07《供热工程》第七课 集中供暖系统的热源

第七章集中供热系统的热源能源与安全工程学院成剑林热电联产热电联产：既生产电力又生产热能的联合生产。具体方式：利用汽轮机中做过功的蒸汽对外供热。例如，热电厂中装背压机，调节抽气式汽轮机，冷凝采暖两用机等，利用排式抽气供给热用户，就属于两种能量联合生产。实现两种能量生产必须具备的基本条件：1.有热用户，而且要保证热能用户所需参数（压力，温度）和流量2.在供热的同时还要保证必须一定数量的电能。热电联产热电厂：两种能量联合生产的电厂常称为热电厂热电分产：发电厂生产电（纯凝式电厂），锅炉房生产热能的方式。热电站与凝气电站能耗分析：理想卡诺循环TbLk△STkTS（A）（A）凝气循环()kbkLTTS生产电能的热耗()bbkkbkqTSHRLTTS热电联产TbLT△STTT（B）()TbTLTTSTTqTS()1()bTbTTTbTqqTTSHRLTTS所以kTHRHRHR（约为0.4）即考虑到实际动力循环，凝汽电站效率：40％。热电站75～80％。热电联产1-2热电联产相对热点分产的特点：1.节省初级燃料2.有利于环保3.投资高,建设周期长1-3我国热电联产事业的发展热电联产事业在中国的发展，经历了上升，停止和再上升1.50～60年代，我国进行大规模的工业建设，热电联产和电力工业的发展齐头并进，结果是6000kw以上供热机组占全国总机组总容量的20%，其中公用热电站容量占80%。这段时间是我国供热机组和公用热电站发展最多的时间。热电联产2.70-80年代热电联产呈下降趋势在此热电机组占总装机5%，其中公用占29%，自备热电站占71%。3.1981～1989年，计划安排从3000Kw～300Mw，各种供热机组项目213个，总装机5800MW到88年底按产建成2900MW,年发电能力120多亿度实现供热能7000多百万大卡/小时，年节约标煤400万吨4.1989年底我国的热电联产状况如下：年供热量51757百万千焦平均供热厂用电率6026度/百万千焦供热标准煤耗39.83公斤/百万千焦热电联产•供热机组中总容量约10000MW，占火电装机11.42%最大供热单台机组.200MW•所用机型：背压机组、抽气背压机组、抽气机组、凝气机打孔抽气机组、凝气机循环水供热机大型供热汽冷凝两用机组。•最大热电厂：吉林热电厂55MW•工业供热最大管径DN700mm最远输送距离6km•民用采暖，采暖最大管径：DN1000mm最远输送距离10Km。•北京供热效率:13.1％热电联产•1-4国外集中供热事业概况1.苏联：总装机容量60000MW占火电35%最大供热距离15-20km2.芬兰：起始于1956年，射流利用率最高的国家自动化程度高，供热技术先进，供热设备领先1-5中国热电联产事业的特点1.强调城市热力规划即先有城市规划热力规划统一安排下进行热电联产建设以哈市原马家沟机场工程为例热电联产2.各类供热机组的发展建国初期装设较多的抽气机，工业密集区装背压机在大城市为解决采暖问题，将容量较大的凝汽机打孔抽汽，或采用200MW，300MW，两用机3.中低压凝汽机组改造历史留下的问题，可利用的改造成供热机主要使用在小城市城镇4.热电站的类型公用热电站企业自备热电站发展方向公用热电站热电联产5.热电站的机组参数我国规定高中低参数为高压90Kgf/cm2540～140℃140Kgf/cm2540～555℃170Kgf/cm2555℃次高压机组50～60Kgf/cm2450～480℃中压机组40Kgf/cm2450℃次中压机组25Kgf/cm2350℃低压机组10～13Kgf/cm2300℃超高压亚临界机组热电联产6.1990～2000年，我国热电联产为机组大型化，即200MW与300MW问世，沈阳（沿海）长春（热电厂）太原热电厂同时沿海地区发展快，上海山东热电厂供热系统热源热网热用户三部分组成供热系统由2-1概述以热电厂为主力热源的供热系统称为热电厂供热系统分类单一热源系统多热源系统按热源布置分多个热电厂并网供热热电厂尖峰锅炉房并网供热热电厂供热系统热网分类水为热媒（水网）蒸汽热媒（蒸汽网）热用户分类供暖热用户通风热用户生活热水供应热用户生产热用户季节性热用户全年性热用户热电厂供热系统热化系数：汽轮机热网的最大负荷与供热最大负荷之比。