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、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、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：P≤0.39MPa2.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（與熱水相比）1．優(yōu)點(1)適應(yīng)性廣：可同時滿足對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，無相變。

(3)散熱設(shè)備面積小

(4)對于高層建筑高區(qū)，不會使建筑物底部的設(shè)備和散熱器超壓。(5)熱惰性小，供汽時熱得快，停汽時冷得也快。4.1蒸汽系統(tǒng)概述4.1.3蒸汽作為熱媒的特點（與熱水相比）2．缺點

⑴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、運行管理復雜。⑵易出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”問題。⑶蒸汽壓力與溫度有關(guān)，而且壓力變化時，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)。⑷蒸汽采暖系統(tǒng)用戶室內(nèi)溫度波動大，間歇工作時有噪聲。⑸散熱器和管道的表面溫度高，散熱器表面有機灰塵的分解和升華，會影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。⑹停汽時，易吸入空氣，管道易受到氧腐蝕，使用壽命短。

⑺蒸汽管溫度高，無效熱損失大。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(絕對壓力)＜0.1MPa2．按立管的數(shù)量：單管、雙管

3．按蒸汽干管的位置：上供式、中供式和下供式。

4．按凝結(jié)水回收動力：重力回水和機械回水。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)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)①主要特點：凝結(jié)水在有坡管道中依靠自身的重力回流到熱源。②系統(tǒng)型式：有上供和下供式。鍋爐停運時，鍋筒和總凝水管處在Ⅰ-Ⅰ水位。鍋爐運行時，在蒸汽壓力作用下，總凝結(jié)水管內(nèi)的水位升高h值,達Ⅱ-Ⅱ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點出順利排出，A點前的水平凝結(jié)水干管就不能充滿水，其最低點應(yīng)比Ⅱ-Ⅱ截面高出200-250mm。系統(tǒng)工作時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。系統(tǒng)停止工作時，該管內(nèi)充滿空氣。這種非滿管流動的凝結(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。Ⅱ-Ⅱ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，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)⑵機械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)①主要特點:凝結(jié)水依靠水泵的動力送回熱源重新加熱。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)計要點

