集中供热系统的热力站及主要设备.ppt

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1、供热工程,GONG RE GONG CHENG,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

2、,1,2,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

3、，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

4、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

5、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

6、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,补给水的处理

7、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,蒸汽供热热力站

8、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310mm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

9、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,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

10、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,表面式换热器一、壳管式换热器（1）壳管式汽-水换热器 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

11、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,U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

12、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。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

13、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 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。套管式水-水换热

14、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

15、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

16、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,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

17、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水压高0.1MPa以上。喷管式汽-水换热器的构造简单、体积小、加热效率高、安装维修方便及运行平稳、调节灵敏，但其换热量不大，一般只用于热水供应和小型热水采暖系统上。应根据额定热水流

18、量的大小选择喷管式加热器，直接由产品样本或手册选择型号及接管直径。用于采暖系统时，多设于循环水泵的出水口侧。,课题2 集中供热系统的主要设备,图11-14 喷管式汽-水加热器1-外壳；2-多孔喷管；3-泄水阀；4-网盖；5-填料,课题2 集中供热系统的主要设备,喷射器可以使不同压力下的两种流体相互混合并进行能量交换，形成一种中间压力的混合流体。根据工作流体和被引射流体的性质，在供暖系统中有三种不同形式的喷射器。两种流体均为水的水-水喷射器，俗称水喷射泵或混水器，它常设在用户入口处，将热网的高温水和室内采暖系统的部分回水混合，以满足供水温度的要求。工作流体为蒸汽，被引射的流体为水的汽-水喷射器，

19、俗称蒸汽喷射泵，它可代替表面式汽-水加热器和循环水泵，适用于中小型的热水采暖系统。两相流体均为蒸汽的汽-汽喷射器，俗称蒸汽引射器。常用于工业废气的回收利用，即用新蒸汽提高废气的压力和温度，在采暖系统中也用于凝水回收中的二次蒸汽利用。,11.2.2 喷射器,课题2 集中供热系统的主要设备,蒸汽喷射器如图11-15所示，蒸汽喷射器由喷管、引水室、混合室和扩压管组成。蒸汽喷射器用于热水采暖系统上，是采用喷射器以蒸汽作为热媒和动力，来加热和推动采暖系统中的循环水，使系统工作的。当系统工作时，压力为P0的蒸汽进入喷嘴，在喷嘴中汽压从P0降低到PP，比容从0绝热膨胀到P，流速从0猛增到P，其蒸汽焓降转变为

20、很大的动能，造成喷嘴出口附近压力降低而将压力PH的回水经引水室以流速2、压力P2吸入混合室；在混合室内高速汽流与水进行动能交换，同时蒸汽凝结成水放出汽化潜热使水温升高；两者完成了动能和热能交换之后，热水以流速3、压力P3进入扩压管，由于流通截面逐渐扩大，动能逐渐转化为位能，在扩压管中流速逐渐降低为4，而静压逐渐升高到P4，最后热水在P4压力下送入供暖系统。,课题2 集中供热系统的主要设备,图11-15蒸汽喷射器工作原理图1-喷管；2-引水室；3-混合室；4-扩压管,课题2 集中供热系统的主要设备,水喷射器水喷射器也称混水器，构造、工作原理与蒸汽喷射器基本相同。在热水供热系统中，混水器是由喷嘴、

21、引水室、混合室和扩压管所组成，如图11-16所示。混水器的工作流体与被引射流体均为水。从管网供水管进入混水器的高温水在其压力作用下，由喷嘴高速喷射出来，进入引水室，动能增加，压力下降，形成喷嘴出口处的压力低于引水室入口的压力，将用户系统的一部分回水吸入并一起进入混合室。在混合室内两者进行热能交换与动量交换，使混合后的两种流体的温度、速度趋于一致，再进入扩压管。在渐扩型的扩压管内，热水的流速逐渐降低而压力逐渐升高，当压力升至足以克服用户系统阻力时被送入供暖用户系统,课题2 集中供热系统的主要设备,图11-16水喷射器工作原理图1-喷嘴；2-引水室；3-混合室；4-扩压管,课题2 集中供热系统的主

22、要设备,常用阀门(1)截止阀 截止阀是关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门，在管路中主要作切断用，其调节性能不好，不适于用来调节流量。截止阀按介质流向的不同可分为直通式、直角式和直流式(斜杆式)三种。按阀杆螺纹的位置可分为明杆截止阀和暗杆截止阀两种结构型式。图11-17是常用的直通式截止阀结构示意图。截止阀按连接方式分内螺纹截止阀、外螺纹截止阀、法兰截止阀、卡套式截止阀。按阀门的结构型式分为直通式、直流式、直角式。,11.2.3 调节控制设备,课题2 集中供热系统的主要设备,图11-17直通式截止阀,课题2 集中供热系统的主要设备,(2)闸阀 闸阀的启闭件（闸板）沿通路中心线的垂直方向移动，在

