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火电厂工艺流程 2016年4月 火电厂简介 火电厂的种类虽然很多 但其生产过程不外是利用燃料燃烧所发出的热量把水加热 使水受热后变为蒸汽并继续加热成过热蒸汽 过热蒸汽推动汽轮机转子旋转将热能转换为机械能 汽轮机带动发电机转子形成旋转磁场 发出电能从而完成一次能源向二次能源的转换 电能是最优良的二次能源 可以进行光 热和动力任意转换 其能量转换过程即 燃料的化学能 一次能源 热能 机械能 电能 二次能源 3 火电厂能量转换 火电厂工艺流程示意图 火电厂简介 火电厂的分类按蒸汽压力和温度分类 中低压发电厂 蒸汽压力3 92MPa 温度450度 单机功率22 129MPa 临界压力 温度550度 单机功率 350MW 超超临界压力发电厂 蒸汽压力 25MPa 600 600 单机功率 600MW 6 超 超 临界参数机组 锅炉出口参数 我国超临界机组的参数形成的标准系列 7 一 火电厂基本概念 火电厂三大主机和三大系统 2 火电厂核心设备三大主机 锅炉 将燃料的化学能转变为蒸汽的热能 汽轮机 将锅炉生产蒸汽热能转化为转子旋转机械能 现代火力发电厂中应用最广泛的原动机 发电机 将旋转机械能转化为电能 火电厂的三大系统之一 燃烧系统包括输煤 制粉 锅炉与燃烧 风烟系统 灰渣系统等环节 一次风机 脱硫设备 火电厂的三大系统之二 热力系统由锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵 除氧器 高 低压加热器等构成主要包括 蒸汽系统给水系统冷却水系统补水系统 蒸汽动力循环 朗肯循环 郎肯循环 锅炉 水在锅炉中定压吸热 汽化为饱和蒸汽 并在过热器中继续吸热成为过热蒸汽 汽轮机 绝热膨胀 作功 乏汽排出 凝汽器 定压放热 乏汽放出汽化潜热并凝结为水 给水泵 绝热压缩 将凝结水提高压力并泵入锅炉 完成一个循环 火电厂的三大系统之三 电气系统包括 汽轮发电机控制系统 厂用电控制系统 直接送出线路或升压变电站控制系统 励磁装置 发电机 主变压器 厂用变压器 低压配电装置 配电装置 输电线路 厂用电系统 升压变电所 G 主要设备简介 锅炉 二 锅炉1 作用 通过燃料的燃烧使化学能转变为热能 并将热能加热锅炉给水 使其成为具有一定压力和温度的过热蒸汽 2 锅炉本体 炉膛烟 风道汽水系统 包括受炉膛热面 联箱 过热器管及再热器管 炉墙和构架等 锅炉系统示意图 塔式炉 流化床锅炉 型锅炉 锅炉本体 炉膛燃烧示意图 四角切燃烧圆示意图 四角切圆燃烧 汽水系统流程示意图 给水温度301 5 压力31 57MPa 主汽温度605 压力28 5MPa 再热蒸汽温度613 压力6 02MPa 过热器 再热器 烟气流程 从燃烧器喷出的火焰上升到炉膛上部作为烟气上升至分隔屏过热器 后屏过热器 末级过热器 末级再热器和尾部转向室 再进入用分隔墙分成的前 后两个尾部烟道竖井 在前竖井中烟气流经低温再热器和前级省煤器 另一部分烟气则流经低温过热器和后级省煤器 在前 后两个分竖井出口布置了烟气分配挡板以调节流经前 后分竖井的烟气量 从而达到调节再热器汽温的目的 烟气流经分配挡板后通过连接烟道和回转式空气预热器排往电气除尘器和引风机 烟气流程图 一 二次风系统 锅炉烟风系统 一次风系统 为了煤粉制备并将其输送到炉膛 风压较高 二次风系统 为了维持锅炉燃烧所需要的氧气 风压较低 锅炉烟气系统 将锅炉燃烧产生的烟气经净化处理 通过烟囱排放 烟风系统流程 送风机 一次风机 送风机 一次风机 引风机 一 二次风系统 轴流风机示意图 静叶调节轴流式风机 动叶可调轴流风机示意图 动叶调节轴流式风机 动叶调节机构 火电工艺介绍 空气预热器 空气预热器分为 管式空气预热器 回转式空气预热器 作用 安装在锅炉尾烟道中 利用省煤器后烟气的热量加热燃烧所需的空气 以利于燃料的着火和燃烧 并可降低排烟温度 提高锅炉热效率 一般将空气加热到300 400度 常将燃烧用的空气分成一次风 二次风 一次风 携带煤粉或液体 气体燃料经燃烧器进入炉膛 为提供着火所需的那部分风量 占总风量的20 30 二次风 燃烧所需的其余75 80 风量是作为助燃的二次风 主要设备简介 