热源详细资料大全

热源，热力学指的是具有很大热容量的物系。它既可以作为取出热量的热源，又可以作为投入热量的热阱，并且向它放热或取热时温度不变，因此热源里进行的过程可视为可逆过程。安全工程认为凡是一定热能的物系或能够产生一定热能的过程都可以认为是热源。热源往往使系统或物系温度升高、压力升高，或直接引起燃烧爆炸。

基本介绍中文名 ：热源 外文名 ：heat reservoir 定义 ：供热之源 产生 ：锅炉房供热和热电厂供热等 种类 ：热电厂、区域锅炉房、核能供热等 套用学科 ：建筑科学 概述,供热热源种类,热电厂,区域锅炉房,工业与城市余热,地热水供热,核能供热,热泵热源,太阳能热源,热源选择, 概述 城市供热可分为分散供热和集中供热两种。分散供热包括单户、单幢楼房和小单位自供等形式；集中供热根据负荷性质、数量、供应对象和范围、地形和地势以及周围条件等分区分片，集中数个、数十个单位和居民区实行区域供热。 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，统称为热源。热源分为集中供热热源和建筑物独立热源。 集中供热的热源主要有如下几种：热电厂、区域锅炉房、工业与城市余热、核能、地热等。建筑物独立热源主要有如下几种：燃气炉、燃油炉、热泵、太阳能等。由于集中供热具有热源容量大、热效率高、燃料消耗少、有利于环保、节约劳动力和占地面积小等优点，因此在城市供热中，普遍以集中供热为主。 在现代建筑中，需要大量的热水或蒸汽，以便为用户提供供热采暖、生活热水的热源。就一个供热系统而言，通常是利用锅炉及锅炉房设备生产出蒸汽（或热水），尔后通过热力管道，将蒸汽（或热水）输送至用户，以满足生产工艺或生活采暖等方面的需要。因此，锅炉是供热之源。锅炉及锅炉房设备的任务，在于安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，以生产热水或蒸汽。 通常，我们把用于动力、发电方面的锅炉，叫做动力锅炉；把用于工业及采暖方面的锅炉，称为供热锅炉，又称工业锅炉。 根据锅炉制取的热媒形式，锅炉可分为蒸汽锅炉和热水锅炉两大类。在蒸汽锅炉中，蒸汽压力小于或等于70kPa的，称为“低压锅炉”；大于70kPa的，称为“高压锅炉”。 按锅炉燃用的燃料不同，又分为燃气锅炉、燃油锅炉、汽油两用锅炉以及燃煤锅炉等。随着我国经济建设的迅速发展，城市高层民用建筑的快速崛起，油气资源的大力开发，以及国家对环保工作提出了更高要求，燃油燃气锅炉套用逐年上升，燃油燃气锅炉房建设进入一个新的发展时期。 锅炉本体的最主要设备是汽锅与炉子。汽锅的基本构造包括锅筒、管束、水冷壁、集箱和下降管等组成的汽水系统。炉子包括煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等组成的燃烧设备。燃料在炉子中燃烧，放出大量的热量，这些热量以辐射和对流两种方式传给汽锅里的水，使水汽化。为了提高锅炉运行的经济性，设定了蒸汽过热器、省煤器与空气预热器。这些也都是锅炉本体的组成部分。除此之外，为了使锅炉能安全可靠地工作，还必须配备水位表、压力表、温度计、安全阀、给水阀、止回阀、主汽阀和排污阀等配件。 由于供暖系统不使用过热蒸汽，因此供暖锅炉通常不装蒸汽过热器。 我们常用锅炉蒸发量（或产热量）、蒸汽（或热水）参数、受热面蒸发率（或发热率）以及锅炉效率来表示锅炉的基本特性。 锅炉蒸发量即蒸汽锅炉每小时的蒸汽产量，单位是t/h。但有时不用蒸发量而用产热量来表示锅炉的容量，产热量是指锅炉每小时生产的热量，单位是kW。 蒸汽（或热水）参数是指蒸汽（或热水）的压力及温度。对于生产饱和蒸汽的锅炉，由于饱和压力和饱和温度之间有固定的对应关系，因此通常只标明蒸汽的压力就可以了。对于生产热水的锅炉，则压力与温度都要标明。 受热面蒸发率(或发热率)是指每平方米受热面每小时生产的蒸汽量(或热量)，单位是 （或 )。 锅炉效率是指锅炉中被蒸汽或热水接受的热量与燃料在炉子中应放出的全部热量的比值。 根据锅炉监督机构的规定：低压锅炉可装置在供暖建筑物内的专用房间或地下室中；而高压锅炉则必须装置在供暖建筑物以外的独立锅炉房中。 供热热源种类 热电厂 热电厂是联合生产电能和热能的发电厂。热电厂供热系统是以利用汽轮机同时生产电能和热能的热电合供系统作为热源。联合生产电能和热能的方式，取决于供热汽轮机的型式。 供热汽轮机主要分为两大类型： 背压式汽轮机：排汽压力高于大气压力的供热汽轮机称为背压式汽轮机。利用背压式汽轮机的排汽进行供热，热电厂的热能利用效率高，但由于热、电负荷相互制约，它只适用承担带基本热负荷的供热量。 