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重庆大学动力工程学院·能源与环境研究所闫云飞副教授发电方式火力发电水力发电风力发电发电方式燃料化学能蒸汽热能转动机械能电能锅炉完成核能发电火电厂基本生产流程煤场输煤系统锅炉汽轮机发电机制粉系统变压器至电力系统水火力发电厂能量转换过程利用燃料中的化学能在锅炉中燃烧，转化为热能，这种热能被锅炉中的水吸收成为具有一定温度、一定压力的蒸汽，这种具有相当热量的蒸汽冲动汽轮机转动，使热能转化为动能——机械能，汽轮机借助于这个旋转的动能带动发电机旋转，而发电机将赋予的机械能转变为电能。化学能热能电能机械能`发电机设备汽轮机设备锅炉设备燃料三大系统之一：燃烧系统送风机磨煤机热空气空气预热器煤斗煤输煤皮带排粉风煤粉炉渣冲灰水除尘器引风机灰渣泵细灰热空气冷空气烟气经烟囱排向大气至灰场自输煤系统三大系统之二：汽水系统过热蒸汽除氧器补给水生水低压加热器高压加热器排气凝结水凝结水泵汽轮机发电机过热器锅炉省煤器锅炉给水给水泵水处理设备循环水泵冷却水凝汽器(软化)三大系统之三：电气系统励磁装置发电机升压变电所输电线路配电装置厂用变压器低压配电装置主变压器电厂锅炉布置图锅炉的作用锅炉是利用燃料的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。在锅炉内实现下叙过程锅炉是火力发电厂三大主机之一（锅炉、汽机、发电机），又称为蒸汽发生器。是进行燃料燃烧、热量传递和水汽化过程的综合装置。火力发电厂能量转换的基本过程：燃烧热交换燃料的化学能烟气的热能蒸汽(或热水)的热能锅炉汽轮机发电机燃料的化学能蒸汽的热能转轴的机械能电能●燃料的燃烧过程---燃烧设备(1)炉膛(2)通风装置、燃烧器及点火装置(3)空气预热器●工质的热量交换过程---受热面(1)加热设备---省煤器(2)蒸发设备---水冷壁及汽包等(3)过热设备---过热器及再热器锅炉的两个过程电站锅炉的构成及工作工程锅炉本体辅助设备一、锅炉构成包括燃挠器、炉膛、布置有受热面的烟道，汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器及空气预热器等。送风机、引风机、给煤机、磨煤机、排粉机、除尘器及烟囱等。锅炉本体其余为辅机锅炉的汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空预、燃烧器、排渣装置以及相应的连接管道构架炉墙等构成的整体。悬挂在钢梁上，向下膨胀送风机、引风机、给煤机、磨煤机、排粉机、除尘器及烟囱等。锅炉本体锅炉设备是火力发电厂中的主要热力设备之一。它的任务是使燃料通过燃烧将化学能转变为热能，并且以此热能加热水，使其成为一定数量和质量（压力和温度）的蒸汽。由炉膛、烟道、汽水系统（其中包括受热面、汽包、联箱和连接管道）以及炉墙和构架等部分组成的整体，称为“锅炉本体”。（一）省煤器1.省煤器的作用利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉给水。节省燃料：吸热、降低排烟温度改善了汽包的工作条件：提高给水温度，减小给水和汽包壁的温差，减小热应力。降低了锅炉造价。三、锅炉的主要设备及作用2、工作原理：省煤器一般多卧式布置在尾部烟道中，其工作原理：利用水在蛇形管内自下而上流动，烟气在管外自上而下横向冲刷管壁，以实现烟气与给水之间的热量交换。三、锅炉的主要设备及作用-省煤器3、省煤器的起动保护原因：省煤器起动时，常是间断给水，省煤器中的水处于停滞状态。易造成管壁超温烧坏。一般保护方法是在省煤器进口与汽包下部之间装有不受热的再循环管。或是在省煤器出口与除氧器之间装有一根带阀门的再循环管。三、锅炉的主要设备及作用-省煤器（二）汽包1.工作过程：进入汽包的汽水混合物先进入联通箱后沿切线方向进入内置旋风分离器进行汽水分离。被分离出来的水从底部导叶排出，被分离出来的蒸汽上升经立式波形板分离器顶帽进入汽包的有效分离空间。分离后的蒸汽，通过平孔板型蒸汽清洗装置，起泡清洗。清洗后的蒸汽，顺次经过顶部波形板分离器和多孔板，使蒸汽进一步分离后，均匀地从汽包引出。