火电厂生产过程

一 火电厂生产流程

由图1

可以看出火电厂是以锅炉、汽轮机、发电机、泵与风机为主体设备的一个整体。它们通过管道或线路相连构成生产主系统，其生产过程简介如下：

1、 燃烧系统

煤由皮带输送到锅炉车间的煤斗，进入磨煤机磨成粉，然后与预热器预热的空气一起喷

入炉内燃烧，将煤的化学能转化为热能，烟气经除尘器清除灰分后，由引风机抽出，经烟囱排入大气。炉渣和除尘器下部的烟灰由灰渣泵排至灰场。

2、 汽水系统

水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热，成为具有规定压力和温度的过热蒸汽，然后经管道进入汽轮机。

在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动，冲击汽轮机的转子，以额定转速旋转，将热能转换成机械能，带动与汽轮机同轴的发电机发电。

在膨胀过程中，蒸汽的温度和压力不断降低。蒸汽做功后从汽轮机下部排出。进入凝汽器。被冷却水冷却成水。

凝结器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器，提高水温并除去水中的氧，再由给水泵进一步升压，然后进入高压加热器，回到锅炉，完成水——蒸汽——水的循环。

汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失，因此必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补给水进入除氧器，同凝结水一块由给水泵打入锅炉。

二 国电聊城发电有限公司锅炉型号

国电聊城发电有限公司锅炉为：超临界参数变压运行本生直流锅炉。

1锅炉按照循环方式可分为自然循环锅炉、控制循环锅炉和直流锅炉。

 自然循环锅炉：给水经给水泵升压进入省煤器，受热后进入蒸发系统。当给水在水冷壁

中受热时，部分水会变成蒸汽，所以水冷壁中的工质为汽水混合物，而在不受热的下降管中工质则全部是水。由于水的密度要大于混合物的密度，所以在下降管和水冷壁之间就会产生压力差，在这种压力差的推动下，给水和汽水混合物在蒸发系统中循环流动。这种循环流动是由于水冷壁的受热形成的，没有其他能量消耗，所以称为自然循环。  控制循环锅炉：在循环回路中加循环水泵，就可以增加工质的流动推动力，形成控制循

环锅炉。

 直流锅炉：直流锅炉没有汽包，公质一次通过蒸发部分，水在受热蒸发面中全部转化为

蒸汽，沿工质整个形成的流动阻力均由给水泵克服。如果在直流锅炉的启动系统中加入循环泵，则可形成复合循环锅炉。即在低负荷或本生负荷（最低负荷为25%-30%额定负荷）以下运行时，水在受热蒸发面中不能一次全部转化为蒸汽，所以汽水分离器中会有饱和水分离出来，分离出来的水经过循环泵再输送到省煤器的入口。当锅炉复合超过本生负荷点以上或在高负荷应运行时，由蒸发部分出来的是微过热蒸汽，循环泵停运，锅炉按照纯直流方式工作。

2锅炉按照蒸汽参数分为低压锅炉（出口蒸汽压力22.13MPa）和超超临界压力锅炉（>27MPa）。

3 何为临界

水的临界状态点的参数为22.115MPa、374.15℃。理论上认为，水的状态参数达到临界点时，水完全汽化会在一瞬间完成，即在临界点时，在饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相区存在，二者的参数不再有区别。

超临界压力下水与蒸汽的密度差很小，无法进行汽水分离，所以超临界参数锅炉不能采用带汽包的循环锅炉，只能采用直流锅炉或复合式锅炉，鉴于600MW超临界机组采用复合循环经济性不高，所以600MW超临界锅炉一般采用直流锅炉。

