[工学]第六章第六节 给水除氧和发电厂的辅助热力系统.ppt

第六节 热电厂的对外供热系统 第一节 热负荷的特性 第二节 供热系统 本本 章章 提提 要要 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 一、热负荷一、热负荷 （一）热负荷的分类（一）热负荷的分类 由热电厂通过热网向热用户供应的不同用途的热量，称为热 负荷。研究热负荷的目的在于确定计算热负荷大小，确定热 负荷随时间变化规律和全年的供热量，确定用户对载热质种 类及参数的要求。 季节性热负荷：用热量主要与气候条件有关 采暖、通风、空调 特点：取决于室外温度，年变化大，日变化小 非季节性热负荷：用热量与室外气温无关 热水供应、生产工艺用热 特点：年变化小，日变化大 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 各类热负荷特点各类热负荷特点 类别 特点 生 产 热 负 荷热水供应负 荷采暖及通风热负 荷 用 途 用于加热、干燥、蒸馏等工 艺热负 荷；用作驱动 汽锤 、压气机、水泵等动力热 负荷。 印染、漂洗等生产 用热水；城市公用 设施及民用热水 生产、城市公用事业 及民用的采暖及通风 主要用户 石油、化工、轻纺 、橡胶、 冶金等 生产及人民生活生产及人民生活 负荷特性 非季节性，昼夜变化大，全 年变化小 非季节性，昼夜变 化大，全年变化小 季节性，昼夜变化小 ，全年变化大 介质及参数 一般为0.150.6MPa饱和蒸 汽，也有高于1.43.0MPa的 蒸汽 6070热水 70150或更高温 度的热水或 0.070.28MPa蒸汽 工质损 失率 直接供汽：20%100% 间接供汽：0.5%2% 100% 水网循环水量的 0.5%2% 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （二）季节性热负荷（二）季节性热负荷 1.采暖负荷Qh 采暖热负荷是当室外环境温度低于供暖设计温度时， 为保证室内温度维持设计温度，由供热设备向室内输送的 热量。 采暖热负荷设计值： （1）体积热指标法： （2）面积热指标法： （3）城市规划指标法 采暖热负荷的大小取决于室外温度，设计时采用采暖 室外计算温度（以日平均温度为统计基础，根据20年的统 计，采用当地历年平均每年不保证5天的日平均温度值） 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （二）季节性热负荷（二）季节性热负荷 1.采暖负荷Qh 各地采暖天数和起止日期均有规定，我国采用全昼夜 室外平均气温+5为开始或停止采暖的时期。 采暖热负荷全年变化大，昼夜变化小。 供热规划阶段，可采用面积法或城市规划指标法确定 采暖热负荷。 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （二）季节性热负荷（二）季节性热负荷 2.通风热负荷Qv 采用强迫通风的系统才有通风热负荷，其任务是将室 外冷空气加热至规定的室内温度的耗热量。 通风热负荷设计值： （1）体积热指标法： 或 （2）百分数法： ，k取0.3-0.5 通风室外计算温度采用历年最冷月（1月）平均温度 ，对于冬季的局部送风、补偿局部送风和消除有害物质的 全面通风采用采暖室外计算温度。 通风热负荷全年变化大，昼夜也有变化。 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （三）非季节性热负荷（三）非季节性热负荷 1.热水供应热负荷Qhw 热水供应热负荷是供生产印染、漂洗等工艺用热水及 生活用热水。全年变化小，而一昼夜、一周内却是不均衡 的，与工厂的工作班次、居民的生活习惯有关。 采暖期生活热水最大热负荷： 热水负荷的水温一般为60-65 计算热力网热负荷时，干线采用采暖期生活热平均热 负荷；支线当用户全部有储水箱时，采用采暖期生活热水 平均热负荷；当用户无储水箱时，采用采暖期生活热水最 大热负荷。 