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第七章集中供热系统教学目的：掌握供热系统形式和热源选择教学重点：选择与热用户要求相适宜的供热系统形式及其管网与热用户的连接方式教学难点：热水供热系统思考题:为什么供热系统有许多种形式?为什么必须选择与热用户要求相适宜的供热系统形式?集中供热系统向许多不同的热用户供给热能,供应范围广,不同热用户所需的热媒种类和参数不一,锅炉房或热电厂供给的热媒及其参数,往往不能满足所有用户的要求。因此，供热系统形式有许多种，同时必须选择与热用户要求相适宜的供热系统形式。集中供热系统的方案集中供热系统方案的选择确定是一个重要和复杂的问题，涉及到国家的能源政策、环境保护政策、资源利用情况、燃料价格、近期与远期规划等重大原则问题。因此，必须由国家或地方主管机关组织有关部门人员，在认真调查研究的基础上，进行技术经济分析比较，提出可行性研究报告，最终确定出技术上先进、实用可靠，经济上合理的最佳方案。集中供热系统方案确定的基本原则：有效利用并节约能源，投资少，见效快，运行经济，符合环境保护要求，符合国家各项政策法规的要求并适用当地经济发展的要求等。热源形式的确定集中供热系统热源形式的确定，应根据当地的发展规划以及能源利用政策、环境保护政策等诸多因素来确定。这是集中供热系统方案确定的首要问题。热源形式有区域锅炉房（区域热水锅炉房、区域蒸汽锅炉房、区域蒸汽—热水锅炉房）集中供热、热电厂（同时供应电能和热能，有抽汽式、背压式以及凝汽式低真空热电厂供热系统）集中供热、核能、地热、电能、工业余热。具体情况应根据实际需要、现实条件、发展前景等多方面因素加以比较确定。集中供热系统是由热源、热网和热用户三部分组成的。集中供热系统，可按下列方式进行分类：1、根据热媒不同，分为热水供热系统和蒸汽供热系统。2、根据热源不同，主要可分为热电厂供热系统和区域锅炉房供热系统。此外，也有以核供热站、地热、工业余热作为热源的供热系统。3、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。单管制蒸汽供热系统（凝结水不回收，只有蒸汽管）热水供热系统（热水供水管通至用户）双管制蒸汽供热系统（一根蒸汽管，一根凝水管）热水供热系统（一根供水管，一根回水管）多管制（蒸汽管、热水管、凝水管）第一节热水供热系统热水供热系统主要采用两种型式：闭式系统和开式系统。在闭式系统中，热网的循环水仅作为热媒，供给热用户热量而不从热网中取出使用。在开式系统中，热网的循环水部分地或全部地从热网中取出，直接用于生产或热水供应热用户中。一、闭式热水供热系统(—)供暖系统热用户与热水网路的连接方式常见的有以下几种方式：1．无混合装置的直接连接2．装水喷射器的直接连接3．装混合水泵的直接连接4．间接连接直接连接的特点：运行实践表明系统漏水量大多超过规定的补水率1%，造成热源水处理量增大，影响供热系统的供热能力和经济性。1、无混合装置的直接连接热水由热网供水管直接进入供暖系统热用户。特点：●连接方式简单，造价低；●供回水温度与室外管网温度相同；●只能用在网络设计供水温度不超过散热器最高热媒温度时方可采用，且用户引入口处热网的供、回水管的资用压差大于供暖系统用户要求的压力损失。●低温水热水供应多采用此连接方式。2、装水喷射器的直接连接特点：●热网供水管的高温水进入水喷射器。●喷嘴处流速很高，出口处动压升高，静压降低到低于回水管的压力，将回水管的低温水抽引进入喷射器，与供水管中的高温水混合。使进入用户供暖系统的供水温度低于热网供水温度，符合用户系统的要求。●网络系统的水力稳定性好。●抽引回水需要消耗能量，热网供、回水之间需要足够的资用压差，才能保证水喷射器正常工作。3．装混合水泵的直接连接特点：●当热网供、回水的压差较小，不能保证水喷射器正常工作时采用装混合泵。为防止混合水泵扬程高于热网供、回水的压差，而将热网回水抽入热网供水管内，在热网供水管入口处应装设止回阀。