供热工程ppt课件.ppt

1绪论 1 1集中供热的定义和组成 1 1 1关于供热工程暖通空调 市政工程 热能动力1 1 2集中供热定义 由一个集中设置的热源 统一向各个热用户提热量 1 2 3组成 1 热源 锅炉房 热电厂 废 余 热 可再生能源 太阳能 水地源等 其它 2 输配系统 将热源产生的热能输送分配给热用户 3民用 采暖 空调 生活热水 工业 上述 工艺要求 1绪论 1 2集中供热系统的一般分类 1 2 1按热源种类不同分为 1 锅炉房供热系统 2 热电厂供热系统 1 2 2按热媒种类不同分为 1 热水供热系统 高温热水 低温热水 2 蒸汽供热系统 一般为高压蒸汽 饱和 过热 1 2 3其它 1 三联供 空调 采暖 生活热水 2 水地源 空调 采暖 生活热水 3 太阳能 采暖 生活热水 4 分布式能源站及能量梯级利用 1绪论 1 3集中供热技术现状及发展 1 3 1国外前苏联 北欧 较发达 北美 韩国 日本 模式不一样 1 3 2国内北方 寒冷地区 集中供热比较发达 夏热冬冷地区 大多数没有 但发展迅速 典型 合肥市 夏热冬暖地区 一般不考虑 有集中供冷 三联供 1 3 3技术发展热源 环保 节能减排 管网 蒸汽 热水 直埋管 热用户 采暖 生活热水 发展迅速 1 3 4关于我国集中供热的发展问题 发展方向 区域以及问题 1绪论 1 4本课程内容 地位 及如何学习 1 4 1主要内容 以锅炉房 热电厂为热源的热水 蒸汽集中供热系统1 4 2地位 建筑环境与设备工程专业主要专业课程之一 1 4 3如何学习必要的专业基础前置知识 阅读一定的课外参考书 培养热爱专业 1 4 4考核 考勤 大作业 小型课程设计 课程实习1 4 5主要参考资料教材李德英等 供热工程 北京 中国建工版社 2006 1绪论 主要参考资料 城市热力网设计规范 CJJ34 2002 全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调 动力 2009 实用集中供热手册 李善化等编著 电力出版社 2006 供热工程 贺平等 建工出版社 2009 供热工程 王随林等 机工出版社 2006 实用供热与空调设计手册 第二版 陆耀庆 2007 城镇热水直埋管道技术规程 CJJT81 1998 城镇蒸汽直埋管道技术规程 CJJ104 2005参考网站中国供热信息网 2热负荷 2 1热负荷的定义与特点2 1 1定义 单位时间里供热系统向热用户提供的热量 2 1 2特点 1 季节性负荷 随季节 气候 主要是温度 变化 这类负荷主要有 采暖 通风 空调 2 常年性负荷 负荷不随季节气候变化 或变化不大 这类负荷主要由生活热水 工业负荷 2 2热负荷确定 概算 2 2 1采暖热负荷 1 设计负荷与实际负荷设计负荷 设计计算条件下的负荷 如室外空气计算温度 是系统设计选型的基本依据 2热负荷 实际负荷 实际温度下的负荷 主要对运行调节有指导意义 2 负荷计算方法 稳定传热 3 负荷概算方法 面积指标法 Qn qf FF 建筑面 m2 qf 建筑面积热指标 w m2 注意 地区差异 节能建筑与非节能建筑 空调与采暖 体积指标法 Qn qv V tn tw V 建筑体积m3 qv 建筑体积热指标 w m3 tn 采暖室内计算温度 tw 采暖室外计算温度 2 2 2通风负荷 体积指标法 Qt qt V tn twt twt 通风室外计算温度 2热负荷 百分数法 Qt Qn KK 0 3 0 52 2 3生活热水负荷由给排水完成 2 2 4工业热负荷 1 构成 生产工艺负荷 