汽轮机是将蒸汽的热力势能转换成机械能 借以拖动其他机械旋转的原动机 为保证汽轮机安全经济地进行能量转换 需配置若干附属设备 汽轮机及其附属设备由管道和阀门连成的整体称汽轮机设备 汽轮机运行时 工作蒸汽先在其喷管内进行膨胀 压力降低而速度增大 形成一股高速流 此高速气流喷射到汽轮机动叶片上 动叶片安装在许多分离的圆盘上 而圆盘固定在汽轮机轴上 从而推动转子转动 使蒸汽所携带的热能转变为机械能 汽轮机 37 汽轮机的做功过程 1 汽轮机的基本作功单元 级 能量转换的主要部件是一组喷管和一圈动叶 由它们组合而成的工作单元 称为汽轮机的一个 级 38 2 级内能量转换过程 蒸汽热能 蒸汽动能 旋转机械能 具有一定压力 温度的蒸汽通过汽轮机的级时 首先在静叶栅通道中得到膨胀加速 将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能 然后进入动叶通道 在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速 推动叶轮旋转 将高速汽流的动能转变为旋转机械能 汽轮机的做功过程 39 39 汽轮机由各级串联而成 其总输出功率为各级输出功率之和 3 级内能量转换过程 蒸汽热能 蒸汽动能 旋转机械能 40 汽轮机本体基本组成 主要设备简介 汽轮机扣缸 超超临界高压内缸无螺栓结构 红套环内缸 密封性好 温度场分布合理 温差小 热应力低 快速启停 外缸水平中分面螺栓 整体运输 现场检修 无需返厂 高压外缸剖面示意图 44 汽轮机高压转子示意图 45 汽轮机低压缸示意图 46 汽轮机中压转子示意图 47 汽轮机低压转子意图 前两级有围带 后三级有拉筋 48 48 1绪论 49 汽轮机转子吊起来的低压转子 50 汽轮机动叶栅 动叶通道 动叶 51 汽轮机动叶 动叶通道 动叶 52 汽轮机动叶片 带拉筋和围带 动叶通道 动叶 53 汽轮机末级叶片 外面为进汽侧 动叶通道 动叶 主要设备简介 汽轮机隔板 主要设备简介 隔板和下气缸 主要设备简介 喷嘴及喷嘴室 57 汽轮机隔板 汽轮机汽缸 外缸 内缸 汽轮机隔板 58 汽轮机喷嘴叶栅 59 支持轴承 推力轴承 支持轴承作用承担转子的重量及转子不平衡质量产生的离心力 并确定转子的径向位置 保证转子中心与汽缸中心一致 以保持转子与静止部分间正确的径向间隙 常用的有圆筒形轴承 椭圆形轴承 三油楔轴承和可倾瓦轴承等 推力轴承作用承担转子的轴向不平衡质量产生的推力 并确定转子的轴向位置 以保持转子与静止部分间正确的轴向间隙 汽轮机系统主要设备简介 汽轮机主要设备 一般包括汽轮机本体 附属设备及调速系统 1 汽轮机本体汽缸隔板轴承转子 2 汽轮机辅助设备凝汽器凝结水泵和抽汽器除氧器加热器凝结水精处理装置 3 调速系统由于外界负荷的变化频繁 汽轮机必须有一套自动调节装置 以便根据外界负荷变化来控制调速汽门的开度 及时改变汽轮机的进汽量 使其功率随时与外界负荷相适应 保证转速在很小范围内变化 这套自动调节装置称调速系统 五彩湾北二电厂高效超超临界660MW空冷汽轮机 表面式加热器的结构 卧式三段式加热器说明 加热器剖视图 蒸汽过热段 设置蒸汽过热段的主要目的 因抽汽具有很高过热度 一般高出相应压力下饱和温度100 150 如果不来采取措施将使传热端差增加 冷源损失增大 降低了回热循环的经济性 因给水出口段温度较高为降低端差 蒸汽过热段都设在加热器水侧的出口处 汽动给水泵 圆筒型多级离心泵示意图 冷却水系统示意图 哈蒙式间冷机组原则性系统图 sh型离心式循环水泵示意图 轴流式结构图 间冷塔 间冷塔内部 主要设备简介 汽轮发电机的作用是将汽轮机转动的机械能 转变成电能 通过母线输送到电网 发电机工作的机理是通过励磁机对发电机转子产生磁场 通过转子的旋转 对静子线圈产生切割磁力线作用 从而在静子线圈上产生电流 发电机主要由转子 轴承 励磁机 密封油系统和发电机静子冷却水系统组成 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机 主要设备简介 发电机励磁装置 辅助设备简介 火电厂电气设备主要有主变压器 特高压配电装置 750KV 500KV 厂用电装置 10KV 6KV 