三、锅炉的主要设备及作用—汽包2.汽包的主要作用有：（1）减少蒸汽带水，采用高效的汽水分离装置；（2）减少蒸汽溶盐，可采用蒸汽清洗的方法来解决；（3）采用锅炉排污，以控制炉水含盐量。排污定义：把一部分炉水排掉，保持炉水中的含盐量和水渣在规定的范围内，以改善蒸汽品质并防止水冷壁结水垢和受热面腐蚀。锅炉排污可分为定期排污和连续排污两种。定期排污指定期排除炉水中的水渣。排污地点在水冷壁下联箱底部。排污量的多少及排污的间隔时间主要视给水品质而定。连续排污指连续不断地排出一部分炉水，使炉水含盐量和其它水质指标不超过规定的数值，以保证蒸汽品质。连续排污应从炉水含盐浓度最大的部位引出，一般，此部位在汽包正常水位线以下200∼300mm处。锅炉汽包锅炉汽包钢架汽包1.水冷壁的作用：三大作用：（1）通过辐射传热，水变成汽水混合物；（2）保护炉墙，便于采用轻型炉墙；（3）可使炉膛出口烟温冷却到灰的软化温度以下，防止结焦。（三）水冷壁三、锅炉的主要设备及作用—水冷壁膜式水冷壁的优点：ゆ能用全部面积吸收炉膛辐射热；节省金属材料；ゆ对炉墙的保护最彻底；使炉墙厚度减轻，简化了炉墙的悬吊结构；ゆ能承受较大的侧向力，增加了抗爆能力；ゆ安装工作量减小；ゆ气密性良好，漏风小。水冷壁水冷壁燃烧器油枪点火四角切圆燃烧1.过热器与再热器的作用：过热器：将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。再热器：将汽轮机高压缸排出的蒸汽送回锅炉并加热成具有一定温度的再热蒸汽，又送回汽轮机中、低压缸继续膨胀做功。再热器的好处：1.降低水蒸气的湿度，有利于保护汽轮机的叶片2.可以提高汽轮机的相对内效率和绝对内效率（四）过热器与再热器三、锅炉的主要设备及作用—再、过热器2.过热器、再热器的工作条件◎管内：饱和蒸汽进入过热器后温度逐渐升高，在其出口达到额定的过热汽温（通常在540∼600℃）；◎管外：高温烟气（通常在1100∼600℃）携带飞灰以一定的速度流过，容易在管外壁产生磨损和腐蚀。再热蒸汽压力要比过热蒸汽低，约为其20%~25%，其流量约为过热蒸汽的80%。选用的过热器与再热器受热面钢材，其工作温度几乎都接近许用温度值。如果钢材的工作温度超过了其许用温度，将引起钢材的热强度、热稳定性下降，材质恶化，导致受热面损坏。因此，锅炉运行中必须十分注意防止过热器、再热器等受热面的超温现象。如果长期超温运行，会造成管子变形和爆管。蒸汽温度的选择要考虑三个因素：循环热效率，汽轮机末级叶片的蒸汽湿度，高温钢材的许用温度。通常蒸汽温度在540∼620℃。3.过热器的型式结构按传热方式分类，过热器可分为对流型、辐射型及半辐射型三种型式。高压以上的大型锅炉大多采用辐射、半辐射与对流型多级布置的联合型过热器。过热器的蒸汽高温段采用对流型、低温段采用辐射或半辐射型，以降低受热面管壁钢材温度。屏式半辐射型过热器通常布置在炉膛上部空间；辐射型过热器通常布置在炉顶、炉膛的上部和转向室等贴墙处；对流型过热器布置在水平和垂直烟道中。低温过热器吊装、就位高温过热器吊装炉顶吊杆及管道e空气预热器的作用：利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需的空气。e锅炉装设空气预热器后，有以下好处：e降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。e改善燃料的着火与燃烧条件，同时也降低不完全燃烧热损失。e节约金属，降低造价。e改善引风机的工作条件。（五）空气预热器1、空气预热器的作用三、锅炉的主要设备及作用—空气预热器空气预热器分类空气预热器传热式空预器蓄热式空预器管式空气预热器（用于较小的机组）回转式空气预热器（用于较大的机组）★受热面回转式风罩回转式管式空气预热器烟气在管内纵向流动，空气在管外横向流动，烟气的热量通过金属壁面传给空气。2、空气预热器的分类回转式空气预热器（六）制粉系统及其设备1.制粉系统任务：将锅炉房原煤斗中的煤磨制成一定细度的煤粉，供锅炉燃烧使用。分类：直吹式制粉系统、仓储式制粉系统（1）直吹式制粉系统定义：直磨煤机磨制出来的煤粉，没有储存设备，直接吹入炉膛燃烧的制粉系统。特点：制粉量随锅炉负荷变化而变化。