1、第七章 集中供热系统 集中供热系统的分类： 1、根据热媒不同，分为热水供热和蒸汽供热两种。 2、根据热源不同，主要可分为热电厂供热系统和区域锅炉系统，还有地热、余热。 3、根据供热管道不同，可分为单管制，双管制和多管制系统。第一节 热水供热系统 热水供热系统主要采用两种形式： 闭式系统：该系统热网的循环水仅作为热媒，供给热用户热量而不从系统中取出热水使用。 开式系统：该系统热网的循环水部分或全部从热网中取用，直接供应给用户。 （一）闭式热水供热系统 双管闭式热水供热系统是我国目前最广泛使用的热力供热系统。一、一般闭式热水系统供热系统中热用户与网路之间的连连接方法。 供暖系统热用户与热水网路的连
2、接方式。 直接连接方式：直接连接是用户系统直接连接于热水网路上，网路水力工况直接影响用户。 间接连接方式：该系统在供暖系统热用户设置表面式换热器，用户系统与热水网隔断，形成两个独立的系统，用户与网路之间的水力工况互不影响。 用户系统与热水网路连接的接口形式（图71）。 1.无混合装置的直接连接（图7-1a） 2.装水喷射器的直接连接（图7-1b） 采用热水网自身循环水的压差产生喷射器作用，汲取回水管的低温水与热水网的高温水混合，使混合后的水达到用户系统的要求。 3.装混合水泵的直接连接（图7-1c） 当热水网的供、回水压差较小，不能满足水喷射器的工作要求时，采用混合水泵代替水喷射器的方式。 4
3、.间接连接（图7-1d） 我国城市集中供热系统、供暖系统热用户与热水网路的连接，多年来主要采用直接连接方式，只有在热水网路与热用户的压力状况不适应时才采用间接连接方式。 二、通风系统热用户与热水网路的连接（图7-1e） 由于通风系统中加热空气的设备能承受较高压力，并对热媒参数无严格的限制，因此通风用热设备与热网采用最简单的连接形式。 三、热水供应热用户与热网的连接方式 在闭式系统中它是通过表面换热器（水-水）实现热量传递的，主要有如下形式： 1.无储水箱的连接方式（图7-1f）。 这种方式常用于住宅和公用建筑。 2.装设上部储水箱的连接方式（图7-1g）。 这种方式常用于浴室和用水量很大的企业
4、。 3.装设容积式换热器的连接方式（图7-1h） 这种方式一般宜用于对热水要求较高的旅馆或住宅中使用。四、闭式双级串连和混合连接的热水供热系统 热水供应热用户在热水供热系统中的热负荷方面占的比例不大，但是对循环水量的消耗却占有相当大的比列。 为了减少热水供应热负荷所需的网路循环水量，可采用供暖系统与热水供热系统串连和混联方式的；连接方式（图7-2） （二）开式热水供热系统 1.无储水箱的连接方式（图7-3a） 它适用小型住宅和公用建筑中。 2.装设上部储水箱的连接方式图（7-3b） 它适合浴室，洗衣房和用水量较大的企业 3.与上水混合的连接方式 当热水供应用户的用水量很大，建筑物中来自供暖通风
5、用户系统的回水量不是与供应管中的热水混合时，则采用这种连接方式。 （三）闭式与开式热水供暖系统的优缺点 1.闭式系统补水量少，一般应为热水供热系统的循环水量的1以下，开式系统补水量大，系统增加了水处理设备的投资。 2.闭式系统的水源稳定，开式系统恰相反。 3.闭式系统因在用户入口处要求设表面式换热器而使造价增加。 4.在利用低位热能方面，开式系统比封闭系统要好。第二节 蒸汽供热系统 蒸汽供热系统主要应用于工业区，也有向热水供应和通风、供热用户服务的。它根据供汽管不同分为单管式和多管式（不同蒸汽压力不同管） 它与用户的连接方式如下（参见图74）： 1.间接连接（图7-4a）：通过热交换器传递热量
