秦龙发电厂电气部分设计开题报告终版.docx

2015届热能与动力工程专业毕业设计论文毕业设计（论文）开 题 报 告题 目 秦龙发电厂 电气部分设计 专 业 热能与动力工程 班 级 * 学 生 * 指导教师 * 2015年一、毕业设计(论文)课题来源、类型毕业设计（论文）课题来源：在老师的指导下，结合所学专业的内容和已签单位的工作需要，运用所学的关于电气设备的知识，结合所需设计电站即秦龙发电厂的类型特点而进行的选题设计该题目指导老师是：西安理工大学李郁侠教授。毕业设计(论文)课题类型：工程设计。二、选题的目的及意义 1选题的目的：通过此次毕业设计了解秦龙火力发电厂行业特点及火电厂内部结构；通过此次毕业设计熟悉秦龙火电厂节能减排，热电联产等优化方式；通过此次毕业设计改善火电厂经济运行等，最大限度的发挥经济效益，并减少事故的发生；通过此次毕业设计培养自己对电力工程技术设计的能力。2选题的意义：通过毕业设计使自身初步学会资料的收集、整理和分析、评价的方法，培养自身进行调查研究和查阅、运用资料的能力；培养自身撰写论文的能力，使自身在计算、制图、量测方法、成果的整理分析和文字表达能力以及在工程中间统筹全局的观念上得到次系统、严格的综合性训练，同时通过实际工作提高自身缜密的思维、严格的科学态度和严谨的学风。目前采用最广泛的发电形式是利用煤的燃烧来获得电能，而我国煤的储量也是相当丰富的，因此本课题的提出具有很大的现实意义，如何设计好火电厂的电气主接线及各项保护性措施，就显得尤为重要； 通过此次设计，对火电厂气一次、二次系统，保护系统等方面做出全面的优化，对电厂经济、安全、稳定运行具有很大的帮助。三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势火力发电厂由三大主要设备锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。 本文以秦岭火电厂作为研究背景，针对火力发电厂的电气部分进行设计和研究，提出可行性的主接线方案，并对电气二次部分，节能减排等方面进行研究和探索。1电气二次部分： 1.1对于电气控制系统而言，存在的主要问题是：（1）单元机组中锅炉、汽机和发电机变压器组，厂用电等的控制水平不协调，多数电厂没有实现单元机组统一值班，辅助车间和辅助系统自动化水平不高，值班人员偏多。（2）单元机组控制室大，控制系统结构没有跟上世界最新技术发展，电缆及其工程量愈来愈大。（3）机组自动化功能水平与国际先进水平尚有差距。（4）单元机组控制中心进一步智能化，自动化、控制室小型化，发变组和厂用电的顺序控制进入分散控制系统（DCS），使电气控制与锅炉、汽机等热工控制的方式和水平相协调，为实现炉机电单元统一值班创造良好的条件。炉、机、电实现全CRT监控，取消后备监控设备（包括传统控制盘），网络控制计算机化，同样实现全CRT监控，纳入第一单元控制室，取消网络控制室，两台单元机组的控制室面积由目前规定的350400m2缩小到150m2以下。1.2电气自动化技术代替超限报警和连锁跳机伴随着计算机水平的进步，发电厂自动化水平也在突飞猛进。电气自动化系统的日新月异也为火力发电厂的数据采集和信息通信等开拓了新的技术发展领域。火力发电厂中电气自动化系统的监控装置不仅可以实现对交流采样的测量保护和监控，而且可以通过新型计算机的监控与保护实现现场总线技术与工业以太网的网络形成。