火力电厂生产过程

1、火力电厂生产过程火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气等燃料的化学能产生出电能的工厂。按其功用可分为两类，即凝汽式电厂和热电厂。前者仅向用户供应电能，而热电厂除供给用户电量外，还向热用户供应蒸汽和热水，即所谓的“热电联合生产”。火电厂的容量大小各异，具体形式也不尽相同，但就其生产过程来说却是相似的。上图是凝汽式燃煤电厂的生产过程示意图。燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧

2、后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面除使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。 在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁

3、水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤爱燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一太小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子

4、旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。 释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，从新凝结成水，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。以上分析虽然较为繁杂，但从能量转换的角度看却

5、很简单，即燃料的化学能蒸汽的热势能机械能电能。在锅炉总，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。除了上述的主要系统外，火电厂还有其它一些辅助生产系统，如燃煤的输送系统、水的化学处理系统、灰浆的排放系统等。这些系统与主系统协调工作，它们相互配合完成电能的生产任务。大型火电厂的保证这些设备的正常运转，火电厂装有大量的仪表，用来监视这些设备的运行状况，同时

6、还设置有自动控制装置，以便及时地对主辅设备进行调节。现代化的火电厂，已采用了先进的计算机分散控制系统。这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节，根据不同情况协调各设备的工作状况，使整个电厂的自动化水平达到了新的高度。自动控制装置及系统已成为火电厂中不可缺少的部分。汽轮机汽轮机又称“蒸汽透平”，它是一种将蒸汽的热能转变为机械功的旋转式原动机。由于它比其它类型原动机具有单机功率大、热经济性高、运行安全可靠、单位功率造价低等一系列优点，所以汽轮机成为现代火力发电厂和核电厂中普遍采用的一种发动机。不仅在电厂，而且还广泛应用于冶金、化工、船舶运输等部门，直接拖动各种泵、风机、压缩机和船舶的螺旋桨

7、等。汽轮机的排汽或中间抽汽还可用来满足生活上和生产上供热的需要，这是一种用于热能和电能联合生产的热电式汽轮机，它具有更高的热经济性，对节约能源具有重要意义。3.汽轮机的工作原理 图11汽轮机的转子和喷管 1轴；2叶轮；3叶片；4喷管如图1-1高压蒸汽从进汽管进入汽轮机，通过喷管时发生膨胀，压力降低，流速增加，使蒸汽的热能转变为汽流的动能。离开喷管的高速汽流冲击动叶栅，使转子旋转作功，汽流的动能进一步转换成机械功。4.汽轮机型号表示汽轮机的种类很多，为了便于使用，常采用一定的符号来表示汽轮机的基本特征，其中包括：蒸汽参数、热力特性和功率等；这种符号的组合称为汽轮机的型号。国产汽轮机的型号表示方法

8、： ×××××2.蒸汽参数 1.设计变型序号 3.额定功率（MW）4.汽轮机类型5. 汽轮机基本结构5.1 汽轮机的结构由以下三部分组成a. 静止部分包括汽缸、喷嘴（静叶）、隔板、隔板套、汽封及轴承等部件；b. 转动部件包括动叶片及转子（叶轮、主轴）联轴器等部件； c. 附属设备包括主汽阀、调节阀、调节系统、主油泵、辅助油泵及润滑装置等。5.2 各部件的作用：a. 汽缸汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔绝，以形成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室。(如图)b. 喷嘴喷嘴通常是由若干个喷嘴组成喷嘴组固定在喷嘴室壁上，构成汽轮机做功

9、蒸汽的不动汽道。（如图）c. 隔板隔板是用来固定汽轮机各级的静叶片和阻止级间漏汽，并将汽轮机通流部分分隔成若干个级的部件。d. 隔板套 隔板套的作用是用来安装固定隔板。e. 汽封汽轮机运行时，转子高速旋转，汽缸及隔板等固定不动，所以为了避免动、静部件不发生摩擦，转子和汽缸等之间就必须留有适当的间隙，然间隙的存在就要导致漏汽（或漏气），这样不仅会降低机组效率，还会影响机组的安全运行。为了减少蒸汽泄漏和防止空气漏入，需要有密封装置，通常称为汽封。（如图）l汽封体 2汽封环弹簧3汽封环 4汽封齿片 5主轴 图2-26 汽封结构简图f. 轴承汽轮机所采用的轴承有径向支持轴承和推力轴承两种。径向支持轴承

