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1、第十五章 集中供热系统的热源n热源热源：在热能供应范畴中，凡是将天然或人造的：在热能供应范畴中，凡是将天然或人造的含能形态转化为符合供热系统要求参数的热能设含能形态转化为符合供热系统要求参数的热能设备与装置，通称为热源。备与装置，通称为热源。n本章内容：本章内容：n15-1 热电厂热电厂n15-2 区域锅炉房区域锅炉房n15-3 其它热源形式其它热源形式哈工大供热工程15-1 热电厂热电厂n热电厂是联合生产电能和热能的电厂。联合生产电能和热能的方式，取决于采用供热汽轮机的型式。n一、基本热电循环一、基本热电循环 n 热平衡：输入100%n 锅炉热损12%；n 冷凝器热损失54%；n 发电输出3
2、4%n 图15-1基本热电循环原理图n n n n n 哈工大供热工程二、背压式汽轮机二、背压式汽轮机 图15-2 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 4一发电机；5-热用户；6-给水泵 图15-l(a)为背压式汽轮机的工作原理示意图。图15-l(b)为其热力循环的温熵(T-S)图。其中，1-2表示过热蒸汽在汽轮机内的绝热膨胀过程2-3表示过热蒸汽在外用户的凝结放热过程; 3-4表示水在锅炉中由未饱和水受热成为饱和水的定压加热过程;4-5表示饱和水在锅炉内的定压汽化过程;5-1表示饱和蒸汽在过热器内定压加热成为过热蒸汽的过程。哈工大供热工程
3、 面积1673451表示蒸汽从热源吸热量；面积123451为转变为电能的热量；供应热用户的热量等于面积26732 。 n 由此可见，如不考虑动力装置及管路的热损失，理论的背压式热电联合生产的热能利用率为100。n 背压式汽轮机的热能利用效率最高，但由于热、电负荷相互制约，它只适用于承担全年或供暖季基本热负荷的供热量。n 近年来，一些大型的以供暖为主的集中供热系统也开始采用背压式汽轮机组，供暖季运行，非供暖季停运，也取得了较好的经济效益。哈工大供热工程三、抽汽式汽轮机三、抽汽式汽轮机图15-3 单级可调抽汽式汽轮发电机组原理图哈工大供热工程 图图1515- -4 4双抽式供热汽轮机的热力系统示意
4、图双抽式供热汽轮机的热力系统示意图 A-高压可调节抽汽口；B-低压可调节抽汽口L-锅炉；2-蒸汽汽轮机；3-发电机；4-主加热器(基本加热器)；5-高峰加热器；6、7，25-减压加湿器；8-膨胀箱；9-凝结水泵；10-除氧器；11-水处理站；12-给水泵；13-网路补给水泵；14-网路补水压力调节器；15-网路循环水泵；16-除污器；17-低压预热器；18-高压预热器；19-凝结水泵；20-锅炉给水泵；2l-凝结水泵；22-射流预热器；23-膨胀箱；24-冷凝器哈工大供热工程n 抽汽式汽轮机的最大优点是抽汽量的多少不影响额定发电功率，亦即热、电负荷不相互制约，因而运行灵活。但由于热力循环过程中
5、仍有冷凝器的冷源损失，热能利用效率低于背压式机组。特别是当抽汽量减少时，为了保证额定发电功率，进入冷凝器的汽量增多，冷源损失增加l而且，由于抽汽式汽轮机增设了节流机构以调节抽汽量，汽轮机内的相对内效率降低，甚至比同参数，同容量的纯凝汽式机组的相对内效率低。哈工大供热工程四、抽汽背压式汽轮机四、抽汽背压式汽轮机n 图15-5所示为带有抽汽的背压式汽轮机原则性热力系统图。汽轮机全部排汽，通常用来加热网路水，同时还从中间抽出较高压力的蒸汽供应工业热用户。抽汽背压式机组与背压式机组相比，在供热上具有一定的灵活，但这种机组仍属于背压式机组的范畴，热、电负荷相互制约的缺点仍不能克服。 图15-5 抽汽背压
