供热工程复习资料

供热工程复习资料一、供热系统概述（一）供热系统的组成供热系统主要由热源、热网和热用户三部分组成。1.热源热源是将其他形式的能量转换为热能的装置。常见的热源有热电厂、区域锅炉房、工业余热、地热、太阳能等。热电厂利用蒸汽轮机发电过程中产生的蒸汽作为热源，具有较高的能源综合利用效率；区域锅炉房则通过燃烧煤炭、天然气等燃料产生蒸汽或热水。2.热网热网是连接热源和热用户的管道系统，其作用是将热源产生的热能输送到各个热用户。热网按其输送介质的不同可分为蒸汽管网和热水管网；按其敷设方式可分为地沟敷设、架空敷设和直埋敷设。地沟敷设又可分为通行地沟、半通行地沟和不通行地沟，架空敷设适用于工厂区、山区等地形复杂的地区，直埋敷设则具有施工简单、占地面积小等优点。3.热用户热用户是使用热能的单位或场所，包括工业用户、民用建筑等。工业用户如纺织厂、化工厂等，利用蒸汽进行生产工艺过程；民用建筑则主要用于冬季供暖、夏季供冷以及生活热水供应。（二）供热系统的分类供热系统可根据不同的标准进行分类。1.按热媒种类分类蒸汽供热系统：以蒸汽为热媒，蒸汽在散热器中凝结放热，向室内供热。蒸汽供热系统具有供热能力大、热效率高、能满足多种热用户需求等优点，但存在凝结水回收困难、易产生汽水冲击等问题。热水供热系统：以热水为热媒，热水在散热器中降温放热，向室内供热。热水供热系统具有运行安全、调节方便、热损失小等优点，是目前应用最为广泛的供热系统。2.按供热范围分类局部供热系统：供热范围较小，一般用于小型建筑物或局部区域的供热，如独立的锅炉房为一栋建筑物供热。集中供热系统：由一个或多个热源通过热网向多个热用户供热，供热范围较大，如城市集中供热系统。二、热源（一）热电厂1.热电厂的工作原理热电厂是利用蒸汽轮机将燃料燃烧产生的热能转换为电能，同时将蒸汽轮机排出的蒸汽作为热源对外供热。燃料在锅炉中燃烧产生高温高压蒸汽，蒸汽推动蒸汽轮机旋转，带动发电机发电。蒸汽轮机排出的蒸汽进入供热系统，通过热网输送到热用户。2.热电厂的供热方式背压式供热：蒸汽轮机排出的蒸汽全部用于供热，热效率较高，但发电功率受供热负荷影响较大。抽汽式供热：蒸汽轮机从中间抽出部分蒸汽用于供热，其余蒸汽继续发电，能较好地满足热、电负荷的变化需求。（二）区域锅炉房1.区域锅炉房的类型热水锅炉房：以水为介质，通过燃烧燃料将水加热成热水，向热用户供热。热水锅炉房具有投资少、建设周期短、运行管理方便等优点，适用于中小城镇和工业企业的供热。蒸汽锅炉房：以蒸汽为介质，通过燃烧燃料产生蒸汽，向热用户供热。蒸汽锅炉房能满足一些对蒸汽有特殊需求的热用户，如工业生产中的某些工艺过程。2.区域锅炉房的设备组成主要设备包括锅炉、燃料供应设备、通风设备、除渣设备、水处理设备等。锅炉是核心设备，常见的有层燃炉、室燃炉等。燃料供应设备负责将燃料输送到锅炉中，通风设备保证燃烧所需的空气供应，除渣设备将燃烧后的炉渣排出，水处理设备则对锅炉用水进行软化、除盐等处理，防止锅炉结垢和腐蚀。三、热网（一）热网的水力计算1.热网水力计算的目的确定热网中各管段的管径、压力损失，保证热网系统的水力平衡，使热媒能够按设计要求输送到各个热用户，满足热用户的用热需求。2.水力计算的基本原理根据热媒的流量、流速和管道的阻力系数，利用伯努利方程计算管道的压力损失。热网水力计算时，需要考虑热网的敷设方式、管道材质、局部阻力等因素。对于热水管网，还需考虑水的比热容、密度等物性参数随温度的变化。3.水力计算的步骤确定热网的热负荷分布：根据热用户的用热需求，确定各管段的热媒流量。