蒸汽采暖和水暖系统技术领域
本发明涉及采暖领域，尤其涉及一种蒸汽采暖和水暖系统。
背景技术
北方煤矿井冬季采暖大量采用蒸汽采暖与水暖共存的现象。在北方矿井的煤炭生
产过程中，需采用工业锅炉向矿井地面建筑、矿井进风、职工洗浴等进行供热采暖。由于煤
炭企业地面生产建筑如选煤厂采暖、矿井进风采暖等热负荷较大，一般都采用蒸汽供暖，即
厂房采暖设备和井筒房内的空气加热设备为蒸汽加热，煤矿办公室等热负荷较小地点则采
用水暖。
如图1所示，现有的蒸汽采暖和水暖系统包括蒸汽锅炉1′、分汽缸3′、换热器5′、采
暖循环水泵6′、冷凝水箱10′、冷凝水加压泵12′和补水箱13′。蒸汽锅炉1′的蒸汽经过分汽
缸3′，一部分蒸汽直接供给工业厂房等蒸汽采暖场所9′，另一部蒸汽经过换热器5′加热水，
为办公楼等水暖场所7′提供水暖。蒸汽采暖场所9′使用后的蒸汽凝结为冷凝水，冷凝水进
入到冷凝水箱10′中，并通过冷凝水加压泵12′为补水箱13′供水，补水箱13′为蒸汽锅炉1′
供水。其中，冷凝水箱10′上设有乏汽排空管11′。2′、4′、8′为蒸汽管道，14′为冷凝水回水管
道(图中虚线部分全部为冷凝水回水管道)。
蒸汽经换热冷却后，变成冷凝水。冷凝水管道中的水汇集一般为重力流，为保证水
流畅通和汽水分离，管道需有一定的坡度；为防止蒸汽窜入回水中，在采暖设备的出水口处
安装疏水阀，疏水阀也不能有较大的背压，所以在供热面积较大的情况下，收集终点与锅炉
房的高差就较大，难以将收集水箱设置在锅炉房内。一般情况下，冷凝水最终流到最低点的
冷凝水回收水箱，在水箱底部通过管路连接加压泵站，由加压泵将冷凝水输送回锅炉房，给
锅炉补水。
加压泵房传统的输送水工艺为：采用自动输水方式，在水箱内安装高低水位计。在
高水位时，水泵自动启动，将冷凝水输送到锅炉房补水箱内；冷凝水水位下降到低水位时，
水泵停止运行。在传统输水工艺时，冷凝水经疏水阀后产生的闪蒸蒸汽(也称乏汽)排向大
气。
疏水阀的作用是将蒸汽隔断，而冷凝水可以通过，冷凝水在通过疏水阀前的压力
与蒸汽系统的压力是相同的，通过后由重力流向水箱，压力降为常压。由于冷凝水在通过疏
水阀前为高温高压水，通过疏水阀压力降低后必然出现闪蒸现象，产生较多的闪蒸蒸汽，闪
蒸蒸汽由水箱壁上的排空管排向大气。
传统输水工艺缺点较为明显，主要为：冷凝水温度高，水泵汽蚀现象较为严重；输
送冷凝水不连续、不均衡，锅炉房补水箱需有很大的缓冲容量；乏汽浪费严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够提高冷凝水的利用率、避
免乏汽浪费严重的蒸汽采暖和水暖系统。
本发明的技术方案提供一种蒸汽采暖和水暖系统，包括蒸汽锅炉、分汽缸、冷凝水
箱、冷凝水加压泵和补水箱，所述蒸汽锅炉与所述分汽缸之间通过蒸汽管道连通，所述分汽
缸通过蒸汽供暖管道将蒸汽供给蒸汽采暖场所，所述蒸汽在所述蒸汽采暖场所凝结为冷凝
水后通过冷凝水回水管进入到所述冷凝水箱中，所述冷凝水箱中的所述冷凝水通过冷凝水
加压泵流入到所述补水箱中，所述补水箱为所述蒸汽锅炉供水，
还包括水暖水箱、连通管、水暖循环水泵、水暖给水管、水暖回水总管、水暖回水第
一分支管和水暖回水第二分支管；
所述水暖水箱与所述冷凝水箱的底部通过所述连通管连通；
所述水暖循环水泵将所述水暖水箱的暖水通过所述水暖给水管提供给水暖场所，
所述水暖场所使用后的冷水流入所述水暖回水总管中；
所述水暖回水总管分出所述水暖回水第一分支管和所述水暖回水第二分支管，所
述水暖回水第一分支管与所述水暖水箱连通，所述水暖回水第二分支管与所述冷凝水回水
管连通。
进一步地，所述冷凝水箱中设置有恒水位变频控制水位计，所述冷凝水加压泵为
变频水泵。
进一步地，所述恒水位变频控制水位计设置在所述冷凝水箱高度方向的1/2-2/3
