火力发电厂设备及生产运行培训

火力发电厂

设备及生产运行介绍

目录一、电力工业在国民经济中的地位二、我国电力工业发展的概况及国电集团装机情况三、电能的任务及特点四、火力发电厂的基本生产过程（一）火力发电厂的基本原理（二）火力发电厂的生产过程五、火力发电厂的标准煤耗六、火力发电厂的主要设备七、火力发电厂的运行八、火电厂相关设备图片九、推荐书籍

目录（续）◆电力行业：把一次能源转变为二次能源（电能）的生产行业

◆电力先行：在国民经济中，电力工业的这种超前发展

◆电力弹性系数：（≥1）电力工业的年增长速度与国民经济总产值年增长速度的比值一、电力工业在国民经济发展中的地位二、我国电力工业发展的概况及国电集团装机情况我国电力工业发展截止“七五”未，我国发电装机容量与发电量均居世界第四位。这在一定程度上标志了我国工农业生产和国民经济的发展水平。为了使电力工业和整个国民经济能有计划、按比例地发展，在“八五”和后十年（1991—2000年）要在计划和规划方面，千方百计使电力的增长和国民经济发展相适应。在二十世纪未我国已有几十座百万以上的大电厂，有九座原子能通电站，发电量将达到12000亿kw.h。国电集团截至2010年6月底

总装机容量8456万千瓦火电装机容量7128.65万千瓦，占84.14%水电装机容量798.94万千瓦（含潮汐发电机组0.39万千瓦），占9.43%风电装机容量539.47万千瓦，占6.37%生物质和地热发电装机容量5.50万千瓦，占0.06%

三、电能的任务及特点任务：是把一次能源如煤碳、石油、天燃气、水力、核能等转换成电能，并输送、分配、销售给用户。特点：⑴、生产的大量电能是不能直接贮存的，这是因为发电、供电和用电基本上是同时完成的。⑵、电能生产需要高度的机械化、自动化和高效率。⑶、电能生产的安全十分重要。

四、火力发电厂的基本生产过程

（一）火力发电厂的基本原理

◆在锅炉中，燃料被燃烧，其化学能转变成烟气的热能，然后，通过传热过程传给锅内的水和蒸汽，使水加热成为一定的温度和压力的水蒸汽，即转变成为水蒸汽的热能。◆在汽轮机中，一定温度和压力的水蒸汽冲动汽轮机转子转动，并通过联轴器带动发电机的转子转动，即热能转变成转子转动的机械能。◆在发电机中，转子转动时线圈切割磁力线，从而产生电流，即机械能转变成了电能。

四、火力发电厂的基本生产过程（二）火力发电厂的生产过程五、火力发电厂的标准煤耗

★火力发电厂“标准煤耗”是指火力发电厂平均每发1kw.h的电所消耗的标准煤的克（g）数。★

1990年，我国火电厂平均标准煤耗是427g/(kw.h)。我国30~60万kw亚临界机组的标准煤耗约为330~360g/(kw.h)，达到世界先进水平。★在2000年我国火电机组的平均供电标准煤耗要求达到380g/(kw.h)左右。★目前1000MW机组的煤耗基本控制在300g/(kw.h)以内。六、火力发电厂的主要设备

第一章燃料运输第二章锅炉设备第三章汽轮机设备第四章汽轮发电机设备第五章供水系统和水处理第六章除尘、除灰系统第七章电厂自动控制系统第八章脱硫、脱硝技术第一章燃料运输第二章锅炉设备第一节锅炉概述第二节锅炉的主要特性参数、分类及型号第三节锅炉本体第四节锅炉辅助设备及附件第一节锅炉概述一、电厂锅炉的作用、特点

