發(fā)電廠熱力設(shè)備及系統(tǒng)

1、發(fā)電廠熱力設(shè)備及系統(tǒng) 07623班參考資料一：鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)1 有關(guān)鍋爐的組成（本體、輔助設(shè)備） 鍋爐包括燃燒設(shè)備和傳熱設(shè)備； 由爐膛、煙道、汽水系統(tǒng)以及爐墻和構(gòu)架等部分組成的整體，稱為鍋爐本體； 供給空氣的送風(fēng)機(jī)、排除煙氣的引風(fēng)機(jī)、煤粉制備系統(tǒng)、給水設(shè)備和除灰除塵設(shè)備等一系列設(shè)備為輔助設(shè)備。2 A 燃料的組成成份 化學(xué)分析：碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五種元素和水分（M）、灰分（A）兩種成分。 B 水分、硫分對工作的影響； 硫分對鍋爐工作的影響：硫燃燒后形成的SO3和部分SO2，與煙氣中的蒸汽相遇，能形成硫酸和亞硫酸蒸汽，并在鍋爐低溫受熱面等處凝結(jié)，從而腐蝕金屬；含黃鐵礦

2、硫的煤較硬，破碎時(shí)要消耗更多的電能，并加劇磨煤機(jī)的磨損。 水分對鍋爐工作的危害：（1）降低發(fā)熱量（2）阻礙著火及燃燒（3）影響煤的磨制及煤粉的輸送（4）煙氣流過低溫受熱面產(chǎn)生堵灰及低溫腐蝕。 C 水分、灰分、揮發(fā)分的概念： 水分：由外部水和內(nèi)部水組成；外部水分，即煤由于自然干燥所失去的水分，又叫表面水分。失去表面水分后的煤中水分稱為內(nèi)部水分，也叫固有水分。 揮發(fā)分：將固體燃料在與空氣隔絕的情況下加熱至850攝氏度，則水分首先被蒸發(fā)出來，繼續(xù)加熱就會從燃料中逸出一部分氣態(tài)物質(zhì)，包括碳?xì)浠衔?、氫、氧、氮、揮發(fā)性硫和一氧化碳等氣體。 灰分：煤中含有不能燃燒的礦物雜質(zhì),它們在煤完全燃燒后形成灰分。

3、D 揮發(fā)分對鍋爐的影響： 燃料揮發(fā)分的高低對對燃燒過程有很大影響。揮發(fā)分高的煤非但容易著火，燃燒比較穩(wěn)定，而且也易于燃燒安全；揮發(fā)分低的煤，燃燒不夠穩(wěn)定，如不采取必要的措施來改善燃燒條件，通常很難使燃燒安全。 E 燃料發(fā)熱量：發(fā)熱量是單位質(zhì)量的煤完全燃燒時(shí)放出的全部熱量。煤的發(fā)熱量分為高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。1kg燃料完全燃燒時(shí)放出的全部熱量稱為高位發(fā)熱量；從高位發(fā)熱量中扣除煙氣中水蒸氣汽化潛熱后，稱為燃料的低位發(fā)熱量。 F 標(biāo)準(zhǔn)煤：假設(shè)其收到基低位發(fā)熱量等于29270kj/kg的煤。（書88頁） G 灰的性質(zhì)：固態(tài)排渣煤粉爐中，火焰中心氣溫高達(dá)14001600攝氏度。在這樣的高溫下，燃料燃燒

4、后灰分多呈現(xiàn)融化或軟化狀態(tài)，隨煙氣一起運(yùn)動(dòng)的灰渣粒，由于爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起冷卻下來。如果液態(tài)的渣粒在接近水冷壁或爐墻以前已經(jīng)因溫度降低而凝結(jié)下來，那么它們附著到受熱面管壁上時(shí)，將形成一層疏松的灰層，運(yùn)行中通過吹灰很容易將它們除掉，從而保持受熱面的清潔。若渣粒以液體或半液體粘附在受熱面管壁或爐墻上，將形成一層緊密的灰渣層，即為結(jié)渣。H 灰分對鍋爐工作的危害：（1）降低發(fā)熱量（2）阻礙著火及燃燒（3）煙氣攜帶飛灰流過受熱面產(chǎn)生結(jié)渣、積灰、磨損、腐蝕等有害現(xiàn)象。3 熱平衡： 輸入鍋爐的熱量=有效利用熱量(輸出鍋爐的熱量)+未完全燃燒的熱損失+其它熱損失 4 A 燃燒系統(tǒng)：煤粉鍋爐的燃