4 何为本生

通常按炉膛蒸发受热面布置方式的不同分三种基本形式：垂直上升管屏式、回带管屏式和水平围绕管圈式。垂直上升管屏式有分为一次垂直上升式（又称UP式）和多次垂直上升

式（又称本生式）两种。

三 锅炉设备

锅炉设备包括制粉系统、锅炉本体、风烟及燃烧系统、除尘排查系统

3.1制粉系统

制粉系统工作流程：

原煤仓——给煤机——磨煤机（空气预热器加热的热风也进入磨煤机，即可输送煤粉还可对

要研磨的煤起到加热干燥的作用）——粗粉分离器（不合格的煤再进入磨煤机）——合格的煤粉进入旋风分离器将空气和煤粉分离——分离出来的煤粉进入煤粉仓（分离出来的空气有少量煤粉称为乏气，再由排粉机抽出）——由给粉机根据锅炉负荷的需要控制输出量——排粉机出来的乏气将煤粉通过燃烧器喷入炉膛燃烧——这种将煤粉送入炉堂燃烧的热风称为一次风。

专门的一次风机将空气预热器出来的热讽和煤粉混合，乏气单独送入炉堂

制粉系统工作流程：

炉前原煤由每套制粉系统的两只原煤斗经下部落煤挡板落入两台转速可调的电子称重式给煤机。两台给煤机根据磨煤机筒体内煤位分别送出一定数量的煤经过给煤机出口挡板进入位于给煤机下方的磨煤机两侧混料箱。在混料箱内原煤被旁路风干燥，再被送到磨煤机筒体内进行研磨。磨煤机筒体内的一次风将研磨到一定细度的煤粉携带进入两台煤粉分离器。细度合格的煤粉经每台分离器顶部的煤粉管引至锅炉燃烧器，细度不合格的煤粉经下部的回粉管返回磨煤机再次研磨。

3.2 锅炉本体

锅炉本体包括炉膛、烟道、省煤气、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、燃烧器、空气预热器。其中水冷壁、过热器、再热器、省煤气、空气预热器称为锅炉的受热面，他们都是由许多金属管子组成的管束。

下面用红线表示锅炉中的蒸汽，绿线表示水来讲述一下锅炉中的汽水流程。

具有一定压力的水——省煤器——汽包——下降管——锅炉四周的水冷壁（吸热后汽化产生水蒸气）——所形成汽水混合物回到汽包——汽包将汽水分离（水经下降管重复）——汽进入过热器将其进一步加热（主蒸汽）——汽轮机高压缸做功——（做过功的蒸气温度、压力都有所下降）送回再热器再次加热——温度合格后送到中低压缸继续做功（返回锅炉再热的目的是提高机组的效率）——做完功的蒸气被凝结成水后返回锅炉

这种形式的锅炉称为自然循环锅炉

减温水

省煤器：由进出口联箱和蛇形管组成，安装在锅炉烟道的尾部。可充分利用烟气的余热将给水预先加热，从而可节省燃料故称为省煤气

水冷壁：水在水冷壁中与炉膛中燃烧产生的烟气进行强烈的热交换

过热器：也是由进出口联箱和蛇形管组成，通常布置在炉膛上部炉膛出口处，过热器设有喷水减温器，调节蒸汽温度

再热器：结构类似于过热器，布置在烟道的上方，再热蒸气的温度可由烟气挡板调节，同时在在热器的入口处设有喷水减温器

3.3 风烟及燃烧系统

送风机从环境中吸入空气——空预器加热——热风一部分去磨煤机另一部分为二次风直接进入炉堂帮助燃烧——燃烧时大量的热量传给水冷壁里的水——高温烟气沿着烟道依次经过过热器、再热器、省煤器、空预器等受热面——在引风机作用下烟气流入除尘器进行除尘净化——经烟囱排入大气

燃烧器：由一次风口和二次风口组成，还装有点火油枪，启动时点火，分多层布置在炉堂的四角，煤粉喷入炉堂后形成炉内切圆燃烧

四 汽轮机设备

4.1 汽轮机基本工作原理

汽轮机的主要部件是隔板和装在转子上的叶轮，叶轮上有动叶栅，隔板圆周上有喷嘴叶栅，每叶喷嘴叶栅和动叶栅组成了汽轮机中最基本的结构单元——汽轮机的级 ，汽轮机的能量转换就是在这些叶栅中完成的

这是一级喷嘴叶栅和动叶栅的局部示意图，具有一定温度压力的蒸气首先在喷嘴叶栅前后压力差的作用下流过喷嘴流道，流动中蒸汽膨胀，压力和温度逐渐降低，速度增加，部分热能转换成了动能，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，推动它做圆周运动，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，从动叶流出的蒸汽仍具有动能，进入下一级喷嘴。现代大容量汽轮机都是由多个这样的级组成的。蒸汽在上一级做工后进入下一级继续做功。最后从汽轮机排气口排出。