选择管道的经济流速：根据热媒的性质、管道材质、投资等因素，选择合适的经济流速，计算管道的管径。计算管道的沿程阻力损失：根据管道的管径、长度、流速等参数，利用沿程阻力计算公式计算沿程阻力损失。计算管道的局部阻力损失：考虑管道中的弯头、三通、阀门等局部构件，计算局部阻力损失。局部阻力损失一般可按沿程阻力损失的一定比例估算。进行水力平衡计算：通过调整管径、设置调节阀等方式，使热网各管段的压力损失达到平衡，保证热媒流量分配合理。（二）热网的敷设方式1.地沟敷设通行地沟：高度较大，人能够在沟内通行，便于管道的安装、检修和维护。适用于管道数量较多、管径较大、维修工作量较大的情况。半通行地沟：高度较小，人只能半通行，便于操作和检查。适用于管道数量较多，但维修工作量相对较小的情况。不通行地沟：高度最低，人不能进入沟内，管道安装和检修较为困难。适用于管道数量较少、管径较小、地下水位较低的情况。2.架空敷设低支架敷设：管道支架高度较低，一般在0.31.0m之间。适用于地下水位较高、地质条件较差或管道跨越道路等情况。中支架敷设：管道支架高度一般在1.02.0m之间。适用于一般地段的架空敷设。高支架敷设：管道支架高度较高，一般在2.0m以上。适用于管道跨越铁路、公路等障碍物或需要较高净空的情况。3.直埋敷设无补偿直埋敷设：管道在敷设过程中不设置补偿器，依靠管道自身的弹性变形来吸收热伸长。无补偿直埋敷设具有施工简单、造价低等优点，但对管道的材质和焊接质量要求较高。有补偿直埋敷设：管道在敷设过程中设置补偿器，以补偿管道的热伸长。有补偿直埋敷设适用于管道热伸长较大、地形复杂等情况。四、热水供热系统（一）热水供热系统的形式1.闭式热水供热系统系统组成：由热源、热网、热用户和循环水泵等组成。热网中的水在封闭的系统中循环流动，不与外界大气接触。工作原理：热源将水加热后送入热网，热网中的水通过管道输送到热用户，在散热器中放出热量后，再通过回水管回到热源，经循环水泵重新加热后继续循环。特点：系统水质稳定，不易受到外界污染，运行管理方便，但系统的压力较高，对管道及设备的密封性要求较高。2.开式热水供热系统系统组成：除了闭式热水供热系统的组成部分外，还设有开式水箱。热网中的水与外界大气相通。工作原理：热源将水加热后送入热网，热网中的水通过管道输送到热用户，在散热器中放出热量后，一部分水流入开式水箱，另一部分水通过回水管回到热源，经循环水泵重新加热后继续循环。开式水箱起到定压和容纳系统补充水的作用。特点：系统压力较低，对管道及设备的密封性要求相对较低，但系统水质易受到外界污染，运行管理较为复杂。（二）热水供热系统的运行调节1.质调节调节原理：通过改变热媒的供水温度来调节热用户的供热量。在热源处调节供水温度，使热网的供水温度随室外温度的变化而变化。当室外温度降低时，提高供水温度；当室外温度升高时，降低供水温度。优点：调节方便，能较好地满足热用户的用热需求，热网的水力工况较为稳定。缺点：在部分负荷下，锅炉的运行效率可能会降低，能源浪费较大。2.量调节调节原理：通过改变热媒的循环流量来调节热用户的供热量。在热网中设置调节阀，根据室外温度的变化调节循环流量。当室外温度降低时，增加循环流量；当室外温度升高时，减少循环流量。优点：在部分负荷下，锅炉的运行效率相对较高，能节约能源。缺点：调节难度较大，容易引起热网的水力工况不稳定。3.分阶段改变流量的质调节调节原理：根据室外温度的变化，将供热期分为几个阶段，在不同阶段采用不同的调节方式。在室外温度较高时，采用量调节；在室外温度较低时，采用质调节。优点：结合了质调节和量调节的优点，既能保证热用户的用热需求，又能提高锅炉的运行效率，节约能源。