5、燒設(shè)備由燃燒室（爐膛）和燃燒器兩部分組成。煤粉燃燒的器包括作為主燃燒器的煤粉燃燒器、輔助燃燒的油燃燒器和點(diǎn)火裝置。 B 風(fēng)機(jī)類型及作用功能：按照使用方式來分有送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)用來將空氣送入空氣預(yù)熱器，鍋爐的熱煙氣將其熱量傳送給進(jìn)入的空氣；而引風(fēng)機(jī)是用來將無用的煙氣抽出，經(jīng)處理排向大氣。 C 二次風(fēng)與一次風(fēng)的區(qū)別：二次風(fēng)系統(tǒng)的作用是供給燃料燃燒所需的大量熱空氣，一次風(fēng)系統(tǒng)的作用是用來干燥和輸送煤粉，并供給燃料揮發(fā)份燃燒所需要的空氣。 D 燃燒器的分類：直流燃燒器和旋流燃燒器。直流燃燒器是由若干直流射流的噴口組成的，其中包括攜帶煤粉的一次風(fēng)噴口、純粹熱空氣的二次風(fēng)噴口，還可能有制粉系統(tǒng)乏氣的

6、三次風(fēng)噴口；旋流燃燒器出口氣流為旋轉(zhuǎn)射流。 E 燃燒器的作用：（1）保證送入爐內(nèi)的煤粉氣流能迅速、穩(wěn)定地著火燃燒（2）供應(yīng)合理的二次風(fēng)，使它與一次風(fēng)能及時(shí)良好地混合，確保較高的燃燒效率（3）火焰在爐膛的充滿程度較好，且不會沖墻貼壁，避免結(jié)渣（4）有較好的燃料適應(yīng)性和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍（5）流動(dòng)阻力較小，污染物生成量小（6）能減少NOX的生成，減少對環(huán)境的污染。5 鍋爐幾種受熱面的類型及其作用功能： 水冷壁、過熱器（再熱器）、省煤器和空氣預(yù)熱器； 水冷壁：在鍋爐爐膛中，水在水冷壁內(nèi)流動(dòng)，燃料在爐膛中燃燒并對爐膛四周的水冷壁管進(jìn)行輻射換熱； 過熱器：在水平煙道中，蒸汽在過熱器管道內(nèi)流動(dòng)，高溫?zé)煔庠诠芡饬?/p>

7、過對管壁進(jìn)行對流放熱，這樣，燃料燃燒所釋放出來的熱量大部分便通過各種換熱方式最終傳給工質(zhì)； 省煤器：利用鍋爐煙氣的余熱來加熱給水的低溫受熱面，它可降低排煙溫度、提高鍋爐效率，因而起到省煤的作用； 空氣預(yù)熱器：因鍋爐給水溫度較高，導(dǎo)致省煤器出口煙氣溫度仍然很高，采用空氣預(yù)熱器進(jìn)一步降低煙氣溫度，提高鍋爐效率。6 A 過熱器的形式：對流式、輻射式和半輻射式; B 氣溫調(diào)節(jié)方法：可歸納為蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)是指通過改變蒸汽的焓值來調(diào)節(jié)氣溫；煙氣調(diào)節(jié)方式是指通過改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對流受熱面的吸熱量比例或通過改變流經(jīng)受熱面的煙氣量來調(diào)節(jié)汽溫。 C 熱偏差：過熱器（再熱器）由許多平行的管

8、子組成，由于管子的結(jié)構(gòu)尺寸、管子熱負(fù)荷和內(nèi)部阻力系數(shù)等可能不同，不同管中蒸汽的焓增可能不同，這一現(xiàn)象稱為過熱器的熱偏差。 D 再熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器的方位：通常把再熱器布置在過熱器后面煙氣溫度稍低的區(qū)域；省煤器和空氣預(yù)熱器布置在鍋爐對流煙道的最后或?qū)α鳠煹赖南路健?E 省煤器 （a）分類：按水在其中的加熱程度分為非沸騰式和沸騰式水煤氣（b）布置：省煤器蛇形管內(nèi)，水流由下向上流動(dòng)，便于排除水中的氣體，避免造成管 內(nèi)局部氧腐蝕。一般省煤器蛇形管在煙道中的布置可以垂直于鍋爐前墻，也可以與 前墻平行。 F 空氣預(yù)熱器 （a）分類：最常用的傳熱式預(yù)熱器是管式空氣預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器（b）管式空氣

