火力發(fā)電廠生產(chǎn)基礎(chǔ)知識

1、111 概論1.1 發(fā)電廠 發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工廠，電能是一種高級能源，它有潔凈，可遠距離輸送，便于利用等優(yōu)點。是國民經(jīng)濟發(fā)展中的基礎(chǔ)能源。 電能又是二次能源，按其利用的一次能源不同可以分為水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠(核電站)、地?zé)岚l(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠和火力發(fā)電廠。 火力發(fā)電廠的一次能源是燃料的熱能。211.2 火力發(fā)電廠類型 1.2.1 按燃料分類 火力發(fā)電廠根據(jù)其燃用的燃料不同又可分為不同類型的電廠。 燃用煤炭的電廠稱為燃煤發(fā)電廠； 燃用石油(產(chǎn)品)的電廠稱為燃油發(fā)電廠； 燃用天然氣、焦?fàn)t或高爐煤氣的電廠稱為燃氣發(fā)電廠； 燃用城市垃圾的電廠稱為垃圾發(fā)電廠； 燃用農(nóng)作物稭桿的電廠稱

2、為稭桿發(fā)電廠或生物質(zhì)發(fā)電廠。131 .2.2 按機組類型分類 按發(fā)電機組類型分又可分為： 機組為汽輪機的汽輪機發(fā)電廠； 機組為柴油機的柴油機發(fā)電廠； 機組為燃氣輪機的燃氣輪機發(fā)電廠； 機組為燃氣輪機和汽輪機的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠。 燃煤發(fā)電廠的燃料為煤炭，可以燒發(fā)熱量低的煤或煤矸石，價格比油、氣低得多，且資源豐富，故目前我國發(fā)電廠采用的機組絕大多數(shù)為汽輪機。 14燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)示意圖1516熱力學(xué)第一定律及其表達式 能量守恒定律： 各種能量可以相互轉(zhuǎn)換，但它們的總量保持不變。這一規(guī)律稱為能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。 能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱力學(xué)中即為熱力學(xué)第一定律：外界給熱力系的熱量等于熱力系的內(nèi)能增加

3、與熱力系對外做功的總和。 第一類永動機是不可能制成的。17熱力學(xué)第二定律 熱力學(xué)第二定律有許多不同的說法。其中一種說法為： 任何一個熱機，必須有一個熱源和一個冷源。 第二類永動機是不可能制成的。 也就是在熱力循環(huán)中，工質(zhì)從熱源所吸收的熱量不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，其中一部分不可避免地要傳給冷源而造成冷源損失。或者說：熱效率永遠小于100%。 1.3 火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程 發(fā)電廠的生產(chǎn)過程(能量轉(zhuǎn)換過程)如下： 燃料在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力循環(huán)中熱能轉(zhuǎn)化為功是通過工質(zhì)作為載體來實現(xiàn)的。一般以水為工質(zhì)，煤燃燒產(chǎn)生的熱能通過鍋爐將熱力循環(huán)的工質(zhì)水加熱成蒸汽。 蒸汽進入汽輪機，通過噴嘴將具有一定壓力溫度蒸

4、汽的熱能轉(zhuǎn)化為動能，再通過汽輪機的葉輪將作直線運動的動能轉(zhuǎn)化為作旋轉(zhuǎn)運動的動能機械能。 然后帶動發(fā)電機，通過旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)線，使其最終轉(zhuǎn)化為電能。18191.4 火力發(fā)電廠的熱力循環(huán)(汽水循環(huán))朗肯循環(huán) 熱轉(zhuǎn)換成功時，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不但要有一個熱源，還要有一個冷源。即不只是從熱源吸收熱量還要向冷源排放熱量。 朗肯循環(huán)過程：1)定壓加熱；2)絕熱(定熵)膨脹；3)定壓冷卻；4)絕熱(定熵)壓縮。 水在蒸汽鍋爐被加熱成蒸汽，從蒸汽鍋爐出來的過熱蒸汽即所謂新汽進入汽輪機做功。11001定壓加熱過程； 12絕熱膨脹過程；23定壓冷卻過程； 30絕熱壓縮過程。1火力發(fā)電廠的效率火力發(fā)電廠的效率 火

