集中供热系统的热力站及主要设备

LOGO供热工程GONGREGONGCHENG武汉理工大学出版社单元11集中供热系统的热力站及主要设备单元11集中供热系统的热力站及主要设备【知识目标】1.掌握热力站的分类、基本形式、适用范围、热力站设计注意事项；2.了解凝结水箱的分类、组成、选用方法；3.了解常用换热器的构造、优缺点、适用范围；4.了解阀门的一般分类、阀门型号的表示方法；了解喷射器的工作原理；5.掌握常用阀门的构造、使用调节方法及特点。【能力目标】1.能够进行用户热力引入口的设计；2.能够进行凝结水箱、换热器的选用；3.能够正确布置和使用阀门。。目录课题1集中供热系统的热力站课题2集中拱热系统的主要设备12课题1集中供热系统的热力站所谓热力站，是指根据热网的工况和用户需要，采用合理的连接方式，转换热介质种类，改变供热介质参数，分配、控制、集中计量及检测供给热用户热量的场所。其中热用户是指从供热系统获得热能的用热装置，它是集中供热系统中的末端装置。热力站是为某一区域的建筑服务的，它有自己的二级网路。热力站可以是单独的建筑，也可以设在某一建筑物内。而热用户是指某一单体建筑(或用热单位)，它没有自己的二级网路。一般从热源向外供热有两种基本方式：第一种方式为热媒由热源经过热网直接(连接)进入热用户，如图11-l（a）所示；第二种为热媒由热源经过热网进入热力站(也叫热力点)，再进入各个热用户，如图11-1（b）所示。课题1集中供热系统的热力站图11-1热力站、热用户示意图用户热力站又叫用户引入口，设置在单幢民用建筑及公共建筑的地沟入口或建筑物底层的专用房间、建筑物的地下室、入口竖井内，通过它向该用户或相邻几个用户分配热能。引入口有民用用户和工业用户两种类型。在用户引入口处，在用户供回水总管上应设置阀门、压力表、温度计、阀件及监测计量仪表等。一般每个用户只设一个引入口。图11-2是用户引入口示意图11.1.1用户热力站课题1集中供热系统的热力站用户引入口的主要作用是为用户分配、转换和调节供热量，以达到设计要求；监测并控制进入用户的热媒参数；计量、统计热媒流量和用热量。因此，用户引入口是按局部系统需要进行热量分配、转换、调节、控制、计量的枢纽。图11-2用户引入口示意图l-压力表；2-用户供回水总管阀门；3-除污器；4-手动调节阀；5-温度计；6-旁通管阀门课题1集中供热系统的热力站向一个或多个街区分配热能，装有换热设备、分配阀门、测量仪表和水泵的专用机房，称为集中热力站，通常又叫小区热力站。大多是单独的建筑物，也可布置在建筑物的底层或地下室内。热水供热热力站示意图如图11-3所示。热水供应用户a与热水网路通过水-水热交换器进行热交换，其连接形式是间接连接。用户的回水和城市上水一起进入水-水换热器4被外网水加热，用户供水靠热水供应循环水泵6形成循环，用户供水与热网水完全隔开。温度调节器5是依据用户的供水温度要求调节进入循环环路的水量，并通过设置在用户上水管的上水流量计8统计热水供应用户的用水量。热水供应用户b与热水网路采用直接连接形式。在热力站内设置采暖系统混合水泵9，热网供水抽引采暖系统的回水进入采暖系统供水管路送入用户。11.1.2热水供热热力站课题1集中供热系统的热力站图11-3热水供热热力站l-压力表；2-温度计；3-热网流量计；4-水-水换热器；5-温度调节器；6-热水供应循环水泵；7-手动调节阀；8—上水流量计；9-采暖系统混合水泵；lO-除污器；11-旁通管；12-热水供应循环管路课题1集中供热系统的热力站蒸汽供热热力站常用于工厂企业用热单位。下面以图11-4所示为例，介绍具有多类热负荷的工业蒸汽热力站。热网蒸汽首先进入分汽缸1，然后根据各类热用户要求的工作压力、温度，经减压阀（或减温器）调节后分别输送出去。