6、式汽轮机供热系统示意图1-蒸汽锅炉；2-抽背式汽轮机；3-发电机； 4-主加热器；5-高峰加热器； 6-除污器；7-补给水泵；8-补水压力调节器；9-网路循环水泵；lO-回热装置； ll锅炉给水泵哈工大供热工程五、凝汽式汽轮机改造五、凝汽式汽轮机改造 除了采用供热汽轮机组进行热电合供外，凝汽式汽轮机也可以改装为供热机组，把单纯发电的凝汽式发电厂改为热电厂。国内目前主要有两种改造方法：一种是在汽轮机的中间导汽管上抽出部分蒸汽向外供热，另一种方法是使凝汽机组在供暖期间降低真空运行(称为恶化真空)，把冷凝器作为热网回水加热器，用热水网路的循环水供暖。无论采用哪种方法，都降低了机组的发电功率，降低了年
7、总发电量，但由于实现了热、电联产，提高了电厂的热能利用效率。图15-6所示为采用恶化真空式供热的原则性示意图。运行时将凝汽式汽轮机的排汽压力，从原来的4-6kPa提高到49kPa(O.5ata)，由于冷凝器内真空度降低，在冷凝器中可将热水网路回水加热到70-75。网路回水一般按50-55设计。网路温差约为20左右。但采用循环水供热后，原电厂的发电功率下降，一般减少15-25。同时，供水温度低，供，回水温差小，外网管径较粗。 哈工大供热工程 图15-6 汽轮机恶化真空式运行的供热系统(循环水供热)示意图1-蒸汽锅炉；2-凝汽式汽轮机；3-发电机；4-网路循环水泵；5-补水压力调节器；6-除污器；
8、7-补给水泵；8-冷凝器(热网换热器)；9-凝结水泵； 10-回热装置；11-锅炉给水泵。哈工大供热工程15-2 区域锅炉房区域锅炉房n 区域锅炉房是城镇集中供应热能的热源。虽然它的热效率低于热电厂的热能利用效率，但区域锅炉房中使用燃煤锅炉的热效率也能达到80以上，比分散的小型锅炉房的热效率(5060)高得多。此外，区域锅炉房与热电厂相比，共投资低，建设周期短，厂址选择容易。因此，区域锅炉房同样是城镇集中供热的最主要热源型式之一。n 区域锅炉房根据其制备热媒的种类不同，分为蒸汽锅炉房和热水锅炉房。哈工大供热工程一、蒸汽锅炉房一、蒸汽锅炉房n1 1单一蒸汽热媒的蒸汽锅炉房单一蒸汽热媒的蒸汽锅炉房
9、n2.2.同时供给汽、水两种热媒的蒸汽锅炉房同时供给汽、水两种热媒的蒸汽锅炉房n根据蒸汽锅炉房集中制备热水的方式不同，分为：n采用集中热交换站的型式采用集中热交换站的型式n采用蒸汽喷射装置的型式采用蒸汽喷射装置的型式n采用淋水式换热器的型式采用淋水式换热器的型式哈工大供热工程（1 1）采用集中热交换站换热）采用集中热交换站换热 采用集中热交换站的热源型式，具有如下的主要优点优点： 利用热水供暖代替蒸汽供暖，系统的热能利用率高，节约能源。 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 热交换站设在锅炉房内或附近，管理方便，运行也安全可靠。 它的主要缺点缺点是： 建筑及设
10、备的投资较大I 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。 图15-5设置集中热交换站的供热系统示意图1-燕汽锅炉；2-分汽缸；3-减压阀；4-凝结水箱；5-汽水换热器；6-凝结水冷却器；7-热网循环水泵；8-热水网路补给水泵，9一锅炉绘水泵l 10一疏水器 哈工大供热工程（2 2）采用蒸汽喷射装置加热）采用蒸汽喷射装置加热( (利用膨胀水箱定压利用膨胀水箱定压) ) 图15-6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。哈工大供热工程采用蒸汽喷射装置加热采用
