电厂安全知识讲座含火电厂工艺流程及原理

1、电厂安全知识讲座含火电厂工艺流程及原理本讲内容提要火电厂工艺流程及原理输煤机炉（汽水系统）电气循环冷却水补给水潘三、新庄孜技改、顾桥电厂间技术对比电厂技术经济指标电厂设备常规布置电厂基本建设流程及生产管理特点电厂的功能 产品： 电 能 原料： 煤 （作为燃料） 火电的功能是能量转化，即将煤燃烧的热能转化为电能并送入电网。基本原理图 该图也称热动力系统原理图 注意：图中哪一段是水，哪一段是蒸汽？哪一段是高压，哪一段是低压锅 炉汽轮机凝汽器蒸 汽给水泵给 水汽轮机与发电机通过联轴器（靠背轮）传动，汽轮机是发电机的原动机。发电机与汽轮机同轴同速转动，发电机磁场每旋转一周产生一次正弦波周期，每分钟30

2、00转，即每秒50转，缘于我国电网交流电频率是50HZ。火电厂的热动力系统（锅炉、汽轮机及其配套装置）是实现热能向机械能的转化，转化为汽轮机的机械能，表现为汽轮机拖动发电机的转矩。 热力循环中水的角色： 热力循环表现的是水的循环 水作为热力系统的热媒，也被称为工质。起到的作用是“携能”的作用。发电厂工艺流程燃料煤进入锅炉燃烧运煤系统锅炉产生蒸汽送入汽机做功汽水系统发电机发电经主变压器升压后送出电气系统其它系统运煤系统-负责将燃料煤从厂外输送至锅炉从流程分为两个系统：入厂煤系统：外部来煤送入电厂的储煤场（也可直接入炉）入炉煤系统：从电厂储煤场输送至锅炉炉前储煤仓输煤系统建筑和设备：储煤场（抓斗机

3、、斗轮取料机）；输煤栈桥（皮带机，皮带秤及校验装置）；转运站；（皮带机驱动及落料和受料装置、碎煤机、筛煤机）煤斗；煤仓电厂储煤场有5-15天的储煤容量，炉前储煤仓只有8小时左右的储煤容量问题：入厂煤系统和入炉煤系统虽然设备基本相同，但是因可靠性要求不同，配置有较大区别。为什么电厂购煤结算计量装置应安装在入厂煤路径？电厂内部发电效率计算用的日燃煤量计量装置应安装在入炉煤路径？由于炉前煤仓的仓储缓冲作用，电厂的日燃煤计量与实际燃煤量有一定偏差。煤炭破碎筛分通常位于哪个路径上？公司三电厂输煤主要特点潘三电厂、新庄孜电厂技改项目储煤场可以储存5天以上燃煤。顾桥电厂采用筒仓储煤，容量满足1天。潘三电厂、

4、新庄孜电厂技改项目采用两级破碎（其中新庄孜电厂技改采用两级筛分），可满足入厂煤颗粒度300mm。顾桥电厂采用一级筛分破碎，可满足颗粒度50mm。汽水系统-能量转换较复杂的一步汽水系统是电厂热力系统的核心，是热能转化为机械能的过程。汽水系统和锅炉风烟系统等合称热力系统。锅 炉汽轮机发电机给水泵高加凝泵冷却水低加除氧器凝汽器原则性热力系统图（无再热）该图是简单的原理图水作为工质（热煤）是循环使用的水的相态变化：液态汽态交替流程中有三个储水器（锅炉汽包、凝汽器、除氧器），储存的是对应压力下的饱和水（开水）。其水位是生产运行中重要的控制对象。水从锅炉中出来是主蒸汽，能量高，以25MW中压机组为例： 4

5、35 3.43MPa 3315KJ/kg135MW机组： 530 14MPa 3378KJ/kg蒸汽在汽轮机内做功，蒸汽的热能变成机械能，自身能量下降至最低：（5%大气压） 33 2560KJ/kg用水作为工质的原因1、廉价2、良好的相变特性（汽化、冷凝）3、比热大、蓄热能力强4、卫生、无污染其它的热力循环，采用别的工作介质能量守恒（热力学第一定律）能量守恒，电厂是能量转换的装置，煤的热能转化为终端产品（电能）过程中，总量是守恒的。功和能的概念及计量单位热能：大卡1大卡相当于1kg水升高1水所吸收的热量1千焦相当于用1千牛顿的力推动物体运动1米的距离所消耗的功（1千焦1千牛顿米）1大卡千焦热功

