《燃煤机组的综述》课件

燃煤机组的综述课程介绍及目标本课程旨在让学员全面了解燃煤发电技术，掌握燃煤机组的运行原理、设备构造、控制方法和维护技术。课程目标包括：理解煤炭的特性及其燃烧过程；熟悉锅炉、汽轮机和发电机的结构与工作原理；掌握污染物排放控制技术；了解燃煤发电的经济性；展望燃煤发电的未来发展趋势。通过本课程的学习，学员将具备从事燃煤发电相关工作的基本知识和技能。1了解煤炭特性掌握煤炭的形成、分类、化学成分和燃烧特性，为后续学习奠定基础。2熟悉设备原理深入了解锅炉、汽轮机和发电机的结构与工作原理，掌握核心设备的运行机制。掌握控制技术燃煤发电基础燃煤发电是一种利用煤炭燃烧产生的热能来驱动汽轮机，进而带动发电机发电的能源生产方式。其基本流程包括：煤炭的燃烧产生高温烟气，烟气通过锅炉加热水，产生高温高压蒸汽，蒸汽驱动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电，最后将电能输送到电网。燃煤发电是目前世界上应用最广泛的发电方式之一，为全球能源供应做出了重要贡献。煤炭燃烧煤炭在锅炉中燃烧，释放热能。蒸汽产生热能将水转化为高温高压蒸汽。发电蒸汽驱动汽轮机，带动发电机发电。煤炭的形成与分类煤炭是古代植物经过漫长地质时期，在高压、高温和生物化学作用下形成的固体可燃矿物。煤炭的形成过程主要包括：植物死亡后堆积，形成泥炭；泥炭经过压实、脱水和碳化等作用，逐渐转化为褐煤、烟煤和无烟煤。煤炭的分类主要依据其碳含量、挥发分含量和发热量。不同类型的煤炭具有不同的燃烧特性和用途。泥炭植物死亡后堆积形成的初期阶段。褐煤较低的碳含量和发热量。烟煤中等的碳含量和发热量。无烟煤最高的碳含量和发热量。煤炭的化学成分煤炭的主要化学成分包括：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）和灰分。其中，碳是煤炭的主要组成元素，决定了煤炭的发热量；氢是煤炭中另一种重要的组成元素，影响煤炭的燃烧特性；氧会降低煤炭的发热量；氮在燃烧过程中会转化为氮氧化物；硫在燃烧过程中会转化为硫氧化物；灰分是煤炭燃烧后剩余的固体残渣。碳(C)决定煤炭的发热量。氢(H)影响煤炭的燃烧特性。氧(O)降低煤炭的发热量。煤炭的燃烧特性煤炭的燃烧特性是指煤炭在燃烧过程中表现出来的各种物理和化学性质。主要包括：着火温度、挥发分含量、固定碳含量、灰熔点和燃烧速度。着火温度是指煤炭开始燃烧所需的最低温度；挥发分含量是指煤炭在高温下分解产生的气体成分；固定碳含量是指煤炭中不易挥发的碳成分；灰熔点是指煤炭燃烧后灰渣开始熔化的温度；燃烧速度是指煤炭燃烧的快慢程度。1着火温度煤炭开始燃烧所需的最低温度。2挥发分含量煤炭在高温下分解产生的气体成分。3固定碳含量煤炭中不易挥发的碳成分。锅炉类型概述锅炉是一种将燃料的化学能转化为热能的设备，主要用于产生高温高压蒸汽。根据不同的分类标准，锅炉可以分为多种类型。按照蒸汽压力可分为低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉和超高压锅炉；按照用途可分为电站锅炉、工业锅炉和生活锅炉；按照燃烧方式可分为层燃炉、沸腾炉和室燃炉；按照结构形式可分为水管锅炉和火管锅炉。蒸汽压力低压、中压、高压、超高压。用途电站、工业、生活。燃烧方式层燃、沸腾、室燃。锅炉主要部件介绍锅炉的主要部件包括：炉膛、水冷壁、过热器、再热器、省煤器和空气预热器。