9、預(yù)熱器由許多直管組成，管子兩端焊接在上下管板上，其體積龐大，只適用于容量小的電廠鍋爐（c）回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器有二倉的和三倉的，其優(yōu)點(diǎn)：外形小，重量輕；傳熱元件允許有較大的磨損特別適用于大容量鍋爐；缺點(diǎn)：漏風(fēng)量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 二：汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng) 1 水蒸氣部分 A 汽化熱：由飽和水定壓加熱為干飽和蒸汽的過程，雖然壓力、溫度不變，比體 體積卻隨著蒸汽增多而增大，熵值也因吸熱而增大，該過程的吸熱量稱為汽化熱； B 飽和狀態(tài)：在汽化過程進(jìn)行時(shí)如果撤去熱源而用保溫材料將容器絕熱，汽、液 既不吸熱也不放熱而保持一定的溫度，則汽、液兩相的分子數(shù)保持一定的數(shù)量而處于 動(dòng)態(tài)平衡。這種汽、液兩相動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)稱為

10、飽和狀態(tài)。 C 一點(diǎn)兩線三區(qū)五態(tài)：當(dāng)壓力提高到22.064MPa時(shí)，t=373.99攝氏度，此時(shí)飽和 水和飽和蒸汽不再有區(qū)別，成為一個(gè)狀態(tài)點(diǎn)，稱為臨界狀態(tài)或臨界點(diǎn)；連接p-v圖和 T-s圖上不同壓力下的飽和水狀態(tài)和臨界點(diǎn)所得曲線為飽和水線（或下界線），連接圖 上不同壓力下的干飽和蒸汽狀態(tài)和臨界點(diǎn)所得的曲線稱為飽和蒸汽線，兩線和在一起 稱為飽和線（或上屆線）；飽和線將p-v圖和T-s圖分為三個(gè)區(qū)域，未飽和水區(qū)、濕 蒸汽區(qū)和過熱蒸汽區(qū)；位于三區(qū)和二線上的水和水蒸氣呈現(xiàn)五種狀態(tài)：未飽和水、飽和水、濕（飽和）蒸汽、（干）飽和蒸汽和過熱蒸汽。 D 水的定壓汽化過程（書45頁圖） 2 蒸汽動(dòng)力循環(huán) A 朗

11、肯循環(huán)示意圖、設(shè)備及過程：蒸汽動(dòng)力循環(huán)中的鍋爐、汽輪機(jī)、冷凝器和水泵是循環(huán)中的基本設(shè)備； 過程4-1：水在鍋爐B和過熱器S中吸氣，由未飽和水變?yōu)檫^熱蒸汽。過程中工質(zhì)與外界無技術(shù)功交換。忽略了工質(zhì)流動(dòng)過程的阻力，該過程為定壓過程。 過程1-2：過程蒸汽在汽輪機(jī)T中膨脹并對外輸出軸功，在汽輪機(jī)T出口，工質(zhì)達(dá)到低壓下的濕蒸汽狀態(tài)，稱為乏汽。忽略工質(zhì)的摩擦與散熱，該過程為絕熱可逆的定熵過程。 過程2-3：在凝汽器C中乏汽放熱給冷卻水，凝結(jié)成為冷凝器C乏汽壓力下的飽和水。該過程視為定壓過程。 過程3-4：凝結(jié)后的飽和水經(jīng)水泵P升壓后壓力提高，再次進(jìn)入鍋爐B，完成一個(gè)循環(huán)。飽和水經(jīng)水泵的升壓過程可視為定熵

