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火力发电厂

火电厂生产过程

火力发电是目前世界上主要的发电方式之一。我国火力发电站总发电量的80%左右，为我国国民发展做出了重大贡献。300MVA的火电机组已成为主力机组。本片以燃煤300MW 凝汽式机组为主，讲述火力发电厂的生产过程。

火力发电厂的主要组成部分：锅炉及其辅助设备，汽轮机及其辅助设备，发电机及电气设备。

火力发电厂的基本生产过程：作为燃料的原煤由制粉系统研磨成很细的煤粉，煤粉和被加热的空气一起送往锅炉的炉膛，煤粉在锅炉中剧烈燃烧并释放出大量的热量，这些热量将锅炉受热面内压力很高的水反复加热，直至达到500多度的高温蒸汽，高温高压蒸汽通过管道送往汽轮机的汽缸，推动汽轮机的转子高速旋转，发电机的转子与汽轮机的转子同轴连接，在汽轮机的驱动下同汽轮机的转子同步旋转，旋转的转子磁场切割定子绕组，从而使发电机定子绕组中产生感应电动势，发电机产生的电能通过升压变压器、输电线路向电网输送。在汽轮机中做完功的蒸汽温度和压力降至很低，他们被排入凝汽器内放出余热并凝结成水，经加热器加热和水泵升压后再送到锅炉，气水如此往复，不断循环，这就是火力发电厂的基本生产过程。

然后，影片分四个部分详细讲述了火力发电厂的生产过程：

一、锅炉设备

二、汽轮机设备

三、热力系统及辅助设备

四、电气设备

一、锅炉设备

作用：将一定数量的燃料燃烧，并将燃烧产生的热量传递给水，使水加热汽花并过热成一定压力和温度的主蒸汽。

锅炉设备可分为：锅炉本体，输煤系统，制粉系统，烟风及燃烧系统，除尘排渣系统等五部分。

1、锅炉本体

锅炉本体包括炉膛，烟道，省煤器，汽包，下降管，水冷壁，过热器，再热器，燃烧器，空气预热器。其中：省煤器，水冷壁，过热器，再热器，空气预热器称为锅炉的受热面，他们都是由很多金属管子组成的管束，除空气预热器外，这些受热面组成了锅炉的锅。

锅炉的气水流程：具有一定压力的水进入锅炉的省煤器，吸收来自烟道里烟气放出的热量，然后进入锅炉的汽包，水再沿着下降管进入不知在锅炉炉膛四周的水冷壁，水在这里吸热后开始汽化并产生蒸汽，所形成的气水混合物自然上什，又回到汽包，汽包将汽和水分离，分离出的水又沿着下降管回到水冷壁中，加热汽化。汽包中分离出的蒸汽则进入过热器，进一步加热使其温度升高，最后送至汽轮机做功。

从过热器中出来进入汽轮机的蒸汽称为主蒸汽，300MW机组的主蒸汽压力高达16MPa，约160个大气压以上，温度高达530度以上。在蒸汽机中做过一部分功的蒸汽压力和温度都有所下降，需要将这部分蒸汽又送入锅炉的再热器中再次加热。在温度达到530度以上后，再送到汽轮机中继续做功。

蒸汽返回锅炉进行再热的目的主要是为了提高机组的效率，做完功的蒸汽被凝结成水后返回到锅炉。这种形式的锅炉叫做自然循环锅炉。在主蒸汽压力更高时，则需要使用“强制循环锅炉”。当主蒸汽压力再进一步提高时，例如600MW这样的高参数机组，就必须采用所谓的“直流锅炉”。

2、输煤系统

一个有两台300MW机组的火电厂，每天要消耗近5000多吨煤，因此需要庞大的输煤系统。

3、制粉系统

作为大型锅炉燃料的原煤都必须研磨成很细的煤粉才能送入锅炉燃烧，制粉系统则要完成这一任务。制粉系统位于汽轮机车间和锅炉之间。

中间储藏室干燥剂送粉制粉系统的工作流程：由输煤系统将原煤送到锅炉房的原煤仓中，再由给煤机送到磨煤机，在其中研磨成煤粉，同时经空气预热器加热后的热风也进入到磨煤机，进入磨煤机的热风既可用来输送煤粉，还可对要研磨的煤起到加热干燥的作用，故称为“干燥剂”。

研制好的煤首先由热风送入到粗粉分离器，在那里将部分不合格的煤粉分离出来，送回磨煤机再研磨；合格的煤粉则送入旋风分离器（又称为细粉分离器），将空气和煤粉分离，分离出来的煤粉进入煤粉仓。分离出来的空气中仍含有少量煤粉，这部分空气称为乏汽，再由排粉机抽出。煤粉仓中的煤粉由给粉机根据锅炉负荷的需要控制输出量，排粉机出来的乏汽将煤粉通过燃烧器喷入炉膛燃烧。这种将煤粉吹入炉膛燃烧的热风称为“一次风”。这种中间储藏式制粉系统因为有煤粉仓的缓冲作用，系统工作不受锅炉负荷的影响，调节也比较灵敏。