10、的作用是承担转子的质量及由转子质量不平衡引起的离心力，并确定转子的径向位置；以保持转子中心与汽缸中心一致，从而保证转子和汽缸、汽封、隔板等静止部分的径向间隙在正常范围内。推力轴承的作用是承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证通流部分动静间正常的轴向间隙。3.平衡块止动销4.定位环5.垫片6.轴承壳体下半部7.垫片8.轴承壳体上半部9定位换键10. 平衡块11.可调螺钉孔板12.防松螺母g. 叶片叶片是完成蒸汽能量转换的部件，它按用途可分为动叶片（又称工作叶片）和静叶片（又称喷嘴叶片）两种。 （如图）h. 转子汽轮机的转动部分总称为转子，是汽轮机中最重要的部件之一，担负着工

11、质能量转换及扭矩传递的重任。(如图)i. 联轴器联轴器是连接多缸汽轮机或汽轮机转子与发电机转子的重要部件，借以传递扭矩，使发电机转子克服电磁反力矩做高速旋转，将机械能转换为电能。j. 自动主汽阀当汽轮机任何保护装置动作后，都能快速断汽源使汽轮机停机。k. 调节阀调节阀的作用是控制汽轮机的进汽量。l. 调节系统调节系统的任务是：在外界负荷与机组功率相适应时，保证机组稳定运行，当外界负荷变化，机组转速发生变化时，调节系统能相应地改变汽轮机的功率。之与外界负荷相适应，建立新的平衡，并保持转速偏差不超过规定的范围。m. 主油泵主油泵为离心式油泵，布置在前轴承箱，经齿形联轴器由汽轮机主轴带动。正常运行时

12、，主油泵除了供给调节系统用油外，还供给两台射油器所需的工作用油。n. 盘车装置在汽轮机启动冲转前和停机后，使转子以一定的转速连续地转动，以保证转子均匀受热和冷却的装置称为盘车。在启动和停机期间盘车，可以保证转子温度场在圆周方向均匀，消除由于温度场不均匀引起的转子变形；在启动前盘车可对转子可能存在的弹性变形矫正，也可以在启动前对机组进行检查；在停机时盘车可以搅合汽缸内的汽流，防止转子变形。6. 凝器设备及系统6.1 凝汽设备的组成上图为凝汽设备连接图1. 汽轮机2.发电机3.凝汽器4.循环冷却水泵5.凝结水泵6.抽汽器凝汽设备主要由：3.凝汽器4.循环冷却水泵5.凝结水泵6.抽汽器以及这些部件之

13、间的连接管道和附件组成。6.2 凝汽设备的作用凝汽设备的作用是增大蒸汽在汽轮机中的理想焓降，提高机组的循环热效率。另一个作用是将汽轮机的排汽凝结成水，以回收工质，从新送回锅炉作为给水使用。6.3 凝汽器的作用及真空的形成6.3.1 凝汽器的作用a. 将汽轮机做完功的蒸汽的排出压力尽可能的降低，从而使蒸汽在汽轮机中的可用焓降达到最大，以提高汽轮机的工作效率。b. 把在汽轮机中做完功的排汽冷却凝结成优质水，重新送回锅炉循环使用。因凝结水温度一般都比自然水温高，故可减少锅炉的燃料消耗量。此外，凝结水在凝汽器里处于饱和状态，因而凝汽器又有对凝结水的除氧作用。6.3.2 凝汽器内真空的形成凝汽器内真空的

14、形成，可分为两种情况讨论。在启动或停机过程中，凝汽器内的真空全是由主辅抽气器将其内空气抽出而形成的。在正常运行中凝汽器真空的形成主要是由于汽轮机排汽在凝汽器内骤然凝结成水时，其比容急剧缩少，如蒸汽在绝对压力4Mpa时蒸汽的体积比水的体积大三万多倍，当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。6.4 凝汽器结构图6.5 凝结水泵的作用凝结水泵的作用是不间断地把凝汽器热水井中的凝结水抽出，保证凝汽器所必须的真空。7. 抽气设备抽气设备的主要任务是用来在机组启动时建立凝汽器真空；在运行时抽除从真空系统不严密处漏入的空气和蒸汽中所含的不凝结气体，以维持凝汽器中的高度真空。7.1 抽气设备

