发电厂热力设备及系统

1、发电厂热力设备及系统发电厂热力设备及系统07623班参考资料一: 锅炉设备及系统1 有关锅炉的组成(本体、辅助设备)锅炉包括燃烧设备与传热设备;由炉膛、烟道、汽水系统以及炉墙与构架等部分组成的整体,称为锅炉本体供给空气的送风机、排除烟气的引风机、煤粉制备系统、给水设备与除灰除尘设备等一系列设备为辅助设备。;2 A 燃料的组成成份化学分析 :碳 (C)、氢 (H)、氧 (O) 、氮 (N) 、硫 (S)五种元素与水分(M) 、灰分 (A) 两种成分。B 水分、硫分对工作的影响;硫分对锅炉工作的影响:硫燃烧后形成的SO3 与部分 SO2,与烟气中的蒸汽相遇,能形成硫酸与亚硫酸蒸汽,并在锅炉低温受热

2、面等处凝结,从而腐蚀金属;含黄铁矿硫的煤较硬破碎时要消耗更多的电能,并加剧磨煤机的磨损。水分对锅炉工作的危害:(1)降低发热量 (2) 阻碍着火及燃烧(3)影响煤的磨制及煤粉的输送 (4)烟气流过低温受热面产生堵灰及低温腐蚀。,C 水分、灰分、挥发分的概念:水分 :由外部水与内部水组成;外部水分分。失去表面水分后的煤中水分称为内部水分,即煤由于自然干燥所失去的水分,也叫固有水分。,又叫表面水挥发分 : 将固体燃料在与空气隔绝的情况下加热至850 摄氏度 ,则水分首先被蒸发出来继续加热就会从燃料中逸出一部分气态物质,包括碳氢化合物、氢、氧、氮、挥发性硫与一氧化碳等气体。灰分 : 煤中含有不能燃烧

3、的矿物杂质, 它们在煤完全燃烧后形成灰分。,D 挥发分对锅炉的影响:燃料挥发分的高低对对燃烧过程有很大影响。挥发分高的煤非但容易着火,燃烧比较稳定 ,而且也易于燃烧安全;挥发分低的煤,燃烧不够稳定,如不采取必要的措施来改善燃烧条件 ,通常很难使燃烧安全。E 燃料发热量 :发热量就是单位质量的煤完全燃烧时放出的全部热量。煤的发热量分为高位发热量与低位发热量。1kg 燃料完全燃烧时放出的全部热量称为高位发热量;从高位发热量中扣除烟气中水蒸气汽化潜热后,称为燃料的低位发热量。F 标准煤 :假设其收到基低位发热量等于29270kj/kg 的煤。 (书 88 页)G 灰的性质 :固态排渣煤粉炉中,火焰中

4、心气温高达14001600 摄氏度。在这样的高温下 ,燃料燃烧后灰分多呈现融化或软化状态,随烟气一起运动的灰渣粒,由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起冷却下来。如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙以前已经因温度降低而凝结下来,那么它们附着到受热面管壁上时, 将形成一层疏松的灰层, 运行中通过吹灰很容易将它们除掉,从而保持受热面的清洁。若渣粒以液体或半液体粘附在受热面管壁或炉墙上 ,将形成一层紧密的灰渣层,即为结渣。H 灰分对锅炉工作的危害 :(1)降低发热量 (2) 阻碍着火及燃烧 (3)烟气携带飞灰流过受热面产生结渣、积灰、磨损、腐蚀等有害现象。3 热平衡 :输入锅炉的热量=有效利用热量 (

5、输出锅炉的热量)+未完全燃烧的热损失+其它热损失发电厂热力设备及系统4 A燃烧系统:煤粉锅炉的燃烧设备由燃烧室(炉膛 )与燃烧器两部分组成。煤粉燃烧的器包括作为主燃烧器的煤粉燃烧器、辅助燃烧的油燃烧器与点火装置。B 风机类型及作用功能:按照使用方式来分有送风机与引风机,送风机用来将空气送入空气预热器,锅炉的热烟气将其热量传送给进入的空气;而引风机就是用来将无用的烟气抽出,经处理排向大气。C 二次风与一次风的区别:二次风系统的作用就是供给燃料燃烧所需的大量热空气一次风系统的作用就是用来干燥与输送煤粉,并供给燃料挥发份燃烧所需要的空气。,D 燃烧器的分类 :直流燃烧器与旋流燃烧器。直流燃烧器就是由