在传统的火力发电中所采用的系统控制和保护手段为报警和连锁，仅仅只能实现超限报警以及联锁跳机的波动性控制和保护而通过创新电气自动化技术，可以通过采用计算机的控制保护技术，实现对电气自动化系统的运营检测和故障诊断等，从而提前发现火电设备的系统隐患，并改变控制和保护策略，采取诸如系统冗余等一些主动性控制和保护措施，对系统故障的范围进行自动控制，防患于未然，保证电气自动化系统能够继续保持运行状态另外，也可以使实现电气自动化系统设备从预防维护的被动和事故后维修转化为预防维护的预知和设备维修的同时进行1.3电气系统进入强电控制方式及微机监控时代发电厂的控制方式有强电一对一控制，弱电选线控制及微机监控三种方式。控制回路直接关系到断路器的跳合闸，对可靠性要求较高。目前，大部分断路器的操动机构只有强电参数，如用弱电控制需要通过强弱电转换环节来实现，接线复杂，可靠性很低，因此，火力发电厂中为保证操作的可靠性，不采用弱电控制。强电控制具有接线简单清晰，运行方便，调试方便，安全可靠等优点，因此，大中型火力发电厂中均采用强电控制方式。随着时代的发展，科学技术的进步，微机综合自动化技术也已成熟，并在变电所中广泛应用，同时取得了丰富的工程经验和运行经验。发电厂采用微机监控方式，将电气控制进入DCS系统，可极大的提高机组的自动化水平，为实现炉机电单元统一值班创造良好的条件。同时，也符合2000年示范电厂电气自动化设计的原则和目标。火力发电厂电气系统采用微机监控是时代的要求，也是科学技术发展的必然结果。1.4微机型闪光报警器广泛应用于中央信号系统发电厂的中央信号系统是全厂信号的核心，现行工程设计中，有传统的采用冲击继电器及光字牌组成的能重复动作，可手动、自动复归的中央信号系统，也有采用微机闪光报警器组成的中央信号系统。由冲击继电器组成中央信号装置，在过去的工程设计中广为应用，但随着科学技术的进步，其存在的缺点也逐渐暴露出来，如报警信号单一，不能记忆瞬时信号，可靠性差，光字牌灯泡寿命短，功耗大，发热严重，回路复杂，维护工作量大，在大中型火力发电厂中与热控专业选型不同，外型不美观等，现行工程设计中，已逐渐将其淘汰。而微机型闪光报警器具有信号瞬时保持，光字牌闪光，信号回路设计不须考虑重复动作问题，信号数量从原理上讲可不受限制，接线简单，技术含量高，外型美观，功能齐全的特点，在现行工程设计中广为采用。1.5微机型自动准同期装置是技术发展的必然趋势为保证电力系统可靠，经济运行，减轻运行人员的劳动强度，发电厂装设各种自动装置，如备用电源自动投入装置，自动重合闸装置，自动准同期装置，发电机自动调整励磁装置等。现行工程设计中，自动重合闸装置及发电机自动调整励磁装置均采用微机型，而对于自动准同期装置，以往工程设计中，一般均采用ZZQ-3A、ZZQ-3B、ZZQ5型集成电路型装置，可满足大、中型火力发电厂安全运行的要求，近年来也开始有微机型自动准同期装置问世，微机型自动准同期装置是技术发展的必然趋势，今后工程设计中应有目的，有步骤的加以使用。1.6总结针对我国火力发电厂的现状而言，解决其功能分散以及物理分散也是其中的一个目标，因此只有提高整个火力发电厂的综合自动化水平，才能够使全厂逐步实现信息系统网络化以及监控的网络化。将自动化一体装置引入我国火力发电厂是势在必行的，有了自动化一体装置的运用，使控制系统得到了进一步完善我国电气二次系统控制技术的不断完善，同时，在不久的将来，锅炉系统工况的稳定以及火力发电厂用电的切换时间也会得到技术上的提高。会共同促进我国火力发电厂的蓬勃发展，满足人们日常生活和工作的需要，应不断完善我国的电力产业，使之朝着有利的方向发展。2关于节能减排：我国能源结构主要以煤炭为主，但是煤炭的利用率低，在燃烧后会释放出粉尘、二氧化硫等有害物质，从而严重污染环境。