低压配电装置 高低压电动机等 电气设备 电气出线及升压站 电气出线及升压站 输出流程示意发电机主变升压升压站输电线路6 3 22kV35 110 敞开式130 国外 GIS220 330 HGIS500 750 1000kV 电气出线及升压站 辅助设备简介 电气设备 三相一体主变压器 辅助设备简介 电气设备 启动 备用变压器 辅助设备简介 电气设备 高压输电装置 辅助设备简介 电气设备 高压配电装置 辅助设备简介 电气设备 高压隔离开关 电气开关室 电气设备 10KV电机 电气设备 10KV电机 热工过程自动化 一 生产过程自动化 自动检测 自动调节 自动保护和自动操作1 自动检测 数据采集 对反映生产过程运行状态的物理量 化学量以及表征设备工作状态的参数自动地检查 测量和监视 2 自动调节 为了保证设备安全经济运行 必须要求某些表征设备正常工作的物理量始终维持在某一规定数值或预定范围内 按预定的规律来变化 但生产过程中经常受到各种外界或内部因素的干扰 使被调量发生偏离规定值的倾向时 就需要进行相应的调节 使之保持或恢复到规定的范围内 保证生产过程的稳定 自动调节就是依靠自动调节设备来实现这种调节作用的 所以自动调节设备必须具备检测 定值 运算 执行等功能 3 自动保护 设备发生异常 导致工艺参数超过允许范围 甚至发生事故时 为确保生产的安全 保证产品的质量 需要对某些关键性参数设置信号 联锁装置 事故发生前 信号系统能发出声 光信号 提醒操作人员采取措施 如果工况已接近危险状态时 联锁系统采取紧急措施 以防止事故发生或进一步扩大 或保证设备不受损坏 是一种安全装置 4 自动操作 包括远方控制 程序控制或顺序控制 根据预先规定的程序或条件自动地对生产设备进行某种周期性操作 把操作人员从重复性劳动中解放出来 被控对象 检测装置 执行装置 运算处理装置 人机界面 人 控制设备 控制算法 设定值 控制指令 控制过程 过程量 测量值 完整的控制系统组成部分 二 火电厂机组自动化主要功能 单元机组协调控制系统CCScoordinationcontrolsystem 锅炉炉膛安全监控系统FSSSfurnacesafeguardsupervisorysystem燃烧器管理BMSburnermanagementsystem 3顺序控制系统SCSsequencecontrolsystem4数据采集系统DASdataacquisitionsystem 5汽轮机数字电液控制系统DEHdigitalelectrichydraulicsystem 6汽轮机自启停系统ATCautomaticturbinestartuporshutdowncontrolsystem7汽轮机监视仪表TSIturbinesupervisoryinstrument汽轮机紧急跳闸系统ETSemergencytripsystem8电气监控系统 二 检测系统的组成 三 火电厂热工测量的主要参数火电厂中习惯把温度 压力 流量 料位 转速 振动和位移和等参数的测量 以及一部分在线成分分析 如烟气含氧量 也归于热工测量的范围 四 火电厂主要的温度参数及测温仪表火电厂主要的温度参数有主汽温度 烟气温度 给水温度 各种金属壁温 主要辅机轴承温度 主要辅机电机线圈温度 汽轮机轴承回油温度等 双金属温度计 热电偶 热电阻 五 火电厂主要的压力参数及测压仪表火电厂主要的压力参数有主汽压力 炉膛压力 给水压力 汽包压力 一次风压 二次风压 汽轮机润滑油压力 EH油压 凝汽器真空等 压力表 压力变送器 六 火电厂主要的流量参数及测量仪表火电厂主要的压力参数有主汽流量 给水流量 减温水流量 除盐水流量 燃油 燃气 流量等 流量表 超声波流量表 流量变送器 七 火电厂主要的料位参数及测量仪表火电厂主要的料位参数有汽包水位 除氧器水位 凝汽器水位 煤仓料位 各种水箱水位 油箱油位等 平衡容器与变送器配合测量水位 执行机构 执行机构使用液体 气体 电力或其它能源并通过电机 气缸或其它装置将其转化成驱动作用 基本的执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位置 用与控制阀的执行机构能够精确的使阀门走到任何位置 直行程电动执行机构 角行程电动执行机构 气动执行机构 DCS机柜 