2021电力生产基础知识

第一章电力生产概述 第二章锅炉设备及系统 第二 锅炉本 第四 锅炉热平第三章汽轮机设备及系统 第三节 第四章电气设备及系统第一 同步发电第二 电力变压 第五章单元机组运行及管理 第二 单元机组的启 第一章电力生产概述第一节电能与电力工业便于转换和控制。电能可方便地转换成其他形式的能，如机械能、热能、光能、磁能、化学能等。电能使用方便，易于实现有效而精确的控制，可以称为能源。 在高压输电方面，年，瑞典建成了第一条k交流输电线路；年，美国建成了第一条k交流输电线路；年，前苏联建成了k直流输电线路；9年，前苏联建成了一条世界上最高电压为k、长k的交流输电线路。现在，世界上已经出现了跨越几千公里、贯穿几个国家的巨大电力系统。根据B —《标准电压》中规定的电力系统电压有、、、、、、、、、、、、、k等，在有两个数值的标准电压中，较低的数值是相电压，较高的数值是线电压，只有一个数值的线电压；高压直流输电系统的系统标称电压有、k。图1-1一般城市对中、小企业的供电可采用k电压等级的配电网络，对大、中企业的供电可采用～k电压等级的配电网络，大、中型企业内部可采用k电压等级的配电网络。、k电压等级适用于中距离输电；～k电压等级适用于远距离大容量的输电。大、中容量的电动机可采用、k和k的额定电压等级；小容量的电动机可采用的电压等级；照明及其他单相负载在三相四线制供电网络的相电压上。直流、第二节常规能源发电目前我国以火力发电厂为主，其发电量占全国总发电量的为代表的大型水电厂已经建成，核电建设正在加快发展，原计划到年末核电装机容量将占全国总装机容量的种情况下的核电安全是核电建设的重中之重。—图1-2（一）图1-3图1-4图1-5图1-6（二）（三）第三节新能源发电图1-7图1-8始、终止以及紧急停堆（图1-9图1-10我国已经在浙江秦山、广东大亚湾、广东岭澳、江苏田湾等地建成并成功运营核电厂，机组容量有、、和，对保护环境和推动我国经济发展起到了促进作用。视，其蕴量巨大，全球的风能约为，其中可利用的风能为。风能利用风力发电的尝试，早在世纪初就已经开始了。世纪年代，丹麦、瑞典、前，已经生产出、、、、、、k的风力发电机组，并投入运行。图1-11图1-12图1-13图1-14图1-15及外资企业纷纷参与生物质发电产业的建设运营。截至年底，我国生物质发电项目有个，总装机规模W。预计到年，生物质发电总装机规模达W。第二章锅炉设备及系统第一节 图2-1（一）碳是煤中主要的可燃元素，也是煤发热量的主要来源，煤中碳的含量一般为氢硫灰分水分（二）图2-2（三）图2-3表2-1（一） （二）图2-4（三）煤可磨性的大小通常用可磨性系数Kkm来表示，Kkm（四）表2-2（一）（二）图2-5图2-6图2-7一是将一次风机置于粗粉分离器之后，即图中的处，利用风机产生的负压将磨煤机及分离器内的煤粉气流抽吸出来，提高压力后送入炉膛，此时，磨煤机将工作在负压状第二种选择是将一次风机置于磨煤机之前，即图中的处，先将热风经风机提高至足够高的压力，再进入磨煤机携带磨好的煤粉进入炉膛，此时，磨煤机工作在正压状高温环境下，可靠性和经济性均不高。第三种选择是将一次风机置于预热器之前，即图中的处，将冷风提高至一定的所示。图2-8（三）图2-9中速磨煤机是我国电厂中应用最为广泛的一种碾磨设备，其种类较多，常见有、、及型磨等类型。但各种中速磨煤机的结构和工作原理大致相同，如图所其中碾磨区由磨盘组件及对称布置的三个磨辊组成。图2-10图2-11图2-12图2-13第二节锅炉本体（一）蒸汽参数是指锅炉出口处（即过热器出口）（二）表2-3（三）图2-14图2-15（一）图2-16（二）图2-17所示为某机组的一组直流燃烧器，沿高度方向共布置有层喷口，其中层一次风口，层普通二次风口（也称辅助风喷口），一次风口与二次风口相间排列，这种个二次风口，称燃尽风喷口，以实现炉内分级燃烧，目的是抑制燃烧过程中x的产生。