暖通空調(diào)蒸汽供熱系統(tǒng)

1、第四章 蒸汽系統(tǒng)4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.3 蒸汽系統(tǒng)專用設(shè)備4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.1.1 蒸汽系統(tǒng)示意圖 蒸汽供熱系統(tǒng)能夠向生產(chǎn)用熱設(shè)備、供暖、熱水供應(yīng)、通風(fēng)、空調(diào)等用戶提供熱能。圖4-1 蒸汽系統(tǒng)示意圖(a)工藝設(shè)備供汽系統(tǒng) (b)蒸汽采暖系統(tǒng) (c)熱水采暖供汽系統(tǒng)(d)熱水供應(yīng)供汽系統(tǒng) (e)通風(fēng)、空調(diào)供汽系統(tǒng)4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.1.2 蒸汽在暖通空調(diào)中的應(yīng)用 1.采暖熱媒：P0.39MPa2.加熱空氣:熱空氣幕、空調(diào)系統(tǒng)等3.制備熱水：空調(diào)系統(tǒng)、生活熱水等4.加濕空氣：干蒸汽加濕器5.制冷熱源：吸收式制冷4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.1.3 蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)（與熱

2、水相比）1優(yōu)點(diǎn)(1)適應(yīng)性廣：可同時(shí)滿足對(duì)壓力和溫度有不同要求的多種用戶的用熱要求。 (2)管道初投資低蒸汽：主要靠相變放出熱量(放出汽化潛熱)水：靠溫度降低放出熱量，無(wú)相變。 (3) 散熱設(shè)備面積小 (4) 對(duì)于高層建筑高區(qū)，不會(huì)使建筑物底部的設(shè)備和散熱器超壓。(5)熱惰性小，供汽時(shí)熱得快，停汽時(shí)冷得也快。4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.1.3 蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)（與熱水相比）2缺點(diǎn) 蒸汽和凝結(jié)水狀態(tài)參數(shù)(密度和流量)變化大，且伴隨相變，設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理復(fù)雜。 易出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”問(wèn)題。蒸汽壓力與溫度有關(guān)，而且壓力變化時(shí)，溫度變化不大。因此蒸汽采暖不能采用改變熱媒溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)，只能采用間歇調(diào)節(jié)。蒸

3、汽采暖系統(tǒng)用戶室內(nèi)溫度波動(dòng)大，間歇工作時(shí)有噪聲。 散熱器和管道的表面溫度高，散熱器表面有機(jī)灰塵的分解和升華，會(huì)影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。 停汽時(shí)，易吸入空氣，管道易受到氧腐蝕，使用壽命短。 蒸汽管溫度高，無(wú)效熱損失大。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.1 蒸汽采暖系統(tǒng)的類型 1按供汽壓力高壓蒸汽采暖系統(tǒng) P(表壓)0.07MFa低壓蒸汽采暖系統(tǒng) P(表壓)0.07MPa真空蒸汽采暖系統(tǒng) P(絕對(duì)壓力)0.1MPa 2按立管的數(shù)量：?jiǎn)喂堋㈦p管 3按蒸汽干管的位置：上供式、中供式和下供式。 4按凝結(jié)水回收動(dòng)力：重力回水和機(jī)械回水。5按凝結(jié)水系統(tǒng)是否與大氣相通：開式系統(tǒng)(通大氣)和閉式系統(tǒng)(不通大氣)。 6按凝結(jié)

4、水充滿管道斷面的程度：干式回水和濕式回水。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式(1)重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)主要特點(diǎn)：凝結(jié)水在有坡管道中依靠自身的重力回流到熱源。系統(tǒng)型式：有上供和下供式。鍋爐停運(yùn)時(shí)，鍋筒和總凝水管處在-水位。鍋爐運(yùn)行時(shí)，在蒸汽壓力作用下，總凝結(jié)水管內(nèi)的水位升高h(yuǎn)值,達(dá)-水位（h為鍋筒蒸汽壓力P折算的水柱高度)。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)為使系統(tǒng)內(nèi)空氣能從A點(diǎn)出順利排出，A點(diǎn)前的水平凝結(jié)水干管就不能充滿水，其最低點(diǎn)應(yīng)比-截面高出200-250mm。系統(tǒng)工作時(shí)該管道斷面上部充滿空氣，下部從滿凝結(jié)水，凝結(jié)水靠重力流動(dòng)。系統(tǒng)停止工作時(shí)，該管內(nèi)充滿空氣。這