电厂燃料 燃料运输及储存 燃料运输及储存 条形煤场储煤时间 15 20 40天适用场合 场地较大 风小 环保不严造价 低 燃料运输及储存 圆形煤场储煤时间 7 15天 30天适用场合 环保要求严 雨多 风大造价 高 燃料运输及储存 贮煤筒仓 筒仓贮煤储煤时间 7天适用场合 环保要求严 混煤 挥发份低 场地受限造价 高于条形煤场 低于圆形煤场 原煤储存及煤粉制备 原煤储存及煤粉制备 磨煤机型式 低速 钢球磨 双进双除钢球磨中速 HP RP改进 MPS ZGM 高速 风扇磨 电厂水处理系统 水处理重要性 在火力发电厂的热力系统中 水的品质是影响热力设备安全 经济运行的重要因素 天然水中含有许多杂质 若把这些水不经净化处理就引入热力设备 将引起热力设备的结垢 腐蚀和积盐 结垢 结垢极易发生在热负荷较高的部位 如锅炉的炉管 各种热交换器 水垢的导热性比金属差几百倍 结垢的金属管壁就会产生过热 强度下降 造成爆管或损坏 腐蚀 水质不良会引起热力设备的腐蚀 主要是电化学腐蚀 经常与水接触的金属部位因腐蚀将大大减少设备的使用寿命 积盐 含有大量可溶性盐类杂质 如硅 钠离子 的蒸汽通过过热器和汽轮机时 杂质会沉积下来 形成积盐 过热器的积盐有可能引起爆管 汽轮机的积盐将大大降低汽轮机的出力 因此 为了保证安全 经济运行 各电厂对锅炉用水的水质都规定了严格的要求 电厂水处理系统 生水净化 天然水未进锅炉前除掉水中杂质的工作 称为炉外水处理 也叫做补给水处理 根据水中所含杂质种类不同 采取不同的水处理方法 预处理有自然沉降 混凝处理 沉淀软化和过滤等 原水箱tangkiairbaku 原水泵pompatangkibaku 多介质过滤器FilterMulti media 活性炭过滤器Filterkarbonaktif Filterkeamanan pompatekanantinggi membalikkanUnitosmosis RO MixedIonexchanger tangkiairdemineral tangkiairtengah Pompaairmurni 生水处理流程图 电厂水处理系统 流程如下 过滤处理 反渗透处理 离子交换树脂 离子交换树脂 离子交换树脂是一种不溶于水的高分子化合物 外观上是一些直径为0 3 1 2毫米的淡黄色或咖啡色的小球 微观上是一种立体网状结构的骨架 骨架上联结着交换基团 交换基团中含有能解离的离子 电厂水处理系统 凝结水净化 凝结水包括汽轮机凝结水 热力系统的各种疏水等 它是锅炉给水的主要组成部分 凝结水是给水中量最大 也是最优良的部分 水质应该是极纯净的 在运行中由于设备的磨损和腐蚀 会有一部分杂质残留在凝结水里面 凝结水主要污染物1 凝结水系统的设备 管路由于被腐蚀 使凝结水带有金属腐蚀产物而被污染 通常以悬浮物或胶态存在 2 补给水带入的悬浮物和盐分除盐水在25 的电导率不能低于0 2 S cm 但是水中还是会残留一定的盐分 凝结水的净化处理 一般是指汽轮机凝结水精处理 电厂水处理系统 凝结水净化 凝结水的净化处理 一般首先进行过滤以除去水中的悬浮物和胶态金属腐蚀产物 然后利用离子交换除盐 大约90 以上的金属污染物是固体颗粒状的 而其中绝大部分是铁 其颗粒大小主要为6 15 m 前置过滤 除盐装置 后置过滤前置过滤 5 m滤芯 保安 过滤器 电磁过滤器 阳床过滤器等除盐装置 阴阳树脂混合床后置过滤 离子捕集器 混床带出离子碎片 树脂捕集器一般离子含量较少 水处理量比较大 120t h 凝结水处理特点 含盐量低 流量大 pH值高 电厂水处理系统 凝结水处理流程 火电厂环保设备主要包括除尘系统 脱硫系统 脱硝系统三大系统 环保设备 环保设备 在众多的脱硝技术中 选择性催化还原法 SCR 是脱硝效率最高 最为成熟的脱硝技术 目前已成为国内外电站脱硝广泛应用的主流技术 选择性催化还原法 SelectiveCatalyticreduction SCR 是在催化剂作用下 还原剂在300 420 有选择地将烟气中的NOx还原为无毒无污染的N2和H2O 还原剂一般为液氨 氨水 尿素等 液氨通过蒸发器制备的氨气输送至炉前 通过混合器与稀释风混合稀释后进入烟道 稀释风通过烟道内的涡流混合器与烟气进行充分 均匀的混合后进入反应器 在催