图2-18图2-19图2-20图2-21置方式，如图（）所示；前后墙布置的燃烧器轴线可以对冲或者交错，如图-（）、（c）所示。对冲布置时，炉内气流扰动较为强烈，交错布置时，火焰和烟气充满程度较好。图2-22（三）（四）图2-23图2-24图2-25图2-26图2-27体内，再加上空气和烟气的进出口通道，组成了完整的空气预热器本体。如图（）所示，如果一次风与二次风各有各的通道，则称为三分仓空气预热器（次风分仓及烟气分仓）；图2-28图2-29（一）图2-30图2-31图2-32（二）图2-33图2-34汽包在运行中的主要问题。为了保证汽包的承压能力，汽包壁通常较厚，即便使用高强度的合金钢，对于亚临界压力机组，汽包壁厚约，因此，锅炉工况变动机组启停期间最为突出。为此，我国电厂一般规定，任何工况下汽包壁温差不得超过℃。图2-35水冷壁的分类。水冷壁由φ～φ的无缝钢管制成，材料多为碳钢，参数较图2-36图2-37（三）图2-38图2-39图2-40某600MW响热力循环的经济性。因此，一般要求蒸汽温度必须保持在额定值℃的范围之内，而灵敏可靠的调温手段是达到这一要求的保证。第三节锅炉辅助系统及设备图2-41（一）图2-42图2-43正离子；负离子；灰粒；已经荷电的颗（二）图2-44图2-45（三）图将炉底渣和石子煤一起冲入缓冲池，再由渣浆泵送至脱水仓，进行～脱水，脱水后返回脱水仓，而上部的溢流水可汇集在回收水池重复利用。图2-46近年来，越来越多的电厂选择使用风冷干除渣系统，其工作流程如图斗来的炉渣温度约℃，在风冷干式捞渣机中被空气冷却至℃以下，再经碎渣机破输送方式或负压输送方式将灰渣送至渣仓。图2-47压后由吸收塔下部进入，在塔内向上流动，与喷淋下来的浆液逆流接触，将烟气中的转化为石膏浆液，脱硫后的净烟气从塔上方引出，经换热器加热后，温度约℃，排向空脱水机脱水至含水率小于的石膏饼，储存于石膏储仓。图2-48石灰石—第四节锅炉热平衡锅炉的输入热量是指随着k燃料入炉的全部热量。输出热量分为两部分：一部分是被工质吸收的热量，称有效利用热量；另一部分则称为损失，如图所示。由于损失的原因不同，分别用～表示锅炉的五项热损失。显然，有效利用热量所占比例图2-49一、锅炉的输入热量Qr和有效利用热量 化学不完全燃烧损失机械不完全燃烧损失散热损失灰渣物理热损失第三章汽轮机设备及系统第一节汽轮机的基本工作原理图3-1图3-2（一）图3-3图3-4图3-5图3-6（二）反动度Ωm由上式可知，Ωm（三）图3-7图3-8其中，△——汽轮机的型式（即热力用途或特性表3-1表3-2第二节汽轮机本体结构图3-91000MW图3-10某600MW（一）环）图3-11表3-3图3-12销中心线与纵销中心线的交点。汽缸以此为基点，低压缸、分别向机头和发电机方向的纵向相对膨胀死点为基点，向前、向后自由膨胀。图3-13图3-14某600MW（二）阀的个数分成相应的喷嘴组，并固定在单独铸造的喷嘴室上。、汽轮机的喷嘴组固定在喷嘴室的单侧面上，形成单向流动；东方汽轮机厂和哈尔滨汽轮机厂制造的W汽轮机的喷嘴室分成左右两侧，每侧都有喷嘴组，设计成双向流动。图3-15（三）图3-16国产引进型300MW（四）图3-17（五）轴。叶轮由轮缘、轮面组成，套装式转子的叶轮上还有轮毂，如图分；轮面将轮缘和轮毂或主轴连成一体，轮面上通常开有～个平衡孔。为了避免在同一直径上有两个平衡孔，叶轮上的平衡孔都是奇数且均匀分布。图3-18图3-19图3-20按制造工艺，转子可分为套装式、整锻式、组合式和焊接式。图条件下不会出现松动现象。它的结构紧凑（轴向尺寸短）代汽轮机应用较多。