5、種非滿管流動(dòng)的凝結(jié)水管稱為干式凝結(jié)水管，這種回水方式被稱為干式回水。-截面以下的總凝水立管全部充滿凝水管，凝結(jié)水滿管流動(dòng)，稱為濕式凝結(jié)水管，這種回水方式被稱為濕式回水。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)機(jī)械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)主要特點(diǎn):凝結(jié)水依靠水泵的動(dòng)力送回?zé)嵩粗匦录訜?。水平凝結(jié)水干管仍為干式凝結(jié)水管。圖中的高度h用來(lái)防止凝結(jié)水泵汽蝕；逆止閥8用于防止凝結(jié)水倒流，保護(hù)水泵；疏水器11用于排除蒸汽管中的沿途凝水以減輕系統(tǒng)的水擊。系統(tǒng)作用半徑較大，適用于較大型系統(tǒng)。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)2設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1) 供給散熱器的蒸汽流量工程中蒸汽流量常用單位為kg/

6、h，因此 (2) 散熱器面積及傳熱系數(shù)散熱器面積的計(jì)算方法和公式與熱水為熱媒時(shí)基本相同，但應(yīng)注意傳熱系數(shù)公式；散熱器熱媒的平均溫度為對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)(3) 自動(dòng)排氣閥安裝位置 在低壓蒸汽采暖系統(tǒng)中，空氣比低壓蒸汽重，散熱器內(nèi)如有空氣，則聚集在其中部或中部偏下處。如進(jìn)入散熱器的蒸汽流量正好全部滿足冷凝要求，則凝結(jié)水沿散熱器壁呈膜狀向下流動(dòng)，內(nèi)部全充滿蒸汽。如果進(jìn)入散熱器的蒸汽量小于給定熱負(fù)荷對(duì)應(yīng)的數(shù)量，則下部積聚未被排走的空氣，如圖4-4(b)所示。如果進(jìn)入散熱器的蒸汽量少或凝結(jié)水排除不暢，則散熱器內(nèi)的凝結(jié)水位將升高，如圖4-4(c)所示。自

7、動(dòng)排氣閥安裝位置：距散熱器底部的高度為l/3的散熱器全高。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)(4) 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)水力計(jì)算時(shí)可不考慮沿途蒸汽密度的變化和沿途凝結(jié)水對(duì)蒸汽流量的影響。(5)為了防止凝結(jié)水泵內(nèi)產(chǎn)生汽蝕，水泵應(yīng)在凝結(jié)水箱最低水位以下。(6)蒸汽管或凝結(jié)水管通過(guò)門或洞口時(shí)采用上圖中的方式。7)蒸汽管: 能及時(shí)排除沿途凝結(jié)水，以防水擊，水平供汽管道要考慮坡度，并盡可能使蒸汽和沿途凝結(jié)水同向流動(dòng)。蒸汽干管向上拐彎處，必須設(shè)置疏水器。 (8)凝結(jié)水管：能及時(shí)排出凝結(jié)水和空氣，要考慮坡度和坡向，要保證干濕凝水干管高度。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.3 高壓蒸汽采暖系統(tǒng) 1特點(diǎn)：蒸

8、汽壓力高，溫度高，散熱器F，d，供熱半徑；但衛(wèi)生條件差，熱損失大，管理運(yùn)行復(fù)雜。供汽表壓力P0.07MPa，一般不超過(guò)0.39MPa。2系統(tǒng)的型式：上供式、中供式或下供式。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)及防止水擊，應(yīng)盡可能采用上供式，使立管中蒸汽與沿途凝結(jié)水同向流動(dòng)。3工作原理開式上供高壓蒸汽采暖系統(tǒng)：凝結(jié)水箱上有空氣管，用于排除箱內(nèi)的空氣和二次蒸汽。 減壓閥設(shè)有旁通管，供修理減壓閥時(shí)旁通蒸汽用。安全閥用于進(jìn)入采暖系統(tǒng)的最高壓力不超過(guò)額定值。 圖4-6 開式上供高壓蒸汽采暖系統(tǒng)示意圖1-高壓分汽缸 2-工藝用戶供汽管 3-低壓分汽缸 4-減壓閥5-減壓閥旁通管 4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)閉式高壓蒸汽采暖系統(tǒng)系統(tǒng)中采用

9、如圖所示的閉式凝結(jié)水箱。補(bǔ)汽管5向箱內(nèi)補(bǔ)給蒸汽，使其內(nèi)部壓力維持在5kPa左右(由壓力調(diào)節(jié)器控制)。水箱上設(shè)置安全水封，防止箱內(nèi)壓力升高、二次蒸汽逸散和隔絕空氣。圖4-7 閉式凝結(jié)水箱l-凝結(jié)水進(jìn)入管 2-安全水封 3-壓力調(diào)節(jié)器4-凝結(jié)水排出管 5-補(bǔ)汽管4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)設(shè)二次蒸發(fā)箱的高壓蒸汽 采暖系統(tǒng)當(dāng)用汽設(shè)備較多，用汽量大時(shí)，可設(shè)二次蒸發(fā)箱，回收二次蒸汽。用汽設(shè)備的凝結(jié)水通過(guò)疏水器進(jìn)入二次蒸發(fā)箱，擴(kuò)容后產(chǎn)生的二次汽供二次蒸汽熱用戶使用。當(dāng)二次汽量較小時(shí)，由高壓蒸汽供汽管補(bǔ)充?？繅毫φ{(diào)節(jié)器控制補(bǔ)汽量，以保持箱內(nèi)壓力20-40kPa(表壓力)，并滿足二次蒸汽熱用戶的用汽量的要求。當(dāng)箱內(nèi)二

