第八章集中供热系统.docx

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第八章集中供热系统

•闭式与开式热水供热系统的型式。

•集中供热系统热源型式与热媒的选择。

•热网系统的形式。

集中供热系统的组成

•集中供热系统是由热源、热网和热用户三部分组成的。

•必须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。

集中供热系统的分类：

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。

4、根据热源的数量不同，可分为单一热源供热系统和多热源供热系统。

5、根据系统加压泵设置的数量不同，可分为单一网络循环泵供热系统和分布式加压泵供热系统。

概述

•组成

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。

§8-1热水供热系统

a.供暖与热网的连接方式

（一）系统热用户与热水网路的连接方式

可分为直接连接和间接连接两种方式。

直接连接是用户系统直接连接于热水网路上。

热水网路的水力工况（压力和流量状况）和供热工况与供暖热用户有着密切的联系。

间接连接方式是在供暖系统热用户设置表面式水-水换热器（或者在热力站处设置担任该区域供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。

用户与网路之间的水力工况互不影响。

（一）系统热用户与热水网路的连接方式

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

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，在散热器内放热后，返回热网回水管去。

这种直接连接方式最简单，造价低。

只能在设计供水温度不超过规定的散热器供暖系统的最高热媒温度时才能采用。

用户引入口处热网的供回水管的自用压差大于供暖系统用户要求的压力损失时才能应用（供暖用户要求的压力一般为1～2mH2O）。

绝大多数低温水热水供热系统是采用这种方式。

2.装水喷射器的直接连接

•喷射泵的工作原理:

热网的高温高压水在喷射泵的喷嘴处造成负压,在引水室中抽引系统回水,使外网的高温供水与系统的低温回水在喷射泵的混合室中混合成中间温度的用户供水。

喷射泵喷嘴的阻力损失较大,要求外网必须有足够高的资用压力。

•特点:

喷射泵作为混水装置，无电耗，造价低，无活动部件不易损坏。

•适用条件:

用户供水温度低于外网供水温度；同时外网有足够的资用压力（8～12mH2O），一般靠近热源的供暖用户适用,远端供暖用户资用压力往往不够。

2.装水喷射器的直接连接

由于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。

装水喷射器的直接连接方式，通常只用在单栋建筑物的供暖系统上，需要分散管理。

3.装混合水泵的直接连接

•工作原理：

用混水泵代替喷射泵。

来自热网供水管的高温水，在建筑物用户入口或专设热力站处，与混合水泵抽引的用户或街区网路回水相混合，降低温度后，再进入用户供暖系统。

•特点：

耗电大，但可调节流量。

•适用条件：

用户水温低于外网水温，用户入口处资用压力不大时（不足以克服喷射泵的阻力时）。

3.装混合水泵的直接连接

•来自热网供水管的高温水，在建筑物用户入口或者专设热力站处，与混合水泵抽引的用户或者街区网路回水相混合降低温度后，再进入用户供暖系统。

为防止混合水泵扬程高于热网供回水管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出口处的阀门开启度，可以在较大的范围内调节进入用户供热系统的供水温度和流量。

3.装混合水泵的直接连接

在热力站处设置混合水泵的连接方式可以适当地集中管理。

混合设备连接方式的造价比采用水喷射器的方式高，运行中需要经常维护并消耗电能。

装混合水泵的连接方式是我国目前尝试高温水供暖系统中应用较多的一种直接连接方式。

4.间接连接

1）原理:

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，通过换热器的表面将热能传递给供暖系统热用户的循环水，冷却后的回水返回到热网回水管去。

供暖系统的循环水由热用户系统的循环水泵驱动循环流动。

2）特点:

需投入换热设备造价高,循环水泵耗电多,需常维修,运行费用高。

3）适用条件:

用户水温与外网水温不相同时或热水网路与热用户的压力状况不适应时。

5.几种连接方式的比较

5.直接连接与间接连接的比较

•采用直接连接,由于热用户系统漏损水量大多超过《热网规范》规定的补水率（补水率不宜大于总循环水量的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。

•采用间接连接,需要在建筑物用户入口处或热力站内设置表面式水-水换热器和循环水泵等设备,造价高。

但热源的补水率大大减少,同时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，通常采用最简单的连接形式。