火电厂是煤炭消耗及污染排放大户，加强火电厂节能减排是我国开展节能减排工作的关键。所以，火电厂在生产过程中，要能够降低能源消耗，建立 “环保、 节能、降耗”的生产模式。煤、石油及天然气等化石能源属于一次能源且储量有限，随着不断的开采与使用，其开采成本也在不断增加，火电厂采取节能减排措施，能够有效地提高化石能源的利用率，减少能源消耗。与此同时，还能够进一步降低火电厂的生产成本，提高火电厂的经济效益， 为火电厂创造出更多的综合效益。根据我国现如今火电行业现状总结得出以下问题与应对措施：2.1技术方面：2.1.1热力系统节能技术有待提高目前，由于我国火电厂在应用热力系统节能技术时，缺乏完整的热力系统节能理论指导且维护不当，机组的热经济性较低，所以，必须要进一步扩大热力系统节能技术的应用范围。要能够采取节能诊断、优化改造、 能损监测等方法来达到节能的目的；要能够遵循热力系统节能理论来对热力系统进行设计与改造，进一步提高锅炉排烟余热回收利用技术、化学补充水系统节能技术、锅炉排污水余热回收利用技术等技术的应用水平，从而优化热力系统结构，提高火电厂的经济性。2.1.2柔性密封改造技术代替空气预热器空气预热器结构比较庞大、密封性较差，使用一段时期后会出现空预器漏风的现象，从而增加风机能耗、降低锅炉效率。因此，可以选用柔性密封改造技术改造锅炉，当然也可以改造风机，使其与相关设备达到协联优化，例如轴流风机转子节能改造技术、动叶可调技术等。2.1.3优化燃煤方式尽量减少不完全燃烧热损耗配比风量、合理设定过剩空气系数能够将损失降到最低，因此在增加负荷过程中，要能够适当增加风量及燃料量，风量调整需要优先于燃料量；而在减负荷的过程中，要先减少燃料量再减风量，这样才能确保燃料的完全燃烧，减少燃料的不完全燃烧热损失。保证燃煤等原料的质量。为了能够保证火力发电厂的厂用电率及煤炭的消耗在控制范围内，必须要严格的控制燃煤的质量，减缓燃煤锅炉等设备的消耗速度，保证设备安全稳定的运行，极大程度的降低火力发电厂的生产成本。2.1.4充分利用锅炉排烟余热以降低燃料成本提高蒸汽参数；降低汽轮机的排汽参数；减少锅炉烟气的排放热损失。使用低温省煤器,充分利用锅炉排烟余热，在机组运行条件不变的情况下，使得更多的蒸汽进入低压缸做功，从而起到充分利用锅炉排烟余热的作用。还能够降低进入吸收塔的烟气温度，减少吸收塔工业冷却水消耗，为火力发电厂节省大量燃料，从而既降低燃料的成本费用，也间接地保护生态环境。低温省煤器不仅可以解决问酸腐蚀等方面的问题，而且可以减少受热面灰堵灰问题。低温省煤器可以通过加热凝结水提高机组热效率，同时降低的排烟温度，提高除尘效率。虽在国内的运用还属于起步阶段，但在国外大机组上的运用已经积累了丰富的经验。随着国内工程的运用和推广，可以积累更多的设计、制造和运行维护经验，进一步降低设备造价，达到“节能减排”，提高电厂经济效益和环保排放的目的。面对当前世界能源储量的不断下降以及能源价格的不断上升，低温省煤器将会在火力发电厂中得到更多的应用，并且在相关的技术上也将得到不断地弥补和改进，发挥出更大的功效。2.1.5改进汽轮机组设备以减耗提高汽轮机组的运行效率。由于汽轮机内的蒸汽在运行中存在着热能的转化，导致了气流与喷嘴是一定会产生摩擦的，余速损失以及叶片顶部间隙漏汽也会产生一部分的能量损失。可以通过利用反动度在冲动级中的应用，不断的加快动叶栅在蒸汽流过的速度，同时还可以采用窄型叶栅和浓缩型叶片的方法，降低低喷嘴的热损失；避免余速损失的产生，应将汽轮机组的排气管改用扩压的方式，将产生余速能量回收以降低余速损失。