第七章 集中供暖系统的热源

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（1）主动式太阳能供热
• 主动式太阳能供热系 统如图7-31所示，系 统由太阳能集热器， 蓄热装置，用热设 备，辅助热源及相关 的辅助设备与阀门组 主动式太阳能供热系统 成。 1-太阳能集热器；2-蓄热装置；3-室内采暖系统；4-室
内生活热水设备；5-循环泵；6-辅助加热装置；7.8-三 通阀；9.10.11.12.13.14-阀门
特点
1.其数量和参数直接受生产工艺影响，波动 较大，而且与外部热负荷无直接关系。 2.大多数工业余热的载能体都属于高温和 非洁净的载能体。
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焦炉冷却水的供热系统示意图 1-一段初冷器；2-二段初冷器；3-冷却水循环泵；4-冷 却塔；5-旁通管路及阀门；6-热水网路循环水泵；7-补 水调节器；8-补给水泵
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二、热水锅炉房
• 在区域锅炉房内装设热水锅炉及其附属设 备，直接制备热水的集中供热系统，近年 来在国内有较大的发展。它多用于城市区 域或街区的供暖，或用于工矿企业中供暖 通风热负荷较大的场合。
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二、热水锅炉房
• 热水锅炉房的集中供热系统定压方式， 主要有下列几种方式。 • （1） 采用高架水箱定压； • （2） 采用补给水泵定压； • （3） 采用气体定压； • （4） 采用蒸汽定压
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多种供热采暖方式能耗及损失
泵耗：0.4 W/m
第七章 集中供热系统的热源
在热能供应范畴中，凡是将天然或人造 的含能形态转化为符合供热系统要求参数 的热能设备与装置，通称为热源。 在集中供热系统中，目前采用的热源型 式有：热电厂、区域锅炉房、核能、地热 、工业余热和太阳能等，最广泛应用的热 源形式是热电厂和区域锅炉房 。
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第一节 热电厂
• 热电厂是联合生 产电能和热能的 发电厂。 • 联合生产电能和 热能的方式，取 决于采用供热汽 轮机的型式。
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供热汽轮机主要主要分几大类型：
1. 背压式汽轮机 排气压力高于大气压力的汽 轮机称为背压式汽轮机。 2. 抽汽式汽轮机 从汽轮机中间抽汽对外供热 的汽轮机称为抽汽式汽轮机。
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第一节 热电厂
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第二节 区域锅炉房
• 区域锅炉房是城镇集中供应热能的热源。虽 然它的效率低于热电厂的热能利用效率，但 区域锅炉房中使用燃煤锅炉的热效率也能达 到80%以上，比分散的小型锅炉房的热效率 （50%-60%）高得多。 • 区域锅炉房与热电厂相比，其投资低，建设 周期短，厂址选择容易。因此，区域锅炉房 同样也是城镇集中供热的最主要热源型式之 一。 • 区域锅炉房根据其制备热媒的种类不同，分 为蒸汽锅炉房和热水锅炉房。
在集中供热系统中，除了最主要的热源型式 －热电厂和区域锅炉房外，还可以利用工业余热、 地热、热泵、太阳能等。
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一 工业余热
工业余热是指工业生产工程的产品和排放物料所含的热或设备的散热。 气态 根据余热的载体分
液态 固态
可燃气体、高温烟气、乏汽等 从工业炉或其它设备派出的冷却水等 焦炭、铸锭或熔渣所带有的物理热等
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二 地热水供热
低温
＜40℃ 40～60℃
按地热水 温度分
中温 高温 过热
按地热能的 60～100℃ 利用方式分
＞100℃
直接利用 间接利用
1.在不同条件下，地热水温度与参数及成份差别大
特点
2.地热水参数与负荷无关 3.一次利用，地热水热能利用后被废弃
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地热水直接利用示意图 1-开采井；2-抽水泵；3-供暖系统
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四.电锅炉及其锅炉房
• 20世纪50年代电锅炉在国外发达国家已 普遍应用，其比较其它热源形式的供热设 备具有以下优点：对环境没有污染、无三 废排放、清洁无噪音，并且操作简单、维 修方便、自动化程度高、常压运行、安全 可靠、便于控制等等，因此近些年电锅炉 供热在国外发展得很快。
