火力发电厂生产基础知识

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2.3 汽水部分 2.3.1 锅本体
锅本体的作用是生产饱和蒸汽。按照水 流动的方式，锅炉按汽水循环方式分可分为 三种型式：
1) 自然循环锅炉； 2) 强制循环锅炉； 3) 直流锅炉。
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1) 自然循环锅炉 自然循环锅炉的蒸发部分包括汽包、 水冷壁、联箱，上升管及下降管等，如下 图所示。
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2) 强制循环锅炉 多用于亚临界参数锅炉。由于亚临界 锅炉汽水比重差小，汽水循环差。为加强 汽水循环，在循环中设循环水泵。
然后带动发电机，通过旋转磁场切割导 线，使其最终转化为电能。
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1.4 火力发电厂的热力循环(汽水循环)—朗 肯循环 热转换成功时，根据热力学第二定律 ，不但要有一个热源，还要有一个冷源 。即不只是从热源吸收热量还要向冷源 排放热量。 朗肯循环过程：1)定压加热；2)绝热( 定熵)膨胀；3)定压冷却；4)绝热(定熵)压 缩。 水在蒸汽锅炉被加热成蒸汽，从蒸汽 锅炉出来的过热蒸汽即所谓新汽进入汽 轮机做功。
1) 链条炉 ； 2) 煤粉炉； 3) 旋风炉； 4) 循环流化床锅炉。
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1) 链条炉
链条炉装有象加宽了的拖拉机履带似的 炉排，由电动机传动。煤连续加在炉排的 前部，随炉排向后慢慢移动。煤层的厚度 排和移炉动的速度可 以调整，使煤在 到达炉排末端时 刚好烧完，灰渣 落入渣斗中。前 部的煤，随炉排 向后慢慢移动。
空气预热器一般有管式和回转式两种。
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管式 空气预热器
1—烟气进口，2—烟气出口；3—空气进口；4— 空气出口；5—低温级空气预热器；6—高温级 空气预热器；7、8—风道；9—膨胀补偿接头
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回转式空气预热器
1—传动装置及止推轴承；2—电动机；3—波形管；4—环向密 封；5—空气；6—定位轴承；7—烟气；8—径向密封。
炉型
0.6
链条炉、煤粉炉
65
3.92(40)
450
1.2
链条炉
75
3.92(40)
450
1.2
煤粉炉
120
3.92(40)
450
2.5
煤粉炉
240
3.92(40)
450
5
煤粉炉
220
9.81(100)
540
5
煤粉炉
410
9.81(100)
540
10
煤粉炉
400
13.73(140)
555/555*
12.5
煤粉炉
670
13.73(140)
540/540*
20
煤粉炉
1025
17.38(177)
540/540
30
煤粉炉
1818
24.2(247)
566/566
66
煤粉炉，直流炉
3100
26.25(268)
605/603
100
煤粉炉，直流炉
国外最大容量的锅炉为4200t/h 。 1
2.2 锅炉设备的组成 锅炉设备由锅炉汽水部分、燃烧部分、
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水在锅炉中被加热后蒸发成饱和蒸汽，经过过 热器进一步加热成为过热蒸汽，然后经蒸汽管道送 入汽轮机。
在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽 冲动汽轮机的转子，带动发电机发电，蒸汽在膨胀 的过程中压力和温度不断降低，最后排入凝汽器。
在凝汽器中，汽轮机的排汽被冷却水冷却，凝 结成水。
凝汽器下部的凝结水由凝结水泵升压后流经低 压加热器和除氧器，提高温度并除去水中的氧 (以防 止腐蚀炉管等)，再由给水泵进一步升压，然后经高 压加热器、省煤器回到锅炉 。
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2) 煤粉炉 煤粉炉没有炉排，它烧的是磨得很细 的煤粉，由热空气经喷燃器喷入炉膛，这 部分空气称为一次风。 燃烧时所需大部分空 气从一次风四周进入 炉膛，称为二次风。 煤粉在悬浮状态下着 火和燃烧，在炉膛内 停留时间很短，一般 1.5~3秒。
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3) 旋风炉 在旋风炉中，煤粒或粗煤粉首先在圆筒 形的旋风燃烧室中被沿切线方向进入的高速 空气 (二次风) 带着旋转，并在涡旋状态下强 烈燃烧。燃烧室内温度非常高 (1700℃左右) ，被离心力抛向四周并 粘附在筒壁上的煤粒 燃烧完后，其灰渣呈 液态流向出渣口。烟 气和部分未烧完的煤 粉从旋风燃烧室排出 后进入炉膛继续燃烧 。
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2) 直流锅炉 给水进入锅炉后，流程顺序为：预热段 (水温逐渐升高到沸点)→
蒸发段 (水蒸发成饱和蒸 汽) →过热段(饱和蒸汽进 一步加热到额定温度)。蒸 发段和过热段交界的区域 称为过渡区，在过渡区中 结束蒸发，开始过热。
临界参数： Pc=22.115MPa；
tc=374.12℃。
