[科普中國]-低壓蒸汽供暖系統(tǒng)

蒸汽供暖系統(tǒng)是以水蒸氣作為熱媒的供暖系統(tǒng)。供汽的表壓力小于或等于70kPa時，稱為低壓蒸汽供暖。低壓蒸汽供暖系統(tǒng)可分為重力回水式蒸汽供暖系統(tǒng)和壓力回水式蒸汽供暖系統(tǒng)。

重力回水式蒸汽供暖系統(tǒng)圖1為雙管重力回水低壓蒸汽供暖系統(tǒng)。它是經(jīng)常采用的一種低壓蒸汽采暖系統(tǒng)形式。從鍋爐產(chǎn)生的低壓蒸汽在自身壓力的作用下，克服流動阻力經(jīng)室外蒸汽管，室內(nèi)蒸汽主立管、蒸汽干管、立管和散熱器支管進(jìn)入散熱器內(nèi)。蒸汽在散熱器內(nèi)放出汽化潛熱變成凝結(jié)水。凝結(jié)水從散熱器流出后，經(jīng)凝結(jié)水支管、立管、干管進(jìn)入鍋爐，重新被加熱變成蒸汽送入供暖系統(tǒng)。

由于總凝水立管與鍋爐連通，在鍋爐工作時，在蒸汽壓力作用下，總凝水立管的水位將升高h(yuǎn)，達(dá)到如圖1的Ⅱ-Ⅱ面。當(dāng)凝水干管內(nèi)為大氣壓時，h值為鍋爐壓力所折算的水柱高度。為使系統(tǒng)內(nèi)的空氣能從圖1的B點處順利排出，B點前的凝水干管就不能充滿水。在干管的橫斷面，上部分應(yīng)充滿空氣，下部分充滿凝水，凝水靠重力流動。這種非滿管流動的凝水管，稱為干式凝水管。顯然，它必須敷設(shè)在Ⅱ-Ⅱ水面以上，再考慮鍋爐壓力波動，B點處應(yīng)再高出Ⅱ-Ⅱ水面200～250mm，第一層散熱器當(dāng)然應(yīng)在Ⅱ-Ⅱ水面上才不致被凝水堵塞，排不出空氣，從而保證正常工作。圖1中水面Ⅱ-Ⅱ以下的總凝水立管全部充滿凝水，凝水滿管流動，稱為濕式凝水管。1

壓力回水式蒸汽供暖系統(tǒng)在供暖系統(tǒng)作用半徑較大時，如仍用重力回水方式，凝水管里水面Ⅱ-Ⅱ高度就可能達(dá)到甚至超過低層散熱器的高度，低層散熱器就會充滿凝水、并積聚空氣，蒸汽就無法進(jìn)入，從而影響散熱。因此，當(dāng)系統(tǒng)作用半徑較大，供汽壓力較高(通常供汽表壓力高于20kPa)時，就都采用壓力回水系統(tǒng)。壓力回水系統(tǒng)與重力回水系統(tǒng)的不同之處在于，壓力回水凝水不直接返回鍋爐，而首先進(jìn)入凝水箱，然后，再利用凝結(jié)水泵將凝水返回鍋爐重新加熱，如圖2(1-低壓恒溫式疏水器；2-凝水箱；3-空氣管；4-凝水泵)。1

蒸汽在散熱器中的工作過程蒸汽在散熱器中的工作過程，與熱水是不同的，具有一定壓力的飽和蒸汽進(jìn)入散熱器，并排出其中的空氣。當(dāng)供汽壓力符合設(shè)計要求時，進(jìn)入的蒸汽剛好全部放熱凝結(jié)成水，蒸汽凝結(jié)并在內(nèi)壁形成一層凝水薄膜。在正常情況下，凝結(jié)水及時排出，蒸汽及時進(jìn)入，空氣也能排除干凈，散熱器內(nèi)上部為蒸汽，下部內(nèi)少量凝結(jié)水。此時，散熱器表面溫度及放熱量均為設(shè)計要求。

當(dāng)供汽壓力降低，進(jìn)入散熱器中的蒸汽量減少，不能充滿整個散熱器，散熱器中的空氣不能排凈，或由于蒸汽冷凝，造成微負(fù)壓而從干式凝水管吸入空氣。由于低壓蒸汽的比容比空氣大，蒸汽只占據(jù)散熱器上部空間，空氣則停留在散熱器下部，如圖3(b)。在此情況下，沿散熱器流動的凝水，在通過散熱器的下部空氣區(qū)時，將因蒸汽飽和分壓力降低及器壁的散熱而發(fā)生過冷卻，散熱器表面平均溫度降低。散熱器的散熱量減少。當(dāng)供氣壓力過高時，進(jìn)入散熱器的蒸汽量超過了散熱表面的凝結(jié)能力，便會有未凝結(jié)的蒸汽竄入凝水管；同時，散熱器的表面溫度隨蒸汽壓力升高而高出設(shè)計值，散熱器的散熱量增加。1

疏水器的布置在運行過程中，供汽壓力總是波動的，為了避免未來及凝結(jié)時蒸汽竄入凝水管，并迅速排出散熱器及管道中的凝水和排除系統(tǒng)中的積留的空氣及不凝性氣體，可在散熱器出口處或在每組凝結(jié)水立管底部設(shè)置疏水器。

在蒸汽供暖系統(tǒng)中，沿管壁凝結(jié)的沿途，凝水可能被高速的蒸汽流裹帶，形成隨蒸汽流動的高速水滴；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”，并隨蒸汽一起高速流動，在遭到閥門、拐彎或向上的管段等使流動方向改變時，水滴或水塞在高速下與管子撞擊，就會產(chǎn)生“水擊”，出現(xiàn)噪聲、振動或局部高壓，嚴(yán)重時能破壞管件接口的嚴(yán)性和管路支架。為防止蒸汽系統(tǒng)發(fā)生水擊現(xiàn)象，需將蒸汽管道與凝水管道按一定坡度敷設(shè)，并盡可能使汽水同向流動，蒸汽干管汽水同向流動時，坡度取0.002～0.003，進(jìn)入散熱器支管坡度為0.01～0.02。

供汽管向上拐彎外，也應(yīng)設(shè)置疏水器。通常裝置耐水擊的雙金屬片型的疏水器，定期排出沿途流來的凝水(如圖2供水干管入口處所示)。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

鄭國忠 - 副教授 - 華北電力大學(xué)