供熱工程-第十五章課件

1、第十五章 集中供熱系統(tǒng)的熱源熱源：在熱能供應(yīng)范疇中，凡是將天然或人造的含能形態(tài)轉(zhuǎn)化為符合供熱系統(tǒng)要求參數(shù)的熱能設(shè)備與裝置，通稱為熱源。本章內(nèi)容：15-1 熱電廠15-2 區(qū)域鍋爐房15-3 其它熱源形式15-1 熱電廠熱電廠是聯(lián)合生產(chǎn)電能和熱能的電廠。聯(lián)合生產(chǎn)電能和熱能的方式，取決于采用供熱汽輪機的型式。一、基本熱電循環(huán) 熱平衡：輸入100% 鍋爐熱損12%； 冷凝器熱損失54%； 發(fā)電輸出34% 圖15-1基本熱電循環(huán)原理圖 二、背壓式汽輪機 圖15-2 背壓式熱電循環(huán)圖 (a)工作原理圖，(b)T-S圖 1-鍋爐；2-過熱器；3-蒸汽汽輪機 4一發(fā)電機；5-熱用戶；6-給水泵 圖15-l(

2、a)為背壓式汽輪機的工作原理示意圖。圖15-l(b)為其熱力循環(huán)的溫熵(T-S)圖。其中，1-2表示過熱蒸汽在汽輪機內(nèi)的絕熱膨脹過程2-3表示過熱蒸汽在外用戶的凝結(jié)放熱過程; 3-4表示水在鍋爐中由未飽和水受熱成為飽和水的定壓加熱過程;4-5表示飽和水在鍋爐內(nèi)的定壓汽化過程;5-1表示飽和蒸汽在過熱器內(nèi)定壓加熱成為過熱蒸汽的過程。 面積1673451表示蒸汽從熱源吸熱量；面積123451為轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臒崃?；供?yīng)熱用戶的熱量等于面積26732 。 由此可見，如不考慮動力裝置及管路的熱損失，理論的背壓式熱電聯(lián)合生產(chǎn)的熱能利用率為100。 背壓式汽輪機的熱能利用效率最高，但由于熱、電負荷相互制約，它

3、只適用于承擔(dān)全年或供暖季基本熱負荷的供熱量。 近年來，一些大型的以供暖為主的集中供熱系統(tǒng)也開始采用背壓式汽輪機組，供暖季運行，非供暖季停運，也取得了較好的經(jīng)濟效益。三、抽汽式汽輪機圖15-3 單級可調(diào)抽汽式汽輪發(fā)電機組原理圖 圖15-4雙抽式供熱汽輪機的熱力系統(tǒng)示意圖 A-高壓可調(diào)節(jié)抽汽口；B-低壓可調(diào)節(jié)抽汽口L-鍋爐；2-蒸汽汽輪機；3-發(fā)電機；4-主加熱器(基本加熱器)；5-高峰加熱器；6、7，25-減壓加濕器；8-膨脹箱；9-凝結(jié)水泵；10-除氧器；11-水處理站；12-給水泵；13-網(wǎng)路補給水泵；14-網(wǎng)路補水壓力調(diào)節(jié)器；15-網(wǎng)路循環(huán)水泵；16-除污器；17-低壓預(yù)熱器；18-高壓預(yù)

4、熱器；19-凝結(jié)水泵；20-鍋爐給水泵；2l-凝結(jié)水泵；22-射流預(yù)熱器；23-膨脹箱；24-冷凝器 抽汽式汽輪機的最大優(yōu)點是抽汽量的多少不影響額定發(fā)電功率，亦即熱、電負荷不相互制約，因而運行靈活。但由于熱力循環(huán)過程中仍有冷凝器的冷源損失，熱能利用效率低于背壓式機組。特別是當(dāng)抽汽量減少時，為了保證額定發(fā)電功率，進入冷凝器的汽量增多，冷源損失增加l而且，由于抽汽式汽輪機增設(shè)了節(jié)流機構(gòu)以調(diào)節(jié)抽汽量，汽輪機內(nèi)的相對內(nèi)效率降低，甚至比同參數(shù)，同容量的純凝汽式機組的相對內(nèi)效率低。四、抽汽背壓式汽輪機 圖15-5所示為帶有抽汽的背壓式汽輪機原則性熱力系統(tǒng)圖。汽輪機全部排汽，通常用來加熱網(wǎng)路水，同時還從中間

