《供热工程》8 集中供热系统

供热工程,GONG RE GONG CHENG,单元8 集中供热系统,单元8 集中供热系统,【知识目标】1.掌握集中供热系统热媒特点、热媒参数的确定方法；2.掌握集中供热系统的组成、系统形式、特点；3.了解其它热源系统的基本原理、特点；4.掌握热水、蒸汽供热系统与供热管网的连接方式、适用场合；5.熟悉凝结水回收系统的分类、系统形式及适用场合。【能力目标】1.能够进行集中供热系统热媒种类及参数的选择；2.会进行热水、蒸汽采暖热用户与供热管网的连接方式的确定；3.会进行凝结水回收系统选择。,目 录,课题1 集中供热系统方案的确定,课题2 热水供热系统,课题3 蒸汽供热系统,1,2,3,课题1 集中供热系统方案的确定,集中供热是以集中热源所产生的热水或蒸汽作为热媒，通过热网向一个城镇或较大区域的生产、采暖和生活热用户供热的方式。集中供热具有热负荷多、热源规模大、热效率高、节约燃料和劳动力、占地面积少等优点。集中供热系统，可按下列方式分类： （1）根据热媒不同，可分为：热水供热系统和蒸汽供热系统；（2）根据供热管道的不同，可分为：单管制、双管制和多管制的供热系统。 （3）根据热源不同，主要有热电厂供热系统；区域锅炉房供热系统；利用工业余热的供热系统；以核能、太阳能、地热能等作为热源的供热系统。,8.1.1 集中供热系统的定义,按热源形式的不同，可分为以下种类：(1)区域锅炉房供热系统 1）区域热水锅炉房供热系统，其组成如图8-1所示。,8.1.2 集中供热系统的形式,图8-1区域热水锅炉房供热系统示意图,1-热水锅炉；2-循环水泵；3-除污器；4-压力调节阀；5-补给水泵；6-补充水处理装置；7-采暖散热器；8-生活热水加热器；9-水龙头,课题1 集中供热系统方案的确定,2）区域蒸汽锅炉房供热系统，其组成如图8-2所示。,图8-2 区域蒸汽锅炉房集中供热系统示意图,(a)室内采暖系统；(b)通风系统；(c)热水供应系统；(d)生产工艺用热系统1-蒸汽锅炉；2-蒸汽干管；3-疏永器；4-凝水干管；5-凝结水箱；6-锅炉给水泵,课题1 集中供热系统方案的确定,(2)热电厂供热系统热电厂是联合生产电能和热能的发电厂，在热电厂中高温高压蒸汽首先在汽轮机中膨胀作功,转化为汽轮机基轴上的机械能,再由发电机转变化成电能。汽轮机中的乏汽供给热用户，然后在用户处放出汽化潜热，凝结水由凝结水泵送回锅炉。避免了蒸汽直接进入凝汽器而引起的热量损失，提高了热能利用率。根据热电厂供热汽轮机的不同，可分为背压式汽轮机和抽汽式汽轮机等。,课题1 集中供热系统方案的确定,(3)其它热源供热系统 除了上述介绍的热电厂与区域锅炉房集中供热系统外，还可以利用工业余热、核能和地热等能源形式作为系统的热源，以节约在供热系统中对一次能源的消耗。 1）工业余热 工业余热是指工业生产过程的产品和排放物料所含的热或设备的散热。 2）核能供热系统 核能是指核裂变产生的能量，以这种能量为热源的城市集中供热称为核能供热。 3）地热水供热 地热能具有蕴藏量丰富、相比于火力及核能发电要安全、污染较少、地热能电站的全年利用率高、节省矿物燃料等优点。,课题1 集中供热系统方案的确定,集中供热系统热媒主要有热水和蒸汽两种，其供热参数及运行方式是由热电厂、热网、热用户的条件、特性和要求所决定的。（1）供热介质比较： 热水的主要优点： 1）热水介质热能效率高。 2）调节方便，可以根据室外空气温度进行热水温度调节，以达到节能、保证室内采暖温度、满足卫生要求的目的； 3）热水采暖系统的蓄热能力高，热稳定性好； 4）输送距离长。一般可达5lOkm，甚至达到1520km； 5）热损失小。,8.1.3 集中供热系统热媒种类及参数的确定,课题1 集中供热系统方案的确定,蒸汽的主要优点： 1）可以满足多种热用户的需要，适用面广； 2）蒸汽介质的输送靠自身压力，不用循环泵，不用耗电。输送凝结水所耗的电能较供热管网输送网路循环水所耗的电能少得多； 3）蒸汽的密度小，使用和输送过程中不用考虑静压； 4）使用蒸汽介质，热用户的散热器或热交换器中，因温度和传热系数都比水高，所以散热设备的面积可减小，设备投资费用降低。