《供热工程》chp7PPT课件.ppt

供热工程 7 安徽工业大学工商学院建筑环境与设备工程张治 1 Chp7集中供热系统的热源热源组成 由管道和设备组成 主要任务是生产和供给热媒 热源型式 区域锅炉房 热电厂 地热 工业余热 核能和太阳能等 7 1热电厂定义 火力发电厂既供电又供热时 我们称之为热电厂 1 热电联产的类型供热汽轮机分为背压式和抽汽式两大类 1 背压式 指排气压力高于大气压力的供热汽轮机 2 抽汽式 从汽轮机中间抽汽供热的汽轮机 2 2 背压式汽轮机的工作原理过热蒸汽在汽轮机里绝热膨胀后 在外用户里凝结放热 供给热用户热量 如果忽略不计管路沿途及动力装置的热损失 背压式热电联产过程的理论热能利用率为100 3 3 抽汽式汽轮机工作原理过热蒸汽进入汽轮机进行绝热膨胀做功 推动发电机发电 同时从汽轮机的抽汽口抽出蒸汽 用来向热用户供应蒸汽 用来加热主加热器中的网路回水 如网路水温度不能满足规定的供水温度时 则送入高峰加热器进一步加热到所需温度 高峰加热器所需的蒸汽是由锅炉经减压装置直接供应的 4 3 抽汽式汽轮机工作原理 5 7 2区域锅炉房1 区域锅炉房集中供热系统在锅炉房中设置蒸汽锅炉或热水锅炉 向一个较大区域提供加热的系统 称为区域锅炉房集中供热系统 特点 供热设备简单 建厂条件要求不高 投资较低 易于实现 供热范围可大可小 比较灵活 热媒的种类及参数 根据热用户用热设备的需求而定 比较简便 6 供热管网施工安装工程量较小 工期短 见效快 系统建设周期短 易于与城市建设同步进行 热效率低于热电厂的热能利用效率 但远远高于局部锅炉房的热效率 2 常用形式 1 蒸汽锅炉房 2 热水锅炉房 7 3 蒸汽锅炉房 1 工作原理 蒸汽锅炉产生的蒸汽 沿蒸汽网路输送到各用户去 以满足生产工艺 热水供应 供暖及通风等不同用途热用户的需要 凝结水沿凝水管道输送回锅炉房 2 优点 系统简单 基建投资低 适宜于以生产用汽为主的工矿企业中 3 缺点 由于疏水器不易管理和维修不善 致使蒸汽的跑 冒 滴 漏现象难以消除 凝结水回收率很低 运行费用高 8 4 同时生产蒸汽和热水的锅炉房通过一定的设备和技术措施 可以在蒸汽锅炉房内同时生产蒸汽和热水两种热媒 蒸汽一般主要供应生产工艺用热 热水作为供暖 通风等热用户的热媒 5 热水锅炉房热水锅炉房大多用于城市区域或街区的供暖 或用于工矿企业中供暖通风热负荷较大的场合 近几年来发展较快 9 7 3集中供热系统的其他热源一 工业余热工业余热通常指的是工业生产过程中产品和排放物料所含的热以及设备散发出来的热 1 分类 气态余热 化工设备中排出的可燃气体 工业炉中排出的高温烟气 工业设备中蒸发出来的蒸汽以及动力设备中排出的乏汽等所含热量 液态余热 如从工业炉或其它设备排出的冷却水等所含热量 固态余热 高温焦炭 各种金属铸锭或熔渣所带有的热量等 10 2 利用工业余热的方法 利用蒸汽锻锤废汽的供热系统 7 1 11 焦炉冷却水的供热系统 12 二 地热能1 地热能的分类 地热能按其在地下的贮存形式分为 蒸汽 热水 干热岩体 地压 岩浆 目前开采和利用最多的地热能是地热水 地压 岩体开挖后 破坏了原岩应力平衡状态 岩体中应力重新分布 使围岩变形 移动和破坏的力 叫地压2 地热水供热 概述 地热水供热的优点 13 3 地热水的分类 1 根据地热水温度的不同 地热水可分为 低温水 t100 2 根据化学成分不同 地热水可分为 碱性水和酸性水 3 根据矿物质含量 地热水可分为 超淡水 含盐量低于0 1g L 盐水 含盐量大于35g L 14 4 地热水的特点 1 在不同条件下 地热水的参数 温度 压力 及成分有很大的差别 往往具有腐蚀性 须预防在传热表面和管路上发生腐蚀和沉积 2 地热水的参数与热负荷无关 地热水的温度几乎全年不变 其参数不能适应热负荷的变化 使得利用地热能的供热系统变得复杂 3 一次性利用 其能被利用后通常被废弃 要最大限度地利用其能位 就要采用分级利用方式 使得系统复杂和费用增大 15 地热水的开采方针 