火力電廠生產(chǎn)過程

1、火力電廠生產(chǎn)過程火力發(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

2、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

3、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

4、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)殡娔堋ｋ娔芙?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

5、很簡單，即燃料的化學(xué)能蒸汽的熱勢能機械能電能。在鍋爐總，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?；在汽輪機中，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?。爐、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)備成為輔助設(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

6、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)?，F(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。汽輪機汽輪機又稱“蒸汽透平”，它是一種將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功的旋轉(zhuǎn)式原動機。由于它比其它類型原動機具有單機功率大、熱經(jīng)濟性高、運行安全可靠、單位功率造價低等一系列優(yōu)點，所以汽輪機成為現(xiàn)代火力發(fā)電廠和核電廠中普遍采用的一種發(fā)動機。不僅在電廠，而且還廣泛應(yīng)用于冶金、化工、船舶運輸?shù)炔块T，直接拖動各種泵、風(fēng)機、壓縮機和船舶的螺旋槳

7、等。汽輪機的排汽或中間抽汽還可用來滿足生活上和生產(chǎn)上供熱的需要，這是一種用于熱能和電能聯(lián)合生產(chǎn)的熱電式汽輪機，它具有更高的熱經(jīng)濟性，對節(jié)約能源具有重要意義。3.汽輪機的工作原理 圖11汽輪機的轉(zhuǎn)子和噴管 1軸；2葉輪；3葉片；4噴管如圖1-1高壓蒸汽從進汽管進入汽輪機，通過噴管時發(fā)生膨脹，壓力降低，流速增加，使蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槠鞯膭幽?。離開噴管的高速汽流沖擊動葉柵，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)作功，汽流的動能進一步轉(zhuǎn)換成機械功。4.汽輪機型號表示汽輪機的種類很多，為了便于使用，常采用一定的符號來表示汽輪機的基本特征，其中包括：蒸汽參數(shù)、熱力特性和功率等；這種符號的組合稱為汽輪機的型號。國產(chǎn)汽輪機的型號表示方法

8、： ×××××2.蒸汽參數(shù) 1.設(shè)計變型序號 3.額定功率（MW）4.汽輪機類型5. 汽輪機基本結(jié)構(gòu)5.1 汽輪機的結(jié)構(gòu)由以下三部分組成a. 靜止部分包括汽缸、噴嘴（靜葉）、隔板、隔板套、汽封及軸承等部件；b. 轉(zhuǎn)動部件包括動葉片及轉(zhuǎn)子（葉輪、主軸）聯(lián)軸器等部件； c. 附屬設(shè)備包括主汽閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、主油泵、輔助油泵及潤滑裝置等。5.2 各部件的作用：a. 汽缸汽缸是汽輪機的外殼，其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔絕，以形成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的封閉汽室。(如圖)b. 噴嘴噴嘴通常是由若干個噴嘴組成噴嘴組固定在噴嘴室壁上，構(gòu)成汽輪機做功

9、蒸汽的不動汽道。（如圖）c. 隔板隔板是用來固定汽輪機各級的靜葉片和阻止級間漏汽，并將汽輪機通流部分分隔成若干個級的部件。d. 隔板套 隔板套的作用是用來安裝固定隔板。e. 汽封汽輪機運行時，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，汽缸及隔板等固定不動，所以為了避免動、靜部件不發(fā)生摩擦，轉(zhuǎn)子和汽缸等之間就必須留有適當(dāng)?shù)拈g隙，然間隙的存在就要導(dǎo)致漏汽（或漏氣），這樣不僅會降低機組效率，還會影響機組的安全運行。為了減少蒸汽泄漏和防止空氣漏入，需要有密封裝置，通常稱為汽封。（如圖）l汽封體 2汽封環(huán)彈簧3汽封環(huán) 4汽封齒片 5主軸 圖2-26 汽封結(jié)構(gòu)簡圖f. 軸承汽輪機所采用的軸承有徑向支持軸承和推力軸承兩種。徑向支持軸承

10、的作用是承擔(dān)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量及由轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的離心力，并確定轉(zhuǎn)子的徑向位置；以保持轉(zhuǎn)子中心與汽缸中心一致，從而保證轉(zhuǎn)子和汽缸、汽封、隔板等靜止部分的徑向間隙在正常范圍內(nèi)。推力軸承的作用是承受蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，以保證通流部分動靜間正常的軸向間隙。3.平衡塊止動銷4.定位環(huán)5.墊片6.軸承殼體下半部7.墊片8.軸承殼體上半部9定位換鍵10. 平衡塊11.可調(diào)螺釘孔板12.防松螺母g. 葉片葉片是完成蒸汽能量轉(zhuǎn)換的部件，它按用途可分為動葉片（又稱工作葉片）和靜葉片（又稱噴嘴葉片）兩種。 （如圖）h. 轉(zhuǎn)子汽輪機的轉(zhuǎn)動部分總稱為轉(zhuǎn)子，是汽輪機中最重要的部件之一，擔(dān)負著工

