火力發(fā)電廠組成結(jié)構(gòu)及功能概述

1、火力發(fā)電廠概論 目錄 n部分火電廠照片 n火力發(fā)電廠概述 n檢修規(guī)程 火力發(fā)電廠概述 火力發(fā)電廠是利用化石燃料燃燒釋放的熱能 發(fā)電的動力設(shè)施，包括燃料燃燒釋熱和熱能電能 轉(zhuǎn)換以及電能輸出的所有設(shè)備、裝置、儀表器件， 以及為此目的設(shè)置在特定場所的建筑物、構(gòu)筑物 和所有有關(guān)生產(chǎn)和生活的附屬設(shè)施。主要有蒸汽 動力發(fā)電廠、燃氣輪機發(fā)電廠、內(nèi)燃機發(fā)電廠幾 種類型. 基本原理 n電磁感應理論：任何變化的電場都要在其周圍空 間產(chǎn)生磁場，任何變化的磁場都要在其周圍空間 產(chǎn)生電場。 n熱力學第一定律：熱可以變?yōu)楣?，功也可以變?yōu)?熱，消耗一定熱量時，必產(chǎn)生相當數(shù)量的功，消 耗一定量的功時，必出現(xiàn)相應數(shù)量的熱。 n

2、熱力學第二定律：高溫物體的熱能可以自動傳遞 給低溫物體，而低溫物體的熱能卻不能自動地傳 遞給高溫物體。機械能可以自動轉(zhuǎn)化為熱能，而 熱能卻不能自動轉(zhuǎn)化為機械能。 主要生產(chǎn)過程簡述 儲存在儲煤場(或儲煤罐)中的原煤由輸煤設(shè)備從儲煤場送到鍋爐 的原煤斗中,再由給煤機送到磨煤機中磨成煤粉。煤粉送至分離器進 行分離,合格的煤粉送到煤粉倉儲存(倉儲式鍋爐)。煤粉倉的煤粉由 給粉機送到鍋爐本體的噴燃器,由噴燃器噴到爐膛內(nèi)燃燒(直吹式鍋爐 將煤粉分離后直接送入爐膛)。燃燒的煤粉放出大量的熱能將爐膛四 周水冷壁管內(nèi)的水加熱成汽水混合物。混合物被鍋爐汽包內(nèi)的汽水分 離器進行分離,分離出的水經(jīng)下降管送到水冷壁管繼

3、續(xù)加熱,分離出的 蒸汽送到過熱器,加熱成符合規(guī)定溫度和壓力的過熱蒸汽,經(jīng)管道送到 汽輪機作功。過熱蒸汽在汽輪機內(nèi)作功推動汽輪機旋轉(zhuǎn),汽輪機帶動 發(fā)電機發(fā)電,發(fā)電機發(fā)出的三相交流電通過發(fā)電機端部的引線經(jīng)變壓 器什壓后引出送到電網(wǎng)。在汽輪機內(nèi)作完功的過熱蒸汽被凝汽器冷卻 成凝結(jié)水,凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)泵送到低壓加熱器加熱,然后送到除氧器除氧, 再經(jīng)給水泵送到高壓加熱器加熱后,送到鍋爐繼續(xù)進行熱力循環(huán)。再 熱式機組采用中間再熱過程,即把在汽輪機高壓缸做功之后的蒸汽,送 到鍋爐的再熱器重新加熱,使汽溫提高到一定(或初蒸汽)溫度后,送到 汽輪機中壓缸繼續(xù)做功。 鍋爐本體 鍋爐設(shè)備是火力發(fā)電廠中的主要熱力 設(shè)備之

4、一。它的任務是使燃料通過燃燒將 化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并且以此熱能加熱水?使其成為一定數(shù)量和質(zhì)量（壓力和溫度） 的蒸汽。由爐膛、煙道、汽水系統(tǒng)（其中 包括受熱面、汽包、聯(lián)箱和連接管道）以 及爐墻和構(gòu)架等部分組成的整體，稱為 “鍋爐本體”。 鍋爐主要設(shè)備 n按鍋爐的蒸汽壓力：可將鍋爐分為低壓鍋爐（壓 力小于2.45MPa），中壓鍋爐（壓力2.944. 90MPa），高壓鍋爐（壓力7.8410. 8MPa）， 超高壓鍋爐（壓力11.814. 7MPa），亞臨界鍋 爐（壓力15.719. 6MPa），超臨界鍋爐（壓力 22. 1MPa），超超臨界鍋爐（壓力3031MPa）。 n按鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的