采暖 通风 空调 生活热水 2 生产工艺负荷确定方法 影响因素较多 一般没有理论公式计算 通常通过调查 由热用户提供 按一定公式验算 按年燃料耗量验算 按单位产品耗热量计算 3 同时使用系数问题 即工业负荷最大值同时性和同时使用问题 一般应考虑同时用系数 Qg k qgik 同时使用系数 取0 7 0 9 qgi 用户最大负荷 2热负荷 2 3热负荷图2 3 1作用 设计 技术经济分析 指导运行管理 2 3 2热负荷图 热负荷 时间 热负荷 温度 热负荷 延续时间 1 热负荷 时间图 热负荷 日 月 年 热负荷为纵坐标 时间为横坐标 2热负荷 2 热负荷温度图 热负荷随室外温度变化曲线 3 热负荷延续时间图 2热负荷 2 4年耗热量Qn a 24Qn tn tpj tn tw Ntpj 采暖期平均温度N 采暖期天数 3热源 3 1热电厂3 1 1热电联产原理 1 凝汽式发电厂 3热源 2 热力过程1 2 3 4 水在锅炉内加热 汽化 过热4 5 蒸汽在汽轮机内膨胀做功5 1 往用户传递热量过程1 2 3 4 5 6 7 1面积 水在锅炉内吸收的总热量1 2 3 4 5面积 转换成电能的热量1 5 6 7 1面积 传递给用户的热量 3 热效率分析 热电联产时 由于没有低温热损失 汽轮机乏汽余热被利用 大大提高热效率 一般 联产70 90 分产35 40 3热源 3 1 2热电联产的主要形式 1 背压式 利用汽轮机做过功的乏汽 汽轮机排汽 提高压力大于大气压力 即所谓背压 直接供热 特点a机组以热定电b没有低温热损失 热效率高c热负荷降低 发电量降低热负荷为零时 不能工作 3热源 2 抽气式 从汽轮机中间某级抽出部分具有一定做功能力的蒸汽供给用户 其余的继续做功发电 一般有但抽汽和抽汽两种 特点a发电量不受热负荷制约 b热负荷为零时 变为纯凝气式发电机组 c低温热损失 3热源 3 抽背式 从被压式汽轮机中某级抽蒸 连同做过功的乏汽向两种不同用户供热 特点a以热定电 b热效率高c本质也是背压式 无热负荷时 机组不能运行 3热源 4 低真空凝气式 将低于大气压力的排气供热 凝汽器作为热网加热器 特点a热效率高b热用户只能是低温热水 3热源 5 凝气式改造主要形式有 a导汽管开孔抽汽b低真空运行 提高凝汽器乏汽压力 即降低凝汽器真空度将凝汽器改造成热网加热器 3 13供热机组选择原则 1 以近期热负荷为主作为设计热负荷 2 热负荷比较平稳的 波动1020 选择被压式或抽汽式 3 热负荷不稳定 选择抽汽式 被压式 抽背式 4 热负荷波动大的 选择抽汽式 3热源 4 作用半径 蒸汽 3 5KM 热水 10KM 5 单机容量 大于100MW3 2锅炉房3 2 1锅炉的种类种类 1 按热媒分蒸汽 0 1 65t h 0 4 2 5MPa热水 0 06 116MW 95 70 115 70 130 70 150 90 2 按燃料分 燃煤 燃油 燃气 电 垃圾 余热 废热3 2 2锅炉房供热原理 3热源 1 蒸汽锅炉房 3热源 2 热水锅炉房 3热源 3 蒸汽热水比较热水 钢材耗量少 制造方便 压力 温度不高 安全性好 对水处理要求不高 热损失少 运行调节灵活 不需要回收凝水 温差放热 热惰性大 输送能耗大3 3其它热源 1 燃气轮机 余热锅炉 溴化锂吸收制冷 2 工业余热废热 高温烟气 可燃废气 液 高温产品和炉渣 3热源 冷却介质余热 化学反应余热等 城市余热 如 垃圾处理 污水处理 地铁 地下变电所等 3 热泵水 地下水 地表水 污水 废水空气 大气 废气太阳能土壤 4集中供热系统 4 