火电厂主要设备与工艺过程.ppt

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1、火电行业工艺过程-主系统,火电厂建设开发流程,项目建议书,可行性研究报告,电厂选址,用地预审,水资源论证,水土保持方案,初设计,电力规划设计总院审查,电网公司同意购电,省发改委立项,项目环评报告,临建准备工作,火电厂的分类 按燃料分类：燃煤发电厂(煤)燃油发电厂(石油提取了汽油、煤油、柴油后的渣油)燃气发电厂(天然气、煤气等)余热发电厂(工业余热、垃圾或工业废料)生物发电厂(桔杆、生物肥料)按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂燃汽轮机发电厂内燃机发电厂蒸汽-燃汽轮机发电厂按供出能源分类：凝汽式汽轮机发电厂(只供电)热电厂(同时供电和供热),火电厂简介（一）,火电厂的分类按总装机容量分类：小容量发电

2、厂(总装机容量 1000 MW)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 22.11MPa,温度550度,单机功率 600 MW)超超临界压力发电厂(蒸汽压力 335MPa、610630,单机功率 600 MW),火电厂简介（二）,火电厂公用辅助控制系统,煤系统输煤系统含煤废水处理系统含油污水处理系统燃油泵房控制系统水系统化学补给水系统凝结水精处理系统循环水处理系统汽水取样及加药系统化学废水与净水处理系统生活污水和灰水回收处理系统反渗透（预脱盐）灰系统除灰/除渣系统电除尘系统脱硫系统（石粉厂）、脱硝（脱氮）,锅炉吹灰系统锅炉定排系统氢系统（氢冷机组）E

3、TSFSSS暖通空预器胶球清洗旋转滤网斗轮机卸船机（船运煤）翻车机（火车运煤）升压站（电气）石灰水（处理中水）启动锅炉热网,火电厂的三大系统 之一 燃烧系统包括输煤、磨煤、锅炉与燃烧、风烟系统、灰渣系统等环节。,火电工艺介绍,制粉系统-主设备-磨煤机低速磨煤机及其制粉系统：低速磨煤机（15 25 r/min）:多为球磨机单进单出筒式球磨机双进双出筒式球磨机中速磨煤机及其制粉系统：中速磨煤机（60 300 r/min）:平盘磨、碗式磨、MPS 磨/MPF 磨、E型磨高速磨煤机及其制粉系统：高速磨煤机（400 r/min）:风扇式磨煤机竖井磨煤机上述一般可分成：直吹式制粉系统和储仓式制粉系统,火电

4、工艺介绍-制粉系统(1),制粉系统-球磨机,火电工艺介绍-制粉系统(2),制粉系统-球磨机,球磨机筒体,热风进口,煤粉出口,进煤管,双进双出筒式球磨机,火电工艺介绍-制粉系统(2),制粉系统-辅助设备给煤机：（磨煤机前）作用：调节送入磨煤机的煤量种类：刮板式给煤机电磁振动式给煤机皮带给煤机（调速、称重）粗粉分离器：（磨煤机后）作用：把磨煤机来的煤粉进行粗细分离，不合格的送回磨煤机重磨。种类：离心式粗粉分离器回转式粗粉分离器细粉分离器：（旋风分离器）作用：把粗粉分离器来的煤粉气流进行风粉分离，不合格的送回磨煤机重磨。给粉机：作用：按照锅炉负荷需要,把煤粉仓中的煤粉均匀地送入一次风管。种类：叶轮式

5、给粉机最为常用通过调节电机转速，调节给粉量的大小,火电工艺介绍-制粉系统(3),火电工艺介绍-制粉系统(4),给煤机示意图,通过改变给煤机转速和闸板位置调节给煤量。缺点是：占地大，煤压实后易被异物卡住断煤。,可称重，通过改变皮带速度调节给煤量。大型锅炉机组中常用。,火电工艺介绍-制粉系统(5),给煤机示意图,通过改变圆盘电机转速和内套管位置调节圆盘上的给煤量。缺点是：遇高水分的煤易堵煤和打滑。,火电工艺介绍-制粉系统(6),给粉机示意图,一般采用直流电机，通过改变电机转速调节给粉量。缺点是：不均匀，易出现煤粉自流。,一般采用电磁调速异步电机，通过改变电机转速调节给粉量。均匀，煤粉不自流。,火电

