生产培训-电厂概述及生产流程培训教材(ppt 36页)

商务部 目录 火电厂的开发流程 电厂类型 基本原理 燃料构成 组成与流程 火力发电厂运行 保护与控制 火电厂危害 火电厂的发展及十二五规划 一 火电厂建设开发流程 项目建议书 可行性研究报告 地方电力设计院设计 电厂选址 地方建设厅审批 用地预审 地方国土厅同意并报国土资源部审查 水资源论证 地方水利厅审查并上报水利部水利委员会 水土保持方案 地方水土保持局审核水利厅批复上报水利部水保中心 初设计 电力规划设计总院审查 电网公司同意购电 省发改委立项 上报国家发改委核准 项目环评报告 地方环保局审查 上报环保总局批复 临建准备工作 设备招标 按燃料分： 1.燃煤 （煤） 2.燃油 （石油提取汽油、煤油、柴油后的渣物） 3.燃气 （天然气、煤气） 4.余热发电厂（工业余热、垃圾、工业废料） 5.生物发电厂（桔杆、生物肥料） 6.新能源电厂（地热、风电、太阳能、核电） 二 电厂的分类 按原动机分： 1.凝气汽轮机 2.燃气轮机 3.内燃机 4.蒸汽燃汽轮机 按供出能源分： 1.凝气式汽轮发电厂 （只供电） 2.热电厂 （同时供电和供热） 按装机容量分： 1.小容量 （1000MW） 按工作压力分： 1.中低压 蒸汽压力3.92MPa， 450（单机 25MW） 2.高压 蒸汽压力810（9.9）MPa， 500/540 3.超高压 蒸汽压力1214（13.83）MPa，500/540 4.亚临界 蒸汽压力1618 （16.77） MPa，535/540 5.超临界 蒸汽压力2224（22.11）MPa，540/560 6.超超临界 蒸汽压力2535（33.5）MPa，610/630 三 火电厂的基本原理 采用煤炭作为一次能源-利用皮带传送技术-制粉系统经过处理的 煤粉输送入锅炉-煤粉燃烧对锅炉里的水一次加热之后-过热蒸汽 进入高压缸-为了提高热效率，对蒸汽进行二次加热-再热蒸汽进 入中压缸-蒸汽去推动汽轮发电机发电-已经作过功的蒸汽一部分从 中间段抽出供给其它厂矿作为热源，其余部分流经凝汽器冷却-冷却 后40度左右的饱和水作为再利用水-凝结泵将40度左右的饱和水送入 低压加热器加热-160度左右的饱和水在除氧器中除氧-利用给水 泵送入高压加热器中-高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料- -最后高温高压给水流入锅炉进行再次利用，这就是一次生产流程。 四 电厂的燃料构成 火电厂的燃料构成决定于国家资源情况和能源政策，20世纪80 年代以后，我国火电厂的燃料主要是煤。1987年，火电厂发电量的87 是煤电，其余13是烧油或其他燃料。有烟煤资源或依赖进口煤的 国家，其火电厂主要燃用烟煤，其热值高、易燃。其他煤种占较大比 重的国家，有用褐煤发电的（德国、美国、加拿大、日本、澳大利亚 ），用无烟煤发电的（日本、美国、德国、英国）；中国燃用煤一半 以上是烟煤，贫煤次之，无烟煤只占10以下；一些国家还根据石油 国际市场的情况，采用燃油和天然气发电。随着科技的进步洁净能源 得到突飞猛进的发展，核电站、秸秆电站、地热电站、风电站、太阳 能电站、水电站。 五 火电厂的组成及流程 现代化火电厂是一个庞大而又复杂的生产电能与热能的工厂。它由下 列5个系统组成： 燃料系统； 燃烧系统； 汽水系统； 电气系统； 控制系统； 在上述系统中，最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机，它们安装在发 电厂的主厂房内 ；统称为发电厂的三大系统（三大主机）。 1.燃烧系统（锅炉） 燃油系统、除渣系统、除灰系统、点火系统、输煤系统、制粉系统、 除盐水系统、烟系统、风系统、疏放水系统、电除尘系统、脱硫系统 、脱硝系统。 2.汽水系统（汽机） 凝结水系统、定子冷却水系统、转子冷却水系统、真空系统、 轴封系统、给水系统、油系统（润滑油、EH油）、工业水系统、精处 理系统、空冷系统、除氧系统。 