火力發(fā)電廠基礎(chǔ)知識

火力發(fā)電廠基礎(chǔ)知識試述火力發(fā)電廠主要生產(chǎn)過程火力發(fā)電廠（以燃煤發(fā)電廠為例）主要生產(chǎn)過程是: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)變壓器升壓后引出送到電網(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)做功火力發(fā)電廠生產(chǎn)流程火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能產(chǎn)生出電能的工廠。按其功用可分為兩類，即凝汽式電廠和熱電廠。前者僅向用戶供應(yīng)電能，而熱電廠除供給用戶電量外，還向熱用戶供應(yīng)蒸汽和熱水，即所謂的“熱電聯(lián)合生產(chǎn)”?；痣姀S的容量大小各異，具體形式也不盡相同，但就其生產(chǎn)過程來說卻是相似的。上圖是凝汽式燃煤電廠的生產(chǎn)過程示意圖。燃煤，用輸煤皮帶從煤場運至煤斗中。大型火電廠為提高燃煤效率都是燃燒煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤機內(nèi)磨成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶經(jīng)排粉風(fēng)機送入鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動，放出熱量，最后進入除塵器，將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風(fēng)機的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風(fēng)機送入裝設(shè)在尾部煙道上的空氣預(yù)熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣，一方面除使進入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉的著火和燃燒外，另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。從空氣預(yù)熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機干燥和輸送煤粉，另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器分離出的細(xì)灰一起用水沖至灰漿泵房內(nèi)，再由灰漿泵送至灰場。在除氧器水箱內(nèi)的水經(jīng)過給水泵升壓后通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內(nèi)，水受到熱煙氣的加熱，然后進入鍋爐頂部的汽包內(nèi)。在鍋爐爐膛四周密布著水管，稱為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過聯(lián)箱與汽包連通，汽包內(nèi)的水經(jīng)由水冷壁不斷循環(huán)，吸收著煤愛燃燒過程中放出的熱量。部分水在冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸汽，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進入過熱器中。飽和蒸汽在過熱器中繼續(xù)吸熱，成為過熱蒸汽。過熱蒸汽有很高的壓力和溫度因此有很大的熱勢能。具有熱勢能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入汽輪機后，便將熱勢能轉(zhuǎn)變成動能。高速流動的蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，形成機械能。汽輪機的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子通過連軸器聯(lián)在一起。當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時便帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的另一端帶著一太小直流發(fā)電機，叫勵磁機。勵磁機發(fā)出的直流電送至發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周圍產(chǎn)生磁場。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁場也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機定子內(nèi)的導(dǎo)線就會切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生電流。這樣，發(fā)電機便把汽輪機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。電能?jīng)變壓器將電壓升壓后，由輸電線送至電用戶釋放出熱勢能的蒸汽從汽輪機下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，從新凝結(jié)成水，此水成為凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個循環(huán)。在循環(huán)過程中難免有汽水的泄露，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補給一些水，以保證循環(huán)的正常進行。高、底壓加熱器是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對設(shè)備及管道的腐蝕。以上分析雖然較為繁雜，但從能量轉(zhuǎn)換的角度看卻很簡單，即燃料的化學(xué)能f蒸汽的熱勢能f機械能一電能。在鍋爐，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮埽辉谄啓C中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿有D(zhuǎn)的機械能；在發(fā)電機中機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋t、機、電是火電廠中的主要設(shè)備，亦稱三大主機。與三大主機相輔工作的設(shè)備稱為輔助設(shè)備或稱輔機。主機與輔機及其相連的管道、線路等稱為系統(tǒng)?；痣姀S的主要系統(tǒng)有燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。除了上述的主要系統(tǒng)外，火電廠還有其它一些輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，如燃煤的輸送系統(tǒng)、水的化學(xué)處理系統(tǒng)、灰漿的排放系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)與主系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，它們相互配合完成電能的生產(chǎn)任務(wù)。大型火電廠的保證這些設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，火電廠裝有大量的儀表，用來監(jiān)視這些設(shè)備的運行狀況，同時還設(shè)置有自動控制裝置以便及時地對主輔設(shè)備進行調(diào)節(jié)。現(xiàn)代化的火電廠，已采用了先進的計算機分散控制系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)可以對整個生產(chǎn)過程進行控制和自動調(diào)節(jié)根據(jù)不同情況協(xié)調(diào)各設(shè)備的工作狀況，使整個電廠的自動化水平達到了新的高度。自動控制裝置及系統(tǒng)已成為火電廠中不可缺少的部分。汽輪機本體汽輪機本體（teamturbineproper）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?zé)峒訜嵯到y(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)。鍋爐本體鍋爐設(shè)備是火力發(fā)電廠中的主要熱力設(shè)備之一。它的任務(wù)是使燃料通過燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并且以此熱能加熱水，使其成為一定?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”。如下圖所示。力系統(tǒng)及輔助設(shè)備汽輪機部分的輔助設(shè)備有凝汽器、水泵、回?zé)峒訜崞?、除氧器等。把鍋爐、汽輪機及其輔助設(shè)備按汽水循環(huán)過程用管道和附件連接起來所構(gòu)成的系統(tǒng)，叫做發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)。發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)按照不同的使用目的分為“原則性熱力系統(tǒng)”、“全面性熱力系統(tǒng)”、“汽輪機組熱力系統(tǒng)”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(fēng)力、原子能等）轉(zhuǎn)換為二次能源的發(fā)電機，現(xiàn)在幾乎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(fēng)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。鍋爐的循環(huán)方式有幾種,簡述其含義依靠工質(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)受熱產(chǎn)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