供熱工程第四章蒸汽系統(tǒng)

1、第四章 蒸汽系統(tǒng)ZH10/12/20221采暖通風(fēng)與空調(diào)4.1概概述述 蒸汽是最最常用的的熱媒之之一。特特別是在在工業(yè)生生產(chǎn)中被被廣泛應(yīng)應(yīng)用。2/9/20202采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.1蒸蒸汽系系統(tǒng)示意意圖 圖41蒸汽系系統(tǒng)示意意圖（a）工工藝設(shè)備備供汽系系統(tǒng)；（b）蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)；（c）熱水采采暖供汽汽系統(tǒng)；（d）熱水供供應(yīng)供汽汽系統(tǒng)；（e）通風(fēng)、空調(diào)供供汽系統(tǒng)統(tǒng)1蒸汽汽管；2凝結(jié)結(jié)水管；3減減壓閥；4-工藝用用汽設(shè)備備；5疏水器器；6汽水換換熱器；7凝凝結(jié)水箱箱；8凝結(jié)結(jié)水泵；9散散熱器；10膨脹水水箱；11熱水貯貯水箱；12通風(fēng)、空調(diào)設(shè)設(shè)備；13溫溫度調(diào)節(jié)節(jié)器2/9/20203采暖通

2、風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.1蒸蒸汽系系統(tǒng)示意意圖2/9/20204采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.1蒸蒸汽系系統(tǒng)示意意圖圖41表示了了用蒸汽汽為熱媒媒向工業(yè)業(yè)用熱設(shè)設(shè)備（汽汽錘、干干燥、印印染等）（圖（a）、采暖暖（圖（b）、（c）、熱熱水供應(yīng)應(yīng)（圖（d）、通風(fēng)風(fēng)、空調(diào)調(diào)（圖（e）等用戶戶供熱的的示意圖圖。蒸汽采暖暖系統(tǒng)分分有凝結(jié)結(jié)水回收收和無(wú)凝凝結(jié)水回回收兩種種型式。圖中給給出的是是有凝結(jié)結(jié)水回收收的型式式。用熱熱設(shè)備出出口都有有疏水器器5、凝凝結(jié)水箱箱7和凝凝結(jié)水泵泵8，凝凝結(jié)水泵泵將凝結(jié)結(jié)水沿凝凝結(jié)水管管2送回回?zé)崃φ菊净驘嵩丛础榱斯?jié)約約能耗、減少費(fèi)費(fèi)用，凝凝結(jié)水都都應(yīng)回收收。2/9/20205采

3、暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.1蒸蒸汽系系統(tǒng)示意意圖在凝結(jié)水水可以就就地利用用、而且且經(jīng)過(guò)技技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)比較，方案合合理時(shí)，才能采采用無(wú)凝凝結(jié)水回回收的型型式。用用熱系統(tǒng)統(tǒng)與室外外蒸汽網(wǎng)網(wǎng)路的連連接取決決于用熱熱系統(tǒng)和和設(shè)備的的特點(diǎn)。如熱用用戶使用用蒸汽，則采用用直接連連接（圖圖41中的（a）、（b）、（e）；如果用用戶使用用熱水，可通過(guò)過(guò)汽水換換熱器間間接連接接（圖41中中的（c）、（d）。如各各用戶用用汽參數(shù)數(shù)不同，供汽壓壓力應(yīng)滿滿足最高高壓力用用戶的要要求。如如果供汽汽壓力高高于其它它用戶要要求，則則在其它它用戶入入口安裝裝減壓閥閥。2/9/20206采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒

4、媒的特點(diǎn)點(diǎn)與熱水相相比，蒸蒸汽作為為熱媒有有如下特特點(diǎn)：1.某某些工藝藝生產(chǎn)只只能用蒸蒸汽；某某些工藝藝生產(chǎn)要要求熱媒媒的壓力力和溫度度較高，用蒸汽汽作熱媒媒，可同同時(shí)滿足足對(duì)壓力力和溫度度有不同同要求的的多種用用戶的用用熱要求求。在為為生產(chǎn)創(chuàng)創(chuàng)造條件件的同時(shí)時(shí)，兼作作其它熱熱用戶的的熱媒。2/9/20207采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒媒的特點(diǎn)點(diǎn)2.蒸蒸汽在散散熱設(shè)備備中主要要靠相變變放出熱熱量（放放出汽化化潛熱）。水在在散熱設(shè)設(shè)備內(nèi)溫溫度降低低放出熱熱量，不不發(fā)生相相變。就就單位質(zhì)質(zhì)量熱媒媒而言，蒸汽放放出的汽汽化潛熱熱比熱水水溫降放放出顯熱熱要大許許多倍。對(duì)相同同熱負(fù)荷荷，

5、蒸汽汽比熱水水供熱的的熱媒質(zhì)質(zhì)量流量量要小得得多，因因而凝結(jié)結(jié)水管流流量小、管徑小小。使得得蒸汽系系統(tǒng)節(jié)省省管道初初投資。2/9/20208采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒媒的特點(diǎn)點(diǎn)3.蒸蒸汽在在散熱設(shè)設(shè)備內(nèi)定定壓凝結(jié)結(jié)放熱，散熱設(shè)設(shè)備的熱熱媒平均均溫度為為相應(yīng)壓壓力下的的飽和溫溫度。熱熱水在散散熱設(shè)備備內(nèi)靠溫溫降供熱熱，散熱熱設(shè)備的的熱媒平平均溫度度為其進(jìn)進(jìn)、出口口水溫平平均值。因此在在相同熱熱負(fù)荷下下，蒸汽汽系統(tǒng)散散熱設(shè)備備的傳熱熱溫差大大，所需需散熱設(shè)設(shè)備面積積比熱水水系統(tǒng)少少得多2/9/20209采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒媒的特點(diǎn)點(diǎn)4.蒸蒸汽和凝凝結(jié)水在在

6、管路內(nèi)內(nèi)流動(dòng)時(shí)時(shí)，狀態(tài)態(tài)參數(shù)（密度和和流量）變化大大，甚至至伴隨相相變。飽飽和蒸汽汽沿管路路流動(dòng)時(shí)時(shí)，管壁壁散熱產(chǎn)產(chǎn)生凝結(jié)結(jié)水，變變成濕蒸蒸汽；濕濕蒸汽流流經(jīng)阻力力較大的的閥門時(shí)時(shí)，被絕絕熱節(jié)流流，可能能變成飽飽和蒸汽汽或過(guò)熱熱蒸汽。這些都都是流動(dòng)動(dòng)過(guò)程中中的相變變。從散散熱設(shè)備備流出的的飽和凝凝結(jié)水通通過(guò)疏水水器和凝凝結(jié)水管管路，壓壓力下降降的速率率快于溫溫降。多多余的熱熱焓，使使部分凝凝結(jié)水重重新汽化化，形成成“二次次蒸汽”。這些些特點(diǎn)使使得蒸汽汽供熱系系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算和運(yùn)行行管理復(fù)復(fù)雜。出出現(xiàn)“跑跑、冒、滴、漏漏”問(wèn)題題，解決決不當(dāng)時(shí)時(shí)，降低低蒸汽供供熱系統(tǒng)統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。2/9/202

7、010采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒媒的特點(diǎn)點(diǎn)（5）蒸蒸汽密密度比水水小得多多，用于于高層建建筑高區(qū)區(qū)（特別別是高度度大于160m的特高高層建筑筑），不不會(huì)使建建筑物底底部的設(shè)設(shè)備和散散熱器超超壓（見見圖320）。（6）蒸蒸汽供供熱系統(tǒng)統(tǒng)熱惰性性小，供供汽時(shí)熱熱得快，停汽時(shí)時(shí)冷得也也快2/9/202011采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒媒的特點(diǎn)點(diǎn)（7）蒸蒸汽流流動(dòng)的動(dòng)動(dòng)力來(lái)自自于自身身壓力。蒸汽壓壓力與溫溫度有關(guān)關(guān)，而且且壓力變變化時(shí)，溫度變變化不大大。因此此蒸汽采采暖不能能采用改改變熱媒媒溫度的的質(zhì)調(diào)節(jié)節(jié)，只能能采用間間歇調(diào)節(jié)節(jié)。因此此使蒸汽汽采暖系系統(tǒng)用戶戶室內(nèi)溫