炉膛是燃料燃烧的空间；水冷壁是布置在炉膛四周的管道，用于吸收炉膛的辐射热；过热器用于将饱和蒸汽加热成过热蒸汽；再热器用于将汽轮机高压缸排出的蒸汽重新加热；省煤器用于利用烟气余热加热给水；空气预热器用于利用烟气余热加热空气。炉膛燃料燃烧的空间。1水冷壁吸收炉膛的辐射热。2过热器加热饱和蒸汽。3再热器重新加热蒸汽。4水冷壁的作用与设计水冷壁是布置在炉膛四周的管道，其主要作用是吸收炉膛的辐射热，保护炉墙，并产生蒸汽。水冷壁的设计需要考虑以下因素：炉膛的尺寸和形状、燃料的燃烧特性、蒸汽的压力和温度、以及冷却水的流量和压力。合理的水冷壁设计可以提高锅炉的热效率，延长锅炉的使用寿命。1蒸汽产生2保护炉墙3吸收辐射热过热器的功能与类型过热器的主要功能是将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，提高蒸汽的焓值，进而提高汽轮机的热效率。根据不同的结构形式，过热器可以分为对流式过热器、辐射式过热器和半辐射式过热器。对流式过热器主要依靠烟气对流换热；辐射式过热器主要依靠炉膛的辐射换热；半辐射式过热器则兼具对流和辐射换热的特点。1热效率2蒸汽焓值3过热蒸汽再热器的重要性再热器的主要作用是将汽轮机高压缸排出的蒸汽重新加热，提高蒸汽的焓值，降低汽轮机低压缸的湿度，进而提高汽轮机的热效率。采用再热循环可以显著提高燃煤机组的发电效率，降低煤耗。再热器是现代大型燃煤机组的重要组成部分。再热器其他省煤器的作用省煤器的主要作用是利用锅炉尾部烟气的余热来加热给水，提高给水的温度，降低排烟温度，进而提高锅炉的热效率。省煤器通常布置在空气预热器之前，可以有效回收烟气中的热量，降低煤耗。省煤器是提高锅炉效率的重要措施之一。提高热效率有效回收烟气余热，降低排烟温度。加热给水提高给水温度，减少锅炉热负荷。空气预热器的类型空气预热器的主要作用是利用锅炉尾部烟气的余热来加热空气，提高进入炉膛的空气温度，改善燃烧条件，提高锅炉的热效率。根据不同的结构形式，空气预热器可以分为管式空气预热器、回转式空气预热器和板式空气预热器。管式空气预热器结构简单，但体积较大；回转式空气预热器体积较小，但结构复杂；板式空气预热器则兼具结构简单和体积小的优点。燃烧系统的组成燃烧系统是燃煤机组的重要组成部分，其主要作用是将煤炭燃烧产生的热能转化为高温烟气。燃烧系统主要由燃烧器、给煤机、送风机、引风机和炉膛等组成。燃烧器负责将煤炭和空气混合并点燃；给煤机负责将煤炭输送到燃烧器；送风机负责将空气输送到炉膛；引风机负责将烟气从炉膛抽出；炉膛是燃料燃烧的空间。燃烧器混合并点燃煤炭和空气。给煤机输送煤炭到燃烧器。送风机输送空气到炉膛。燃烧器的类型及特点燃烧器是燃烧系统的核心部件，其主要作用是将煤炭和空气混合并点燃，使煤炭充分燃烧。根据不同的结构形式，燃烧器可以分为旋流燃烧器、直流燃烧器和切圆燃烧器。旋流燃烧器具有良好的混合效果，但阻力较大；直流燃烧器阻力较小，但混合效果较差；切圆燃烧器则兼具混合效果好和阻力小的优点。旋流燃烧器混合效果好，阻力较大。直流燃烧器阻力较小，混合效果较差。切圆燃烧器混合效果好，阻力小。给煤机的原理与控制给煤机的主要作用是将煤炭均匀、稳定地输送到燃烧器，保证锅炉的稳定运行。常见的给煤机类型包括：容积式给煤机和称重式给煤机。容积式给煤机通过控制煤炭的体积流量来调节给煤量；称重式给煤机通过测量煤炭的重量流量来调节给煤量。给煤机的控制系统需要根据锅炉的负荷变化进行调整，以保证燃烧的稳定性和经济性。