5、力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中，各個環(huán)節(jié)都有能量損失。如果以電廠鍋爐燃用煤的發(fā)熱量作為100%，則各種參數(shù)電廠的能量損失和發(fā)電效率如表下所示?；鹆Πl(fā)電廠各項損失及效率表項 目中溫中壓電廠高溫高壓電廠超高壓電廠(中間再熱)超臨界壓力電廠(中間再熱)說明鍋爐熱損失(%)111098汽輪機的機械損失(%)10.50.50.5發(fā)電機損失(%)10.50.50.5管道系統(tǒng)損失 (%)110.50.5汽輪機排汽熱損失(%)61.557.552.550.5總損失(%)75.569.56360發(fā)電全廠熱效率 (%)24.530.537401.5 火力發(fā)電廠的主要生產(chǎn)系統(tǒng) 火力發(fā)電廠的主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括： 1) 汽水系統(tǒng)；

6、2) 燃燒系統(tǒng)； 3) 電氣系統(tǒng)。 輔助生產(chǎn)系統(tǒng) 1) 供水系統(tǒng) 2) 運煤系統(tǒng) 3) 除灰系統(tǒng) 4) 鍋爐給水處理系統(tǒng) 5) 廠所電系統(tǒng) 6) 勢力控制系統(tǒng) 112113 1) 1) 汽水系統(tǒng)：汽水系統(tǒng)： 汽水系統(tǒng)主要包括鍋爐、汽輪機、凝汽器、凝結(jié)水泵和給水泵等組成的汽水循環(huán)系統(tǒng)、鍋爐給水處理系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)。114 水在鍋爐中被加熱后蒸發(fā)成飽和蒸汽，經(jīng)過過熱器進一步加熱成為過熱蒸汽，然后經(jīng)蒸汽管道送入汽輪機。 在汽輪機中，蒸汽不斷膨脹，高速流動的蒸汽沖動汽輪機的轉(zhuǎn)子，帶動發(fā)電機發(fā)電，蒸汽在膨脹的過程中壓力和溫度不斷降低，最后排入凝汽器。 在凝汽器中，汽輪機的排汽被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水。 凝

7、汽器下部的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后流經(jīng)低壓加熱器和除氧器，提高溫度并除去水中的氧 (以防止腐蝕爐管等)，再由給水泵進一步升壓，然后經(jīng)高壓加熱器、省煤器回到鍋爐 。15 2) 2) 燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng): : 燃燒系統(tǒng)包括鍋爐的燃燒部分及輸煤和除灰渣系統(tǒng)等。 煤由皮帶輸送到鍋爐房煤斗，進入磨煤機中磨成煤粉，然后與經(jīng)過預(yù)熱的空氣一起噴入爐膛內(nèi)燃燒，116煙氣經(jīng)除塵器后由引風(fēng)機抽出，經(jīng)煙囪排入大氣。 爐渣和除塵器下部的細灰通常由灰渣泵排至灰場或綜合利用。 3) 3) 電氣系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)： 發(fā)電機發(fā)出的電，除電廠自用的廠用電外，由主變壓器升壓后，經(jīng)高壓配裝置和輸電線路向外供電。電廠自用部分通常由廠用變壓器降

8、低電壓后，經(jīng)廠用配電裝置和電纜供廠內(nèi)各種輔機和檢修照明等用電。1172 鍋爐設(shè)備 鍋爐是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備。燃料在鍋爐內(nèi)燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使水變成蒸汽，?jīng)管道送到汽輪機。2.1 鍋爐的容量 鍋爐的容量也叫蒸發(fā)量，單位是噸/時。鍋爐的蒸汽參數(shù)就是鍋爐出口處過熱蒸汽的汽壓和汽溫。118蒸發(fā)量蒸發(fā)量噸噸/ / 時時汽汽 壓壓( (兆帕兆帕) )汽溫汽溫( () )配汽輪機容量配汽輪機容量( (萬千瓦萬千瓦) )爐爐 型型 35353.92(40)3.92(40)4504500.60.6鏈條爐、煤粉爐鏈條爐、煤粉爐65653.92(40)3.92(40)4504501.21.2鏈條爐鏈條爐7575

9、3.92(40)3.92(40)4504501.21.2煤粉爐煤粉爐1201203.92(40)3.92(40)4504502.52.5煤粉爐煤粉爐2402403.92(40)3.92(40)4504505 5煤粉爐煤粉爐2202209.81(100)9.81(100)5405405 5煤粉爐煤粉爐4104109.81(100)9.81(100)5405401010煤粉爐煤粉爐40040013.73(140)13.73(140)555/555555/555* *12.512.5煤粉爐煤粉爐67067013.73(140)13.73(140)540/540540/540* *2020煤粉爐煤粉爐