1热媒及参数4 1 1热媒种类和特点 1 热水 温差放热 热效率高 调节方便 蓄热能力强 热稳定性好 输送距离长 一般10KM 最大15 20KM 热损失小 温度低 压力低 漏损少 输送能耗大 2 蒸汽 凝结放热 可满足多种用户需要 输送靠自身 不用水泵 不耗电 使用和输送过程无需考虑静压影响 热用户散热面积小 能源效率低 输送蒸汽压力高 降低热电联产 凝水回收困难 输送距离小 一般3 5KM 最大5 7KM 4集中供热系统 4 1 2热媒选择及参数确定 1 热媒选择 热网规范 规定 对民用建筑采暖 通风 空调及生活热水负荷供热城市热力管网 应采用热水作为热媒 同时对生产工艺及采暖 通风 空调及生活热水负荷供热的城市热力网 热媒按下列原则确定a生产工艺为主 且必须采用蒸汽时 应该采用蒸汽 b热水为热媒可以满足工艺要求 技术经济合理时应采用热水 C采暖 通风 空调为主要负荷 工艺必须用汽 可以同时热水汽2种热媒 注 a蒸汽作为热媒 可满足多种用户需求 有利于平衡季节负荷 可满足多种用户需要 b蒸汽换热效率高 c蒸汽直埋管道技术大大降低了管道漏损 4集中供热系统 2 热媒参数确定 热网规范 规定 热网参数越高 输送能力越大 约节能省电 但过高也不经济 技术及经济问题 蒸汽参数应该根据用户需求和输送距离确定 热网规范 规定 略 一般 热电厂 110 115 70 80 锅炉房 规模大时 高温水 110 150 70 80 规模小时 低温水 95 70 80 60 60 50 二次网 95 70 85 65 80 60 65 50 4集中供热系统 4 2锅炉房供热系统4 2 1热水供热系统 1 系统组成及主要形式 组成热源 略热网 略热用户 略附属设备 附属设备 循环水泵 补水定压 水处理 开式与闭式 2 连接方式 简单直连 水射器直连 混水泵直连 4集中供热系统 4集中供热系统 循环水泵 讨论 位置 水温 杨程 4集中供热系统 2 连接方式 简单直连条件 a热媒种类及参数与用户一致 b供回水压差满足用户要求 c压力工况满足系统或用户要求 d政策允许 优缺 a简单方便 b造价低 c压力工况相互影响 水射器直连条件 a热媒种类与用户一致 热网参数大于用户参数 b供回水压差满足用户要求c压力工况满足系统或用户要求 优缺 a简单方便 b水射器阻力大 c一般用于单栋建筑 4集中供热系统 混水泵直连条件 a热媒种类与用户一致 热网参数大于用户参数 b供回水压差要求小c压力工况满足系统或用户要求 优缺 a简单方便 b可集中泵站将高温水转移成低温水 间接连接 热网系统 水 水换热 用户系统条件 a热媒种类 参数与用户不一致 b压力工况不允许 优缺 a压力工况互不影响 b投资高 能耗大 但是目前普遍使用的形式 4集中供热系统 3 补水定压 定压a作用 恒定系统压力 使系统在正压下运行 避免汽化 倒空 容纳水热受热后膨胀的体积 系统补水点 b定压点位置 系统压力最低点 一般位于循环水泵的吸入段 c定压方式 高位水箱定压 补给水泵定压 带稳压装置的补水泵定压等 d定压点压力 热网不使任何一点汽化 并有30 50KPa的余量 与热网直连的用户应充满水 不应超过系统中的任何一点允许压力 注意 a系统工作压力 b系统承压 4集中供热系统 4集中供热系统 4集中供热系统 4 补水 水质要求 软水 除氧 除cl 真对不锈钢 补水量 循环数量x2 补水泵杨程定压点压力 P 10H ps 20 kPa H 最高用户充水高度Mh2oPS 与热网供水温度对应的汽化压力 kPa20 安全余量 水温 