第4章-城市供热工程规划..ppt

1、第 4 章,城市供热工程规划,概述,城市供热分为集中供热和分散供热 城市集中供热是在城市的某个或几个区域、乃至整个城市，利用热源向工厂、民用建筑供应热能的一种供热方式。是现代城市建设中公共事业的一项重要设施。 分散供热仅对单户、单栋建筑物供热。 城市集中供热规划是城市建设总体规划的一个组成部分，是编制城市集中供热工程计划任务书和指导供热工程分期建设的重要依据。,发展集中供热的意义,节省大量燃料（节省能源）； 减轻大气污染（“面源” “点源”）； 减少城市运输量（燃料及灰渣）； 减少用地（燃料及灰渣堆放用地）； 减少设备总容量（用户用热高峰时间不同）； 降低运行费用（实现设备机械化和自动化）。,

2、城市集中供热系统的组成,热源泛指能从中吸取热量的任何物质、装置或天然能源。 热力网由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统，称为热力网。 热用户集中供热系统利用热能的用户，如室内供暖、通风、空调、热水供应以及生产工艺用热系统等。,集中供热工程的构成,供热热源工程 热电厂 区域锅炉房 供热热网工程 热力泵站 热力调压站 不同压力等级的蒸汽管道 热水管道,集中供热工程的功能,热电厂主要用于城市供热、提供高压蒸汽、采暖热水； 区域锅炉房城市供暖、提供近距离高压蒸汽； 热力泵站远距离输送蒸汽和热水； 热力调压站调节蒸汽管道压力； 蒸汽管道输送蒸汽； 热水管道输送热水。,集中供热工程规划的主要任务,根

3、据当地气候、生活及生产要求，确定集中供热对象、供热标准、供热方式； 合理确定供热量和负荷选择，并进行热源工程规划，确定热电厂或热力站供热设施的数量和容量； 科学布局各种供热设施的供热管网； 制定节能保温的对策和设施，以及供热设施的防护设施。,集中供热工程规划的工作程序,主体程序： 供热负荷预测 确定供热工程规划目标 供热热源工程规划 供热管网与输配工程设施的规划 分区供热管网与输配设施规划 详细规划范围内的供热管网规划,集中供热工程规划所需基础资料,城市现状、近期及远期发展的有关资料（城市规划总图、城市各类建筑的面积、层数、质量及其分布，工业规模、类别、数量、发展情况及分布） 城市气象资料（气

4、温、风向、降水、日照） 水文地质资料（水源，水质、土壤、地形） 工程地质资料（地震、地质、土壤、水位） 城市道路、地下管线和设备分布情况 电力系统资料（电厂类型、规模、机组容量）,热负荷种类,集中供热系统的热负荷按性质分： 民用热负荷主要是住宅和公共建筑的采暖热负荷，生活热水和通风热负荷所占比重较小。 工业热负荷包括工艺负荷、厂房采暖通风负荷和厂区的生活热水热负荷。 集中供热系统的热负荷按照用热时间分： 季节性负荷采暖热负荷、空调热负荷、通风热负荷 常年性负荷生活用热（热水供应）热负荷、生产工艺热负荷,热负荷特点,季节性负荷 全日的变化很小，全年变化大 与室外气象条件有密切关系，即与室外温度、

5、风向、风速、太阳辐射等改变有关 常年性负荷 在全日中变化大，而在全年中变化小 与气象条件关系不大,热负荷计算,1 采暖热负荷在室外的采暖计算温度下，单位时间内需要补充的热量； 可用面积热指标法或体积热指标法估算。 2 通风热负荷用于加热新鲜空气所消耗的热量； 可用通风体积热指标法或百分数法估算。,热负荷计算,3 热水供应热负荷用于日常洗脸、洗澡、洗衣服和洗器皿等所消耗的热量； 可用公式法或热水面积热指标法估算。 4 生产工艺热负荷为了满足生产过程中用于加热烘干、蒸煮、清洗、熔化等过程用热，或作为动力，用于驱动机械设备的热量； 很难用固定的公式表述。,热电厂：一般作为城市主热源 区域锅炉房：一般