4.2 汽轮机构造

按沿气流方向压力的大小分为高压缸、中压缸、低压缸几个部分

来自锅炉的主蒸汽首先在高压缸内做功，从高压缸排出的蒸汽进入锅炉的中压缸再加热，加热后的蒸汽进入中压缸做功，排出后再进入低压缸，最后排入凝汽器。

汽轮机都装有盘车装置，因为当汽轮机停机后，上下气缸存在温差，如果转子静止不动，则会因为上下温差产生热变形，此时用盘车装置师汽轮机在停机后仍以一定的转速转动，就可保证转子均匀冷却。同时汽轮机气动时也要进行盘车，使气机冲转时平稳并均匀受热。

同时汽轮机还设有气封及轴封系统，汽轮机运转时，汽轮机固定，转子高速旋转，转子和气缸之间必须留有适当的间隙，有间隙的存在就会有泄漏，影响汽轮机正常安全运行，另外由于低压缸内的压力低于大气压，也存在空气漏入气缸的问题，为此，在汽轮机的轴端设置了轴端气封，在它的作用下，漏气量已大大减小，但还不能完全阻止蒸汽和空气的泄漏，为了彻底防止上述泄露，轴端气封需要配备一套轴封系统，轴封系统从汽轮机中引出一股具有一定温度和压力的蒸汽到轴封蒸汽母管，由轴封蒸汽母管向轴封供气室供气。同时轴封能够加热室的抽风机将另一气室保持在低于大气压状态，少量的蒸汽和空气便会从这里被抽走，这样就可以有效地阻止蒸汽从气缸内向气缸外泄漏和空气从气缸外向气缸内泄漏，进入轴封加热器中的蒸汽再用于加热主凝结水，空气则排至大气。为保持轴加中的负压专门设有两台抽风机

4.3 汽轮机调节

多数情况下汽轮机的第一级喷嘴沿圆周被分成四组，每一组分别用一个调节气门控制，来自锅炉的主蒸汽首先通过主气门，然后进入汽轮机的调节气门，调节气门一次开启或关闭可改变汽轮机的进气量，汽轮机的转速和功率调节就是通过改变调节气门的开度来实现的。

4.4 汽轮机供油系统

汽轮机的供油系统要向汽轮机、发电机的各个轴承提供润滑、冷却及密封用油，还要向汽轮机的调节和保护系统提供工作用油，常规供油系统主要由下列设备组成：主油泵，安装在主轴上，其作用是在汽轮机正常运行时向汽轮机提供高压油；交流润滑油泵又称辅助油泵，其主要作用是在启动过程中，主油泵还不能正常工作时向润滑油系统提供压力油；直流润滑油泵及事故油泵，是汽轮机润滑油系统得最后一道备用泵，在事故工况下，以直流电源工作向润滑系统供油

五 热力系统及辅助设备

5.1 热力系统概述

来自锅炉的主蒸汽首先在汽轮机高压缸内做功，从高压缸排出后又送入锅炉再热器中再加热，加热后的蒸汽又进入中压缸、低压港继续做功，最后汽轮机的排气进入凝汽器，凝汽器管束里侧通有来自环境的冷却水，排气在管束外侧流过时不断放出余热并凝结成水。冷却水

将吸收的热量排入环境，从凝汽器排出的水称为主凝结水，为了提高机组的效率，主凝结水并不直接送入锅炉中，而是经过一系列的加热器加热后再进入锅炉。加热器的热源来自由气缸的不同部位抽出的蒸汽，用它们对加热器中的水进行加热。主凝结水通过凝结水泵升压后进入深度除盐装置进行水质处理，然后依次流过轴封加热器和四个低压加热器，在那里吸收来自汽轮机抽汽的热量，主凝结水温度不断升高然后进入除氧器，除氧器将凝结水中溶解的氧气除去，以免对设备和管道造成腐蚀，同时除氧器本身也是一个混合式加热器，也可对主凝结水进行加热，从除氧器下部水箱出来的水被送入给水泵，技术泵将水升到很高的压力，从给水泵出来的水成为主给水，主给水依次流过三个高压加热器，温度进一步升高后又进入锅炉的省煤器进行下一轮的汽水循环。为了使用和管理上的方便一般将加热器进行了编号，高加为123号，除氧器为4号，低加为5678号

