哈工大-供热工程-第四章 蒸汽系统.pptVIP

第四章 蒸汽系统 ZH 2018/12/281采暖通风与空调 4.1 概述 蒸汽是最常用的热媒之一。特别是在 工业生产中被广泛应用。 Date2采暖通风与空调 4.1.1 蒸汽系统示意图 图41蒸汽系统示意图 （a）工艺设备供汽系统；（b）蒸汽采暖系统；（c）热水采暖供汽系统；（d）热水供应供汽系统；（e）通风、空调供汽系统 1蒸汽管；2凝结水管；3减压阀；4-工艺用汽设备；5疏水器；6汽水换热器；7凝结水箱； 8凝结 水泵；9散热器；10膨胀水箱； 11热水贮水箱；12通风、空调设备；13温度调节器 Date3采暖通风与空调 4.1.1 蒸汽系统示意图 Date4采暖通风与空调 4.1.1 蒸汽系统示意图 图41表示了用蒸汽为热媒向工业用热设备 （汽锤、干燥、印染等）（图（a）、采暖（ 图（b）、（c）、热水供应（图（d）、通 风、空调（图（e）等用户供热的示意图。 蒸汽采暖系统分有凝结水回收和无凝结水回 收两种型式。图中给出的是有凝结水回收的型式 。用热设备出口都有疏水器5、凝结水箱7和凝结 水泵8，凝结水泵将凝结水沿凝结水管2送回热力 站或热源。 为了节约能耗、减少费用，凝结水都应回收 。 Date5采暖通风与空调 4.1.1 蒸汽系统示意图 在凝结水可以就地利用、而且经过技术经济 比较，方案合理时，才能采用无凝结水回收的型 式。用热系统与室外蒸汽网路的连接取决于用热 系统和设备的特点。如热用户使用蒸汽，则采用 直接连接（图41中的（a）、（b）、（e） ；如果用户使用热水，可通过汽水换热器间接连 接（图41中的（c）、（d）。如各用户用汽 参数不同，供汽压力应满足最高压力用户的要求 。如果供汽压力高于其它用户要求，则在其它用 户入口安装减压阀。 Date6采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 与热水相比，蒸汽作为热媒有如下特点： 1. 某些工艺生产只能用蒸汽；某些工艺生 产要求热媒的压力和温度较高，用蒸汽作热媒， 可同时满足对压力和温度有不同要求的多种用户 的用热要求。在为生产创造条件的同时，兼作其 它热用户的热媒。 Date7采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 2. 蒸汽在散热设备中主要靠相变放出热量（ 放出汽化潜热）。水在散热设备内温度降低放出 热量，不发生相变。就单位质量热媒而言，蒸汽 放出的汽化潜热比热水温降放出显热要大许多倍 。对相同热负荷，蒸汽比热水供热的热媒质量流 量要小得多，因而凝结水管流量小、管径小。使 得蒸汽系统节省管道初投资。 Date8采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 3. 蒸汽在散热设备内定压凝结放热，散热 设备的热媒平均温度为相应压力下的饱和温度。 热水在散热设备内靠温降供热，散热设备的热媒 平均温度为其进、出口水温平均值。因此在相同 热负荷下，蒸汽系统散热设备的传热温差大，所 需散热设备面积比热水系统少得多 Date9采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 4.蒸汽和凝结水在管路内流动时，状态参数（密 度和流量）变化大，甚至伴随相变。饱和蒸汽沿管路流动 时，管壁散热产生凝结水，变成湿蒸汽；湿蒸汽流经阻力 较大的阀门时，被绝热节流，可能变成饱和蒸汽或过热蒸 汽。这些都是流动过程中的相变。从散热设备流出的饱和 凝结水通过疏水器和凝结水管路，压力下降的速率快于温 降。多余的热焓，使部分凝结水重新汽化，形成“二次蒸 汽”。这些特点使得蒸汽供热系统的设计计算和运行管理 复杂。出现“跑、冒、滴、漏”问题，解决不当时，降低蒸 汽供热系统的经济性。 Date10采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 （5）蒸汽密度比水小得多，用于高层建 筑高区（特别是高度大于160m的特高层建筑）， 不会使建筑物底部的设备和散热器超压（见图3 20）。 （6）蒸汽供热系统热惰性小，供汽时热 得快，停汽时冷得也快 Date11采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 （7）蒸汽流动的动力来自于自身压力。 蒸汽压力与温度有关，而且压力变化时，温度变 化不大。因此蒸汽采暖不能采用改变热媒温度的 质调节，只能采用间歇调节。因此使蒸汽采暖系 统用户室内温度波动大，间歇工作时有噪声，供 暖质量受到影响。 Date12采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 （8）灰尘在6570时开始分解，在温 度高于80时分解过程加剧。用蒸汽作热媒时， 散热器和管道的表面温度高于100。以水为热 媒时，大部分时间散热器表面平均温度低于80 。用蒸汽时散热器表面有机灰尘的分解和升华， 不利于提高室内空气质量。 Date13采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 （9）蒸汽管道系统间歇工作。蒸汽管内时而 流动蒸汽，时而充斥空气；凝结水管时而充满水 ，时而进入空气。管道（特别是凝结水管）受到 氧腐蚀，使用寿命短。 （10）蒸汽管温度高，无效热损失大。 Date14采暖通风与空调 4.1.2 蒸汽作为热媒的特点 综上所述，由于凝结水回收率低，二次蒸汽不能充 分利用，造成跑冒滴漏现象严重，蒸汽供热比热水供热耗 能多，管理麻烦，运行费用高，供暖效果差。蒸汽作热媒 主要用于工业建筑及其辅助建筑。它不仅能满足工业生产 用热的要求，也可以作为动力来源（如用在蒸汽锻锤上） 。在某些工业企业中，是不可替代的热媒。在生产厂房不 仅可以采用蒸汽，也可经换热设备变成热水来采暖。也用 于商服部门（洗浴、洗衣房、餐饮）和医院（消毒）等有 专门用途的地方。对特高的高层建筑或人们不长时间停留 、需要间歇供暖的场所作热媒有独到之处。 Date15采暖通风与空调 4.2 蒸汽采暖系统 4.2.1 蒸汽采暖系统的类型 蒸汽采暖系统从不同的角度可以分为多种类 型。 Date16采暖通风与空调 4.2.1 蒸汽采暖系统的类型 （1）根据供汽压力P分为： 高压蒸汽采暖系统（P（表压）0.07 MPa）、 低压蒸汽采暖系统P（表压）0.07MPa）、 真空蒸汽采暖系统（P（绝对压力）0.07MPa，但一般不超过0.39MPa。 Date54采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 一般高压蒸汽采暖系统与工业生产用汽共用汽 源，而且蒸汽压力往往大于采暖系统允许最高压力， 必须减压后才能和采暖系统连接。高压蒸汽采暖系统 原则上也可以采用上供式、中供式或下供式。为了简 化系统及防止水击，尽可能采用上供式，使立管中蒸 汽与沿途凝结水同向流动。 Date55采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 图46为开式上供高压蒸汽采暖系统的示意图 1。由锅炉房将蒸汽输送到热用户。 首先进入高压分汽缸1，将高压蒸汽分配给工 艺生产用汽。高压分汽缸上可分出多个分支，向对压 力有不同要求的工艺用汽设备供汽。蒸汽经减压阀4 减压后进入低压分汽缸3。减压阀设有旁通管5，供修 理减压阀时旁通蒸汽用。 Date56采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 图46 开式上供高压蒸汽采暖系统示意图 1高压分汽缸；2工艺用户供汽管；3低压分汽缸；4减压阀；5减压阀旁通管； 6 压力表；7安全阀；8供汽主立管；9水平供汽干管；10供汽立管；11供汽支管； 12方形补偿器；13疏水器；14凝结水箱；15凝结水泵；16通气管 Date57采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 Date58采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 安全阀7限制了进入采暖系统的最高压力不超 过额定值。从低压分汽缸上还可以分出许多供汽管， 分别供空调系统的蒸汽加湿、汽水换热器以及蒸汽暖 风机等用汽。系统中设有疏水器13，将沿途以及系统 产生的凝结水排到凝结水箱14中，凝结水箱上有空气 管16通大气，排除箱内的空气和二次蒸汽。