（三）热水供应热用户与热网的连接方式

热水用户与外网的连接方式较合理的方法是增加一台换热设备，因为外网的水是经过处理的水。

　　根据用户热水供应系统中是否设置储水箱及其设置位置不同,连接方式如下:

1.无储水箱的连接方式

2.装设上部储水箱的连接方式

3.装设容积式换热器的连接方式

4.装设下部储水箱的连接方式

1.无储水箱的连接方式

•热水网路供水通过表面式水-水换热器将城市上水加热。

冷却了的网路水全部返回热网回水管。

在热水供应系统的供水管上宜装置温度调节器，使系统的供水温度控制在60～65oC范围内，否则供应热水的温度将会随用水量的大小而剧烈地变化。

•应用:

常用于一般的住宅或公用建筑中。

2.装设上部储水箱的连接方式

•在表面式水-水换热器中被加热的城市上水，先送到设置在建筑物高处的储水箱中，然后热水再沿配水管送到各取水点使用。

上部储水箱起储存热水和稳定水压的作用。

3.装设容积式换热器的连接方式

•在建筑物用户引入口或热力站处装设容积式换热器，换热器兼起换热和储存热水的作用，不必再设置上部储水箱。

•应用：

宜用于工业企业和公用建筑的小型热水供应系统上。

4.装设下部储水箱的连接方式

•装设循环管路和热水供应循环水泵目的，是使热水能不断地循环流动，以避免开始用热水时，要先放出大量冷水。

•下部储水箱与换热器用管道连接，形成一个封闭的循环环路。

当热水供热系统用水量较小时，从换热器出来的一部分热水，流进储水箱蓄热，而当系统的用水量较大时，从换热器出来的热水量不足，储水箱内的热水就会被城市上水自下而上挤出，补充一部分热水量。