3.电气系统（电气） 发电机及引出线、主变压器、厂用配电装置、厂用高压变压器、蓄电 池及直流、220kV配电装置、附属厂房、全厂电缆、全厂接地、全厂 起重机、全厂照明。 火电厂的三大系统 煤系统 输煤系统 含煤废水处理系统 含油污水处理系统 燃油泵房控制系统 水系统 化学补给水系统 凝结水精处理系统 循环水处理系统 汽水取样及加药系统 化学废水与净水处理系统 生活污水和灰水回收处理系统 反渗透（预脱盐） 灰系统 除灰/除渣系统 电除尘系统 脱硫系统（石粉厂）、脱硝（脱氮 ） 火电厂公用辅助控制系统火电厂公用辅助控制系统 400 r/min）: 风扇式磨煤机 竖井磨煤机 制粉系统一般可分成：直吹式制粉系统和储仓式制粉系统 给煤机：给煤机：（磨煤机前）（磨煤机前） 调节送入磨煤机的煤量调节送入磨煤机的煤量 刮板式给煤机刮板式给煤机 电磁振动式给煤机电磁振动式给煤机 皮带给煤机（调速、称重）皮带给煤机（调速、称重） 粗粉分离器：（磨煤机后） 把磨煤机来的煤粉进行粗细分离，不合格的送回磨煤机重磨。 离心式粗粉分离器 回转式粗粉分离器 细粉分离器：（旋风分离器） 把粗粉分离器来的煤粉气流进行风粉分离，不合格的送回磨煤机 重磨。 给粉机： 按照锅炉负荷需要,把煤粉仓中的煤粉均匀地送入一次风管。 叶轮式给粉机最为常用 通过调节电机转速，调节给粉量的大小 燃烧器分为:直流式煤粉燃烧器、旋流式煤粉燃烧器。 燃烧器分层设置，煤粉气流在炉内切圆燃烧。 E 煤粉层+一次风 D煤粉层+一次风 C煤粉层+一次风 B煤粉层+一次风 A煤粉层+一次风 燃烧器结构示意 AB二次风层 BC二次风层 CD二次风层 DE二次风层 FF过燃风层 燃烧器 空气预热器分为：空气预热器分为：管式空气预热器、 回转式空气预热器。 作用作用: :（安装在锅炉尾烟道中）利用省 煤器后烟气的热量加热燃烧所需的空 气，以利于燃料的着火和燃烧，并可降 低排烟温度，提高锅炉热效率。 一般将空气加热到300 400度。 通常将燃烧用的空气分成一次风、 二次风。 一次风：一次风：携带煤粉或液体、气体燃料 经燃烧器进入炉膛，为提供着火所需 的那部分风量。（占总风量的2030% ） 二次风：二次风：燃烧所需的其余7580%风量 是作为助燃的二次风。 汽水系统 过热蒸汽 除氧器 补给水 生水 低压加热器高压加热器 排气 凝结水 凝结水泵 汽轮机 发电机 过热器 锅炉 省煤器 锅炉给水 给水泵 水处理 设备 循环水泵 冷却水 凝汽器 (软化) 锅炉容量：锅炉每小时所产生的蒸汽量 锅炉分类： 按蒸汽参数分类：中压、高压、超高压、亚临界、超临界、超超临 按容量分类：(220 t/h 小型锅炉), (220-410t/h中型锅炉)， （670t/h大型锅炉） 按燃烧方式分类： 悬浮燃烧锅炉：燃料在炉膛内悬浮燃烧 沸腾燃烧锅炉：固体燃料颗粒在炉排上呈沸腾状态燃烧（流化床锅炉） 按循环方式分类： 自然循环锅炉: (靠炉外冷水下降，炉内冷水壁管中热水自然上升的锅炉) 强制循环锅炉: (当压力在16.6617.64MPa时，水、汽重度差变小，需在循环 回路中加装循环泵的锅炉) 控制循环锅炉: 直流锅炉: (当压力18.62MPa时，应采用直流锅炉) 复合循环锅炉: 主要生产厂家： 哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂、东方锅炉厂、武汉锅炉厂、杭州锅炉厂 锅炉本体 燃烧设备（包括：炉膛、燃烧器、空气预热器、烟道等） 汽水系统（包括：汽包、水冷壁、下降管、联箱、过热器、再热 器、省煤器等） 锅炉附件 炉墙及构架 汽包： (锅筒)是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，接收省 煤器来水，进行汽水分离，向循环水路供水，向过热器输送饱和蒸汽 。 