从保护地热资源和防止地面沉降考虑 地热资源的开采要合理规划井群布局 做好开采层位的调整 控制每眼井开采指标 统一规划 严格控制井位 井数 井距和开采强度 有计划有步骤地科学开发利用 才能更好地发挥地热资源的作用 5 地热水的利用方式有直接利用和间接利用两种方式 直接利用 16 7 2 17 优点 系统简单 基建费用少 缺点 由于地热水中多含有硫化氢等腐蚀成分 对系统的管道和设备产生腐蚀和发生沉积现象 降低地热水腐蚀性的措施 采用脱腐蚀性气体 O2 H2S CO2等 和盐份 CaSO4 CaCO3等 的措施 或采用各种缓蚀剂 如硅酸钠 与防垢药品 如六聚偏磷酸钠 等 18 间接利用 7 3 19 优点 表面式换热器后面的用热系统的管道和设备不受腐蚀和沉积 从而可延长使用寿命和减少维修费用 缺点 系统复杂 基建投资较高 三 核能供热1 定义 核能供热是以核裂变产生的能量为热源的城市集中供热方式 2 优点 可解决城市能源供应 减轻运输压力 消除烧煤造成的环境污染 3 方式 有核热电站供热方式和低温供热堆供热方式 20 4 核热电站供热和低温供热堆供热方式的比较 核热电站反应堆工作参数高 必须按照核电厂选址规程建在远离居民区的地点 从而使其供热条件在一定程度上受到限制 低温供热堆的压力参数较低 一般为1 2Mpa 从安全角度 可能建造在城市近郊 因而 低温核供热堆用作城市集中供热的热源 今后在我国能得到发展应用 21 5 低温核供热的供热系统 12 4 22 1 组成 三个回路 1 第一回路的水循环是在反应堆内靠自然循环实现的 2 第二回路的水循环采用强制循环 此回路设置了表面式换热器 热媒把热量转交给热网水 3 第三回路是热网水在外部热网内循环实现的 2 设计要求1 为了避免第一回路含放射性的水传给外网 设计时应使第二回路的压力高于第一回路与第三回路的压力 2 第一回路进入反应堆压力壳内换热器的进出水温度 由反应堆设计确定后 第二回路与第三回路的供 回水温度 应由整个供热系统的技术经济分析确定最优参数 23 四 热泵热源热泵是以低温热源排出的热量作为供热热源 采用热泵供热热源具有明显的节能效果 与锅炉房供热系统相比 对热泵系统 发电效率为 0 35 热泵效率系数 3 5 对锅炉房系统 锅炉效率 0 9 其节能效果约为26 减少向城市的排热量约为74 热泵系统已逐步地被人们接受 具有广阔的前景 24 五 太阳能热源太阳能热源与常规能源相比较 具有以下4个方面的长处 数量巨大 每年达到地表面的太阳能辐射能约为130万亿t标准煤 即为目前全世界所消费的各种能量总和的20000倍 时间长久 据天文学的研究结果 太阳系已存在约50亿年 据目前太阳辐射的总功率以及太阳上氢的总含量进行估算 尚可继续维持50亿年之久 对于人类存在的年代来说可以认为是 取之不尽 用之不竭 的 25 普照大地 太阳辐射能 送货上门 既不需要开采和挖掘 也不需要运输 普天之下 无论大陆或海洋 无论高山或岛屿 开发和利用都极为方便 清洁安全 太阳能素有 洁净能源 和 安全能源 之称 它不仅毫无污染 远比常规能源清洁 也毫无危险 远比原子核能安全 不足之处 存在分散性 间断性和不稳定性以及效率低和成本高等缺点 致使目前还不能或至少是不容易与常规能源相竞争 26 目前从工程实用来看 太阳能主要用于 单栋建筑物供暖或热水供应 27 7 4热力站一 热力站定义和作用1 定义 就是将供热网路与热用户连接起来的场所 2 作用 根据热网的工况和条件 采用不同的连接方式 将热网中的热媒加以调节 转换 向热用户系统分配热量以满足用户需求 根据需要 进行集中计量 检测供热热媒的参数和流量 28 二 热力站的分类1 热媒2 用户性质3 热力站的位置与功能 29 常用热力站1 用户热力站 用户引入口 其服务对象是民用用热单位 用户引入口示意图l 压力表 2 用户供回水总管阀门 3 除污器 4 手动调节阀 5 温度计 6 旁通管阀门 30 仪表 1 旁通阀 用户暂停时 打开旁通阀 防止外网冻结 2 压力表 测量压力 3 温度计 