12、過程。（圖見55頁） B 朗肯循環(huán)熱效率：（書55頁） C 蒸汽參數(shù)對熱效率的影響： （1）初溫的影響：在相同初壓和背壓下，提高新氣溫度，使得朗肯循環(huán)的平均吸熱溫度升高，循環(huán)的熱效率得以提高； （2）初壓的影響：在相同初溫和背壓下，提高新氣的壓力，使得朗肯循環(huán)的平均吸熱溫度升高，使循環(huán)熱效率得到提高； （3）背壓的影響：在相同初溫和初壓下，降低排氣壓力（背壓），則使得朗肯循環(huán)的平均放熱溫度有明顯下降，而平均吸熱溫度相對下降的極少，這樣使循環(huán)的熱效率得以提高。 2 汽輪機(jī)設(shè)備 A 基本概念：是火力發(fā)電廠和核電站的原動(dòng)機(jī)，是一種外燃回轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，通過它將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，借以拖動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)

13、發(fā)電。 B 按工作原理分類：沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)；按熱力過程分類：凝汽式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)、調(diào)整抽氣式汽輪機(jī)、混壓式汽輪機(jī)和中間再熱式汽輪機(jī)。 C 汽輪機(jī)的型號分類（書177頁） D 級：汽輪機(jī)的基本能量轉(zhuǎn)換單元。通常我們將一列噴嘴葉柵和相應(yīng)的一系列葉柵稱作汽輪機(jī)的一個(gè)級。 E 氣輪機(jī)的組成：氣輪機(jī)主要由靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)兩大部分組成；靜止部分主要包括噴嘴、隔板、汽缸和軸承等主要部件；轉(zhuǎn)動(dòng)部分由動(dòng)葉、葉輪及主軸組成；由若干個(gè)噴嘴片組成的固定不動(dòng)的蒸汽流道稱之為噴嘴葉柵（靜葉），由若干個(gè)動(dòng)葉片組成的可作輪周運(yùn)動(dòng)的蒸汽流道稱之為動(dòng)葉柵（動(dòng)葉片）； F 氣輪機(jī)各部件作用：（a）噴嘴：氣輪機(jī)的噴嘴又稱

14、靜葉，蒸汽流過噴嘴時(shí)，產(chǎn)生膨脹，壓力降低，速度增大，蒸汽的部分熱能被轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，使蒸汽以一定的速度進(jìn)入動(dòng)葉（b）隔板：隔板又叫噴嘴板，它將氣輪機(jī)的各個(gè)壓力級分隔開來（c）盤車：為了避免轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲，就需要一種設(shè)備帶動(dòng)轉(zhuǎn)子在氣輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前和停機(jī)后仍以一定的轉(zhuǎn)速連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證轉(zhuǎn)子的均勻受熱和冷卻，這種設(shè)備被稱為盤車設(shè)備；（d）軸承：承受轉(zhuǎn)子的重力、由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的離心力以及由于振動(dòng)等原因引起的附加力等；確定轉(zhuǎn)子的徑向位置，保證轉(zhuǎn)子中心線與汽缸中心線一致，從而保證轉(zhuǎn)子和汽缸、汽封、隔板等靜止部件之間的正確的徑向間隙（e）動(dòng)葉片：完成蒸汽能量轉(zhuǎn)換（f）葉輪是用來裝置動(dòng)葉并傳遞汽流力在動(dòng)葉柵

15、上產(chǎn)生的扭矩。 G 多級氣輪機(jī)重?zé)岈F(xiàn)象及相對內(nèi)效率：在水蒸氣h-s圖上，等壓線沿著熵增加的方向逐漸擴(kuò)張，即等壓線之間的理想比焓降隨著比熵的增大而增大，這相當(dāng)于上一級的損失將引起熵增，進(jìn)而使后面的理想比焓降增大，這相當(dāng)于上一級損失以熱能的形式被后面各級部分利用，這種現(xiàn)象稱為多級氣輪機(jī)的重?zé)岈F(xiàn)象；由于重?zé)岈F(xiàn)象的存在，使整機(jī)的相對內(nèi)效率高于各級的相對內(nèi)效率。（蒸汽在氣輪機(jī)內(nèi)的有效焓降與理想焓降的比值稱為相對內(nèi)效率）（樹208頁） H 凝汽設(shè)備的組成及其作用（1）通常由凝汽器、抽氣設(shè)備，凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵及其連接管組成（2）在氣輪機(jī)的排汽口建立并保持高度真空，使進(jìn)入氣輪機(jī)的蒸汽能膨脹到盡可能低的壓力，