整锻转子的轴心通常钻有φ的通孔，其目的是为了去掉锻件中心但现代大功率汽轮机趋向于采用无中心孔的整锻转子。图3-21图3-22图3-23第三节汽轮机调节 ——数字式电液调节系统（digitalelectro-hydrauliccontrolsystem，DEH）体现了当前二、DEH图所示为H电液调节系统的原理示意。该系统由以计算机为主体的数字系统转换器去控制各执行机构，从而完成对汽轮机的调节和保护。保护系统。该系统用于机组参数超标或严重超标而危及机组安全时，紧急关闭主油泵出口油压低、润滑油压低、抗燃油压低、转子轴向位移过大、轴振大、低压缸排汽温度高、末级叶片温度高、凝汽器真空过低、锅炉、发电机—变压器组跳闸保护动作、发电机定子冷却水中断、严重故障等情况下危急遮断和就地、集控室手动停机时的保护装置。图3-24DEH汽轮机自动（automaticturbinecontrol，ATC）调节系统的汽轮机自动程序控制，是通过状态监测，计算转子的热应力，并在全部自动化。为了确保控制的可靠，调节系统设有三种运行方式，机组可以在任何一种方式下运行，其顺序和关系是：手动控制←→操作员自动←→汽轮机自动（），运行方式互相跟踪，并可做到无扰切换。图3-25图3-26EH系统工作时，油箱中的抗燃油经过滤网进入交流电动机驱动的油泵，其出口的高建立液压伺服系统需要的油压。当油压达到时，卸荷阀动作，切断油泵出口与高压集油管的联系，将油泵的出口油直接送回油箱，此时油泵在卸荷（无负荷）工作，系统的油压由蓄能器维持。在机组运行中，调节系统中的液压伺服机构和系统中其他部件的间隙漏油使系统内高压集油管的油压逐渐降低，当油压降到时，卸荷阀复位，油泵出口的油重又供向系统。油泵始终在承载和卸油箱。抗燃油的回油管是压力回油管，回油管中的压力靠低压蓄能器维持。系统正常运行时，油压由卸荷阀控制并维持在～范围内。当油泵在卸荷状态下工作时，位于卸荷阀和高压集油管之间的止回阀可以防止抗燃油从油系油系统的油压过高，当压力达到～时，过压保护阀动作，将高压集油管中的一部分油直接送回油箱。第四节热力系统及辅助设备图3-27国产N600—170/537/537图3-28哈尔滨汽轮机厂1000MW图3-29图3-30图3-31—气体吸入口；—真空表；—压力开关；—电气控制箱；—气动蝶阀；—电动机；—真空泵；—止回阀；—液位计；—最低水位计；—最高水位计；球阀；—热交换器；—温度计；—压力计；—气水分离器；—压差开关图3-32图3-33图3-34图3-35图所示为水冷机组、号低压加热器合体结构示意，它们由壳体、水室、管束工作时，凝结水从进口经进水室首先流经号低压加热器的换热管束，吸收段抽汽的热量后进入号低压加热器的换热管束，与段抽汽进行热量交换，最后经出水室和出口流出加热器。号低压加热器的疏水进入号低压加热器，号低压加热器疏水经疏水出口流出加热器。图3-36低压加热器结构示意（7、8号低压加热器合体结构俯视图图3-37图3-38喷雾填料式除氧器结构简单，除氧效果好，应用十分广泛。如型号为氧器就是喷雾填料式除氧器（表示除氧、压力、卧式和最大出力），与其配用的除氧水箱型号为。图3-39第四章电气设备及系统第一节同步发电机图4-1年，世界上第一个小型发电厂的问世，标志着人类社会开始进入电气时代，社的迅速发展。年前，我国基本没有制造汽轮发电机的能力；年，制造出了空冷kW汽轮发电机；年，制造出了定子水冷、转子氢内冷的优质机型；年，由上海电机厂试制成功我国第一台汽轮发电机（双水内冷——型），后经改进定型为——型。东方电机厂于年试制成功——型W发电机，哈尔滨电机厂于年研制成功——型水氢氢汽轮发电机。目前三大厂家不仅能够制造汽轮发电机，而且已经制造出汽轮发电机，并在发电厂成功运行。