为了使储水箱能自动地充水和放水，应将储水箱上部的连接管尽可能选粗一些。

•应用：

宜在对用热水要求较高的旅馆或住宅中使用。

（四）闭式双级串联和混联连接的热水系统

在热水供热系统中：

1、如果各热用户并联连接在热水网路上，则网路循环水量等于各热用户所需最大水量之和。

2、热网循环水量与网路的连接方式有关。

如热水供应用户系统没有储水箱，网路水量应按热水供应的最大小时用热量来确定；

3、而装有足够体积的储水箱时，可按热水供应平均小时用热量来确定。

4、热水网路的水温常随室外温度的升高而降低供水温度，而热水供应用热量变化较小，所以，循环水量应按最不利情况（即网路供水温度最低）计算。

（四）闭式双级串联和混联连接的热水系统

尽管热水供应热负荷占总供热负荷比例不大，但在计算循环水量时，却占很大比例，为减少网路循环水量，可采用供暖系统与热水供应系统串联的方式。

在此方式中，利用了供暖系统回水的部分热量预热上水，可减少网路的总计算循环水量，适宜用在热水供应热负荷较大的城市热水供热系统上。

（四）闭式双级串联和混联连接的热水系统

作用原理：

热水供应系统的用水首先由串联在网路回水管上的水加热器（Ⅰ级加热器）1加热。

如经过第Ⅰ级加热后，热水供应水温仍低于所要求的温度，则通过水温调节器3将阀门打开，进一步利用网路中的高温水通过第Ⅱ加热器皿，将水加热到所需温度。

经过第Ⅱ级加热器放热后的网路供水，再进入供暖系统中去。

为了稳定供暖系统的水力工况，在供水管上安装流量调节器械，控制用户系统的流量。

二、开式热水供热系统

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：

1.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

§8-1热水供热系统

❿开式热水

供热系统

1.无储水箱的连接方式

•

（1）工作原理：

热水直接从网路的供、回水管取出，通过混合三通后的水温可由温度调节器来控制。

为了防止网路供水管的热水直接流入回水管，回水管应设止回阀。

•

（2）适用条件：

由于直接取水，因此网路供、回水管的压力都大于热水供热用户系统的水静压力、管路阻力损失以及取水栓5自由水头的总和。

•（3）应用：

这种连接方式最为简单，它可用于小型住宅和公用建筑中。

2.装设上部储水箱的连接方式

●常用于浴室、洗衣房和用水量很大的工业厂房中。

●网路供水和回水先在混合三通中混合，然后送到上部储水箱，热水在沿着配水管送到各取水栓。

3.与上水混合的连接方式

◆当热水供应用户的用水量很大，建筑物中（如浴室、洗衣房等）来自供暖通风用户系统的回水量不足与供水管中的热水混合时，可采用这种连接方式。

◆为了便于调节水温，网路供水管的压力应高于上水管的压力。

在上水管上要安装止回阀，以防止网路水流入上水管路。

如上水压力高于热网供水管压力时，在上水管上要安装减压阀。

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。

三、闭式与开式热水供热系统的优缺点

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。

4.在利用低位热能方面，开式系统比闭式系统要好些。

三、闭式与开式热水供热系统的优缺点

•开式系统的主要优点是：

•

（1）有可能使发电厂和工业企业的废热用于热水供应。

•

（2）能使用户引入口（热力站）简化，造价降低，能提高热水供应局部装置的使用寿命。

•（3）有可能在长输送热中应用单管系统。

三、闭式与开式热水供热系统的优缺点

•开式系统的缺点是：

•

（1）补水量大，水处理复杂，价格高。

•

（2）在采暖装置与热网按非独立方式连接、自来水氧化性很高的情况下，进配水器的水在气味、色度和卫生质量等方面都不稳定，但在采暖装置按独立方式连接时本缺点可以排除。

•（3）供热系统的卫生监测简明复杂、范围大。

•（4）因为与回水管中水的变流量有关，热网水力工况很不稳定，故运行管理复杂。

•（5）由于在开式系统中补水的测量不能说明系统的坚固性，所以供热系统的密闭性监测复杂。

第二节蒸汽供热系统

蒸汽供热系统，广泛地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（同一蒸汽压力参数）或多根蒸汽管供热（不同蒸汽压力参数），同时凝结水也可采用回收或不回收的方式。

第二节蒸汽供热系统

　　1热用户与蒸汽管网的连接方式

　　2凝结水回收系统

　　3凝结水回收系统的改进方法

　　4蒸汽供热系统的热网型式

一、热用户与蒸汽网路的连接方式

生产工艺热用户与蒸汽网路连接方式：

蒸汽在生产工艺用热设备5，通过间接式热交换器放热后，凝结水返回热源。

如蒸汽在生产工艺用热设备应用后，凝结水有玷污可能或回收凝结水在技术经济上不合理时，凝结水可采用不回收的方式。

此时，应在用户内对其凝结水及其热量加以就地利用。

对于直接用蒸汽加热的生产工艺，凝结水当然不回收。

一、热用户与蒸汽网路的连接方式

蒸汽供暖用户系统与蒸汽网路的连接方式高压蒸汽通过减压阀4减压后进入用户系统，凝结水通过疏水器6进入凝结水箱7，再用凝结水泵8将凝结水送回热源。

一、热用户与蒸汽网路的连接方式

采用蒸汽喷射装置的连接方式：

蒸汽喷射器与前述的水喷射器的构造和工作原理基本相同。

蒸汽在蒸汽喷射器13的喷嘴处，产生低于热水供暖系统回水的压力，回水被抽引进入喷射器并被加热，通过蒸汽喷射器的扩压管段，压力回升，使热水供暖系统的热水不断循环，系统中多余的水量通过水箱的溢流管14返回凝结水管。

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℃一l00℃左右），同时又是良好的锅炉补水，应尽可能回收。

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

是否与大气相通

1.非满管流的凝结水回收系统（低压自流式系统）

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，

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，其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）

•1）工作原理：

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。

•2）特点：

由于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；余压回水系统设备简单，根据疏水器的背压大小，系统作用半径可达500～1000m，并对地势起伏有较好的适应性。