15、分类汽轮机组的抽汽设备，根据其工作原理的不同，可分为射流式抽汽器和容积式真空泵两大类。7.2 射水式抽气器的工作原理射水式抽气器-从射水泵来的具有一定压力的工作水经水室进入喷嘴。喷嘴将压力水的压力能转变为速度能，水流高速从喷嘴射出，使空气吸入室内产生高度真空，抽出凝汽器内的汽气混合物，一起进入扩压管，水流速度减慢，压力逐渐升高，最后以略高于大气压力排出扩散管。在空气吸入室进口装有逆止门，可防止抽气器发生故障时，工作水被吸入凝汽器中。7.3 射汽式抽气器的工作原理与射水式基本相同（只是利用的工作介质不一样）。7.4 容积式真空泵原理叶轮与泵壳成偏心，泵壳内充一定数量的水，叶轮旋转使水形成水环。相

16、邻叶片（如图中红色叶片）旋转时，与水环形成的空间（气室）变大即进气，空间（气室）逐渐变小，即空气被压缩。多组相邻叶片，即多组往复压缩。8. 给水回热设备及除氧器回热加热器是指从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽来加热凝结水或锅炉给水，以提高热经济性的换热设备。8.1 加热器的分类按传热方式不同，回热加热器可分为混合式和表面式两种。8.1.1 混合式加热器可将水直接加热到蒸汽压力下的饱和温度，无端差，热经济性高，它没有金属受热面，结构简单，造价低，而且便于汇集不同温度的汽水，并能除去水中含有的气体。（如机组的除氧器）。8.1.2 表面式加热器由于金属受热面存在热阻，给水不可能加热到对应压力下的饱和温

17、度，不可避免的存在着端差，因此，与混合式加热器相比，其热经济性低，金属耗量大，造价高而且还要增加与之相配套的疏水装置。但是由于表面式加热器组成的回热系统比混合式的回热系统简单，且运行可靠，因而得到了广泛应用。（如机组的高低压加热器，轴封加热器，冷油器及发电机空气冷却器等）。8.2 加热器的型式加热器的型式分立式和卧式两种（如图）图25倒置立式U形管式高加 图26U形管卧式高压加热器1半球形水室；2人孔；3管板； 1水室（图示半圆封头）；2人孔；3水室分程隔板；4壳体短节；5抽空气管； 4给水接管；5管板；6遮热板；7套管；8蒸汽接管；6过热段端板；7壳体; 9防冲挡板；10过热段同；11保护环

18、；8管理子；9安全阀； 12圆筒（壳体部件）；13隔板（折流板）；10上级上级疏水引导装置； 14封头（壳体部件）；15传热管；16活动支座；11引导槽；12疏冷段端板 17拉杆；18定距管；19疏冷段端板；20过热段短节； 21疏水接管；22固定支座；23疏水进口接管8.3 加热器的工作原理水由进水接管进入水室，先经过疏冷段，再经凝结段和过热段，最后经水室由出水接管引出。加热蒸汽从右下部分进汽接管进入加热器，先经过热段，再经凝结段和疏冷段，最后由左下部分疏水出水接管引出。另外，上级疏水通过上部的引导装置进入加热器，疏水经引导装置分为扩容蒸汽和疏水两股流体，其中，扩容蒸汽直接进入凝结段，而疏水经引导槽由上而下流入疏冷段。8.4 除氧器8.4.1 除氧器的分类a. 除氧器根据其工作压力的不同，可分为真空式（工作压力小于0.0588Mpa）,大气式（工作压力为0.1177 Mpa）和高压式（工作压力为0.343 Mpa以上）三种。b. 根据水在除氧器内流动形式的不同，除氧器有不同的结构形式，主要由淋水盘式，喷雾式，填料式，喷雾填料式和模式等。下面主要介绍苏丹机组旋模式除氧器。8.4.2 旋膜除氧器的工作原理与结构a. 旋膜除氧器的原理旋膜除氧器的传热、传质方式与已有的液柱式、雾化式和泡沸式不同，它是将射流、旋转膜和悬挂式泡沸三种传热、传质方式缩化为一体的传热、传质方