火力發(fā)電廠的設(shè)備作用和各系統(tǒng)流程綜述

1、火力發(fā)電廠的設(shè)備作用和各系統(tǒng)流程一、燃燒系統(tǒng)生產(chǎn)流程 來自煤場(chǎng)的原煤經(jīng)皮帶機(jī)輸送到位置較高的原煤倉(cāng) 中，原煤從原煤倉(cāng)底部流出經(jīng)給煤機(jī)均勻地送入磨煤 機(jī)研磨成煤粉。自然界的大氣經(jīng)吸風(fēng)口由送風(fēng)機(jī)送到 布置于鍋爐垂直煙道中的空氣預(yù)熱器內(nèi)，接受煙氣的 加熱，回收煙氣余熱。從空氣預(yù)熱器出來約 250 左右 的熱風(fēng)分成兩路：一路直接引入鍋爐的燃燒器，作為 二次風(fēng)進(jìn)入爐膛助燃；另一路則引入磨煤機(jī)入口，用 來干燥、輸送煤粉，這部分熱風(fēng)稱一次風(fēng)。流動(dòng)性極 好的干燥煤粉與一次風(fēng)組成的氣粉混合物，經(jīng)管路輸 送到粗粉分離器進(jìn)行粗粉分離，分離出的粗粉再送回 到磨煤機(jī)入口重新研磨，而合格的細(xì)粉和一次風(fēng)混合 物送入細(xì)粉分離

2、器進(jìn)行粉、氣分離，分離出來的細(xì)粉 送入煤粉倉(cāng)儲(chǔ)存起來，由給粉機(jī)根據(jù)鍋爐熱負(fù)荷的大 小，控制煤粉倉(cāng)底部放出的煤粉流量，同時(shí)從細(xì)粉分 離器分離出來的一次風(fēng)作為輸送煤粉的動(dòng)力，經(jīng)過排 粉機(jī)加壓后與給粉機(jī)送出的細(xì)粉再次混合成氣粉混 合物，由燃燒器噴入爐膛燃燒。二、汽水系統(tǒng)生產(chǎn)流程 儲(chǔ)存在給水箱中的鍋爐給水由給水泵強(qiáng)行打入鍋爐 的高壓管路，并導(dǎo)入省煤器。鍋爐給水在省煤器管內(nèi) 吸收管外煙氣和飛灰的熱量，水溫上升到 300 左右， 但從省煤器出來的水溫仍低于該壓力下的飽和溫度 （約 330），屬高壓未飽和水。水從省煤器出來后沿 管路進(jìn)入布置在鍋爐外面頂部的汽泡。汽包下半部是 水，上半部是蒸汽，下半部是水。高

3、壓未飽和水沿汽 泡底部的下降管到達(dá)鍋爐外面底部的下聯(lián)箱，鍋爐底 部四周的下聯(lián)箱上并聯(lián)安裝上了許多水管，這些水管 內(nèi)由下向上流動(dòng)吸收爐膛中心火焰的輻射傳熱和高 溫?zé)煔獾膶?duì)流傳熱，由于蒸汽的吸熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 水，所以規(guī)定水冷壁內(nèi)的氣化率不得大于 40，否則 很容易因?yàn)楣べ|(zhì)來不及吸熱發(fā)生水冷壁水管熔化爆 管事故。鍋爐設(shè)備的流程一、 鍋爐燃燒系統(tǒng)1、 作用：使燃料在爐內(nèi)充分燃燒放熱，并將熱量盡 可能多的傳遞給工質(zhì)，并完成對(duì)省煤器和水冷壁水管 內(nèi)的水加熱，對(duì)過熱器和再熱器管內(nèi)的干蒸汽加熱， 對(duì)空氣預(yù)熱器管內(nèi)的空氣加熱。2、 系統(tǒng)組成：燃燒器，爐膛，空氣預(yù)熱器組成。二、 鍋爐的汽水系統(tǒng)1、作用：對(duì)水進(jìn)行預(yù)

4、熱、氣化和蒸汽的過熱，并盡 可能多地吸收火焰和煙氣的熱量。2、系統(tǒng)的組成：水的預(yù)熱汽化系統(tǒng)，干蒸汽的過熱 再熱系統(tǒng)。三、燃料輸送系統(tǒng)1、 作用：完成對(duì)原煤的輸送、儲(chǔ)存、供給。2、 系統(tǒng)組成：皮帶機(jī)、原煤倉(cāng)和給煤機(jī)四、制粉系統(tǒng)1、 作用：生產(chǎn)流量足夠、 顆粒大小符合要求的煤粉， 滿足鍋爐燃燒需求。2、 組成：磨煤機(jī)、粗粉分離器、細(xì)粉分離器、煤粉 倉(cāng)、給粉機(jī)和排粉機(jī)。五、給水系統(tǒng)1、 作用：向鍋爐提供壓力足夠高的高壓未飽和水， 因?yàn)橹挥懈邏翰拍芨邷?，工質(zhì)在高溫高壓下能攜帶更 多的熱量。2、 組成：給水箱和給水泵六、通風(fēng)系統(tǒng)1、 作用：保證足夠的空氣進(jìn)入爐膛并及時(shí)排出。2、 組成：送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和煙