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§7-3 集中供热系统的其它热源
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（五）太阳能供热
• 太阳能资源，不仅仅包括直接投射到地球表面上 的太阳辐射能，而且还包括水能、风能、海洋能、 潮汐能等间接的太阳能资源，甚至前面提到的生 物质能也是通过绿色植物的光合作用固定下来的 太阳能。 • 太阳能供热的方式可分为直接利用与间接利用。 直接利用主要是主动式太阳能供热与被动式太阳 能供热。间接利用可分为太阳能蓄热——热泵联 合供热等。
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直燃式溴化锂吸收式冷热水机组
• 直燃型溴化锂吸收式 冷热水机组简称“直燃 机”，是直接以燃油燃 气为能源，并以所产 生的高温烟气为热 源，以水/溴化锂作介 质，按蒸汽吸收式循 环的工作原理工作的 冷热源设备。图7-19 为远大直燃机的外形 图。
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分类
直燃机的种类很多： • 按燃料分类：燃气型、燃油型。 • 按制冷和供热组合形式分：专一型（制冷或采 暖专用机即通过切换制冷或采暖）、空调型（同 时制冷与采暖）和标准型（同时制冷、采暖、热 水供应）。 • 按提供热水的方式分：用蒸发器与加热盘管构 成供热回路，用冷凝器、吸收器与加热盘管构成 供热回路，另设专门的热水器与加热盘管构成供 热回路。 • 按吸收器流出的稀溶液进入高、低压发生器的 顺序可分为串联流程型、并联流程型与串并联流 23 程型。
3.地源热泵
• 顾名思义，“热泵”二字说明它 是热泵的一种，具有热泵的共 同特点，与空气源热泵类似； 而“地源”二字则指明其能量来 源，即来源于大地，这一点不 同于空气源热泵。地源热泵系 统示意图见图7-29。夏季制冷 时，大地作为排热场所，把室 内热量以及压缩机耗能通过埋 地盘管排入大地中，再通过土 壤的导热和土壤中水分的迁移 把热量扩散出去。冬季供热时 大地作为热泵机组的低温热 源，通过埋地盘管获取土壤中 热量为室内供热。
地源热泵工作原理图
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（三）生物质燃料供热
• 生物质燃料供热技术使 用可再生能源如木屑、草类、 垃圾处理残留物和农作物肥 料处理残留物。如果木材废 物是制造业的副产品，在工 业木材处理厂使用木材废物 作为燃料是当然选择。在丹 麦等森林覆盖面积大，木材 产业发达的国家已经大力发 展生物质为燃料建立的热电 厂。我国是一个农业大国， 农林生产中所产生的物质种 Rudkφbing电厂工作原理图 类多，产量巨大，较常见的 1-草料储存室；2-切割机；3-锅炉；4-往复炉排；5-再 有：植物秸秆、玉米芯、稻 热器；6-热交换器；7-汽轮机；8-布袋除尘器；9-蓄热 壳、锯末等，利用生物质燃 罐；10-冷凝器；11-灰斗 料供热具有很大的发展潜力。
不同供暖方式的初投资: 元/m2
250 200 150 100 50 0
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热电联产 燃煤锅炉 燃气锅炉 电热锅炉 蓄热电锅炉 分户燃气炉 电暖气 蓄热电暖气 风冷热泵 分户水源热泵 集中水源热泵
不同供暖方式一次能源消耗量比较 GJ/m2年
1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 热电联产 燃煤锅炉 燃气锅炉 电锅炉 蓄热电锅炉 分户燃气炉 电暖气 蓄热电暖气 风冷热泵 分户水源热泵 集中水源热泵
自然循环 中间环 热网环
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>
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四 热泵
现在在我国正在发展
热泵是一种利用高位能使热 量从低位热源流向高位热源的 节能装置。顾名思义，热泵也 就是像泵那样，可以把不能直 接利用的低位热源（如空气、 土壤、水中所含的热能，太阳 能，工业废热等）转换为可以 利用的高位热能，从而达到节 约部分高位能（如煤、燃气、 油、电等）的目的。
• 下面以串联流程型为 例，它是直接将冷却 水回路切换成热水回 路的单一制冷或制热 型的直燃机。
冷却水回路切换成热水回路的机组工作原理图 1-高压发生器；2-低压发生器；3-冷凝器；4-冷却塔； 5-冷却（加热）盘管；6-冷水（热水）泵；7-蒸发器； 8-冷剂泵；9-冷却水泵；10-吸收器；11-溶液泵；12-低 温热交换器；13-高温热交换器
地热水间接利用示意图 1-开采井；2-抽水泵；3-地热水-水换热器；4-高峰热 源；5-供暖热用户，6-除污器；7-补给水泵；8-补水压 力调节器；9-回灌井；10-供暖系统循环水泵
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三 核能供热