2.1.6大力发展大中型机组是未来趋势关停小容量机组，大力的推行使用大容量机组。火力发电厂中的蒸汽动力设备主要是根据相关的热力学或动力学原理进行运行，所以为了能够科学合理的实现火力发电厂的节能减排，在容量机设备的使用上成为了关键，容量机的容量越大，消耗的能源就越小。所以为了实现节能减排，推广和使用容量大的及参数高的容量机或火电及成为了一项重要的改进施，能够进一步提高火力发电厂的能源利用效率，促进火电发电厂更好的发展调整火力发电厂的电源结构，不断的开发新的可再生能源和清洁能源。在火力发电厂的运行过程中，相对于能源、核电及水电等发电的比重，火电装机的容量比重明显占据更大的比重，所以为了促进发电厂的快速发展， 加大对可再生能源和清洁能源的研发力度，具有非常重要的现实意义。2.2政策与管理方面：2.2.1电厂管理落后，人员意识不强大部分火电厂的管理机制还比较落后，对节能减排的重视程度还不够，在火电厂的管理中还没有利用现代化的管理思想，员工的工作热情没有被激发出来，领导在火电厂的工作中把关注点过多的放在安全建设上，而忽视了节能减排建设，没有意识到节能减排其实是和可持续发展有着重要的关系的。其次是管理的方法缺乏科学性以及人才结构缺乏合理性，火电厂的领导虽然对于火电厂的相关技术掌握的比较全面，但是真正在管理人的方面，并没有达到很高的水平，更没有一套比较科学的管理方法来对员工进行科学的管理。因此，在工作过程中，对于员工工作热情和积极性的激发就不够。并且高端人才匮乏，比如缺乏一些高级的技工和掌握高科技的人才。2.2.2应紧跟国情国策，加强监督，提高标准随着火电厂装机容量的增加，电力行业节能减排的压力也在不断增加，如果仅仅依靠行政手段及技术措施，是难以有效保障节能减排工作取得良好的效果，这就需要为火电节能减排工作提供制度保障。我国已经将“保护环境、节约资源”写入法律并作为我国的基本国策,但是在实际实施过程中，还没有完全实现节能减排的规范化与制度化，在具体实施过程中，主要依靠签订责任书、专项执法等方式。另外，目前我国火电厂二氧化硫排放量控制、环境评价及排污收费等方面的法规条例存在不配套及不协调的现象，法规制度缺陷直接影响到管理工作的有序开展，从而使得制度执行难以达到良好的效果。所以，政府及相关部门要能够通过科学合理的制度设计来进一步完善市场激励机制，从而调动火电厂参与节能减排工作的积极性与主动性。例如，可以根据供电企业使用的资源种类不同，来制定不同的上网电价；对于积极推进节能减排工作且效果较佳的火电厂，可以给予一定的财政补贴及信贷支持；相关部门要能够科学制定火电厂节能减排的技术标准，并对火电厂的排污加强监督与管理，要能够随着节能减排工作的推进，进一步提高火电厂的行业准入门槛，在发展过程中逐渐淘汰火电行业的落后产能，以加强节能减排的日常管理。2.2.3提高节能减排工作实效，企业管理是关键。企业要能够在日常管理工作中，科学设置热气温、真空、燃油量及脱硫率等关键指标，从而进一步优化管理与操作流程；企业要能够不断完善岗位责任制，设立厂级技能领导小组、部门节能小组及班组节能员的三级管理体系，确保节能管理工作的全方位及全过程性；企业需要以部门为划分依据， 实行以定量考核为主、定性考核为辅的考核机制。此外，企业还要能够通过激励机制来充分调动员工参与节能减排工作的积极性，认真听取员工关于节能减排的合理企业还需要定期组织节能技术培训活动，以火力发电厂节能减排手册为依据，提高员工的烟气脱硫技术、大型节能改造技术及火电厂烟气脱硝技术等专业技术的水平。