1、第七章 集中供熱系統(tǒng),教學(xué)目的：掌握供熱系統(tǒng)形式和熱源選擇 教學(xué)重點(diǎn)：選擇與熱用戶要求相適宜的供熱 系統(tǒng)形式及其管網(wǎng)與熱用戶的連接方式 教學(xué)難點(diǎn)：熱水供熱系統(tǒng),思考題:為什么供熱系統(tǒng)有許多種形式?為什么必須選擇與熱用戶要求相適宜的供熱系統(tǒng)形式?,集中供熱系統(tǒng)向許多不同的熱用戶供給熱能,供應(yīng)范圍廣,不同熱用戶所需的熱媒種類和參數(shù)不一,鍋爐房或熱電廠供給的熱媒及其參數(shù),往往不能滿足所有用戶的要求。因此，供熱系統(tǒng)形式有許多種，同時(shí)必須選擇與熱用戶要求相適宜的供熱系統(tǒng)形式。,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(wèn)題，涉及到國(guó)家的能源政策、環(huán)境保護(hù)政策、資源利用情況、燃料價(jià)格

2、、近期與遠(yuǎn)期規(guī)劃等重大原則問(wèn)題。因此，必須由國(guó)家或地方主管機(jī)關(guān)組織有關(guān)部門人員，在認(rèn)真調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，提出可行性研究報(bào)告，最終確定出技術(shù)上先進(jìn)、實(shí)用可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的最佳方案。 集中供熱系統(tǒng)方案確定的基本原則：有效利用并節(jié)約能源，投資少，見(jiàn)效快，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，符合環(huán)境保護(hù)要求，符合國(guó)家各項(xiàng)政策法規(guī)的要求并適用當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的要求等。,熱源形式的確定,集中供熱系統(tǒng)熱源形式的確定，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展規(guī)劃以及能源利用政策、環(huán)境保護(hù)政策等諸多因素來(lái)確定。這是集中供熱系統(tǒng)方案確定的首要問(wèn)題。 熱源形式有區(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)

3、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)?、電能、工業(yè)余熱。具體情況應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要、現(xiàn)實(shí)條件、發(fā)展前景等多方面因素加以比較確定。,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)，可按下列方式進(jìn)行分類：,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)?、工業(yè)余熱作為熱源的供熱系統(tǒng)。 3、根據(jù)供熱管道的不同，可分為單管制、雙管制和多管制的供熱系統(tǒng)。,單管制 蒸汽供熱系統(tǒng)（凝結(jié)水不回收，只有蒸汽管） 熱水供熱系統(tǒng)（熱水供水管通至用戶） 雙管制 蒸汽供熱

4、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） 多管制（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(kāi)式系統(tǒng)。 在閉式系統(tǒng)中，熱網(wǎng)的循環(huán)水僅作為熱媒，供給熱用戶熱量而不從熱網(wǎng)中取出使用。 在開(kāi)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，直接用于生產(chǎn)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)路的連接方式常見(jiàn)的有以下幾種方式： 1無(wú)混合裝置的直接連接 2裝水噴射器的直接連接 3裝混合水泵的直接連接 4間接連接 直接連接的特點(diǎn)：運(yùn)行實(shí)踐表明系統(tǒng)漏水量大多超過(guò)規(guī)定的補(bǔ)水率1%，造成熱源水處理量增大，影

5、響供熱系統(tǒng)的供熱能力和經(jīng)濟(jì)性。,1、無(wú)混合裝置的直接連接,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)： 連接方式簡(jiǎn)單，造價(jià)低； 供回水溫度與室外管網(wǎng)溫度相同； 只能用在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)供水溫度不超過(guò)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。 低溫水熱水供應(yīng)多采用此連接方式。,2、裝水噴射器的直接連接,特點(diǎn)：熱網(wǎng)供水管的高溫水進(jìn)入水噴射器。 噴嘴處流速很高，出口處動(dòng)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)入噴射器，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

6、好。 抽引回水需要消耗能量，熱網(wǎng)供、回水之間需要足夠的資用壓差，才能保證水噴射器正常工作。,3裝混合水泵的直接連接,特點(diǎn)：當(dāng)熱網(wǎng)供、回水的壓差較小，不能保證水噴射器正常工作時(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。 通過(guò)調(diào)節(jié)混合水泵的閥門和熱網(wǎng)供、回水管進(jìn)口處的閥門開(kāi)啟度，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)進(jìn)入用戶供熱系統(tǒng)的供水溫度和流量。 造價(jià)高。循環(huán)水泵需經(jīng)常維護(hù)，并消耗電能，運(yùn)行費(fèi)用增加。,4、間接連接,間接連接方式只用在熱水網(wǎng)絡(luò)與熱用戶的壓力狀況不適應(yīng)時(shí)才采用。如熱網(wǎng)在用戶入口處的壓力超過(guò)該用戶散熱器的承受能力，或高層建筑

