供热工程第四章蒸汽系统

1、第四章 蒸汽系统ZH10/12/20221采暖通风与空调4.1概概述述 蒸汽是最最常用的的热媒之之一。特特别是在在工业生生产中被被广泛应应用。2/9/20202采暖通风风与空调调4.1.1蒸蒸汽系系统示意意图 图41蒸汽系系统示意意图（a）工工艺设备备供汽系系统；（b）蒸蒸汽采暖暖系统；（c）热水采采暖供汽汽系统；（d）热水供供应供汽汽系统；（e）通风、空调供供汽系统统1蒸汽汽管；2凝结结水管；3减减压阀；4-工艺用用汽设备备；5疏水器器；6汽水换换热器；7凝凝结水箱箱；8凝结结水泵；9散散热器；10膨胀水水箱；11热水贮贮水箱；12通风、空调设设备；13温温度调节节器2/9/20203采暖通

2、风风与空调调4.1.1蒸蒸汽系系统示意意图2/9/20204采暖通风风与空调调4.1.1蒸蒸汽系系统示意意图图41表示了了用蒸汽汽为热媒媒向工业业用热设设备（汽汽锤、干干燥、印印染等）（图（a）、采暖暖（图（b）、（c）、热热水供应应（图（d）、通风风、空调调（图（e）等用户户供热的的示意图图。蒸汽采暖暖系统分分有凝结结水回收收和无凝凝结水回回收两种种型式。图中给给出的是是有凝结结水回收收的型式式。用热热设备出出口都有有疏水器器5、凝凝结水箱箱7和凝凝结水泵泵8，凝凝结水泵泵将凝结结水沿凝凝结水管管2送回回热力站站或热源源。为了节约约能耗、减少费费用，凝凝结水都都应回收收。2/9/20205采

3、暖通风风与空调调4.1.1蒸蒸汽系系统示意意图在凝结水水可以就就地利用用、而且且经过技技术经济济比较，方案合合理时，才能采采用无凝凝结水回回收的型型式。用用热系统统与室外外蒸汽网网路的连连接取决决于用热热系统和和设备的的特点。如热用用户使用用蒸汽，则采用用直接连连接（图图41中的（a）、（b）、（e）；如果用用户使用用热水，可通过过汽水换换热器间间接连接接（图41中中的（c）、（d）。如各各用户用用汽参数数不同，供汽压压力应满满足最高高压力用用户的要要求。如如果供汽汽压力高高于其它它用户要要求，则则在其它它用户入入口安装装减压阀阀。2/9/20206采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒

4、媒的特点点与热水相相比，蒸蒸汽作为为热媒有有如下特特点：1.某某些工艺艺生产只只能用蒸蒸汽；某某些工艺艺生产要要求热媒媒的压力力和温度度较高，用蒸汽汽作热媒媒，可同同时满足足对压力力和温度度有不同同要求的的多种用用户的用用热要求求。在为为生产创创造条件件的同时时，兼作作其它热热用户的的热媒。2/9/20207采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒媒的特点点2.蒸蒸汽在散散热设备备中主要要靠相变变放出热热量（放放出汽化化潜热）。水在在散热设设备内温温度降低低放出热热量，不不发生相相变。就就单位质质量热媒媒而言，蒸汽放放出的汽汽化潜热热比热水水温降放放出显热热要大许许多倍。对相同同热负荷荷，

5、蒸汽汽比热水水供热的的热媒质质量流量量要小得得多，因因而凝结结水管流流量小、管径小小。使得得蒸汽系系统节省省管道初初投资。2/9/20208采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒媒的特点点3.蒸蒸汽在在散热设设备内定定压凝结结放热，散热设设备的热热媒平均均温度为为相应压压力下的的饱和温温度。热热水在散散热设备备内靠温温降供热热，散热热设备的的热媒平平均温度度为其进进、出口口水温平平均值。因此在在相同热热负荷下下，蒸汽汽系统散散热设备备的传热热温差大大，所需需散热设设备面积积比热水水系统少少得多2/9/20209采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒媒的特点点4.蒸蒸汽和凝凝结水在在

6、管路内内流动时时，状态态参数（密度和和流量）变化大大，甚至至伴随相相变。饱饱和蒸汽汽沿管路路流动时时，管壁壁散热产产生凝结结水，变变成湿蒸蒸汽；湿湿蒸汽流流经阻力力较大的的阀门时时，被绝绝热节流流，可能能变成饱饱和蒸汽汽或过热热蒸汽。这些都都是流动动过程中中的相变变。从散散热设备备流出的的饱和凝凝结水通通过疏水水器和凝凝结水管管路，压压力下降降的速率率快于温温降。多多余的热热焓，使使部分凝凝结水重重新汽化化，形成成“二次次蒸汽”。这些些特点使使得蒸汽汽供热系系统的设设计计算算和运行行管理复复杂。出出现“跑跑、冒、滴、漏漏”问题题，解决决不当时时，降低低蒸汽供供热系统统的经济济性。2/9/202

