《供热工程》第5章室内蒸汽供暖系统

第五章室内蒸汽供热系统qr蒸汽供热原理图1.蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放出热量，相态发生了改变。36003.6(/)1000AQQQGkghrrr§5-1蒸汽作为供热系统热媒的特点分水器蒸汽锅炉蒸汽管路凝水管散热设备疏水器凝水管路凝水箱空气管凝水泵1qhh1kg蒸汽在散热设备中凝结时放出的热量，kJ/kg进入散热设备时蒸汽的焓流出散热设备时凝水的焓蒸汽在凝结压力下的汽化潜热，kJ/kg蒸汽量：采用高温水130/70℃供暖，每1kg水放出的热量为Q=c△tG=251.2kJ／kg。采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热r＝2164kJ／kg。对同样的热负荷，蒸汽供热时所需的蒸汽质量流量要比热水流量要少得多。蒸汽供热原理图分水器蒸汽锅炉蒸汽管路凝水管散热设备疏水器凝水管路凝水箱空气管凝水泵2.蒸汽和凝水在系统管路内流动时,其状态参数变化比较大，还会伴随相态变化。湿饱和蒸汽经过阀门等节流后可能成为干饱和蒸汽或过热蒸汽；蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂。引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏’’问题;凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”;蒸汽供热原理图分水器蒸汽锅炉蒸汽管路凝水管散热设备疏水器凝水管路凝水箱空气管凝水泵3.蒸汽在散热设备中定压凝结放热,散热设备的热媒温度为该压力下的饱和温度。蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度高高温水130/70℃供暖系统的散热器热媒平均温度为（130+70）/2=100℃；采用蒸汽表压力200kPa供热，散热器热媒平均温度为133.5℃；对相同热负荷，蒸汽供暖系统中的散热器面积小蒸汽供热原理图§5-1蒸汽作为供热系统热媒的特点分水器蒸汽锅炉蒸汽管路凝水管散热设备疏水器凝水管路凝水箱空气管凝水泵4.蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，较热水比容大得多。可大大减轻前后加热滞后的现象。6.蒸汽作为供热系统的热媒，其适用范围广。5.产生的水静压力不大。下供式§5-2室内蒸汽供暖系统一.蒸汽供暖系统分类1.按照供汽压力的大小分70kPa高压蒸汽供暖≤70kPa低压蒸汽供暖0真空蒸汽供暖2.按照蒸汽干管布置的不同上供式中供式3.按照立管的布置单管式双管式4.按照回水动力重力回水机械回水二.低压蒸汽供暖系统的基本型式工作原理:1.重力回水式a.上供式蒸汽管道凝结干管在干管的断面，上部分应充满空气，下部分充满凝水，凝水靠重力流动，这种非满管流动的凝水管，称为干式凝水管。水面Ⅱ-Ⅱ以下的总凝水立管全部充满凝水，凝水满管流动，称为湿式凝水管。干式凝水管必须敷设在水面Ⅱ-Ⅱ以上。再考虑锅炉压力波动，B点处应再高出Ⅱ-Ⅱ水面约200～250mm。工作特点:二.低压蒸汽供暖系统的基本型式1.重力回水式a.上供式蒸汽管道凝结干管重力回水低压蒸汽供暖系统型式简单,宜在小型系统中采用。工作特点:蒸汽管道凝结干管1.重力回水式b.下供式二.低压蒸汽供暖系统的基本型式2.机械回水式疏水器空气管凝水泵凝水箱机械回水系统是一个“断开式”系统。工作原理及特点二.低压蒸汽供暖系统的基本型式凝水不直按返回锅炉，而首先进入凝水箱。然后再用凝水泵将凝水送回热源重新加热。在低压蒸汽供暖系统中，凝水箱布置应低于所有散热器和凝水管。进凝水箱的凝水干管应作顺流向下的坡度，使从散热器流出的凝水靠重力自流进入凝水箱。1、按照供汽压力的大小分2、按照蒸汽干管布置的不同分3、按照立管的布置特点分4、按照回水动力不同分单管式双管式国内绝大多数蒸汽供暖系统都是采用双管式一、蒸汽供暖系统分类二、低压蒸汽供暖系统的基本型式重力回水低压蒸汽供暖系统型式简单，无需如机械回水系统那样，需要设置凝水箱和凝水泵，运行时不消耗电能，宜在小型系统中采用。