第八节 热水供热系统

一、热水锅炉供热系统形式

（一）高、低温热水系统

热水锅炉根据用户对热介质参数的要求和输送距离等，分为低温热水系统（供回水温度95℃/70℃）和高温水（供水温度110℃/180℃）系统。因为高温水比低温水输送同等水量载热量大，管道运输中，耗电能小，管材耗钢量小，比较经济。但一般需要二次热交换，初投资较高。采取何种系统需作技术经济比较。

（二）主供热管道系统

主供热管道系统包括供水管道系统和回水管道系统，为了供多用户便于集中分配热量和调节控制，在供水和回水管道上分别连接分集水缸。

在供水管道上，应考虑人工放气或自动放气装置，在锅炉热水管出口的垂直管顶端必须装放气阀或集气罐。

在回水主管道上，装置热网循环水泵，在水泵前需安装除污器，以防从热用户带回的杂质破坏循环水泵运行和进入锅炉内。在除污器和水泵间连接定压管（见图4-29）。

热水系统的循环加热主要靠循环水泵的强制循环。为防止停电等原因造成突然停泵，使炉水汽化产生严重的汽水撞击现象，在系统的设计中应采取如下措施：

（1）循环水泵侧安装旁路管，并装止回阀，靠供回水温压差，形成部分水循环。

（2）当自来水压力大于汽化压力时，在循环水泵与锅炉之间的回水管道上接入自来水管，当打开自来水管向锅炉注水时，同时开启锅炉放水管。

（3）通过锅炉热水出口管顶端的放气管排出汽化产生的蒸汽，排气管的管径不小于50mm，并引至排水沟。

当热水采暖系统采用质调节（即温度调节）时，为保证通过锅炉的最小水流量，应在供水管和回水管之间加装一根设有调节阀的连通管，以提高进水温度（见图4-30）。另外，在寒冷地区，当锅炉事故停止运行时，旁通管还可起到外网中水的不间断循环以防止外管冻裂的作用。

二、热水系统的定压及补水

热水系统的定压是热源系统设计的重要内容，所谓定压即在热水网系统压力恒定之点保持在一定范围内变化。压力恒定之点即为系统定压点，定压点的位置，一般设在热网循环水泵的吸入侧，也可在集水器上。定压点的压力值应根据热水网的水压图要求而定，也可按式（4-128）求出

p=10H+ps+20 （4-128）

式中 p——定压点的压力值（kPa）；

H——最高用户充水高度（mH2O）；

ps——与热网供水温度对应的汽化压力（kPa），见表4-64；

20——安全余量（kPa）。

热水网的定压方式很多，但从原理上可归纳为四大类，即：利用补水自身压力定压、利用开式水箱水位定压、利用补水泵定压和利用气体定压，下面介绍各种定压方式的设计要点。

（一）利用软化水或锅炉连续排污定压系统

软化水来自化水车间，锅炉连续排污水来自连续排污扩容器，如果两者的水压能满足热水网的定压压力时，就可以直接接入热网定压点上，进水管上安装电动阀门，并与电接点压力表连通，当定压点压力低于定压值时开启电动阀门补水，达到定压值时自动关闭电动阀门。这种定压方式适用于以热电厂为热源的小型集中供热系统，因为两者水都未经过除氧，再者排污水流量较小，应核算其流量、压力、连续性等是否能满足要求，见图4-31。

（二）利用开式高位水箱定压系统

开式高位水箱除作为定压外还可容纳水加热后的膨胀量，因为水箱不可能作得太大（约4m3），而安装高度也受到条件限制，空气中的氧会溶入系统水中，只适用于小型供热系统，见图4-32。

（三）利用补水泵定压系统

这是目前工程设计中使用较普遍的定压系统，它适用于各种规模、各种水温和各种地形条件的热水网系统。补水泵定压系统也有多种形式，现介绍以下五种形式的补水泵定压系统。

1.用电接点压力表控制的补水泵定压系统（见图4-33） 该系统补水加压泵2为间歇运行，补水泵靠电接点压力表3表盘上的触点开关控制。为避免补水泵过于频繁动作，定压点的压力应选择合理的波动范围，见图4-34。