水冷壁：（敷设在锅炉炉膛四周内壁）吸收热量，产生蒸汽，保护炉墙 。 过热器和再热器： 过热器：将从汽包出来的饱和蒸汽加热成具有额定温度的过热蒸 汽。（它利用高温烟气的热量加热饱和蒸汽） 再热器：将从汽轮机高压缸中膨胀做功后的蒸汽再次引入布置在 锅炉中的再热器中受热升温，再送回汽轮机中压缸中去做功。若采 用二次再热，则再将中压缸排汽再热后送回低压缸去做功。 省煤器：利用锅炉排烟加热给水的受热部件。 分为：铸铁式和钢管式；沸腾式和非沸腾式(大型锅炉常用)。 汽轮机及辅助设备 设备包括：汽机本体，调速保护及油系统，辅助设备，热力系统等 汽轮机分类： 按工作原理分类：冲动式, 反动式 按热力过程特性分类： 凝汽式汽轮机 背压式汽轮机 中间再热式汽轮机 调整抽汽式汽轮机 按主蒸汽压力分类： 低压汽轮机：主蒸汽压力 22.15 Mpa 超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力 33.5 Mpa 按机组轴数可分单轴和双轴汽轮机； 按汽缸数目分单缸、双缸和多缸汽轮机。 凝汽器：凝汽器：布置在汽轮机下部，冷却做完功的乏汽。布置在汽轮机下部，冷却做完功的乏汽。真空度越高， 产生的机械能越大，保证机组在最佳真空下运行十分重要 蒸汽进口 冷却水出口 冷却水入口 热井 抽气设备：在汽轮机 启动时建立真空，在 运行时抽出漏入凝汽 器的空气和未凝结的 蒸汽，维持凝汽器真 空度 一般采用离心式真空一般采用离心式真空 泵或水环式真空泵。泵或水环式真空泵。 回热加热器：（分立式和卧式两种） 利用汽轮机的抽汽，加热各级给水。一般有高压加热器和低压加热器 蒸汽进口 给水出口 U型管束 疏水进口 蒸汽进口 给水出口 U型管 给水进口 疏水进口 高压加热器高压加热器 疏水出口 疏水出口 低压加热器低压加热器 除氧器：除去锅炉给水中的各种气体， 主要是水中的游离氧（妨碍传热，严重 腐蚀金属）。 按外形分立式和卧式两种 按功能分：水膜式 淋水盘式 喷雾式（大型机组多用， 分成喷雾淋水盘式和喷雾填料式两种） 除氧器除氧器 凝结水 除氧水 喷雾除氧空间 深度除氧空间 凝结水 除氧水 汽轮机的调速系统和保护装置 发电厂发电的电压电压和频率频率均有要求，电压可通过变压解决，供电频 率则由发电机转速调节。 汽轮机调速系统 液压调速系统 功率 - 频率电液调速系统 ( 模拟电调系统 ) 数字电液调速系统（DEH） 组成：凝汽器、抽汽设备、冷却塔、循环水泵、凝结水泵等 汽轮机保护装置 通过控制高压油系统迅速关闭自动主汽门，切断汽轮机进汽使 之停机。 超速保护装置（在汽机转速超过额定转速10-20%时，使自动主汽门 和调速汽门迅速关闭，使发电机与电网解列） 盘车装置 低油压保护装置 低真空保护装置 振动保护装置 紧急脱扣装置 汽轮机的油系统（主机润滑油、调速润滑油） 向汽轮发电机组提供轴承润滑用油；向调速保护装置提供压力 油等。 电气系统电气系统 励磁装置 发电机主变压器 厂用变压器 低压配电装置 配电装置 输电线路 厂用电系统 升压变电所 发电机组发电机组 组成：组成：由发电机、励磁变、辅助设备组成 发电机：发电机： 基本组成：定子、转子、油冷却系统 测温元件：监视发电机定子绕组、铁芯、轴承、冷却器等重要部件的温度。 定子：定子绕组 转子：转子绕组、阻尼绕组 冷却方式： 空气冷却空气冷却：多采用轴向分段多流式通风系统 氢气冷却（外冷）氢气冷却（外冷）：冷却效果好，风组和摩擦损耗小于空气。 氢内冷氢内冷：冷却介质氢直接接触绕组导体，大大提高冷却效果。 水内冷水内冷：发电机的定子和转子均采用水内冷的发电机称为： “双水内冷”； 或定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，通风系统采用氢气冷却的“水-氢-氢 ”冷却方式。容量可达1200MW。 