6、作为城市内一定区域的主热源，也可作为热电厂供热系统的辅助热源 余热：工业余热，垃圾焚烧余热，节能环保 核能：一些发达国家的城市使用，环保 地热：可再生能源 热泵：可再生能源 太阳能：可再生能源,集中供热热源种类,定义：联合生产电能和热能的发电厂 优点：热能利用率高，可达80%90%，同时有利于环保，它是发展城市集中供热、节约能源的主要推广方式和最有效的措施。 缺点：投资高，建设周期长，厂址选择难。,集中供热系统的热源热电厂,热电厂组成生产建筑、辅助建筑 生产建筑包括：主厂房、主控制室、配电室、升电变压站、化学水处理间、输煤系统和冷水塔； 辅助建筑：机修、仓库、车库、食堂、单身宿舍、洗浴（供锅炉

7、房用）。,集中供热系统的热源热电厂,热电厂选址的八大原则： 热电厂应该尽量靠近热负荷中心； 要有连接铁路专用线的方便条件； 要有良好的供水条件； 有妥善解决排灰的条件； 有方便出线的条件； 要有一定的防护距离； 热电厂厂址应该尽量占用荒地，次地，少占良田，要尽量避开需要大量拆迁的地段； 厂址应该避开滑坡、溶洞、塌方、断裂带、淤泥、水淹等不良地质的地段。,集中供热系统的热源热电厂,区域锅炉房与热电厂比较 热效率虽然比热电厂低，但比分散的锅炉房高很多； 与热电厂比较，投资较低； 由于规模没有热电厂大，因此周期短； 选址比较容易。,集中供热系统的热源区域锅炉房,锅炉的分类（根据其生产的热媒不同） 蒸

8、汽锅炉可以提供蒸汽和热水； 热水锅炉提供热水。 锅炉房的构成（平面布置） （1）锅炉间；（2）辅助间（办公、休息、更衣、浴室、化验室、库房、水泵间、水处理间）；（3）风机间；（4）运煤廊；（5）煤厂（烧油则为“油罐”）；（6）灰厂；（7）水池。,集中供热系统的热源区域锅炉房,锅炉房用地 与采用的锅炉类型有关（固定的）； 与锅炉房容量有关（固定）； 与燃料种类有关； 与燃料存储量有关； 与卸煤设施的机械化程度有关。,集中供热系统的热源区域锅炉房,集中供热热源的其他形式,工业余热 地热水供热 核能供热 热泵 太阳能,余热指在生产工艺过程中产生的工业不再利用的热量。 余热热源 高温气余热； 冷却水和

9、冷却蒸汽的余热； 废气废水的余热； 高温炉渣和高温产品的余热； 化学反应余热； 可燃废气的载热性余热。,集中供热热源的其他形式-工业余热,地热（地热能） 是指距陆地地面5000m深处的热能 地热类型 （1）蒸汽 （2）热水（目前开采和利用的最多） （3）干热岩石（4）地压（5）岩浆 地热利用的两种形式 直接利用 间接利用,集中供热热源的其他形式-地热水供热,地热利用的两种形式,核能供热 以核裂变产生的能量为热源的城市集中供热形式，可以减轻运输压力，解决城市燃煤供应及烧煤产生的城市污染。 核能供热的类型 核电站：压力高，需远离居住区，使用受限 低温供热堆 ：压力低，可建在城市近郊，能有所应用,集

10、中供热热源的其他形式-核能供热,热泵 以低温热源排出的热量做为供热热源 最大优点：节能，与锅炉房相比，省26 %,集中供热热源的其他形式-热泵,水源热泵工作原理图 1-冷凝器；2-膨胀阀；3-蒸发器；4-压缩机；5-循环泵,主动式太阳能供热系统 1-太阳能集热器；2-蓄热装置；3-室内采暖系统；4-室内生活热水设备；5-循环泵；6-辅助加热装置；7.8-三通阀；9.10.11.12.13.14-阀门,集中供热热源的其他形式-太阳能,太阳能 特点：取之不尽，用之不竭；清洁安全；环保；具有不稳定性；效率低，成本高。,城市供热管网分类,根据输送介质不同，热网分为 蒸汽管网、热水管网和混合式管网 根据