热力系统很复杂分以下几个系统讲述

5.2 主蒸汽及汽轮机旁路系统

锅炉与汽轮机之间的蒸汽管道与通往各用气处的支管及其附件称为发电厂主蒸汽系统，对于再热式机组还包括再热蒸汽管道。

中小型机组的主蒸汽系统采用母管制，参数相同的几台锅炉的主蒸汽都引到主蒸汽母管上，再由母管引至汽轮机，这种系统灵活性较好，事故时，机炉可通过阀门相互切换，还可用于汽轮机、锅炉数量不等的情况

大型机组特别是再热机组的主蒸汽系统都采用单元制形式，其特点是各个锅炉与其对应的汽轮机组成相应的独立单元

大型再热机组还设有旁路系统，机组启动时，锅炉现点火投运，而汽轮机高压缸尚未进汽时，锅炉再热器中没有工质流过，为了防止再热器干烧，将主蒸汽经减温减压后直接引入再热器，再热器出口的蒸汽又经过减温减压后直接进入凝汽器，这样整个汽水绕过汽轮机，形成了循环。主蒸汽不经过高压缸而是经减温减压后直接引入再热器的管路称为高压旁路，再热器出口的蒸汽不进入中低压缸而是经过减温减压后直接进入凝汽器的管路称为低压旁路，旁路系统是利用减温减压器的减压阀来降低蒸汽压力，同时在减压阀后将温度较低的凝结水（低旁）或给水（高旁）直接喷进蒸汽中来降低其温度，除了保护再热器外，旁路系统的作用还有很多，其中一个重要作用是启动时对蒸汽参数进行调整，从而加快启动时间，改善启动条件

5.3 凝汽系统

凝汽系统是指与凝汽器相关的管路和设备，主要有凝汽器，凝结水泵、抽汽设备、冷却水设备等。

凝汽器是吸收汽轮机排气的余热并将其凝结成水的设备，凝汽器内有规律的排列着冷却管前侧设有前水室被隔成上下两部分，下为进水室，上为出水室，后部有后水室，水室及管束外有外壳，外壳上部有汽轮机排气的进气口，下部有汇集凝结水的热水井。冷却书从进水室流进后部的下水室，然后折返流向出水室，汽轮机的排气从凝汽器今年气口排入，在管束外面放热，逐步凝结成水，汇集到凝汽器下部的热水井中，由凝结水泵抽出后进入加热器系统 凝汽器安装在低压缸的底部

真空泵是抽汽设备的一种，用于抽取凝汽器内的空气，以保持其中的高度真空（负压有利于蒸汽凝结成水，真空的大小影响水温，凝汽器中水位的高低也影响真空）

冷却水也称循环水其供水方式有两种。一种为直流供水方式。循环水泵直接从江河的上游取水，由循环水泵送进凝汽器，冷却水从凝汽器吸热后从凝汽器出水管排入江河的下游。循环水泵 安装在江河边的水泵房内

另一种供水方式为循环供水方式，在缺乏水源或水源丽电厂较远时采用

5.4 低压加热器系统

主凝结水的压力较低，故这里的加热器称为低压加热器。主凝结水经进水管从进水室进入受热面管内，加热后从出水室流出，加热蒸汽进入加热器后在导向板的作用下反复冲刷受热面，不断放出热量而凝结成水，这种在加热器内由蒸汽凝结成的水称为疏水。疏水的出路有两种方式，一种叫逐级自流，即疏水自动由本级加热器流到压力较低以及的加热器或凝汽器中去，另一种疏水方式是用疏水泵将疏水打入到加热器的出口中，将其与主凝结水混合。低加位于汽轮机的一侧，有的78号低加装在凝汽器内部。低加设有旁路装置，在加热器故障时可将该加热器切除，主凝结水经旁路直接进入下一级，而不至于使机组停运