6、若干直流射流的喷口组成的 ,其中包括携带煤粉的一次风喷口、纯粹热空气的二次风喷口,还可能有制粉系统乏气的三次风喷口;旋流燃烧器出口气流为旋转射流。E 燃烧器的作用:(1) 保证送入炉内的煤粉气流能迅速、稳定地着火燃烧(2) 供应合理的二次风,使它与一次风能及时良好地混合,确保较高的燃烧效率(3) 火焰在炉膛的充满程度较好,且不会冲墙贴壁,避免结渣 (4)有较好的燃料适应性与负荷调节范围 (5)流动阻力较小 ,污染物生成量小 (6)能减少 NOX 的生成 ,减少对环境的污染。5 锅炉几种受热面的类型及其作用功能:水冷壁、过热器(再热器 )、省煤器与空气预热器;水冷壁 : 在锅炉炉膛中 ,水在水冷

7、壁内流动 ,燃料在炉膛中燃烧并对炉膛四周的水冷壁管进行辐射换热 ;过热器 : 在水平烟道中,蒸汽在过热器管道内流动,高温烟气在管外流过对管壁进行对流放热 ,这样 ,燃料燃烧所释放出来的热量大部分便通过各种换热方式最终传给工质 ;省煤器 : 利用锅炉烟气的余热来加热给水的低温受热面 ,它可降低排烟温度、提高锅炉效率 ,因而起到省煤的作用 ;空气预热器 :因锅炉给水温度较高 ,导致省煤器出口烟气温度仍然很高 ,采用空气预热器进一步降低烟气温度 ,提高锅炉效率。6 A 过热器的形式:对流式、辐射式与半辐射式;B 气温调节方法 :可归纳为蒸汽侧调节与烟气侧调节。蒸汽侧调节就是指通过改变蒸汽的焓值来调节

8、气温 ;烟气调节方式就是指通过改变锅炉内辐射受热面与对流受热面的吸热量比例或通过改变流经受热面的烟气量来调节汽温。C 热偏差 :过热器 (再热器 )由许多平行的管子组成 ,由于管子的结构尺寸、管子热负荷与内部阻力系数等可能不同 ,不同管中蒸汽的焓增可能不同 ,这一现象称为过热器的热偏差。D 再热器、省煤器及空气预热器的方位 :通常把再热器布置在过热器后面烟气温度稍低的区域 ;省煤器与空气预热器布置在锅炉对流烟道的最后或对流烟道的下方。发电厂热力设备及系统E 省煤器(a)分类 :按水在其中的加热程度分为非沸腾式与沸腾式水煤气(b)布置 :省煤器蛇形管内,水流由下向上流动,便于排除水中的气体,避免

9、造成管内局部氧腐蚀。一般省煤器蛇形管在烟道中的布置可以垂直于锅炉前墙,也可以与前墙平行。F 空气预热器 (a)分类 : 最常用的传热式预热器就是管式空气预热器与回转式空气预热器 (b) 管式空气预热器由许多直管组成 ,管子两端焊接在上下管板上 ,其体积庞大 ,只适用于容量小的电厂锅炉 (c)回转式空气预热器有二仓的与三仓的 ,其优点 : 外形小 ,重量轻 ;传热元件允许有较大的磨损特别适用于大容量锅炉 ;缺点 : 漏风量大 ,结构复杂。二 :汽轮机设备及系统1 水蒸气部分A 汽化热 :由饱与水定压加热为干饱与蒸汽的过程,虽然压力、温度不变,比体体积却随着蒸汽增多而增大,熵值也因吸热而增大,该过