5、流動方式分類：自然 循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐、復合循環(huán) 鍋爐。 n按鍋爐的整體布置分類：型結(jié)構(gòu)鍋爐、箱型結(jié) 構(gòu)鍋爐、塔型結(jié)構(gòu)鍋爐。 火力發(fā)電廠中的鍋爐按水循環(huán)方式可分為自然循環(huán), 強制循環(huán),直流鍋爐三種類型。 依靠工質(zhì)的重度差而產(chǎn)生 的循環(huán)流動稱為自然循環(huán)。借助水泵壓頭使工質(zhì)產(chǎn)生的循 環(huán)流動稱為強制循環(huán)。 自然循環(huán)形成:汽包、下降管、下 聯(lián)箱和上升管(即水泠壁)組成一個循環(huán)回路。由于上升管 中的水在爐內(nèi)受熱鏟生了蒸汽,汽水混合物的重度小,而下 降管在爐外不受熱,管中是水,其重度大,兩者重度差就產(chǎn)生 推動力,水沿下降管向下流動,而汽水混合物則沿上升管向 上流動,這樣就形成水的自然循環(huán)流動

6、。 強制循環(huán)鍋爐的 結(jié)構(gòu)與自然循環(huán)基本相同,它也有汽包,所不同的在下降管 中增加了循環(huán)泵,作為增強汽水循環(huán)的動力。 直流爐的結(jié) 構(gòu)與自然循環(huán)鍋爐結(jié)構(gòu)不同,它沒有汽包,是依靠給水泵壓 力使工質(zhì)鍋爐受熱面管子中依次經(jīng)過省煤器,蒸發(fā)受熱面 和過熱器一次將水全部加熱成為過熱蒸汽。現(xiàn)在一般只宜 用于亞臨界,超臨界壓力鍋爐。 強制循環(huán)鍋爐與自然循環(huán) 鍋爐比較: 優(yōu)點:可適用于亞臨界、超臨界壓力;由于工質(zhì)在 受熱面中是強制流動,因而受熱面的布置較靈活,受熱均勻 水循環(huán)好;起停爐快;水冷壁可使小管徑、薄管壁(壓力準許), 相對汽包容積減小,節(jié)省鋼材。 缺點:加裝循環(huán)泵,系統(tǒng)復雜, 投資高,檢修困難。 鍋爐主要

7、系統(tǒng) n汽水系統(tǒng)：鍋爐的汽水系統(tǒng)的主要功用是接受燃 料的熱能，提升介質(zhì)的熱勢能，增壓增溫，完成 介質(zhì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 n煙風系統(tǒng)：提供鍋爐燃燒的氧氣，帶動干燥的燃 料進入爐膛，維持爐膛風壓以穩(wěn)定燃燒。 n制粉系統(tǒng)：完成燃料的磨碎、干燥。使之形成具 有一定細度和干燥度的燃料，并送入爐膛。 n其它輔助系統(tǒng)：包括燃油系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、火檢 系統(tǒng)、除灰除渣系統(tǒng)等，具體功能不做介紹。 n一次風機：干燥燃料，將燃料送入爐膛，一般采 用離心式風機。 n送風機：克服空氣預熱器、風道、燃燒器阻力， 輸送燃燒風，維持燃料充分燃燒。 n引風機：將煙氣排除，維持爐膛壓力，形成流動 煙氣，完成煙氣及空氣的熱交換。 n磨煤機：

