(jié)水箱.余壓回水的特點(diǎn)：飽和凝水經(jīng)過疏水器及其后管道呵斥壓降，產(chǎn)生二次蒸汽，以及不可防止的疏水器漏汽，因此在疏水器后的管道流動屬兩相流的流動形狀，凝結(jié)水管的管徑較粗；但系統(tǒng)設(shè)備簡單，根據(jù)疏水器的背壓大小作用半徑普通可達(dá)500～1000m，并對地勢起伏有較好的順應(yīng)性，適用于全廠耗汽量較少、用汽點(diǎn)分散、用汽參數(shù)〔壓力〕比較一致的蒸汽供熱系統(tǒng)上。3．重力式滿管流凝結(jié)水回水系統(tǒng)工廠中各車間用汽設(shè)備排出的凝結(jié)水，首先集中到一個(gè)承壓的高位水箱(或二次蒸發(fā)箱)，在箱中排出二次蒸汽后，純凝水直接流入室外凝水管網(wǎng).靠著高位水箱(或二次蒸發(fā)箱)與鍋爐房或凝結(jié)水分站的凝結(jié)水箱7頂部回形管之間的水位差，凝水充溢整個(gè)凝水管道流回凝結(jié)水箱。由于室外凝水管網(wǎng)不含二次蒸汽，選擇的凝水管徑可小些。第二節(jié)集中供熱系統(tǒng)熱源型式

與熱媒的選擇一、在集中供熱系統(tǒng)中，以水作為熱媒與蒸汽相比，有下述優(yōu)點(diǎn)：1．熱水供熱系統(tǒng)的熱能利用效率高。由于在熱水供熱系統(tǒng)中，沒有凝結(jié)水和蒸汽走漏，以及二次蒸汽的熱損失，因此熱能利用率比蒸汽供熱系統(tǒng)好，實(shí)際證明，普通可節(jié)約燃料20％一40％。2．以水作為熱媒用于供暖系統(tǒng)時(shí)，可以改動供水溫度來進(jìn)展供熱調(diào)理(質(zhì)調(diào)理)，既能減少熱網(wǎng)熱損失，又能較好地滿足衛(wèi)生要求。以水作為熱媒與蒸汽相比，有下述優(yōu)點(diǎn)3．熱水供熱系統(tǒng)的蓄熱才干高，由于系統(tǒng)中水量多，水的比熱大，因此在水力工況和熱力工況短時(shí)間失調(diào)時(shí)，也不會引起供暖情況的很大動搖。4．熱水供熱系統(tǒng)可以遠(yuǎn)間隔保送，供熱半徑大。二、以蒸汽作為熱媒，與熱水相比，有如下優(yōu)點(diǎn)1．以蒸汽作為熱媒的適用面廣，能滿足多種熱用戶的要求，特別是消費(fèi)工藝用熱，都要求蒸汽供熱。2．與熱水網(wǎng)路保送網(wǎng)路循環(huán)水量所耗的電能相比，汽網(wǎng)中保送凝結(jié)水所耗的電能少得多。3．蒸汽在散熱器或熱交換器中，因溫度和傳熱系數(shù)都比水高，可以減少散熱設(shè)備面積，降低設(shè)備費(fèi)用。4．蒸汽的密度很小，不會產(chǎn)生如熱水系統(tǒng)那樣大的水靜壓力，用戶的銜接方式簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)也較方便。三、熱媒的選擇1．熱電廠為熱源的供熱系統(tǒng)低檔次熱能的用戶〔供暖、通風(fēng)、熱水供應(yīng)〕：熱水消費(fèi)工藝用熱：蒸汽2、區(qū)域鍋爐房作為熱源時(shí)在只需供暖、通風(fēng)、熱水供應(yīng)的情況下，應(yīng)采用熱水為熱媒，同時(shí)應(yīng)思索高溫水供熱的能夠性。3、工業(yè)區(qū)集中供熱系統(tǒng)蒸汽，供熱系統(tǒng)的型式、熱媒的選擇、參數(shù)確實(shí)定應(yīng)根據(jù)詳細(xì)情況，經(jīng)過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。四、熱媒參數(shù)確實(shí)定1、以熱電廠為熱源的供熱系統(tǒng)：由于供熱量主要由供熱汽輪機(jī)做功發(fā)電后的蒸汽供應(yīng)，因此，熱媒參數(shù)確實(shí)定要涉及到熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益問題。如提高熱網(wǎng)供水溫度，就要相應(yīng)提高抽汽壓力，對節(jié)約燃料不利。但提高熱網(wǎng)供水溫度，加大供回水溫差，卻能降低熱網(wǎng)基建費(fèi)用和減少保送網(wǎng)絡(luò)循環(huán)水的電能耗費(fèi)。因此，熱媒參數(shù)確實(shí)定，應(yīng)結(jié)合詳細(xì)條件，思索熱源、管網(wǎng)、用戶系統(tǒng)等方面的要素，進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。四、熱媒參數(shù)確實(shí)定2、以區(qū)域鍋爐房作為熱源的熱水供應(yīng)系統(tǒng)：提高供水溫度，不會降低熱能利用率提高熱網(wǎng)供水溫度，加大供回水溫差，可使熱網(wǎng)采用較小的管徑，降低保送網(wǎng)絡(luò)循環(huán)水的電能耗費(fèi)和用戶用熱設(shè)備的散熱面積，經(jīng)濟(jì)上適宜。但：供水溫度過高，對管道和設(shè)備的耐壓要求高，運(yùn)轉(zhuǎn)管理程度提高。四、熱媒參數(shù)確實(shí)定3、蒸汽供熱系統(tǒng)蒸汽參數(shù)〔壓力和溫度〕確實(shí)定，比較簡單。以區(qū)域鍋爐房作為熱源時(shí)，蒸汽的起始壓力主要取決于用戶要求的最高運(yùn)用壓力；以熱電廠為熱源，當(dāng)用戶的最高運(yùn)用壓力給定后，如采用較低的抽汽壓力，有利于熱電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，但蒸汽管網(wǎng)管徑相應(yīng)粗些，因此存在一個(gè)最正確抽汽壓力問題。五、集中供熱系統(tǒng)方案確定需思索的問題熱源方式確實(shí)定、熱媒種類確實(shí)定我國地域遼闊、供暖季節(jié)時(shí)間差別很大(從l00天到200天左右)，供熱區(qū)域不同．詳細(xì)條件有別.集中供熱系統(tǒng)的熱源型式、熱媒的選擇、參數(shù)確實(shí)定以及與之相互聯(lián)絡(luò)的管網(wǎng)和用戶系統(tǒng)型式等問題，都應(yīng)根據(jù)合理利用能源的政策，按照詳細(xì)條件詳細(xì)分析，因地制宜地進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。第四節(jié)熱網(wǎng)系統(tǒng)型式熱網(wǎng)系統(tǒng)型式取決于：