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2020/2/131火力发电厂的生产过程及其组成2020/2/132内容介绍第一节火电厂生产概述第二节火电厂的主要生产系统第三节火电厂的主要设备第四节兆光电厂机组情况介绍2020/2/133第一节火电厂生产概述1、火电厂分类2、火电厂的生产流程及特点2020/2/1341、火电厂分类以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。火电厂的分类按燃料分类:①燃煤发电厂,即以煤作为燃料的发电厂②燃油发电厂,即以石油(实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油)为燃料的发电厂;③燃气发电厂,即以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂;④余热发电厂,即用工业企业的各种余热进行发电的发电厂。此外还有利用垃圾及工业废料作燃料的发电厂。2020/2/135按发电厂总装机容量的多少分类:①小容量发电厂,其装机总容量在100MW以下的发电厂;②中容量发电厂,其装机总容量在100~250MW范围内的发电厂;③大中容量发电厂,其装机总容量在250~600MW范围内的发电厂;④大容量发电厂,其装机总容量在600~1000MW范围内的发电厂;⑤特大容量发电厂,其装机容量在1000MW及以上的发电厂。2020/2/136按蒸汽压力和温度分类:①中低压发电厂,其蒸汽压力在3.92MPa(40kgf/cm2)、温度为450℃的发电厂,单机功率小于25MW。②高压发电厂,其蒸汽压力一般为9.9MPa(101kgf/cm2)、温度为540℃的发电厂,单机功率小于100MW;③超高压发电厂,其蒸汽压力一般为13.83MPa(141kgf/cm2)、温度为540/540℃的发电厂,单机功率小于200MW;④亚临界压力发电厂,其蒸汽压力一般为16.77MPa(171kgf/cm2)、温度为540/540℃的发电厂,单机功率为30OMW直至1O00MW不等;⑤超临界压力发电厂,其蒸汽压力大于22.llMPa(225.6kgf/cm2)、温度为550/550℃的发电厂,机组功率为600MW及以上。2020/2/1372、火电厂的生产流程及特点火电厂的种类虽很多,但从能量转换的观点分析,其生产过程却是基本相同的,概括地说是把燃料(煤)中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程可分为三个阶段:燃料的化学能在锅炉中转变为热能,加热锅炉中的水使之变为蒸汽,称为燃烧系统;锅炉产生的蒸汽进入汽轮机,推动汽轮机旋转,将热能转变为机械能,称为汽水系统;由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电,把机械能变为电能,称为电气系统。2020/2/138与水电厂和其他类型的电厂相比,火电厂有如下特点:(1)火电厂布局灵活,装机容量的大小可按需要决定。(2)火电厂建造工期短,一般为水电厂的一半甚至更短。一次性建造投资少,仅为水电厂的一半左右。(3)火电厂耗煤量大,目前发电用煤约占全国煤碳总产量的25%左右,加上运煤费用和大量用水,其生产成本比水力发电要高出3~4倍。(4)火电厂动力设备繁多,发电机组控制操作复杂,厂用电量和运行人员都多于水电厂,运行费用高。(5)汽轮机开、停机过程时间长,耗资大,不宜作为调峰电源用。(6)火电厂对空气和环境的污染大。2020/2/1392020/2/1310第二节火电厂的主要生产系统按照火电厂各部分设备职能的不同,一般可划分为以下几个主要组成部分:)通风系统;()除尘除灰系统;(;)锅炉燃烧系统()燃料供应系统;(燃烧系统43212020/2/1311)水处理系统;(系统;)循环水(汽水系统65电气系统2020/2/1312燃烧系统的任务:利用煤的燃烧,将水变成蒸汽,把化学能转化为热能。燃烧系统还包括许多子系统,如燃料运输、制备和输送系统,烟气系统,通风系统,除灰渣系统等。一、燃烧系统2020/2/1313图3-2燃烧系统流程图1-输煤皮带2-煤仓3-磨煤机4-排粉机5-送风机6-空器预热器7-锅炉8-除尘器9-引风机10-灰渣泵2020/2/1314图3-2燃烧系统流程图2020/2/1315(l)运煤。