8、將原煤磨成需要細度的煤粉，完成粗細 粉分離及干燥。 n空預器：空氣預熱器是利用鍋爐尾部煙氣熱量來 加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置。提高鍋爐 效率，提高燃燒空氣溫度，減少燃料不完全燃燒 熱損失。空預器分為導熱式和回轉(zhuǎn)式?；剞D(zhuǎn)式是 將煙氣熱量傳導給蓄熱元件，蓄熱元件將熱量傳 導給一、二次風，回轉(zhuǎn)式空氣預熱器的漏風系數(shù) 在810。 n爐水循環(huán)泵：建立和維持鍋爐內(nèi)部介質(zhì)的循環(huán)，完成介質(zhì) 循環(huán)加熱的過程。 n燃燒器：將攜帶煤粉的一次風和助燃的二次風送入爐膛， 并組織一定的氣流結(jié)構(gòu)，使煤粉能迅速穩(wěn)定的著火，同時 使煤粉和空氣合理混合，達到煤粉在爐內(nèi)迅速完全燃燒。 煤粉燃燒器可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩

9、大類。 汽輪機本體 汽輪機本體（steam turbine proper）是完成蒸汽 熱能轉(zhuǎn)換為機械能的汽輪機組的基本部分，即汽輪機本身。 它與回熱加熱系統(tǒng)、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以 及其他輔助設(shè)備共同組成汽輪機組。汽輪機本體由固定部 分（靜子）和轉(zhuǎn)動部分（轉(zhuǎn)子）組成。固定部分包括汽缸、 隔板、噴嘴、汽封、緊固件和軸承等。轉(zhuǎn)動部分包括主軸、 葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。固定部分的噴嘴、隔板與 轉(zhuǎn)動部分的葉輪、葉片組成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的通流 部分。汽缸是約束高壓蒸汽不得外泄的外殼。汽輪機本體 還設(shè)有汽封系統(tǒng)。 汽機主要系統(tǒng) n主蒸汽系統(tǒng)：吹動汽輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機做功，是發(fā)電 廠主要

10、的做功介質(zhì)通過的系統(tǒng)。 n再熱蒸汽系統(tǒng)：輔助主蒸汽系統(tǒng)做功，提高機組熱效率。 n回熱抽汽系統(tǒng)：盡量減少進入凝汽器的無用能量，提高機 組熱效率。 n軸封系統(tǒng)：防止汽輪機內(nèi)部高壓蒸汽向外泄露，保證汽輪機效率，保 持真空系統(tǒng)嚴密性。 n真空系統(tǒng)：維持汽輪機的低背壓和凝汽器真空。 n凝結(jié)水系統(tǒng)：將凝結(jié)水輸送到除氧器，完成加熱、除氧、化學處理和 剔除雜質(zhì)。 n給水系統(tǒng)：提高給水壓力，加熱后為鍋爐提供給水。 n主機油系統(tǒng)：包括潤滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)、調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)。 n汽輪機調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)：協(xié)調(diào)各系統(tǒng)同步地按照要求進行工作。 n潤滑油系統(tǒng)：為汽輪機提供潤滑、冷卻用油。 n發(fā)電機冷卻系統(tǒng)和密封系統(tǒng)：冷卻系統(tǒng)

11、的功能是冷卻發(fā)電機，帶走發(fā) 電機工作時的熱量。密封系統(tǒng)的功能是密封冷卻介質(zhì)的外泄。 n工業(yè)水系統(tǒng)：提供冷卻介質(zhì)。冷卻各種輔助設(shè)備。 n頂軸油系統(tǒng)由于不是所有機組都有，所以不做介紹。液壓油系統(tǒng)劃歸 調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)，所以不做介紹。 n其它系統(tǒng)：壓縮空氣系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)、膠 球系統(tǒng)等。 n汽機主要設(shè)備汽機主要設(shè)備 n汽輪機：汽輪機是一種將蒸汽的熱勢能轉(zhuǎn)換成機械能的旋轉(zhuǎn)原動機。 分沖動式和反動式汽輪機。 n給水泵：將除氧水箱的凝結(jié)水通過給水泵提高壓力，經(jīng)過 高壓加熱器加熱后，輸送到鍋爐省煤器入口，作為鍋爐主 給水。 n高低壓加熱器：利用汽輪機抽汽，對給水、凝結(jié)水進行加 熱，其目的