的位置。
进一步地，所述水暖回水第一分支管中设有第一调节阀，所述水暖回水第二分支
管中设有第二调节阀。
进一步地，所述第一调节阀与所述第二调节阀之间设有闭锁，当其中一个调节阀
全开时，另一个调节阀才能减少开度。
进一步地，所述水暖水箱中设有水温传感器，所述蒸汽采暖和水暖系统还包括室
外气温传感器，根据所述水温传感器和所述室外气温传感器的检测结果来调节所述第一调
节阀和所述第二调节阀。
进一步地，所述冷凝水回水管中与所述水暖回水第二分支管的连接点后设置有混
合叶轮。
进一步地，所述水暖水箱的顶部设有排空管，所述水暖水箱与所述冷凝水箱的顶
部通过排空连通管连通。
进一步地，所述排空管中设有喷淋装置。
进一步地，所述冷凝水加压泵将部分所述冷凝水直接供给所述蒸汽锅炉。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：
本发明由于增加了水暖水箱，水暖水箱与冷凝水箱连通，将温度较高的冷凝水供
给水暖场所，提高了冷凝水的利用率。水暖场所使用后的冷水回流到了水暖水箱和冷凝水
箱中，用于调节水暖水箱中的水温，以及降低冷凝水箱中的水温，减少冷凝水箱中乏汽的产
生。
附图说明
参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明
的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是现有的蒸汽采暖和水暖系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例中蒸汽采暖和水暖系统的结构示意图。
附图标记对照表：
1′-蒸汽锅炉 2′-蒸汽管道 3′-分汽缸
4′-蒸汽管道 5′-换热器 6′-采暖循环水泵
7′-水暖场所 8′-蒸汽管道 9′-蒸汽采暖场所
10′-冷凝水箱 11′-乏汽排空管 12′-冷凝水加压泵
13′-补水箱 14′-冷凝水回水管道
1-蒸汽锅炉 2-蒸汽管道 3-分汽缸
4-蒸汽供暖管道 5-蒸汽采暖场所 6-水暖回水总管
7-水暖场所 8-水暖给水管 10-连通管
11-水暖循环水泵 12-水暖水箱 13-冷凝水箱
14-排空连通管 15-冷凝水加压泵 16-排空管
17-冷凝水回水管 18-补水箱 19-混合叶轮
61-水暖回水第一分支管 62-水暖回水第二分支管
91-第一调节阀 92-第二调节阀
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技
术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是
对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的
限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等
方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根
据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方
位用语解释为限制性用语。
如图2所示，蒸汽采暖和水暖系统，包括蒸汽锅炉1、分汽缸3、冷凝水箱13、冷凝水
加压泵15和补水箱18，蒸汽锅炉1与分汽缸3之间通过蒸汽管道2连通，分汽缸3通过蒸汽供
暖管道4将蒸汽供给蒸汽采暖场所5，蒸汽在蒸汽采暖场所5凝结为冷凝水后通过冷凝水回
水管17进入到冷凝水箱13中，冷凝水箱13中的冷凝水通过冷凝水加压泵15流入到补水箱18
中，补水箱18为蒸汽锅炉1供水，还包括水暖水箱12、连通管19、水暖循环水泵11、水暖给水