11、質(zhì)能量轉(zhuǎn)換及扭矩傳遞的重任。(如圖)i. 聯(lián)軸器聯(lián)軸器是連接多缸汽輪機或汽輪機轉(zhuǎn)子與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的重要部件，借以傳遞扭矩，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子克服電磁反力矩做高速旋轉(zhuǎn)，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。j. 自動主汽閥當(dāng)汽輪機任何保護裝置動作后，都能快速斷汽源使汽輪機停機。k. 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥的作用是控制汽輪機的進汽量。l. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是：在外界負荷與機組功率相適應(yīng)時，保證機組穩(wěn)定運行，當(dāng)外界負荷變化，機組轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)能相應(yīng)地改變汽輪機的功率。之與外界負荷相適應(yīng)，建立新的平衡，并保持轉(zhuǎn)速偏差不超過規(guī)定的范圍。m. 主油泵主油泵為離心式油泵，布置在前軸承箱，經(jīng)齒形聯(lián)軸器由汽輪機主軸帶動。正常運行時

12、，主油泵除了供給調(diào)節(jié)系統(tǒng)用油外，還供給兩臺射油器所需的工作用油。n. 盤車裝置在汽輪機啟動沖轉(zhuǎn)前和停機后，使轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速連續(xù)地轉(zhuǎn)動，以保證轉(zhuǎn)子均勻受熱和冷卻的裝置稱為盤車。在啟動和停機期間盤車，可以保證轉(zhuǎn)子溫度場在圓周方向均勻，消除由于溫度場不均勻引起的轉(zhuǎn)子變形；在啟動前盤車可對轉(zhuǎn)子可能存在的彈性變形矯正，也可以在啟動前對機組進行檢查；在停機時盤車可以攪合汽缸內(nèi)的汽流，防止轉(zhuǎn)子變形。6. 凝器設(shè)備及系統(tǒng)6.1 凝汽設(shè)備的組成上圖為凝汽設(shè)備連接圖1. 汽輪機2.發(fā)電機3.凝汽器4.循環(huán)冷卻水泵5.凝結(jié)水泵6.抽汽器凝汽設(shè)備主要由：3.凝汽器4.循環(huán)冷卻水泵5.凝結(jié)水泵6.抽汽器以及這些部件之

13、間的連接管道和附件組成。6.2 凝汽設(shè)備的作用凝汽設(shè)備的作用是增大蒸汽在汽輪機中的理想焓降，提高機組的循環(huán)熱效率。另一個作用是將汽輪機的排汽凝結(jié)成水，以回收工質(zhì)，從新送回鍋爐作為給水使用。6.3 凝汽器的作用及真空的形成6.3.1 凝汽器的作用a. 將汽輪機做完功的蒸汽的排出壓力盡可能的降低，從而使蒸汽在汽輪機中的可用焓降達到最大，以提高汽輪機的工作效率。b. 把在汽輪機中做完功的排汽冷卻凝結(jié)成優(yōu)質(zhì)水，重新送回鍋爐循環(huán)使用。因凝結(jié)水溫度一般都比自然水溫高，故可減少鍋爐的燃料消耗量。此外，凝結(jié)水在凝汽器里處于飽和狀態(tài)，因而凝汽器又有對凝結(jié)水的除氧作用。6.3.2 凝汽器內(nèi)真空的形成凝汽器內(nèi)真空的

14、形成，可分為兩種情況討論。在啟動或停機過程中，凝汽器內(nèi)的真空全是由主輔抽氣器將其內(nèi)空氣抽出而形成的。在正常運行中凝汽器真空的形成主要是由于汽輪機排汽在凝汽器內(nèi)驟然凝結(jié)成水時，其比容急劇縮少，如蒸汽在絕對壓力4Mpa時蒸汽的體積比水的體積大三萬多倍，當(dāng)排汽凝結(jié)成水后，體積就大為縮小，使凝汽器內(nèi)形成高度真空。6.4 凝汽器結(jié)構(gòu)圖6.5 凝結(jié)水泵的作用凝結(jié)水泵的作用是不間斷地把凝汽器熱水井中的凝結(jié)水抽出，保證凝汽器所必須的真空。7. 抽氣設(shè)備抽氣設(shè)備的主要任務(wù)是用來在機組啟動時建立凝汽器真空；在運行時抽除從真空系統(tǒng)不嚴密處漏入的空氣和蒸汽中所含的不凝結(jié)氣體，以維持凝汽器中的高度真空。7.1 抽氣設(shè)備