锅炉是一种很普通的热力设备。它利用燃料燃烧所放出的热量来加热水。在电厂锅炉中，水被预热、蒸发、过热，变成额定的压力和温度的过热蒸汽，然后该蒸汽进入汽轮机冲动汽轮机转子旋转。为了提高蒸汽在汽轮机中的作功循环效率，现代电厂锅炉生产的蒸汽压力和温度，提高到了相当高的程度。提高蒸汽的初温初压是现代锅炉的发展方向。目前电厂锅炉的效率已高达90%以上。二、锅炉设备：本体设备：汽水系统、燃烧设备、炉墙和构架辅助设备：给水设备、通风设备、燃料输送设备、制粉设备、除尘除灰设备，以及一些锅炉附件和自动控制装置。三、锅炉设备的工作原理功能：①锅炉的“炉”应快速有效地燃尽大量的燃料，并放出的热量安全有效地传给“锅”中的水和蒸汽；②锅炉的“锅”应使水吸收热量后，顺利地沸腾蒸发，最后成为规定压力和温度的过热蒸汽，并且使该蒸汽安全稳定地输送到汽轮机中去。燃烧方式：①层状燃烧；②悬浮燃烧；③旋风燃烧；④沸腾燃烧。传热方式：辐射、对流和导热第二节锅炉的主要特性参数、分类及型号一、锅炉的主要特性参数（一）锅炉容量：锅炉在正常、经济运行条件下，每小时连续生产的最大蒸汽量称为锅炉容量，或称额定蒸发量，用符号De表示，单位是t/h。锅炉容量是用来说明锅炉生产能力大小的特性数据。（二）锅炉蒸汽参数（三）锅炉效率：η=（有效利用热量/输入锅炉全部热量）×100%

有效利用热量：主要是指在稳定工况下，（1h）内进入锅炉的给水通过锅炉加热后所得到的热量；二、锅炉的分类和型号：如武汉锅炉厂用“WG”表示；上海锅炉厂用“SG”表示；哈尔滨锅炉厂用“HG”表示；东方锅炉厂用“DG”表示；北京锅炉厂用“BG”表示等等。第二组是一分数，分子表示锅炉容量，分母表示蒸汽压力。第三组数字，表示产品的生产设计序号。例如：WG-410/100-2，表示武汉锅炉厂生产的，容量为410t/h，过热蒸汽压力为100kgf/cm2（表压）的锅炉的第二次设计。第三节锅炉本体