10、1025102517.38(177)17.38(177)540/540540/5403030煤粉爐煤粉爐1818181824.2(247)24.2(247)566/566566/5666666煤粉煤粉爐爐，直流爐，直流爐3100310026.25(268)26.25(268)605/603605/603100100煤粉爐，直流爐煤粉爐，直流爐119國外最大容量的鍋爐為4200t/h 。2.2 鍋爐設(shè)備的組成 鍋爐設(shè)備由鍋爐汽水部分、燃燒部分、鍋爐附件和鍋爐輔機組成，具體如下： 1) 汽水部分： 鍋本體 (包括水冷壁、汽包等)、過熱器和省煤器。 2) 燃燒部分： 爐本體 (爐膛和燃燒設(shè)備)、空氣

11、預(yù)熱器。 3) 鍋爐附件： 水位計、安全門、吹灰器及防爆門等。 4)鍋爐輔機： 給水泵、制粉設(shè)備 (磨煤機等)、通風(fēng)設(shè)備 (送風(fēng)機和引風(fēng)機)和除塵器。由于環(huán)保的要求鍋爐設(shè)備增設(shè)了脫硫和脫硝裝置。1201212.3 汽水部分2.3.1 鍋本體 鍋本體的作用是生產(chǎn)飽和蒸汽。按照水流動的方式，鍋爐按汽水循環(huán)方式分可分為三種型式： 1) 自然循環(huán)鍋爐； 2) 強制循環(huán)鍋爐； 3) 直流鍋爐。122 1) 自然循環(huán)鍋爐 自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)部分包括汽包、水冷壁、聯(lián)箱，上升管及下降管等，如下圖所示。123 2) 強制循環(huán)鍋爐 多用于亞臨界參數(shù)鍋爐。由于亞臨界鍋爐汽水比重差小，汽水循環(huán)差。為加強汽水循環(huán)，在循

12、環(huán)中設(shè)循環(huán)水泵。124 2) 直流鍋爐 給水進入鍋爐后，流程順序為：預(yù)熱段 (水溫逐漸升高到沸點)蒸發(fā)段 (水蒸發(fā)成飽和蒸汽) 過熱段(飽和蒸汽進一步加熱到額定溫度)。蒸發(fā)段和過熱段交界的區(qū)域稱為過渡區(qū)，在過渡區(qū)中結(jié)束蒸發(fā)，開始過熱。 臨界參數(shù)： Pc=22.115MPa； tc=374.12。1252.3.2省煤器和過熱器 1) 省煤器 省煤器由布置在鍋爐尾部煙道中的蛇形鋼管組成，它的作用是利用煙氣余熱提高給水溫度，可以節(jié)約燃料1015%。 2) 過熱器 過熱器由合金鋼管制成的，有各種不同的型式，布置在爐內(nèi)適當(dāng)位置，它的作用是將汽包內(nèi)的飽和蒸汽進一步加熱到額定溫度，成為過熱蒸汽。1262.4

13、 鍋爐的燃燒部分2.4.1 爐本體 (爐膛和燃燒設(shè)備) 爐膛是由四面爐墻和爐頂組成的燃燒室。爐膛的結(jié)構(gòu)和型式隨燃燒設(shè)備和燃燒方式而變化。按燃燒方式分，爐型有以下幾種。 1) 鏈條爐 ； 2) 煤粉爐； 3) 旋風(fēng)爐； 4) 循環(huán)流化床鍋爐。127 1) 鏈條爐 鏈條爐裝有象加寬了的拖拉機履帶似的爐排，由電動機傳動。煤連續(xù)加在爐排的前部，隨爐排向后慢慢移動。煤層的厚度和爐排移動的速度可以調(diào)整，使煤在到達爐排末端時剛好燒完，灰渣落入渣斗中。前部的煤，隨爐排向后慢慢移動。128 2) 煤粉爐 煤粉爐沒有爐排，它燒的是磨得很細的煤粉，由熱空氣經(jīng)噴燃器噴入爐膛，這部分空氣稱為一次風(fēng)。燃燒時所需大部分空氣

14、從一次風(fēng)四周進入爐膛，稱為二次風(fēng)。煤粉在懸浮狀態(tài)下著火和燃燒，在爐膛內(nèi)停留時間很短，一般1.53秒。129 3) 旋風(fēng)爐 在旋風(fēng)爐中，煤粒或粗煤粉首先在圓筒形的旋風(fēng)燃燒室中被沿切線方向進入的高速空氣 (二次風(fēng)) 帶著旋轉(zhuǎn)，并在渦旋狀態(tài) 下 強 烈 燃 燒 。 燃 燒 室 內(nèi) 溫 度 非 常 高 (1700左右)，被離心力拋向四周并粘附在筒壁上的煤粒燃燒完后，其灰渣呈液態(tài)流向出渣口。煙氣和部分未燒完的煤粉從旋風(fēng)燃燒室排出后進入爐膛繼續(xù)燃燒。130 4) 循環(huán)流化床鍋爐 循環(huán)流化床鍋爐是高效、低污染、清潔燃煤型鍋爐。其主要特點在于燃料及脫硫劑被作為一次風(fēng)的空氣多次循環(huán)，反復(fù)地進行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)

