供热基础知识培训

技术培训手册（仅供内部参考使用）北京中力创业机电设备有限公司锅炉的发展史•锅炉的发展分锅和炉两个方面。19世纪最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉，后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。•1830年左右，出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉.•19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管，初期的水管锅炉只用直水管，直水管锅炉的压力和容量都受到限制。•二十世纪初期，随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。•从30年代开始应用直流锅炉，40年代开始应用辅助循环锅炉。辅助循环锅炉又称强制循环锅炉，它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。在下降管系统内加装循环泵，以加强蒸发受热面的水循环。前沿—国内供暖的发展与现状•供暖，又称采暖，是指向建筑物供给热量，保持室内一定温度，以维持建筑舒适性和居住性的系统。•供热工程起源于19世纪，1877年首先出现区域供暖，区域（集中）供暖的组成：1．热源：热电厂，区域锅炉房，将水加热到高温热水或汽。2．热网：区域供热热水管网或蒸汽管网组成的输配系统。3．热用户：生产，生活用热系统与设备组成的热户。•我国秦岭和淮河以北的三北地区一直是我国传统的供暖地区，主要以热电联产和燃煤为主的区域锅炉房作为热源的市政热力集中供暖。•随着建筑形式的多样化、国家节能和温控热计量政策的推行、大中型城市天然气等清洁燃料的使用份额越来越大以及长江流域等传统非供暖地区供暖需求的增长。国内以热电联产为主，新型供热方式为辅•我国供热所用能源包括：煤炭、燃油、天然气、电能、核能、太阳能、地热等，但是集中供热所用能源目前仍以煤炭为主，北京、上海和有资源条件的城市开始使用天然气、轻油或电。•我国的供热方式主要包括热电联产、区域锅炉、分散锅炉、电热地膜、热泵技术等•据不完全统计，热电联产占62.9%、区域锅炉房占35.75%、其它占1.35%。•全国设有集中供热设施的城市已占到42.8%，尤其是三北地区（东北、华北、西北）13个省、市、自治区的城市全部都有供热设施，形成了较大规模，•全国城市集中供热面积中，民用住宅建筑面积占59.76%、公共建筑面积占33.12%、其他占7.11%。目前，我国城市供热绝大多数以保证城市冬季采暖为主，用于生活热水供应仅是很少一部分，用于夏季供冷就更少了。•城市供热已从三北向山东、河南及长江中下游的江苏、浙江、安徽等省市发展。正文供暖基础知识第一章：锅炉•★锅炉的定义：是指利用各种燃料、电或者其它能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并承载一定压力的密闭设备。简单概括：锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。•锅炉的构成它是由“炉”和“锅”、附件仪表及附属设备构成一个完整体。★锅炉的分类1．按锅炉的工作压力分类低压锅炉：P≤2.5MPa中压锅炉：P=2.6∽5.9MPa；高压锅炉：P=6.0∽13.9MPa；超高压锅炉：P≥14MPa。（★常压锅炉是指表压力为零，绝对压力（工作压力）为0.1Mpa的锅炉；真空锅炉：是指锅炉内部介质的压力低于大气压，通过相变换热方式加热冷水的锅炉）2．按锅炉的蒸发量分类（1）小型锅炉：D20吨/小时；2）中型锅炉：D=20∽75吨/小时；（3）大型锅炉：D75吨/小时。3．按锅炉用途分类电站锅炉、工业锅炉和生活锅炉。4．按锅炉出口介质分类蒸汽锅炉，热水锅炉，汽、水两用锅炉。5．按采用的燃料分类燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉及燃其它燃料的锅炉。