当系统失水时，热网回水压力降至H′A时水泵起动补水，当压力上升至HA时，补水泵停止工作，这样保持热网循环水泵入口压力波动在H′A～HA之间，通常取H′A～HA之间的波动范围为5m左右，过大会使热网压力过高，过小使水泵起停频繁，取5m比较适中。这种系统用电动阀9和安全阀10作为安全装置。电动阀由电接点压力表8控制，电动阀的开阀压力为高出安装处最高工作压力0.05MPa，而安全阀的开启压力应高于电动阀的开启压力0.02MPa。

该系统最为简单，运行可靠，适用于小型供热系统。

2.用压力调节阀控制补水泵的定压系统（见图4-35） 该系统补水泵连续工作，当热网失水少于补水泵水量时，系统压力升高，压力调节阀3自动开启，使一部分水回流至软水箱，以维持系统压力恒定。当热网循环水泵停止工作时手动关闭截止阀4，系统仍能正常补水。安全阀9作为安全泄水用。

3.采用自动稳压补水装置的定压系统（见图4-36） 其工作原理是在开始运行时，气体定压罐充水，压缩罐内气体，使系统压力维持在p1状态，随系统水温升高体积膨胀，使水位升高达到最高时，压力升高至p2，系统运行中定压点压力维持在p1～p2之间。当水位再上升，压力继续上升时，自动开启溢流阀把水排入补水箱，待压力恢复后溢流阀自动关闭。当运行中因系统失水使罐达到最低水位时，则由电接点压力表控制补水泵起动补水，至最高水位时停泵。罐内的补气量，也通过电磁阀自动控制。

该系统优点是能保持定压值在给定范围内，能吸纳膨胀水量，能防止系统中不汽化、不倒空和缓冲系统中的水击产生。

4.变频调速补水泵定压系统（见图4-37） 根据安装在定压点的压力传感器，反馈压力值控制变频水泵的流量，如果超过给定压力值，水泵自动停机，再超压靠安全阀泄水。

该系统与常用补水泵相比节省电能，运行管理方便，系统简单，可以自动控制，也可手动控制（变频控制柜可切换），是很有前途的定压方式。

5.可调压补水泵的定压系统 该系统的工作原理与变频调速补水泵定压原理相同，不同之处是有两个压力设定值，当热网循环水泵停止运行时，为热网系统的静压值р1，第二个是循环泵运行时定压点的压力p2，这样可降低系统定压点的压力值，使热网系统运行时的动水压曲线降低，而不用系统静水压曲线作为系统定压点的压力，这对供热工程具有实际的经济意义，见图4-38。

从图4-39可看出，在运行时可调压补水泵定压系统，比其他补水泵定压系统可降低运行压力Δp=p1-p2。

为防系统超压事故，根据两个定压值由两只安全阀控制泄水。

（四）气体定压方式

气体定压主要分氮气、空气、蒸汽定压。

1.氮气定压 氮气定压有恒压式和变压式氮气定压系统。

（1）恒压式氮气定压系统。恒压式氮气定压系统的原理：热水膨胀时，将恒压罐内氮气挤压进入低压氮气贮气罐内，再由压缩机压入高压罐内，当系统失水热水收缩时，氮气供给阀开启由高压贮气罐向恒压罐内送去氮气。氮气不足时由氮气瓶供给，使恒压罐内压力保持一定值，见图4-40。

（2）变压式氮气定压系统。变压式系统工作原理：当水加热膨胀时，氮气罐内的氮气被压缩，热网系统压力增加，当系统失水体积收缩时，罐内压力降低，使系统压力保持在一定波动范围内运行，这种波动是允许的，但最低压力应高于高温水的汽化压力，见图4-41。

该系统运行可靠，但系统复杂需备用氮气瓶，一般在高温水热网系统中使用。

2.蒸汽定压系统 气体定压其原理都是相同的，只是采用气体的性质不同，不再详细介绍。

（五）补水泵的选择

（1）补水泵的流量应根据系统补水量和事故补水量等因素确定，宜取热网系统正常补水量的4～5倍。

（2）补水泵一般选两台，互为联锁，一台备用。

（3）补水泵出口压力，为补水点处压力再加30～50kPa，补水定压点压力根据热网水压图确定。