5、抽出較高壓力的蒸汽供應(yīng)工業(yè)熱用戶。抽汽背壓式機組與背壓式機組相比，在供熱上具有一定的靈活，但這種機組仍屬于背壓式機組的范疇，熱、電負荷相互制約的缺點仍不能克服。 圖15-5 抽汽背壓式汽輪機供熱系統(tǒng)示意圖1-蒸汽鍋爐；2-抽背式汽輪機；3-發(fā)電機； 4-主加熱器；5-高峰加熱器； 6-除污器；7-補給水泵；8-補水壓力調(diào)節(jié)器；9-網(wǎng)路循環(huán)水泵；lO-回?zé)嵫b置； ll鍋爐給水泵五、凝汽式汽輪機改造 除了采用供熱汽輪機組進行熱電合供外，凝汽式汽輪機也可以改裝為供熱機組，把單純發(fā)電的凝汽式發(fā)電廠改為熱電廠。國內(nèi)目前主要有兩種改造方法：一種是在汽輪機的中間導(dǎo)汽管上抽出部分蒸汽向外供熱，另一種方法是使凝

6、汽機組在供暖期間降低真空運行(稱為惡化真空)，把冷凝器作為熱網(wǎng)回水加熱器，用熱水網(wǎng)路的循環(huán)水供暖。無論采用哪種方法，都降低了機組的發(fā)電功率，降低了年總發(fā)電量，但由于實現(xiàn)了熱、電聯(lián)產(chǎn)，提高了電廠的熱能利用效率。圖15-6所示為采用惡化真空式供熱的原則性示意圖。運行時將凝汽式汽輪機的排汽壓力，從原來的4-6kPa提高到49kPa(O.5ata)，由于冷凝器內(nèi)真空度降低，在冷凝器中可將熱水網(wǎng)路回水加熱到70-75。網(wǎng)路回水一般按50-55設(shè)計。網(wǎng)路溫差約為20左右。但采用循環(huán)水供熱后，原電廠的發(fā)電功率下降，一般減少15-25。同時，供水溫度低，供，回水溫差小，外網(wǎng)管徑較粗。 圖15-6 汽輪機惡化真

7、空式運行的供熱系統(tǒng)(循環(huán)水供熱)示意圖1-蒸汽鍋爐；2-凝汽式汽輪機；3-發(fā)電機；4-網(wǎng)路循環(huán)水泵；5-補水壓力調(diào)節(jié)器；6-除污器；7-補給水泵；8-冷凝器(熱網(wǎng)換熱器)；9-凝結(jié)水泵； 10-回?zé)嵫b置；11-鍋爐給水泵。15-2 區(qū)域鍋爐房 區(qū)域鍋爐房是城鎮(zhèn)集中供應(yīng)熱能的熱源。雖然它的熱效率低于熱電廠的熱能利用效率，但區(qū)域鍋爐房中使用燃煤鍋爐的熱效率也能達到80以上，比分散的小型鍋爐房的熱效率(5060)高得多。此外，區(qū)域鍋爐房與熱電廠相比，共投資低，建設(shè)周期短，廠址選擇容易。因此，區(qū)域鍋爐房同樣是城鎮(zhèn)集中供熱的最主要熱源型式之一。 區(qū)域鍋爐房根據(jù)其制備熱媒的種類不同，分為蒸汽鍋爐房和熱水鍋

8、爐房。一、蒸汽鍋爐房1單一蒸汽熱媒的蒸汽鍋爐房2.同時供給汽、水兩種熱媒的蒸汽鍋爐房根據(jù)蒸汽鍋爐房集中制備熱水的方式不同，分為：采用集中熱交換站的型式采用蒸汽噴射裝置的型式采用淋水式換熱器的型式（1）采用集中熱交換站換熱 采用集中熱交換站的熱源型式，具有如下的主要優(yōu)點： 利用熱水供暖代替蒸汽供暖，系統(tǒng)的熱能利用率高，節(jié)約能源。 凝結(jié)水回收率高，水質(zhì)易于保證，因而能較大地減少水處理設(shè)施的投資和運行費 熱交換站設(shè)在鍋爐房內(nèi)或附近，管理方便，運行也安全可靠。 它的主要缺點是： 建筑及設(shè)備的投資較大I 與利用熱水鍋爐直接制備熱水的型式相比，。蒸汽鍋爐需要定期和連續(xù)排污，熱損失較大。 圖15-5設(shè)置集中

9、熱交換站的供熱系統(tǒng)示意圖1-燕汽鍋爐；2-分汽缸；3-減壓閥；4-凝結(jié)水箱；5-汽水換熱器；6-凝結(jié)水冷卻器；7-熱網(wǎng)循環(huán)水泵；8-熱水網(wǎng)路補給水泵，9一鍋爐繪水泵l 10一疏水器 （2）采用蒸汽噴射裝置加熱(利用膨脹水箱定壓) 圖15-6蒸汽噴射系統(tǒng)示意圖(利用膨脹水箱定壓)1-蒸汽鍋爐；2-分汽缸；3-蒸汽噴射器；4-熱用戶；5-給水箱；6-給水泵；7-除污器；8-膨脹水箱。采用蒸汽噴射裝置加熱(利用壓力調(diào)節(jié)器定壓)圖15-7蒸汽噴射系統(tǒng)示意圖(利用壓力調(diào)節(jié)器定壓)1-蒸汽鍋爐；2-分汽缸；3-蒸汽噴射器；4一熱用戶；5-給水箱；6-給水泵；7-除污器；8-回收凝水的壓力調(diào)節(jié)器9-補水的壓