最后，企业需要认真研发节能减排技术，完善节能减排服务体系，强化节能环保电力调度，提高本企业的节能减排技术水平总而言之，为了实现我国火力发电厂的健康快速的发展， 实现我国可持续发展战略，减少我国能源的消耗，降低环境污染，火力发电厂在我国的节能减排工作中占有很重要的地位。通过科学合理的规划、加强对火力发电厂中的能源消耗控制，做好火力发电厂的生产管理工作，以节约煤炭、石油、电力以及水资源等资源为重心，以优化资源的结构布局为中心，最大程度地降低火力发电厂的能源资源消耗，提高能源资源使用效率，实现对我国重要战略资源的合理优化配置，保证我国各大火力发电厂生产总值能源消耗降低和污染物排放量减少的目标，促进火力发电厂及电力行业的可持续发展，实现我国国民经济的可持续长远发展。参考文献1牛洪海.火电厂节能减排的重要性及解决措施J. 建材与装饰，2014，(31)：172-173.2郑志文.齐明震.黄增袖.关于火电厂节能减排现状及其对策J. 科技致富向导，2014，(16)：316 .3宋五异.火力发电厂“节能减排”技术J.山东工业技术，2014，(20)：201 .4黄丽萍.浅谈火力发电厂的节能减排有效策略J.大科技，2014，(27):107-108.5郝庆福.火电厂锅炉燃烧优化方法分析与研究D.保定：华北电力大学，2011：26邓安付.火力发电厂电气二次系统的现状及发展分析J.中国高新技术企业，2013，（248 ）：132-134. 7朱治海.火力发电厂电气二次系统的现状及发展J.电力自动化设备，2001,21（1）：43-46.8孙广鹏.王 昆.张 峰.张传成.边广洁.小型火力发电厂电气二次系统的现状及发展分析J.黑龙江科学，2014，5（10）：204. 9刘效武.刘建平.电气自动化技术在火力发电中的应用J. 中国新技术新产品，2011，（17）：111 . 10肖伯乐.我国火力发电厂自动化技术的发展以及前景展望J.动力工程，1997，17（ 5）：46-59.四、本课题主要研究内容本课题是综合考虑发电厂所在系统中所处的地位、作用、性质、规模、负荷、厂址等因素，根据电压等级、线路回数、负荷要求等条件来合理确定电气主接线方案确定、电气设备的选择以及厂用电系统的设计等。1秦龙发电厂概述：秦岭电厂一期工程地处山沟，地形复杂，不利于二氧化硫的扩散。烟囱原设计120米，后被削减20米，影响烟气排放，造成厂区污染严重。同时，在试运中发现设备缺陷百余项，需改进之处10项，加之运行人员缺乏操作经验，因此在投产之后，事故频繁，难以形成稳定的生产能力。1974年，全厂仅发电6000万千瓦时。 该期工程因受地形的限制，配电装置分散布置，设220千伏及110千伏两个变电站。通过220千伏秦（岭）代（王）阎（良）线和110千伏秦（岭）华（县）线并入系统。秦岭电厂经代王变电站至阎良变电站的220千伏输变电工程1973年投运，使关中东部的电源与主网联系更为紧密，提高了供电的可靠性和电网的调频调峰能力。秦电二期工程是水利电力部1973年确定建设的。由于秦岭山脉北麓、陇海铁路干线南侧土石方量大、总体布置不合理，且排水管道、补给水管道需横穿铁路，施工困难。生产、施工用的铁路，要另建桥涵，工程量大等。秦岭电厂选址选在罗敷车站以北、靠陇海铁路、棉花库以西。二、三期工程均由西北电力设计院勘测设计。1975年7月完成初设。根据厂区地形狭长，标高差大的特点，按铁路、煤场、烟囱、主厂房、升压站、冷却塔6个台阶布置。二、三期工程各安装2台20万千瓦机组。