正压系统：排粉风机装在磨煤机之前，系统为正压。负压系统：排粉风机装在磨煤机之后，系统为负压。（2）中间仓储式制粉系统把磨制好的煤粉存在煤粉仓中，根据锅炉负荷大小的需要，借助给粉机来调节煤粉量供锅炉燃烧。特点：①磨煤机运行可保持经济出力运行②与直吹式制粉系统相比较，增加了存储煤粉的煤粉仓及相应的设备，即细粉分离器、螺旋输粉机、换向阀、吸潮管、锁气器等；③燃烧所需要的煤粉量由送粉机提供和控制。分类：干燥剂送粉和热风送粉2、制粉设备（1）给煤机作用：根据磨煤机或锅炉负荷的需求来调节给煤量，把煤均匀地送入磨煤机。型式：圆盘式、皮带式、刮板式、电磁振动式。叶轮给煤机叶轮给煤机是火力发电厂缝隙式煤沟中不可缺少的主要设备。它可沿煤沟纵向轴道行走或停在一处将煤定量、均匀连续地拨到输煤皮带上。广泛用于煤炭、采矿、冶金、建材、化工等行业。作用：把煤磨制成合格细度的煤粉。原理：撞击、碾压、挤压、研磨分类：按转速分：低速磨：筒式钢球磨中速磨：平盘磨、球式磨（E型磨）、碗式磨高速磨：锤击磨、竖井磨、风扇磨（2）磨煤机中速磨（3）粗粉分离器作用：把较粗的煤粉从气粉混合物中分离出来，返回磨煤机重磨，并可调节煤粉细度，以适应不同煤种的需要。工作原理：利用离心力、惯性力和重力进行分离。作用：把气粉混合物中的空气和煤粉分离开，以便煤粉存储在煤粉仓中。工作原理：离心力（4）细粉分离器（5）给粉机作用：根据锅炉负荷大小，控制调节给粉量，将煤粉连续均匀地送入一次风管。（5）螺旋输粉机作用：相互输送相邻锅炉制粉系统的煤粉，以提高锅炉给粉的可靠性。（6）锁气器是一种只允许煤粉通过而不允许气流通过的设备。装设在粗粉分离器回粉管、细粉分离器下粉管等部位。常见的锁气器有草帽式和翻板式两种。斗轮机又叫斗轮堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，目前已经广泛应用于港口、码头、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等散料（矿石、煤、焦碳、砂石）存储料场的堆取作业。利用斗轮连续取料，用机上的带式输送机连续堆料的有轨式装卸机械。环锤碎煤机利用旋转的环锤对煤进行冲击破碎，并使煤在环锤和破碎板之间受到挤压、剪切及碾磨作用，使物料达到需要的粒度的破碎设备。铁、木等杂物被环锤拨入除铁室内，定期清除。（七）锅炉通风锅炉连续地送风和排出烟气的过程称为锅炉通风。通风系统的主要设备：送风机、引风机、烟风管道及烟囱等。锅炉通风的方式：自然通风和机械通风1、自然通风靠烟囱中的热烟气与外界冷空气的密度差所产生的压力差来克服通风过程的阻力，吸入空气并排出烟气。由于烟囱高度受限，通风压头较低，适用于阻力小的小型锅炉。三、锅炉的主要设备及作用—锅炉通风2、机械通风借助风机所产生的压头克服通风过程中的阻力。可分为负压通风、正压通风、平衡通风。1、负压通风吸风机2、正压通风送风机3、平衡通风送风机、吸风机三、锅炉的主要设备及作用—锅炉通风风机风机是一种把原动力的机械能转换为气体能量的机械,以空气为介质来完成特定任务。在火力发电厂中,风机种类很多,如送风机、引风机、排粉风机、一次风机、烟气再循环风机及密封风机等,都是电厂重要的辅助设备,其中送风机和引风机被誉为电厂“呼吸系统”。电袋除尘器电袋复合式除尘器是通过电除尘器与布袋除尘器有机结合的一种新型的高效除尘器，它充分发挥电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优势，以及两者相结合产生新的性能优点。该复合型除尘器效率高，稳定，滤袋阻力低，寿命长，占地面积小等优点。电除尘外观阴阳极吊装布袋除尘器工作原理滤袋及袋笼1、安全阀－－保证锅炉在额定工作压力下安全运行的装置。有弹簧式、杠杆式和重锤式。2、压力表－－保证锅炉在允许工作压力下安全运行的仪表。3、水位计－－监视锅筒内水位的一种安全装置。三大安全附件锅炉附件仪表为保证锅炉的正常安全运行，锅炉上需装置安全阀（包括水封式安全装置）、压力表、水位表（包括双色水位计、高低水位报警器、低地位水位计）、低水位连锁保护装置、温度仪表、超温报警器、流量仪表、排污装置、防爆门、常有阀门以及自动调节装