7、010采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒媒的特点点（5）蒸蒸汽密密度比水水小得多多，用于于高层建建筑高区区（特别别是高度度大于160m的特高高层建筑筑），不不会使建建筑物底底部的设设备和散散热器超超压（见见图320）。（6）蒸蒸汽供供热系统统热惰性性小，供供汽时热热得快，停汽时时冷得也也快2/9/202011采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒媒的特点点（7）蒸蒸汽流流动的动动力来自自于自身身压力。蒸汽压压力与温温度有关关，而且且压力变变化时，温度变变化不大大。因此此蒸汽采采暖不能能采用改改变热媒媒温度的的质调节节，只能能采用间间歇调节节。因此此使蒸汽汽采暖系系统用户户室内温

8、温度波动动大，间间歇工作作时有噪噪声，供供暖质量量受到影影响。2/9/202012采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒媒的特点点（8）灰灰尘在在6570时开始始分解，在温度度高于80时时分解过过程加剧剧。用蒸蒸汽作热热媒时，散热器器和管道道的表面面温度高高于100。以水为为热媒时时，大部部分时间间散热器器表面平平均温度度低于80。用蒸汽汽时散热热器表面面有机灰灰尘的分分解和升升华，不不利于提提高室内内空气质质量。2/9/202013采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒媒的特点点（9）蒸蒸汽管道道系统间间歇工作作。蒸汽汽管内时时而流动动蒸汽，时而充充斥空气气；凝结结水管时时而充满

9、满水，时时而进入入空气。管道（特别是是凝结水水管）受受到氧腐腐蚀，使使用寿命命短。（10）蒸汽管管温度高高，无效效热损失失大。2/9/202014采暖通风风与空调调4.1.2蒸蒸汽作作为热媒媒的特点点综上所述述，由于于凝结水水回收率率低，二二次蒸汽汽不能充充分利用用，造成成跑冒滴滴漏现象象严重，蒸汽供供热比热热水供热热耗能多多，管理理麻烦，运行费费用高，供暖效效果差。蒸汽作作热媒主主要用于于工业建建筑及其其辅助建建筑。它它不仅能能满足工工业生产产用热的的要求，也可以以作为动动力来源源（如用用在蒸汽汽锻锤上上）。在在某些工工业企业业中，是是不可替替代的热热媒。在在生产厂厂房不仅仅可以采采用蒸汽汽

10、，也可可经换热热设备变变成热水水来采暖暖。也用用于商服服部门（洗浴、洗衣房房、餐饮饮）和医医院（消消毒）等等有专门门用途的的地方。对特高高的高层层建筑或或人们不不长时间间停留、需要间间歇供暖暖的场所所作热媒媒有独到到之处。2/9/202015采暖通风风与空调调4.2蒸蒸汽采采暖系统统4.2.1蒸蒸汽采暖暖系统的的类型蒸汽采暖暖系统从从不同的的角度可可以分为为多种类类型。2/9/202016采暖通风风与空调调4.2.1蒸蒸汽采暖暖系统的的类型（1）根根据供供汽压力力P分为为：高压蒸汽汽采暖系系统（P（表压压）0.07 MPa）、低压蒸汽汽采暖系系统P（表压）0.07MPa）、真空蒸汽汽采暖系系统

11、（P（绝对对压力）0.07MPa，但一般般不超过过0.39MPa。2/9/202054采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式一般高压压蒸汽采采暖系统统与工业业生产用用汽共用用汽源，而且蒸蒸汽压力力往往大大于采暖暖系统允允许最高高压力，必须减减压后才才能和采采暖系统统连接。高压蒸蒸汽采暖暖系统原原则上也也可以采采用上供供式、中中供式或或下供式式。为了了简化系系统及防防止水击击，尽可可能采用用上供式式，使立立管中蒸蒸汽与沿沿途凝结结水同向向流动。2/9/202055采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式图46为开式式上供高高压蒸汽汽采暖系系统的示示意图1

12、。由锅炉炉房将蒸蒸汽输送送到热用用户。首先进入入高压分分汽缸1，将高高压蒸汽汽分配给给工艺生生产用汽汽。高压压分汽缸缸上可分分出多个个分支，向对压压力有不不同要求求的工艺艺用汽设设备供汽汽。蒸汽汽经减压压阀4减减压后进进入低压压分汽缸缸3。减减压阀设设有旁通通管5，供修理理减压阀阀时旁通通蒸汽用用。2/9/202056采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式图46 开式式上供高高压蒸汽汽采暖系系统示意意图1高压压分汽缸缸；2工艺用用户供汽汽管；3低压压分汽缸缸；4减压阀阀；5减压阀阀旁通管管；6压力力表；7安全全阀；8供汽汽主立管管；9水平供供汽干管管；10供汽汽立管；11