95110120130140150汽化压力kpa 046103176269386 4集中供热系统 4 2 2蒸汽供热系统 1 组成与形式 4集中供热系统 2 连接方式 直接连接 减压直连 汽射器直连 间接连接 汽 水换热 3 凝水回收 按凝水回收系统是否通大气分为 开式系统闭式系统 按流动方式不同单相流 满管流动 非满管流流 两相流 汽 液两相流 按动力不同 重力回水 满管为重力压差 非满管为坡度 机械回水 水泵 4集中供热系统 主要形式 4集中供热系统 4集中供热系统 4集中供热系统 4集中供热系统 4 3热电厂供热系统 1 热电厂供热系统主要为蒸汽供热系统 其蒸气供热系统本身与锅炉房供热系统一致 2 热电厂蒸汽一般为过热蒸汽 有利于远距离输送 3 热电厂蒸汽凝水回收难度较大 目前主要是就地利用 4 4其它集中供热系统 1 燃气轮机 溴化锂三联供 2 太阳能供热系统 3 热泵供热系统 6管网布置与敷设 6 1管网形式 1 枝状管网a蒸汽 一般采用枝状管网 b热水 目前工程应用较多 特别是中小型系统 一般均为枝状 6管网布置与敷设 6 1管网形式 2 环状管网环状网主要用于大型管网 安全可靠性高 但造价高 管网复杂 自控要求高 6管网布置与敷设 6 2布置原则 1 经济合理 技术可行 力求主干线简短 尽量走负荷集中区域 同时注意管线上的阀门附件合理布置 尽量减少检查进的数量 2 尽量避开土质松软 地震断裂带 滑坡等危险地带以及地下水位高的情况 3 对周围环境影响小 协调一致 主干线少穿主体交通干线 一般平行道路中心线 尽量布置在车行道以外 通常沿街一侧布置 6 3敷设方式 1 地上敷设 低支架沿公路 围墙避免雨雪侵袭 6管网布置与敷设 中支架 高支架 6管网布置与敷设 支架结构形式a按结构不同 砖砌 用的少 钢筋混凝土 钢结构 b按力学特性刚性支架 柱脚与基础刚性连接 柱身刚度大 柱顶变位小 不随管热伸长移动 承受管道的水平推力大 构造简单 工作可靠 应用较多 柔性支架 柱脚与基础刚性连接 柱身沿管道轴向柔度大 柱顶变位可以适应管伸长移动 但柱身横向 管径向 刚度较大 铰接支架 柱脚与基础沿管道轴向 横向为刚性连接 柱身可随管道随管热伸长移动 支柱仅承受管道的垂荷载 6管网布置与敷设 地上敷设的主要优缺点a不受地下水位及土质影响 b运行管理维护方便 c占用一定土地面积 管道热损大 美观程度差 d承受风雪侵袭和荷载 2 地下敷设 分为地沟敷设和直埋敷设 地沟敷设a通行地沟人能直立行走设低压照明 必要时设机械通风 6管网布置与敷设 b半行地沟c不通行地沟 6管网布置与敷设 d地沟尺寸确定 6管网布置与敷设 直埋敷设a热水直埋 无补偿直埋 补补偿直埋 6管网布置与敷设 直埋敷设b蒸汽直埋热补偿排潮疏水 7管道材料 附件 保温 7 1管材7 1 1管材分类 供热管道常用材料主要为钢管 1 无缝钢管 DN15 500 轧制成型 承压能力高 2 有缝钢管a直焊缝钢管 DN15 300 可分为 镀锌钢管 DN15 150非镀锌钢管b螺旋焊缝钢管 DN200以上7 1 2表示方法及规格 1 表示方法 直径a焊接钢管 公称直径 如 DN100 7管道材料 附件 保温 b无缝钢管 外径X壁厚 如 D108X4 0 压力 PN1 0 PN1 6 2 规格 国家标准或行业标准 常用规格DN15DN20DN32DN40DN50DN65DN80DN100DN125DN150DN200DN250DN300 7 1 3连接方式 1 螺纹连接焊接钢管 DN50 3 法兰连接 用于管道与附件及设备的连接 4 沟槽拦截 卡箍连接 