电厂的用煤量是很大的,一座装机容量2×3O万kW的现代火力发电厂,煤耗率按36Og/kw.h计,每天需用标准煤(每千克煤产生70O0卡热量)360(g)×60万(kw)×24(h)=50184t。因为电厂燃煤多用劣质煤,且中、小汽轮发电机组的煤耗率在40O~5O0g/kw·h左右,所以用煤量会更大。据统计,我国用于发电的煤约占总产量的1/4,主要靠铁路运输,约占铁路全部运输量的4O%。为保证电厂安全生产,一般要求电厂贮备十天以上的用煤量。(2)磨煤。用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的储煤场后,经初步筛选处理,用输煤皮带送到锅炉间的原煤仓。煤从原煤仓落入煤斗,由给煤机送入磨煤机磨成煤粉,并经空气预热器来的一次风烘干并带至粗粉分离器。在粉粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制,合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器,使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。2020/2/1316(3)锅炉与燃烧。煤粉由可调节的给粉机按锅炉需要送入一次风管,同时由旋风分离器送来的气体(含有约10%左右未能分离出的细煤粉),由排粉风机提高压头后作为一次风将进入一次风管的煤粉经喷燃器喷入炉膛内燃烧。(4)风烟系统。送风机和一次风机将冷风送到空气预热器加热,一次风机经加热后的气体一部分经磨煤机携带煤粉进人炉膛,送风机经加热后的气体经喷燃器外侧套筒直接进入炉膛。炉膛内燃烧形成的高温烟气,沿烟道经过热器、省煤器、空气预热器逐渐降温,再经除尘器除去90%~99%(电除尘器可除去99%)的灰尘,经引风机送入烟囱,排向天空。(5)灰渣系统。炉膛内煤粉燃烧后生成的小灰粒,被除尘器收集成细灰排入冲灰沟,燃烧中因结焦形成的大块炉渣,下落到锅炉底部的渣斗内,经过碎渣机破碎后也排入冲灰沟,再经灰渣水泵将细灰和碎炉渣经冲灰管道排往灰场(或用汽车将炉渣运走)。2020/2/1317二、汽水系统汽水系统(热力系统):产生蒸汽推动汽轮机做功,把热能转换为机械能。是火电厂动力部分的核心。凝汽式火电厂的汽水系统包括由锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵等组成的汽水循环系统、冷却水系统和水处理系统等。对热力发电厂还包括中间抽气供应热用户的汽水网络。2020/2/1318图3-3汽水系统流程图1-锅炉2-省煤器3-过热器4-汽轮机5-发电机6-凝汽器7-循环水泵8-凝结水泵9-低压加热器10-除氧器11-给水泵12-高压加热器13-水处理设备2020/2/1319图3-3汽水系统流程图2020/2/1320火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成,包括凝给水系统、再热系统、回热系统、冷却水(循环水)系统和补水系统,如图3所示。(1)给水系统。由锅炉产生的过热蒸汽沿主蒸汽管道进入汽轮机,高速流动的蒸汽冲动汽轮机叶片转动,带动发电机旋转产生电能。在汽轮机内作功后的蒸汽,其温度和压力大大降低,最后排入凝汽器并被冷却水冷却凝结成水(称为凝结水),汇集在凝汽器的热水井中。凝结水由凝结水泵打至低压加热器中加热,再经除氧器除氧并继续加热。由除氧器出来的水(叫锅炉给水),经给水泵升压和高压加热器加热,最后送人锅炉汽包。在现代大型机组中,一般都从汽轮机的某些中间级抽出作过功的部分蒸汽(称为抽汽),用以加热给水(叫做给水回热循环),或把作过一段功的蒸汽从汽轮机某一中间级全部抽出,送到锅炉的再热器中加热后再引入汽轮机的以后几级中继续做功(叫做再热循环)。2020/2/1321(2)补水系统。在汽水循环过程中总难免有汽、水泄漏等损失,为维持汽水循环的正常进行,必须不断地向系统补充经过化学处理的软化水,这些补给水一般补入除氧器或凝汽器中,即是补水系统。(3)冷却水(循环水)系统。为了将汽轮机中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水,需由循环水泵从凉水塔抽取大量的冷却水送入凝汽器,冷却水吸收乏汽的热量后再回到凉水塔冷却,冷却水是循环使用的。这就是冷却水或循环水系统。