15、，爐內(nèi)湍流運動強烈，從而達到脫硫的目的。 同時，部分煤空氣混合物進入旋風(fēng)分離器后經(jīng)J型閘送回爐膛循環(huán)燃燒。 循環(huán)流化床鍋爐脫硫效率可達90%，燃燒效率與煤粉爐相近。 循環(huán)流化床鍋爐檢修周期比煤粉爐短。1311322.4.2 鍋爐燃燒器的布置 鍋爐燃燒器布置型式種類如下： 1) 四角切圓火焰燃燒型； 2) 前后爐墻對沖燃燒型； 3) “W”型火焰燃燒型。 四角切圓火焰燃燒型133前后爐墻對沖燃燒型134135“W”型火焰燃燒型1362.4.3 再熱式鍋爐 鍋爐的過熱蒸汽在汽輪機高壓缸做功后再送鍋爐，由鍋爐再熱器加熱，加熱后再返回汽輪機中壓缸繼續(xù)作功。這種鍋爐稱為再熱式 鍋爐。 超高壓及以上參數(shù)的

16、鍋爐均采用再熱式鍋爐。2.4.4 空氣預(yù)熱器 為了提高鍋爐效率并改善煤的著火和燃燒條件，供燃燒用的空氣首先在空氣預(yù)熱器中利用煙氣余熱加熱到200400?？諝鉁囟让刻岣?0，排煙溫度降低3040，鍋爐效率可以提高1.32%。 空氣預(yù)熱器一般有管式和回轉(zhuǎn)式兩種。137管式 空氣預(yù)熱器1煙氣進口，2煙氣出口；3空氣進口；4空氣出口；5低溫級空氣預(yù)熱器；6高溫級空氣預(yù)熱器；7、8風(fēng)道；9膨脹補償接頭138回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器1傳動裝置及止推軸承；2電動機；3波形管；4環(huán)向密封；5空氣；6定位軸承；7煙氣；8徑向密封。139 2.5 鍋爐附件 裝在鍋爐上的附件主要有以下幾種: 1) 水位計：測量鍋爐汽包水位

17、有就地和電子式等，；用于測量鍋爐水位。 2) 安全門：防止鍋爐超壓，閥辦上裝有彈簧，到一定壓力后壓縮彈簧，閥門自動打開。 3) 防爆門：防止?fàn)t膛超壓，到一定壓力自動爆破。 4) 吹灰器：吹掉鍋爐各受熱面上的飛灰。1402.6 鍋爐輔機 2.6.1 給水泵 給水泵的作用是將給水打進鍋爐。給水中斷可能使鍋爐遭受嚴重損壞，因此對給水泵的可靠性要求很高。給水泵有電動 (由電動機傳動) 和汽動 (由專用汽輪機傳動) 兩種。中、小型機組一般采用電動給水泵，運行比較簡單、方便。大型機組大多采用汽動給水泵，可以節(jié)省廠用電，提高熱效率。1412.6.2 制粉系統(tǒng)和制粉設(shè)備 1) 制粉系統(tǒng) 制粉系統(tǒng)通常有直吹式和

18、儲倉式式兩種。 (1)直吹式 在直吹式系統(tǒng)中，磨煤機出口的煤粉、空氣混合物由一次風(fēng)直接送入爐膛內(nèi)燃燒，沒有煤粉貯備。這種系統(tǒng)比較簡單，鋼材和投資較省，但以前存在磨煤機故障或檢修時要影響鍋爐出力，可通過設(shè)備用容量解決。 142 (2)儲倉式 在貯倉式制粉系統(tǒng)中，磨煤機出口的煤粉和空氣混合物先進入粗粉分離器,合格的煤粉進入旋風(fēng)式細粉分離器，利用離心力將煤粉從空氣中分離出來，貯存在煤粉倉中。不合格的煤粉送回磨煤機重。儲倉中的煤粉通過給粉機和排粉風(fēng)機送入爐膛燃燒。這種系統(tǒng)運行比較靈活、可靠，但較復(fù)雜，耗用鋼材及投資較多。 目前有了雙進雙出磨煤機,可一側(cè)運行，可適應(yīng)鍋爐燃料量隨負荷變化，已很少采用儲倉式