测量温度 4 除污器 除去管道中的污物 防止进入用户系统 应接在供水管上 5 锁闭阀 调节热媒的流量 6 关闭阀 起到了关断用户系统与外网的作用 2 民用集中热力站含有热水供暖系统的二级网路系统 31 l 压力表 2 温度计 3 热网流量计 4 水 水换热器 5 温度调节器 6 热水供应循环水泵 7 手动调节阀 8 上水流量计 9 采暖系统混合水泵 10 除污器 11 旁通管 12 热水供应循环管路 民用集中热力站 32 33 3 工业集中热力站 以蒸汽供热热力站为多 l 分汽缸 2 汽 水换热器 3 减压阀 4 压力表 5 温度计 6 蒸汽流量计 7 疏水器 8 凝水箱 9 凝水泵 l0 调节阀 11 安全阀 12 循环水泵 13 凝水流量计 34 凝水箱 开式凝水箱 1 空气管 2 人孔盖 3 凝水进入管 4 水位计 5 凝水排出管 6 泄水管 7 溢流管 35 闭式凝水箱 l 凝水进入管 2 凝水排出管 3 泄水管 4 安全水封 5 水位计 36 闭式凝水箱 外形 37 安全水封的作用 防止水箱内压力过高 防止空气进入箱体内 兼作溢流管的作用 使水箱水位保持在一定的高度 外形 38 组成 由水室A B C和连通管1 2 3 4组成 管3与闭式凝水箱连通 运行原理 12 1 39 7 5热水换热器定义 被加热介质是水的换热器叫热水换热器 分类 按参与热交换的介质分类 分为 按换热器热交换的方式 分为表面式 冷热两种流体被金属壁面隔开 通过金属壁面进行热交换的换热器 例如 壳管式 套管式 容积式 板式 螺旋板式等 混合式 冷热两种流体直接接触混合而实现热交换的换热器 例如 淋水式 喷管式热交换器等 40 一 壳管式换热器 一 汽 水换热器1 固定管板式结构 1 外壳2 管束3 固定管栅板4 前水室5 后水室 41 外形 42 内部管束材料 特点 优点 结构简单 造价低 制造方便 壳体内径小 缺点 壳体与管板连在一起 当壳体与管束之间温差较大时 由于热膨胀不同会引起管子扭弯 或者使管栅板与壳体之间 管束与管栅板之间开裂 造成泄漏 且管间污垢难以清洗 应用场合 温差小 压力不高 结垢不严重场合 43 2 带膨胀节的壳管式特点 缓解固定管板式外壳和管束热膨胀不同的缺点 在壳体中部加一膨胀节 其余结构不变 6 膨胀节 12 3 44 外形 45 3 U型管的壳管式换热器优点 管束可以自由伸缩以补偿其热伸长量 缺点 不能用机械方式清洗 传热量较低 适用场合 适用于温差大 水质较好的场合 12 2 46 外形 47 4 浮头式壳管式换热器结构 特点 浮头侧的管栅板不与外壳相连 可在壳体内自由伸宿 以补偿其热伸长 方便清洗 而且管束可从壳体中拔出 挡板可防止蒸汽冲击管束而引起管子弯曲和振动 7 浮头8 挡板9 蒸汽入口10 凝水出口11 汽侧排气管12 被加热水出口13 被加热水入口14 水侧排气管 12 4 48 外形 49 5 波节型壳管式换热器特点 结构上就是壳管式换热器中的管束用薄壁不锈钢波节管束来代替等直径管束 利用波节管束 强化了传热 波节管 50 二 水 水换热器1 分段式水 水换热器特点 由带有管束的几个分段组成的 每个分段外壳设波形膨胀节用来补偿热伸长 各段之间采用法兰连接 51 外形 52 应用 两段加热装置 53 2 套管式水 水换热器特点 是由钢管组成的 管套管 的型式 套管之间用焊接连接 它的换热面积较小 12 5 54 外形 55 3 容积式 兼有储藏和换热作用 管外流速小 换热性能较差 但易于清除水垢 主要用于热水供应系统 外形 56 4 水 水板式换热器 外形 57 内部板形与密封垫片 人字形换热板片 密封垫片 58 5 螺旋板式换热器 结构 12 6 59 外形 60 二 混合式换热器特点 冷热流体在换热器内进行混合 变成中温的热水排出 一 淋水式换热器1 工作原理 2 特点 比表面式换热效率高 负荷相同时 换热面积小 设备紧凑 不能回收凝水 应于集中供热系统 增加热源水处理设备的容量 61 二 喷管式汽 水换热器内部结构 6