管8、水暖回水总管6、水暖回水第一分支管61和水暖回水第二分支管62；水暖水箱12与冷凝
水箱13的底部通过连通管10连通；水暖循环水泵11将水暖水箱12的暖水通过水暖给水管8
提供给水暖场所7，水暖场所7使用后的冷水流入水暖回水总管6中；水暖回水总管6分出水
暖回水第一分支管61和水暖回水第二分支管62，水暖回水第一分支管61与水暖水箱12连
通，水暖回水第二分支管62与冷凝水回水管17连通。
本发明中的蒸汽采暖和水暖系统包括蒸汽供暖和水暖供暖，其中蒸汽供暖通过蒸
汽锅炉1产生蒸汽，蒸汽进入蒸汽管道2，再进入分汽缸3，最终通过蒸汽供暖管道4流入到各
个蒸汽采暖场所5。由于煤炭企业地面生产建筑如选煤厂采暖、矿井进风采暖等热负荷较
大，一般都采用蒸汽供暖，即厂房采暖设备和井筒房内的空气加热设备为蒸汽加热。
水暖供暖则是利用蒸汽采暖场所5收集的冷凝水的热量为水暖场所7供暖，具体
为：冷凝水通过冷凝水回水管17进入到冷凝水箱13中。由于水暖水箱12与冷凝水箱13通过
连通管10连通，较高温度的冷凝水通过连通管10进入到水暖水箱12中，水暖水箱12通过水
暖循环水泵11将热水泵入水暖给水管8中，最终流入各个水暖场所7，煤矿办公室等热负荷
较小地点则采用水暖。
水暖场所7利用完后，热水变成较低温度的回水，回水通过水暖回水总管6流出，水
暖回水总管6分出两条分支，包括水暖回水第一分支管61和水暖回水第二分支管62。这样，
一部分回水通过水暖回水第一分支管61流回了水暖水箱12中，由于冷凝水的温度对于水暖
供暖来说仍然较高，因此较冷的回水流入水暖水箱12中，有利于调节水暖水箱12中的水温；
而另一部分回水通过水暖回水第二分支管62与冷凝水回水管17汇集，最终流入冷凝水箱13
中，这部分的较冷的回水起到了降低冷凝水的作用，防止或减少乏汽的产生。
冷凝水还通过冷凝水加压泵15流入补水箱18中，补水箱18为蒸汽锅炉1供水，达到
对冷凝水的收集利用。图2中虚线均为冷凝水回水管。
本发明中，水暖供暖并不是直接从蒸汽锅炉1的热源来提供的，而是利用了较高温
度的冷凝水的热量为水暖供暖，提高了冷凝水的利用率。
同时，本发明中，由于较低温度的回水回流到水暖水箱中，能够起到调节水暖水箱
的温度的作用。
此外，由于冷凝水为供热蒸汽直接相变而来，温度较高且较为固定，这就要求在冬
季采用冷凝水供暖时，对冷凝水的温度进行调节。较低温度的回水还回流到冷凝水箱中，能
够降低冷凝水的温度，防止或减少乏汽的产生。
另外，本发明采用双水箱设计，两水箱之间用连通管在水箱底部连通。一个水箱专
门用于采暖，另一个水箱为冷凝水收集水箱，将采暖用冷凝水形成一个相对独立的循环系
统，以便于调节冷凝水温度至采暖需要的温度。
一般情况下，厂区各生产场所采用蒸汽采暖，办公楼、公寓等为水暖，水暖热负荷
要小于冷凝水供热量，造成冷凝水温度可能会大大高于水暖系统的供水温度。如通过变频
方式降低供暖水量，又可能造成办公楼各室内供热不均，无法达到采暖要求，所以应将水暖
水箱与冷凝水箱隔离。
可选地，冷凝水加压泵15有两台，一用一备；水暖循环水泵11也有两台，一用一备。
较佳地，冷凝水箱12中设置有恒水位变频控制水位计，冷凝水加压泵11为变频水
泵。采取恒水位变频模式将冷凝水送回补水箱18。
可选地，恒水位变频控制水位计设置在冷凝水箱12高度方向的1/2-2/3的位置。
将变频控制的恒水位设置在冷凝水箱12中上部的好处为，冷凝水加压泵15流入口
承受冷凝水箱12内水位高度的供水压力，汽蚀现象较轻甚至可以完全避免，对冷凝水加压
泵的损害较小。
本实施例中，如图2所示，水暖回水第一分支管61中设有第一调节阀91，水暖回水
第二分支管62中设有第二调节阀92。
较佳地，水暖水箱12中设有水温传感器，蒸汽采暖和水暖系统还包括室外气温传