7、采用直接連接影響整個(gè)熱水網(wǎng)絡(luò)壓力水平升高時(shí)就得采用此方式。 特點(diǎn)：需要在建筑物用戶入口處或熱力站內(nèi)設(shè)置表面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)比上述直接連接高得多。 循環(huán)水泵需經(jīng)常維護(hù)，并消耗電能，運(yùn)行費(fèi)用增加。 熱源的補(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)行管理。,(二)通風(fēng)系統(tǒng)熱用戶與熱水網(wǎng)路的連接,由于通風(fēng)系統(tǒng)中加熱空氣的設(shè)備能承受較高壓力，并對(duì)熱媒參數(shù)無(wú)嚴(yán)格限制，因此通風(fēng)用熱設(shè)備 (如空氣加熱器等)與熱網(wǎng)的連接通常都采用最簡(jiǎn)單的連接方式 。,(三)熱水供應(yīng)熱用戶與熱網(wǎng)的連接方式,1無(wú)儲(chǔ)水箱的連接方式 （在熱水供應(yīng)系統(tǒng)的供水管上裝置溫度調(diào)節(jié)器）

8、2裝設(shè)上部?jī)?chǔ)水箱的連接方式 （儲(chǔ)水箱儲(chǔ)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)容積式換熱器的連接方式 （換熱器起換熱和儲(chǔ)存熱水的功能，不必設(shè)置上部?jī)?chǔ)水箱，容積式換熱器的傳熱系數(shù)很低，需要很大的換熱面積，用于小型熱水供應(yīng)系統(tǒng)上） 4裝設(shè)下部?jī)?chǔ)水箱的連接方式,二、開(kāi)式熱水供熱系統(tǒng),開(kāi)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)的連接方式與閉式的完全相同。 開(kāi)式熱水供熱系統(tǒng)的熱水供應(yīng)熱用戶與網(wǎng)路的連接，有下列幾種形式：P129 1.無(wú)儲(chǔ)水箱的連接方式 2.裝設(shè)上水箱的連接方式 3與上水混合的連接方式,三、閉式與開(kāi)式熱水供熱系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),1.閉

9、式熱水供熱系統(tǒng)的網(wǎng)路補(bǔ)水量少。在運(yùn)行中，閉式熱水供熱系統(tǒng)容易監(jiān)測(cè)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)水通過(guò)表面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)相同且穩(wěn)定。開(kāi)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，需安裝表面式熱交換器。熱力站或用戶引入口處設(shè)備增多，投資增加，運(yùn)行管理也較復(fù)雜。開(kāi)式裝置簡(jiǎn)單，節(jié)省基建投資。 4.在利用低位熱能方面，開(kāi)式系統(tǒng)比閉式系統(tǒng)要好些。,綜合閉式和開(kāi)式熱水供應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)， 在我國(guó)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(kāi)式熱水供應(yīng)系統(tǒng)沒(méi)有得到應(yīng)用。,第二節(jié) 蒸汽

10、供熱系統(tǒng),蒸汽供熱系統(tǒng)，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)廠房或工業(yè)區(qū)域，它主要承擔(dān)向生產(chǎn)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)水管道返回?zé)嵩吹墓苈废到y(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（一般為80100 左右），同時(shí)又是良好的鍋爐補(bǔ)水，應(yīng)盡可能回收。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，增加水處理設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，增加燃料消耗。因此，正確地設(shè)計(jì)凝結(jié)水回收系統(tǒng)，

11、運(yùn)行中提高凝結(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)行的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。,二、凝結(jié)水回收系統(tǒng),如按凝水的流動(dòng)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(dòng)方式。 滿管流是指凝水靠水泵動(dòng)力或位能差，充滿整個(gè)管道截面呈有壓流動(dòng)的流動(dòng)形式； 非滿管流是指凝水并不充滿整個(gè)管道斷面，靠管路坡度流動(dòng)的流動(dòng)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(yè)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，依靠重力，沿著坡向鍋爐房凝結(jié)水箱的凝結(jié)水管道，自流返回凝結(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(chǎng)合，

12、鍋爐房應(yīng)位于全廠的最低處，共應(yīng)用范圍受到很大限制。,2兩相流的凝結(jié)水回收系統(tǒng)(余壓回水系統(tǒng))P132頁(yè)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)，依靠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)：飽和凝水通過(guò)疏水器及其后管道造成壓降，產(chǎn)生二次蒸汽，以及不可避免的疏水器漏汽，因而在疏水器后的管道流動(dòng)屬兩相流的流動(dòng)狀態(tài)，凝結(jié)水管的管徑較粗；但系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，根據(jù)疏水器的背壓大小作用半徑一般可達(dá)5001000m，并對(duì)地勢(shì)起伏有較好的適應(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