居住区采暖期生活热水平均热负荷： 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （三）非季节性热负荷（三）非季节性热负荷 2.生产热负荷 （1）工艺热负荷：机械制造、冶金、石油、化工、轻 纺、皮革、造纸、制药、食品等工业的某些工艺过程的工 艺用热，多用于加热、干燥、蒸馏、清洗等过程。 （2）动力热负荷：驱动压气机、风机、水泵、汽锤和 锻压机或用于企业内部发电的生产用热。 与工艺过程、生产设备类型、生产制度等有关，全年 变化小，昼夜变化大。 低温供热：130 -150 , 0.4-0.6MPa蒸汽供热； 中温供热：150 -250 ，中、小型蒸汽锅炉或热 电厂供热汽轮机的 0.8-1.3MPa或 4.0 MPa 级的抽汽； 高温供热：250 -300 时，大型锅炉房或热电厂 的新气经过减压减温后的蒸汽。 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （三）非季节性热负荷（三）非季节性热负荷 2.生产热负荷 确定生产热负荷注意事项： （1）应综合各种生产工艺过程的计算用热量，同时还 应考虑由于生产技术的不断改进及生产过程的改变因素。 （2）热水和蒸汽的负荷应分别统计，对于蒸汽负荷应 按照蒸汽压力进行分类 （3）对企业用户提出的热负荷数据，应与同类企业耗 热量比较，检查其合理性，一般应使载热质的参数规格尽 可能少，以减少热网数目，且参数尽可能低 （4）对缺少准确热负荷资料的企业，可采用实测或用 历年实际用热量平均值确定，也可根据企业计划产品种类 和数量按已有企业的耗热量近似的估算热负荷大小。 （5）当用热设备或热用户很多时，还应考虑同时系数 （6）还应考虑供热系统中近期热负荷增长系数。 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （四）（四） 同时（同期）使用系数同时（同期）使用系数 当有多个热用户时，其最大热负荷一般不会在同一时间 出现，因此确定最大热负荷时，要考虑同时使用系数，即 实际最大热负荷与各热用户最大设计热负荷总和的比值。 （1）采暖热负荷：1.0 （2）通风热负荷：0.8-1.0 （3）生产热负荷：0.7-1.0 （4）生活热负荷：0.5 若生活热负荷和生产热负荷时间错开，同时使用系数取0 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 二、热负荷图二、热负荷图 热负荷图是描述某一期间内热负荷变化规律的曲线。 根据目的和用途不同可分为： （1）热负荷时间图：表示热负荷随时间的变化规律，规 划指导供热系统运行、确定设备检修程序和日期 （2）热负荷随室外温度变化图：表示季节性热负荷随室 外温度的变化关系 （3）热负荷持续时间图：表示季节性热负荷在采暖期不 同小时用热量的持续性曲线，描述了不同室外气温持续时 间确定的热负荷变化规律，用以计算年供热量及有关热经 济指标、选择热源设备、确定热电联产最佳热化系数、确 定热网供水与回水温度最佳值、选择供热设备经济工况 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （一）热负荷时间图（一）热负荷时间图 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Qh(GJ/h) h Qt,max(GJ/h) 住宅区典型热水供应日热负荷图 （一）热负荷时间图（一）热负荷时间图 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 年生产热负荷曲线 热 负 荷 月份 1 23 45 6 7 8 9 10 11 12 （一）热负荷时间图（一）热负荷时间图 从热负荷时间图上，可以看出两种典 型负荷：最大热负荷qm和最小热负荷 qmin，曲线下的面积表示一定时期内所 供应的热量。 （1）平均热负荷 （2） 热负荷系数（充满系数） （3）热负荷利用小时数 （4）热负荷最大利用小时数 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （三）热负荷随室外温度变化图（三）热负荷随室外温度变化图 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 （四）热负荷持续时间图（四）热负荷持续时间图 第一节第一节 热负荷的特性热负荷的特性 Q ,h ,h t0 Qh=f(t0) t0=g() 季节性热负荷持续时间图 室外气温 持续时间 采暖热负荷 室外温度 -5 -10 a1 a2 采暖热负荷 持续时间 一、载热质的选择及供热热网一、载热质的选择及供热热网 供热系统的基本任务是满足热用户在质量和数量上的供 热需求。 根据热源和热用户的分布情况，供热系统可分为分散供 热系统和集中供热系统。 分散供热系统： 热源与热用户的用热装置直接结合，或 者相距很近，无需热网 集中供热系统：由热源、热网和热用户组成，热源和热 用户相距很远，通过热网相连。根据集中化程度可分为联 片、区域、城市和城际四种类型。 热网：将热能由热源通过管网输送给热用户的系统 第二节第二节 供热系统供热系统 一、载热质的选择及供热热网一、载热质的选择及供热热网 供热系统常用的载热介质有蒸汽和热水。载热介质的 选择主要取决于热负荷特性要求、供热经济性及供热的调 节性能等。 生产工艺和动力热负荷载热介质通常为蒸汽；采暖和 生活热水负荷，载热介质通常为热水；当同时有生产热负 荷和采暖负荷时，通常载热介质选用蒸汽，一般采用汽 水换热后的热水采暖。 根据载热介质不同相应的热网分别称为汽网和水网。 第二节第二节 供热系统供热系统 一、载热质的选择及供热热网一、载热质的选择及供热热网 第二节第二节 供热系统供热系统 第二节第二节 供热系统供热系统 一、载热质的选择及供热热网一、载热质的选择及供热热网 1.汽网的特点 （1）对热用户适应性强，可满足各种热负荷。 （2）输送能耗小，比水网输送热水的耗电量低得多。 （3）蒸汽密度小，因地形变化(高差)而形成的静压小， 可以不受地形和地势的影响。 （4）蒸汽的温度和传热系数高，可以减少用户的换热面 积，节约投资。 （5）输送管道压损大，距离一般在3-5km，最远10km。 （6）回水率低，外部损失增大。 第二节第二节 供热系统供热系统 一、载热质的选择及供热热网一、载热质的选择及供热热网 2.水网的特点 （1）供热距离远，热损失小 （2）水网利用供热机组的调节抽汽在面式热网加热器中 凝结放热，将网水加热并作为载热质通过水网对外供热， 该加热蒸汽凝结水可全部回收，即回水率 = 100% （3）水网设计供水温度130-150，可用供热机组低压 抽汽作加热蒸汽，使热化发电比加大，提高热经济性 （4）可在热电厂内通过改变网水温度进行集中供热调 节，易于实现供热机组集中控制和调度，而且水网蓄热能 力大，热负荷变化大时仍稳定运行，水温变化缓和。 （5）水网密度大，事故敏感性强，水力工况要求严格 一、载热质的选择及供热热网一、载热质的选择及供热热网 水网汽网 供热热距离2030km10km 供热热汽轮轮机经济经济 性热热化发电发电 比高 热热化发电发电 比 低 补补充水处处理费费用低高 管网投资资及运行费费用 高低 第二节第二节 供热系统供热系统 一、载热质的选择及供热热网一、载热质的选择及供热热网 按载热介质的回收情况分类： 第二节第二节 供热系统供热系统 供热系统 封闭式系统半封闭式系统开放式系统 第二节第二节 供热系统供热系统 二、蒸汽供热系统及设备二、蒸汽供热系统及设备 1.供汽方案 （1）由锅炉引来蒸汽经减压减温后直接供汽（p1） （2）由背压机组的排汽或抽汽凝汽式供热机组的高压调 节抽汽对外供汽，称为直接供汽方式（p3）。 （3）如供热式汽轮机的排汽或调节抽汽压力略低于热用 户的要求，而所需蒸汽量又不大时，可采用蒸汽喷射泵（ p2） 直接供汽凝结水如能回收，应设回水管和回水收集设备 （4）利用供热机组的调节抽汽作为蒸汽发生器的加热(一 次)蒸汽，产生压力稍低的二次蒸汽对外供汽，称为间接供 汽方式（p4） 第二节第二节 供热系统供热系统 二、蒸汽供热系统及设备二、蒸汽供热系统及设备 第二节第二节 供热系统供热系统 二、蒸汽供热系统及设备二、蒸汽供热系统及设备 2.