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2.3.2省煤器和过热器 1) 省煤器 省煤器由布置在锅炉尾部烟道中的蛇
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燃气蒸汽联合循环系统示意图
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热力学第一定律及其表达式 能量守恒定律： 各种能量可以相互转换，但它们的总
量保持不变。这一规律称为能量守恒与转 换定律。
能量守恒与转换定律在热力学中即为 热力学第一定律：外界给热力系的热量等 于热力系的内能增加与热力系对外做功的 总和。
第一类永动机是不可能制成的。
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循环流化床锅炉检修周期比煤粉炉 短。
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2.4.2 锅炉燃烧器的布置 锅炉燃烧器布置型式种类如下： 1) 四角切圆火焰燃烧型； 2) 前后炉墙对冲燃烧型； 3) “W”型火焰燃烧型。
四角切圆火焰燃烧型
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前后炉墙对冲燃烧型
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“W”型火焰燃烧型
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2.4.3 再热式锅炉 锅炉的过热蒸汽在汽轮机高压缸做功
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0→1定压加热过程； 1→2绝热膨胀过程； 2→3定压冷却过程； 3→0绝热压缩过程。
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火力发电厂的效率
火力发电厂生产过程中，各个环节都有能量损失。如果 以电厂锅炉燃用煤的发热量作为100%，则各种参数电厂的 能量损失和发电效率如表下所示。
火力发电厂各项损失及效率表
项目
中温中 压电厂
高温高 压电厂
火力发电厂的一次能源是燃料的热能。
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1.2 火力发电厂类型
1.2.1 按燃料分类
火力发电厂根据其燃用的燃料不同又 可分为不同类型的电厂。
燃用煤炭的电厂称为燃煤发电厂；
燃用石油(产品)的电厂称为燃油发电厂 ；
燃用天然气、焦炉或高炉煤气的电厂 称为燃气发电厂；
燃用城市垃圾的电厂称为垃圾发电厂 ；
燃用农作物稭杆的电厂称为稭杆发电
热力学第二定律 热力学第二定律有许多不同的说法。
其中一种说法为： 任何一个热机，必须有一个热源和一
个冷源。 第二类永动机是不可能制成的。 也就是在热力循环中，工质从热源所
吸收的热量不可能全部转变为功，其中一 部分不可避免地要传给冷源而造成冷源损 失。或者说：热效率永远小于100%。
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1.3 火力发电厂生产过程
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2 锅炉设备 锅炉是生产蒸汽的设备。燃料在锅炉内
燃烧，将化学能转变为热能，使水变成蒸汽 ，经管道送到汽轮机。 2.1 锅炉的容量
锅炉的容量也叫蒸发量，单位是吨/时。 锅炉的蒸汽参数就是锅炉出口处过热蒸汽的 汽压和汽温。
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蒸发量 吨/ 时
35
汽压 (兆帕) 3.92(40)
汽温 (℃) 450
配汽轮机容量 (万千瓦)
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2.5 锅炉附件 装在锅炉上的附件主要有以下几种: 1) 水位计：测量锅炉汽包水位有就地和
电子式等，；用于测量锅炉水位。 2) 安全门：防止锅炉超压，阀办上装有
弹簧，到一定压力后压缩弹簧，阀门自动打 开。
3) 防爆门：防止炉膛超压，到一定压力 自动爆破。
4) 吹灰器：吹掉锅炉各受热面上的飞灰 。
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2.6.2 制粉系统和制粉设备 1) 制粉系统 制粉系统通常有直吹式和储仓式式两种
。 (1)直吹式 在直吹式系统中，磨煤机出口的煤粉、
空气混合物由一次风直接送入炉膛内燃烧， 没有煤粉贮备。这种系统比较简单，钢材和 投资较省，但以前存在磨煤机故障或检修时 要影响锅炉出力，可通过设备用容量解决。
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(2)储仓式 在贮仓式制粉系统中，磨煤机出口的 煤粉和空气混合物先进入粗粉分离器,合格 的煤粉进入旋风式细粉分离器，利用离心 力将煤粉从空气中分离出来，贮存在煤粉 仓中。不合格的煤粉送回磨煤机重。储仓 中的煤粉通过给粉机和排粉风机送入炉膛 燃烧。这种系统运行比较灵活、可靠，但 较复杂，耗用钢材及投资较多。 目前有了双进双出磨煤机,可一侧运行 ，可适应锅炉燃料量随负荷变化，已很少 采用储仓式系统。
锅炉附件和锅炉辅机组成，具体如下： 1) 汽水部分：
锅本体 (包括水冷壁、汽包等)、过热器 和省煤器。
