供热工程⑴Word格式文档下载.docx

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第四节　蒸汽供暖系统的管路布置

第五节　蒸汽供暖系统的附属设备

第七章　室内蒸汽供暖系统的水力计算

第一节　室内低压蒸汽供暖系统的水力计算

第二节　室内高压蒸汽供暖系统的水力计算

第二篇　集中供热系统

第八章　集中供热系统

第一节　集中供热系统方案确实定

第二节　集中供热系统的热负荷

第三节　集中供热系统的年耗热量

第四节　集中供热系统的形式

第九章　室外热水供热管网的水力计算

第一节　室外热水供热管网水力计算的根本原理

第二节　室外热水供热管网水力计算方法及例题

第十章　热水网路的水压图和定压方式

第一节　绘制水压图的根本原理

第二节　绘制水压图的要求、方法和步骤

第三节　用户与热网的连接形式

第四节　热水网路的定压方式

第五节　循环水泵和补给水泵的选择

第十一章　热水供热系统的水力工况和供热调节

第一节　热水网路的水力失调

第二节　热水网路的水力稳定性

第三节　热水供热系统的供热调节

第十二章　集中供热系统的热力站及系统的主要设备

第一节　集中供热系统的热力站

第二节　集中供热系统的主要设备

第十三章　供热管道的布置与敷设

第一节　供热管道的布置形式及管网的平面布置

第二节　供热管道的敷设

第三节　供热管道的排水、放气与疏水装置

第四节　管道的热膨胀及补偿器

第五节　管道支座

第六节　供热管道的保温

第七节　供热管道的检查室及检查平台

第八节　室外供热管网的平面图与纵断面图

第十四章　供热系统的验收、启动、运行和故障处理

第一节　供热系统的验收

第二节　室外热水管网的启动

第三节　供热系统的运行

第四节　供暖系统的故障处理

供暖就是根据热平衡的原理，在冬季以一定方式向建筑物供给热量，以维持人们日常生活、工作和生产活动所需的环境温度。

第一章　室内热水供暖系统

供暖系统常用的热媒有水、蒸汽和空气。

以热水作为热媒的供暖系统称为热水供暖系统。

热水供暖系统的热能利用率较高，输送时无效损失较小，散热设备不易腐蚀，使用周期长，且散热设备外表温度低，符合卫生要求。

系统运行平安，易于实现供水温度的集中调节，系统蓄热能力高，散热均衡，适于远距离输送。

热水供暖系统按热水参数的不同分为低温热水供暖系统〔供水温度低于100℃，供水一般为95℃，回水一般为70℃〕和高温热水供暖系统〔供水温度高于100℃，国内一般供水为110-150℃，回水为70℃〕。