6、当量（统一“功”和“能”）功率单位时间（如1秒）内产生的能量叫功率，功率的单位通常叫千瓦1千瓦1千焦/秒马力是功率单位 1马力千瓦以1千瓦的速度作功1小时消耗的能（功）就是1千瓦时（kWh）1 kWh 1KJ/秒 3600秒大卡功率与功（能）的概念类似于运动中的速度和里程，前者是做功速度，后者是做功量。kWh是能的计量单位-通常用于电量MW MJ表示的计量单位1000千瓦 1MW1000千焦 1MJ工程上通常以10为计数递进：103千（k） 106兆（M） 109吉（G）10-3毫(m) 10-6微() 10-9纳（n）220kV=22万万kW潘三电厂生产一度电（1kWh）消耗340克标准煤相

7、当于多少热量？ 0.34 1kWh =3600KJ潘三电厂能量转化的效率3600100%36.1%多余的热能？为什么机组耗能远远超出产出的电能没有符合能量守恒？锅 炉汽轮机发电机给水泵高加凝泵冷却水低加除氧器凝汽器新庄孜电厂热力系统图h0=3315kJ/kghp=2560kJ/kg33/hns=138kJ/kghgs=720kJ/kg热力循环效率蒸汽在汽轮机内释放的能量：h释放=h0-hp=3315-2560=755kJ/kg水在锅炉内吸收的热能：h吸热=h0-hgs=3315-720=2595kJ/kg热力循环效率：=h释放/h吸热=755/2595=29.1%热力循环效率为了循环效率提高，

8、 h释放 越大越好，同时h吸热越小越好。 希望=h释放/h吸热尽可能接近100%汽轮机效率、锅炉效率、发电机效率、汽水系统泄露、循环水温度对效率的影响。锅炉效率锅炉效率：水（蒸汽）从锅炉带走的热量与锅炉燃煤热量的比值。h吸热锅炉产汽量锅炉燃煤量煤的热值100%锅炉=锅炉的能量损失锅炉最大的能量损失是排烟损耗（占锅炉损失的50%以上），其次是煤的不完全燃烧损失。汽轮发电机效率发电机输出电量与锅炉输出的总热量的比值为汽轮机和发电机效率汽轮机和发电机效率：=发电量（h0-hp）锅炉产汽量100%主机设备效率（以顾桥电厂为例）：锅炉效率：92.37%汽轮机效率：90.94%（内效率）发电机效率：98.

9、95%汽轮机热耗：7851kJ/kWh 外效率45.85%与热力循环效率有关的问题？为什么现代电厂都朝高参数发展？超临界（25MPa)/超超临界（27MPa；30MPa)？为什么供热机组节能，国家鼓励项目？为什么设置复杂的高低压加热器系统？为什么新庄孜技改电厂再热器喷水量大影响效率？而过热器喷水不影响效率？参数管理在电厂日常生产管理中的意义锅 炉发电机给水泵高加凝泵冷却水低加除氧器凝汽器中高低再热器135MW机组热力系统图抽汽流程控制要求重点控制对象:锅炉水位汽轮机进汽流量转速、负荷锅炉燃烧（煤、风量）汽温、气压增加发电负荷的控制过程发电负荷增加 汽轮机进气流量增加锅炉给煤量、风量增加锅炉给水

10、量增加凝结水量增加锅炉返料量、各容器水位变化、温度压力随着变化举例：135MW机组跳机保护以下15种任何一种条件成立都会关闭汽轮机进汽门停机：（1）汽机超速110%（转速继电器来）；C0677DI（2）轴向位移大II值（超过或-1.2mm ，2DI，TSI来）；C0696DI或C06A6DI（3）相对膨胀超过II值（+8mm或-3mm，2DI，TSI来）；C06B5DI或C06C5DI（4）大轴振动高II值（254um，2DI，TSI来）；C0697DI或C06A7DI（5）#1#5支持轴承温度超过75（5AI，或）；（6）润滑油压低(3DI,三取二)；C0672DI、C0682DI、C069

11、2DI举例：135MW机组跳机保护7）凝汽器真空低（3DI, 三取二）；C0671DI、C0681DI、C0691DI（8）EH油压低（3DI, 三取二）；C0673DI、C0683DI、C0693DI（9）EH油位低低遮断（1DI,就地来）；C06A4DI（10）发变组故障（发变组跳闸信号）（2DI，电气来）；C06B6DI或C06C6DI（11）手动停机（按钮布置在操作台上，常开串，另常闭并，串接在AST的供电回路中）；C06A5DI（12）手动停机（CRT画面上操作）；（13）DEH失电（2DI，DEH来）；C06B4DI或C06C4DI（14）MFT保护动作（2DI，FSSS来）；C0