11、用于对介质的使用情况，热网分为 开式、闭式 按平面布置类型分，供热管网分为 枝状管网、环状管网,蒸汽供热管网,蒸汽供热系统的型式 （1）单管制 只设置一根蒸汽管（采暖、通风、热水供应、生产）；当生产、生活、采暖要求不是很高时，可以采用此种形式 ； 使用条件供气参数相同；季节性负荷较小，占总用气量的1/21/3的情况下采用单管制； （2）双管制 一根蒸汽管采暖（即季节性负荷大）；另外一根为其它用途。 使用条件当蒸汽有特殊要求或季节性负荷大，占总用气量1/2以上时，使用双管制；,蒸汽供热管网,蒸汽供热系统的型式 （3）三、四管制（多管制） 三管制一根采暖管，一根高压蒸汽生产，一根低压蒸汽生产； 使

12、用条件 当生产用汽差别特别大时，使用多管制。,蒸汽供热管网,蒸汽与热水比较的特点： （1）蒸汽靠凝结成凝结水放热， 热水靠温度差放热； （2）密度变化大； （3）水静压力小； （4）蒸汽使用面广。,管网布置应在城市总体布置的指导下，深入研究各个功能分区的特点及对管网布置的要求； 应与市区发展速度以及规模相协调，并在布置上考虑分期实施； 应该满足生活、生产、采暖、空调等不同热用户对热负荷的要求； 要考虑热源的位置，热负荷分布； 注意与地上、地下管道及构筑物、园林绿地等条件； 要认真分析地形、地质、水文。,供热管道布置要求,供热管道布置原则,（1）热力管道的布置力求短而直；主干线应通过热用户的密集

13、区； （2）管道走向宜平行于厂区或建筑物区域的干道或建筑物，尽可能避开主要交通干道和繁华街道（避免承受过大荷载）； （3）热力管道严禁与输送易挥发、易燃烧、易爆炸以及有化学腐蚀性及毒性的管道一起输送，能同沟敷设的管道应根据管道的性质分清主次。,供热管道布置原则,（4）支管与干管的连接或两干管的连接应充分考虑管道的热膨胀，尽量不以直管形式连接； （5）管道上必须设置必要的阀门分段调节阀、防气阀、卸水阀等；同时还需设置一定的补偿器和相应检查井； （6）管线尽可能走地势平坦，土质好，水位低的地区。,管道的布置方式枝状、环状,枝状 （1）枝状从热源向外呈树叉状散射； （2）梳齿状（射线状）以热源为中心

14、 向外呈梳齿状； 环状 （3）环状 多热源，主干线呈环状，支 线呈树叉状； （4）网状 多热源，整个呈网格状；,枝状,枝状管网,环状管网 1-级管网；2-热力站； 3-使热网具有备用功能的跨接管； 4-使热源具有备用功能的跨接管,管道敷设方式,地上敷设（架空敷设） 地下敷设 地沟敷设 通行地沟 半通行地沟 不通行地沟 无沟敷设,无沟敷设,地沟敷设,架空敷设,管道敷设方式-地上敷设,地上敷设（架空敷设） 低支架在山区建厂时应尽量采用，管外表面（包括保温层）距地面0.5M1.0M； 中支架用于人行交通频繁的地段；高度值：2.0M4.0M； 高支架用于跨越铁路或公路；高度值：4.0M6.0M；,低支

15、架敷设,中支架敷设,管道敷设方式-地上敷设,地上敷设适用场合 （1）工厂厂区地形复杂或铁路密集处； （2）场地地质为湿陷性黄土层或腐蚀性大的土壤或永久性冻土层； （3）厂区的地下水位距地面小于1.5M时； （4）厂区地下管道纵横交错，稠密复杂，难于再敷设热力管道； （5）厂区具有架空的煤气管道、化工工艺管道，可以考虑与热力管道共架敷设，既经济又节省占地面积。,管道敷设方式-地下敷设,有沟敷设根据能否能走人划分为 通行地沟1.8M2.0M； 半通行地沟1.2M1.4M； 不通行地沟。 无沟敷设直埋,通行地沟,半通行地沟,不通行地沟,预制保温管直埋敷设 1钢管 2聚氨酯硬质泡沫塑料保温层 3高密度