13、供汽支支管；12方形补补偿器；13疏水器器；14凝结结水箱；15凝结水水泵；16通通气管2/9/202057采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式2/9/202058采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式安全阀7限制了了进入采采暖系统统的最高高压力不不超过额额定值。从低压压分汽缸缸上还可可以分出出许多供供汽管，分别供供空调系系统的蒸蒸汽加湿湿、汽水水换热器器以及蒸蒸汽暖风风机等用用汽。系系统中设设有疏水水器13，将沿沿途以及及系统产产生的凝凝结水排排到凝结结水箱14中，凝结水水箱上有有空气管管16通通大气，排除箱箱内的空空气和二二次蒸汽汽。也因因此称

14、为为开式系系统。凝凝结水箱箱中的水水由凝结结水泵15抽送送回凝结结水站或或热源。2/9/202059采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式高压蒸汽汽采暖系系统每一一组散热热器的供供汽支管管和凝结结水支管管上都要要安装阀阀门。用用于调节节供汽量量或关闭闭散热器器，防止止修理时时高压蒸蒸汽或凝凝结水汽汽化产生生的蒸汽汽窜入室室内。高高压蒸汽汽采暖系系统温度度高，对对管道的的热胀冷冷缩问题题应更加加重视。图46中水水平供汽汽干管和和凝结水水干管上上设置了了方形补补偿器12，用用补偿器器的变形形来吸收收管道热热胀冷缩缩时产生生的应力力，防止止管道破破坏。2/9/202060采暖通

15、风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式凝结水在在流动过过程中压压力降低低，饱和和温度也也降低。凝结水水管管壁壁的散热热量比较较小，凝凝结水压压力降低低的速率率快于焓焓值降低低的速率率，凝结结水中多多余的焓焓值会使使部分凝凝结水重重新汽化化变成“二次蒸蒸汽”。在开式式系统中中二次蒸蒸汽从通通气管16白白白排掉，浪费了了能源。在闭式式高压蒸蒸汽采暖暖系统中中采用图图47所示闭闭式凝结结水箱。由汽管管5向箱箱内补给给蒸汽，使其内内部压力力维持在在5kPa左右右（由压压力调节节器3控控制）。水箱上上设置安安全水封封2，防防止箱内内压力升升高、二二次蒸汽汽逸散和和隔绝空空气，从从而减轻轻

16、系统腐腐蚀、节节省热能能2/9/202061采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式2/9/202062采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式2/9/202063采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式当工业厂厂房中用用汽设备备较多，用汽量量大时，凝结水水系统产产生的二二次汽量量较大，还可以以利用二二次蒸发发箱将二二次汽汇汇集起来来加以利利用。图图48是设置置二次蒸蒸发箱的的高压蒸蒸汽采暖暖系统。二次次蒸发箱箱5设置置在车间间内3m左右高高度处。用汽设设备1的的凝结水水通过疏疏水器3进入二二次蒸发发箱，扩扩容后产产生的二二次汽可可加

17、以利利用。2/9/202064采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式2/9/202065采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式2/9/202066采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式2/9/202067采暖通风风与空调调4.2.3.1高压蒸蒸汽采暖暖系统的的型式当二次汽汽量较小小时，由由高压蒸蒸汽供汽汽管补充充。靠压压力调节节器7控控制补汽汽量，以以保持箱箱内压力力2040kPa（表压力力），并并满足二二次蒸汽汽热用户户的用汽汽量的要要求。当当箱内二二次汽量量超过二二次汽热热用户的的用汽量量时，箱箱内压力力增高。箱上安安装的安

18、安全阀6开启，排汽降降压。2/9/202068采暖通风风与空调调4.2.3.2高压蒸蒸汽采暖暖系统的的设计要要点（1）高高压蒸汽汽采暖系系统的设设计计算算与低压压蒸汽采采暖系统统类似。高压蒸蒸汽采暖暖系统供供汽压力力差别较较大，例例如可用用0.2、0.3、0.4MPa的的蒸汽，因此计计算蒸汽汽管时应应根据散散热器内内的压力力选用不不同的水水力计算算表。2/9/202069采暖通风风与空调调4.2.3.2高压蒸蒸汽采暖暖系统的的设计要要点由于室内内系统作作用半径径不大，仍认为为整个系系统的蒸蒸汽密度度为常数数。沿途途凝结水水使蒸汽汽流量减减少的因因素也可可忽略不不计。蒸蒸汽管路路计算可可用平均均比摩阻阻法和推推荐流速速法。采采用平均均比摩阻阻法时，蒸汽管管主干线线的平均均比摩阻阻按下式式计算1：（4-3）2/9/202070采暖通风风与空调调4.2.3.2高压蒸蒸汽