19、系統(tǒng)。143 2) 制粉設(shè)備 制粉設(shè)備為磨煤機等。 煤在磨煤機中，煤被鋼球、軋輥、錘子等撞擊、擠壓、研磨成煤粉，同時被熱空氣烘干。 排粉風(fēng)機是送粉設(shè)備，用于貯倉式制粉系統(tǒng)，它的作用是 將煤粉空氣混合物輸送至爐膛。144145項目低速磨煤機中速磨煤機高速磨煤機常用型式鋼球磨煤機球式和輥式中速磨煤機錘擊式、豎井式風(fēng)扇磨煤機轉(zhuǎn)速1520轉(zhuǎn)/分80100轉(zhuǎn)/分6001500轉(zhuǎn)/分特點結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，但體積大，笨重，用鋼材多。一般用于貯倉式系統(tǒng)。體積小，用鋼材少。耗電少(約為鋼球磨煤機的6070%)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般用于直吹式系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡單輕巧，耗電量最少，但磨制的煤粉較粗，部件損壞較快。用于直吹式

20、系統(tǒng)。適用煤種各種煤都能磨，特別適用于較硬并要求磨得較細的煤(如無煙煤)。除很硬和水分高的煤種各類都適用。主要用于松軟水分較多、揮發(fā)分較高的煤種(如褐煤和洗煤)。使用說明我國廣泛采用，歐美各國主要用于磨研無煙煤。以前我國用得較少，歐美各國廣泛采用?，F(xiàn)在我國己普遍采用。我國用得較少，德國和東歐各國用得較多。 磨煤機通常按其轉(zhuǎn)速來分類，有低速、中速和高速三種，如下表所示。 低速磨煤機增加雙進雙出鋼球磨機這一品種。為鋼球磨機采用直吹式制粉系統(tǒng)創(chuàng)造的良好的條件。該型磨煤機可一側(cè)運行，能較好地適應(yīng)直吹式制粉系統(tǒng)的運行。 鋼球磨煤機不采用直吹式系統(tǒng)，主要是因為其所耗動力90%用于帶動鋼球，在低負荷時，帶動

21、鋼球所耗動力占比例太大，運行不經(jīng)濟，故采用中儲式系統(tǒng)。雙進雙出鋼球磨煤機的出現(xiàn)為鋼球磨煤機采用直吹式系統(tǒng)創(chuàng)造了良好的條件。 146 2.6.3 通風(fēng)設(shè)備 鍋爐通風(fēng)設(shè)備：包括送風(fēng)機和引風(fēng)機。 送風(fēng)機從鍋爐房吸入空氣，升壓后經(jīng)空氣預(yù)熱器送入爐膛，風(fēng)壓和風(fēng)量根據(jù)燃燒的需要進行調(diào)整。 引風(fēng)機把煙氣從鍋爐尾部抽出排入煙囪。由于煙氣中仍含有飛灰，如果除塵器效果不好，則引風(fēng)機的葉輪磨損較快，引風(fēng)機的抽力根據(jù)爐膛內(nèi)的壓力進行調(diào)整，使?fàn)t內(nèi)壓力比爐外大氣壓稍低一些，使煙氣不致從爐膛和煙道的縫隙處噴出來。1472.6.4 除塵設(shè)備 一座40萬千瓦的電廠在采用煤粉爐時，每小時的飛灰約為30噸，如果燒劣質(zhì)煤飛灰量將達1

22、00噸左右。這些飛灰如排入大氣，就會造成嚴重污染。 因此，必須采用除塵設(shè)備，清除煙氣中的飛灰。尤其是現(xiàn)在環(huán)境保護要求越來越高。電廠更應(yīng)該設(shè)高效除塵器。148除塵設(shè)備的類型 除塵設(shè)備有以下幾種類型： 1)百葉窗式； 2)旋風(fēng)子式除塵器； 3)水膜式 除塵器、文丘里除塵器； 4)電氣除塵器； 5)布袋式 除塵器。1493. 汽輪機 3.1 工作原理 汽輪機中能量轉(zhuǎn)換的主要部件是噴嘴 (靜葉片) 和葉片 (動葉片)。蒸汽流過固定的噴嘴時壓力、溫度降低，體積膨脹，流速增高，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽苻D(zhuǎn)動的機械能。150 3.1.1 沖動式汽輪機工作原理 高速蒸汽沖動裝在葉輪上的葉片，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，蒸汽流速降低，動能

