電廠熱能動力系統(tǒng)概論

1、1 1、熱能與動力工程、熱能與動力工程 熱能與動力工程 -熱能工程、動力工程 熱能工程-研究熱能的釋放、轉(zhuǎn)換、傳遞以及合理利用的學科（能源、動力、空間技術、化工、冶金、建筑、制冷空調(diào)、環(huán)境保護等） 動力工程-研究工程領域中實現(xiàn)物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換、傳遞和利用等過程及其裝備的理論和技術，提高利用率，減少污染的應用技術學科（不限于熱能；主要注重于以產(chǎn)生動力為目標的工業(yè)系統(tǒng)及技術）。1 1、熱能與動力工程、熱能與動力工程 動力工程-發(fā)電技術及系統(tǒng)（火電、水電、核電、風電、燃料電池等）-多聯(lián)產(chǎn)動力系統(tǒng)-各類發(fā)動機系統(tǒng)及技術-其他工業(yè)動力系統(tǒng)1 1、熱能與動力工程、熱能與動力工程-動力工程動力工程1 1、熱能

2、與動力工程、熱能與動力工程 熱能動力工程 -研究通過熱的釋放、轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生動力為目標的工業(yè)系統(tǒng)及技術(熱力發(fā)動機，火力發(fā)電，核電站，燃氣輪機系統(tǒng)，船舶動力系統(tǒng)等)。2 2、能源利用與熱力系統(tǒng)、能源利用與熱力系統(tǒng) 2.1 一次能源與二次能源一次能源與二次能源 一次能源一次能源：自然界中存在的天然能源石燃料、核燃料、太陽能、水力、風能、地熱、海洋能、生物質(zhì)能等 二次能源：二次能源：由一次能源直接或間接加工轉(zhuǎn)換而成的人工能源. 電能、熱水、蒸汽、壓縮氣、石油制品、煤制品、酒精、氫氣、沼氣、合成燃料、激光等2 2、能源利用與熱力系統(tǒng)、能源利用與熱力系統(tǒng) 2.2 能源利用與熱力系統(tǒng)能源利用與熱力系統(tǒng) -人

3、類所消耗的能源3/4以上要轉(zhuǎn)換成熱能的形態(tài)后，再加以轉(zhuǎn)換和利用 -熱能的產(chǎn)生、傳輸以及轉(zhuǎn)換和利用等環(huán)節(jié)相互銜接而構(gòu)成一個有機聯(lián)系的系統(tǒng)，此系統(tǒng)稱為熱力系統(tǒng) -火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)，是最重要和最復雜的一類典型的熱力系統(tǒng)，其基本作用是將化石燃料的化學能轉(zhuǎn)換為電能3 3、電廠熱能動力系統(tǒng)概述、電廠熱能動力系統(tǒng)概述 原料-化石燃料 產(chǎn)品-電能，或電能+熱能（熱電廠與熱電聯(lián)產(chǎn)） 工質(zhì)-工作介質(zhì)，能量載體，水與水蒸汽 系統(tǒng)-600MW機組原則性熱力系統(tǒng)簡介 3 3、電廠熱能動力系統(tǒng)概述、電廠熱能動力系統(tǒng)概述 3 3、電廠熱能動力系統(tǒng)概述、電廠熱能動力系統(tǒng)概述過程-燃料化學能到燃燒產(chǎn)物的熱能（燃燒過程） 燃燒

4、產(chǎn)物的熱能到汽水的熱能（傳熱過程、 相變過程、流動過程） 汽水的熱能到轉(zhuǎn)子的機械能（蒸汽膨脹做功 過程） 轉(zhuǎn)子的機械能到電能（電磁感應及能量轉(zhuǎn)換） 主機-4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.1 火電廠鍋爐系統(tǒng)概述火電廠鍋爐系統(tǒng)概述 基本作用-燃料化學能到燃燒產(chǎn)物的熱能（燃燒過程）燃燒產(chǎn)物的熱能到汽水的熱能（傳熱過程、 相變過程、流動過程） 基本構(gòu)成-制粉系統(tǒng)（對燃煤的煤粉爐，主要功能）； 燃燒及煙風系統(tǒng)（主要功能及設備）； 汽水系統(tǒng)（主要功能及設備）； 鍋爐控制系統(tǒng)； 其他輔助系統(tǒng)（除塵系統(tǒng)，除渣系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)，排污系統(tǒng)等） 基本過程-燃料；燃燒及燃燒產(chǎn)物；工質(zhì) 4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠

5、鍋爐系統(tǒng) 4.1 火電廠鍋爐系統(tǒng)概述火電廠鍋爐系統(tǒng)概述 2153662071817819109111641312121415w電站鍋爐及其輔助設備系統(tǒng)簡圖w煤斗；煤斗；給煤機；給煤機；磨煤機；磨煤機；空氣預熱器；空氣預熱器；排粉風機；排粉風機；燃燒器；燃燒器；w爐膛；爐膛；水冷壁；水冷壁；屏式過熱器；屏式過熱器；高溫過熱器；高溫過熱器；低溫過熱器；低溫過熱器；w省煤器；省煤器；除塵器；除塵器；吸風機；吸風機； 煙囪；煙囪；送風機；送風機；鍋筒；鍋筒；w下降管；下降管；頂棚過熱器；頂棚過熱器；排渣室排渣室 4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.1 火電廠鍋爐系統(tǒng)概述火電廠鍋爐系統(tǒng)概述 燃煤電站

6、鍋爐煙、風、汽水系統(tǒng)圖燃煤電站鍋爐煙、風、汽水系統(tǒng)圖4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類 按用途分類-電站鍋爐工業(yè)鍋爐熱水鍋爐余熱鍋爐電熱鍋爐等 按布置方式分類-型鍋爐（電站鍋爐，對不同容量和各種燃料）箱式鍋爐（ 燃油燃氣鍋爐）塔型和半塔型鍋爐 a)a) 型型 b)b)箱型箱型 c)c)塔型塔型 d) Dd) D型型4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按布置方式分類4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按布置方式分類4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按布置方式分

7、類4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類 按燃燒方式分類-層燃爐（工業(yè)鍋爐，鏈條爐）流化床鍋爐室燃爐（懸浮燃燒，煤粉爐，燃油爐，燃氣爐）等。 鏈條爐排上煤燃燒區(qū)域的分布圖鏈條爐排上煤燃燒區(qū)域的分布圖1新煤區(qū)；新煤區(qū)；2揮發(fā)份析出和燃燒區(qū)；揮發(fā)份析出和燃燒區(qū)；3焦炭氧化區(qū)；焦炭氧化區(qū)；4 4焦炭還原區(qū)；焦炭還原區(qū)；5 5灰渣區(qū)灰渣區(qū) 4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按燃燒方式分類 流態(tài)化工作原理圖流態(tài)化工作原理圖 鼓泡床鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖鼓泡床鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖 隨著氣流速度的不斷增加，氣固兩相流動由固定床向流化床、氣力輸送轉(zhuǎn)變。在固定

8、床中，當氣流速度達到一定值，顆粒開始被吹起。隨著氣流速度的進一步增加，床層開始膨脹，床料被吹起并在一定高度范圍內(nèi)上下翻滾運動，床層高度增加，這就是流化床的工作狀態(tài)。4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按燃燒方式分類wB&W公司最新內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐簡圖 4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按燃燒方式分類4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類 按過熱蒸汽參數(shù)- 低壓鍋爐2.45 MPa以下 中壓鍋爐2.49 4.9 Mpa 高壓鍋爐9 9.8 Mpa 超高壓鍋爐11.8 14.7 Mpa ；

9、亞臨界壓力鍋爐15.7 19.6 MPa 超臨界壓力鍋爐22.0 MPa以上； 超超臨界壓力鍋爐27.0 MPa以上 水的臨界點:22.115MPA 347.15C4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按過熱蒸汽參數(shù) 水的臨界點:22.115MPA 347.15C鍋爐工質(zhì)壓焓圖4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按過熱蒸汽參數(shù) wB&W生產(chǎn)的世界上單機容量最大的1300MW超臨界鍋爐簡圖4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按過熱蒸汽參數(shù) 國內(nèi)首臺國內(nèi)首臺100萬千瓦超超萬千瓦超超臨界機組