(1)供給散熱器的蒸汽流量工程中蒸汽流量常用單位為kg/h，因此

(2)散熱器面積及傳熱系數(shù)①散熱器面積的計算方法和公式與熱水為熱媒時基本相同，但應(yīng)注意傳熱系數(shù)公式；②散熱器熱媒的平均溫度為對應(yīng)壓力下的飽和溫度。4.2蒸汽采采暖系系統(tǒng)4.2.2低壓蒸蒸汽采采暖系系統(tǒng)(3)自動排排氣閥閥安裝裝位置置在低壓壓蒸汽汽采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)中，，空氣氣比低低壓蒸蒸汽重，散散熱器器內(nèi)如如有空空氣，，則聚聚集在在其中中部或中部部偏下下處。。①如進進入散散熱器器的蒸蒸汽流流量正正好全全部滿滿足冷冷凝要要求，，則凝凝結(jié)水水沿散散熱器器壁呈呈膜狀狀向下下流動動，內(nèi)內(nèi)部全全充滿滿蒸汽汽。②如果果進入入散熱熱器的的蒸汽汽量小小于給給定熱熱負荷荷對應(yīng)應(yīng)的數(shù)數(shù)量，，則下下部積積聚未未被排排走的的空氣氣，如如圖4-4(b)所示。。③如果果進入入散熱熱器的的蒸汽汽量少少或凝凝結(jié)水水排除除不暢暢，則則散熱熱器內(nèi)內(nèi)的凝凝結(jié)水水位將將升高高，如如圖4-4(c)所示。。自動排排氣閥閥安裝裝位置置：距距散熱熱器底底部的的高度度為l/3的散熱熱器全全高。。4.2蒸汽采采暖系系統(tǒng)4.2.2低壓蒸蒸汽采采暖系系統(tǒng)(4)低壓蒸蒸汽采采暖系系統(tǒng)水水力計計算時時可不考考慮沿沿途蒸蒸汽密密度的的變化化和沿途凝凝結(jié)水水對蒸蒸汽流流量的的影響響。(5)為了防防止凝凝結(jié)水水泵內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生生汽蝕蝕，水水泵應(yīng)應(yīng)在凝凝結(jié)水水箱最最低水水位以以下。。(6)蒸汽管管或凝凝結(jié)水水管通通過門門或洞洞口時時采用用上圖圖中的的方式式。7)蒸汽管管:能及時時排除除沿途途凝結(jié)結(jié)水，，以防防水擊擊，水水平供供汽管管道要要考慮慮坡度度，并并盡可可能使使蒸汽汽和沿沿途凝凝結(jié)水水同向向流動動。蒸汽干干管向向上拐拐彎處處，必必須設(shè)設(shè)置疏疏水器器。(8)凝結(jié)水水管：：能及及時排排出凝凝結(jié)水水和空空氣，，要考考慮坡坡度和和坡向向，要要保證證干濕濕凝水水干管管高度度。4.2蒸汽采采暖系系統(tǒng)4.2.3高壓蒸蒸汽采采暖系系統(tǒng)1．特點點：蒸蒸汽壓壓力高高，溫溫度高高，散散熱器器F↓，d↓，供熱熱半徑徑↑；；但衛(wèi)衛(wèi)生條條件差差，熱熱損失失大，，管理理運行行復雜雜。供供汽表表壓力力P>0.07MPa，一般般不超超過0.39MPa。2．系統(tǒng)統(tǒng)的型型式：：上供供式、、中供供式或或下供供式。。為了簡簡化系系統(tǒng)及及防止止水擊擊，應(yīng)應(yīng)盡可可能采采用上上供式式，使使立管管中蒸蒸汽與與沿途途凝結(jié)結(jié)水同同向流流動。。3．工作作原理理⑴開式式上供供高壓壓蒸汽汽采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)：凝結(jié)水水箱上上有空空氣管管，用用于排排除箱箱內(nèi)的的空氣氣和二二次蒸蒸汽。。減壓閥閥設(shè)有有旁通通管，，供修修理減減壓閥閥時旁旁通蒸蒸汽用用。安安全閥閥用于于進入入采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)的最最高壓壓力不不超過過額定定值。。圖4-6開式上上供高高壓蒸蒸汽采采暖系系統(tǒng)示示意圖圖1-高壓分分汽缸缸2-工藝用用戶供供汽管管3-低壓分分汽缸缸4-減壓閥閥5-減壓閥閥旁通通管4.2蒸汽采采暖系系統(tǒng)⑵閉式式高壓壓蒸汽汽采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)系統(tǒng)中中采用用如圖圖所示示的閉閉式凝凝結(jié)水水箱。。補汽管管5向箱內(nèi)內(nèi)補給給蒸汽，，使其其內(nèi)部部壓力力維持在在5kPa左右(由壓力力調(diào)節(jié)節(jié)器控控制)。水箱上上設(shè)置置安全全水封封，防止箱箱內(nèi)壓壓力升升高、、二次蒸汽汽逸散散和隔隔絕空空氣。。