发电机主体 气体冷却器 六 火电厂的运行 运行主要包括：即起动和停机运行、经济运行、故障与对策； 运行的基本要求：是保证安全性、经济性和电能的质量； 就安全性而言，火电厂如不能安全运行，就会造成人身伤亡、设备损坏和事故，而且不 能连续向用户供电，酿成重大经济损失。保证安全运行的基本要求是：设备制造、安装、 检修的质量要优良；遵守调度指令要求，严格按照运行规程对设备的启动与停机以及负荷 的调节进行操作；监视和记录各项运行参数，以便尽早发现运行偏差和异常现象，并及时 排除故障；巡回监视运行中的设备及系统是否处于良好状态，以便及时发现故障原因，采 取预防措施；定期测试各项保护装置，以确保其动作准确、可靠。 就经济性而言，火电厂的运行费用主要是燃料费。因此，采用高效率的运行方式以减少 燃料消耗费是非常重要的。具体措施有以下3点。 滑参数起停。滑参数起动可以缩短起动时间，具有传热效果好、带负荷早、汽水损失 少等优点。滑参数停机可以使机组快速冷却，缩短检修停机时间，提高设备利用率和经济性 。 加强燃料管理和设备的运行管理。定期检查设备状态、运行工况，进行各种热平衡和 指标计算，以便及时采取措施减少热损失。 根据各类设备的运行性能及其相互间的协调、制约关系，维持各机组在具有最佳综合 经济效益的工况下运行；在电厂负荷变动时，按照各台机组间最佳负荷分配方式进行机组出 力的增、减调度。 电厂在安全、经济运行的情况下，还要保证电能的质量指标，即在负荷变化的情况下， 通过调整以保持电压和频率的额定值，满足用户的要求。 七 保护与控制 火电厂中锅炉、汽轮机、发电机之间的关系极为密切。任何一个环节出现事故都会影响电厂的安 全经济运行。因此，为了保证火电厂的安全经济运行，必须装备完善的保护控制装置和系统。基本的 保护方式有以下3种。 联锁保护：当某一设备或工况出现异常现象时，相关联的设备联动跳闸，切除有故障的设备或 系统，备用的设备或系统立即投入运行。 继电器组成的保护：以热工参量和电气参量的限值，以及设备元件的条件联系为动作判据，采 用各种继电器组成保护回路，对某一设备或系统进行保护。 固定的保护装置:有机械的、电动的保护装置，如锅炉的安全门、汽轮机的危急保安器、电机的 过电压保护器等。 近代的单元机组均采用综合保护连锁系统，即将机、炉、电的分别保护与单元的整体保护系统相 互协调，形成一个完善的保护系统。火电厂的基本控制方式有以下3种。 就地控制：锅炉、汽轮机、发电机及辅助设备就地单独进行控制。这种方式适用于小型电厂。 集中控制：将锅炉、汽轮机、发电机联系起来进行集中控制。例如大型电厂采用的机、炉、电 单元的集中控制。 综合自动控制：将电厂的整个生产过程作为一个有机整体进行控制，以实现全盘自动化。 上世纪80年代，大型电厂多采用单元机组。对于单元机组自动调节系统的主要控制方式有以下3种 。 锅炉跟踪调节方式：由电力负荷指令操作调节汽轮机的阀门，以控制发电机的出力。而在锅炉 方面则调节燃料输入，保证其产生的蒸汽在流量和参数方面满足汽轮机的需要。 汽轮机跟踪调节方式：以电力负荷指令控制燃料的输入，改变锅炉出力；对于汽轮机，则通过 调节汽压以决定负荷。 机、炉协调控制方式：将机、炉、电作为一个统一整体进行控制，以机、炉共同调整机组的负 荷来适应外界负荷变化的要求。 现代化电厂多采用程序控制，以提高自动化水平。程序控制是将生产过程中大量分散的操作，按 辅机与热力系统的工艺流程划分为若干有规律的程序进行控制，并结合保护、联锁条件，使运行人员 通过少数开关式按钮，即可由程控系统自动完成控制系统的操作。 八 火电厂的危害 火电厂粉尘危害 生产性粉尘是指在生产中形成的，能较长时间飘浮在作业场所空气中的固体微粒 。对于火电厂，主要有输煤系统作业场所漂浮的煤尘，锅炉运行中产生的、锅炉检修 中接触的锅炉尘，干式除尘器运行、干灰输送系统及粉煤灰综合利用作业场所的粉尘 ，电焊操作产生的电焊尘，采用湿法、干法脱硫工艺的制粉制浆系统产生的石灰、石 灰石粉尘及石膏干燥系统、脱硫废渣利用抛弃系统产生的粉尘。 