6、工艺介绍-制粉系统(7),给粉机示意图,叶轮给煤机：沈阳电力机械总厂；沈阳电站辅机厂；沈阳华能电力燃煤机械总厂 山西电力设备厂电磁振动给煤机：沈阳电力机械总厂；沈阳矿山机械集团有限责任公司刮板给煤机：沈阳电力机械总厂环式卸煤机：电力部机械设计研究所（犁煤、卸煤，变频器控制）武汉电力设备厂沈阳电力机械总厂,主要设备生产厂家：,火电厂的三大系统 之二 汽水系统由锅炉,汽轮机,凝汽器,除氧器,加热器等构成主要包括:给水系统冷却水系统补水系统,火电工艺介绍,锅炉容量：锅炉每小时所产生的蒸汽量锅炉分类：（几个术语）按蒸汽参数分类：中压，高压，超高压，亚临界，超临界按容量分类：（(220 t/h 小型锅炉

7、),(220-410t/h中型锅炉)，（670t/h大型锅炉）按燃烧方式分类：悬浮燃烧锅炉：燃料在炉膛内悬浮燃烧沸腾燃烧锅炉：固体燃料颗粒在炉排上呈沸腾状态燃烧（流化床锅炉）按循环方式分类：自然循环锅炉:(靠炉外冷水下降，炉内冷水壁管中热水自然上升的锅炉)强制循环锅炉:(当压力在16.6617.64MPa时，水、汽重度差变小，需在循环回路中加装循环泵的锅炉)控制循环锅炉:直流锅炉:(当压力18.62MPa时，应采用直流锅炉)复合循环锅炉:主要生产厂家：哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂、东方锅炉厂、武汉锅炉厂、杭州锅炉厂,火电工艺介绍-锅炉(1),自然循环锅炉,强制循环锅炉,控制循环锅炉,直流锅炉,火电

8、工艺介绍-锅炉(2),四种锅炉的示意图,锅炉机组基本工作过程,燃料经制粉系统送入炉膛中燃烧，使燃料的化学能变为热能。高温烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，最后从锅炉中排出。锅炉排烟再经过烟气净化 系统处理，由引风机送入烟囱排入大气。烟气在锅炉内流动的过程中，热量传递方式为：在炉膛中以辐射方式将热量传给水冷壁；在炉膛烟气出口处，以半辐射、半对流方式将热量传给屏式过热器；在水平烟道和尾部 烟道以对流方式传给过热器、再热器、省煤器和空气预热器。锅炉给水便经过省煤器、水冷壁、过热器变成过热蒸汽；并把汽轮机高压汽缸做功后抽回 的蒸汽变成再热蒸汽。,水在锅炉中，经过预热、蒸发、过热三个阶段变成过热蒸汽。汽

9、轮机高压缸中蒸汽送回锅炉 加热，再送回汽轮机低压缸中继续做功，这是第四个阶段-再过热阶段,锅炉中的受热面：省煤器、水冷壁、过热器、再热器、空气预热器。,火电工艺介绍-锅炉(3),锅炉设备：锅炉本体燃烧设备（包括：炉膛、燃烧器、空气预热器、烟道等）汽水系统（包括：汽包、水冷壁、下降管、联箱、过热器、再热器、省煤器等）锅炉附件炉墙及构架锅炉辅机,火电工艺介绍-锅炉(4),火电工艺介绍-锅炉汽水系统设备,汽包：(锅筒)是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，接收省煤器来水，进行汽水分离，向循环水路供水，向过热器输送饱和蒸汽。水冷壁：（敷设在锅炉炉膛四周内壁）吸收热量，产生正气，保护炉墙。过热器和再