圖4-7閉式凝凝結(jié)水水箱l-凝結(jié)水水進入入管2-安全水水封3-壓力調(diào)調(diào)節(jié)器器4-凝結(jié)水水排出出管5-補汽管管4.2蒸汽采采暖系系統(tǒng)⑶設(shè)二二次蒸蒸發(fā)箱箱的高高壓蒸蒸汽采暖系系統(tǒng)當用汽汽設(shè)備備較多多，用用汽量量大時，，可設(shè)設(shè)二次次蒸發(fā)發(fā)箱，，回收二次次蒸汽汽。用用汽設(shè)設(shè)備的的凝結(jié)結(jié)水通通過疏疏水器器進入入二次次蒸發(fā)發(fā)箱，擴擴容后后產(chǎn)生生的二二次汽汽供二二次蒸蒸汽熱熱用戶戶使用用。當二次次汽量量較小小時，，由高高壓蒸蒸汽供供汽管管補充充?？靠繅毫αφ{(diào)節(jié)節(jié)器控控制補補汽量量，以以保持持箱內(nèi)內(nèi)壓力力20-40kPa(表壓力力)，并滿滿足二二次蒸蒸汽熱熱用戶戶的用用汽量量的要要求。。當箱內(nèi)內(nèi)二次次汽量量超過過二次次汽熱熱用戶戶的用用汽量量時，，箱內(nèi)內(nèi)壓力力增高高，，箱上上安裝裝的安安全閥閥開啟啟，排排汽降降壓。。4.2蒸汽采采暖系系統(tǒng)4．設(shè)計計要點點⑴高壓壓蒸汽汽采暖暖系統(tǒng)統(tǒng)供汽汽壓力力差別別較大大，計計算蒸蒸汽管管時應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)散熱熱器內(nèi)內(nèi)的壓壓力選選用不不同的的水力力計算算表。。蒸汽汽管路路計算算可用用平均均比摩摩阻法法和推推薦流流速法法。⑵管道道布置置盡可可能采采用上上供式式和同同程式式。⑶在入入口處處根據(jù)據(jù)需要要設(shè)不不同壓壓力分分汽缸缸。⑷要在在干管管上設(shè)設(shè)補償償器。。⑸設(shè)疏疏水器器。⑹在散散熱器器入口口和出出口設(shè)設(shè)閥門門，以以調(diào)節(jié)節(jié)蒸汽汽量，，保證證關(guān)斷斷。⑺可設(shè)二二次蒸發(fā)發(fā)箱回收收二次蒸蒸汽。⑻高壓蒸蒸汽管道道除經(jīng)常常拆卸檢檢修的地地方用法法蘭連接接外，盡盡量用焊焊接，不不用螺紋紋連接，，以方泄泄漏。4.3蒸汽系統(tǒng)統(tǒng)專用設(shè)設(shè)備4.3.1疏水器具具作用：順順利排除除凝結(jié)水水（有的的還能同同時排除除空氣）），防止止蒸汽逸逸漏。種類：疏疏水器、、水封和和孔板式式疏水閥閥。4.3.1.1疏水器1、疏水器器的種類類和工作作原理1）機械型型：利用用蒸汽和和凝水的的密度不不同，形形成凝水水液位，，以控制制凝水排排水孔自自動起閉閉工作的的疏水器器。2）熱動力力型：利利用蒸汽汽和凝水水動力學學（流動動）特性性的不同同來工作作的疏水水器。圓圓盤式、、脈沖式式、孔板板或迷宮宮式等。。3）熱靜力力型（恒恒溫型））：利用用蒸汽和和凝水的的溫度不不同引起起恒溫元元件膨脹脹或變形形來工作作的疏水水器。2、疏水器器的選擇擇計算：：1）排水量量計算：：選擇疏疏水器排排水閥孔孔的直徑徑或截面面積，使使其能滿滿足凝結(jié)結(jié)水排水水量的要要求。疏疏水器排排水閥孔孔d的大小，，用起接接管管徑徑表示，，不應(yīng)以以凝結(jié)水水管的管管徑作為為選擇疏疏水器的的依據(jù)。。：疏水器器的排水水系數(shù)。。：疏水器器的選擇擇倍率。。4.3蒸汽系統(tǒng)統(tǒng)專用設(shè)設(shè)備4.3蒸汽系統(tǒng)統(tǒng)專用設(shè)設(shè)備2）疏水器器前后壓壓力的確確定：前壓力P1：安裝在用用熱設(shè)備備的出口口凝水支支管（低低壓）：：：用熱設(shè)設(shè)備前的的蒸汽表表壓力安裝在凝凝水干管管末端（（高壓））：：供熱系系統(tǒng)的入入口蒸汽汽表壓力力后壓力P2：一般取取疏水器后后如果是是干凝水水管路則則P2等于大氣氣壓力。。高：對余余壓回水水有利，，但疏水水器前后后壓差減減小，對對選擇疏疏水器不不利。4.3蒸汽系統(tǒng)統(tǒng)專用設(shè)設(shè)備4.3.1.2水封和孔孔板式疏疏水閥1、疏水器器的種類類和工作作原理1）機械型型：利用用蒸汽和和凝水的的密度不不同，形形成凝水水液位，，以控制制凝水排排水孔自自動起閉閉工作的的疏水器器。2）熱動力力型：利利用蒸汽汽和凝水水動力學學（流動動）特性性的不同同來工作作的疏水水器。圓圓盤式、、脈沖式式、孔板板或迷宮宮式等。。3）熱靜力力型（恒恒溫型））：利用用蒸汽和和凝水的的溫度不不同引起起恒溫元元件膨脹脹或變形形來工作作的疏水水器。4.3蒸汽系統(tǒng)統(tǒng)專用設(shè)設(shè)備4.3.2減壓閥