10、次汽量超過(guò)二次汽熱用戶的用汽量時(shí)，箱內(nèi)壓力增 高，箱上安裝的安全閥開啟，排汽降壓。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4設(shè)計(jì)要點(diǎn)高壓蒸汽采暖系統(tǒng)供汽壓力差別較大，計(jì)算蒸汽管時(shí)應(yīng)根據(jù)散熱器內(nèi)的壓力選用不同的水力計(jì)算表。蒸汽管路計(jì)算可用平均比摩阻法和推薦流速法。 管道布置盡可能采用上供式和同程式。在入口處根據(jù)需要設(shè)不同壓力分汽缸。要在干管上設(shè)補(bǔ)償器。設(shè)疏水器。在散熱器入口和出口設(shè)閥門，以調(diào)節(jié)蒸汽量，保證關(guān)斷?？稍O(shè)二次蒸發(fā)箱回收二次蒸汽。高壓蒸汽管道除經(jīng)常拆卸檢修的地方用法蘭連接外，盡量用焊接，不用螺紋連接，以方泄漏。 4.3蒸汽系統(tǒng)專用設(shè)備4.3.1疏水器具作用：順利排除凝結(jié)水（有的還能同時(shí)排除空氣），防止蒸汽逸

11、漏。種類：疏水器、水封和孔板式疏水閥。4.3.1.1疏水器1、疏水器的種類和工作原理1）機(jī)械型：利用蒸汽和凝水的密度不同，形成凝水液位，以控制凝水排水孔自動(dòng)起閉工作的疏水器。2）熱動(dòng)力型：利用蒸汽和凝水動(dòng)力學(xué)（流動(dòng)）特性的不同來(lái)工作的疏水器。圓盤式、脈沖式、孔板或迷宮式等。3）熱靜力型（恒溫型）：利用蒸汽和凝水的溫度不同引起恒溫元件膨脹或變形來(lái)工作的疏水器。2、疏水器的選擇計(jì)算：1）排水量計(jì)算：選擇疏水器排水閥孔的直徑或截面積，使其能滿足凝結(jié)水排水量的要求。疏水器排水閥孔d的大小，用起接管管徑表示，不應(yīng)以凝結(jié)水管的管徑作為選擇疏水器的依據(jù)。 ：疏水器的排水系數(shù)。 ：疏水器的選擇倍率。4.3蒸汽

12、系統(tǒng)專用設(shè)備4.3蒸汽系統(tǒng)專用設(shè)備2）疏水器前后壓力的確定：前壓力P1： 安裝在用熱設(shè)備的出口凝水支管（低壓）： ：用熱設(shè)備前的蒸汽表壓力 安裝在凝水干管末端（高壓）： ：供熱系統(tǒng)的入口蒸汽表壓力后壓力P2：一般取疏水器后如果是干凝水管路則P2等于大氣壓力。 高：對(duì)余壓回水有利，但疏水器前后壓差減小，對(duì)選擇疏水器不利。4.3蒸汽系統(tǒng)專用設(shè)備4.3.1.2水封和孔板式疏水閥1、疏水器的種類和工作原理1）機(jī)械型：利用蒸汽和凝水的密度不同，形成凝水液位，以控制凝水排水孔自動(dòng)起閉工作的疏水器。2）熱動(dòng)力型：利用蒸汽和凝水動(dòng)力學(xué)（流動(dòng)）特性的不同來(lái)工作的疏水器。圓盤式、脈沖式、孔板或迷宮式等。3）熱靜力型（恒溫型）：利用蒸汽和凝水的溫度不同引起恒溫元件膨脹或變形來(lái)工作的疏水器。4.3蒸汽系統(tǒng)專用設(shè)備4.3.2 減壓閥： 1）作用：降低蒸汽的壓力，并不受閥前壓力的影響，維持閥后的壓力恒定。 2）類型：活塞式、波紋管式、薄膜式等。 3）工作原理：以活塞式為例。工程設(shè)計(jì)中，減壓閥孔面積可用圖4-18的曲線圖選取。減壓閥前后壓力