10、力調(diào)節(jié)器（3）采用淋水式換熱器加熱圖15-8蒸汽鍋爐房設(shè)置淋水式換熱器的示意圖 1-蒸汽鍋爐；2-減壓閥；3-淋水式換熱器；4-混水器；5-網(wǎng)路循環(huán)水泵；6-除污器；7-補水壓力調(diào)節(jié)器；8-補給水泵；9-鍋爐給水箱；10-鍋爐給水泵；ll-淋水式換熱器的下部蓄水箱；12-淋水盤；13-電磁閥 一、熱水鍋爐房熱水供熱系統(tǒng)的定壓，通常多在熱源處實施。熱水鍋爐房的集中供熱系統(tǒng)按系統(tǒng)定壓方式主要有下列幾種方式： 采用高架水箱定壓 采用補給水泵定壓 采用氣體定壓 采用蒸汽定壓（1）采用補給水泵定壓止回閥5-防止緩解鍋爐汽化； 將回水管的總閥門8關(guān)閉，緩慢開啟鍋爐頂部集氣罐2上的放氣閥排汽，也可以緩慢開啟

11、放水閥9，使系統(tǒng)放水。隨著鍋爐壓力下降，上水經(jīng)止回閥5流進熱水鍋爐，從而緩解由于爐膛余熱引起的爐水汽化 止回閥6-防止水擊；止回閥4-防止用戶倒空利用上水壓力對網(wǎng)路和用戶定壓圖15-9熱水鍋爐房采用補給水泵連續(xù)補水定壓（2）采用氮氣定壓吾圖15-10 氮氣定壓方式的原則性系統(tǒng)圖1-氮氣瓶；2-減壓閥；3-排氣閥；4-水位控制器； 5-氮氣罐；6-熱水鍋爐；7、8-供、回水管總閥門；9-除污器；lO-網(wǎng)循環(huán)水泵；ll-補給水泵；12-排水閥的電磁閥；13-補給水箱。 （3）蒸氣定壓蒸汽定壓比較簡單，目前在工程實踐上，有下面幾種型式。蒸汽鍋筒定壓方式;外置蒸汽罐的蒸汽定壓方式; 采用淋水式換熱器的

12、蒸汽定壓方式。 蒸汽鍋筒定壓方式 圖15-11所示為采用蒸汽鍋筒定壓的方式的熱水供熱系統(tǒng)原理圖。熱水鍋爐通常是滿水運行的。采用蒸汽鍋筒定壓時，鍋爐是非滿水運行的，可利用蒸汽鍋爐改裝而成或采用蒸汽-熱水兩用鍋爐。 圖15-11 蒸汽鍋筒定壓方式系統(tǒng)圖1-蒸汽、熱水兩用鍋爐;2-混水器;3、4-供回水總閥門；5-除污器；6-網(wǎng)路循環(huán)水泵；7-混水閥；8-混水旁通管；9-補給水泵；10鍋爐省煤器；11-省煤器旁通管 圖15-12 混水器（圖15-11中2）該熱水供熱系統(tǒng)的定壓是靠鍋筒蒸汽空間的蒸汽壓力p來保證的。 圖15-13是該蒸汽鍋筒定壓的熱水供熱系統(tǒng)的水壓壓圖可見，為了防止用戶處發(fā)生汽化，鍋筒

13、汽空間的必須大于下列三項之和，即(1)從鍋筒到最遠或最高用戶 頂部的供水管路壓降；(2)該用戶與鍋筒水位的標(biāo)高差；(3)計算溫度下的飽和壓力。 圖15-13 蒸汽鍋筒定壓的熱水供熱系統(tǒng)水圖 蒸汽鍋筒定壓系統(tǒng)的優(yōu)點： (1)系統(tǒng)定壓采用鍋爐加熱過程伴生的蒸汽來定壓，經(jīng)濟簡單，無須復(fù)雜的設(shè)備 (2) 因突然停電而產(chǎn)生的系統(tǒng)定壓和補水問題，比較容易解決。運行時鍋爐內(nèi)部即使出現(xiàn)汽化，也不致出現(xiàn)爐內(nèi)局部汽水沖擊現(xiàn)象。 (3) 一爐兩用，可以同時或分別應(yīng)供蒸汽和熱水。 蒸汽鍋筒定壓的熱水供熱系統(tǒng)的缺點： (1)用來定壓的蒸汽壓力高低，取決于鍋爐的燃燒狀況。如 鍋爐燃燒狀況不穩(wěn)定或不好，就會影響系統(tǒng)的壓力狀況。 (2)如運行管理不善，操作不當(dāng)，鍋爐出現(xiàn)低水位時，蒸汽易竄入網(wǎng)路，引起嚴(yán)重