●通过调节混合水泵的阀门和热网供、回水管进口处的阀门开启度，可以在较大范围内调节进入用户供热系统的供水温度和流量。●造价高。循环水泵需经常维护，并消耗电能，运行费用增加。4、间接连接间接连接方式只用在热水网络与热用户的压力状况不适应时才采用。如热网在用户入口处的压力超过该用户散热器的承受能力，或高层建筑采用直接连接影响整个热水网络压力水平升高时就得采用此方式。特点：●需要在建筑物用户入口处或热力站内设置表面式水—水换热器和供暖系统热用户的循环水泵等设备，造价比上述直接连接高得多。●循环水泵需经常维护，并消耗电能，运行费用增加。●热源的补水率大大减小，热网的压力工况和流量工况不受用户的影响，便于热网运行管理。(二)通风系统热用户与热水网路的连接由于通风系统中加热空气的设备能承受较高压力，并对热媒参数无严格限制，因此通风用热设备(如空气加热器等)与热网的连接通常都采用最简单的连接方式。(三)热水供应热用户与热网的连接方式1．无储水箱的连接方式（在热水供应系统的供水管上装置温度调节器）2．装设上部储水箱的连接方式（储水箱储存热水、稳定水压，常用在浴室或用水量很大的企业）3．装设容积式换热器的连接方式（换热器起换热和储存热水的功能，不必设置上部储水箱，容积式换热器的传热系数很低，需要很大的换热面积，用于小型热水供应系统上）4．装设下部储水箱的连接方式二、开式热水供热系统开式热水供热系统——用户的热水供应用水直接取自热水网络的热水供应系统。供暖、通风与热水网络的连接方式与闭式的完全相同。开式热水供热系统的热水供应热用户与网路的连接，有下列几种形式：P1291.无储水箱的连接方式2.装设上水箱的连接方式3．与上水混合的连接方式三、闭式与开式热水供热系统的优缺点1.闭式热水供热系统的网路补水量少。在运行中，闭式热水供热系统容易监测网路系统的严密程度。2.在闭式热水供热系统中，网路循环水通过表面式热交换器将城市上水加热，热水供应用水的水质与城市上水水质相同且稳定。开式的水质不稳定，不易符合卫生要求。3.在闭式热水供热系统中，在热力站或用户入口处，需安装表面式热交换器。热力站或用户引入口处设备增多，投资增加，运行管理也较复杂。开式装置简单，节省基建投资。4.在利用低位热能方面，开式系统比闭式系统要好些。综合闭式和开式热水供应系统的优缺点，在我国由于热水供应热负荷很小，城市供热系统主要是并联闭式热水供热系统，开式热水供应系统没有得到应用。第二节蒸汽供热系统蒸汽供热系统，广泛的应用于工业厂房或工业区域，它主要承担向生产工艺热用户供热；同时也向热水供应、通风和供暖热用户供热。根据热用户的要求，蒸汽供热系统可用单管式或多根蒸汽管供热，同时凝结水也可采用回收或不回收的方式。二、凝结水回收系统蒸汽在用热设备内放热凝结后，凝结水出用热设备，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。凝结水水温较高（一般为80℃~100℃左右），同时又是良好的锅炉补水，应尽可能回收。凝结水回收率低，或回收的凝结水水质不符合要求，使锅炉的补给水量增大，增加水处理设备投资和运行费用，增加燃料消耗。因此，正确地设计凝结水回收系统，运行中提高凝结水回收率，保证凝结水的质量，是蒸汽供热系统设计与运行的关键性技术问题。二、凝结水回收系统如按凝水的流动方式不同，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流动方式。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。1．非满管流的凝结水回收系统(低压自流式系统)P132页图7-5工厂各车间的低压蒸汽供暖的凝结水经疏水器或不经疏水器，依靠重力，沿着坡向锅炉房凝结水箱的凝结水管道，自流返回凝结水箱。低压自流式凝结水回收系统只适用于：供热面积小，地形坡向凝结水箱的场合，锅炉房应位于全厂的最低处，共应用范围受到很大限制。2．