热水供暖系统按循环动力的不同，可分为自然循环和机械循环系统。

目前应用最广泛的是机构循环热水供暖系统。

采暖工程分类

按照不同的载热体，采暖可分为：

热水采暖

热水采暖是以水为热媒的采暖系统。

热水采暖的优点是节省燃料、室内温度稳定、效果良好。

热水采暖因升温和降温都比拟缓慢，从而使室内温度波动较小，保持了室内温度相对均匀。

热水采暖一般用于锅炉房较近的宿舍及公共建筑中。

热水采暖按循环方式，又可分为自然循环〔重力循环〕和机械循环〔强制循环〕两种。

自然循环是水沿着管道流动，依靠热水和回水的重力差，形成压力而不断循环。

机械循环是依靠消耗的机械能，使水不断循环。

蒸汽采暖

蒸汽采暖是以水蒸气为热媒的采暖系统。

蒸汽采暖的特点是热惰性小，系统热得快，冷得也快，故室内温度波动较大。

其次是室内较枯燥，卫生效果差。

蒸汽采暖一般多用于焦距而短暂采暖的建筑物。

如礼堂、剧场及一般生产车间等。

蒸汽采暖可分为低压蒸汽采暖〔压力≤0.7MPa〕和高压蒸汽采暖〔压力＞0.7MPa〕，同时在系统末端都分别装有疏水器，以便将冷凝水排出，将蒸汽阻止。

辐射采暖

辐射采暖是用放热的辐射板，将辐射热直接辐射到车间的下部或操作地点，以保持操作地点具有一定的温度。

该采暖方式节省燃料和钢材。

采暖系统的供热方式

采暖系统的管道常用布置形式如下：

上行下给式：

这种系统又称上分式供热系统。

它是将热媒从室外送入建筑物的顶层，然后再由顶层分别送给各层的散热器。

下行上给式：

这种系统又称下分式供热系统。

这种系统是热媒从室外进入建筑物底层，再由分立管送到顶层，然后再由各支管分别送给各层的散热器。

中行上给下给式：

这种系统又称中分式供热系统。

它是将热媒送入建筑物的中层，再由中层送至顶层和底层的立、支管，然后由支管进入散热器。

水平单管串联式：

该系统省工省料。

一、自然循环热水供暖系统的工作原理

假设整个系统有一个加热中心〔锅炉〕和一个冷却中心〔散热器〕，用供、回水管路把散热器和锅炉连接起来。

在系统的最高处连接一个膨胀水箱，用来容纳水受热膨胀而增加的体积。

运行前，先将系统内充满水，水在锅炉中被加热后，密度减小，水向上浮升，经供水管道流入散热器。

在散热器内热水被冷却，密度增加，水再沿回水管道返回锅炉。

在水的循环流动过程中，供水和回水由于温度差的存在，产生了密度差，系统就是靠供、回水的密度差作为循环动力的。

这种系统称为自然〔重力〕循环热水供暖系统。

分析该系统循环作用压力时，假设锅炉是加热中心，散热器是冷却中心，可以忽略水在管路中流动时管壁散热产生的水冷却，认为水温只是在锅炉和散热器处发生变化。

假想回水管路的最低点断面A-A处有一阀门，假设阀门突然关闭，A-A断面两侧会受到不同的水柱压力，两侧的水柱压力差就是推动水在系统中循环流动的自然循环作用压力。

自然循环作用压力的大小与供、回水的密度差和锅炉中心与散热器中心的垂直距离有关。

低温热水供暖系统，供、回水温度一定〔95/70℃〕时，为了提高系统的循环作用压力，锅炉的位置应尽可能地降低。

自然循环系统的作用压力一般都不大，作用半径以不超过50m为好。

二、自然循环热水供暖系统的形式及作用压力

上供下回式系统的供水干管敷设在所有散热器之上，回水干管敷设在所有散热器之下。

无论是自然循环还是机械循环热水供暖系统，都应考虑系统充水时，如果未能将空气完全排净，随着水温的升高或水在流动中压力的降低，水中溶解的空气会逐渐析出，空气会在管道的某些高点处形成气塞，阻碍水的循环流动。

空气如果积存于散热器中，散热器就会不热。

另外，氧气还会加剧管路系统的腐蚀。

所以，热水供暖系统应考虑如何排空气。

自然循环上供下回式热水供暖系统供水总立管的最上部设置膨胀水箱，其作用除了容纳水受热膨胀而增加的体积外，还可以采用来排除系统内的空气。

在自然循环系统中，水的循环作用压力较小，流速较低，水平干管中水的流速小于0.2m/s，而干管中空气气泡的浮升速度为0.1-0.2m/s，立管中约为0.25m/s，一般超过了水的流动速度，因此空气能逆着水流方向向高处聚焦排除。

自然循环上供下回式热水供暖系统的供水干管应顺水流方向设下降坡度，坡度值为0.5%-1.0%。

散热器支管也应沿水流方向设下降坡度，以便空气能逆着水流方向上升，聚焦到供水干管最高处设置的膨胀水箱排除。

回水干管应该有向锅炉方向下降的坡度，以便于系统停止运行或检修时，能通过回水干管顺利泄水。

坡度值0.5%-1.0%。

双管上供下回式系统，其特点是各层散热器都并联在供、回水立管上，热水直接流经供水干管、立管进入各层散热器，冷却后的回水经回水立管、干管直接流回锅炉，如果不考虑水在管道中的冷却，那么进入各层散热器的水温相同。

通过上层散热器环路的作用压力比下层的大。

在双管自然循环系统中，虽然各层散热器的进出水温相同〔忽略水在管路中的沿途冷却〕，但由于各层散热器到锅炉之间的垂直距离不同，就形成了上层散热器环路作用压力大于下层散热器环路的作用压力。