6、凝结水回收。 2.直接连接（图7-4b）：通过减温减压器连接，工作后蒸汽凝为水回收。 3.热水供暖系统采用间接连接接入热网中，使用（汽水）换热器，凝水回收。（图7-4c） 4.采用蒸汽喷射装置的连接方式，凝水回收（图7-4d）。 5.通风系统与蒸汽网的连接（图7-4e）最简单，凝水回收。 6.热水用户与蒸汽热网的连接（图7-4 f、g、h）。二、凝结水回收系统 凝结水水温较高（一般80100左右）是锅炉良好的补水，应尽量回收保证凝结水的回收质量，是蒸汽供热系统设计与运行的关键性技术问题。 凝结水回收系统分为：开式和闭式系统（以是否与大气相通为标准）。 如按凝水的流动方式不同：可分为单相流和两相
7、流两大类。 单相流中又分为满管流和非满管流形式。 如按驱使凝结水的的动力不同，可分为重力回水和机械回水。 1.非满管流的凝结水回收系统（低压自流式系统） 它只适用于供热面积小，地形坡向和凝结水箱的场合，锅炉房应位于全厂的最低处，应用范围受到很大的限制。（参见图75） 2.两相流的凝结水回收系统（高压回水系统图76） 它适用于全厂耗汽量较少、用汽点分散，用汽参数（压力）比较一致的系统上。它的系统作用半径一般可达5001000m，并对地势起伏有较好的适应性。 3.重力式满管流凝结水回收系统（参见图77） 它适用地势较平坦且坡向热源的蒸汽供热系统 上述三种方式属于开式系统，系统中的凝结水箱和高位水箱
8、与大气相同，系统中产生的“二次汽”排入大气，系统中的凝结水量和热量没有得到充分利用，且停运时，空气易侵入系统，使凝结水含氧量增加，腐蚀系统。 4.闭式高压凝结水回收系统（图7-8）。 5.闭式满管凝结水回收系统（图7-9） 它适用于能分散利用“二次汽”，厂区地形起伏不大，地形坡向凝结水箱的场合。 6.加压回水系统（图7-10）。 它一般多用于较大的蒸汽系统，它可是开式系统也可以是闭式系统。 第三节 集中供热系统热源型式与热媒选择 一、热源的选择 它涉及到城市热电联产或热电分产的能源利用，这种问题应根据城市的发展规划以及国家的能源利用政策等决定。 二、热媒的选择 热媒的选择主要取决于热用户的使用
9、特征和要求，同时也与选择的热源型式有关。 集中供热系统的热媒主要是热水或蒸汽。热媒水和蒸汽的优缺点： 1.热水供热系统的热能利用效率高：因它没有凝结水蒸汽、二次汽等热损失，一般可节约燃料2040。 2.以水作为热媒用于供暖热用户时，可改变供水温度 质调节，减少热损失。 3.热水供热系统的蓄热能力高，由于系统中的水量大，比热大，因此在水力工况和热力工况短时间失调时，也不会引起供暖状况的很大的波动。 4.热水供热系统可远距离输送，供热半径大。 以蒸汽作为热媒的优点（1）以蒸汽作为热媒的适用面广，能满足多种用户的需求；（2）蒸汽网只要输送凝结回水，循环泵电耗省；（3）蒸汽在散热器中温度和传热系数均比
10、水高，使换热器面积可较小；（4）蒸汽的密度小，在地形起伏、高层建筑物中，相对只产生较小的静压； 根据上述以水和蒸汽不同热媒的比较可见：（1）对热电厂供热系统来说，可以利用低位热能的热用户，应首先考虑以热水为热媒；（2）对生产工艺的热用户，通常以蒸汽为热媒；（3）对以区域锅炉房为热源的集中供热系统，在只有供暖、通风和热水等性质用户时应采用热水为热媒，同时应考虑高温水供热的可能性。（4）对工业区的集中供热，它现有生产工艺用热，又有供暖、热水等负荷，此时多以蒸汽为热媒来满足生产工艺用热要求。 一般来说，对于以生产用热量为主，供暖用热量不大，而供暖时间又不长的工厂区宜采用蒸汽供热系统，但对其厂区供暖用