TmQQ它是热电厂最主要的技术经济参数之一。这是由于供热机组的安装容量和热电厂的燃料节约都取决于热化参数。热化系数的意义：a.热电厂最主要的技术经济参数，即汽轮机的安装容量和热电厂所获得的燃料节约量取决于热化参数。热电厂供热系统例如当型号参数不变的情况下则会使热电厂安装容量增大结果是基础建设投资加大但此时燃料节约加大二者是矛盾的b.最佳热化系数的确定1.汽轮机型号与台数2.尖峰热源指标3.代用设备（热电分产装置）的指标4.热负荷年度曲线的特性与燃料到价格C.取值1.采暖负荷0.5~0.72.采暖与工业共存按比例0.7~1热电联产典型循环热力原理图1.燃气轮机热电厂原理图a.压缩机b.燃气涡轮c.发电机d.燃烧室e.空气回热器f.热网加热器g.热网循环泵热电联产典型循环热力原理图热电联产典型循环热力原理图1-蒸汽发生器2-汽轮机3-发电机4-冷凝器5-初级热网加热器6-中级热网加热器7-高级热望加热器8-开压泵9-热网循环泵10-化学净水处理装置11-补水除氧器12-补水泵13-补水调节器14-化学净水泵15-回水总管16-供水总管17-核反应堆18-容器补偿器19-中间回路水泵20-凝结水泵21-水份分离器22-低压回热加热器23-电站除氧器24-给水泵25-高压回热加热器26-蒸汽过热器27-减压器2.抽汽凝汽机核热电厂原理图图中热电联产典型循环热力原理图3.双抽汽轮机热电厂原理图1-锅炉2-汽轮机3-发电机4-冷凝器5-低级热网加热器6-中级热网加热器7高级热网加热器8-开压泵9-热网循环器10-水处理11-除氧器12-补水泵13-调节阀14-水处理泵15-回水总管16-供水总管17-加热水管18-凝结水总管19-供汽总管20-凝水泵21-凝水泵22-余热器23-锅炉给水除氧器24-给水泵25-预热器图中：§2-2热电联产典型循环热力原理图4.背压式热电厂供热系统原理图背压式热电循环图（a）工作原理图；（b）T-S图1-锅炉；2-过热器；3-蒸汽汽轮机；4-发电机；5-热用户；6-给水泵热电联产典型循环热力原理图特点：工况复杂a.热水供热系统的连接方式——直接连接或间接连接b.在室外温度较低，外置锅炉房投入运行时，采用主热源和调峰热源分区单独供热（简称截断运行）还是联合并联供热方式（建成并网运行）。c.整个供暖期所采用的供热调节方案热电联产典型循环热力原理图3.直接联结多热源系统热力站主热源主热源供热区热力站B联合供热区热电联产典型循环热力原理图热力站主热源热力站B联合供热区热用户主热源供热区区热用户4.间接联接多热源系统热电联产典型循环热力原理图5.多热源联合供热设计中应考虑的主要问题：a.进行联合供热系统可行性研究或设计时，必须首先确定它的设计原则和运行方式。b.考虑到联合供热系统的运行工况，整个采暖期会有明显的变化，因此外置区域热源个数不宜过多，容量不宜过小，即单台在20T/h或40T/h（每个锅炉房2-3台）。c.热网参数即供、回水温度是关系到整个系统经济与否的关键问题，选用要适当。d.对小型热电厂，外置热源可放在热网始端便于热网的工况控制与调节。热电联产典型循环热力原理图e.对直接连接热网，考虑到热网工况的稳定性与热力失调控制，在调峰期，易采用截断式运行方式。f.对间接连接热网，易采用并联运行，且主循环泵可采用变速水泵，采暖期内一级网可质、量混合调节。g.对联合供热系统水力计算时，应分析各热源的投入顺序和工况。计算不同状况的水力计算后选择最不利工况为设计依据。h.提高供热系统自控水平是保证联合供热系统正常而又经济运行的最重要措施。§7-2区域锅炉房分类:按燃料分燃媒燃气燃油电锅炉按热媒分热水锅炉蒸汽锅炉按热媒炉内循环方式分自然循环（大循环）强制循环（小循环）按热媒分水管锅炉水-火管组合锅炉单、双锅筒多个锅筒一蒸汽锅炉工矿企业用之较多。