11、蒸汽喷射装置加热( (利用压力调节器定压利用压力调节器定压) )图15-7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；4一热用户；5-给水箱；6-给水泵；7-除污器；8-回收凝水的压力调节器9-补水的压力调节器哈工大供热工程（3 3）采用淋水式换热器加热）采用淋水式换热器加热图15-8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；ll-淋水式换热器的下部蓄水箱；12-淋水盘；13-电磁阀 哈工大供热工程一、热水锅炉
12、房一、热水锅炉房n热水供热系统的定压，通常多在热源处实施。热水锅炉房的集中供热系统按系统定压方式主要有下列几种方式：n 采用高架水箱定压采用高架水箱定压n 采用补给水泵定压采用补给水泵定压n 采用气体定压采用气体定压n 采用蒸汽定压采用蒸汽定压哈工大供热工程（1 1）采用补给水泵定压）采用补给水泵定压止回阀5-防止缓解锅炉汽化； 将回水管的总阀门8关闭，缓慢开启锅炉顶部集气罐2上的放气阀排汽，也可以缓慢开启放水阀9，使系统放水。随着锅炉压力下降，上水经止回阀5流进热水锅炉，从而缓解由于炉膛余热引起的炉水汽化 止回阀6-防止水击；止回阀4-防止用户倒空利用上水压力对网路和用户定压图15-9热水锅
13、炉房采用补给水泵连续补水定压哈工大供热工程（2）采用氮气定压）采用氮气定压吾图15-10 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；lO-网循环水泵；ll-补给水泵；12-排水阀的电磁阀；13-补给水箱。 哈工大供热工程（3）蒸气定压）蒸气定压n蒸汽定压比较简单，目前在工程实践上，有下面几种型式。n蒸汽锅筒定压方式;n外置蒸汽罐的蒸汽定压方式; 采用淋水式换热器的蒸汽定压方式。 蒸汽锅筒定压方式蒸汽锅筒定压方式 图15-11所示为采用蒸汽锅筒定压的方式的热水供热系统原理图。热水锅炉通常是满水运
14、行的。采用蒸汽锅筒定压时，锅炉是非满水运行的，可利用蒸汽锅炉改装而成或采用蒸汽-热水两用锅炉。哈工大供热工程 图15-11 蒸汽锅筒定压方式系统图1-蒸汽、热水两用锅炉;2-混水器;3、4-供回水总阀门；5-除污器；6-网路循环水泵；7-混水阀；8-混水旁通管；9-补给水泵；10锅炉省煤器；11-省煤器旁通管 图15-12 混水器（图15-11中2）该热水供热系统的定压是靠锅筒蒸汽空间的蒸汽压力p来保证的。哈工大供热工程 图15-13是该蒸汽锅筒定压的热水供热系统的水压压图可见，为了防止用户处发生汽化，锅筒汽空间的必须大于下列三项之和，即(1)从锅筒到最远或最高用户 顶部的供水管路压降；(2)
15、该用户与锅筒水位的标高差；(3)计算温度下的饱和压力。 图15-13 蒸汽锅筒定压的热水供热系统水图哈工大供热工程 蒸汽锅筒定压系统的优点优点： (1)系统定压采用锅炉加热过程伴生的蒸汽来定压，经济简单，无须复杂的设备 (2) 因突然停电而产生的系统定压和补水问题，比较容易解决。运行时锅炉内部即使出现汽化，也不致出现炉内局部汽水冲击现象。 (3) 一炉两用，可以同时或分别应供蒸汽和热水。 蒸汽锅筒定压的热水供热系统的缺点缺点： (1)用来定压的蒸汽压力高低，取决于锅炉的燃烧状况。如 锅炉燃烧状况不稳定或不好，就会影响系统的压力状况。 (2)如运行管理不善，操作不当，锅炉出现低水位时，蒸汽易窜入网路，引起严重的汽水冲击。哈工大供热工程蒸汽罐定压蒸汽罐定压 图15-l4采用蒸汽罐定压的系统示意图 (a)采用蒸汽膨胀耀的图式，(b)采用蒸汽加压罐的图武1-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；lO-蒸汽减压阀；11-锅炉出水管总阀门；12-混水器；13-混水阀哈工大供热工程 采用淋水式换热器的蒸汽定压方式采用淋水式换热器的蒸汽定压方式n参阅参阅15-2 区域锅炉房区域锅炉房n一、蒸汽锅炉房一、蒸汽锅炉房（3 3）采用淋水式换热器加热）采用淋水式换热器加热 图图15-815-8哈工大供热工程