特点：三环回路确保安全
为了避免第一回路含放射性的水传给外网，设计时使 第二回路的压力高于第一回路与第三回路的压力 即堆内
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三.燃油、燃气锅炉及其锅炉房
• 燃煤锅炉与燃油燃气锅炉比较： 1.环保污染小。一方面，燃油燃气锅炉房不像燃煤锅炉房 那样需要较大的煤厂、灰场；另一方面，燃烧产物比较清 洁，无需除灰、除渣。 2.设备少，操作简单。燃油燃气锅炉的燃料供应与燃烧设 备简单，辅助设备少，操作管理简单，自动化控制程度高。 3.与同等供热规模的燃煤锅炉房相比较，燃油燃气锅炉房 的设计、安装、运行与维修都比较简单，基建投资、管理 费用及施工周期都短。 但是，燃油燃气锅炉房的火灾与爆炸的危险比燃煤锅 炉房大，燃料的储存、供应系统和燃料的燃烧系统等提出 了新的要求，因此锅炉房在设计与运行管理上均有更严格 的要求。
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（2）被动式太阳能供热
• 被动式太阳能供热是通过集热蓄热墙、附 加温室、蓄热屋面等向室内供暖（热）的 方式。被动式太阳能采暖的特点是不需要 专门的太阳能集热器、辅助加热器、换热 器、泵等主动式太阳能系统所必须的部 件，而是通过建筑的朝向与周围环境的合 理布局，内部空间与外部形体的巧妙处 理，以及建筑材料和结构构造的恰当选 择，使建筑在冬季充分的收集、存储与分 配太阳辐射，因而使建筑室内可以维持一 定温度，达到采暖的目的。
热泵工作原理图
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1.空气源热泵
• 空气源热泵是以空气作为低温热源来进 行供热的装置。相对于其他热泵类型而 言，我国对空气源热泵的形容起步较 早，研究内容也较多。以环境空气作为 低品位热源，可以取之不尽，用之不 竭，处处都有，无偿获取。空气源热泵 安装灵活、使用方便、初投资相对较 低，且比较适用于分户安装，目前我国 室内空调器大都采用的是这种形式。
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2.水源热泵
• 水源热泵技术是利 用地球表面浅层水， 如地下水、地热水、 地表水、海水以及湖 泊水中热能作为低位 热能资源，并采用热 泵原理，通过少量的 高位电能输入，实现 低位热能向高位热能 的转移的一种技术。
水源热泵工作原理图 1-冷凝器；2-膨胀阀；3-蒸发器； 4-压缩机；5-循环泵
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（3）太阳能——热泵式供热
• 夏季利用太阳能向 地源、水源蓄热 （取出的冷量用于 房间空调），作为 冬季采暖的热源， 并通过热泵的原 理，可大大的节约 电能的消耗。
主动式太阳能——热泵蓄热供热系统 1-太阳能集热器；2-蓄热装置；3-蒸发器；4-压缩机； 5-冷凝器； 6-节流装置； 7-室内采暖系统.8-土壤埋管 换热器； 9.10-循环泵；11-辅助加热装置；12.13-三通 40 阀；14.15.16.17.18.18.20.21.22.23-阀门
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蒸汽锅炉房
• 可分为两种主要型式。 • 1.向集中供热系统的所有热用户供应蒸汽的 型式。 • 2.在蒸汽锅炉房内同时制备蒸汽和热水热 媒的型式。 • 通常蒸汽供应生产工艺用热，热水作为热 媒，供应供暖、通风等热用户。
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蒸汽锅炉房
• 根据在蒸汽锅炉房集中制备热水的方式不 同，有： • （1）采用集中热交换站的型式； • （2）采用蒸汽喷射装置的型式； • （3）采用淋水式换热器的型式。
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燃油燃气锅炉燃料种类与特点
• 燃油锅炉
柴油 重油
一般用于中小型锅炉房 常作为电厂锅炉的燃料
• 燃气锅炉
天然气体燃料 人工气体燃料
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燃油燃气锅炉的型式
• • 中小型的燃油燃气锅炉的发展经历了大致三个阶段： （1）从燃煤锅炉的基础上发展而来，炉体结构仍保留着燃煤锅 炉的特征。只是将燃煤锅炉的燃烧设备去掉，对炉膛加以改进，加装 燃油、燃气的燃烧设备。 • （2）将燃油锅炉应用于舰船，但其结构、型式的发展受到船用 空间的限制未实现标准化生产。 • （3）现代的燃油、燃气锅炉是按照燃油燃气的燃烧特点而设计 制造的。锅炉的容量与参数实现了系列化。由于人们环保意识的提 高，对锅炉的排放要求提出了明确的要求，导致许多国家能源消费结 构的变化，在发达国家燃油燃气锅炉得到了快速发展。 • 燃油燃气锅炉同燃煤锅炉一样其本体结构型式可分为火管锅炉、水管 锅炉及水火管锅炉，均有立式与卧式之分。