常见的应用方式有1.向集中供热系统的所有用户供应蒸汽的型式;2.在蒸汽锅炉房内同时制备蒸汽和热水热媒的型式，即生产工艺用蒸汽，民用热水。蒸汽锅炉房集中制备热水方式：采用集中热交换的型式采用蒸汽喷射装置的型式采用淋水式换热器的型式采用汽-水两用锅炉集中汽-水换热站优点：1.系统的热能利用率高，节约能源2.凝结水回收率高，水质易于保证，因而能较大地减少水处理设施的投资和运行费用。3.换热站设在锅炉房附近，管理方便，运行也安全可靠。1.建筑和设备的投资较大2.与利用热水锅炉直接制备热水的型式相比蒸汽锅炉需要定期和连续排污，热损失较大。缺点：蒸汽锅炉房内设置集中热交换站的供热系统示意图1-蒸汽锅炉；2-分汽缸；3-减压阀；4-凝结水箱；5-蒸汽-水换热器；6-凝结水冷却器；7-热水网路循环水泵；8-热水网路补给水泵；9-锅炉给水泵；10-疏水器蒸汽喷射系统（膨胀水箱定压）膨胀水箱定压蒸汽喷射系统示意图（利用膨胀水箱定压）1-蒸汽锅炉；2-分汽缸；3-蒸汽喷射器；4-热用户；5-给水箱；6-给水泵；7-除污器；8-膨胀水箱蒸汽喷射系统膨胀水箱定压蒸汽喷射系统示意图（利用压力调节器定压）1-蒸汽锅炉；2-分汽缸；3-蒸汽喷射器；4-热用户；5-给水箱；6-给水泵；7-除污器；8-回收凝结水的压力调节器；9-补水的压力调节器蒸汽淋水热交换淋水器定压ⅠⅠⅡⅡ蒸汽锅炉房设置淋水式换热器的示意图1-蒸汽锅炉；2-减压阀；3-淋水式换热器；4-混水器；5-网路循环水泵；6-除污器；7-补水压力调节器；8-补给水泵；9-锅炉给水箱；10-锅炉给水泵；11-淋水式换热器的下部蓄水箱；12-淋水盘；13-电磁阀二热水锅炉热水锅炉集中供暖定压方式高压水箱定压采用补水泵连续补水间歇补水有旁通管无旁通管采用气体定压采用蒸汽定压广泛应用于民用，如采暖、通风、空调和生活热水等。热水锅炉房内采用补水泵连续补水定压图式热水锅炉房内采用补给水泵连续补水定压示意图1-热水锅炉；2-集气罐；3-供水管总阀门；4、5、6-止回阀；7-除污器；8-回水管总阀门；9-放水阀；10-补水压力调节器；11-补给水泵；12-补给水箱；13-网路循环水泵；14-旁通泄压阀双泵系统示意图双泵系统示意图1-锅炉循环水泵；2-网路循环水泵；3-热水锅炉；4-旁通管；5-除污器；6-补水压力调节器；7-补给水泵；8-水处理装置；9-旁通管补给水水质的要求A.热电厂热源溶解氧≤0.1mg/l总硬度≤0.7mg/l悬浮物≤5mg/lPH（25℃）7～8.5B.锅炉房热源1.若采用炉外化学处理时，要求同上2.若tg≤95℃时，可采用炉内加药水质总硬度≦6mg/l悬浮物≦20mg/lPH＞7氮气定压方式原理图：ⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡ氮气定压方式的原则性系统图1-氮气瓶；2-减压阀；3-排气阀；4-水位控制器；5-氮气罐；6-热水锅炉；7、8-供、回水管总阀门；9-除污器；10-网路循环水泵；11-补给水泵；12-排水阀的电磁阀；13-补给水箱采用蒸汽罐定压的系统示意图（a）采用蒸汽膨胀罐的图式（b）采用蒸汽加压罐的图式1-热水锅炉；2-水位控制器；3-蒸汽罐；4、5-供、回水总阀门；6-除污器；7-网路循环水泵；8-补给水泵；9-补给水箱；10-蒸汽减压阀；11-锅炉出水管总阀门；12-混水器；13-混水阀三.燃油、燃气锅炉及其锅炉房•燃煤锅炉与燃油燃气锅炉比较：1.环保污染小。一方面，燃油燃气锅炉房不像燃煤锅炉房那样需要较大的煤厂、灰场；另一方面，燃烧产物比较清洁，无需除灰、除渣。2.设备少，操作简单。燃油燃气锅炉的燃料供应与燃烧设备简单，辅助设备少，操作管理简单，自动化控制程度高。3.与同等供热规模的燃煤锅炉房相比较，燃油燃气锅炉房的设计、安装、运行与维修都比较简单，基建投资、管理费用及施工周期都短。但