6、按燃烧室布置分类：内燃式锅炉、外燃式锅炉；7、按锅筒位置分类：立式锅炉、卧式锅炉；8、按本体材质分类：铸铁锅炉、钢板锅炉、铜管锅炉等；9、按安装方式分类：整装、散装和组装锅炉燃料分类锅炉使用的燃料按物理状态可分为三大类：固体燃料：煤、木柴等；液体燃料：重油、轻油等；气体燃料：天然气、人工煤气、液化石油气、沼气等（我们公司主要使用的锅炉为燃气锅炉）。天然气的发热值为：8600KCal/Nm3。按天然气的工作压力，天然气可分为：1、低压燃气：≤0.005MPa＝5KPa＝0.5mH2O2、次中压燃气：A：0.005MPa＜P≤0.2MPa3、中压燃气:B:0.2MPa＜P≤0.4MPa4、次高压燃气A：0.4MPa＜P≤0.8MPa5、高压燃气B：0.8MPa＜P≤1.6MPa★锅炉基本参数蒸发量（D）蒸汽锅炉长期安全运行时，每小时所产生的蒸汽数量，即该台锅炉的蒸发量。用“D”表示，单位为吨/小时（t/h）。压力工作压力是指锅炉最高允许使用的压力。工作压力是根据设计压力来确定的通常用P表示，单位为Mpa，Pa（国际单位）、欧洲常用单位为bar，mbar，美国常用单位为PSI，工程上我们还常用到mmH2O（我们公司沙富都锅炉承压最高达到1.0MPa，卡吉斯巨星、星系列工作压力为0.8MPa，太阳、银河系列为0.6MPa，太阳一体为0.3MPa，帕雷士最高承压也可达到0.56MPa）主要换算关系如下：1bar=0.1Mpa（习惯叫法为1公斤压力）；1PSI=0.07bar；1Mpa=106Pa；1bar=1000mbar；1mbar=10mmH2O=100Pa（近似）；1个标准大气压力=760mmHg=10132mmH2O=105Pa=1bar=10.132mH2O＝4.075×102inH2O温度温度是标志物体冷热程度的一个物理量，同时也是反映物质热力状态的一个基本参数。常用温标有摄氏温标、华氏温标、开尔文温标，摄氏温标用t表示，单位为℃，华氏温标用F表示，单位用℉表示，开尔文温标用T表示，单位为K，三者换算如下：t=T-273.15F=t×9/5+32供热量热水锅炉长期安全运行时，每小时出水有效带热量，用Q表示，单位为MW，KW(国际单位)、kcal/h(工程单位)，其换算如下：1kw=860kcal/h＝3412.08Btu/h；（热功率单位）1t/h=0.7MW=700kw=600000kcal/h(常用近似)；1cal=4.2J(热量单位)；1MJ＝947.8Btu锅炉供热量三种表达方式换算关系如下：60万大卡/小时（60×104Kcal/h）≈1蒸吨/小时〔1t/h〕≈0.7MW效率大气式锅炉效率：一般为90％，鼓风式锅炉效率：一般在91％（如卡吉斯太阳、银河系列）——92％（星、巨星系列）（燃料的发热量有高位发热量和低位发热量之分，所谓低位发热量是考虑到燃烧时，所有的水分都要气化成蒸汽并吸收热量，而这部分热量在锅炉中随烟气排出而无法利用，因此燃烧放出的热量中应扣除这部分热量，而包括这部分发热量的热值称为高位发热量，锅炉一般采用低位发热量来计算热效率）耗气量★通常用Nm3/h耗气量的计算公式：供热量（输出功率）（Kcal/h）/(燃料发热值×锅炉效率）如：1吨（输出）帕雷士锅炉小时耗气量为：700×860Kcal/h÷8600Kcal/Nm3÷90％＝77.78Nm3/h主要燃料发热值如下所示：煤的发热量一般为6000kcal/kg；天然气发热量一般为8600kcal/Nm3；城市煤气发热量一般为3700-5500kcal/Nm3；焦炉煤气发热量一般为3800—4060Kcal/m3液化石油气的是21000—28600Kcal/m30#轻柴油发热量一般为10200kcal/kg；重油发热量一般为9000-10500kcal/kg。耗电量单位通常用KW表示，大气式锅炉耗电量一般不大于0.2KW，鼓风式锅炉的耗电量与配套的燃烧机相关，一般一吨鼓风式锅炉耗电量为1.5KW。2吨鼓风式锅炉的耗电量为2.6kw。