抽汽式汽轮机：从汽轮机中间抽汽供热的汽轮机称为抽汽式汽轮机。它又可分为两大类。第一类是抽汽量大小都不影响额定发电功率的机组，即热、电负荷不相互制约，这种类型的机组，有带低压可调节抽汽口的机组，和带高、低压可调节抽汽口的机组两种。第二类是热电负荷相互受一定制约的抽汽式机组。当机组按纯冷凝工况运行时，电功率达到最大值。但随着抽汽量增加时，电负荷下降，当供热抽汽量达到最大时，电功率减小到仅为纯凝汽工况的75%左右。 以热电厂作为热源，实现热电联产，不仅热能利用效率高，同时利于环保。它是目前发展城镇集中供热，节约能源的主要推广方式和最有效措施。但建设热电厂的投资高，建设周期长；同时，还必须注意应根据外部热负荷的大小和特征，合理地选择供热汽轮机的型式和容量，或采用凝汽式电厂改造为热电厂的方案，才能充分发挥其优点。 区域锅炉房 区域锅炉房是城镇集中供应热能的热源。虽然区域锅炉房的热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一般都在80%以上，比分散的小型锅炉房的热效率（50%—60%）高得多。此外，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，区域锅炉房也是城镇集中供热的主要热源形式之一。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。 （1）蒸汽锅炉房 工矿企业中，通常为满足生产工艺需要，以蒸汽作为热媒。因此，在锅炉房内设定蒸汽锅炉作为热源，同时满足工艺和供热所需热负荷。目前最常用的有以下几种型式：向集中供热系统的所有热用户供应蒸汽；采用并行的蒸汽和热水供热系统。厂区生产工艺和热水供应等常年性热负荷由蒸汽系统供热，而供暖、通风等季节性热负荷则由热水系统供热。 根据在蒸汽锅炉房集中制备热水的方式不同，有采用集中热交换站的形式；采用蒸汽喷射装置的形式；采用淋水式换热器等三种主要形式。 （2）热水锅炉 在锅炉房内装设热水锅炉及其附属设备，直接制备热水，特别是以高温水作为热媒的集中供热系统，近年来在国内发展较快，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。 热水锅炉与蒸汽锅炉相比较具有如下优点：热损失少，节约能量、便于调节；因压力、温度较低，所以安全性较高；对水处理的要求较低；锅炉结构简单，制造方便，不需要特殊钢材，同时钢材耗量少。 工业与城市余热 （1）工业余热热源 所谓工业余热，通常是指生产工艺过程中所产生的工业本身不能直接再利用的热量。其余热热源可分为；高温排烟余热，可燃废气、废液、废料的余热，高温产品和炉渣的余热。冷却介质的余热，化学反应余热，废汽、废水的余热。 工业余热大多具有如下几个特点： ①大多数生产工艺过程的余热，它的数量和参数直接受生产工艺影响，波动较大，与外界的热负荷无直接关系。所以，利用工业余热应首先考虑用于自身的生产工艺流程上，用以提高工艺流程或设备的热能利用效率，然后再考虑向外供热或转换为电能外送。 ②大多数工业余热的载能体(如可燃气体、高温烟气、乏汽、工艺产品的物理热等)，都属于高温和非洁净的载能体，利用这些热能时，往往需要加添热能转换装置，或直接利用时，应考虑对载能体适当洁净的问题。 ③工业余热在较大工矿企业中较大量地存在、多种多样，因此，要针对载能体的特点，设定合适的余热利用装置。 （2）城市余热热源 城市余热热源是城市公共设施中所回收的热量。比如城市垃圾处理场、地下铁路、污水处理场、地下变电所及地下送电线路等所产生的余热。如何利用这些城市余热作为城市集中供热的热源，是现代城市中的很大的课题。如能有效地利用这些余热，不仅能达到节能的目的。而且解决了城市的废弃物处理问题和环境污染问题。目前国外城市垃圾焚烧供热，污水热泵供热等已较普遍。 地热水供热 地热通常是指陆地地表以下5000m深度内的热能。这是目前技术条件可能利用的一部分地热能。地热能按其在地下的贮存形式，一般分为五种类型：蒸汽、热水、干热岩体、地压和岩浆。目前开采和利用最多的地热能是地热水。利用地热水供热与其他热源供热相比，它具有节省矿物燃料和不造成城市大气污染的特殊优点。作为一种可供选择的新能源，其开发和利用日益受到重视。 根据地热水温度的不同。地热水可分为；低温水（t<40℃）、中温水（t=40-60℃）和高温水（t=60-100℃）、过热水（t>100℃）。根据化学成分不同，可分为碱性水和酸性水；根据矿物质含量，地热水又可分为从超淡水（含盐量低于0.01g/L）至盐水（含盐量大于35g/L）的系列。 