容积式控制煤炭的体积流量。称重式测量煤炭的重量流量。送风机的类型与选择送风机的主要作用是将空气输送到炉膛，保证煤炭的充分燃烧。常见的送风机类型包括：离心式风机和轴流式风机。离心式风机具有较高的压力，适用于大型锅炉；轴流式风机具有较大的流量，适用于中小型锅炉。送风机的选择需要根据锅炉的尺寸、负荷变化和空气需求量等因素进行综合考虑。1离心式风机压力高，适用于大型锅炉。2轴流式风机流量大，适用于中小型锅炉。引风机的原理与应用引风机的主要作用是将烟气从炉膛抽出，保证炉膛的负压，防止烟气泄漏。常见的引风机类型包括：离心式风机和轴流式风机。引风机的选择需要根据锅炉的尺寸、烟气量和烟气温度等因素进行综合考虑。引风机的运行状态对锅炉的安全稳定运行至关重要。炉膛负压保证炉膛的负压，防止烟气泄漏。烟气抽出将烟气从炉膛抽出，维持燃烧。炉膛的设计要点炉膛是燃料燃烧的空间，其设计对锅炉的燃烧效率和污染物排放具有重要影响。炉膛的设计需要考虑以下因素：炉膛的尺寸和形状、燃烧器的布置方式、水冷壁的布置方式、以及烟气的流动路径。合理的炉膛设计可以提高燃烧效率，降低污染物排放。尺寸和形状1燃烧器布置2水冷壁布置3燃烧优化策略燃烧优化是指通过调整燃烧参数，提高燃烧效率，降低污染物排放的过程。常见的燃烧优化策略包括：控制空燃比、调整燃烧器角度、优化配风方式、以及采用低氮燃烧技术。合理的燃烧优化策略可以显著提高燃煤机组的经济性和环保性。1经济性2环保性3燃烧效率污染物排放概述燃煤发电的主要污染物包括：氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）和粉尘。氮氧化物是煤炭燃烧过程中产生的；硫氧化物是煤炭中硫元素燃烧产生的；粉尘是煤炭燃烧后产生的固体颗粒物。这些污染物会对大气环境和人体健康造成危害，因此需要采取有效的措施进行控制。1粉尘2硫氧化物3氮氧化物氮氧化物的形成机理氮氧化物（NOx）的形成机理主要包括：热力型NOx、燃料型NOx和瞬时型NOx。热力型NOx是在高温下空气中的氮气与氧气反应生成的；燃料型NOx是煤炭中的氮元素燃烧生成的；瞬时型NOx是在富燃料条件下快速燃烧生成的。了解氮氧化物的形成机理有助于采取有效的控制措施。硫氧化物的控制技术硫氧化物（SOx）的控制技术主要包括：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。燃烧前脱硫是指在煤炭燃烧前将煤炭中的硫元素脱除；燃烧中脱硫是指在燃烧过程中加入石灰石等脱硫剂，与硫氧化物反应；燃烧后脱硫是指在烟气排放前采用湿法或干法脱硫技术，将烟气中的硫氧化物脱除。燃烧前脱硫脱除煤炭中的硫元素。燃烧中脱硫加入脱硫剂。粉尘的捕集方法粉尘的捕集方法主要包括：重力沉降、惯性分离、旋风分离、过滤和静电除尘。重力沉降是利用粉尘的重力作用使其沉降；惯性分离是利用粉尘的惯性作用使其分离；旋风分离是利用旋风产生的离心力使其分离；过滤是利用滤料将粉尘截留；静电除尘是利用静电作用将粉尘吸附。脱硫技术介绍脱硫技术是指将烟气中的硫氧化物脱除的技术。常见的脱硫技术包括：石灰石-石膏法、氨法和镁法。石灰石-石膏法是目前应用最广泛的脱硫技术；氨法具有脱硫效率高和副产品可利用的优点；镁法具有脱硫效率高和设备简单的优点。脱硫技术的选择需要根据煤炭的含硫量、烟气量和经济性等因素进行综合考虑。石灰石-石膏法应用最广泛的脱硫技术。氨法脱硫效率高，副产品可利用。镁法脱硫效率高，设备简单。