主要设备为四川东方锅炉厂制造的中间再热式汽包炉、东方汽轮机厂制造的超高压中间再热三缸三排汽冷凝式汽轮机和东方电机厂生产的水氢氢冷却发电机。二、三期工程首次采用212米高的四管集合式烟囱，比等高的两个单筒烟囱的烟气抬升提高14.1%，降低下风侧附近的一次地面污染浓度。首次采用机、炉、电集中控制方式，热工、电气控制和保护采用弱电装置，是国内采用全套弱电控制和保护装置的首座大型电厂。 二、三期工程，共采用了21项新技术、新设备。如电气方面有发电机的永磁机、自励恒压交流励磁装置，20万千瓦机组封闭母线；汽机有液压调速电动给水泵、4000米2双曲线冷却塔加除水器；锅炉有水膜除尘器；热工有154型电子计算机监控、基地式调节仪；化学有集中取样装置、仪表化连续监测等。此外，还对井群实行了摇控、遥测、遥讯等。尤其是给水泵由多级定速泵改为调速给水泵，在西北是首次安装。由于施工质量好，一次启动成功。 1982年12月和1983年12月，3、4号机组先后投产。二期工程获得国家优秀设计金质奖章和国家优质工程银质奖章。三期工程的5号机组1985年12月移交生产，6号机组1986年11月移交生产，均实现了提前完成工程任务的目标。至此，秦岭电厂总装机容量达到105万千瓦，成为陕西电力系统第一座总容量超过百万千瓦的大型火电厂。 二、三期工程设有330千伏和110千伏变电站。330千伏变电站有出线两回，分别联接西安南郊变和北郊变。330千伏与110千伏母线经15万千伏安的联络变压器联接。与单元机组配套的主变压器容量为24万千伏安。110千伏出线共7回，其中两回为一、二期联络线。随着西电东送战略的实施，2007年11月27日，华能集团逐步成功“吞下”秦岭电厂，从此，企业步入了快速发展的车道。四期工程7、8机组被秦电人形象地称为是：“生命工程，希望工程。”在工程最初的设计中秦电人就以“人无我有，人有我优，人优我精”为宗旨，突出节能、环保、创新的新理念，不断瞄准国际先进技术，创新工程亮点。“三塔合一”技术属于国际领先的超高、超大型冷却塔，是目前亚洲同类型机组中最高的间冷塔。参与验收的专家组认为，该塔采用表凝式间接空冷系统和冷却塔、烟囱、脱硫塔“三塔合一”技术，是集循环水冷却、排烟、脱硫于一体的三塔合一自然通风冷却塔。同步建设脱硫脱硝装置，节省场地，节约工程投资；塔内不设G G H和增压风机，大大降低了氮氧化物和二氧化硫排放量，彰显了绿色发展理念，成为工程建设中的最大亮点。由华能集团自主创新的数字化总线控制系统是工程的另一大亮点。新机组安装了拥有自主知识产权的FCS165总线控制系统后，减少了工作量而提高了精确度。同时，该系统的功能和性能经电力行业权威部门测试，符合电力行业标准的要求，整体性能达到国际先进水平，其成功安装运行是企业与科研院所相结合推进科技产业化的重要成果。2本次设计的主要研究内容 2.1电气主接线的设计：（1）拟定可行的主接线方案；（2）对选定的方案进行经济、技术综合比较，确定出最有主接线方案；（3）电气主接线可靠性计算；（4）回执电气主接线单线图。2.2短路电流的计算：（1）选择短路计算点；（2）画等值网路图；（3）计算短路电流周期分量有名值和短路电量；（4）计算异步电动机供给的短路电流；（5）计算短路电流冲击值；（6）绘制短路电流计算结果表。2.3电气主设备的选择：参考电力工程电气设备手册选择：（1）断路器；（2）负荷开关与隔离开关；（3）高压熔断器等。2.4厂用电系统的设计：（1）确定厂用高压和低压电压等级；（2）选择全厂厂用电接线，并确定厂用电工作电源，备用电源或启动电源、交流保安电源的引接方式；（3）