作为供热的热源，地热水具有如下的一些特点： （1）在不同条件下，地热水的参数(温度、压力)及成分会有很大的差别。地热水往往是有腐蚀性的，因而必须注意预防在传热表面和管路上发生腐蚀或沉积。 （2）地热水的参数与热负荷无关。对于一个具体的地热井，其井水温度几乎是全年不变的，地热水的参数不能适应热负荷变化的特性，使得利用地热能的供热系统变得复杂。 （3）一次性利用。地热水热能被利用后，通常就要被废弃。为了最大限度地利用其能位，就要采用分级利用地热水热能的方式，使系统复杂和费用增大。 目前地热水利用主要采用直接利用和间接利用两种方式。 核能供热 核能供热是以核裂变产生的能量为热源的城市集中供热方式。它是解决城市能源供应，减轻运输压力和消除烧煤造成环境污染的一种新途径。 核能供热目前有核热电站供热和低温供热堆供热两种方式，核热电站与火力热电站工作原理相似，只是用核反应堆代替矿物燃料锅炉。核热电站反应堆工作参数高，必须按照核电厂选址规程建在远离居民区的地点，从而使其供热条件在一定程度上受到限制。另一种专为城市集中供热的低温供热堆，它的压力参数较低，一般为1—2MPa，从安全形度，它有可能建造在城市近郊，因而，低温核供热堆，用作城市集中供热的热源，今后在我国将得到发展套用。 世界各国研究的低温核供热堆的堆型很多，我国推荐的堆型主要有两种；自然循环微沸腾式低温核供热堆和池式低温核低热堆。清华大学核能技术研究所成功地试制了5MW的自然循环微沸腾式低温核供热试验堆，向周围五万多平方米建筑物连续供暖，取得了很好的运行效果。 热泵热源 热泵是以低温热源排出的热量作为供热热源。采用热泵供热热源具有明显的节能效果。与锅炉房供热系统相比，（对热泵系统，设发电效率为η=0.35，热泵效率系数COP：3.5；对锅炉房系统，锅炉效率η=0.9。)其节能效果约为26%，减少向城市的排热量约为74%。总之，热泵供热系统不仅节能，而且能改善环境具有显著的经济效益和社会效益。热泵系统已逐步地被人们接受。今后开发和利用热泵供热系统热源用于集中供热具有广阔的前景。 太阳能热源 太阳能与常规能源相比较，太阳能资源的优点很多，同时又都是一般常规能源所不能比拟的，概括起来有以下四个方面。 （1）数量巨大：每年到达地表面的太阳辐射能约为130万亿吨标准煤，即为目前全世界所消费的各种能量总和的 倍。 （2）时间长久：根据天文学的研究结果可知，太阳系已存在大约150亿年左右。根据目前太阳辐射的总功率以及太阳上氢的总含量进行估算，尚可继续维持1000亿年之久：对于人类存在的年代来说可以认为是“取之不尽，用之不竭”的。 （3）普照大地：太阳辐射能“送货上门”，既不需要开采和挖掘，也不需要运输；普天之下，无论大陆或海洋，无论高山或岛屿，开发和利用都极为方便。 （4）清洁安全：太阳能素有“洁净能源”和“安全能源”之称。它不仅毫无污染，远比常规能源清洁；也毫无危险，远比原子核能安全。 虽然太阳能也存在分散性、间断性和不稳定性以及效率低和成本高等缺点，致使目前还不能或至少是不容易与常规能源相竞争。但是由于太阳能资源具有上述诸多优点，特别是太阳能是“取之不尽，用之不竭”，而且是洁净的优质可再生能源，如能合理的利用，必将取得巨大的社会效益和经济效益。 国内外实践证明，太阳能热利用中最先实用化的是太阳能供热水和太阳能供暖。其原因之一是它们所需的集热温度不太高（40-60t），另一重要原因是：近年来，随着工农业的发展，全国总能耗量的增加十分迅速，其结果导致环境的严重污染和常规能源的短缺。因此，节约常规能源和开发利用可再生能源势在必行。目前从工程实用来看，太阳能主要用于单栋建筑物供暖或热水供应上。 热源选择 （1）小城镇供热方式可分集中供热和分散供热，并应结合用户分布、供热条件和使用的燃料等相关因素确定，有条件采用集中供热的范围，应选择集中供热的方式，镇区边缘分散住宅可采用分散供热方式。 （2）选择小城镇供热热源可包括热电厂、供热锅炉房、工业余热、地热、太阳能、风能、电力、垃圾焚化厂余热等。 （3）大中城市规划区范围的小城镇热源应按城市总体规划统一考虑，城镇密集区的小城镇供热热源宜与相关区域统筹规划，联建共享。 （4）有一定常年工业热负荷的城镇密集区小城镇和较大规模小城镇，宜选择热电厂集中供热，有条件地区的县城镇、中心镇供热规划可采取三联供模式。 （5）附近无热电厂，以采暖热负荷为主的小城镇宜选择区域热水锅炉房供热。 （6）只有较小工业蒸汽热负荷的小城镇工业园区宜建蒸汽锅炉房供汽、供热。 （7）有条件的小城镇应尽可能采用工业余热、地热、太阳能、垃圾焚化厂等热源。