•3）适用范围：

适用于全厂耗汽量少、用汽点分散、用汽参数比较一致的蒸汽供热系统。

3.重力式满管流凝结水回水系统

•1）工作原理：

用汽设备排出的凝结水，首先集中到高位水箱，在箱中排出二次蒸汽后，纯凝水直接流入室外凝水管网。

靠高位水箱与锅炉房或凝结水分站的凝结水箱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。

•2）适用范围：

适用于地势较平坦且坡向热源的蒸汽供热系统。

开式凝结水回收系统的特点

系统中的凝结水箱或高位水箱与大气相通。

在系统运行期间，二次蒸汽通过凝结水箱或高置水箱顶设置的排汽管排出。

开式凝结水回收系统，在系统作业运行期间，空气通过空气管进入系统，使凝水管道易腐蚀。

4.闭式余压凝结水回收系统

闭式余压凝结水回收系统的工作情况，与上述图7—6的图式无原则性的区别，只是系统的凝结水箱必需是承压水箱4和需设置一个安全水封5，安全水封的作用是使凝水系统与大气隔断。

当二次汽压力过高时，二次汽从安全水封排出，在系统停止运行时，安全水封可防止空气进入。

5.闭式满管流凝结水回收系统

•1）工作原理：

用汽设备的凝结水集中送到二次蒸发箱，二次蒸发箱内的凝结水经多级水封引入室外凝水管网，靠多级水封与凝结水箱顶的回形管的水位差，使凝水返回凝结水箱，凝结水箱应设置安全水封，以保证凝水系统不与大气相通。

•2）适用范围：

适用于分散利用二次蒸汽、厂区地形起伏不大，地形坡向凝结水箱的场合。

•3）特点：

热能利用好，回收率高，外网管径较小；但各季节的二次蒸汽供求不易平衡，设备增加。

6.加压回水系统

•1）工作原理：

在用户处设置凝结水箱，收集该用户或邻近几个用户流来的凝结水，然后用水泵将凝结水输送回热源的总凝结水箱。

•2）特点：

这种利用水泵的机械功输送凝结水的系统称为加压回水。

这种系统凝水流动工况呈满管流动，可以是开式，也可以是闭式。

加压回水系统增加了设备和运行费用，多用于较大的蒸汽供热系统。

三、凝结水回收系统的改进方法

凝结水回收系统的回收设备主要包括疏水器、集水箱、水泵等，这些设备产生会带来一些问题，如由于汽水共存造成的水击现象，疏水器选型不当造成的漏汽现象，普通水泵运行时产生的汽蚀，凝结水不能有效利用等。

目前随着凝结水回收技术的不断提高和完善，凝结水回收设备的不断改进和新型高性能回收设备的不断研制，凝结水回收系统正在逐步完善。

三、凝结水回收系统的改进方法

为了充分利用凝结水中的二次汽，有效利用其能量，一些系统在管路里设置凝结水扩容箱，使凝结水闪蒸产生二次蒸汽，回收闪蒸蒸汽，从而达到能量的充分利用并解决管路里的水击问题。

为解决高温饱和凝结水的泵内汽蚀问题，一些系统利用喷射增压原理研制高温饱和凝结水密闭回收装置，解决了离心泵在泵送高温饱和凝结水时产生的汽蚀问题，并解决了喷射泵喷射增压过程中本身的汽蚀问题，为闭式回收系统充分利用凝结水中的热能，最大量地回收凝结水，节约燃料和软化水，提高凝结水回收系统的经济性提供了可能。

三、凝结水回收系统的改进方法

利用“热泵”抽吸闪蒸汽技术研制的JCRS型无疏水阀的热泵式凝结水回收装置，利用蒸汽喷射式热泵，将凝结水的闪蒸汽升压，回收利用，做到汽水同时回收，使可用蒸汽量大于锅炉的供汽量。

并可使凝结水在闪蒸汽被吸走时温度降低，用防汽蚀泵打回再用，节能效果显著。

带自增压环加压装置的蒸汽回收压缩机，可将蒸汽及高温凝结水以高温方式直接压进锅炉，这种回收设备的回收热效率较高。

三、凝结水回收系统的改进方法

还有真空回收新方法利用水引射器造成比大气压力还低的负压点，使蒸汽凝结水的设备出口背压处于满足疏水器运行状态

为保证回收的连续性，在进入引射器前利用热交换器。

将两相流体蒸汽凝结水转变成一相。

该方法具有回水流畅、回收半径大、回收管道铺设不受限制、节能降耗等优点。