减温减压器 减温减压器是用来降低蒸汽压力和温度的设备，其基本 工作原理是通过节流降低压力，通过喷水降低温度。 减温减压器主要由节流减压阀、喷水减温设备和压力温 度自动调节系统构成。 工艺流程：锅炉来的新汽由进汽阀1进入减压阀2，节流 至所需压力，而后进入减温器3，与给水泵或凝结水泵来 的减温水进行混合减温，减压阀2和减温阀3都配有自动调 节装置，以控制其出口汽压和汽温。另外还应配有安全阀 、疏排水设备，备用减温减压器应处于热备用状态。 第二节第二节 供热系统供热系统 二、蒸汽供热系统及设备二、蒸汽供热系统及设备 二、蒸汽供热系统及设备二、蒸汽供热系统及设备 2.减温减压器 （1）物质平衡式： （2）热平衡式： 第二节第二节 供热系统供热系统 第二节第二节 供热系统供热系统 三、热水供热系统及设备三、热水供热系统及设备 1.热网加热器类型 热电厂送出的热网水由热电厂的蒸汽通过表面式热网加 热器进行加热。其工作原理和构造与表面式回热加热器相 同，也有立式、卧式之分。但其容量、换热面积较大，可 达500m2；端差较大，可达10左右；其水质逊于给水、 凝结水；为便于清洗，多采用直管。 第二节第二节 供热系统供热系统 三、热水供热系统及设备三、热水供热系统及设备 1.热网加热器类型 （1）热网加热器： 基载热网加热器（基本加热器BH） 峰载热网加热器（尖峰加热器PH） （2）热网水泵HP：热水循环的动力源 （3）热网凝结水泵HDP：回收热网加热器凝结水 （4）热网补充水泵HMP：补充热网水损失 （5）尖峰锅炉WB：在尖峰热负荷期间投入使用 第二节第二节 供热系统供热系统 三、热水供热系统及设备三、热水供热系统及设备 高参数热电厂热网加热器的原则性热力系统 1基本热网加热器；2尖峰加热器；3热网水泵；4热网凝结水泵； 5尖峰热水炉；6循环水泵；7凝汽器内热网水加热管束；8疏水冷却器 第二节第二节 供热系统供热系统 三、热水供热系统及设备三、热水供热系统及设备 2.系统流程 一般热网加热器采用串联的方式进行多级加热，以充分 利用低压抽汽，提高热电联产的经济性。 基本加热器加热用抽汽压力较低，在供热期一直投运， 其出口水温可满足热网大多数情况下的需要； 尖峰加热器加热用蒸汽压力较高，在供热期的少数时间 内投运，其汽源可采用汽轮机较高压力抽汽或主蒸汽减温 减压后供给。 热网加热器的疏水按照温差引起做功能力损失最小的原 则，汇入汽轮机回热系统，即汇入与本加热器共用同一抽 汽的那一级回热加热器的水侧出口。如采用多级热网加热 器，疏水采用逐级自流方式后再按上述原则汇入 第二节第二节 供热系统供热系统 三、热水供热系统及设备三、热水供热系统及设备 3.设备选择 基载热网加热器可安排在非采暖期进行检修，故不设备 用，但在容量上有一定裕度，即在停用一台热网加热器时 ，其余热网加热器能满足60%-75%（严寒地区取上限）季 节性热负荷的需要。 峰载热网加热器或尖峰热水锅炉的配置，应根据热负荷 的性质、供热距离、当地气象条件和热网系统等具体情况 综合研究确定。 一般热网水泵 HP、热网凝结水(即热网疏水)泵HDP 和 热网补充水泵 HMP 都不少于两台，其中一台备用，备用 热网补充水泵应能自动投入。 第二节第二节 供热系统供热系统 第二节第二节 供热系统供热系统 四、供热系统调峰设备四、供热系统调峰设备 1.尖峰热水锅炉 热水锅炉是热电联产集中供热系统中承担尖峰热负荷的 一种主要设备，可装设在热电厂内（将BH出口水温进一步 提高到设计温度）及热网中部或末端（供热参数与热电厂 供热参数相同） 第二节第二节 供热系统供热系统 四、供热系统调峰设备四、供热系统调峰设备 2.蒸汽蓄热器 蒸汽蓄热器是一个容积很大的水容器，它能在系统负荷 减少时从锅炉吸收多余蒸汽，在系统负荷增加时送出蒸汽 ，目前采用的主要是变压蓄热器。 变压蓄热器原理图 (