10、程的吸热量称为汽化热;B 饱与状态 :在汽化过程进行时如果撤去热源而用保温材料将容器绝热,汽、液既不吸热也不放热而保持一定的温度,则汽、液两相的分子数保持一定的数量而处于动态平衡。这种汽、液两相动态平衡的状态称为饱与状态。C 一点两线三区五态:当压力提高到22、 064MPa 时 ,t=373、 99 摄氏度 ,此时饱与水与饱与蒸汽不再有区别,成为一个状态点,称为临界状态或临界点;连接 p-v 图与T-s 图上不同压力下的饱与水状态与临界点所得曲线为饱与水线(或下界线 ), 连接图上不同压力下的干饱与蒸汽状态与临界点所得的曲线称为饱与蒸汽线,两线与在一起称为饱与线 (或上届线 ); 饱与线将p

11、-v 图与 T-s 图分为三个区域,未饱与水区、湿蒸汽区与过热蒸汽区;位于三区与二线上的水与水蒸气呈现五种状态:未饱与水、饱与水、湿 (饱与 )蒸汽、 (干 )饱与蒸汽与过热蒸汽。D 水的定压汽化过程 (书 45 页图 )2 蒸汽动力循环A 朗肯循环示意图、设备及过程 :蒸汽动力循环中的锅炉、汽轮机、冷凝器与水泵就是循环中的基本设备 ;过程 4-1:水在锅炉 B 与过热器 S 中吸气 ,由未饱与水变为过热蒸汽。过程中工质与外界无技术功交换。忽略了工质流动过程的阻力,该过程为定压过程。过程 1-2:过程蒸汽在汽轮机 T 中膨胀并对外输出轴功低压下的湿蒸汽状态 ,称为乏汽。忽略工质的摩擦与散热程。

12、,在汽轮机T 出口 ,工质达到,该过程为绝热可逆的定熵过过程 2-3:在凝汽器C 中乏汽放热给冷却水,凝结成为冷凝器C 乏汽压力下的饱与水。该过程视为定压过程。过程 3-4:凝结后的饱与水经水泵P 升压后压力提高,再次进入锅炉B,完成一个循环。饱与水经水泵的升压过程可视为定熵过程。(图见 55 页 )B 朗肯循环热效率 :(书 55 页 )C 蒸汽参数对热效率的影响 :(1) 初温的影响 :在相同初压与背压下 ,提高新气温度 ,使得朗肯循环的平均吸热温度升高 ,循环的热效率得以提高 ;(2) 初压的影响 :在相同初温与背压下 ,提高新气的压力 ,使得朗肯循环的平均吸热温度升高 ,使循环热效率得

13、到提高 ;(3) 背压的影响 :在相同初温与初压下 ,降低排气压力 (背压 ),则使得朗肯循环的平均放热温度有明显下降 ,而平均吸热温度相对下降的极少 , 这样使循环的热效率得以提高。发电厂热力设备及系统2 汽轮机设备A 基本概念 :就是火力发电厂与核电站的原动机,就是一种外燃回转式动力机械,通过它将蒸汽的热能转换成机械能,借以拖动发电机旋转发电。B 按工作原理分类: 冲动式汽轮机与反动式汽轮机;按热力过程分类:凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、调整抽气式汽轮机、混压式汽轮机与中间再热式汽轮机。C 汽轮机的型号分类 (书 177 页 )D 级 :汽轮机的基本能量转换单元。通常我们将一列喷嘴叶栅与相应

14、的一系列叶栅称作汽轮机的一个级。E 气轮机的组成 :气轮机主要由静止与转动两大部分组成 ;静止部分主要包括喷嘴、隔板、汽缸与轴承等主要部件 ;转动部分由动叶、叶轮及主轴组成 ; 由若干个喷嘴片组成的固定不动的蒸汽流道称之为喷嘴叶栅 (静叶 ), 由若干个动叶片组成的可作轮周运动的蒸汽流道称之为动叶栅 (动叶片 );F 气轮机各部件作用 :(a)喷嘴 :气轮机的喷嘴又称静叶 ,蒸汽流过喷嘴时 ,产生膨胀 ,压力降低 ,速度增大 , 蒸汽的部分热能被转换为动能 ,使蒸汽以一定的速度进入动叶 (b) 隔板 :隔板又叫喷嘴板,它将气轮机的各个压力级分隔开来(c) 盘车 :为了避免转子产生热弯曲 ,就需