图4-2QFSN—300—2图4-3图4-4图4-5QFSN—300—2—图4-6QFSN—1000—2—7图所示为———型发电机的氢冷系统。它主要由氢气冷却器、氢气冷却器用于冷却发电机内的氢气；氢气干燥器用来除去氢气中的水分，保持氢气的干燥。图所示为———型发电机的定子冷却水系统。它主要包括定子冷却水箱、定子冷却水循环泵、水—设备与部件，以及连接各设备、部件的阀门和管道等。图4-7图4-8图4-9图4-10第二节电力变压器图4-11设计序号、额定容量、高压侧电压都用数字表示，其中额定容量的单位为千伏·图4-12图4-13线（或铝导线）第三节变配电设备（一）图4-14LW1—220图4-15OFPTB—250—40LPAR型钢罐落地式SF6（二）图4-16SF6图4-17户外隔离开关。图所示为—型隔离开关结构示意。该隔离开关瓷柱是固定不动的，顶部设有静触头；中间瓷柱可转动，瓷柱顶部装有水平瓷杆，杆动完成的。（三）图4-18GN19—10/400图4-19GW7—330D图4-20（四）图4-21图4-22图4-23220kV图4-24220kV高型配电装置（双母线带旁路母线）（一）（二）第四节电力输送图4-25图4-26典型电力系统（电力网）企业变电站。企业变电站是大、中型工矿企业的专用变电站，电压等级图4-27图4-28图4-29图4-30第五章单元机组运行及管理第一节单元机组的热状态（一）系数要比水的接触放热系数大～倍，所以汽包上部壁面金属温升快，因而造成汽包上下壁有温差。锅炉升压速度越快，产生的温差也越大。（二）（三）（一）（二）（三）（一）（二）第二节单元机组的启停（一）（二）锅炉点火前，检查凝汽器真空应达到规定值，锅炉已上水至可见水位，炉底加热投运，风烟系统已投运，炉膛负压正常；无锅炉跳闸指令，复位。当汽压升至规定值检查所有油枪点火条件满足。高参数、大机组多采用电液调节系统，所以通过设置目标转速、升速率，听音检查（低速摩擦检查），判断通流部分是否存在动、静碰磨现象。的热应力。为此，根据启动曲线，在上分别设置相应的目标转速和升速率，分阶段将转速升高到额定转速，在每个升速阶段之间进行暖机。是由发电机自动准同期装置（）来完成的，当待并发电机以一定的转速向同期点接近，由电压自动调节装置（）通过调节转子励磁回路的励磁电流改变发电机电压，当待并发电机电压与系统电压相差以内时，它就在一个预先整定好的提前时间上发出合闸脉冲，合上主断路器，使发电机与系统并列。图5-1300MW（三）热态启动前，盘车装置保持连续运行以上，先向轴封供汽，后抽真空，再通知锅（一）（二）在机组停运前，做好交直流润滑油泵、顶轴油泵和盘车装置试验，做好主汽阀的活消缺。属温度～℃，同时维持℃的过热度。主汽温每下降℃，应稳定。先保持汽降温率应控制在～℃。因再热汽温下降滞后于主汽温的下降，应等再热汽温下降后，再进行下一阶段的降压降温。制粉系统停运原则。对于直吹式制粉系统停炉时间超过天时，一般要求将原煤斗存煤用完；对于中间储仓式制粉系统，停炉时间超过天时，就要求将粉仓煤粉烧完。停运制粉系统的同时，应根据锅炉燃烧情况，及时投入油枪，以保证锅炉燃烧稳定。图5-2过大的热应力，特别要注意汽包壁温差不能过大，整个冷却过程中一般要求控制在℃以下。锅炉灭火后，以额定风量的～残存的可燃物，通风℃以下时，停止所有送、引风机运行，关闭空气预热器进出口烟气空气挡板，空气预热器转入辅助电机运行。关闭锅炉各处门、孔和挡板，使锅炉处于闭炉状态～，以防止冷空孔，进行自然通风冷却。待空气预热器入口烟温降到℃以下时，可停止其辅助电机运行。要放净炉水时，应使汽压降到零后炉水温度降至～℃以下，开启所有空气阀和放水门，将炉水全部放尽。若采用带压放水，汽包压力应在以下，并同时进行停炉保养。（三）第三节（一）（二）停机后的措施。停机后立即投