12、6B2DI或C06C2DI（15）AST电磁阀两路供电电源同时失去。C06C3DI另外手动停机及110%超速另外送一路至AST电气回路进行停机，采用硬接线而不经DCS软件判断逻辑输出。锅 炉发电机给水泵高加凝泵冷却水低加除氧器凝汽器中高低再热器135MW机组热力系统图抽汽高旁路低旁路热动力系统设备： 汽轮机、锅炉、凝汽器 高加、低加、除氧器 给水泵（一用一备） 凝泵（一用一备） 旁路（高、低） 循泵、冷却塔 四大管道 锅炉风烟系统设备电气系统励磁装置配电装置低压配电装置输电线路厂用变压器发电机厂用电系统升压变电所发电机定子为线圈，转子为旋转磁场，每分钟3000转旋转，产生50HZ正弦交流电压潘

13、三、新庄孜技改为空气冷却，顾桥电厂为水冷和氢气冷却。最终热量都是通过换热器由水带走。励磁系统励磁系统向发电机转子提供直流电，产生发电机转子磁场，从而产生发电机电压。励磁系统调节性能厂用电系统向全厂所有辅机提供电源 6kV/380V机组停机前应将本身的厂用电切换至别的电源（相邻机组或启备变）厂用电系统的可靠性系统参数：13.8KV /20KV 220KV 6KV 380V电气系统设备： 发电机 励磁装置、冷却系统 主变压器 GIS 高压变 启备变 高、低压开关柜 母线其它生产系统取水系统净水系统（水工专业）化水处理系统（锅炉补给水处理）循环冷却水系统循环冷却水系统循环冷却水系统循环冷却水系统作用

14、： （主要）冷却汽轮机排汽，使排汽凝结成水，再由凝结水泵回送入锅炉。（其它作用）循环冷却水量：每凝结1吨蒸汽，大约需要60m循环冷却水。所以循环水量大循环冷却水管径：135MW机组：1200/1400/1800mm330MW机组：1800/2400mm补给水系统(电厂水源)顾桥电厂取水使用举例公司三电厂间技术比较汽轮发电机组布置方式潘三电厂 横向新庄孜技改电厂 纵向顺列顾桥电厂 纵向顺列由此影响到：控制室位置及空间、循环水进入主厂房方式、四大管道方式、零米层设备起吊方式、机组可否原地扩建等额定主蒸汽压力（MPa） 潘三电厂 新庄孜技改电厂 顾桥电厂 不同电厂排汽压力温度相同，为什么?汽机抽汽级

15、数 潘三电厂 7级抽汽 新庄孜技改电厂 7级抽汽 顾桥电厂 8级抽汽 高压加热器配置潘三电厂 立式 2 新庄孜技改电厂 立式 2 顾桥电厂 卧式 3 除氧器形式潘三电厂 有头除氧器新庄孜技改电厂 无头除氧器顾桥电厂 无头除氧器主蒸汽管道材质 潘三电厂 10CrMo910新庄孜技改电厂 10CrMo910顾桥电厂 A335P91高旁入口管道潘三电厂 10CrMo910新庄孜技改电厂 10CrMo910顾桥电厂 A335P91再热热段蒸汽管道材质潘三电厂 10CrMo910新庄孜技改电厂 10CrMo910顾桥电厂 A335P22低压旁路入口管道潘三电厂 10CrMo910新庄孜技改电厂 10Cr

16、Mo910顾桥电厂 A335P22再热冷段蒸汽管道材质潘三电厂 St45.8/新庄孜技改电厂 St45.8/顾桥电厂 A672B70CL32高压给水管道材质潘三电厂 St45.8/新庄孜技改电厂 St45.8/顾桥电厂 15NiCuMoNb5-6-4给水泵配置潘三电厂 2台100%电动给水泵新庄孜技改电厂 2台100%电动给水泵顾桥电厂 2台50%汽动给水泵 1台30%启动备用给水泵辅机冷却水方式 潘三电厂 开式水新庄孜技改电厂 开式水顾桥电厂 闭式水 潘三电厂 新庄孜技改电厂顾桥电厂技术对比化水部分锅炉水处理方式：阳离子交换器+阴离子交换器+混合离子交换器预除盐+阳离子交换器+阴离子交换器+