如工厂采用热水采暖系统，则多采用汽-水式换热器，将热水供暖系统的循环水加热11.1.3蒸汽供热热力站课题1集中供热系统的热力站图11-4工业蒸汽热力站示意图l-分汽缸；2-汽-水换热器；3-减压阀；4-压力表；5-温度计；6-蒸汽流量计；7-疏水器；8-凝水箱；9-凝水泵；l0-调节阀；11-安全阀；12-循环水泵；13-凝水流量计课题1集中供热系统的热力站11.1.4.1补给水的处理二级热网系统应进行补水，补给水应进行处理，以保证热力站换热设备的正常运行。补给水的处理主要方法有：(1)在热力站内设置简易的补给水水处理设备，把处理后的城市给水补入二级热网，如整体式水处理装置、复合被膜加药装置等。(2)将一级热网的回水作为二级热网补水。由于增加一级热网的失水量，使热源处的水处理量增大。由于二级热网水温不高，一般不会超过90℃，不必进行除氧处理，采用简单的水处理即可满足水质要求。将一级热网的回水作为二级热网补水的处理方案不够经济。但是当二级热网系统对补水水质要求较高，且水量不大时，可考虑采用此补水方案11.1.4热力站设计注意事项课题1集中供热系统的热力站11.1.4.2蒸汽供热热力站的凝结水回收问题蒸汽在用热设备内放热后的冷凝水经过疏水器疏水，通过凝水管进入凝结水箱，收集后的凝水返回热源的系统，称为凝结水回收系统。凝结水回收设备是蒸汽供热热力站的重要组成部分，主要包括凝结水泵、凝结水箱等。以蒸汽作为加热热媒的热力站中，蒸汽加热后的凝结水一般应回收，且应尽可能利用凝结水的二次汽的余热。凝结水箱是用来收集、储存系统凝水的设备，有开式(无压)凝结水箱和闭式(有压)凝结水箱。通常用3～10mm厚的钢板焊接而成。课题1集中供热系统的热力站1)开式水箱开式水箱与通大气相同，承压较小，多为长方形(图11-5)。应设人孔、水位计、温度计、水封、溢流管、泄水管、进出水管、排汽管和取样装置等附件。当水箱高度大于1.5m时，应设内、外扶梯。图11.5开式凝结水箱1-空气管；2-人孔盖；3-凝水进入管；4-水位计；5-凝水排出管；6-泄水管；7-溢流管课题1集中供热系统的热力站2)闭式水箱闭式水箱不与大气相通，为承压水箱，多做成圆筒形(图11-6)闭式水箱上应设置安全水封。它的作用有：防止水箱压力过高，防止空气进入箱内，兼作溢流管用。图11-6闭式凝结水箱l-凝水进入管；2-凝水排出管；3-泄水管；4-安全水封；5-水位计backbackbackback课题1集中供热系统的热力站换热器是用来把温度较高流体的热能传递给温度较低流体的一种热交换设备。热水换热器，根据参与热交换的介质的不同，换热器可分为汽-水（式）换热器和水-水（式）换热器；根据换热方式的不同，热水换热器可分为表面式换热器(被加热热水与热媒不直接接触，通过金属壁面进行传热，如壳管式、容积式、板式和螺旋板式换热器等)和混合式换热器(冷热两种介质直接接触，进行热交换，如淋水式、喷管式换热器等)。目前供热系统常用的表面式水加热器有用蒸汽作为热媒的汽-水式换热器，也有用高温水作为热媒的水-水式换热器。课题2集中供热系统的主要设备11.2.1蒸汽供热热力站11.2.1.1表面式换热器一、壳管式换热器（1）壳管式汽-水换热器①固定管板式汽-水换热器这种换热器的典型构造示意图如图11-7(a)所示。它是由带有蒸汽进出口连接短管的圆柱形外壳1；多根管子所组成的管束2；固定管束的管栅板3；带有被加热水进出口连接短管的前水室4及后水室5组成。蒸汽从管束外表面流过，被加热水在管束内流过，两者通过管束的壁面进行热交换。为了增加流体在管外空间的流速，强化传热，通常在前水室、后水室间加折流隔板，使管束中的水由单行程变成二行程、多行程，为便于检修，行程通常取偶数，使进出水口在同一侧。图11-7(b)是带膨胀节的壳管式汽-水换热器构造示意图。课题2集中供热系统的主要设备②U形壳管式汽-水换热器U形管式换热器构造示意图如图11-7(c)所示。它是将换热器换热管弯成U形，两端固定在同一管板上，因此，每个换热管可以自由地伸缩，解决了热膨胀问题，同时管束可以随时从壳体中整体抽出进行清洗。但其管内无法用机械方法清洗，管束中心部位的管子拆卸不方便。