23、管路中主要作切断用，其调节性能不好，不适于用来调节流量。闸阀按连接方式分为螺纹闸阀和法兰闸阀。闸阀的结构型式，有明杆闸阀（开启时，阀干伸出手抡，从阀杆的外伸长度就能识别出阀门的开启程度，阀杆不与输送介质相接触）和暗杆闸阀；按闸板的结构特征分有楔式闸板与平行式闸板；按闸板的数目分为单板和双板。图11-18是明杆平行式双板闸阀，该型阀门结构简单，密封性能差，适用于压力不超过1.0Mpa,温度不超过200的介质。闸阀介质流动阻力小，安装所需空间较大，关闭时，严密性不如截止阀好。常用于公称直径大于200mm的管道上。,课题2 集中供热系统的主要设备,图11-18 明杆平行式双闸板闸阀,课题2 集中供热

24、系统的主要设备,(3)蝶阀 蝶阀是阀板在阀体内沿垂直管道轴线的固定轴旋转的阀门，当阀板与管道轴线垂直时，阀门全闭；阀板与管道轴线平行时，阀门全开。图11-19是蝶阀结构示意图。蝶阀的结构简单、重量轻、外形尺寸小，流动阻力小，全开时，阀座通道有效流通面积较大，启闭较省力，调节性能稍优于截止阀和闸阀，但造价高。截止阀、闸阀和蝶阀可用法兰、螺纹或焊接连接方式。传动方式有手动传动(小口径)、齿轮、电动、液动和气动等，公称直径大于或等于600mm的阀门，应采用电动驱动装置。,课题2 集中供热系统的主要设备,11-19 蝶阀结构示意图,课题2 集中供热系统的主要设备,(4)止回阀(逆止阀)止回阀用来防止管

25、道或设备中的介质倒流，它利用介质本身流动而自动启闭阀瓣的阀门。在供热系统中，止回阀常设在水泵的出口、疏水器的出口管道以及其他不允流体反向流动的地方。常用的止回阀有旋启式止回阀和升降式止回阀两种。图11-20是旋启式止回阀，图11-21是升降式止回阀。升降式止回阀密封性能较好，但只能安装在水平管道上，一般多用于公称直径小于200mm的水平管道上。旋启式止回阀阀瓣绕阀座外的销轴旋转，介质的流动方向基本没有改变，介质的流通面积较大，因此其阻力比升降式止回阀小，但密封性能较升降式止回阀差些，一般多用在垂直管道上，介质自下而上流动或大直径的管道,课题2 集中供热系统的主要设备,图11-20旋启式止回阀l

26、-阀瓣；2-主体；3-阀盖,图11-21升降式止回阀l-阀体；2-阀瓣；3-阀盖,课题2 集中供热系统的主要设备,平衡阀 平衡阀属于手动调节阀的范畴，不同之处在于阀体上有开度指示、开度锁定装置及两个测压小阀,具有流量测量,流量设定、关断和泄水等功能。(1)自力式流量控制阀也称流量限制器、流量调节器、定流量阀等，自力式流量控制阀是无需外加能量即可工作的比例调节器。通过手动调节可使阀门流量调至设计流量。当阀前后压差偏离设计值时，阀门自动调节机构可以移动阀锥而使阀前后压差趋于恒定，从而保持流量不变。如图11-22所示，双座自力式流量调节阀在结构上分为两个部分：一个是相当于静态平衡元件的手动的可调孔板

27、（包括7，8，9的流量设定调节阀）和一个相当于动态平衡元件的自动的可调孔板（由两个阀瓣5及弹簧2、膜片3、自动阀杆4组成）组成。,课题2 集中供热系统的主要设备,图11-22双座自力式流量调节阀l-弹簧罩；2-弹簧；3-膜片；4-自动阀杆；5-自动阀瓣；6-顶杆；7-流量刻度尺；8-手动阀杆，9-手动阀瓣；10-阀体；11-下盖,课题2 集中供热系统的主要设备,(2)自力式压差控制阀 自力式压差控制阀也称定压差阀、压差调节器等，是以控制系统压差恒定为目的的自力式比例调节器，当系统压差升高时，阀芯关小，反之，则发新开大。调节器可以使超量的压差减小，直至达到预设定值压差调节器需安装在回水管路上，调节器压力感应元件须与毛细管相连通并通过毛细管于进水管相连。毛细管不可安装在进水管的底部，并应避免粉尘微粒堵住毛细管。调节器安装之前，必须将管网清洗干净，并在阀前安装过滤器。自力式压差调节阀也属于动态类调节阀。,课题2 集中供热系统的主要设备,本单元系统介绍了集中供热系统热力站的分类、基本形式、适用范围；凝结水箱的分类、组成和选用方法；常用换热器的构造、特点及适用范围；喷射器的基本原理；阀门的一般分类、型号表示及使用方法等基本知识。通过学习，使同学们熟悉集中供热系统热力站的内部构造及设备，为以后学习热力站的运行管理提供一定基础。,小 结,Thank You!,