17、混合离子交换器预除盐+阳离子交换器+阴离子交换器+混合离子交换器（外加精处理）锅炉给煤方式潘三电厂 炉前（6个给煤点） 新庄孜技改电厂 炉前（4个给煤点） 顾桥电厂 炉前（8个给煤点） 锅炉 分 离 器潘三电厂 水冷式（2个）新庄孜技改电厂 绝热式（2个）顾桥电厂 水冷式（3个）空气预热器形式潘三电厂 管式新庄孜技改电厂 管式顾桥电厂 回转式冷渣器潘三电厂 炉后（2个）新庄孜技改电厂 炉侧（2个）顾桥电厂 炉后（4个）尾部烟道形式潘三电厂 双烟道（挡板调节再热汽温）新庄孜技改电厂 单烟道（喷水调节再热汽温）顾桥电厂 双烟道（挡板调节再热汽温）主要辅机配置锅炉风机潘三电厂: 一次风机：离心式2台

18、（250%） 二次风机：离心式2台（250%） 引风机：离心式2台（250%） 高压流化风机：罗茨风机3台（350%）新庄孜技改电厂： 一次风机：离心式2台（250%） 二次风机：离心式2台（250%） 引风机：离心式2台（250%） 高压流化风机：多级离心式3台（350%）顾桥电厂:一次风机：离心式2台、二次风机：离心式2台 引风机：静叶可调2台、高压流化风机：多级离心式3台煤种（发热量）潘三电厂 设计煤种：19.37 MJ/kg 校核煤种：13.07 MJ/kg新庄孜技改电厂设计煤种：18.27 MJ/kg 校核煤种：12.19 MJ/kg顾桥电厂 设计煤种：16.71 MJ/kg 校核煤

19、种：11.848 MJ/kg发电机型号潘三电厂 QF-135-2新庄孜技改电厂 QF-135-2顾桥电厂 QFSN-330-2-20发电机冷却方式潘三电厂 空冷新庄孜技改电厂 空冷顾桥电厂 水-氢氢发电机生产厂家潘三电厂 哈尔滨电机厂新庄孜技改电厂 山东发电设备制造厂顾桥电厂 东方电气集团东方电机厂发电机出口电压潘三电厂 新庄孜技改电厂 顾桥电厂 20KV发电机励磁方式潘三电厂 自并励新庄孜技改电厂 自并励顾桥电厂 自并励主变压器型式 潘三电厂 三相无励磁调压三绕组强迫油循环风冷升压变压器新庄孜技改电厂 三相，双线圈铜绕组无励磁调压油浸式电力变压器顾桥电厂 三相，双线圈铜绕组无励磁调压油浸式变

20、压器主变压器容量潘三电厂 170MVA新庄孜技改电厂 160MVA顾桥电厂 400MVA电气主接线型式潘三电厂 双母线不分段 新庄孜技改电厂 双母线不分段 顾桥电厂 双母线不分段 GIS间隔数潘三电厂 5新庄孜技改电厂 8顾桥电厂 7高压厂用变压器型式(2台)潘三电厂：三三相无激磁调压自然油循环风冷双绕组降压变压器新庄孜技改电厂：三相油浸自冷、无励磁调压低损耗降压双卷变压器 顾桥电厂：铜绕组、无激磁调压、油浸式、三绕组分裂低损耗降压变压器高厂变容量潘三电厂 25MVA/20MVA新庄孜技改电厂 28MVA顾桥电厂 48MVA启动备用变压器型式(1台)潘三电厂：三相风冷有载调压降压双卷变压器25

21、 MVA新庄孜技改电厂：三相油浸自冷、有载调压低损耗降压双卷变压器28MVA顾桥电厂：铜绕组、有载调压、油浸式、三绕组分裂低损耗降压变压器48MVA保安电源配置潘三电厂 原设计无，接自潘三矿新庄孜技改电厂原设计无，接自新庄孜矿顾桥电厂 柴油发电机组620KW发电厂技术经济指标汽耗热耗厂效率发电煤耗供电煤耗厂用电率汽耗汽耗量和汽耗率汽耗量：汽轮发电机组单位时间内所消耗的蒸汽量称为机组的汽耗量。汽耗率：每发1kWh电量所消耗的蒸汽量（单位：kg/kWh）汽耗率：新庄孜电厂THA工况： 2.927 kg/kWh顾桥电厂：3.001 kg/kWh热耗热耗量和热耗率 汽轮发电机组单位时间内所消耗的热量称为机组的热耗量。单位： kjh每生产1kwh的电能所需的热量称为热耗率。单位： kj/(kwh)全厂热耗量和热耗率全厂的热耗量即为锅炉设备的热耗量：燃煤热值燃煤量每生产1kwh的电能所需的热量称为热耗率：热耗量/发电量=燃煤热值燃煤量/发