13、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，凝水充滿整個(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(méi)有凝結(jié)水和蒸汽泄漏，以及二次蒸汽的熱損失，因而熱能利用率比蒸汽供熱系統(tǒng)好，實(shí)踐證明，一般可節(jié)約燃料20一40。 2以水作為熱媒用

14、于供暖系統(tǒng)時(shí)，可以改變供水溫度來(lái)進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)(質(zhì)調(diào)節(jié))，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)的蓄熱能力高，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(huì)引起供暖狀況的很大波動(dòng)。 4熱水供熱系統(tǒng)可以遠(yuǎn)距離輸送，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，特別是生產(chǎn)工藝用熱，都要求蒸汽供熱。 2與熱水網(wǎng)路輸送網(wǎng)路循環(huán)水量所耗的電能相比，汽網(wǎng)中輸送凝結(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，

15、降低設(shè)備費(fèi)用。 4蒸汽的密度很小，不會(huì)產(chǎn)生如熱水系統(tǒng)那樣大的水靜壓力，用戶的連接方式簡(jiǎn)單，運(yùn)行也較方便。,三、熱媒的選擇,1熱電廠為熱源的供熱系統(tǒng) 低品位熱能的用戶（供暖、通風(fēng)、熱水供應(yīng)）：熱水 生產(chǎn)工藝用熱：蒸汽 2、區(qū)域鍋爐房作為熱源時(shí) 在只有供暖、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)考慮高溫水供熱的可能性。 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)的確定應(yīng)根據(jù)具體情況，通過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。,四、熱媒參數(shù)的確定,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)電后的蒸汽供給，因而，熱媒參數(shù)的確定要涉及到熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。 如提

16、高熱網(wǎng)供水溫度，就要相應(yīng)提高抽汽壓力，對(duì)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)用和減少輸送網(wǎng)絡(luò)循環(huán)水的電能消耗。 因此，熱媒參數(shù)的確定，應(yīng)結(jié)合具體條件，考慮熱源、管網(wǎng)、用戶系統(tǒng)等方面的因素，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。,四、熱媒參數(shù)的確定,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(huì)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，降低輸送網(wǎng)絡(luò)循環(huán)水的電能消耗和用戶用熱設(shè)備的散熱面積，經(jīng)濟(jì)上合適。但：供水溫度過(guò)高，對(duì)管道和設(shè)備的耐壓要求高，運(yùn)行管理水平提高。,四、熱媒參數(shù)的確定,3、蒸汽供熱系統(tǒng) 蒸汽參數(shù)（壓力和溫度）的確定，比

17、較簡(jiǎn)單。 以區(qū)域鍋爐房作為熱源時(shí)，蒸汽的起始?jí)毫χ饕Q于用戶要求的最高使用壓力； 以熱電廠為熱源，當(dāng)用戶的最高使用壓力給定后，如采用較低的抽汽壓力，有利于熱電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，但蒸汽管網(wǎng)管徑相應(yīng)粗些，因而存在一個(gè)最佳抽汽壓力問(wèn)題。,五、集中供熱系統(tǒng)方案確定需考慮的問(wèn)題,熱源形式的確定、熱媒種類的確定 我國(guó)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)域不同具體條件有別. 集中供熱系統(tǒng)的熱源型式、熱媒的選擇、參數(shù)的確定以及與之相互聯(lián)系的管網(wǎng)和用戶系統(tǒng)型式等問(wèn)題，都應(yīng)根據(jù)合理利用能源的政策，按照具體條件具體分析，因地制宜地進(jìn)行技術(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： 熱媒、熱源與熱用戶的相互位置和供熱 地區(qū)熱用戶種類、熱負(fù)荷大小和性質(zhì)等。,熱網(wǎng)系統(tǒng)型式選擇的基本原則： 安全供熱 經(jīng)濟(jì)性,一、蒸汽供熱系統(tǒng),熱用戶主要是工廠的生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，數(shù)量不多且較集中，最普遍采用的方式是單根蒸汽管和凝結(jié)水管，枝狀管網(wǎng)布置。 工廠各用戶所需的蒸汽壓差較大時(shí)，或季節(jié)性熱負(fù)荷占總熱負(fù)荷的比例較大時(shí)，考慮采用雙根蒸汽管或多根蒸汽管的熱網(wǎng)系統(tǒng)型式。,枝狀管網(wǎng)的特點(diǎn),枝狀管網(wǎng)布置簡(jiǎn)單，供熱管道的直徑，隨距熱源越遠(yuǎn)而逐漸減?。磺医饘俸牧啃?，基建投資小，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。但枝狀管網(wǎng)不具后備供熱的性能。（當(dāng)供熱管網(wǎng)某處發(fā)