10、热器：过热器：将从汽包出来的饱和蒸汽加热成具有额定温度的过热蒸汽。（它利用高温烟气的热量加热饱和蒸汽）再热器：将从汽轮机高压缸中膨胀做功后的蒸汽再次引入布置在锅炉中的再热器中受热升温，再送回汽轮机中压缸中去做功。若采用二次再热，则再将中压缸排汽再热后送回低压缸去做功。省煤器：(economizer)利用锅炉排烟加热给水的受热部件。分为：铸铁式和钢管式；沸腾式和非沸腾式(大型锅炉常用)。,火电工艺介绍-锅炉(5),汽包,水冷壁,火电工艺介绍-锅炉(5),锅炉汽包,饱和蒸汽引出管,给水管,火电工艺介绍-锅炉(6),水平烟道,尾部烟道,炉膛,火电工艺介绍-锅炉(7),锅炉给水自动控制系统：是使给水量

11、适应锅炉的蒸发量，并维持锅筒水位在允许范围内的自动控制系统。锅筒水位过高和过低，对锅炉和汽机安全运行影响严重。给水调节对象的动态特性：锅筒水位是锅炉内储水量和水面下汽泡体积的反应。当给水量阶跃增加时，水位响应有一定的延迟和惯性，然后不断上升；当蒸汽阶跃增加时，锅筒水位一开始快速上升，然后下降，在响应初始阶段的这种水位变化称为“虚假水位”现象。锅炉控制的三种方式：单冲量给水控制系统：只根据锅炉水位H变化控制给水阀门开度。双冲量给水控制系统：根据锅炉水位H变化，蒸汽流量信号D组成的控制系统。三冲量给水控制系统：根据锅炉水位H，蒸汽流量信号D，给水流量W三个信号调节给水流量的控制系统。,锅炉控制,火

12、电工艺介绍-锅炉(8),单冲量给水控制系统,主要问题：当蒸汽负荷增加时，由于锅炉水中汽泡量增加产生“虚假水位”，而使给水调节阀动作减少给水量，加剧蒸汽流量和给水流量的不平衡，而后使水位快速下降，产生较大的水位偏差。适用于：根据水容量较大，蒸汽负荷较稳定的小容量锅炉。,火电工艺介绍-锅炉(9),双冲量给水控制系统,主要问题：当蒸汽负荷变化时，蒸汽流量信号D使给水调节阀动作增加给水量，抵消“虚假水位”影响。但不能及时反映和补偿给水扰动（如给水压力变化引起的给水流量增减）。适用于：蒸汽负荷经常变化的锅炉。,火电工艺介绍-锅炉(10),三冲量给水控制系统：（1）单级；（2）串级,单级三冲量给水控制系统

13、：锅筒水位H是主要控制信号，给水流量W是水位控制的辅助反馈信号，蒸汽流量D是水位控制的前馈信号。当蒸汽流量D变化时，调节器立即动作，适当改变给水流量W。当给水流量W变化时，调节器也立即动作，使给水流量W恢复到原来的数值。,串级三冲量给水控制系统：主调节器以锅筒水位H为主要控制信号，去控制副调节器，副调节器除接收主调节器控制信号外，还接收给水流量W和蒸汽流量D。主调节器通过副调节器对水位进行校正，使其保持在给定值。当蒸汽流量D扰动时，副调节器立即动作，改变给水流量W，使给水量与蒸汽量成适当比例。当给水流量W扰动时，副调节器立即动作，使给水流量保持不变。,火电工艺介绍-锅炉吹灰控制,定义：锅炉均设

14、有吹灰器（大型锅炉配50100台，全部吹扫一遍要56小时），定期吹扫锅炉各部分受热面上的积灰。吹扫介质：常使用低压蒸汽、水、压缩空气。工艺情况：吹灰器常配电机，用于推进和退出操作，并驱动吹灰器作旋转运动，加强吹灰效果。锅炉各部分积灰不同，吹灰时间间隔也不同。距炉膛近的受热面，每48小时吹灰一次；距炉膛远的受热面，每824小时吹灰一次。控制过程：吹灰时，先启动吹灰汽源和疏水系统，要保持汽源的压力和温度。然后，依据不同吹灰器时间间隔依次成对启动吹灰器，使吹灰器伸入炉膛或烟道内吹灰，经过预定时间后退出炉外。当吹灰系统或汽源系统出现异常时，要中断吹灰，使所有吹灰器退出炉外。,火电工艺介绍-锅炉定排控制