缺点：调节过程较为复杂，需要合理划分阶段和确定各阶段的调节参数。五、供热系统的运行管理与维护（一）运行管理1.运行参数的监测与控制实时监测热网的供水温度、回水温度、压力、流量等参数，确保热网系统的运行参数在设计范围内。通过调节热源的输出功率、循环水泵的转速等方式，控制热网的运行参数，满足热用户的用热需求。2.水质管理对热网中的水进行定期检测，确保水质符合相关标准。热水供热系统中的水应保持一定的硬度、酸碱度等指标，防止管道结垢和腐蚀。采取有效的水处理措施，如软化、除盐、加药等，保证热网水质稳定。3.运行记录与分析详细记录热网系统的运行参数、设备运行状况、故障处理情况等，建立运行档案。定期对运行记录进行分析，总结运行经验，及时发现和解决运行中存在的问题，优化运行管理。（二）维护与检修1.设备维护定期对热源设备、热网管道、阀门、水泵等进行维护保养，检查设备的运行状况，如磨损情况、密封性能等。对设备进行清洁、润滑、紧固等工作，及时更换损坏的零部件，确保设备正常运行。2.管道检修定期对热网管道进行检查，重点检查管道的连接处、焊缝、防腐层等部位，及时发现和处理管道泄漏、腐蚀等问题。根据管道的使用年限和运行状况，合理安排管道的检修和更换计划。3.故障处理建立故障应急处理机制，当热网系统出现故障时，能够迅速响应，采取有效的措施进行处理，减少故障对热用户的影响。对故障原因进行分析总结，采取预防措施，避免类似故障再次发生。六、供热工程的节能与环保（一）节能措施1.提高热源效率采用高效的锅炉设备，如新型节能锅炉、循环流化床锅炉等，提高燃料的燃烧效率，降低能源消耗。优化热电厂的运行方式，提高热电联产的效率，实现能源的梯级利用。2.热网节能合理设计热网系统，采用经济合理的管径和敷设方式，降低热网的水力损失和热损失。采用节能型的循环水泵，根据热网的实际运行情况调节水泵的转速，降低水泵的能耗。3.热用户节能推广使用节能型的散热器和采暖设备，提高热用户的散热效率，减少热量浪费。加强热用户的节能管理，提高用户的节能意识，合理控制室内温度，减少不必要的能源消耗。（二）环保措施1.减少污染物排放采用清洁能源作为热源，如天然气、太阳能、地热能等，减少煤炭等化石燃料的燃烧，降低污染物的排放。对锅炉等燃烧设备进行烟气净化处理，安装脱硫、脱硝、除尘设备，减少二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物的排放。2.噪声控制合理选择供热设备和管道的安装位置，采取有效的隔音、减振措施，降低供热系统运行过程中产生的噪声。对噪声较大的设备，如循环水泵等，进行隔音罩安装，减少噪声传播。3.废水处理对供热系统中的废水进行处理，如软化水设备产生的废水、锅炉排污水等，达标后排放或回用，减少水资源的浪费和环境污染。七、供热工程的发展趋势（一）能源多元化随着能源结构的调整和环保要求的提高，供热工程将朝着能源多元化的方向发展。除了传统的煤炭、天然气等能源外，太阳能、地热能、生物质能等可再生能源将得到更广泛的应用。例如，太阳能供热系统在一些日照充足的地区将得到大力推广，地源热泵技术也将在更多的项目中应用，实现能源的高效利用和可持续发展。（二）智能化管理利用现代信息技术，实现供热系统的智能化管理将是未来的发展趋势。通过建立供热监控系统，实时监测热网的运行参数、设备状态等信息，并进行数据分析和处理。利用智能控制系统，根据室外温度、热用户需求等因素自动调节供热参数，实现供热系统的优化运行，提高供热质量和能源利用效率。（三）供热系统一体化未来的供热系统将更加注重与城市规划、建