12、是提高整個熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性。 n除氧器：除去鍋爐給水中的各種氣體，主要是水中的游離 氧。 n凝汽器：使汽輪機排汽口形成最佳真空，使工質(zhì)膨脹到最 低壓力，盡可能多地將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能，將乏汽凝 結(jié)成水。 n凝結(jié)泵：將凝汽器的凝結(jié)水通過各級低壓加熱器補充到除 氧器。 n油系統(tǒng)設(shè)備：一是為汽輪機的調(diào)節(jié)和保護系統(tǒng)提供工作用 油，二是向汽輪機和發(fā)電機的各軸承供應大量的潤滑油和 冷卻油。主要設(shè)備包括主油箱、主油泵、交直流油泵、冷 油器、油凈化裝置等。 發(fā)電機本體 在發(fā)電廠中，同步發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)變成電能的唯 一電氣設(shè)備。因而將一次能源（水力、煤、 油、風力、 原子能等）轉(zhuǎn)換為二次能源的發(fā)電機，現(xiàn)在幾乎

13、都是采用 三相交流同步發(fā)電機。在發(fā)電廠中的交流同步發(fā)電機，電 樞是靜止的，磁極由原動機拖動旋轉(zhuǎn)。其勵磁方式為發(fā)電 機的勵磁線圈FLQ（即轉(zhuǎn)子繞組）由同軸的并激直流勵磁 機經(jīng)電刷及滑環(huán)來供電。同步發(fā)電機由定子（固定部分） 和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）兩部分組成。定子由定子鐵心、定子 線圈、機座、端蓋、風道等組成。定子鐵心和線圈是磁和 電通過的部分，其他部分起著固定、支持和冷卻的作用。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體、護環(huán)、心環(huán)、轉(zhuǎn)子線圈、滑環(huán)、同軸 激磁機電樞組成。 n主變壓器：利用電磁感應原理，可以把一種電壓 的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交 流電的一種設(shè)備。 n6KV、380V配電裝置：完成電能分配，控制設(shè)

14、備 的裝置。 n電機：將電能轉(zhuǎn)換成機械能或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成電 能的電能轉(zhuǎn)換器。 n蓄電池：指放電后經(jīng)充電能復原繼續(xù)使用的化學 電池。在供電系統(tǒng)中，過去多用鉛酸蓄電池，現(xiàn) 多采用鎘鎳蓄電池 n控制盤：有獨立的支架，支架上有金屬或絕緣底 板或橫梁，各種電子器件和電器元件安裝在底板 或橫梁上的一種屏式的電控設(shè)備。 火力發(fā)電廠其它系統(tǒng)介紹火力發(fā)電廠其它系統(tǒng)介紹 n輸煤系統(tǒng)：運輸燃料進入廠房，進行初步加工和燃料篩選 工作，同時完成外加物質(zhì)的混合工作。所包涵的主要設(shè)備 有斗輪機、碎煤機、翻車機、輸煤皮帶等。 n化學水系統(tǒng)：將天然水在進入汽水系統(tǒng)前先除去雜質(zhì)。其 流程一般為：天然水混凝沉淀過濾離子交換 補給水

15、?；炷恋硎羌尤牖炷齽?，產(chǎn)生絮凝體。過濾 處理是使用石英砂等濾料除去細小懸浮物?；瘜W除鹽是使 用混床除去金屬離子和酸根，常使用樹脂除鹽。 n循環(huán)水系統(tǒng)：為機組提供冷卻水源。工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生 的廢熱，一般要用冷卻水來導走。從江、河、湖、海等天 然水體中吸取一定量的水作為冷卻水，冷卻工藝設(shè)備吸取 廢熱使水溫升高，再排入江、河、湖、海，這種冷卻方式 稱為直流冷卻。當不具備直流冷卻條件時，則需要用冷卻 塔來冷卻。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)與 空氣進行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散人大氣。 單元機組集控運行單元機組集控運行 n機組按照啟動前所處溫度狀態(tài)可分為冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟動。 按照沖轉(zhuǎn)汽輪