15、要一种设备带动转子在气轮机冲转前与停机后仍以一定的转速连续地转动,以保证转子的均匀受热与冷却,这种设备被称为盘车设备;(d)轴承 : 承受转子的重力、 由于转子质量不平衡引起的离心力以及由于振动等原因引起的附加力等; 确定转子的径向位置 ,保证转子中心线与汽缸中心线一致,从而保证转子与汽缸、汽封、隔板等静止部件之间的正确的径向间隙 (e)动叶片 :完成蒸汽能量转换 (f) 叶轮就是用来装置动叶并传递汽流力在动叶栅上产生的扭矩。G 多级气轮机重热现象及相对内效率:在水蒸气h-s 图上 ,等压线沿着熵增加的方向逐渐扩张 ,即等压线之间的理想比焓降随着比熵的增大而增大 ,这相当于上一级的损失将引起熵

16、增 ,进而使后面的理想比焓降增大 ,这相当于上一级损失以热能的形式被后面各级部分利用,这种现象称为多级气轮机的重热现象;由于重热现象的存在,使整机的相对内效率高于各级的相对内效率。 (蒸汽在气轮机内的有效焓降与理想焓降的比值称为相对内效率 )( 树 208 页 )H 凝汽设备的组成及其作用(1) 通常由凝汽器、抽气设备,凝结水泵、循环水泵及其连接管组成 (2)在气轮机的排汽口建立并保持高度真空,使进入气轮机的蒸汽能膨胀到尽可能低的压力 ,从而增大机组内蒸汽的理想比焓降 ,提高其热经济性 ; 将排汽的凝结水作为锅炉的给水循环使用。3 重要辅机及发电厂概况A 回热加热器的类型及其经济性:(a)按传

17、热方式可分为表面式加热器与混合式加热器 ;按水侧 (即被加热水一侧)承受的压力不同,表面式加热器分为高压加热器与低压加热器 ;(b) 混合式加热器与表面式加热器比较,加热效果相对较好,因此热经济性要高一些 ,另外混合式加热器的金属消耗量小,也不需要配置输水设备,但就是每一个加热器都需要配置一台水泵,将已被加热的水送入压力较高的加热器继续加热,使得系统复杂 ,运行可靠性低故在电厂实际采用的回热系统中除了除氧器因为要具备除氧功能非得使用混合式加热器外 ,一般均采用表面式加热器。B 除氧设备 :(a)主要作用就是除去锅炉给水中的氧气与其她不凝结气体,以保证给发电厂热力设备及系统水品质合格 ,若水中溶

18、解氧气,与水接触的金属就会被腐蚀(b) 给水除氧的方法主要由化学除氧与热力除氧两种,对于亚临界组 ,热力除氧已基本满足除氧要求, 而对超临界组 ,则需要在热力除氧的基础上, 用化学除氧作为补充手段(c)除氧设备主要部件就是除氧器 (或称除氧头 )与除氧水箱 ,其中除氧头为除氧装置,除氧水箱为储存除氧水的容器。C 润滑油系统中泵 :(a)主油泵 :就是蜗壳型双吸离心泵结构,由气轮机主轴直接驱动 ,且与气轮机主轴采用刚性连接;功能就是通过注油机向各轴承与保护跳闸部套提供工作油。 (b) 辅助油泵 :润滑油系统的辅助油泵设计成能满足自动启动、遥控及手动启动的要求 ,并有独立的压力开关,停止自动运行按钮控制开关以及具有能用电磁阀操作油泵自起动的试验阀门的功能;辅助油泵包括交流润滑油泵、直流润滑油泵(事故危急油泵 )与氢密封备用油泵(或高压启动油泵 )。D 蒸汽参数对电厂的热经济性的影响:(a)主整齐压力对经济性的影响: 对于给定的热力系统 ,假定气轮机蒸汽的初温、排汽压力保持不