直吹式制粉系统，它与中间储仓式制粉系统的区别是不设煤粉仓制出的煤粉直接送入锅炉，具有系统简单，投资小的特点。

每台锅炉煤粉仓储藏的煤粉至少要保证在磨煤机停运情况下，锅炉能运行十小时以上。

4、烟风及燃烧系统

工作流程：送风机从环境中吸入空气，然后将其送到空气预热器中加热，加热后的热风一部分去磨煤机，另一部分则称为二次风直接进入炉膛去帮助燃烧。煤粉悬浮在炉膛内燃烧，燃烧中心的温度可达1500度以上，燃烧时大量的热量传给水冷壁里的水，燃烧形成的高温烟气沿着烟道依次冲刷过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面，不断将热量传递给蒸汽、水和空气，而自身温度逐渐降低。烟气到达烟道尾部时，大约在130度左右，在引风机的作用下，烟气流入除尘器进行除尘净化，最后经烟囱排入大气。300MVA机组锅炉的每台送风机的送风量达到每小时数十万立方米。

5、除尘及排渣系统

火电厂对环境的污染，主要是随炉烟排出的飞灰粉尘和有害气体，一般采用除尘器和较

高的烟囱来减轻污染。

静电除尘器：利用高压电场产生的静电来除尘，它可除去烟气中99%的粉尘。300MVA 机组锅炉的烟囱达到200多米，这样可有效稀释烟气中的有害气体。

炉内煤粉燃烧后的炉渣，由捞渣机从炉底捞出，并冲入地沟，再流至灰渣泵房。灰渣泵房将灰渣利用管道送至灰场。除尘器出来的灰可以送入灰渣房再送至灰场，也可送到灰渣利用单位。

二、汽轮机设备

汽轮机是火电厂的三大主机之一，通过它将蒸气的热能转化为旋转机械能，借以拖动发电机旋转。

为了保证汽轮机安全经济的运行并随时适应外界负荷的变化，每台汽轮机都带有调节保护装置和其他辅助设备。汽轮机与发电机的组合称为汽轮发电机组。

1、汽轮机基本工作原理

去掉汽轮机的汽缸后，可以看到汽轮机内主要部件是一系列的隔板和装在转子上的叶轮。叶轮上装有动叶栅，沿隔板圆周装有喷嘴叶栅。每一列喷嘴叶栅和对应的动叶栅构成汽轮机的极。汽轮机的能量转换就是在这些叶栅中进行的。具有一定温度压力的蒸汽首先在喷嘴叶栅前后压力差的作用下，流过具有特定形状的喷嘴流道，流动中，蒸汽膨胀，压力和温度逐渐降低，速度增加，部分热能转化成了动能。从喷嘴叶栅喷出的高速气流进入动叶流道，在流动过程中对动叶栅产生作用力推动它作圆周运动，带动叶轮和轴旋转。于是，在汽轮机轴上，便得到可对外输出的机械功。从动叶流出的蒸气仍具有热能，再进入下一级喷嘴。现代大容量汽轮机都是有多个这样的极组成的。蒸汽在上一极做功后，进入下一极继续膨胀做功，最后从汽轮机排气口排出。

2、汽轮机构造

大型汽轮机按沿气流方向的蒸汽压力大小通常分为高压缸，中压缸和低压缸几个部分。

蒸汽做功流程：来自锅炉的主蒸汽首先在汽轮机高压缸里做功，从高压缸排除后进入锅炉的再热器中再加热，加热后的蒸汽进入中压缸做功，排除后再进入低压缸，最后排入凝汽器。有的机组将高压缸和中压缸在工艺上制成一体，成为高中压缸。

汽缸是汽轮机的外壳，将汽轮机的通流部分与大气隔开。为了便于制造、安装和检修，汽缸沿水平中分面分为上汽缸和下汽缸两个半缸，两者通过水平法兰用螺栓装配紧固。高参数、大容量的高压缸通常采用双层缸结构，有的机组甚至将高中压缸和低压缸全做成双层缸。

隔板，又叫喷嘴板，起作用是装置喷嘴叶栅，并将汽轮机的各个压力级予以分隔，形成一个个的极。为了便于安装，各极的隔板均分成上下两半，分别嵌装在上汽缸和下汽缸的环形凹槽内。有时可先把相邻几极的隔板镶装在一个隔板套里，然后再将隔板套固定在气缸体上。

汽轮机的喷嘴，又称静叶片。

汽轮机的转动部分总称为转子，它担负着公制能量装换及能量传递的作用。转子分为主轴、叶轮、叶片等部分，叶轮用来装置动叶片，并传递气流臂在动叶栅上产生的扭矩。叶轮的结构与转子的结构形式密切相关。叶轮轮缘上开有叶根槽，以装置动叶片。其形状决定于叶根形式。动叶片又称动叶，安装在叶轮的轮缘上。叶片由叶顶、叶型、叶根三部分组成，