[科普中国]-蒸汽供热系统

简介供暖系统定义

在冬季，室外温度低于室内温度，房间内的热量 通过围护结构（墙、窗、门、地面、屋顶等）不断 向外散失，为使室内保持所需的温度，就必须向 室内供给相应的热量，这种向室内供给热量的工程 设备叫做供暖系统。

蒸汽供暖系统蒸汽供暖是以水蒸气为热媒2，水蒸气在散热器中 进行相变（凝结）放出汽化潜热，具体指城市集中供热系统中用水为供热介质，以蒸汽的形态，从热源携带热量，经过热网送至用户的。 靠蒸汽本身的压力输送，每公里压降约为0.1兆帕，中国热电厂所供蒸汽的参数多为0.8～1.3兆帕，供汽距离一般在3～4公里以内。蒸汽供热易满足多种工艺生产用热的需要；蒸汽的比重小，在高层建筑中不致产生过大的静压力；在管道中的流速比水大，一般为25～40米/秒；供热系统易于迅速启动；在换热设备中传热效率较高。

蒸汽供热系统的特点与热水作为供热(暖)系统的相对比，蒸汽具有的特点3：

1、蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放出热量。

每1kg蒸汽在散热设备中凝结时放出的热量q，可按下式计算：

q = i- q1 kJ/kg

当进入散热设备的蒸汽是饱和蒸汽，流出的凝水是饱和凝水时：

q = r kJ/kg

如采用高温水130/70 ℃供暖，每1kg水放出的热量为Q=c△tG =251.2kJ/kg。

采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热r=2164kJ/kg。

2、蒸汽和凝水在系统管路内流动时,其状态参数变化比较大，还会伴随相态变化 。

湿饱和蒸汽在沿途产生凝水；湿饱和蒸汽经过阀门等节流后可能成为干饱和蒸汽或过热蒸汽；凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”。

引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏’’问题。蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂。

3、蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度高。

例如：

高温水130/70 ℃供暖系统的散热器热媒平均温度为（130+70）/2=100 ℃；

采用蒸汽表压力200kPa供热，散热器热媒平均温度为133.5℃；

4、蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，较热水比容大得多。可大大减轻前后加热滞后的现象。

通常可采用比热水流速高得多的速度。可大大减轻前后加热滞后的现象。 水静压力比热水系统小。

如：在高层建筑供暖中，不会像热水供暖那样，产生很大的水静压力。

5、蒸汽作为供热系统的热媒，其适用范围广。

蒸汽供热系统的热惰性小。适宜于间歇供热的用户。

蒸汽的饱和温度随压力增高而增高。

6、低位热能利用，节能

7、热容量大

8、运行费用高

9、寿命短（进空气）

10、调节不易（间歇）

11、卫生，但烫人

蒸汽供热系统的分类按照供汽压力的大小1、供汽的表压力高于70KPa时，称为高压蒸汽供暖系统4。

高压蒸汽供暖的压力一般由管路和设备的耐压强度确定。

2、供汽的表压力等于或低于70kPa时，称为低压蒸汽供暖系统

3、当系统中的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽供暖系统，系统复杂，卫生条件好。

按照蒸汽干管布置的不同1、上供式

2、中供式

3、下供式

按照蒸汽立管布置特点1、单管式

2、双管式

目前国内绝大多数蒸汽供暖系统采用双管式。

按照回水动力不同1、重力回水

2、机械回水

高压蒸气供暖系统都采用机械回水方式。

室内高压蒸汽供热系统利用高压蒸汽作为热媒，向工厂车间及其轴助建筑物各种不同用途的热用户(生产工艺、热水供应、通风及供暖热用户等)供热，是一种常用的供热方式5。

高压供热系统的形式室内高压蒸汽供暖系统大多采用双管上供下回式布置。 各散热器的凝水通过室内凝水管路进入集中的疏水器。采用集中的疏水器，故排水量较大

凝水管道的设计1)散热设备到疏水器前的凝水管路

干式凝水管路设计，沿凝水流动方向的坡度不得小于0．005 。

2)疏水器到凝水箱的凝水管路

此段管道，由于凝水会部分重新汽化，生成二次蒸汽。同时，疏水器因动作滞后或阻汽不严也会有部分漏气现象。因此，疏水器后的管道设计应按两相流考虑。

管径要比输送纯凝水(如采用机械回水方式)的大很多。

高压蒸汽供热系统的回水方式1)余压回水方式

靠疏水器后的余压输送凝水的方式，通常称为余压回水。余压回水设备简单，是应用最为普遍的一种凝水回收方式。

2)设置二次蒸发器的凝水回收方式

当蒸汽供热系统使用较高压力时，凝水管道内生成的二次气量就会增多。可将使用压力较高的室内各用户的高温凝水先引入专门设置的二次蒸发器，通过二次蒸发器分离出二次蒸汽，再就地利用。

两种回水方式的比较：

与余压回水方式相比，设置二次蒸发器的凝水回收方式设备增多，但它可避免室外余压水系统汽水两相流动易产生水击，高低压凝水合流相互干扰，外网管径较粗等缺点。

水击水击产生的原因在蒸汽供暖系统中，沿管壁凝结凝水可能被高速的蒸汽流裹带，形成随蒸汽流动的高速水滴；落在管底的沿途凝水也可能被高速蒸汽流重新掀起，形成“水塞”，并随蒸汽一起高速流动，在遭到阀门、拐弯或向上的管段等使流动方向改变时，水滴或水塞在高速下与管件或管子撞击，就产生“水击”2。

水击的危害1、噪声

2、振动

3、局部高压，严重时能破坏管件接口的严密性和管路支架。

减轻水击的方法1、供汽主立管管径大些，速度低；下端装输水器。

2、设坡

水平敷设的供汽管路，必须具有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。

蒸汽干管汽水同向流动时，坡度i宜采用0.003，不得小于0.002。散热器支管的坡度i=0.01-0.02。

3、干管

供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置 。

4、供汽干管与立管的连接方式

为了保持蒸汽的干度，避免沿途凝水进人供汽立管，供汽立管宜从供水干管的上方或侧上方接出。