,课题1 集中供热系统方案的确定,(2)供热介质的选择 对热电厂供热系统，可以利用低位热能的热用户（如采暖、通风、热水供应等），应首先考虑以热水作为热媒。 对于生产工艺的热用户，通常以蒸汽作为热媒。对民用建筑物，采暖、通风、空调及生活热水供热的城市热网宜采用热水作为其供热介质。 对既有生产工艺，又有采暖、通风等热负荷的城市热网供热介质的确定原则为： 1）当生产工艺为主要热负荷，采暖用热量不大，并且采暖时间又不长时，应采用蒸汽作为供热介质； 2）当以水为供热介质能够满足生产工艺需要(包括在用户处转换为蒸汽)，且技术经济合理时，宜采用热水作为供热介质； 3）当采暖、通风等热负荷为主要热负荷，生产工艺又必须采用蒸汽供热，经技术经济比较认为合理时，可采用热水和蒸汽两种供热介质。,课题1 集中供热系统方案的确定,(3)供热热媒参数的选择热水热力网最佳设计供、回水温度，应结合具体工程条件，考虑热源、管网、用户内系统等方面的因素，进行技术经济比较。当不具备确定最佳供、回水温度的技术经济比较条件时，热水供、回水温度可按以下原则确定： 1） 以热电厂为热源时，设计供水温度可取用110150，回水温度可取7080或更低一些； 2） 以区域热水锅炉房为热源，当供热规模较小时，通常采用的供、回水温度为9570或8060的水温；当供热规模较大时，经过技术经济比较可采用11070、13070、15080等高温水作为供热介质。,课题1 集中供热系统方案的确定,在热水供热系统中，根据热网循环水是否被直接取出，用于生产或热水供应系统，可分为闭式热水供热系统和开式热水供热系统。在闭式热水供热系统中，作为热媒的热网循环水，沿热网供水管输送到各个热用户，在热用户系统的用热设备内放出热量后，沿热网回水管返回热源。闭式热网只供应用户所需热量，水作为供热介质不被取出，我们可认为系统的流量是不变的，但实际上热媒通过阀门、水泵轴承、补偿器（套筒或膨胀节）以及其它不严密处时，总会向外部泄漏少量循环水，使系统循环水流量减少。在正常情况下，系统的泄漏水量一般不超过系统总容水量的1%，泄漏的水靠补水装置来补充。闭式双管（由一条供水管和一条回水管组成）热水供热系统是我国目前应用最广泛的一种供热系统形式。图8-3所示为双管闭式热水供热系统示意图。,课题2 热水供热系统,图8-3 双管闭式热水供热系统示意图a)无混合装置的直接连接；b)设水喷射器的直接连接；c)设混合水泵的直接连接；d)供暖热用户与热网的间接连接；e)通风热用户与热网的连接；f)无储水箱的连接方式；g)装设上部储水箱的连接方式；h)装置容积式换热器的连接方式；i)装设下部储水箱的连接方式l-热源的加热装置；2-网路循环水泵；3-补给水泵；4-补给水压力调节器；5-散热器；6-水喷射器；7-混合水泵；8-表面式水-水换热器 ；9-采暖热用户系统的循环水泵；10-膨胀水箱；11-空气加热器；12-温度调节器；13-水-水换热器；14-储水箱；15-容积式换热器；16-下部储水箱；17-热水供应系统的循环水泵；18-热水供应系统的循环管路,课题2 热水供热系统,（1）直接连接 直接连接是用户系统直接连接于热水网路上。 1）无混合装置的直接连接(图8-3a) 2）装水喷射器的直接连接(图8-3b) 3）设混合水泵的直接连接(图8-3c),课题2 热水供热系统,(2)间接连接间接连接方式是在采暖系统热用户入口处设置表面式水-水换热器(或在热力站处设置担负该区采暖热负荷的表面式水-水换热器)，用户系统与热水网路被表面式水-水换热器隔离，形成两个独立的系统。用户与管网水力工况不发生直接联系的连接方式称为间接连接，如图8-3d。间接连接系统的工作方式是：热网供水管的热水进入设置在建筑物用户引入口或热力站的表面式水-水换热器内，采暖系统热用户的循环水也进入表面式水-水换热器，二者通过换热器的表面进行热量交换，冷却后的热网回水返回热网回水管去，被加热的采暖系统热用户的循环水由热用户系统的循环水泵驱动循环流动。,课题2 热水供热系统,（3）通风系统热用户与热网的连接通风系统中加热空气的设备的承压能力较高，对热媒参数也无严格限制，因此用户通风系统与热水供热管网的连接，通常采用简单的直接连接，如图8-3e所示。