15、,定义：按规定时间或根据锅水质量状况，周期性地排除锅炉下联箱内沉积的有杂质的锅水。控制过程：必须在汽包水位正常时，才允许定排。要求在定排过程中，如遇汽包水位低或排污门故障等异常情况时，立即停止排污，关闭全部排污门。主要控制对象是大量的阀门。,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

16、风量的2030%）二次风：燃烧所需的其余7580%风量是作为助燃的二次风。,火电工艺介绍-燃烧器（1）,直流煤粉燃烧器,点火油枪,一次风+煤粉+油嘴,火电工艺介绍-燃烧器（2）,E 煤粉层+一次风,D煤粉层+一次风,C煤粉层+一次风,B煤粉层+一次风,A煤粉层+一次风,燃烧器结构示意,燃烧器分为：直流式煤粉燃烧器、旋流式煤粉燃烧器。燃烧器分层设置 煤粉气流在炉内切圆燃烧 FSSS主要控制：总燃料跳闸（MFT）后切断部分或总燃料。点火前的炉膛自动吹扫 监视燃烧器火焰,AB二次风层,BC二次风层,CD二次风层,DE二次风层,FF过燃风层,燃烧器,直流煤粉燃烧器,大型锅炉给水泵,给水泵起停控制:控制

17、对象包括：给水泵电机，辅助油泵，泵出口阀门，在循环阀门。控制方式：泵启动时：要空载启动，即需先关闭出口阀门再启动。泵启动后：要保持一定流量的给水，以冷却泵体，在泵的出口阀门前设再循环阀门。在停泵时：先将水泵降低转速到最低，以便下次再启动水泵时电机可处于低负载下。在泵电机主轴上连接有主油泵：在泵电机运行时，为联轴器和轴承供油，在泵起停过程中必须启动辅助油泵。,火电厂的三大系统之三 电气系统,火电工艺介绍,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,火电工艺介绍-发电机和电气控制系统(EMCS),包括：汽轮发电机控制系统、厂用电控制系统、直接送

18、出线路或升压变电站控制系统。,汽轮发电机控制系统：运行参数显示：功率、频率、电压、电流、功率因数等 励磁调节：用于控制发电机电压，并保持电压基本稳定，并调无功。运行操作：并网和解列，并设有自动准同步装置。安全保护：接地保护、异常运行保护、后备保护、辅助保护等。,厂用电控制系统：设有备用电源和紧急直流电源：确保厂用电不中断。,汽轮机及辅助设备,汽轮机及辅助设备（1）汽轮机：将热能转换为机械能汽轮机设备包括：汽机本体，调速保护及油系统，辅助设备，热力系统等汽轮机分类：（几个术语）按工作原理分类：冲动式,反动式按热力过程特性分类：凝汽式汽轮机背压式汽轮机中间再热式汽轮机调整抽汽式汽轮机按主蒸汽压力分

19、类：低压汽轮机：主蒸汽压力 22.15 Mpa按机组轴数可分单轴和双轴汽轮机；按汽缸数目分单缸、双缸和多缸汽轮机；等等,汽轮机及辅助设备（2）汽轮机：将热能转换为机械能汽轮机设备包括：汽机本体，调速保护及油系统，辅助设备，热力系统等汽轮机主要生产厂家：哈尔滨汽轮机厂、四川东方汽轮机厂、上海汽轮机有限公司,高压缸,中压缸,低压缸,发电机,励磁机,汽轮机及辅助设备（3）,发电机组组成：由发电机、励磁机、副励磁机、辅助设备组成发电机：基本组成：定子、转子、油冷却系统测温元件：监视发电机定子绕组、铁芯、轴承、冷却器等重要部件的温度定子：定子绕组转子：转子绕组、阻尼绕组冷却方式：空气冷却：多采用轴向分段