如果选用不同管径仍不能使上下各层阻力平衡，流量就会分配不均匀，必然会出现上层过热，下层过冷的垂直失调问题。

楼层越多，垂直失调问题就越来越严重。

进行双管系统的水力计算时，必须考虑各层散热器的自然循环作用压力差，也就是考虑垂直失调产生的附加压力。

单管系统的特点是热水进入立管后，由上向下顺序流过各层散热器，水温逐层降低，各组散热器串联在立管上。

每根立管〔包括立管上各组散热器〕与锅炉、供回水干管形成一个循环环路，各立管环路是并联关系。

自然循环热水供暖系统结构简单，操作方便，运行时无噪声，不需要消耗电能。

但它的作用半径小，系统所需半径大，初投资较高。

当循环系统作用半径较大时，应考虑采用机械循环热水供暖系统。

机械循环热水供暖系统设置了循环水泵，为水循环提供动力。

这虽然增加了运行管理费用和电耗，但系统循环作用压力大，管径较小，系统的作用半径会显著提高。

机械循环上供下回式系统，系统中设置了循环水泵、膨胀水箱、集气罐和散热器等设备。

现比拟机械循环系统与自然循环系统的主要区别：

⑴循环动力不同。

机械循环系统靠水泵提供动力，强制水在系统中循环流动。

循环水泵一般设在锅炉入口前的回水干管上，该处水温最低，可防止水泵出现气蚀现象。

⑵膨胀水箱连接点和作用不同。

机械循环系统膨胀水箱设在系统的最高处，水箱下部接出的膨胀管连接在循环水泵入口前的回水干管上。

其作用除了容纳水受热膨胀而增加的体积外，还能恒定水泵入口压力，保证水泵入口压力稳定。

机械循环系统不能像自然循环系统那样，将水箱的膨胀管接在供水总立管的最高处。

⑶排水方式不同。

机械循环系统中水流速度较大，一般都超过水中别离出的空气泡的浮升速度，易将空气泡带入立管引起气塞。

所以机械循环上供下回式系统水平敷设的供水干管应沿水流方向设上升坡度，坡度值不小于0.002，一般为0.003。

在供水干管末端最高点处设置集气罐，以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐处排除。

回水干管也应采用沿水流方向设下降的坡度，坡度值不小于0.002，一般为0.003，以便集中泄水。

一、机械循环热水供暖系统的形式

机械循环热水供暖系统，按管道敷设方式的不同，分为垂直式和水平式系统。

1、垂直式系统

⑴上供下回式

上供下回式机械循环热水供暖系统也有单管和双管两种形式。

双管式系统:

双管系统的垂直失调问题在机械循环热水供暖系统中仍然存在。

设计计算时必须考虑各层散热器并联环路之间的作用压力差。

单管式系统：

①立管为单管顺流式，特点是：

热水顺序流过各层散热器，水温逐层降低。

该系统散热器支管上不允许安阀门，不能进行个体调节。

②立管为单管跨越式，立管中的水一局部流入散热器，另一局部直接通过跨越管与散热器的出水混合，进入下一层散热器。

该系统可以在散热器支管或跨越管上安装阀门，可调节进入散热器的流量。

适用于房间温度要求较严格，需要调节散热器散热量的系统上。

机械循环单管上供下回式热水供暖系统，形式简单，施工方便，造价低。

是一种被广泛采用的形式。

⑵双管下供下回式

双管下供下回式系统的供水干管和回水干管均敷设在所有散热器之下。

当建筑物设有地下室或平屋顶建筑物顶棚下不允许布置供水干管时，可采用这种布置形式。

下供下回式系统运行时，必须解决好空气的排除问题。

主要的排气方式有：

在顶层散热器上部设置排气阀排气。

在供水立管上部接出空气管，将空气集中聚集到空气管末端设置的集气罐或自动排气阀排除。

应注意，集气罐或自动排气阀应设置在水平空气管下h处，可以起隔断作用，防止各立管水通过空气管串流，破坏系统的压力平衡。

h值应考虑大于各立管上部之间的压力差，最小不应小于300mm。

该系统与上供下回式系统相比，具有如下特点：

①主立管长度小，管路的无效热损失较小。

②上层的作用压力虽然较大，但循环环路长，阻力也较大；

下层作用压力虽然较小，但循环环路短，阻力也较小，这可能缓解双管系统的垂直失主调问题。

③可安装好一层使用一层，能适应冬季施工的需要。

④排气较复杂，阀件、管材用量增加，运行维护管理不方便。

⑶中供式

中供式系统将供水干管设在建筑物中间某层顶棚之下。

中供式系统用于顶层梁下和窗户之间的距离不能布置供水干管时采用。

上部的下供下回式系统应考虑解决好空气的排除问题；

下部的上供下回式系统，由于层数减少，可以缓和垂直失调问题。

⑷下供上回〔倒流〕式

机械循环下供上回式系统，供水干管设在所有散热设备之下，回水干管设在所有散热设备之上，膨胀水箱连接在回水干管上。

回水经膨胀水箱流回锅炉房，再被循环水泵送入锅炉。

该系统的特点是：

①水与空气的流动方向均为自下向上流动，有利于通过膨胀水箱排空气，不需要增设集气罐等排气装置。

②供水总立管较短，无效热损失少。

③底层散热器供水温度最高，可以减少底层房间所需的散热面积，有利于布置散热器。

④该方式比拟适合于高温水供暖，由于温度低的回水干管在顶层，温度高的供水干管在底层，系统中的水不易汽化，可降低防止水汽化所需的水箱标高，便于用膨胀水箱定压，减少高架水箱的困难。

⑤下供上回式系统散热器内热媒平均温度远低于上供下回式系统，在相同的立管供、回水温度下所需的散热面积会增加。

⑥该系统多采用单管顺流式，热水自下向上顺序流过各层散热器，水温逐层降低。

⑸混合式

该混合式系统中，Ⅰ区系统直接引用外网高温水，采用下供上回〔倒流〕的系统形式。

经散热器散热后，Ⅰ区的回水温度应满足Ⅱ区的供水温度要求，再引入Ⅱ区，Ⅱ区采用上供下回低温热水供暖形式，Ⅱ区回水水温降至最低后，返回热源。

该系统一般用在外网是高温水供暖，用户对卫生要求不是非常严格的民用建筑和生产厂房内。

2、水平式

水平单管顺流式系统将同一楼层的各组散热器串联在一起。

热水水平地顺序流过各组散热器，它同垂直顺流式系统一样，不能对散热器进行个体调节。

水平单管跨越式系统在散热器的支管间连接一段跨越管，热水一局部流入散热器，一局部经跨越管直接流入下组散热器。

这种形式允许在散热器支管上安阀门，能够调节散热器的进流量。

水平式系统结构形式简单，穿各层楼板的立管少，施工安装方便，顶层不必专设膨胀水箱间，可利用楼梯间、厕所等位置架设膨胀水箱，不影响建筑结构外形，且总造价比垂直式低。

但该系统考虑好空气的排除问题，可在每组散热器上设放气阀排空气；

可在同一楼层散热器上部串联水平空气管，通过空气管末端设置的放气阀集中排气。

水平式系统也是目前居住建筑和公共建筑中应用较多的一种形式。

现阶段各地民用住宅供暖系统提倡分户控制和计量，供暖系统可以在专用管道井内采用双管制式，设总供、回水立管。

从管道井内的供水立管上引出供水支管向各用户供暖，各用户内部采用水平串联的形式。

用户在回水支管再引回到管道井内的总回水立管上。

管道井内的分户供、回水支管上应设置控制阀门，各用户的引入管上应安装热量表，以计量用热量，这便于分户管理和调节。

但如果水平串联的散热器组数过多，末端的几组散热器也会出现片数过多，不易布置的情况。

二、同程式和异程式系统

异程式系统是通过各立管的循环环路总长度不相等，各并联环路的阻力不易平衡。

该系统较大时，离总立管最近的立管虽采用了最小管径DN15，有时仍有过多的剩余压力，当初调节不当时，会出现远近立管流量的分配不均，造成近处立管分配的流量多，房间过热；