5、囪七、除塵系統(tǒng)1、 作用：對(duì)即將進(jìn)入煙囪高空排放的煙氣進(jìn)行除塵， 減少對(duì)環(huán)境的污染。2、 組成：除塵器汽輪機(jī)一、 作用：將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成蒸汽的動(dòng)能二、 汽輪機(jī)設(shè)備流程 :1 回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)（ 1） 組成：回?zé)峒訜崞骱统跗鳎?） 作用：抽出汽輪機(jī)中做了部分功的蒸汽，對(duì)鍋 爐給水進(jìn)行加熱，這部分蒸汽自身變成凝結(jié)水而汽化 潛熱完全被利用。2 凝氣系統(tǒng)（ 1） 組成：凝汽器和抽氣器（2） 作用： 1。建立并維持高度真空，降低汽輪機(jī) 的背壓，提高循環(huán)熱效率 2汽輪機(jī)的排氣凝結(jié)成水，以便重新送入鍋爐使用。 3 冷卻水供水系統(tǒng)兩個(gè)冷卻水用水大戶：（ 1）機(jī)組軸承潤(rùn)滑油冷卻水 （2）汽輪機(jī)乏汽冷卻水 火電廠

6、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)：三點(diǎn)一線，分散控制系統(tǒng)（DCS，即上位機(jī)的操作員站，工程師站，下位機(jī)的現(xiàn)地控制單元 和用來連接個(gè)站點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)。集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù) 通信技術(shù)、控制技術(shù)與CRT顯示技術(shù)融于一體，采用 分散結(jié)構(gòu)和危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)（ DAS） : 對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行采 集、處理，用于顯示、報(bào)警及打印報(bào)表。模擬量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)（MC$ :包括鍋爐的燃燒調(diào)節(jié) 控制、汽包給水水位調(diào)節(jié)控制、主蒸汽溫度調(diào)節(jié)控制 等子系統(tǒng)和輔助設(shè)備的控制子系統(tǒng)。開關(guān)量順序控制系統(tǒng)（SCS :對(duì)機(jī)組和輔助設(shè)備進(jìn) 行啟停的順序控制和連鎖保護(hù)。鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS :通過對(duì)爐膛的自動(dòng)吹掃、火焰監(jiān)測(cè)、

7、爐膛壓力保護(hù)以及噴油、噴煤燃燒 器管理，鍋爐連鎖保護(hù)等安全管理，保證了鍋爐的安 全火電廠輸煤系統(tǒng)的任務(wù)是卸煤、堆煤、上煤和配煤， 以達(dá)到按時(shí)保質(zhì)、保量為機(jī)組（原煤倉(cāng)）提供燃煤的目的。整個(gè)輸煤系統(tǒng)是火電廠十分重 要的支持系統(tǒng)。它是保證機(jī)組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的重要條件。輸煤系統(tǒng)是火電廠的重要組成部分，其安全可靠運(yùn)行 是保證電廠實(shí)現(xiàn)安全、高效不可缺少的環(huán)節(jié)。輸煤系 統(tǒng)的工藝流程隨鍋爐容量、燃料品種、運(yùn)輸方式的不 同而差別較大，并且使用設(shè)備多，分布范圍廣。作為 一種具有本安性且遠(yuǎn)距離傳輸能力強(qiáng)的分布式智能 總線網(wǎng)絡(luò)， lonworks 總線能將監(jiān)測(cè)點(diǎn)做到徹底的分散 （在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可帶 32000 多個(gè)節(jié)點(diǎn)），提

8、高了系統(tǒng) 的可靠性，可以滿足輸煤系統(tǒng)監(jiān)控的要求?；痣姀S輸 煤系統(tǒng)一般都采用順序控制和報(bào)警方式，為相對(duì)獨(dú)立 的控制單元系統(tǒng)，系統(tǒng)配備了各種性能可靠的測(cè)量變 送器。通過運(yùn)用 Lonworks 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將各種測(cè)量 變送器的輸出信號(hào)接入對(duì)應(yīng)的智能節(jié)點(diǎn)組成多個(gè)檢 測(cè)單元，然后掛接在 Lonworks 總線上，再通過 Lonworks總線與已有的DCS系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸煤 系統(tǒng)更加有效便捷的監(jiān)控。在輸煤系統(tǒng)中，常用的測(cè)量變送器一般有以下幾種：（1）開關(guān)量皮帶速度變送器（ 2）皮帶跑偏開關(guān)（ 3） 煤流開關(guān)（ 4）皮帶張力開關(guān)（ 5）煤量信號(hào)（ 6）金 屬探測(cè)器（7）皮帶劃破探測(cè)（8）落煤管堵煤開關(guān)