20、多流式通风系统氢气冷却（外冷）：冷却效果好，风组和摩擦损耗小于空气。氢内冷：冷却介质氢直接接触绕组导体，大大提高冷却效果。水内冷：发电机的定子和转子均采用水内冷的发电机称为：“双水内冷”；或定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，通风系统采用氢气冷却的“水-氢-氢”冷却方式。容量可达1200MW。,发电机主体,主励磁机,副励磁机,气体冷却器,汽轮发电机励磁系统组成：由励磁功率单元、励磁调节器（AVR）组成。励磁功率单元包括交流电源和整流装置，它向励磁绕组提供直流励磁电流，励磁调节器（AVR）根据发电机发出的电压和电流，自动调节励磁电流，满足系统运行需要。功能：根据发电机所带负荷变化，自动调整励磁电流，

21、维持发电机端电压在给定额定电压值。当发电机并列运行时，使各发电机组所带无功功率稳定合理分配。在电力系统发生短路故障，发电机端电压严重下降时，能对发电机强行励磁，提高电力系统暂态稳定性。当发电机突然甩负载时，通过强行减磁，防止发电机电压过分升高。当发电机内部短路跳闸时，能快速灭磁，减小故障损坏程度。励磁方式：直流励磁机励磁系统：（100MW以下机组）交流励磁机静止整流器励磁系统交流励磁机旋转硅整流器励磁系统自并励励磁（静止励磁）系统,汽轮机的热力系统定义：汽轮机和锅炉之间的汽水循环系统组成：凝汽冷却系统：组成：凝汽器、抽气设备、冷却塔、循环水泵、凝结水泵等作用：使汽机排汽口形成最佳真空，提高热能

22、转机械能的效率，同时将汽机抛出的乏汽冷却，凝结为水，重新送回锅炉。回热加热系统：组成：低压加热器，除氧器，高压加热器，给水泵作用：利用汽轮机的抽汽，在各级加热器中将水加热到一定温度，在除氧器中除去氧气。旁路系统：（用于中间再热式汽轮机）疏水系统：在各级加热器中凝结成的疏水可采用逐级自流系统或采用疏水泵的疏水系统。补充水系统：在锅炉和汽轮机之间的热力系统中，工质损失的补充,用于降低冷却水温度用循环使用的冷却水作为中间介质，将汽机排汽冷凝所释放的热量，经由流动的空气传到大气中。,汽轮机的凝汽冷却系统-冷凝塔,汽轮机的凝汽冷却系统-凝汽器，抽气设备,蒸汽进口,冷却水出口,冷却水入口,热井,凝结水出口

23、,凝汽器：真空度越高，产生的机械能越大，保证机组在最佳真空下运行十分重要。,抽气设备：在汽轮机启动时建立真空，在运行时抽出漏入凝汽器的空气和未凝结的正气，维持凝汽器真空度。离心式真空泵 水环式真空泵,汽轮机的回热加热系统-回热加热器,蒸汽进口,回热加热器：（分立式和卧式两种）利用汽轮机的抽汽，加热各级给水。高压加热器 低压加热器,给水出口,U型管束,给水进口,疏水进口,低压加热器,蒸汽进口,给水出口,U型管,给水进口,疏水进口,高压加热器,疏水出口,疏水出口,汽轮机的回热加热系统-除氧器,除氧器：（分立式和卧式两种）除去锅炉给水中的各种气体，主要是水中的游离氧（妨碍传热，严重腐蚀金属）。水膜式

24、 淋水盘式 喷雾式（大型机组多用，分成喷雾淋水盘式和喷雾填料式两种）,除氧器,凝结水,除氧水,喷雾除氧空间,深度除氧空间,凝结水,除氧水,汽轮机的调速系统和保护装置作用：发电厂发电的电压和频率均有要求，电压可通过变压解决，供电频率则由发电机转速调节。汽轮机调速系统液压调速系统功率-频率电液调速系统(模拟电调系统)数字电液调速系统（DEH）组成：凝汽器、抽汽设备、冷却塔、循环水泵、凝结水泵等汽轮机保护装置通过控制高压油系统迅速关闭自动主汽门，切断汽轮机进汽使之停机。超速保护装置（在汽机转速超过额定转速10-20%时，使自动主汽门和调速汽门迅速关闭，使发电机与电网解列）盘车装置低油压保护装置低真空保护装置振动保护装置紧急脱扣装置汽轮机的油系统向汽轮发电机组提供轴承润滑用油；向调速保护装置提供压力油等。,