也因此称 为开式系统。凝结水箱中的水由凝结水泵15抽送回凝 结水站或热源。 Date59采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 高压蒸汽采暖系统每一组散热器的供汽支管和 凝结水支管上都要安装阀门。用于调节供汽量或关闭 散热器，防止修理时高压蒸汽或凝结水汽化产生的蒸 汽窜入室内。高压蒸汽采暖系统温度高，对管道的热 胀冷缩问题应更加重视。图46中水平供汽干管和凝 结水干管上设置了方形补偿器12，用补偿器的变形来 吸收管道热胀冷缩时产生的应力，防止管道破坏。 Date60采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 凝结水在流动过程中压力降低，饱和温度也降低。凝结水 管管壁的散热量比较小，凝结水压力降低的速率快于焓值降低 的速率，凝结水中多余的焓值会使部分凝结水重新汽化变成“二 次蒸汽”。在开式系统中二次蒸汽从通气管16白白排掉，浪费了 能源。在闭式高压蒸汽采暖系统中采用图47所示闭式凝结水 箱。由汽管5向箱内补给蒸汽，使其内部压力维持在5kPa左右（ 由压力调节器3控制）。水箱上设置安全水封2，防止箱内压力 升高、二次蒸汽逸散和隔绝空气，从而减轻系统腐蚀、节省热 能 Date61采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 Date62采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 Date63采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 当工业厂房中用汽设备较多，用汽量大 时，凝结水系统产生的二次汽量较大，还可 以利用二次蒸发箱将二次汽汇集起来加以利 用。图48是设置二次蒸发箱的高压蒸汽采 暖系统。二次蒸发箱5设置在车间内3m 左右高度处。用汽设备1的凝结水通过疏水器 3进入二次蒸发箱，扩容后产生的二次汽可加 以利用。 Date64采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 Date65采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 Date66采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 Date67采暖通风与空调 4.2.3.1高压蒸汽采暖系统的型式 当二次汽量较小时，由高压蒸汽供汽管 补充。靠压力调节器7控制补汽量，以保持箱 内压力2040kPa（表压力），并满足二次蒸 汽热用户的用汽量的要求。当箱内二次汽量 超过二次汽热用户的用汽量时，箱内压力增 高。箱上安装的安全阀6开启，排汽降压。 Date68采暖通风与空调 4.2.3.2高压蒸汽采暖系统的设计要点 （1）高压蒸汽采暖系统的设计计算与低 压蒸汽采暖系统类似。高压蒸汽采暖系统供 汽压力差别较大，例如可用0.2、0.3、 0.4MPa的蒸汽，因此计算蒸汽管时应根据散 热器内的压力选用不同的水力计算表。 Date69采暖通风与空调 4.2.3.2高压蒸汽采暖系统的设计要点 由于室内系统作用半径不大，仍认为整 个系统的蒸汽密度为常数。沿途凝结水使蒸 汽流量减少的因素也可忽略不计。蒸汽管路 计算可用平均比摩阻法和推荐流速法。采用 平均比摩阻法时，蒸汽管主干线的平均比摩 阻按下式计算1： （4-3 ） Date70采暖通风与空调 4.2.3.2高压蒸汽采暖系统的设计要点 高压蒸汽采暖系统最不利蒸汽管路的阻 力损失取起始点压力的1/4，剩余压力用于克服疏水 器及凝结水管路的阻力损失，以保证顺畅排除凝结水 ，同时有利于远近支路的压力平衡。 平均比摩阻法用于已知或给定系统入口供汽压力 p 时。如p 为待定值时，则可采用推荐流速法。取蒸 汽推荐流速 %) 为最大允许 流速。室内高压蒸汽采暖系统的最大允许流速 的数 值查表43。系统入口所要求的压力由下式计算。 Date71采暖通风与空调 4.2.3.2高压蒸汽采暖系统的设计要点 （2）高压蒸汽系统