感器，根据水温传感器和室外气温传感器的检测结果来调节第一调节阀91和第二调节阀
92。
水暖循环水泵11的流量一般不变，在冬季由于气温变化较大，采暖供水温度一般
根据室外气温的高低而进行调节，通常情况下供暖锅炉房有供暖水温与室外气温对应关系
曲线，室外气温低时采暖供水温度高，气温高时供水温度低，从而保证适宜的采暖室温度。
这就需要通过调节第一调节阀91和第二调节阀92的开度来调节进入到水暖水箱
12和冷凝水箱13中的冷水的流量，最终起到调节水暖水箱12中的温度的作用。
当水暖水箱12的温度低于曲线给定的温度导致供暖量不足时，增大第二调节阀92
的阀门开度，或减少第一调节阀91的阀门开度。较冷的回水通过冷凝回水管17流入冷凝水
箱13的回水量增加，而流入水暖水箱12的回水量减少，高温冷凝水就通过两水箱的连通管
10流入水暖水箱12，水暖水箱12的水温度升高，采暖供水温度也相应升高。其中，由于水暖
水箱12不断向水暖场所8供水，水暖水箱12中的水温始终低于冷凝水箱13中的水位，因此冷
凝水只会通过连通管10从冷凝水箱13流入水暖水箱12，而不可能反流。
如要降低采暖供水温度，则操作方向相反。
较佳地，第一调节阀91与第二调节阀92之间设有闭锁，当其中一个调节阀全开时，
另一个调节阀才能减少开度。
为避免两个阀门全关闭或全半开造成管路不通或阻力增大，应在两阀门之间设置
闭锁，只有一支管阀门全开时，另一支管阀门方可减小开度。
较佳地，第一调节阀91和第二调节阀92可以为电动调节阀门，由锅炉房进行控制。
可选地，也可根据对水暖采暖负荷和冷凝水的供热能力和无阀门时两支管的分流
量(视为基本相等)，只在其中一支管上设置阀门。如两者相差不大时，回水绝大部分应掺与
混合，应在水暖回水第一分支管61上加装调节阀门；如采暖量远小于冷凝水供热量，应将阀
门设置在水暖回水第二分支管62上。
可将操作设置为程序控制方式，根据传感器(水温传感器和室外气温传感器)得到
的室外气温及气温、水温关系曲线，得出水暖水箱热水温度要求值，并与水暖水箱水温对
照，自动调节电动阀门，使得水暖水箱水温与要求值相同。
本实施例中，如图2所示，冷凝水回水管17中与水暖回水第二分支管62的连接点后
设置有混合叶轮19。
为加强高低温水在管道内的混合效果，在冷凝水回水管17中高低温水混合点(冷
凝水回水管17与水暖回水第二分支管62的连接点)之后安设混合叶轮19，在水力等作用下
带动混合叶轮19转动，从而将高低温水充分混合。
本实施例中，如图2所示，水暖水箱12的顶部设有排空管16，水暖水箱12与冷凝水
箱13的顶部通过排空连通管14连通。
由于冷凝水箱13为封闭水箱，通过排空连通管14和排空管16，排除可能存在的少
量空气，如系统运行初期；在水温较高时，排除少量的乏汽；在水温较低时，限制冷凝水表面
与空气的接触速度；将冷凝水箱13内气压与大气压保持一致。
较佳地，排空管16中设有喷淋装置(图未示)。将水暖水箱12中一少部分引入喷淋
装置内，以回收正经排空管16逃逸的乏汽。这样经过冷却及回收，乏汽的实际逃逸量已极
微，可忽略不计。
可选地，冷凝水加压泵15将部分冷凝水直接供给蒸汽锅炉1。
由于蒸汽采暖和水暖系统为全封闭系统循环系统，冷凝水经放热降温后，水质仍
然可以满足一般蒸汽锅炉直接供水水质要求，可将冷凝水加压泵15输送的冷凝水直接向蒸
汽锅炉1供水。在此种方式下，应输送水管旁接支管，并在旁接支管上安设电动调节阀门，将
多余供水经支管送入补水箱18。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技
术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范
围。