远处立管分配的流量少，房间过冷的水平失调问题。

在大型的供暖系统中，为了减轻水力失调，使各并联环路的压力损失易于平衡，多采用同程式系统，同程式系统各立管的循环环路总长度相等，阻力易平衡。

但同程式系统会增加干管长度，需要精心考虑，布置得当。

高层建筑供暖系统进行管路的布置时，应考虑到高层建筑供暖系统的静水压力较大以及层数较多时，垂直失调问题会更严重，需要合理地确定管路系统的形式。

一、竖向分区式供暖系统

高层建筑热水供暖系统在垂直方向上分成两个以或两个以上的独立系统称为竖向分区式供暖系统。

竖向分区供暖系统的低区通常直接与室外热网相连接，应考虑室外管网的压力和散热器的承载能力，决定其层数的多少。

1、设热交换器的分区式系统

高区水与外网水通过热交换器进行热量交换，热交换器作为高区热源，高区又设有水泵、膨胀水箱，使之成为一个与室外管网压力隔绝的、独立的完整系统。

该方式是目前高层建筑供暖系统常用的一种形式，比拟适用于外网水是高温水的供暖系统。

2、设双分水箱的分区式系统

该系统将外网水直接引入高区，当外网压力低于该高层建筑的静水压力时，可在供水管上设加压水泵，使水进入高区上部的进水箱。

高区的回水箱设非满管流动的溢流管与外网回水管相连，利用进水箱与回水箱之间的水位差h克服高区阻力，使水在高区内自然循环流动。

该系统利用进、回水箱，使高区压力与外网压力隔绝，降低了系统造价和运行管理费用，但由于水箱是开式的，易使空气进入系统，会加剧管道和设备的腐蚀。

3、设阀前压力调节器的分区式系统

设阀前压力调节器的分区式热水供暖系统，该系统高区水与外网水直接连接。

在高区供水管上设加压水泵，水泵出口处设有止回阀，高区回水管上安装阀前压力调节器。

系统正常工作时，阀前压力调节器的阀孔开启，高区水与外网直接连接，高区正常供暖；

系统停止工作时，阀前压力调节器的阀孔自动关闭，与安装在供水管上的止回阀一起将高区水与外网水隔断，防止高区水倒空。

高区采用这种直接连接的形式后，高、低区水温相同，在高层建筑的低温水供暖用户中，可以取得较好的供暖效果，且便于运行调节。

4、设断流器和阻旋器的区分式系统

该系统高区水与外网水直接连接。

在高区供水管上设加压水泵，以保证高区系统所需压力，在水泵出口处设有止回阀。

高区采用倒流式系统形式，有利于排除系统的空气；

供水总立管短，无效热损失小；

可减小高层建筑供暖系统上热下冷的垂直失调问题。

该系统高区中断流器安装在回水管路的最高点处。

阻旋器串联设置在回水管路中，设置高度应为室外管网静水压线的高度。

系统运行时，高区回水流入断流器内，使水高速旋转，流速增加，压力降低，此时断流器可起减压作用。

回水下落到阻旋器处，水流停止旋转，流速恢复正常，使该点压力维持室外管网的静水压力，以使阻旋器之后的回水压力能够与低区系统压力平衡。

阻旋器必须垂直安装。

断流器引出连通管与立管一道引至阻旋器，断流器流出的高速旋转水流到阻旋器处时停止旋转，流速降低会产生大量空气，空气可通过连通管上升至断流器处，通过断流器上部的自动排气阀排空气。

高区水泵与外网循环水泵靠微机自动控制，同时启闭。

当外部管网停止运行后，高区压力降低，流入断流器的水流量会逐渐减少，断流器处将断流。

同时，高区水泵出口处的止回阀可防止高区水从供水管倒流入外网系统，防止高区出现倒空现象。

该方式适用于不能设置热交换器和双水箱的高层建筑低温水供暖用户，高、低区热媒温度相同，系统压力调控自如，运行平稳可靠，便于运行管理，有利于管网的的平衡。

该系统中的断流器和阻旋器须设在管道井和辅助房间〔电梯间、水箱间、楼梯间、走廊等〕内，以防噪声。

二、双线式系统

高层建筑的双线式供暖系统有垂直双线单管式系统和水平双线单管式系统两种形式。

双线式单管系统是由垂直或水平的“冂〞形单管连接而成。

散热设备通常采用承压能力较高的蛇形管或辐射板〔单块或砌入墙内形成壁体式结构〕。

垂直双线式系统，散热器立管是由上升立管和下降立管组成，各层散热器的热媒平均温度近似相同，这有利于防止垂直方向的热力失调。

但由于各立管阻力较小，易引起水平方向的热力失调，可考虑在每根回水立管末端设置节流孔板，以增大立管阻力，或采用同程式系统减轻水平失调现象。

水平双线式系统，水平方向的各组散热器内热媒平均温度近似相同，可防止水平失调问题，但容易出现垂直失调现象，可在每层供水管线上设置调节阀进行分层流量调节，或在每层的水平分支管线上设置节流孔板，增加各水平环路的阻力损失，减少垂直失调问题。