但在供暖系统作用半径较长时，就要采用较高的蒸汽压力才能将蒸汽输送到最远散热器。如仍用重力回水方式，凝水管里的Ⅱ-Ⅱ水面高度可能达到甚至超过底层散热器的高度，底层散热器就会充满凝水并积聚空气，导致蒸汽无法进入从而影响散热。当系统作用半径较大，供汽压力较高(通常供汽表压力高于20kPa)时，就都采用机械回水系统。低压蒸汽供暖系统应注意的问题1供汽压力保证散热器正常工作2散热器不正常工作3排水阻汽4防止水击5设置自动排气阀低压蒸汽供暖系统应注意的问题1供汽压力保证散热器正常工作散热器内的蒸汽压力只需比大气压力稍高一点即可，靠剩余压力以保证蒸汽流入散热器所需的压力损失，并靠蒸汽压力将散热器中的空气驱入凝水管。设计时，散热器入口阀门前的蒸汽剩余压力通常为1500～2000Pa。散热器正常工作：当供汽压力符合设计要求时，散热器内充满蒸汽。进入的蒸汽量恰能被散热器表面冷却下来，形成一层凝水薄膜，凝水顺利流出，不积留在散热器内，空气排除干净，散热器正常工作。低压蒸汽供暖系统应注意的问题2散热器不正常工作(1)当供汽压力降低，进入散热器中的蒸汽量减少，不能充满整个散热器，散热器内的空气不能排净，或由于蒸汽冷凝，造成微负压而从干式凝水管吸入空气。由于低压蒸汽的比容比空气大，蒸汽只占据散热器上部空间，空气则停留在散热器下部。沿散热器壁流动的凝水，在通过散热器下部的空气区时，将因蒸汽饱和分压力降低及器壁的散热而发生过冷却，散热器表面平均温度降低，散热器的散热量减少。蒸汽供热系统散热器的排气阀应在散热器的下1/3处。低压蒸汽供暖系统应注意的问题2散热器不正常工作(2)当供汽压力过高时，进入散热器的蒸汽量超过了散热表面的凝结能力，便会有未凝结的蒸汽窜入凝水管；同时，散热器的表面温度随蒸汽压力升高而高出设计值，散热器散热量增加低压蒸汽供暖系统应注意的问题3排水阻汽实际运行过程中，供汽压力总有波动，为了避免供汽压力过高时未凝结的蒸汽窜入凝水管，可在每个散热器出口或在每根凝水立管下端安装疏水器。低压蒸汽供暖系统应注意的问题“水击”现象产生的原因:在蒸汽供暖系统中，沿管壁凝结的沿途凝水可能被高速的蒸汽流裹带，形成随蒸汽流动的高速水滴；落在管底的沿途凝水也可能被高速蒸汽流重新掀起，形成“水塞”，并随蒸汽一起高速流动，在遭到阀门、拐弯或向上的管段等使流动方向改变时，水滴或水塞在高速下与管件或管子撞击，就产生“水击”。4防止水击“水击”现象造成的危害:噪声振动局部高压，严重时能破坏管件接口的严密性和管路支架。低压蒸汽供暖系统应注意的问题4防止水击减轻“水击”的方法：水平敷设的供气管路，必须具有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。蒸汽干管汽水同向流动时，坡度i宜采用0.003，不得小于0.002。进入散热器支管的坡度i＝0.01—0.02。供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置。234i≥0.0051i≥0.003蒸汽凝水低压蒸汽供暖系统应注意的问题4防止水击当供汽压力低时，也可用水封装置。为了保持蒸汽的干度，避免沿途凝水进人供汽立管，供汽立管宜从供水干管的上方或侧上方接出。低压蒸汽供暖系统应注意的问题4防止水击他们的坡度？当停止供汽时，散热器和管路内会出现一定的真空度，应打开空气管的阀门，使空气通过干凝水干管迅速进入系统，以免空气从系统的接缝处渗入，使接缝处生锈、不严密、造成渗漏，最好在散热器上设置蒸汽自动排气阀以补进空气。蒸汽自动排气阀是靠阀体内的膨胀芯热胀冷缩来防止蒸汽外逸和让冷空气通过阀体进入散热器。低压蒸汽供暖系统应注意的问题4设置自动排气阀单管下供下回式低压蒸汽供暖系统P95自学单管下供下回式低压蒸汽供暖系统1、散热器支管与立管的连接点必须低于散热器出口水平面；2、立、支管的管径都需要粗一些；3、每个散热器上，必须装置自动排气阀；4、自动排气阀应装在散热器1/3的高度处。第三节室内高压蒸汽供热系统利用高压蒸汽作为热媒，向工厂车间及其轴助建筑物各种不同用途的热用户(生产工艺、热水供应、通风及供暖热用户等)供热，是一种常用的供热方式。