硅尘一般是指游离二氧化硅的粉尘，以石英为代表的硅尘是电力行业危害性最严 重且危害面较广的一种职业性有害因素。火电厂的煤尘一般是含有10%以下游离二氧化 硅的粉尘（国家规定最高容许排放质量浓度为10 mg/m3），尘粒分散度高 ，直径小于 5 m的占73%。锅炉尘一般是含有10%40%游离SiO2的粉尘（国家规定最高容许排放 质量浓度为2 mg/m3），尘粒分散度高，直径小于5 m的占73%。焊接尘是在焊接作业 时，由于高温使焊药、焊接芯和被焊接材料熔化蒸发，逸散在空气中氧化冷凝而形成 的颗粒极细的气溶胶，焊接气溶胶再冷凝后形成极细的尘粒，其中1 m以下的尘粒约 占90%以上。电焊尘主要由铁的氧化物组成，当使用高锰焊条时，空气中的二氧化锰的 含量远远超过氧化铁的含量。除尘器、干灰输送系统及粉煤灰等综合利用作业场所的 粉尘，也是含有10%40%游离SiO2的粉尘，粒径一般在15 m以下，5 m以下的占有 相当份额。脱硫装置制粉系统的粉尘一般是含10%以下游离SiO2的粉尘。其主要成分为 CaO、CaCO3或其他脱硫剂（脱硫剂的品位一般要求纯度为90%或95%）。脱硫装置石膏 处理或废渣处理系统的粉尘一般是含10%以下游离SiO2的粉尘，其主要成分为 CaSO4.H2O或其他脱硫废渣。 粉尘的分散度越高，即粉尘粒径越小，其在空气中的稳定性越高 ，在空气中悬浮越持久，工人吸入的机会越多，对人体危害越大。呼 吸性粉尘可沉淀在呼吸性的支气管壁和肺泡壁上。长期吸入生产性粉 尘易引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病，即尘肺病，属国家法定 职业病。其中硅肺、煤尘肺、电焊工尘肺、石棉肺和水泥尘肺等均属 于以胶原纤维增生为主的尘肺。职工长期高浓度吸入含量大于10%的 游离SiO2粉尘（即硅尘），会引起硅肺病。肺组织胶原纤维性变是一 种不可逆转的破坏性病理组织学改变。目前尚无使其消除的办法。对 于这一种尘肺，尤其是硅肺的治理，主要是对症治疗和积极防治并发 病，以减轻患者痛苦，延缓病情发展，努力延长其寿命。火电厂生产 性粉尘73%以上是粒径小于5 m的呼吸性粉尘。因此一定要重视粉尘 危害后果的严重性，做好粉尘防治工作，防止尘肺病的发生，保护职 工健康。 防治具体措施如下： （1）加强对防尘设备的维护管理 提高除灰系统和制粉系统的检修质量，防止漏灰、漏粉。定期检测粉尘质量 浓度，发现超标，要采取措施。投入资金，进行技术改造，提高防尘设备的 投入率和防尘效率。对现有防尘设备做好维护管理，保证设备的正常投入， 发挥防尘作用。 （2）提高作业自动化水平 对粉尘危害大的场所，采用机械手或自动控制，实现无人值班或少人值班， 减少工人与粉尘的接触时间。 （3）增强自我保护意识 加强工人防尘知识的安全教育和培训，提高工人对粉尘危害和防治知识的认 识，增强职工的自我保护意识。电厂要为工人购置合格、高效、实用、方便 的防尘个人用品。工人在有粉尘危害的作业场所工作时，要按规定正确佩带 防尘个人用品，要象带安全帽一样养成良好的习惯。 （4）合理安排工作程序 如在锅炉检修时，要在充分做好防尘措施后，才能进入炉膛、管道工作。 （5）搞好粉煤灰出干灰系统的技术改造 静电除尘器取干灰系统若有泄漏，均是硅尘，对人体危害很大。要采 取措施，将简易取灰逐步改造为机械化自动化操作。新厂在设计时就 应考虑粉煤灰综合利用项目，在投资、设备购置、场地使用等方面为 供灰、用灰创造必要的条件，如粗细分装，配备密封性能好的输送贮 运系统、运输车辆，筑好灰外运的道路等。 （6）做好煤场、灰场的管理工作 搞好干灰堆放场所的喷淋和碾压，已满灰场要及时复土绿化，搞好厂 区（包括煤场周围）的绿化，文明生产，减少扬尘。 （7）加强脱硫系统的防尘工作 随着脱硫工程的上马，应考虑脱硫工程的制粉系统、石膏或废渣处理 系统的防尘问题。石灰石粉仓要有除尘器，输送管道阀门要严密无泄 漏。如采用湿法球磨磨制石灰石浆液的工艺，可将小于200