2020/2/1322具体的热力系统1、锅炉汽水系统:主给水管→给水操作台→省煤器→汽包→下降管→下联箱→水冷壁→汽包→过热器→锅炉主汽门(或集汽联箱)出口。2、主蒸汽系统及再热蒸汽系统:(主蒸汽)锅炉主汽门(或集汽联箱)→主蒸汽管→汽机自动主汽门之前;(再热蒸汽)汽机高压缸出口→再热器冷段管→再热器→再热器热段管→汽机中压缸进口2020/2/13233、主凝结水系统凝汽器→凝结水泵→轴封冷却器→低加→除氧器。4、除氧器系统:除氧器及其相连的所有管路和附件(安全门,水位计等)。5、主给水系统:除氧水箱下水管→低压给水管→给水泵→高压给水管→高加→主给水管。6、回热抽汽系统和加热器疏水系统:汽机抽汽管路→各回热加热器(高加、低加、除氧器)→疏水管路→疏水回收设备.2020/2/13247、抽空气系统低压加热器、凝结水泵)→凝汽器→抽真空设备和系统。8、循环冷却水系统循环水进水管→凝汽器→循环水出水管(汽机车间范围内)9、排污利用系统锅炉汽包→连续排污管→连续排污扩容器→(汽)除氧器下联箱→定排污管→→┕→(水)定期排污扩容器2020/2/132510、辅助蒸汽系统及补充水系统1)辅助蒸汽联箱及其相连接的管路和设备2)化学车间除盐水箱→补水箱→补水泵→凝汽器(或除氧器或疏水箱)11、锅炉燃烧系统分析燃运系统:制粉系统:风烟系统:灰渣系统2020/2/1326三、电气系统电气系统:由汽轮机带动发电机完成机械能转化为电能,并且合理地实现发电、输电、配电、供电和用电。发电机发出的电能大部分由主变压器升高电压,经过高压配电装置和高压输电线路向外供电;其发出电能的一小部分作为本厂自用,称作厂用电。2020/2/1327图3-4电气系统示意图1、发电机2、主变压器3、高压配电装置4、厂用变压器5、厂用配电装置6、高压输电线路7、低压电缆馈线2020/2/1328发电厂的电气系统,包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等,如图4所示。发电机的机端电压和电流随着容量的不同而各不相同,一般额定电压在10~20kV之间,而额定电流可达2OkA。发电机发出的电能,其中一小部分(约占发电机容量的4%~8%),由厂用变压器降低电压(一般为63kV和400V两个电压等级)后,经厂用配电装置由电缆供给水泵、送风机、磨煤机等各种辅机和电厂照明等设备用电,称为厂用电(或自用电)。其余大部分电能,由主变压器升压后,经高压配电装置、输电线路送入电网。2020/2/1329第三节火电厂主要设备1、锅炉及其附属设备2、汽机及其附属设备3、发变组及其附属设备4、其他辅助设备2020/2/1330锅炉及其附属设备1、锅炉锅炉是火力发电厂中主要设备之一。它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热,并将热量传给工质,以产生一定压力和温度的蒸汽,供汽轮发电机组发电。电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比,具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点。2、锅炉的附属设备锅炉的附属设备主要包括磨煤机、送风机、引风机等。2020/2/13312020/2/13322020/2/13332020/2/1334中速磨2020/2/1335中速磨2020/2/1336送风机2020/2/1337汽机及附属设备汽轮机是火力发电厂三大主要设备之一。它是以蒸汽为工质,将热能转变为机械能的高速旋转式原动机。它为发电机的能量转换提供机械能。汽机系统的附属设备主要有给水泵、凝结水泵、油系统、凝汽器等2020/2/13382020/2/13392020/2/13402020/2/13412020/2/13422020/2/1343发变组及其附属设备发变组是发电机、变压器的统称。包含发电机、主变、高厂变、励磁系统等设备。发电机是电厂的主要设备之一,它同锅炉和汽轮机会称为火力发电厂的三大主机。目前,在电力系统中,几乎所有的发电机:汽轮发电机、水轮发电机、核发电机、燃汽轮发电机及太阳能发电机等都属同步发电机。尽管其容量大小、原动机类型、构造形式、冷却方式等各有差异,但其工作原理是相同的。电力变
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