5.5 给水除氧系统

给水除氧系统得任务是将主凝结水中的氧气和其它气体除掉，以免产生对设备的腐蚀，同时将主凝结水的压力温度进一步升高

除氧器包括除氧头和除氧水箱两部分，其中除氧头是对主凝结水进行除氧和加热的装置，水箱为储存除氧水的装置。主凝结水从除氧头顶部进入除氧器，汽轮机的抽汽从除氧器的中部进入，蒸汽将水加热到沸腾状态，其中的气体就会溢出。溢出的气体从除氧器的排气管中排出，除去气体的水落入水箱，再由水箱进入给水泵，给水泵的作用是使给水得到很高的压力，为防止给水泵可能产生气蚀而损坏，大型机组均设置前置泵，从除氧水箱流出的水先经过转

速较低的前置泵然后再进入主给水泵。300MW以上的机组，主给水泵采用专门的小汽轮机（其蒸汽来自主汽轮机的抽汽，排气排入凝汽器）驱动，而备用泵采用电动机驱动

5.6 高压加热系统

高加与低加相似，只因其加热的主给水压力很高，称为高加，其疏水都是逐级自流最后汇入除氧器，高加也设有旁路保护装置

5.7 补充水及冷却水系统

机组运行中不可避免有汽水损失，因此要向系统补充质量合格的水，补充水要经过一系列的处理才能保证其质量，为了便于除氧和调节水量补充水一般从系统的凝汽器或除氧器中补入 电气系统

闭冷水系统的作用是向汽轮机、锅炉、发电机的辅助设备提供冷却水，该系统为一闭式回路，用开式循环冷却水进行冷却。

闭冷水系统采用化学除盐水作为系统工质，用凝结水输送泵向闭冷水膨胀水箱及其系统的管道充水，然后通过闭冷水泵升压后在闭式回路中循环；来自凝结水泵的凝结水（位于精处理装置出口母管处的支管）作为该系统正常运行时的补给水。

系统正常运行时，由闭冷水膨胀水箱内液位控制开关来控制液位控制阀的开关以维持水箱的正常运行水位。闭冷水膨胀箱还设有无压放水管道，作为闭冷水膨胀箱溢流和事故放水用。 闭式循环冷却水先经闭冷水泵升压后，至闭式水热交换器，被开式循环冷却水冷却之后，流经各冷却设备，然后从冷却设备排出，汇集到闭冷水回水母管后至闭冷水泵入口。

开式冷却水系统采用循环水作为工质，开式冷却水由凝汽器循环水进水蝶阀前母管引接，经电动滤网供给开式冷却水泵，升压后分别供给：闭冷水热交换器、3台真空泵冷却器、2台主机润滑油冷却器、发电机氢冷器、小机冷油器、凝泵电机及轴承冷却器、电泵组冷却用水（工作油、润滑油冷油器及电机空冷器）等，回水接至凝汽器循环水排水蝶阀后的母管，随循环水回到凉水塔。另外还供主厂房冲洗用水，其排水不回收。

5.8 辅助蒸汽系统

辅助蒸汽系统蒸汽来源有三个：启动锅炉蒸汽管道来汽、机组再热冷段和四段抽汽。1号机组辅助蒸汽联箱与2号机组辅助蒸汽联箱通过母管连接，可以实现机组间的辅汽互供。当一台机组启动时，辅助蒸汽由启动锅炉蒸汽管道提供，打开启动锅炉来进汽总管上电动隔离阀经辅汽联箱向各辅汽用户供汽。

再热冷段供辅汽作为辅汽系统的备用汽源。仅当机组大于30%额定负荷运行且四段抽汽不能满足供辅汽汽源时，机组的辅助蒸汽由再热冷段供给。

四段抽汽作为辅汽系统的正常汽源。在机组运行并且四段抽汽压力大于0.9MPa时开启四段抽汽至辅汽联箱的电动阀，当四段抽汽压力低于0.9MPa 时，关闭四段抽汽至辅汽联箱的电动阀，由再热冷段向辅汽系统供汽。