16、從而增大機(jī)組內(nèi)蒸汽的理想比焓降，提高其熱經(jīng)濟(jì)性；將排汽的凝結(jié)水作為鍋爐的給水循環(huán)使用。 3 重要輔機(jī)及發(fā)電廠概況 A 回?zé)峒訜崞鞯念愋图捌浣?jīng)濟(jì)性：（a）按傳熱方式可分為表面式加熱器和混合式加熱器；按水側(cè)（即被加熱水一側(cè)）承受的壓力不同，表面式加熱器分為高壓加熱器和低壓加熱器；（b）混合式加熱器與表面式加熱器比較，加熱效果相對較好，因此熱經(jīng)濟(jì)性要高一些，另外混合式加熱器的金屬消耗量小，也不需要配置輸水設(shè)備，但是每一個(gè)加熱器都需要配置一臺水泵，將已被加熱的水送入壓力較高的加熱器繼續(xù)加熱，使得系統(tǒng)復(fù)雜，運(yùn)行可靠性低故在電廠實(shí)際采用的回?zé)嵯到y(tǒng)中除了除氧器因?yàn)橐邆涑豕δ芊堑檬褂没旌鲜郊訜崞魍猓话憔?/p>

17、采用表面式加熱器。 B 除氧設(shè)備：（a）主要作用是除去鍋爐給水中的氧氣和其他不凝結(jié)氣體，以保證給水品質(zhì)合格，若水中溶解氧氣，與水接觸的金屬就會被腐蝕（b）給水除氧的方法主要由化學(xué)除氧和熱力除氧兩種，對于亞臨界組，熱力除氧已基本滿足除氧要求，而對超臨界組，則需要在熱力除氧的基礎(chǔ)上，用化學(xué)除氧作為補(bǔ)充手段（c）除氧設(shè)備主要部件是除氧器（或稱除氧頭）和除氧水箱，其中除氧頭為除氧裝置，除氧水箱為儲存除氧水的容器。 C 潤滑油系統(tǒng)中泵：（a）主油泵：是蝸殼型雙吸離心泵結(jié)構(gòu)，由氣輪機(jī)主軸直接驅(qū)動(dòng)，且與氣輪機(jī)主軸采用剛性連接；功能是通過注油機(jī)向各軸承和保護(hù)跳閘部套提供工作油。（b）輔助油泵：潤滑油系統(tǒng)的輔助

18、油泵設(shè)計(jì)成能滿足自動(dòng)啟動(dòng)、遙控及手動(dòng)啟動(dòng)的要求，并有獨(dú)立的壓力開關(guān)，停止自動(dòng)運(yùn)行按鈕控制開關(guān)以及具有能用電磁閥操作油泵自起動(dòng)的試驗(yàn)閥門的功能；輔助油泵包括交流潤滑油泵、直流潤滑油泵（事故危急油泵）和氫密封備用油泵（或高壓啟動(dòng)油泵）。 D 蒸汽參數(shù)對電廠的熱經(jīng)濟(jì)性的影響：（a）主整齊壓力對經(jīng)濟(jì)性的影響：對于給定的熱力系統(tǒng)，假定氣輪機(jī)蒸汽的初溫、排汽壓力保持不變，當(dāng)蒸汽初壓在允許范圍內(nèi)變化時(shí)，只影響氣輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)?，若調(diào)節(jié)汽門開度不變，除少數(shù)低壓級之外，絕大多數(shù)級內(nèi)蒸汽理想焓降不變，故可認(rèn)為氣輪機(jī)的效率保持不變。（b）主蒸汽溫度和再熱溫度對熱經(jīng)濟(jì)性的影響：當(dāng)主蒸汽溫度升高時(shí)，說明蒸汽在鍋爐中的平均吸熱溫度升高，因此循環(huán)效率相應(yīng)提高，又因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)換效率得以提高，所以在熱耗量不變的條件下，氣輪機(jī)的功率增加，使熱耗率相應(yīng)減小（c）排汽壓力對經(jīng)濟(jì)性的影響：當(dāng)主蒸汽、再熱蒸汽的溫度和壓力保持不變，氣輪機(jī)的進(jìn)汽量也保持不變時(shí)，排汽壓力的變化將引起循環(huán)效率和氣輪機(jī)效率的相應(yīng)變化，進(jìn)而影響氣輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，排汽壓力降低，排汽焓減小，冷源損失相應(yīng)減少，循環(huán)效率相應(yīng)提高。 E 經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)相關(guān)的一系列經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：汽輪機(jī)裝