2) 燃烧部分： 炉本体 (炉膛和燃烧设备)、空气预热器 。 3) 锅炉附件： 水位计、安全门、吹灰器及防爆门等。 4)锅炉辅机： 给水泵、制粉设备 (磨煤机等)、通风设 备 (送风机和引风机)和除尘器。由于环保的 要求锅炉设备增设了脱硫和脱硝装置。
形钢管组成，它的作用是利用烟气余热提 高给水温度，可以节约燃料10~15%。
2) 过热器 过热器由合金钢管制成的，有各种不 同的型式，布置在炉内适当位置，它的作 用是将汽包内的饱和蒸汽进一步加热到额 定温度，成为过热蒸汽。
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2.4 锅炉的燃烧部分 2.4.1 炉本体 (炉膛和燃烧设备)
炉膛是由四面炉墙和炉顶组成的燃烧室 。炉膛的结构和型式随燃烧设备和燃烧方式 而变化。按燃烧方式分，炉型有以下几种。
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2.6 锅炉辅机 2.6.1 给水泵
给水泵的作用是将给水打进锅炉。给水 中断可能使锅炉遭受严重损坏，因此对给水 泵的可靠性要求很高。给水泵有电动 (由电 动机传动) 和汽动 (由专用汽轮机传动) 两种 。中、小型机组一般采用电动给水泵，运行 比较简单、方便。大型机组大多采用汽动给 水泵，可以节省厂用电，提高热效率。
厂或生物质发电厂。
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1 .2.2 按机组类型分类 按发电机组类型分又可分为： 机组为汽轮机的汽轮机发电厂； 机组为柴油机的柴油机发电厂； 机组为燃气轮机的燃气轮机发电厂； 机组为燃气轮机和汽轮机的联合循环
发电厂。 燃煤发电厂的燃料为煤炭，可以烧发
热量低的煤或煤矸石，价格比油、气低得 多，且资源丰富，故目前我国发电厂采用 的机组绝大多数为汽轮机。
发电厂的生产过程(能量转换过程)如下：
燃料在锅炉内燃烧产生热能，在热力循 环中热能转化为功是通过工质作为载体来实 现的。一般以水为工质，煤燃烧产生的热能 通过锅炉将热力循环的工质——水加热成蒸 汽。
蒸汽进入汽轮机，通过喷嘴将具有一定 压力温度蒸汽的热能转化为动能，再通过汽 轮机的叶轮将作直线运动的动能转化为作旋 转运动的动能——机械能。
2) 燃烧系统: 燃烧系统包括锅炉的燃烧部分及输煤和 除灰渣系统等。 煤由皮带输送到锅炉房煤斗，进入磨煤 机中磨成煤粉，然后与经过预热的空气一起 喷入炉膛内燃烧，
烟气经除尘器 后由引风机抽 出，经烟囱排 大气。
炉渣和除 尘器下部的细 灰通常由灰渣 泵排至灰场或 综合利用。
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3) 电气系统： 发电机发出的电，除电厂自用的厂用电 外，由主变压器升压后，经高压配装置和 输电线路向外供电。电厂自用部分通常由 厂用变压器降低电压后，经厂用配电装置 和电缆供厂内各种辅机和检修照明等用电 。
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4) 循环流化床锅炉
循环流化床锅炉是高效、低污染、 清洁燃煤型锅炉。其主要特点在于燃料 及脱硫剂被作为一次风的空气多次循环 ，反复地进行低温燃烧和脱硫反应，炉 内湍流运动强烈，从而达到脱硫的目的 。 同时，部分煤空气混合物进入旋风 分离器后经J型闸送回炉膛循环燃烧。
循环流化床锅炉脱硫效率可达90%， 燃烧效率与煤粉炉相近。
后再送锅炉，由锅炉再热器加热，加热后 再返回汽轮机中压缸继续作功。这种锅炉 称为再热式 锅炉。
超高压及以上参数的锅炉均采用再热 式锅炉。
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2.4.4 空气预热器 为了提高锅炉效率并改善煤的着火和燃
烧条件，供燃烧用的空气首先在空气预热器 中利用烟气余热加热到200~400℃。空气温度 每提高50℃，排烟温度降低30~40℃，锅炉 效率可以提高1.3~2%。
24.5 30.5
37
40
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1.5 火力发电厂的主要生产系统 火力发电厂的主要生产系统包括： 1) 汽水系统； 2) 燃烧系统； 3) 电气系统。
辅助生产系统 1) 供水系统 2) 运煤系统 3) 除灰系统 4) 锅炉给水处理系统 5) 厂所电系统 6) 势力控制系统
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1) 汽水系统： 汽水系统主要包括锅炉、汽轮机、凝汽器 、凝结水泵和给水泵等组成的汽水循环系统、 锅炉给水处理系统和冷却水系统。
超高压电厂 (中间再热)
超临界压 力电厂 (中间再热)
说明
锅炉热损失(%)
11
10
9
8
汽轮机的机械损失 (%)
1
0.5
0.5
0.5
发电机损失(%)
1
0.5
0.5
0.5
管道系统损失 (%)
1
1
0.5
0.5
汽轮机排汽热损失 (%)
61.5
57.5
52.5
50.5
总损失(%)
75.5 69.5
63
60
发电全厂热效率 (%)
火力发电厂生产基础知 识
2023年5月14日星期日
1 概论
1.1 发电厂
发电厂是生产电能的工厂，电能是一种 高级能源，它有洁净，可远距离输送，便于 利用等优点。是国民经济发展中的基础能源 。
电能又是二次能源，按其利用的一次能 源不同可以分为水力发电厂、原子能发电厂( 核电站)、地热发电厂、风力发电厂、太阳能 发电厂和火力发电厂。