脱硝技术介绍脱硝技术是指将烟气中的氮氧化物脱除的技术。常见的脱硝技术包括：选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）。SCR技术具有脱硝效率高和适用范围广的优点；SNCR技术具有设备简单和投资少的优点。脱硝技术的选择需要根据氮氧化物的浓度、烟气量和经济性等因素进行综合考虑。SCR脱硝效率高，适用范围广。SNCR设备简单，投资少。除尘器的类型与选择除尘器是指将烟气中的粉尘脱除的设备。常见的除尘器类型包括：旋风除尘器、袋式除尘器和静电除尘器。旋风除尘器结构简单，适用于粗颗粒粉尘的捕集；袋式除尘器除尘效率高，适用于细颗粒粉尘的捕集；静电除尘器除尘效率高，阻力小，适用于大型燃煤机组。旋风除尘器结构简单，适用于粗颗粒。袋式除尘器除尘效率高，适用于细颗粒。静电除尘器效率高，阻力小，适用于大型机组。烟气综合治理烟气综合治理是指对烟气中的多种污染物进行协同控制的技术。常见的烟气综合治理技术包括：湿法脱硫脱硝一体化技术、干法脱硫脱硝一体化技术和活性炭吸附技术。烟气综合治理可以有效降低燃煤机组的污染物排放，提高环保效益。1湿法一体化2干法一体化3活性炭吸附燃煤机组的热力系统燃煤机组的热力系统是指将煤炭燃烧产生的热能转化为电能的系统。热力系统主要由锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器和给水系统等组成。锅炉负责产生高温高压蒸汽；汽轮机负责将蒸汽的热能转化为机械能；发电机负责将机械能转化为电能；凝汽器负责将汽轮机排出的乏汽凝结成水；给水系统负责将凝结水输送到锅炉。锅炉产生高温高压蒸汽。汽轮机热能转为机械能。发电机机械能转为电能。蒸汽循环的原理蒸汽循环是指蒸汽在锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵之间循环流动的过程。蒸汽循环的目的是将水转化为高温高压蒸汽，利用蒸汽的热能驱动汽轮机发电，再将乏汽凝结成水，重新输送到锅炉。蒸汽循环是燃煤机组热力系统的核心。锅炉蒸汽产生1汽轮机发电2凝汽器蒸汽凝结3朗肯循环的分析朗肯循环是理想的蒸汽循环，由等压加热、绝热膨胀、等压冷却和绝热压缩四个过程组成。朗肯循环的热效率取决于蒸汽的温度和压力。提高蒸汽的温度和压力可以提高朗肯循环的热效率。朗肯循环是分析蒸汽循环性能的基础。1热效率2蒸汽压力3蒸汽温度回热循环的应用回热循环是指利用汽轮机抽出的部分蒸汽来加热给水的循环。回热循环可以提高给水的温度，减少锅炉的热负荷，进而提高燃煤机组的热效率。回热循环是现代大型燃煤机组常用的节能措施。1热效率2给水温度3抽汽加热再热循环的优势再热循环是指将汽轮机高压缸排出的蒸汽重新加热后再进入低压缸的循环。再热循环可以提高蒸汽的焓值，降低汽轮机低压缸的湿度，进而提高燃煤机组的热效率。再热循环是现代大型燃煤机组常用的节能措施。再热循环非再热循环抽汽供热系统抽汽供热系统是指利用汽轮机抽出的部分蒸汽来供热的系统。抽汽供热系统可以同时满足电力和热力的需求，提高能源利用效率。抽汽供热系统适用于城市和工业园区等有供热需求的地区。热力需求满足城市和工业园区的供热需求。电力需求同时满足电力需求，提高能源效率。凝汽器的作用凝汽器的主要作用是将汽轮机排出的乏汽凝结成水，建立汽轮机排汽端的真空，降低汽轮机的背压，提高汽轮机的热效率。凝汽器通常采用水冷或空冷的方式进行冷却。