8、溫度波動(dòng)動(dòng)大，間間歇工作作時(shí)有噪噪聲，供供暖質(zhì)量量受到影影響。2/9/202012采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒媒的特點(diǎn)點(diǎn)（8）灰灰塵在在6570時(shí)開始始分解，在溫度度高于80時(shí)時(shí)分解過(guò)過(guò)程加劇劇。用蒸蒸汽作熱熱媒時(shí)，散熱器器和管道道的表面面溫度高高于100。以水為為熱媒時(shí)時(shí)，大部部分時(shí)間間散熱器器表面平平均溫度度低于80。用蒸汽汽時(shí)散熱熱器表面面有機(jī)灰灰塵的分分解和升升華，不不利于提提高室內(nèi)內(nèi)空氣質(zhì)質(zhì)量。2/9/202013采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒媒的特點(diǎn)點(diǎn)（9）蒸蒸汽管道道系統(tǒng)間間歇工作作。蒸汽汽管內(nèi)時(shí)時(shí)而流動(dòng)動(dòng)蒸汽，時(shí)而充充斥空氣氣；凝結(jié)結(jié)水管時(shí)時(shí)而充滿

9、滿水，時(shí)時(shí)而進(jìn)入入空氣。管道（特別是是凝結(jié)水水管）受受到氧腐腐蝕，使使用壽命命短。（10）蒸汽管管溫度高高，無(wú)效效熱損失失大。2/9/202014采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.1.2蒸蒸汽作作為熱媒媒的特點(diǎn)點(diǎn)綜上所述述，由于于凝結(jié)水水回收率率低，二二次蒸汽汽不能充充分利用用，造成成跑冒滴滴漏現(xiàn)象象嚴(yán)重，蒸汽供供熱比熱熱水供熱熱耗能多多，管理理麻煩，運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用高，供暖效效果差。蒸汽作作熱媒主主要用于于工業(yè)建建筑及其其輔助建建筑。它它不僅能能滿足工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)用熱的的要求，也可以以作為動(dòng)動(dòng)力來(lái)源源（如用用在蒸汽汽鍛錘上上）。在在某些工工業(yè)企業(yè)業(yè)中，是是不可替替代的熱熱媒。在在生產(chǎn)廠廠房不僅僅可以采采用蒸汽汽

10、，也可可經(jīng)換熱熱設(shè)備變變成熱水水來(lái)采暖暖。也用用于商服服部門（洗浴、洗衣房房、餐飲飲）和醫(yī)醫(yī)院（消消毒）等等有專門門用途的的地方。對(duì)特高高的高層層建筑或或人們不不長(zhǎng)時(shí)間間停留、需要間間歇供暖暖的場(chǎng)所所作熱媒媒有獨(dú)到到之處。2/9/202015采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2蒸蒸汽采采暖系統(tǒng)統(tǒng)4.2.1蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的類型蒸汽采暖暖系統(tǒng)從從不同的的角度可可以分為為多種類類型。2/9/202016采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.1蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的類型（1）根根據(jù)供供汽壓力力P分為為：高壓蒸汽汽采暖系系統(tǒng)（P（表壓壓）0.07 MPa）、低壓蒸汽汽采暖系系統(tǒng)P（表壓）0.07MPa）、真空蒸汽汽采暖系系統(tǒng)