（4）热水供应热用户与热网的连接 1）无储水箱的连接方式(图8-3f) 2）装设上部储水箱的连接方式(图8-3g) 3）装设容积式换热器的连接方式(图8-3h) 4）装设下部储水箱的连接方式 （图8-3i）,课题2 热水供热系统,蒸汽供热管网与热用户的连接方式有直接连接和间接连接两大类。蒸汽热力网的蒸汽管道，可采用单管式（同一蒸汽压力参数）、双管式（两种蒸汽压力参数）或多管式（不同蒸汽压力参数），凝结水可采用回收或不回收的方式进行。 当各用户之间所需蒸汽参数相差不大，或季节性负荷占总负荷比例不大时，一般都采用一根蒸汽管道供汽，这样最经济，也比较可靠，采用的比较普遍。 当用户间所需蒸汽参数相差较大，或季节性负荷较大时，可以采用双管或多管。,课题3 蒸汽供热系统,图8-4为蒸汽供热系统示意图。锅炉产生的高压蒸汽进入蒸汽管网，经热用户放热后产生凝水，经凝结水管网返回热源处的总凝结水箱，经锅炉给水泵加压进入锅炉重新加热变成蒸汽。 图8-4a为生产工艺热用户与蒸汽网路连接方式示意图。 图8-4b为蒸汽采暖用户系统与蒸汽网路的连接方式示意图。 图8-4c是热水采暖用户系统与蒸汽供热系统采用蒸汽-水换热器的连接图。 图8-4d是采用蒸汽喷射装置的直接连接方式。 图8-4e是通风系统与蒸汽网路系统采用直接连接方式。 热水供应系统与蒸汽网路的连接方式，见图8-4f、图8-4g、图8-4h。,8.3.1 热用户与蒸汽网路的连接方式,课题3 蒸汽供热系统,课题3 蒸汽供热系统,图8-4蒸汽供热系统示意图a)生产工艺热用户与蒸汽管网连接图； b)蒸汽供暖用户系统与蒸汽管网直接连接图；c)采用蒸汽-水换热器的连接图； d)采用蒸汽喷射器的连接图；e)通风系统与蒸汽网路的连接图；f)蒸汽直接加热的热水供应图示；g)采用容积式加热器的热水供应图式； h)无储水箱的热水供应图式l-蒸汽锅炉；2-锅炉给水泵；3-凝结水箱；4-减压阀；5-生产工艺用热设备；6-疏水器；7-用户凝结水箱；8-用户凝结水泵；9-散热器 ；10-采暖系统用的蒸汽-水换热器；11-膨胀水箱；12-循环水泵；13-蒸汽喷射器；14-溢流管；15-空气加热装置；16-上部储水箱；17-容积式换热器；18-热水供应系统的蒸汽-水换热器,课题3 蒸汽供热系统,蒸汽在用热设备内放热凝结后，经疏水器、凝结水管道返回热源的管路系统及其设备组成的整个系统，称为凝结水回收系统。按驱使凝水流动的动力不同，可分为重力回水、余压回水和机械回水等。 凝结水依靠自身重力，利用凝水位能差或管线坡度，流回锅炉房的，称为重力回水系统；凝结水依靠疏水器的剩余压力返回锅炉房的，称为余压回水系统； 当凝结水先流入用户（或凝结水泵分站）凝结水箱，再通过水泵加压返回锅炉房总凝结水箱的，称为加压回水（或机械回水）系统。,课题3 蒸汽供热系统,凝结水回收系统与大气相通的，为开式凝结水回收系统；凝结水回收系统不与大气相通的，为闭式凝结水回收系统。 按凝水的流动方式不同，凝结水回收系统可分为单相流和两相流两大类，单相流又可分为满管流和非满管流两种。满管流是指凝水靠水泵动力或位能差，充满整个管道截面，呈有压流动的流动形式；非满管流是指凝水并不充满整个管道断面，靠管路坡度流动的流动方式。,课题3 蒸汽供热系统,（1）非满管流的凝结水回收系统(低压自流式系统) 工厂内各车间的低压蒸汽采暖的凝结水经疏水器或不经过疏水器，依靠重力，通过坡向凝结水箱的凝结水管自流返回凝结水箱，如图8-5所示。,图8-5低压自流式凝结水回收系统,课题3 蒸汽供热系统,（2）两相流的凝结水回收系统(余压回水系统) 工厂内各用汽点的高压蒸汽凝结水，通过疏水器后直接进入室外凝结水管网，依靠疏水器后的背压将凝水送回开式凝结水箱，由凝结水泵将凝水送回管网，如图8-6所示。,图8-6 余压回水系统,课题3 蒸汽供热系统,（3）闭式余压凝结水回收系统工厂内各用气点的高压蒸汽凝结水，通过疏水器后直接进入室外凝结水管网，依靠疏水器后的背压将凝水送回闭式凝结水箱；从凝结水箱分离出来大量的二次汽和漏汽，通过换热器，加热锅炉房的软化水或上水，用于热水供应或生产工艺用水，如图8-7所示。,图8-7闭式余压凝结水回收系统1车间用热设备；2-疏水器；3-余压凝水管；4-闭式凝结水箱；5-安全水封；6-凝结水泵