两相流的凝结水回收系统(余压回水系统)P132页图7-6工厂内各车间的高压蒸汽供热的凝结水，经疏水器后直接接到室外凝结水管网，依靠疏水器后的背压将凝水送回锅炉房或凝结水分站的凝结水箱.余压回水的特点：饱和凝水通过疏水器及其后管道造成压降，产生二次蒸汽，以及不可避免的疏水器漏汽，因而在疏水器后的管道流动属两相流的流动状态，凝结水管的管径较粗；但系统设备简单，根据疏水器的背压大小作用半径一般可达500～1000m，并对地势起伏有较好的适应性，适用于全厂耗汽量较少、用汽点分散、用汽参数（压力）比较一致的蒸汽供热系统上。3．重力式满管流凝结水回水系统工厂中各车间用汽设备排出的凝结水，首先集中到一个承压的高位水箱(或二次蒸发箱)，在箱中排出二次蒸汽后，纯凝水直接流入室外凝水管网.靠着高位水箱(或二次蒸发箱)与锅炉房或凝结水分站的凝结水箱7顶部回形管之间的水位差，凝水充满整个凝水管道流回凝结水箱。由于室外凝水管网不含二次蒸汽，选择的凝水管径可小些。第二节集中供热系统热源型式与热媒的选择一、在集中供热系统中，以水作为热媒与蒸汽相比，有下述优点：1．热水供热系统的热能利用效率高。由于在热水供热系统中，没有凝结水和蒸汽泄漏，以及二次蒸汽的热损失，因而热能利用率比蒸汽供热系统好，实践证明，一般可节约燃料20％一40％。2．以水作为热媒用于供暖系统时，可以改变供水温度来进行供热调节(质调节)，既能减少热网热损失，又能较好地满足卫生要求。以水作为热媒与蒸汽相比，有下述优点3．热水供热系统的蓄热能力高，由于系统中水量多，水的比热大，因此在水力工况和热力工况短时间失调时，也不会引起供暖状况的很大波动。4．热水供热系统可以远距离输送，供热半径大。二、以蒸汽作为热媒，与热水相比，有如下优点1．以蒸汽作为热媒的适用面广，能满足多种热用户的要求，特别是生产工艺用热，都要求蒸汽供热。2．与热水网路输送网路循环水量所耗的电能相比，汽网中输送凝结水所耗的电能少得多。3．蒸汽在散热器或热交换器中，因温度和传热系数都比水高，可以减少散热设备面积，降低设备费用。4．蒸汽的密度很小，不会产生如热水系统那样大的水静压力，用户的连接方式简单，运行也较方便。三、热媒的选择1．热电厂为热源的供热系统低品位热能的用户（供暖、通风、热水供应）：热水生产工艺用热：蒸汽2、区域锅炉房作为热源时在只有供暖、通风、热水供应的情况下，应采用热水为热媒，同时应考虑高温水供热的可能性。3、工业区集中供热系统蒸汽，供热系统的型式、热媒的选择、参数的确定应根据具体情况，通过全面的技术经济比较后确定。四、热媒参数的确定1、以热电厂为热源的供热系统：由于供热量主要由供热汽轮机做功发电后的蒸汽供给，因而，热媒参数的确定要涉及到热电厂的经济效益问题。如提高热网供水温度，就要相应提高抽汽压力，对节约燃料不利。但提高热网供水温度，加大供回水温差，却能降低热网基建费用和减少输送网络循环水的电能消耗。因此，热媒参数的确定，应结合具体条件，考虑热源、管网、用户系统等方面的因素，进行技术经济比较确定。四、热媒参数的确定2、以区域锅炉房作为热源的热水供应系统：提高供水温度，不会降低热能利用率提高热网供水温度，加大供回水温差，可使热网采用较小的管径，降低输送网络循环水的电能消耗和用户用热设备的散热面积，经济上合适。但：供水温度过高，对管道和设备的耐压要求高，运行管理水平提高。四、热媒参数的确定3、蒸汽供热系统蒸汽参数（压力和温度）的确定，比较简单。以区域锅炉房作为热源时，蒸汽的起始压力主要取决于用户要求的最高使用压力；以热电厂为热源，当用户的最高使用压力给定后，如采用较低的抽汽压力，有利于热电厂的经济运行，但蒸汽管网管径相应粗些，因而存在一个最佳抽汽压力问题。五、集中供热系统方案确定需考虑的问题热源形式的确定、热媒种类的确定我国地域辽阔、供暖季节时间差别很大(从l00天到200天左右)，供热区域不同．具体条件有别.集中供热系统的热源型式、热媒的选择、参数的确定以及与之相互联系的管网和用户系统型式等问题，都应根据合理利用能源的政策，按照具体条件具体分析，因地制宜地进行技术经济比较后确定。第四节热网系统型式热网系统型