10、臨界機組4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類 按蒸發(fā)系統(tǒng)工質(zhì)流動方式-水的蒸發(fā)是在鍋爐水冷壁受熱面中進行的。為了保證水冷壁的安全運行，必須保證必要的流動速度。 自然循環(huán)鍋爐（汽包鍋爐） 強制循環(huán)鍋爐 直流鍋爐 HHsA熱負荷給水汽包Hq汽水分離器蒸汽出口下降管上升管下集箱自自然然循循環(huán)環(huán)鍋鍋爐爐蒸蒸發(fā)發(fā)受受熱熱面面 水水冷冷壁壁蒸發(fā)受熱面循環(huán)回路示意圖蒸發(fā)受熱面循環(huán)回路示意圖 4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類-按蒸發(fā)系統(tǒng)工質(zhì)流動方式4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類- 按蒸發(fā)系統(tǒng)工質(zhì)流動方式(

11、a) 水平圍繞上升管帶型水冷壁水平圍繞上升管帶型水冷壁 (b) 一次上升垂直管屏型水冷壁一次上升垂直管屏型水冷壁直流鍋爐的水冷壁系統(tǒng)圖直流鍋爐的水冷壁系統(tǒng)圖4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.2 鍋爐系統(tǒng)分類鍋爐系統(tǒng)分類- 按蒸發(fā)系統(tǒng)工質(zhì)流動方式-強制循環(huán)4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.3鍋爐制粉系統(tǒng)鍋爐制粉系統(tǒng) 4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.4鍋爐過熱器系統(tǒng)鍋爐過熱器系統(tǒng) 123456789101112131411過熱器的基本結(jié)構(gòu)示例圖過熱器的基本結(jié)構(gòu)示例圖1.鍋筒；鍋筒；2.在爐膛壁上的二行程輻射式過熱器；在爐膛壁上的二行程輻射式過熱器；3. 爐膛爐膛出口處屏式過熱器

12、；出口處屏式過熱器；4. 立式對流過熱器；立式對流過熱器； 5. 臥式對流臥式對流過熱器；過熱器； 6. 頂棚過熱器；頂棚過熱器；7. 噴水減溫器；噴水減溫器； 8. 過熱蒸汽過熱蒸汽出口集箱；出口集箱；9. 懸吊管進口集箱；懸吊管進口集箱； 10. 懸吊管出口集箱懸吊管出口集箱；11. 過熱器懸吊管；過熱器懸吊管； 14. 燃燒器壁孔燃燒器壁孔 4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.4鍋爐過熱器系統(tǒng)鍋爐過熱器系統(tǒng) 4 4、電廠鍋爐系統(tǒng)、電廠鍋爐系統(tǒng) 4.5鍋爐再熱器系統(tǒng)鍋爐再熱器系統(tǒng) 5 5、電廠汽輪機系統(tǒng)、電廠汽輪機系統(tǒng) 5.1汽輪機系統(tǒng)概述汽輪機系統(tǒng)概述 汽輪機是一種以水蒸汽為工質(zhì)的葉

13、輪式發(fā)動機（水輪機，燃氣輪機），其作用是將水蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C轉(zhuǎn)子的機械能。 電站汽輪機系統(tǒng)主要包括：汽輪機本體系統(tǒng)，凝汽器系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)，給水回熱系統(tǒng)，除氧器系統(tǒng)，調(diào)速系統(tǒng)等。 現(xiàn)代電站汽輪機一般由多個汽輪機本題組成，即汽輪機高壓缸，中壓缸和低壓缸。5 5、電廠汽輪機系統(tǒng)、電廠汽輪機系統(tǒng) 5.1汽輪機系統(tǒng)概述汽輪機系統(tǒng)概述 5 5、電廠汽輪機系統(tǒng)、電廠汽輪機系統(tǒng) 5.2汽輪機本體汽輪機本體 汽輪機本體主要由轉(zhuǎn)子和汽缸等構(gòu)成，是完成蒸汽膨脹做功及能量轉(zhuǎn)換的關鍵設備。5 5、電廠汽輪機系統(tǒng)、電廠汽輪機系統(tǒng) 5.2汽輪機本體汽輪機本體 噴嘴和動葉片，單級汽輪機和多級汽輪機5 5、電廠汽輪機系