一、汽水系统：省煤器、水冷壁、汽包、下降管、联箱、过热器、再热器二、燃烧系统：炉膛、喷燃器和空气预热器第四节锅炉辅助设备及附件

锅炉辅助设备有送风机、引风机和制粉机送粉设备（有排风机、磨煤机、给煤机、粗粉分离器、细粉分离器、煤粉仓、给粉机及螺旋输粉机）通风设备：（送风机、冷风道、热风道、引风道、烟道等）有除尘设备：作用是清除烟气中携带的飞灰，尽量减少随烟气从烟囱排出的飞灰量，以减轻飞灰对引风机的磨损和对环境的污染。（重力沉降、惯性分离、离心分离、过滤除尘、洗涤除尘、静电除尘、声波除尘等）除灰设备：作用是清除燃料燃烧后从炉膛灰渣斗落下的灰渣及从尾部落灰斗和除尘器分离出来的细灰，并将其送往贮灰场。（分为水力除灰、气力除灰和机械除灰）。一般电厂都采用水力除灰。当有部分或全部灰要供给综合利用时，宜采用气力除灰。如果采用一种除灰方式不能满足除灰要求时，则可以采用两种或三种联合的除灰方式。锅炉附件：水位计、安全门、防爆门、吹灰器、热工仪表、自动控制装置及一些汽水管道和阀门等。第三章汽轮机设备第一节汽轮机概述第二节汽轮机本体第一节汽轮机概述一、汽轮机设备的作用及组成（一）、汽轮机的作用：火力发电厂是通过锅炉将燃料的化学能转化为蒸汽的热能，在汽轮机内又将蒸汽的热能转化成旋转的机械能，经过发电机将旋转的机械能转化为电能。因此，汽轮机是电厂的一个主要的设备，它由本体部分（包括静止和转动两大部分）、调速保安部分及辅助设备等组成。（二）、汽轮机工作特性的基本参数1、汽轮机容量2、新蒸汽参数3、汽轮机排汽压力4、汽轮机的额定转速（三）、汽轮机设备的组成1、汽轮机本体汽轮机本体由静止部分和转动部分组成。静止部分包括基础、台板、汽缸、喷嘴、隔板、汽封和轴承等部件。转动部分包括主轴、叶片、叶轮、靠背轮和盘车装置等部件。2、汽轮机调节、保护系统该系统主要包括调速器、油动机、调节阀、自动主汽阀、危急保安器、主油泵、辅助油泵等3、汽轮机辅助设备和管道系统主要辅助设备有凝汽器、抽汽器、除氧器、加热器、给水泵、凝结水泵、循环水泵等。主要管道系统有主蒸汽系统、给水回热系统、给水除氧系统、供水系统和循环系统等。二、汽轮机的分类及型号（一）、汽轮机的分类1、按工作原理分：⑴、冲动式、⑵、反动式。2、按新蒸汽参数分类：⑴、低压汽轮机：新蒸汽压力为1.2-1.5MPa。⑵、中压汽轮机：新蒸汽压力为2-4MPa。⑶、高压汽轮机：新蒸汽压力为6-10MPa。⑷、超高压汽轮机：新蒸汽压力为12-14MPa。⑸、亚临界汽轮机：新蒸汽压力为16-18MPa。⑹、超临界汽轮机：新蒸汽压力为22.16MPa。⑺、超超临界汽轮机：新蒸汽压力为25Mpa以上。3、按热力特性分类：⑴、凝汽式汽轮机⑵调整抽汽式汽轮机⑶、背压式汽轮机第二节汽轮机本体

一、汽轮机的基本工作原理（一）、汽轮机内能量转换过程及级的概念蒸汽的热能喷嘴蒸汽的动能叶片转轴的机械能

1、蒸汽在喷嘴中的能量转换2、蒸汽在叶片中的能量转换3、汽轮机级的概念（二）、汽轮机的冲动作用原理和反动作用原理

1、冲动作用原理速度较高的运动物体碰到速度较低的或静止的物体时产生的力称为冲动力。在汽轮机中，喷嘴出口的高速汽流冲击叶片时产生冲动力，使叶片带动转子旋转做功的原理称为汽轮机的冲动作用原理。

2、反动作用原理原来静止的或运动速度较低的物体骤然增加速度时，对它所在的另一物体的反作用力称为反动力。如果在汽轮机的叶片中也能喷出高速汽流，那么叶片同样可以受到反动力作用而做功。为此，只要将叶片的通道做成像喷嘴一样逐渐收缩，使蒸汽在叶片中膨胀加速就可实现。因此，在汽轮机中蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速，而且也在叶片中膨胀加速，使叶片既受冲动力作用又受到反动力作用而带动转子旋转做功的原理，称为汽轮机的反动作用原理。3、汽轮机级的类型⑴、纯冲动级⑵、反动级⑶、冲动级