室内高压蒸汽供热系统室内高压蒸汽供热系统•1、室内高压蒸汽供热系统的型式•2、室内高压蒸汽供热系统的特点•3、室内高压蒸汽供热系统凝水回收方式1、室内高压蒸汽供热系统的型式•上供下回式高压蒸汽供暖系统•上供上回式高压蒸汽供暖系统上供下回式高压蒸汽供暖系统•高压蒸汽供暖系统在每个环路凝水干管末端集中设置疏水器。在每组散热器的进出口支管上均安装阀门，以便调节供汽量和检修散热器时关断管路。为了使系统内各组散热器供汽量均匀，易采用同程式管路布置。•高压蒸汽供暖系统多采用上供下回式。•高压蒸汽通过室外蒸汽管路进入用户入口的高压分汽缸。室内各供暖系统的蒸汽，在用热设备冷凝放热，冷凝水沿凝水管道流动，经过疏水器后汇流到凝水箱，然后，用凝结水泵压送回锅炉房重新加热。由于高压蒸汽的压力较高容易引起水击。为了减轻水击现象，使蒸汽管道下坡，蒸汽与凝水同向流动。各散热器的凝水通过室内凝水管进入集中设置的疏水器，排除管路中的凝水，并靠疏水器后的余压将凝水送回凝水箱上供上回式高压蒸汽供暖系统•车间地面上不便于布置凝水管时，也可以将系统的供汽干管和凝水干管设于房屋上部，即采用上供上回式系统•凝结水靠疏水器后的余压作用上升到凝水干管，再返回室外管网。在每组散热设备的凝结水出口处，除安装疏水器外，还应安装止回阀，防止停止供汽后散热设备被凝水充满。系统需考虑设置泄水管和排空气管，以及时排出每组散热设备和系统中的空气和凝水。上供上回式高压蒸汽供暖系统•压力较高的室内各热用户的高温凝水先引入专门设置的二次蒸发箱，通过二次蒸发箱分离出二次蒸汽，再就地利用。分离后留下的纯凝水靠位差作用送回凝水箱。•高压蒸汽供暖系统启动时，如果升压过快极易产生水击现象，空气也不易排出。此系统不利于运行管理，泄水不便，只适合工业厂房使用散热量较大的暖风机供暖系统，且地面不易敷设地沟的场合。2、室内高压蒸汽供热系统的特点•系统中空气的排除•设置补偿器•二次蒸汽的回收利用系统中空气的排除•在系统运行时，可以借助蒸汽的高压将部分空气驱走；将散热设备与疏水器间的凝水管路设置成干式凝水管路，通过疏水器内的排气阀或空气旁通阀将空气分离出来，最后由凝水箱上部的排气管排向大气。也可以在疏水器前设置排气管将空气直接排出系统。干式凝水管路沿凝水流动方向必须设置大于0.005的坡度，以顺利排除空气。当干凝水管路通过过门地沟时，必须设向上的空气绕行管，以排出空气设置补偿器•高压蒸汽和凝水温度高，在供汽和凝水干管上，往往需要设置补偿器和固定支架，以补偿管道的热伸长。二次蒸汽的回收利用•可将高温凝水设置二次蒸发箱的室内高压蒸汽供热系统。二次蒸发箱一般架设在距地面约3m处，箱内蒸汽的压力可根据二次蒸汽的使用要求和回收凝水的稳定要求确定，一般为20～40Pa。在运行中，当用汽量大于二次蒸汽量、箱内压力降低时，可通过压力调节器自动控制蒸汽补给管补入蒸汽，维持二次蒸发箱内压力恒定；当用汽量小于二次蒸汽量时，箱内压力增加，箱上的安全阀会自动排汽降压。•高压蒸汽供暖系统蒸汽压力高，设计与管理不当时，漏汽量大，水击危害严重，维修工作量多。3、高压蒸汽系统凝水回收方式•高压蒸汽供暖系统凝水回收方式，根据凝水回流动力的不同，分成余压回水和加压回水；根据凝水箱是否与大气相通，分为开式和闭式。余压回水凝结水回收系统利用凝结水克服疏水器阻力后的余压将凝水送回锅炉房内高位凝结水箱的方式称为余压回水。•余压回水系统设备简单，是被普遍采用的高压凝水回收方式。为避免高低压凝水合流时相互干扰，影响低压凝水的排出，可采用如下措施。•（1）将高压凝水管作成喷嘴顺流插入低压凝水管中。•（2）将高压凝水管做成多孔管顺流插入低压凝水管中。开式凝结水回收系统•各散热设备排出的高温凝水靠余压送入开式高位水箱，在水箱中泄掉过高压力，并通过水箱上的空气管排出二次蒸汽变成凝水，再依靠高位凝水箱与锅炉房凝水箱之间的高差通过湿式凝水管返回锅炉房。•开式系统由于采用了开式高位水箱，不可避免的产生二次蒸汽，造成热能损失，同时空气的渗入易腐蚀管道，污染环境。因此开式系统适用于凝水量小于10t/h，作用半径小于500m，且蒸汽量不多的小型工厂。当工业厂房的蒸汽供暖系统使用较高压力时，凝水管道中产生的二次蒸汽