16、聚乙烯保护外壳,采用通行地沟的条件：当热力管道通过不允许挖开的路面；热力管道数量多，或管径较大；（管道垂直排列高度大与等于1.5M时，只能够采用通行地沟。） 采用半通行地沟的条件：路面不允许被挖开，而且架空不合理，且不通行地沟不能够满足要求时采用。,管道敷设方式-地下敷设,不通行地沟的适用条件：土壤要干燥，地下水位低；管道根数不多，而且管径小，维修工作量不大；直埋当中管道转弯或伸缩器（补偿器）处。 直埋敷设适用于：土质密实又不会沉陷的地区；地下水位低，土壤渗水性好，不受工厂腐蚀性溶液深入浸入的地区。,管道敷设方式-地下敷设,供热管网热负荷的确定方法,平均热指标和全年热负荷的计算方法 平均热指标

17、q f p = 最大小时热指标q f平均负荷系数 平均负荷系数 = (tntp) / (tntw) = Qp / Qn 全年热负荷 = 供暖期间热负荷最大利用小时数供暖设计热负荷,热水供热管网水力计算-步骤,（1）绘制管网的平面图（热源热用户位置、以及怎样连 接直而短）并标注设备、流量、补偿器、管网长度 等参数； （2）确定计算条件主干线及其比摩阻； （3）以流量G为准，参考比摩阻，查水力计算表，确定 d、R、v； （4）由管径及管件情况查当量长度表，确定当量长度； （5）计算主干线； （6）计算支线（根据并联管路阻力平衡原则，确定支线 管径）。,例 某工厂热水供热管网平面布置如图所示。 管网

18、中各管段长度、阀门的位置、方形补偿器的个数均已标注在图中。已知管网设计供、回水温度 =130， =70。用户E、F、D的设计热负荷 分别为1200kW、1000kW、1300kW。各热用户内部的阻力损失为 =50kPa。试进行该热水管网的水力计算。,某工厂热水供热管网平面布置图,解 ： (1)确定各用户和管网各管段的计算流量 热用户E，由下式得 用同样的方法确定热用户F、D的计算流量分别为： =14.33t/h， =18.63t/h，各管段的计算流量和已知的各管道长度见下表。,(t/h),水力计算表,(2)确定管网主干线并计算 因为各热用户内部的阻力损失相等，各热用户入口要求的压力差均为50k

19、Pa，所以从热源到最远用户D的管线为主干线。管网各管段编号及阀门、补偿器设置见上图。 首先，取主干线的平均比摩阻在 =4080Pa/m范围内，确定主干线各管段的管径。 如管段AB，计算流量 =14.33+17.20+18.63=50.16(t/h)，根据管段AB的计算流量和 值的范围，查水力计算表可确定管段AB的管径和相应的比摩阻值 以及流速 得： d=150mm， =58.19 Pa/m， =0.82 m/s 管段AB中局部阻力的当量长度，可由当量长度表查得： 闸阀 12.24=2.24(m) 方形补偿器 415.4=61.6(m) 局部阻力当量长度之和 =2.24+61.6=63.84(m

20、),管段AB的折算长度 =230+63.84=293.84m 管段AB的压力损失 =58.19293.84=17098.55(Pa) 用相同的方法计算BC段和CD段，计算结果列于表中。 管段BC的局部阻力当量长度值如下： 管段BC DN =125mm 直流三通 14.4=4.4m 异径接头 10.44=0.44m 方形补偿器 312.5=37.5m 总当量长度 =42.34m 管段CD的局部阻力当量长度 =44.48m，过程略。 通过计算可知，主干线的总压力损失为 = + + =17098.55+13362.53+16834.89=47295.97(Pa),(3)各分支线的计算 分支线BE与主干线BD并联，依据节点平衡原理，管段BE的资用压差为 = + =13362.53+16834.89=30197.42 Pa 局部损失与沿程损失的估算比值 =0.6，则管线平均比摩阻大致可控制为 根据 和 =17.20 t/h，由水力计算表查得 = 80mm， =168.68Pa/m， =0.95 m/s 管段BE中局部阻力的当量长度 ，由当量长度表查得:,=222.0