23、又轉(zhuǎn)變成作旋轉(zhuǎn)運動的機械能，這就是沖動式汽輪機的基本原理。1513.1.2 反動式汽輪機工作原理 還有一種汽輪機稱為反動式汽輪機，它的能量轉(zhuǎn)換部件是靜葉片和動葉片。在這種汽輪機中，蒸汽既在靜葉片中降低壓力和溫度，又在動葉片中降低壓力和溫度，將熱能變?yōu)閯幽?，依靠汽流噴出產(chǎn)生的反作用力，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，與噴氣式飛機的原理相似。152 除了容量很小，蒸汽參數(shù)較低的汽輪機只有一級噴嘴和葉片外，一般汽輪機都是多級式的，有多級噴嘴和葉片。例如，超臨界60萬千瓦汽輪機共有23級葉片，高壓缸10級，中壓缸6級，低壓缸47級。 蒸汽逐級流過噴嘴和葉片。從每級噴嘴出來的高速蒸汽都沖動葉片使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，最后一級葉片出口

24、處蒸汽壓力、溫度都很低，壓力低于大氣壓力。531543.1.3 汽輪機的分類 汽輪機可按不同條件進行分類。 1) 按工作原理分 (1) (1) 沖動式汽輪機：沖動式汽輪機：主要由沖動級組成，蒸汽主要在噴管葉柵(或靜葉柵)中膨脹，在動葉柵中只有少量膨脹。 (2) (2) 反動式汽輪機：反動式汽輪機：主要由反動級組成，蒸汽在噴管葉柵 (或靜葉柵)和動葉柵中都進行膨脹，且膨脹程度大致相同。 155 2) 按熱力特性分 ( (1) 1) 凝汽式汽輪機：凝汽式汽輪機：蒸汽在汽輪機中做功 ，做完功后的蒸汽在低于大氣壓的真空狀態(tài)下進入凝汽器凝結(jié)成水。 若將蒸汽從汽輪機某級后引出至鍋爐再次加熱，然后返回汽輪機

25、繼續(xù)做功，這種型就是中間再熱式汽輪機。 (2) (2) 背壓式汽輪機：背壓式汽輪機：汽輪機的排汽壓力大于大氣壓力，排汽全部直接供熱用戶使用，而不設(shè)凝汽器。 當(dāng)排汽作為其它中、低壓汽輪機的工作蒸汽時，又稱前置式汽輪機。156 (3) (3) 抽汽凝汽式汽輪機：抽汽凝汽式汽輪機：從汽輪機中間某級后抽出一定的可以調(diào)整參數(shù)、流量的蒸汽對外供熱，其余汽流排入凝汽器?？煞譃橐淮握{(diào)整抽汽式汽輪機和兩次調(diào)整抽汽式汽輪機。 (4) (4) 抽汽背壓式汽輪機：抽汽背壓式汽輪機：具有調(diào)整抽汽的背壓式汽輪機，調(diào)整抽汽和排汽都分別供熱用戶。157 3) 按主蒸汽壓力分 按不同的壓力等級可分為： (1) 低壓汽輪機：主蒸

26、汽壓力為1.21.5MPa。 (2) 中壓汽輪機：主蒸汽壓力為24MPa。 (3) 高壓汽輪機：主蒸汽壓力為610MPa。 (4) 超高壓汽輪機：主蒸汽壓力為1214MPa。 (5)亞臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力為1618MPa。 (6) 超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力為22.1MPa。 (7) 超超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力為25MPa。1583.1.4 汽輪機的型號 我國生產(chǎn)的汽輪機所采用的系列標(biāo)準及型號已經(jīng)統(tǒng)一，汽輪機型號的表示方法是： 變型設(shè)計序號 蒸汽參數(shù) 額定功率 (MW) 汽輪機類型 (代號) 159代 號型 式代 號型型 式式代 號型 式N凝汽式CC 兩次調(diào)整抽汽式Y(jié)移動式B背壓式

27、CB 抽汽背壓式HN核電汽輪機C一次調(diào)整抽汽式 CY 船用汽輪機的代號如下表所示。160型 式參數(shù)表示方式示 例凝凝式蒸汽初壓N508.83凝汽式(具有中間再熱)蒸汽初壓/蒸汽初溫/再熱溫度N30016.7/538/538抽汽式蒸汽初壓/高壓抽汽壓力/低壓抽汽壓力CC123.43/0.98/0.12背壓式蒸汽初壓/背壓B258.83/0.98抽汽背壓式蒸汽初壓/抽汽壓力/背壓CB8.83/1.47/0.47汽輪機型號表示方式如下表。容量(萬千瓦)汽壓(兆帕)汽溫()類型0.63.43 (35)435凝汽式、抽汽式、背壓式1.23.43 (35)435凝汽式、抽汽式、背壓式2.53.43 (35