U形壳管式汽-水换热器多用于温差大、管束内流体较干净、不易结垢的场合。③浮头式壳管汽-水换热器浮头式壳管汽-水换热器构造示意图如图11-7(d)所示。一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动，不相连的一头称为浮头，即使两介质温差较大，管束和壳体之间也不产生温差应力。浮头端可拆卸，便于检修和清洗。但其结构较复杂。课题2集中供热系统的主要设备图11-7壳管式汽-水换热器(a)固定管板式汽-水换热器；(b)带膨胀节的壳管式汽-水换热器；(c)U形壳筲式汽-水换热器；(d)浮头壳管汽-水换热器1-外壳；2-管束；3-固定管栅板；4-前水室；5-后水室；6-膨胀节；7-浮头；8-挡板；9-蒸汽入口；10-凝水出口；11-汽侧排气管；12-被加热水出口；13-被加热水入口；14-水侧排气管课题2集中供热系统的主要设备（2）壳管式水-水换热器①分段式水-水换热器分段式水-水换热器是由带有管束的几个分段组成，各段之间用法兰连接。每段采用固定管板，外壳上设有波形膨胀节，以补偿管子的热膨胀。为了便于清除水垢，被加热水（水温较低）在管内流动，而加热用热水（水温较高）在管外流动，且两种流体为逆向流动，传热效果较好。分段式水-水换热器的构造示意图11-8所示。②套管式水-水换热器套管式水-水换热器是由若干个标准钢管做成的套管焊接而成，形成“管套管”的型式，是一种最简单的壳管式。与分段式水-水换热器一样，为提高传热效果,换热流体为逆向流动。套管式水-水换热器构造示意图如图11-9所示。课题2集中供热系统的主要设备图11-8分段式水-水换热器的构造示意图课题2集中供热系统的主要设备图11-9套管式水-水换热器的构造示意图课题2集中供热系统的主要设备二、容积式换热器容积式换热器分为容积式汽-水换热器和容积式水-水换热器。容积式换热器有一定的储水作用，传热系数小，热交换效率低。图11-10为容积式汽-水换热器的构造示意图。图11-10容积式汽-水换热器课题2集中供热系统的主要设备二、板式换热器板式换热器是一种传热系数高、结构紧凑、容易拆卸、热损失小、不需保温、重量轻、体积小，适用范围大的新型换热器。板式换热器缺点是板片间截面积较小，易堵塞，且周边很长、密封麻烦、容易渗漏、金属板片薄、刚性差。不适用于高温高压系统，主要应用于水-水换热系统。板式换热器是由许多平行排列的传热板片叠加而成，板片之间用密封垫密封，冷、热水在板片之间的间隙里流动。换热板片的结构形式有很多种，我国目前生产的主要是“人字形片板”，它是一种典型的“网状板”板片如图11-11，左侧上下两孔通加热流体，右侧上下两侧通被加热流体。板片的形状既有利于增强传热，又可以增大板片的钢性。为增大换热效果，冷、热水应逆向流动。板片之间密封垫形式如图11-12所示，课题2集中供热系统的主要设备图11-11人字形换热板片图11-12密封垫片课题2集中供热系统的主要设备11.2.1.2混合式换热器（1）淋水式换热器淋水式换热器是由壳体和带有筛孔的淋水板组成的圆柱形罐体，淋水式换热器的示意图如图11-13所示。淋水式加热器的特点是容量大，可兼作膨胀水箱起储水、定压作用；由于汽水之间直接接触换热，换热效率高。由于采用直接接触式换热，凝结水不能回收，增加了集中供热系统热源处的水处理量。由于不断凝结的凝水，使加热器水位升高，通常设水位调节器控制循环水泵将多余的水送回锅炉。课题2集中供热系统的主要设备图11-13淋水式加热器示意图课题2集中供热系统的主要设备（2）喷管式汽-水换热器喷管式加热器的构造如图11-14所示，被加热水从左侧进入喷管，蒸汽从喷管外侧，通过在管壁上的许多向前倾斜的喷嘴喷入水中，在高速流动中，蒸汽凝结放热，变成凝结水；被加热水吸收热量，与凝水混合。喷射式汽-水换热器可以减少蒸汽直接通入水中产生的振动和噪声。为保证蒸汽与水正常混合，要求使用的蒸汽压力至少应比换热器入口