11、热量较大，而且供暖时间又较长的情况，宜采用单独的热水供暖系统。三、热媒参数的确定1.以热电厂为热源的供热系统 此时应结合热源、管网、用户系统等方面的因素，进行技术经济比较。目前国内热电厂热水供热系统，设计供水温度一般可采用110150。回水约702.以区域锅炉房为热源的热水供热系统 因此时提高供水温度，不存在像热电厂那样抽汽压力提高，降低高品位蒸汽利用率的问题，所以一般供水温度高（可考虑高温回水），回水温度低，供回水温差小可降低热网的管径。降低输送电耗，和散热器面积。3.蒸汽供热系统的蒸汽参数（压力和温度）确定比较简单，以区域锅炉房为热源时，蒸汽的起始压力主要取决于用户要求的最高使用压力。对以
12、热电厂为热源时，当用户最高压力给定后，要通过技术经济比较来确定抽汽压力。第四节 热网系统型式 热网系统型式取决于热媒（蒸汽和热水）、热源与热用户的相互位置和供热地区热用户种类，负荷大小和性质等。 一、蒸汽供热系统 一般最普通的是采用单根蒸汽管和凝结水管的方式，同时采用枝状管网布置。 对凝结水回收量小，质量差是可考虑不回收凝结水。 对生产工艺用热要求严格不能中断时，可考虑蒸汽管采用复线型式，每根50负荷。 二、热水供热系统 城市热水供热（暖）系统服务区域很大，因此在确定热水供热系统型式时，应特别注意供热系统的可靠性，当部分管段发生故障时，热网应具有后备供应的可能性。 1.枝状管网布置简单，供热管
13、道的直径随距热源越远而逐渐减小，且金属耗热量少，基建投资小，运行管理方便。 但枝状管网不具备后备供热能力，中间管段故障，其之后的系统就停止了（参见图711）。 为了在网路发生故障时不使故障影响到整个网路，在各用户或二级网路的入口处均应安装隔离阀门。 在枝状管网大型系统中，还可以采用在各根供汽干管或回水干管之间安装联络门以备万一某根干管故障时可形成互相支援（如图7-12的管13）。 三、多热源供热系统 近年来出现多热源联合供热的方式，根据几个热源与 热用户的相互位置和运行方式不同，热网系统方式也有所不同。 多热源联合供热系统，目前主要有两种热源组合型式： 1.热电厂与区域锅炉房联合供热。 2.几
14、个热电厂联合供热。 几个联合型式介绍 图7-12区域锅炉房在热电厂的热源出口处串连布置。它是在热负荷较大，气温较低时，热电厂供热不足状态下，投入区域锅炉房运行，如目前北京第二热电厂的热水供热系统。 图7-13是一个热电厂和几个外置区域锅炉房联合供热的系统。 这种系统一般热力网路离热源较多处的一部分网由热电厂供汽，而中途的一些系统，在室外温度高时，热负荷小的时候可由热电厂供汽，而温度低时可由热电厂和区域锅炉房联合供热，或隔断后由自身区域锅炉房单独供热。 这种网路在整个供热期间水力工况和热力工况比较复杂，具有不一致性，运行管理困难，但外置锅炉房布置灵活。 图7-14是由几个热电厂和一些区域锅炉房组成的联合供热系统。 它的主要特点是热力网路呈环形布置，这种布置首尾可环顾，后备供热能力强，目前牡丹江市的集中供热系统。 环状管网和枝状管网相比，热网投资大，运行管理复杂，要求热网要有较高的自动控制措施。 多热源联合供热的热水系统与单个热源相比，优点是由于热源数目增多，整个系统的供热安全率得到保证，后备热源问题易解决。 但多热源联合供热系统，无论在设计、运行管理等方面都有许多问题有待进一步地研讨和实践。