（三）、速度级汽轮机（四）、冲动式多级汽轮机（五）、反动式多级汽轮机二、汽轮机本体结构汽轮机本体包括静止和转动两大部分。静止部分主要有基础、台板、汽缸、隔板、喷嘴、汽封和轴承等，转动部分主要有主轴、叶轮、叶片、靠背轮和盘车装置等。第三节汽轮机调节、保安及油系统一、汽轮机调节系统的作用第一个作用是调节汽轮发电机组的功率，以满足电力用户用电数量的需要。第二个作用是调节汽轮发电机组的转速，使电频保持在规定范围内调节系统是由转速感应机构、传动放大机构、反馈机构和配汽机构组成的。二、保安系统汽轮机保安系统（保护系统）的作用是在调节系统失灵或汽轮机故障时能及时动作，迅速停机，避免扩大事故，以保障设备或人身安全。主要设备有：超速保护装置、轴向位移保护装置，低油压保护装置和低真空保护装置。三、汽轮机的油系统1、作用：⑴、供给调节系统和保护装置高压油；⑵、供给汽轮发电机组各轴承低压润滑油，用来润滑并冷却轴承。要求：⑴、供油可靠⑵、防火安全2、供油系统的组成：汽轮机供油系统主要包括：油箱、主油泵、高压辅助油泵、低压辅助油泵、注油器和冷油器等设备。可分为单一工质供油系统、双工质的供油系统和氢冷密封油系统。第四节汽轮机的辅助设备一、凝汽器：作用是冷却汽轮机乏汽并使其凝结成水，从而在汽轮机排汽口建立并保持高度真空。

二、回热加热器：从正在运行的汽轮机某些中间级抽出作过部分功的蒸汽，并将该蒸汽送到给水加热器中对锅炉给水进行加热，称为给水回热。给水回热设备是指汽轮机抽汽加热凝结水和给水的加热器及其辅助设备。三、除氧器：因此为了提高热力设备的安全性和经济性，必须利用除氧器去除凝结水和补充水中的氧气及其它气体。同时在给水回热系统中，除氧器还起到混合加热器的作用。四、给水泵和凝结水泵第四章汽轮发电机设备第一节发电厂主要电气设备一、发电厂电气设备简介发电厂中，直接生产电能的设备是发电机。大型的发电机一般是水轮发电机和汽轮发电机。它们在发电原理上是相同的。由于汽轮发电机的转速比水轮发电机高，所以汽轮发电机通常制成隐极形。二、汽轮发电机（一）、汽轮发电机的工作原理：汽轮发电机是将汽轮机转子转动的机械能转换为电能的一种设备。（二）、汽轮发电机结构：汽轮发电机主要是由定子和转子两大部分组成。火力发电厂的汽轮发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构。发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。发电机转子主要由转子铁芯、励磁绕组（转子线圈）、护环和风扇等组成。（三）、发电机的出线（四）、发电机的励磁系统三、汽轮发电机主要的型号和参数国产汽轮发电机现在分为两个系列：QF系列是25MW以下的空气冷却系列；QFQ、QFN、QFS、QFQS等是以50MW以上大型汽轮发电机系列。国产汽轮发电机的主要技术数据可参照图表，一般型号是用汉语拼音字母及数字表示：如ＱＦＳ－３００－２两极

规格代号，表示功率为300ＭＷ

产品代号，QF表示汽轮发电机，S表示定子、转子绕组双水内冷四、汽轮发电机的冷却系统①水-氢-氢冷却，即定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，铁芯氢冷；②水-水-空冷却，即定子与转子绕组水内冷，铁芯空冷；③水-水-氢冷却，即定子与转子绕组水内冷，铁芯氢冷。所谓“内冷”是指冷却介质直接冷却导体（一般在空心导线内冷却），冷却效果好。所谓“外冷”是指冷却介质和导体隔着绝缘层的冷却，冷却效果差。所有的发电机都有风路系统。所谓“风路系统”是由风扇、冷风道、铁芯通风沟、热风道和冷却器等组成的系统。第二节厂用电系统一、厂用电和厂用电负荷发电厂在生产电能的过程中，自身所耗用的电能称为厂用电或自用电。厂用电包括厂用机械用电、照明用电、交直流配电装置的电源用电及检修、试验用电等项目，其中耗电最多的是发电厂的厂用机械。