11、（P（絕對(duì)對(duì)壓力）0.07MPa，但一般般不超過(guò)過(guò)0.39MPa。2/9/202054采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式一般高壓壓蒸汽采采暖系統(tǒng)統(tǒng)與工業(yè)業(yè)生產(chǎn)用用汽共用用汽源，而且蒸蒸汽壓力力往往大大于采暖暖系統(tǒng)允允許最高高壓力，必須減減壓后才才能和采采暖系統(tǒng)統(tǒng)連接。高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)原原則上也也可以采采用上供供式、中中供式或或下供式式。為了了簡(jiǎn)化系系統(tǒng)及防防止水擊擊，盡可可能采用用上供式式，使立立管中蒸蒸汽與沿沿途凝結(jié)結(jié)水同向向流動(dòng)。2/9/202055采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式圖46為開式式上供高高壓蒸汽汽采暖系系統(tǒng)的示示意圖1

12、。由鍋爐爐房將蒸蒸汽輸送送到熱用用戶。首先進(jìn)入入高壓分分汽缸1，將高高壓蒸汽汽分配給給工藝生生產(chǎn)用汽汽。高壓壓分汽缸缸上可分分出多個(gè)個(gè)分支，向?qū)簤毫τ胁徊煌笄蟮墓に囁囉闷O(shè)設(shè)備供汽汽。蒸汽汽經(jīng)減壓壓閥4減減壓后進(jìn)進(jìn)入低壓壓分汽缸缸3。減減壓閥設(shè)設(shè)有旁通通管5，供修理理減壓閥閥時(shí)旁通通蒸汽用用。2/9/202056采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式圖46 開式式上供高高壓蒸汽汽采暖系系統(tǒng)示意意圖1高壓壓分汽缸缸；2工藝用用戶供汽汽管；3低壓壓分汽缸缸；4減壓閥閥；5減壓閥閥旁通管管；6壓力力表；7安全全閥；8供汽汽主立管管；9水平供供汽干管管；10供汽汽立管；11

13、供汽支支管；12方形補(bǔ)補(bǔ)償器；13疏水器器；14凝結(jié)結(jié)水箱；15凝結(jié)水水泵；16通通氣管2/9/202057采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式2/9/202058采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式安全閥7限制了了進(jìn)入采采暖系統(tǒng)統(tǒng)的最高高壓力不不超過(guò)額額定值。從低壓壓分汽缸缸上還可可以分出出許多供供汽管，分別供供空調(diào)系系統(tǒng)的蒸蒸汽加濕濕、汽水水換熱器器以及蒸蒸汽暖風(fēng)風(fēng)機(jī)等用用汽。系系統(tǒng)中設(shè)設(shè)有疏水水器13，將沿沿途以及及系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生的凝凝結(jié)水排排到凝結(jié)結(jié)水箱14中，凝結(jié)水水箱上有有空氣管管16通通大氣，排除箱箱內(nèi)的空空氣和二二次蒸汽汽。也因因此稱

14、為為開式系系統(tǒng)。凝凝結(jié)水箱箱中的水水由凝結(jié)結(jié)水泵15抽送送回凝結(jié)結(jié)水站或或熱源。2/9/202059采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式高壓蒸汽汽采暖系系統(tǒng)每一一組散熱熱器的供供汽支管管和凝結(jié)結(jié)水支管管上都要要安裝閥閥門。用用于調(diào)節(jié)節(jié)供汽量量或關(guān)閉閉散熱器器，防止止修理時(shí)時(shí)高壓蒸蒸汽或凝凝結(jié)水汽汽化產(chǎn)生生的蒸汽汽竄入室室內(nèi)。高高壓蒸汽汽采暖系系統(tǒng)溫度度高，對(duì)對(duì)管道的的熱脹冷冷縮問(wèn)題題應(yīng)更加加重視。圖46中水水平供汽汽干管和和凝結(jié)水水干管上上設(shè)置了了方形補(bǔ)補(bǔ)償器12，用用補(bǔ)償器器的變形形來(lái)吸收收管道熱熱脹冷縮縮時(shí)產(chǎn)生生的應(yīng)力力，防止止管道破破壞。2/9/202060采暖通