凝汽器的性能对汽轮机的运行效率具有重要影响。汽轮机的工作原理汽轮机是一种将蒸汽的热能转化为机械能的旋转机械。汽轮机的工作原理是：高温高压蒸汽通过喷嘴膨胀，将热能转化为动能，高速蒸汽冲击汽轮机叶片，推动叶片旋转，带动发电机发电。汽轮机是燃煤机组的核心设备之一。喷嘴膨胀蒸汽热能转为动能。叶片冲击推动叶片旋转，带动发电机。高压汽轮机介绍高压汽轮机是指承受高温高压蒸汽的汽轮机。高压汽轮机的主要作用是将高温高压蒸汽的能量转化为机械能，驱动发电机发电。高压汽轮机通常采用多级结构，以提高能量转换效率。高压汽轮机的运行状态对燃煤机组的整体性能具有重要影响。高温高压承受高温高压蒸汽。能量转换将蒸汽能量转为机械能。多级结构提高能量转换效率。中压汽轮机介绍中压汽轮机是指承受中等压力蒸汽的汽轮机。中压汽轮机的主要作用是进一步将蒸汽的能量转化为机械能，驱动发电机发电。中压汽轮机通常布置在高压汽轮机和低压汽轮机之间，起到承上启下的作用。中等压力承受中等压力蒸汽。能量转换进一步转换蒸汽能量。低压汽轮机介绍低压汽轮机是指承受低压蒸汽的汽轮机。低压汽轮机的主要作用是最大限度地利用蒸汽的残余能量，驱动发电机发电。低压汽轮机通常采用多缸结构，以增大通流面积，提高能量利用率。低压汽轮机的运行状态对燃煤机组的整体经济性具有重要影响。1低压蒸汽承受低压蒸汽。2能量利用最大限度利用残余能量。3多缸结构增大通流面积，提高利用率。汽轮机调节系统汽轮机调节系统是指控制汽轮机转速和负荷的系统。汽轮机调节系统主要由调速器、油动机和阀门等组成。调速器负责检测汽轮机的转速，并发出调节指令；油动机负责根据调速器的指令调节阀门的开度；阀门负责控制进入汽轮机的蒸汽流量。汽轮机调节系统的稳定性和可靠性对燃煤机组的安全稳定运行至关重要。调速器检测转速，发出指令。油动机调节阀门开度。阀门控制蒸汽流量。发电机的类型与特点发电机是一种将机械能转化为电能的旋转电机。燃煤电厂常用的发电机类型是同步发电机。同步发电机具有结构简单、运行可靠和效率高等优点。发电机的容量和电压等级需要根据电网的需求进行选择。发电机的运行状态对电网的稳定运行具有重要影响。机械能1电能2同步发电机3发电机的冷却方式发电机的冷却方式主要包括：空气冷却、氢气冷却和水冷却。空气冷却结构简单，但冷却效果较差；氢气冷却冷却效果好，但安全性要求高；水冷却冷却效果最好，但结构复杂。冷却方式的选择需要根据发电机的容量和运行条件进行综合考虑。良好的冷却系统可以保证发电机安全稳定运行。1水冷却2氢气冷却3空气冷却燃煤电厂的控制系统燃煤电厂的控制系统是指对燃煤机组的各个环节进行控制和调节的系统。控制系统主要包括：DCS系统、自动控制系统和保护系统。DCS系统负责集中监视和控制各个设备的运行状态；自动控制系统负责自动调节各个参数，保证机组的稳定运行；保护系统负责在发生故障时自动切除故障设备，保证机组的安全运行。1保护系统2自动控制3DCS系统DCS系统的介绍DCS系统是指分布式控制系统，是一种将控制功能分散到各个现场控制站的控制系统。DCS系统具有可靠性高、扩展性强和维护方便等优点。DCS系统是现代燃煤电厂的核心控制系统，负责集中监视和控制各个设备的运行状态。通过DCS系统，操作人员可以实时了解机组的运行情况，并进行相应的操作。自动控制策略自动控制策略是指利用控制算法对燃煤机组的各个参数进行自动调节的策略。常见的自动控制策略包括：PID控制、模糊控制和神经网络控制。