发电厂的厂用电负荷按其重要性分为以下四类：⑴、事故保安负荷：在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍应保证供电，否则可能引起主要设备损坏、自动控制失灵以及危及人身安全的负荷。⑵、Ⅰ类负荷：短时停电会造成设备损坏、危及人身安全、主机停运或出力严重下降的厂用电负荷。⑶、Ⅱ类负荷：允许短时停电，但经过运行人员及时操作重新取得电源后不至于造成生产混乱的厂用电负荷。⑷、Ⅲ类负荷：较长时间停电不直接影响生产的厂用电负荷。如修配车间、试验室、油处理室等的厂用电负荷。二、厂用电电压等级的确定1、大中型火力发电厂厂用电一般选用高压和低压两级。高压采用6KV，当发电机额定电压为6.3KV时，可省掉高压厂用变压器，通过电抗器向厂用系统供电，以限制短路电流；当发电机额定电压为10.5KV或更高时，需设置一台高压厂用变压器。低压厂用电压等级一般采用380/220V三相四线制，或380V和380/200V，且动力和照明分开。2、小型火力发电厂厂用电只设置380V/220V一种电压，少量高压电动机直接接于发电机电压母线上。3、水力发电厂的厂用电动机容量均不大，通常也只设置380/200V一种电压等级。但厂外的水利枢纽装设的大型机械需由6KV或10KV电压供电。三、厂用电源的取得方式1、工作电源2、厂用备用电源3、启动电源4、事故保安电源四、厂用母线的接线方式

厂用高压和低压母线均采用单母线接线，并且按炉分段。即将厂用电母线按照锅炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的厂用电动机，一般也接在该段母线上，与锅炉同组的汽轮机的厂用电动机，一般也接在该段母线上；全厂公用性负荷，根据负荷功率及可靠性要求，尽可能均匀地分配在不同的母线段上。第五章供水系统和水处理一、供水系统电厂的用水包括生产用水和生活用水，生产用水中凝汽器的冷却水量最大，约占总耗水量的95％左右，火力发电厂的供水系统，主要指凝汽器的冷却水系统即循环水系统。分为：1、直流供水(也称开式供水)系统：2、循环供水(也称闭式供水)系统：二、火力发电厂的水处理种类：锅炉补给水处理（软化、化学除盐、蒸发除盐）、给水处理、锅内水处理、凝结水处理、冷却水(循环水)处理。三、锅炉排污及其利用系统1、锅炉排污：1）、连续排污2）、定期排污2、排污利用系统第六章除尘、除灰系统第一节除尘系统燃煤锅炉绝大部分是燃烧煤粉的，煤中灰分是不可燃的物质，从锅炉排出的烟气中总是带有细灰粒及末烧完的炭粒，这些固体颗粒称为飞灰。在固态排渣的煤粉炉中飞灰占总灰量的90％以上。如果这些飞灰都随烟气排入大气，对环境卫生，人身健康和植物的生长等都有极大的危害。同时对锅炉本身会产生不利影响，会使锅炉受热面积灰，影响热交换等。为了减轻危害，在发电厂锅炉设备中都装有烟气的净化设备——除尘器。除尘器装在吸风机前的烟道中，但除尘器不能将飞灰从烟气中全部除去，为使残留在烟气中的飞灰能散布到较大的地域范围中去，对发电厂的烟囱都要求有相当的高度。一、除尘器的作用及性能指标1、作用：将锅炉排烟中的飞灰分离出来。2、性能指标：一般用除尘效率来表示。除尘效率：是指除尘器捕捉下来的飞灰质量占进入除尘器的烟气所携带的飞灰质量的百分子数。二、除尘器的类型及工作原理常用的除尘器有：湿式除尘器、电气除尘器、陶瓷多管式除尘器、袋式除尘器。第二节除灰系统燃煤锅炉下部的灰渣和除尘器下面的细灰必须及时排走，才能保证锅炉连续正常运行。除灰系统就是指将锅炉灰渣斗中的灰渣和除尘器等灰斗落下来的细灰排放至灰场所需要的全部设备和建筑物。由于灰与渣的特性不同及考虑到灰与渣的综合利用，故火电厂中多采用灰与渣分除系统。除灰方式根据所采用的设备不同，可分为：水力除灰、气力除灰、机械除灰三种。一、水力除灰系统及主要设备以水为介质输送灰渣的系统。1、组成：一般由排渣、冲灰、碎渣、输送等设备和排渣沟、输灰管道及其附件组成。2、优点：除灰及时、迅速，运行安全可靠，操作维护方便，系统的严密性好，从而改善了现场环境卫生。3、缺点：耗水量大、管道磨损快、易结渣堵灰、湿灰渣不易综合利用。4、输送方式：按所输送的灰渣不同可分为：灰渣混除：将除尘器等分离下的飞灰和炉膛排出的炉渣在灰渣输送设备之前在一起输送。灰渣分除：将细灰和炉渣分别通过单独的管道系统输送。5、过程：灰渣和细灰的除灰过程如下：炉膛冷灰斗灰渣——灰渣室——碎渣机——灰渣沟——灰渣池——灰渣泵——压力输送管道——贮灰场。除尘器和烟道下的细灰——冲灰器——灰沟——灰渣池——灰渣泵——压力输灰管——贮灰场。6、种类：根据锅炉容量或电厂容量、贮灰场的远近和水源条件等情况，水力除灰系统一般分为：低压和高压两种。第七章电厂自动控制系统生产过程中的变化是复杂、迅速且连续不断的。为了维持设备的正常、经济运行，只依靠运行值班人员对设备的监视、控制、调整、启动、停止、事故处理等是难以做到的，而且长时间高度集中，运行人员十分疲劳，稍有疏忽，容易误操作造成事故。实现生产过程的自动化是非常必要的。热工过程自动化系统包括：自动检测、自动调节、顺序控制、自动保护等。1、自动检测检测参数：温度、压力、流量、水位、电导等。检测仪表按用途分：