15、分類汽輪機組的抽汽設(shè)備，根據(jù)其工作原理的不同，可分為射流式抽汽器和容積式真空泵兩大類。7.2 射水式抽氣器的工作原理射水式抽氣器-從射水泵來的具有一定壓力的工作水經(jīng)水室進入噴嘴。噴嘴將壓力水的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣饶?，水流高速從噴嘴射出，使空氣吸入室?nèi)產(chǎn)生高度真空，抽出凝汽器內(nèi)的汽氣混合物，一起進入擴壓管，水流速度減慢，壓力逐漸升高，最后以略高于大氣壓力排出擴散管。在空氣吸入室進口裝有逆止門，可防止抽氣器發(fā)生故障時，工作水被吸入凝汽器中。7.3 射汽式抽氣器的工作原理與射水式基本相同（只是利用的工作介質(zhì)不一樣）。7.4 容積式真空泵原理葉輪與泵殼成偏心，泵殼內(nèi)充一定數(shù)量的水，葉輪旋轉(zhuǎn)使水形成水環(huán)。相

16、鄰葉片（如圖中紅色葉片）旋轉(zhuǎn)時，與水環(huán)形成的空間（氣室）變大即進氣，空間（氣室）逐漸變小，即空氣被壓縮。多組相鄰葉片，即多組往復(fù)壓縮。8. 給水回?zé)嵩O(shè)備及除氧器回?zé)峒訜崞魇侵笍钠啓C的某些中間級抽出部分蒸汽來加熱凝結(jié)水或鍋爐給水，以提高熱經(jīng)濟性的換熱設(shè)備。8.1 加熱器的分類按傳熱方式不同，回?zé)峒訜崞骺煞譃榛旌鲜胶捅砻媸絻煞N。8.1.1 混合式加熱器可將水直接加熱到蒸汽壓力下的飽和溫度，無端差，熱經(jīng)濟性高，它沒有金屬受熱面，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，而且便于匯集不同溫度的汽水，并能除去水中含有的氣體。（如機組的除氧器）。8.1.2 表面式加熱器由于金屬受熱面存在熱阻，給水不可能加熱到對應(yīng)壓力下的飽和溫

17、度，不可避免的存在著端差，因此，與混合式加熱器相比，其熱經(jīng)濟性低，金屬耗量大，造價高而且還要增加與之相配套的疏水裝置。但是由于表面式加熱器組成的回?zé)嵯到y(tǒng)比混合式的回?zé)嵯到y(tǒng)簡單，且運行可靠，因而得到了廣泛應(yīng)用。（如機組的高低壓加熱器，軸封加熱器，冷油器及發(fā)電機空氣冷卻器等）。8.2 加熱器的型式加熱器的型式分立式和臥式兩種（如圖）圖25倒置立式U形管式高加 圖26U形管臥式高壓加熱器1半球形水室；2人孔；3管板； 1水室（圖示半圓封頭）；2人孔；3水室分程隔板；4殼體短節(jié)；5抽空氣管； 4給水接管；5管板；6遮熱板；7套管；8蒸汽接管；6過熱段端板；7殼體; 9防沖擋板；10過熱段同；11保護環(huán)

18、；8管理子；9安全閥； 12圓筒（殼體部件）；13隔板（折流板）；10上級上級疏水引導(dǎo)裝置； 14封頭（殼體部件）；15傳熱管；16活動支座；11引導(dǎo)槽；12疏冷段端板 17拉桿；18定距管；19疏冷段端板；20過熱段短節(jié)； 21疏水接管；22固定支座；23疏水進口接管8.3 加熱器的工作原理水由進水接管進入水室，先經(jīng)過疏冷段，再經(jīng)凝結(jié)段和過熱段，最后經(jīng)水室由出水接管引出。加熱蒸汽從右下部分進汽接管進入加熱器，先經(jīng)過熱段，再經(jīng)凝結(jié)段和疏冷段，最后由左下部分疏水出水接管引出。另外，上級疏水通過上部的引導(dǎo)裝置進入加熱器，疏水經(jīng)引導(dǎo)裝置分為擴容蒸汽和疏水兩股流體，其中，擴容蒸汽直接進入凝結(jié)段，而疏水經(jīng)引導(dǎo)槽由上而下流入疏冷段。8.4 除氧器8.4.1 除氧器的分類a. 除氧器根據(jù)其工作壓力的不同，可分為真空式（工作壓力小于0.0588Mpa）,大氣式（工作壓力為0.1177 Mpa）和高壓式（工作壓力為0.343 Mpa以上）三種。b. 根據(jù)水在除氧器內(nèi)流動形式的不同，除氧器有不同的結(jié)構(gòu)形式，主要由淋水盤式，噴霧式，填料式，噴霧填料式和模式等。下面主要介紹蘇丹機組旋模式除氧器。8.4.2 旋膜除氧器的工作原理與結(jié)構(gòu)a. 旋膜除氧器的原理旋膜除氧器的傳熱、傳質(zhì)方式與已有的液柱式、霧化式和泡沸式不同，它是將射流、旋轉(zhuǎn)膜和懸掛式泡沸三種傳熱、傳質(zhì)方式縮化為一體的傳熱、傳質(zhì)方