16、機的主蒸汽參數(shù)可分為額定參數(shù)啟動和滑參 數(shù)啟動。 n滑參數(shù)啟動程序：啟動前準備鍋爐上水點火 升壓升溫暖管沖轉(zhuǎn)暖機升速并網(wǎng)、 帶負荷升負荷。 n鍋爐運行及監(jiān)視因素：維持適應的蒸發(fā)量。均衡給水，維 持汽包水位。保證汽水品質(zhì)。控制蒸汽壓力及溫度。燃燒 調(diào)整。減少熱損失，提高鍋爐熱效率。 n汽機運行及監(jiān)視因素：主蒸汽壓力及溫度。再熱蒸汽壓力 及溫度。凝汽器真空。軸向位移。機組振動。軸瓦溫監(jiān)測。 汽輪機壽命管理。 n單元機組的負荷調(diào)節(jié)：鍋爐跟隨的負荷調(diào)節(jié)方式，汽機跟 隨的負荷調(diào)節(jié)方式，機爐協(xié)調(diào)控制的負荷調(diào)節(jié)方式。 電廠經(jīng)濟技術(shù)指標電廠經(jīng)濟技術(shù)指標 n每千瓦投資造價每千瓦投資造價：每千瓦所需要的資金投入量

17、。用 總投資額除以裝機容量的總和。水電大約為700010000 元，火電30-60萬千瓦國產(chǎn)機組54006300元，風電場每 千瓦造價約80009000元。 八大系統(tǒng) n熱力系統(tǒng) n燃料供應系統(tǒng) n除灰系統(tǒng) n水處理系統(tǒng) n供水系統(tǒng) n電氣系統(tǒng) n熱工控制系統(tǒng) n附屬生產(chǎn)工程 循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐 循環(huán)流化床鍋爐：循環(huán)流化床燃燒是一種新型的高效、低污染的 清潔燃煤技術(shù)，其主要特點是鍋爐爐膛內(nèi)含有大量的物料，在燃燒過 程中大量的物料被煙氣攜帶到爐膛上部，經(jīng)過布置在爐膛出口的分離 器，將物料與煙氣分開，并經(jīng)過非機械式回送閥將物料會送至床內(nèi)， 多次循環(huán)燃燒。由于物料濃度高，具有很大的熱容量和

18、良好的物料混 合，一般每公斤煙氣可攜帶若干公斤的物料，這些循環(huán)物料帶來了高 傳熱系數(shù)，使鍋爐熱負荷調(diào)節(jié)范圍廣，對燃料的適應性強。循環(huán)流化 床鍋爐采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一樣有一個明顯 的界面，由于床內(nèi)強烈的湍流和物料循環(huán)，增加了燃料在爐膛內(nèi)的停 留時間，因此比鼓泡床具有更高的燃燒效率，在低負荷下能穩(wěn)定運行， 而無需增加輔助燃料。 循環(huán)流化床鍋爐運行溫度通常在850900之間，是一個理想的 脫硫溫度區(qū)間，采用爐內(nèi)脫硫技術(shù)，向床內(nèi)加入石灰石作為脫硫劑， 燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)，反復進行低溫燃燒和脫硫反應，加之爐內(nèi) 湍流運動劇烈，Ca/S摩爾比約為2時，可以使脫硫效率達到90%左右，

19、 SO2的排放量大大降低。同時循環(huán)流化床采用分級送風燃燒，使燃燒 始終在低過量空氣下進行，從而大大降低了NOX的生成和排放。循環(huán) 流化床鍋爐還具有高燃燒效率、可以燃用劣質(zhì)燃料、鍋爐負荷調(diào)節(jié)性 好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點，因此在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。 隨著環(huán)保要求日益嚴格，普遍認為，循環(huán)流化床是目前最實用和可行 的高效低污染燃煤設(shè)備之一。 檢修規(guī)程 搞好發(fā)電廠的設(shè)備檢修，是保證發(fā)電 設(shè)備安全、經(jīng)濟運行，提高發(fā)電設(shè)備可用 系數(shù)，充分發(fā)揮設(shè)備潛力的重要措施，是 設(shè)備全過程管理的一個重要環(huán)節(jié)。切實貫 徹“應修必修，修必修好”的原則。 發(fā)電廠設(shè)備大小修間隔 設(shè) 備 名 稱 大 修 間 隔小 修 間 隔 鍋 爐 2-3年（12000-18000運行小 時） 4-8個月（2500- 5000運行小時） 汽輪發(fā)電 機組 2-4年（14000-24000運行小 時） 6-8個月（2500-