PID控制是一种常用的控制算法，适用于大多数控制对象；模糊控制适用于具有非线性特性的控制对象；神经网络控制适用于具有复杂动态特性的控制对象。选择合适的自动控制策略可以提高机组的运行效率和稳定性。PID控制常用的控制算法。模糊控制适用于非线性控制对象。保护系统的作用保护系统的作用是在燃煤机组发生故障时，自动切除故障设备，防止故障扩大，保证机组的安全运行。保护系统主要包括：继电保护、过电压保护和过电流保护等。继电保护用于检测各种故障；过电压保护用于防止电压过高；过电流保护用于防止电流过大。保护系统的可靠性和灵敏性对燃煤机组的安全至关重要。燃煤机组的运行维护燃煤机组的运行维护是指对燃煤机组进行定期检查、维护和保养，保证机组的正常运行。运行维护主要包括：锅炉的定期检查、汽轮机的维护保养和发电机的故障诊断等。良好的运行维护可以延长机组的使用寿命，提高机组的运行效率和可靠性。锅炉检查定期检查，及时发现问题。汽轮机维护维护保养，延长使用寿命。发电机诊断故障诊断，及时排除故障。锅炉的定期检查锅炉的定期检查是指对锅炉的各个部件进行定期检查，及时发现问题，防止事故发生。锅炉的定期检查主要包括：检查炉膛的磨损情况、检查水冷壁的泄漏情况、检查过热器的腐蚀情况和检查省煤器的积灰情况等。通过定期检查，可以保证锅炉的安全稳定运行。炉膛磨损检查炉膛的磨损情况。水冷壁泄漏检查水冷壁的泄漏情况。过热器腐蚀检查过热器的腐蚀情况。汽轮机的维护保养汽轮机的维护保养是指对汽轮机的各个部件进行定期维护和保养，延长汽轮机的使用寿命。汽轮机的维护保养主要包括：检查轴承的润滑情况、检查叶片的磨损情况、检查密封的泄漏情况和检查调节系统的灵敏度等。通过维护保养，可以保证汽轮机的安全稳定运行。轴承润滑检查轴承的润滑情况。叶片磨损检查叶片的磨损情况。发电机的故障诊断发电机的故障诊断是指对发电机进行检查和测试，判断故障类型和原因。发电机的故障诊断主要包括：检查绕组的绝缘情况、检查轴承的振动情况、检查冷却系统的运行情况和检查励磁系统的稳定性等。通过故障诊断，可以及时排除故障，保证发电机的安全稳定运行。1绕组绝缘检查绕组的绝缘情况。2轴承振动检查轴承的振动情况。3冷却系统检查冷却系统的运行情况。常见故障分析燃煤机组常见的故障包括：锅炉爆管、汽轮机叶片断裂、发电机绕组短路和控制系统失灵等。锅炉爆管是由于水冷壁腐蚀或超压引起的；汽轮机叶片断裂是由于疲劳或振动引起的；发电机绕组短路是由于绝缘损坏引起的；控制系统失灵是由于元件损坏或程序错误引起的。通过对常见故障进行分析，可以提高故障诊断和处理能力。锅炉爆管水冷壁腐蚀或超压。叶片断裂疲劳或振动。绕组短路绝缘损坏。安全运行注意事项燃煤机组的安全运行至关重要，需要注意以下事项：加强安全教育，提高安全意识；严格执行操作规程，防止误操作；定期检查设备，及时发现隐患；加强巡检，及时处理异常情况；做好应急预案，提高应急处理能力。只有做好安全工作，才能保证燃煤机组的安全稳定运行。安全教育1操作规程2设备检查3燃煤发电的经济性分析燃煤发电的经济性是指燃煤发电的成本和收益。燃煤发电的成本主要包括：煤炭成本、设备折旧成本、运行维护成本和环保成本；燃煤发电的收益主要来自售电收入。通过对燃煤发电的经济性进行分析，可以评估燃煤发电的盈利能力和竞争力。提高燃煤发电的经济性是燃煤发电的重要发展方向。1售电收入2发电成本3经济性成本构成分析燃煤发电的成本构成主要包括：煤炭成本、设备折旧成本、运行维护成本和环保成本。煤炭成本是燃煤发电的主要成本，占比最大；设备折旧成本是设备投资的