15、風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式凝結(jié)水在在流動(dòng)過(guò)過(guò)程中壓壓力降低低，飽和和溫度也也降低。凝結(jié)水水管管壁壁的散熱熱量比較較小，凝凝結(jié)水壓壓力降低低的速率率快于焓焓值降低低的速率率，凝結(jié)結(jié)水中多多余的焓焓值會(huì)使使部分凝凝結(jié)水重重新汽化化變成“二次蒸蒸汽”。在開式式系統(tǒng)中中二次蒸蒸汽從通通氣管16白白白排掉，浪費(fèi)了了能源。在閉式式高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)中中采用圖圖47所示閉閉式凝結(jié)結(jié)水箱。由汽管管5向箱箱內(nèi)補(bǔ)給給蒸汽，使其內(nèi)內(nèi)部壓力力維持在在5kPa左右右（由壓壓力調(diào)節(jié)節(jié)器3控控制）。水箱上上設(shè)置安安全水封封2，防防止箱內(nèi)內(nèi)壓力升升高、二二次蒸汽汽逸散和和隔絕空空氣，從從而減輕輕

16、系統(tǒng)腐腐蝕、節(jié)節(jié)省熱能能2/9/202061采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式2/9/202062采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式2/9/202063采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式當(dāng)工業(yè)廠廠房中用用汽設(shè)備備較多，用汽量量大時(shí)，凝結(jié)水水系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生的二二次汽量量較大，還可以以利用二二次蒸發(fā)發(fā)箱將二二次汽匯匯集起來(lái)來(lái)加以利利用。圖圖48是設(shè)置置二次蒸蒸發(fā)箱的的高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)。二次次蒸發(fā)箱箱5設(shè)置置在車間間內(nèi)3m左右高高度處。用汽設(shè)設(shè)備1的的凝結(jié)水水通過(guò)疏疏水器3進(jìn)入二二次蒸發(fā)發(fā)箱，擴(kuò)擴(kuò)容后產(chǎn)產(chǎn)生的二二次汽可可加

17、以利利用。2/9/202064采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式2/9/202065采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式2/9/202066采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式2/9/202067采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.1高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的型式當(dāng)二次汽汽量較小小時(shí)，由由高壓蒸蒸汽供汽汽管補(bǔ)充充。靠壓壓力調(diào)節(jié)節(jié)器7控控制補(bǔ)汽汽量，以以保持箱箱內(nèi)壓力力2040kPa（表壓力力），并并滿足二二次蒸汽汽熱用戶戶的用汽汽量的要要求。當(dāng)當(dāng)箱內(nèi)二二次汽量量超過(guò)二二次汽熱熱用戶的的用汽量量時(shí)，箱箱內(nèi)壓力力增高。箱上安安裝的安

18、安全閥6開啟，排汽降降壓。2/9/202068采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.2高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)要要點(diǎn)（1）高高壓蒸汽汽采暖系系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算與低壓壓蒸汽采采暖系統(tǒng)統(tǒng)類似。高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)供供汽壓力力差別較較大，例例如可用用0.2、0.3、0.4MPa的的蒸汽，因此計(jì)計(jì)算蒸汽汽管時(shí)應(yīng)應(yīng)根據(jù)散散熱器內(nèi)內(nèi)的壓力力選用不不同的水水力計(jì)算算表。2/9/202069采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.2高壓蒸蒸汽采暖暖系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)要要點(diǎn)由于室內(nèi)內(nèi)系統(tǒng)作作用半徑徑不大，仍認(rèn)為為整個(gè)系系統(tǒng)的蒸蒸汽密度度為常數(shù)數(shù)。沿途途凝結(jié)水水使蒸汽汽流量減減少的因因素也可可忽略不不計(jì)。蒸蒸汽管路路計(jì)算可可用平均均比摩阻阻法和推推薦流速速法。采采用平均均比摩阻阻法時(shí)，蒸汽管管主干線線的平均均比摩阻阻按下式式計(jì)算1：（4-3）2/9/202070采暖通風(fēng)風(fēng)與空調(diào)調(diào)4.2.3.2高壓蒸蒸汽