9、（9） 煤倉(cāng)煤位開關(guān)。每一種測(cè)量變送器和其相對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)共同組成智能監(jiān) 測(cè)單元，對(duì)需要監(jiān)測(cè)的工況參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。監(jiān) 測(cè)單元通過收發(fā)器接入 Lonworks 總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信， 可根據(jù)監(jiān)測(cè)到的參數(shù)進(jìn)行控制和發(fā)出報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。3、Lonworks 總線智能節(jié)點(diǎn)的一般設(shè)計(jì)智能節(jié)點(diǎn)是總線網(wǎng)絡(luò)中分布在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的基本單元，其 設(shè)計(jì)開發(fā)分為兩種：一種是基于 neuron 芯片的設(shè)計(jì)， 即節(jié)點(diǎn)中不再包含其它處理器， 所有工作均由 neuron 芯片完成。 另一種是基于主機(jī)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)， 即 neuron 芯片只完成通信的工作，用戶應(yīng)用程序由其它處理器 完成。前者適合設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，后者

10、適應(yīng)于設(shè) 計(jì)相對(duì)復(fù)雜的場(chǎng)合。一般情況下，多采用基于芯片的 設(shè)計(jì)。由于智能節(jié)點(diǎn)不外乎輸入 / 輸出模擬量和輸入 / 輸出開關(guān)量四種形式，節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)也大同小異，對(duì)此 本文只給出了節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一般方法?；谛酒闹悄芄?jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)包括控制電路、通信 電路和其它附加電路組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。圖 2 智能節(jié)點(diǎn)基本結(jié)構(gòu)圖Fig 2 Basic Structure Of Node Based On The Neuron Chip控制電路 神經(jīng)元芯片：采用Toshiba公司生產(chǎn)的3150芯片， 主要用于提供對(duì)節(jié)點(diǎn)的控制，實(shí)施與 Lon 網(wǎng)的通信， 支持對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的輸入輸出等應(yīng)用服務(wù)。 片外存儲(chǔ)器：采用

11、Atmel公司生產(chǎn)的AT29C256（Flash存儲(chǔ)器）。AT29C256共有32KB的地址空間，其中低16KB空間用來存放神經(jīng)元芯片的固件（包括Lon Talk協(xié)議等）。高16KB空間作為節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序的 存儲(chǔ)區(qū)。采用ISSI公司生產(chǎn)的IS61C256作為神經(jīng)元 芯片的外部 RAM。 I/O接口：是neuron芯片上可編程的11個(gè)I/O引 腳，可直接與外部接口電路連接，其功能和應(yīng)用由編 程方式?jīng)Q定。通信電路通信電路的核心收發(fā)器是智能節(jié)點(diǎn)與 Lon 網(wǎng)之間的接 口。目前， Echelon 公司和其他開發(fā)商均提供了用于 多種通信介質(zhì)的收發(fā)器模塊。通常采用 Echelon 公司 生產(chǎn)的適用于雙絞線傳

12、輸介質(zhì)的 FTT-10A 收發(fā)器模 塊。附加電路附加電路主要包括晶振電路、復(fù)位電路和 Service 電 晶振電路：為3150神經(jīng)元芯片提供工作時(shí)鐘。 復(fù)位電路：用于在智能節(jié)點(diǎn)上電時(shí)產(chǎn)生復(fù)位操作。 另外，節(jié)點(diǎn)還將一個(gè)低壓中斷設(shè)備與 3150 的 Reset 引腳相連，構(gòu)成對(duì)神經(jīng)元芯片的低壓保護(hù)設(shè)計(jì)，提高 節(jié)點(diǎn)的可靠性穩(wěn)定性。 Service電路：專為下載應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。Service指示燈對(duì)診斷神經(jīng)元芯片固件狀態(tài)有指示作用節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)采用Neuron C編程語言設(shè)計(jì)。Neuron C是為neuron芯片設(shè)計(jì)的編程語言，可直接支持 neuron 芯片的固化，并定義了 34 種 I/O 對(duì)象類型。