28、)435凝汽式5.03.43 (35)435凝汽式2.58.83 (90)535凝汽式、抽汽式、背壓式5.08.83 (90)535凝汽式、抽汽式10.08.83 ()90535凝汽式12.5 / 13.513.24 (135)550/550凝汽式20.013.24 (135)535/535凝汽式、抽汽式30.016.170(170)550/550凝汽式、抽汽式60,024.2 (165)535/535凝汽式100 .025.00(255)600/600凝汽式汽輪機容量等級如下表：161國外最大單機容量的汽輪機為1300MW。3.2 結(jié)構(gòu) 汽輪機本體是由靜止部分 (如汽缸、噴嘴、隔板等) 和轉(zhuǎn)

29、動部分即轉(zhuǎn)子 (大軸、葉輪、葉片等) 組成的。3.2.1 汽缸 汽缸即汽輪機的外殼，為一封閉汽室。中、低壓參數(shù)的汽輪機只有一個汽缸，在水平面處分成上下兩半 (上汽缸和下汽缸)，用螺栓連接，這種汽輪機稱為單缸式汽輪機。162163大軸大軸 高壓以上參數(shù)的汽輪機一般有兩個 (高、低壓) 或更多的汽缸，分開布置，用管道連接，這種汽輪機稱為多缸式汽輪機，例如，我國制造的30萬千瓦汽輪機有1 個高壓缸、1 個中壓缸和2個低壓缸，共4 個汽缸，如圖下所示。16430萬千瓦汽輪機示意圖165166汽輪機高、中、低壓下汽缸及轉(zhuǎn)子 3.2.2 噴嘴(靜葉片)、隔板 在多級式汽輪機中，第一級噴嘴裝在汽輪機汽缸前端

30、調(diào)速汽門下面，以后各級噴嘴裝在隔板上。隔板分成上下兩半，分別固定在上下汽缸內(nèi)，用來將各級葉輪隔開。1673.2.3 大軸和葉輪 大軸是傳遞機械能的轉(zhuǎn)動部件，軸上有葉輪，在其外緣上安裝葉片，如下圖所示。1683.2.4 葉片 葉片要求強度高，線型好 (有較高的效率)，抗腐蝕抗振性能好。由于蒸汽在汽輪機中逐級膨脹，體積越來越大，因此，從前到后各級葉片越來越長。長葉片對線型、強度和制造工藝要求更高。大容量汽輪機由于受末級葉片長度的限制，低壓部分均采用多缸結(jié)構(gòu)，將中壓缸出來的蒸汽分成幾個低壓缸中膨脹做功，然后排到凝汽器。低壓缸數(shù)目與末級葉片長度有關(guān)。169 例如，20萬千瓦汽輪機末級葉片用500毫米的

31、長葉片要兩個低壓缸，若用940毫米的長葉片只要一個較大的低壓缸，可以簡化汽輪機結(jié)構(gòu)，節(jié)省鋼材，降低造價。我國制造的30萬千瓦汽輪機，末級葉片長700毫米， 600MW機組末級葉片長度為1028毫米。目前國外3000轉(zhuǎn)/分的汽輪機最長葉片的長度為1400毫米。1701711723.2.5 汽封 多采用迷宮式。防止高壓側(cè)蒸汽漏出，防止空氣漏入低壓側(cè)及上一級葉輪的蒸汽通過隔板漏入下一級。3.2.6 調(diào)速系統(tǒng)及危急保安器 在負荷變化時，調(diào)節(jié)汽輪機轉(zhuǎn)速，使其保持在額定轉(zhuǎn)速。 危急保安器是汽輪機保安措施。當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速10%時，該裝置受離心力作用飛錘飛出，通過操作機構(gòu)將主汽門關(guān)閉。 3.2.7

32、油系統(tǒng) 供給汽輪機及發(fā)電機軸承的潤滑油。173迷宮式 汽封危急保安器174汽輪機調(diào)速系統(tǒng) 3.2.8 汽輪機的附屬設(shè)備 汽輪機的附屬設(shè)備包括凝汽設(shè)備 (凝汽器、抽氣器、凝結(jié)水泵等) 和回?zé)嵯到y(tǒng) (低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器等)。 1) 凝汽設(shè)備的主要任務(wù) (1) 在汽輪機排汽口建立并保持高度真空，以降低排汽力，提高熱力循環(huán)的熱效率； (2) 獲得供鍋爐給水用的純凈凝結(jié)水。 2) 凝汽器的種類 凝汽器按照蒸汽凝結(jié)時熱交換的方式分，可劃分為兩類：即混合式凝汽器和表面式凝汽器。濕冷混合式凝汽器目前電廠已不采用。 1751外殼；2冷卻水管；3管板；4冷卻水進水管；5冷卻水回水室；6冷卻水出水管；7