锅炉的监察范围：容积≥30L的承压蒸汽锅炉；出口水压≥0.1Mpa（表压），且额定功率≥0.1MW的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。真空锅炉介绍•工作原理真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水。通过燃烧或其它方式加热热媒水，再由热媒水蒸发—冷凝至换热器上，再由换热器来加热需要加热的水。真空锅炉热量转换示意：油、天然气、煤气、电--燃烧（电转换热）--热媒水--沸腾后的蒸汽冷凝换热--换热器--热传导--水真空锅炉的工作原理：利用水在低压情况下沸点低的特性，快速加热封密的炉体内填装的热媒水，使热媒水沸腾蒸发出高温水蒸汽，水蒸汽凝结在换热管上加热换热管内的冷水，达到供应热水的目的标准海平面大气压：1.013×105Pa=101.3KPa，此时水的沸点为100℃；海拔越高，大气压越低，沸点也降低：青藏高原：平均海拔4000m，大气压为62KPa，此时水的沸点为87℃；珠穆朗玛峰：海拔高达8848m，大气压33KPa，沸点71℃；真空锅炉通过抽真空，形成一个几乎没有空气的低压环境，然后利用水在低压下（低于大气压）低温沸腾产生蒸汽，通过汽水凝结换热方式将热量输出的原理工作的。•水的沸点与真空度对应表：真空度(Kpa)0-31-54-70-81-89-94-97-99-101水沸点(℃)10090807060504030200真空锅炉正常工作温度低于90℃，真空度低于-30Kpa。真空锅炉内的热媒水是经过脱氧、除垢等特殊处理的高纯水，在出厂前一次充注完成，使用时在机组内部封闭循环（汽化→凝结→汽化），不增加，不减少，在机组使用寿命内不需要补充或更换。正常使用寿命可达20年左右。•优点(1)真空负压运行，真正不会爆炸的锅炉，安全性极佳。(2)内置换热器，锅炉本体无需补水设备，故占地空间小。(3)启动制热时间短。(4)可节省部分安装费用。(5)可节约能源。•缺点多设一台真空泵，耗电量增大。锅炉真空度需维持，真空泵需维护，锅炉保养工作量大。锅炉内的水质要求比较高，必须是除氧水。出水温度不稳定，锅炉会频繁启停。出水温度一般不会超过80℃。真空锅炉与常压锅炉的比较第二章、采暖与供热当我们知道建筑物总面积时，其采暖热负荷可参考下列数值进行估算：Q=q×F×1.1（管道合理设计热量损失为5％-10％）q值见下表：表1：单位面积热指标建筑类型单位面积热指标节能住宅45-70w/m240-45办公楼60-80w/m250-70医院、幼儿园65-80w/m255-70旅馆60-70w/m250-60图书馆45-75w/m240-65商店65-75w/m255-70单层住宅80-105w/m270-100食堂、餐厅115-140w/m2100-130影剧院90-115w/m280-105大礼堂、体育馆115-160w/m2100-150上表数据只是近似值，对不同建筑结构，材料、朝向、漏风量和地理位置均有不同，纬度越高的地区，热耗指标越高。生活热水负荷计算:如有一个桑拿中心有150个淋浴喷头，求热水供应负荷：解：由上式可知：Q=1.163×300×(45-10)×150×0.4÷1000=733KW泳池热水负荷估算：Q=1.163×V×(tr-tl)÷TV：泳池容积；tr：泳池水温度一般在24－29℃tl：热水温度：北京地区地表水温取5℃，地下水温取15℃T：泳池初次加热时间一般为24-48h(热水定额选用表）100)(163.1bnttVQbcnww第三章、供热系统★供热系统的基本组成供暖系统是由热源设备（锅炉、热泵等）以及机房辅助设备、末端散热设备（散热器、地盘管）等通过管道及热媒连接在一起的一个完整的有机体。供热系统的基本组成可分为如下几部分：1、、热源设备即主机，通常指锅炉、热泵，它能提供系统所需要的热水、蒸汽等需求；2、机房辅助设备按功能分工不同可分为：(1)循环系统：可分为机械循环和自然循环，自然循环是靠水在不同温度下由于密度不同而产生的自然对流来克服管道阻力损失而产生水的流动。机械循环是指水流通