用于大直径镀锌管连接 7管道材料 附件 保温 7 2阀门附件7 2 1主要起关断作用 但有一定调节能力的阀门 1 闸阀 阻力小 关断严密性差 安装没有方向性 调节性能差 2 截止阀 阻力大 关断严密性好 安装有方向 调节性能差 3 蝶阀 外形尺寸小 阻力小 应用广泛 一般DN50 200为手柄式 DN 200涡轮式 7管道材料 附件 保温 注 以上阀门均有电动与手动之分 阀门承压 PN1 0PN1 6PN2 5 7 2 2调节作用阀门 1 压力调节阀 流量调节阀 2 水力平衡阀 静态平衡阀 动态平衡阀 动态电动平衡阀 3 控制阀 流量控制阀 压差控制阀 温度控制阀 电动 自励 4 特殊用途阀门止回阀 浮球阀 减压阀 安全阀 疏水器 自动排气阀除污器 过滤器 6 仪表附件 温度计 压力表 流量计 水位计 7管道材料 附件 保温 7 3管道保温7 3 1保温对象 热水供回管 蒸汽管 凝结水管 膨胀水箱 凝结水箱等 7 3 2保温材料 1 选择a保温材料平均介质温度低于350 时 导热系数不得大于0 12W m b硬质保温材料密度不大于300kg m3 软质不大于200kg m3 c保温硬质材料抗压强度不得小于0 4MPa 保冷不小于0 15MPad保温材料含水率不大于7 5 重量比 保冷不大于1 重量比 e应优先选择导热系数小 阻湿因子大 吸水率低 密度小 耐温性好的保温材料 7管道材料 附件 保温 2 常用保温材料a岩棉 玻璃棉 矿棉b硬质发泡聚氨酯类 闭孔橡塑 3 保温厚度 确定方法a按允许最大热损失计算b按允许温降计算c按经济厚度计算 造价 运行费用 损耗 折旧等综合最低 4 保温结构保护层 钢管 硬质塑料油毡 镀锌铁皮 铝皮铝箔 8热力站 8 1热力站的作用与分类 8热力站 8 1 1作用 连接热网与热用户的场所 主要有以下几个方面作用 1 转换热媒种类 如 蒸汽 热水 2 改变热媒参数 如 改变热水温度 蒸汽压力 3 分配 控制 计量供给用户的热量 4 检测热媒参数 如 温度 压力 流量 5 集中管理 局部调节8 1 2分类 1 按热媒种类不同划分 热网 热水热力站 蒸汽热力站 2 按位置及功能不同划分 8热力站 热力入口 也称用户型热力站 单栋建筑或单元引入口 小区热力站 向多个建筑或整个小区热用户分配热量 区域热力站 大型供热系统主干线与支干线的连接 3 按功能不同分 热量分配站 热量交换站 中级泵站 8 2热力站工艺流程 原理 8 2 1热力入口 热水 1 仪表 温度计 压力表 2 阀门附件 关断 旁通 清洗 防冻 过滤 供水 粗 中 泄水 用户保养 维护 8热力站 3 控制阀 压差控制阀 压差变化时 恒定入口压差 一般用户为变流量时用 流量控制阀 恒定入口流量 一般用户为定流量时用 8热力站 4 热力入口做法很多 由国家标准图 但应注意实际情况 5 位置 室内 地下室 管井 室外 地沟 检查井 常位于楼梯间或公共空间附近 8 2 2热量分配站 8热力站 8 2 3热交换站 1 蒸汽 热水热交换站 8热力站 8 2 3热交换站 2 水 水热交换站 8热力站 8 3热力站主要设备选型8 3 1常用换热器类型 水 水 汽 水 壳管式 板式 螺旋板式 螺纹式 螺旋管式等 壳管式 8热力站 板式 8热力站 8 3 2选型及计算 1 选型 一般不设备用 但任何一台停止运行时 其余应能满足60 75 热负荷需要 壳管式一般用汽 水换热 板换 水 水 汽水换热 2 选型计算 基本公式a被加热水需要的热量Q G2 c t1 t2 w b热媒需要提供热量Q Q w 热效率 一般取0 96 0