33、熱井；8空氣冷卻區(qū)；9空氣冷卻區(qū)擋板；10主凝結(jié)區(qū)；11空氣抽出口；12冷卻水進水室；13冷卻水出水室表面式凝汽器結(jié)構(gòu)圖表面式凝汽器176 凝汽設(shè)備的作用是將汽輪機排汽凝結(jié)成水，并在凝汽器中形成高度真空，凝結(jié)水則經(jīng)過凝結(jié)水泵打到除氧器。 表面式凝汽器的外殼中裝有很多冷卻水管，如圖上所示，管內(nèi)通冷卻水。管外為汽輪機的排汽。排汽凝結(jié)成水后匯流于下部集水箱，體積縮小約120倍左右，在凝汽器的內(nèi)部即形成真空，但還有不能凝結(jié)的氣體，必須用抽氣器抽走，以便保持凝汽器的真空。 177 2) 回?zé)嵯到y(tǒng) 回?zé)嵯到y(tǒng)由低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器等組成，它的作用是從汽輪機抽出部分蒸汽來加熱凝結(jié)水，提高進入鍋爐前的

34、給水溫度，減少排入凝汽器的蒸汽量和它的潛熱損失。以降低發(fā)電煤耗。一般中溫中壓汽輪機有34級加熱器，高溫高壓汽輪機的回?zé)嵯到y(tǒng)有58級加熱器。1785萬千瓦汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)179 (1) 高、低壓加熱器 高、低壓加熱器由1 個外殼和許多銅管或鋼管所組成，凝結(jié)水在管中流過，被管外的蒸汽加熱。在給水泵前的加熱器由于通過凝結(jié)水，其壓力低，稱為低壓加熱器，在給水泵后的加熱器，通過的給水壓力高，稱為高壓加熱器。 180181(2) 除氧器 由于凝汽設(shè)備和凝結(jié)水泵入口等都處于真空狀態(tài)，難免有空氣漏入凝結(jié)水中，因此，凝結(jié)水在進入鍋爐前必須先經(jīng)除氧器除氧，同時，發(fā)電廠汽水系統(tǒng)的補給水也要除氧。除氧器是由除氧塔和水箱

35、組成的，凝結(jié)水和鍋爐補充水由上部進入 ，在塔中散成水滴，被下部引入的抽汽加熱到沸點。氧和二氧化碳從水中逸出排入大氣，水則流到儲水箱，然后用給水泵打到鍋爐。1824 汽輪發(fā)電機 現(xiàn)代汽輪發(fā)電機都是三相交流發(fā)電機，它的轉(zhuǎn)速大多為3000轉(zhuǎn)/分，應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?.1 基本原理 天然磁鐵都有南極和北極，磁鐵周圍有磁力 (對鐵類金屬有吸力和排斥力) 的地方稱為磁場。通常用磁力線來表示磁場的存在和強度。 如將導(dǎo)線繞在鐵棒上，通以直流電，鐵棒即成為電磁鐵，它同天然磁鐵具有同樣的特性。83天然磁鐵電磁鐵84 當(dāng)導(dǎo)線在磁場中移動，“切割”磁力線時 (或磁場移動，磁力線切割導(dǎo)線)，在導(dǎo)線中

36、就產(chǎn)生電壓，稱為感應(yīng)電壓 ，此時如將導(dǎo)線兩端連通，就會有電流通過，稱為感應(yīng)電流。 汽輪發(fā)電機即按照上述原理制成，它包括轉(zhuǎn)子和靜子兩部分，分別繞有導(dǎo)線制成的線圈。轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)通以直流電，產(chǎn)生磁場，并形成一對南北磁極。靜子線圈分成三組 (即三相)，沿圓周120布置，如圖下所示。三相交流發(fā)電機原理導(dǎo)線切割磁力線圖 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，磁場隨著旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)動一圈，磁力線順次切割靜子的每相線圈，產(chǎn)生電壓。當(dāng)北極磁場經(jīng)過線圈時，產(chǎn)生正電壓，當(dāng)南極磁場經(jīng)過線圈時，產(chǎn)生負電壓。因此，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，靜子每相線圈的電壓方向變化一次，即從零增加到正的最大值，再從正的最大值減到零，然后改變方向，再從零變化到負的最大值，又從負的最大值變化到零，如上圖示。185容 量(萬千瓦)電 壓(仟伏)功率因數(shù)冷卻方式0.66.30.8空氣冷卻1.26.3，10.50.8空氣冷卻2.56.3，10.50.8空氣冷卻5.010.50.8氫冷和雙水內(nèi)冷10.10.50.8轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷，靜子氫冷12