1)、主要仪表：它是为安全、经济运行必须检测的参数仪表。

2)、重要仪表：为经济分析或核收费用必须的参数仪表。

3)、分析仪表：用来分析、检测上述两类参数相关的参数。

4)、启动仪表：专为启动过程中监视参数的仪表。2、自动调节调节项目有：汽包水位、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度、主汽压力、锅炉燃烧、除氧器压力、除氧器水位、轴封压力、加热器水位、凝汽器水位、蒸发器水位、减温减压器的压力、温度调节等。3、顺序控制◆远方控制：值班人员通过远方操作和控制装置在控制台上对设备进行远距离控制。◆程序控制：由程序控制装置按预先设计的顺序、条件和时间要求，对一台设备或多组设备进行操作控制。4、自动保护是保护人身和设备安全的。当生产系统的某一部分在运行中发生异常情况或事故时，保护设备按一定的程序和要求自动地对个别或一部分设备进行操作，以消除异常情况，防止发生或扩大事故。5、热工信号热力设备在运行中，热力参数偏离规定范围或出现异常现象时，信号系统自动发出音响和灯光信号，警告运行人员注意，及时采取措施，调整运行工况和消除异常情况，以便维持设备正常运行。热工信号有三种：预告信号、联系信号、事故信号第八章脱硫、脱硝技术一、脱硫我国的能源以燃煤为主，占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧，煤燃烧过程中产生严重污染，如烟气中CO2是温室气体，SOx

可导致酸雨形成，NOX也是引起酸雨元凶之一，同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生的烟气是造成中国生态环境破坏的最大污染源之一。中国的能源消费占世界的8%～9%，SO2

的排放量占到世界的15.1%，燃煤所排放的SO2

又占全国总排放量的87%。烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。

烟气脱硫技术分类：1、喷雾干燥法烟气脱硫技术

2、活性炭吸附法烟气脱硫技术

3、电子射线辐射法烟气脱硫技术4、填充式电晕法烟气脱硫技术

5、荷电干式吸收剂喷射脱硫系统（CDSI）6、炉内喷钙尾部增