三、单、双管混合式

在高层建筑热水供暖系统中，将散热器在垂直方向分成假设干组，每组有2-3层，各组内散热器采用双管连接，组与组之间采用单管连接。

这就组成了高层建筑的单、双管混合式供暖系统。

这种系统既能防止双管系统在楼层数过多时产生垂直失调问题，又能防止单管顺流式系统散热器支管管径过大的缺点，而且能进行散热器的个体调节。

该系统垂直方向串联散热器的组数，取决于底层散热器的承压能力。

一、管路布置

室内热水供暖系统管路布置的合理与否，直接影响工程造价和系统的使用效果，应综合考虑建筑物的结构条件和室外热风的特点，力求系统结构简单，使空气能顺利排出。

管路应在合理布置的条件下尽可能地短，节省管材和阀件，便于运行调节和维护管理。

应尽可能做到各并联环路热负荷分配合理，使阻力易于平衡。

室外供暖系统引入口应根据热源和室外管道的位置设置，并且还应考虑有利于系统的环路划分。

一般设一个引入口，设在建筑物中部。

环路划分就是将整个系统划分成几个并联、相对独立的小系统。

环路如果能合理划分，就可以均衡地分配热量，使各并联环路的阻力易于平衡，便于和调节系统。

无分支环路的同程式系统适用于小型系统或引入口的位置不易平分成对称热负荷的系统。

同程式与异程式相比，中间虽增设了一条回水管和地沟，但两大分支环路的阻力易于平衡，故多被采用。

二、管路的敷设要求

室内供暖系统管道应尽量明凤，以便于维护管理和节省造价，有特殊要求或影响室内整洁美观时，才考虑暗设。

敷设时应考虑：

⑴上供下回式系统的顶层梁下和窗顶之间的距离应满足供水干管的坡度和集气罐的设置要求。

集气罐应尽量设在有排水设施的房间，以便于排气。

回水干管如果敷设在地面上，底层散热器下部和地面之间的距离也应满足回水干管敷设坡度的要求。

如果地面上不允许敷设或净空高度不够时，应设在半通行地沟或不通行地沟内。

⑵管路敷设时应尽量防止出现局部向上凸起，以免形成气塞。

在局部最高点处，应考虑设置排气装置。

⑶回水干管过门时如果下部设置过门地沟或上部设空气管，应考虑好泄水和排空气的问题。

回水干管上部、下部过门均设置了一段披坡向的管道，目的是为了顺利排除系统中的空气。

⑷立管应尽量设置在外墙角处，以补偿该处过多的热量损失，防止该处结露。

楼梯间或其他有冻结危险的场所应单独设置立管，该立管上各组散热器的支管均不允许安装阀门。

双管系统的供水立管一般置于面向的右侧。

如果立管与散热器支管相交，立管应煨弯绕过支管。

⑸室内供暖系统的引入管、出户管上应设阀门；

划分环路后，各并联环路的起、末端应各凤一个阀门；

立管的上、下端应各设一个阀门，以便于检修、关闭。

⑹散热器的供、回水支管考虑防止散热器上部积存空气或下部放水时放不净，应沿水流方向设下降的坡度〔0.01〕。

或者当支管长度小于或等于500mm时，取坡降值为5mm；

当支管长度大于500mm时，取坡降值为10mm；

当一根立管双侧连接散热器支管时，如果一端长度大于500mm时，取坡降值均为10mm。

⑺穿过建筑物根底、变形缝的供暖系统，以及镶嵌在建筑结构里的立管，应采取防止由于建筑物下沉而损坏管道的措施。

当供暖管道必须穿过防火墙时，在管道穿过处应采取固定和密封措施，并使管道可向墙的两侧伸缩。

供暖管道穿过隔墙和楼板时宜装设套管。

供暖系统不得同输送蒸汽燃点低于或等于120℃的可燃液体或可燃、