13、 節(jié)點(diǎn)開發(fā)的軟件設(shè)計(jì)分為以下幾步：（1）定義 I/O 對(duì)象：定義何種 I/O 對(duì)象與硬件設(shè)計(jì) 有關(guān)。在定義 I/O 對(duì)象時(shí)，還可設(shè)置 I/O 對(duì)象的工作 參數(shù)及對(duì) I/O 對(duì)象進(jìn)行初始化。（2）定義定時(shí)器對(duì)象：在一個(gè)應(yīng)用程序中最多可以 定義 15 個(gè)定時(shí)器對(duì)象（包括秒定時(shí)器和毫秒定時(shí)器） ， 主要用于周期性執(zhí)行某種操作情況，或引進(jìn)必要的延 時(shí)情況。（3）定義網(wǎng)絡(luò)變量和顯示報(bào)警：既可以采用網(wǎng)絡(luò)變 量又可以采用顯示報(bào)警形式傳輸信息，一般情況采用 網(wǎng)絡(luò)變量形式。（ 4）定義任務(wù)：任務(wù)是 neuron C 實(shí)現(xiàn)事件驅(qū)動(dòng)的途 徑，是對(duì)事件的反應(yīng)，即當(dāng)某事件發(fā)生時(shí)，應(yīng)用程序 應(yīng)執(zhí)行何種操作。（ 5）定義用

14、戶自定義的其它函數(shù) ：可以在 neuron C 程序中編寫自定義的函數(shù)，以完成一些經(jīng)常性功能， 也將一些常用的函數(shù)放到頭文件中，以供程序調(diào)用。4、基于Lonworks總線的火電廠輸煤系統(tǒng)與 DCS的網(wǎng) 絡(luò)集成現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與傳統(tǒng)的系統(tǒng)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集成并 協(xié)同工作的情況目前在火電廠中尚為數(shù)不多。進(jìn)一步 推動(dòng)火電廠數(shù)字化和信息化的發(fā)展，逐步推行現(xiàn)場(chǎng)總 線技術(shù)與DCS系統(tǒng)的集成是火電廠工業(yè)控制及自動(dòng)化 水平發(fā)展的趨勢(shì)。就目前來講，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與 DCS 集成方式有多種， 且組態(tài)靈活。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況， 我們知道不少大型火電廠都已裝有 DCS系統(tǒng)并穩(wěn)定運(yùn) 行，而現(xiàn)場(chǎng)總線很少或首次引入系統(tǒng)，因此可

15、采用將 現(xiàn)場(chǎng)總線層與DCS系統(tǒng)I/O層連接的集成，該方案結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)便易行，其原理如圖 3 所示。從圖中可以看出現(xiàn) 場(chǎng)總線層通過一個(gè)接口卡掛在 DCS勺I/O層上,將現(xiàn) 場(chǎng)總線系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息映射成與 DCS的I/O總線上 的數(shù)據(jù)信息，使得在DCS空制器所看到的從現(xiàn)場(chǎng)總線 開來的信息如同來自一個(gè)傳統(tǒng)的 DCS設(shè)備卡一樣。這 樣便實(shí)現(xiàn)了在 I/O 總線上的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)集成?；痣?廠輸煤系統(tǒng)無論是在規(guī)模上，還是在利用已有生產(chǎn)資 源的基礎(chǔ)上，采用該方案都是可行的，同時(shí)也體現(xiàn)了 把火電廠某些相對(duì)獨(dú)立空制系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 納入DCS系統(tǒng)的合理性。由此可見，現(xiàn)階段現(xiàn)場(chǎng)總線 與系統(tǒng)的并存不僅會(huì)給生產(chǎn)用戶帶來

16、大量收益，而且 使用戶擁有更多的選擇，以實(shí)現(xiàn)更合理的監(jiān)測(cè)與空 制。燃煤，用輸煤皮帶從煤場(chǎng)運(yùn)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(jī)內(nèi)磨成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶 經(jīng)排粉風(fēng)機(jī)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(dòng)，放出熱 量，最后進(jìn)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(jī)的作用下通過煙囪排入大氣。助燃 用的空氣由送風(fēng)機(jī)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(jìn) 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)

17、熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機(jī) 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?jī)?nèi)，再由灰漿泵送至灰 場(chǎng)。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(jìn)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(jìn)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

18、的壓力和溫度，因此 有很大的熱勢(shì)能。具有熱勢(shì)能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入 汽輪機(jī)后，便將熱勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。高速流動(dòng)的蒸汽 推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，形成機(jī)械能。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過連軸器聯(lián)在一起。 當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子的另一端帶著一太小直流發(fā)電機(jī)，叫勵(lì)磁機(jī)。 勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的直流電送至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn) 子成為電磁鐵，周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí), 磁場(chǎng)也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機(jī)定子內(nèi)的導(dǎo)線就會(huì)切割磁力 線感應(yīng)產(chǎn)生電流。這樣，發(fā)電機(jī)便把汽輪機(jī)的機(jī)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(shì)能的蒸汽從汽輪機(jī)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