14、統(tǒng)、電廠汽輪機系統(tǒng) 5.3汽輪機凝汽器系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)汽輪機凝汽器系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng) 5 5、電廠汽輪機系統(tǒng)、電廠汽輪機系統(tǒng) 5.3汽輪機給水回熱系統(tǒng)汽輪機給水回熱系統(tǒng)高壓加熱器，低壓加熱器 6 6、電廠熱工過程控制簡介、電廠熱工過程控制簡介 6.1現(xiàn)代電站控制任務的復雜性現(xiàn)代電站控制任務的復雜性 電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎性產(chǎn)業(yè)，有別于其它工業(yè)過程的電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎性產(chǎn)業(yè)，有別于其它工業(yè)過程的主要特征是：電能的主要特征是：電能的 “ “ 發(fā)、輸、供、用發(fā)、輸、供、用 ” ” 必須同時進行，并必須同時進行，并保持瞬時的平衡。與此同時，參與保持瞬時的平衡。與此同時，參與 “ “ 發(fā)、輸、

15、供、用發(fā)、輸、供、用 ” ” 的所的所有設備構(gòu)成了部件眾多、結(jié)構(gòu)復雜、分布廣闊的動態(tài)大系統(tǒng)。在有設備構(gòu)成了部件眾多、結(jié)構(gòu)復雜、分布廣闊的動態(tài)大系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中發(fā)電機組處于系統(tǒng)的最底層。這個系統(tǒng)中發(fā)電機組處于系統(tǒng)的最底層。 通常，人們把電力生產(chǎn)過程分為發(fā)電側(cè)與輸配電側(cè)，相應通常，人們把電力生產(chǎn)過程分為發(fā)電側(cè)與輸配電側(cè)，相應地，從實現(xiàn)自動化的角度，可分為電站自動化和電力系統(tǒng)自動化。地，從實現(xiàn)自動化的角度，可分為電站自動化和電力系統(tǒng)自動化。 熱工控制熱工控制: :非線性非線性, , 復雜性復雜性, , 精確性精確性, , 時變性時變性6 6、電廠熱工過程控制簡介、電廠熱工過程控制簡介 6.1現(xiàn)代電

16、站控制任務的復雜性現(xiàn)代電站控制任務的復雜性 采用大容量、高參數(shù)發(fā)電設備成為我國電力工業(yè)發(fā)展的重要采用大容量、高參數(shù)發(fā)電設備成為我國電力工業(yè)發(fā)展的重要方向：單機容量從建國初期的方向：單機容量從建國初期的5050MWMW，逐步發(fā)展目前以逐步發(fā)展目前以300300MWMW、600MW600MW為主的水平；蒸汽參數(shù)也由為主的水平；蒸汽參數(shù)也由8 8MPa/535MPa/535提高到提高到1717MPa/540MPa/540，并隨著并隨著和和技術的推廣應用，最終可達到技術的推廣應用，最終可達到2828MPa/580MPa/580以上。以上。 機組的大容量和高參數(shù)帶來的是過程參數(shù)測量點的大量增加，機組的大

17、容量和高參數(shù)帶來的是過程參數(shù)測量點的大量增加，相應的控制回路數(shù)和控制的復雜程度都大為提高，生產(chǎn)過程對控相應的控制回路數(shù)和控制的復雜程度都大為提高，生產(chǎn)過程對控制精度的要求更為嚴格。制精度的要求更為嚴格。6 6、電廠熱工過程控制簡介、電廠熱工過程控制簡介 6.2代電站自動化的基本內(nèi)容代電站自動化的基本內(nèi)容1 1、數(shù)據(jù)采集與管理、數(shù)據(jù)采集與管理 包括對生產(chǎn)過程中溫度、壓力、流量、液位、成分等參數(shù)的包括對生產(chǎn)過程中溫度、壓力、流量、液位、成分等參數(shù)的測量，實時數(shù)據(jù)的顯示、報表、打印、報警；數(shù)據(jù)的分析與處理測量，實時數(shù)據(jù)的顯示、報表、打印、報警；數(shù)據(jù)的分析與處理；測量數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)之間的高速傳輸；生產(chǎn)

18、過程實時；測量數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)之間的高速傳輸；生產(chǎn)過程實時/ /歷史數(shù)歷史數(shù)據(jù)的高效存儲；歷史數(shù)據(jù)的快速檢索等。據(jù)的高效存儲；歷史數(shù)據(jù)的快速檢索等。6 6、電廠熱工過程控制簡介、電廠熱工過程控制簡介 6.2代電站自動化的基本內(nèi)容代電站自動化的基本內(nèi)容2 2、模擬量控制、模擬量控制 主要對機組的運行參數(shù)進行控制，如蒸汽溫度、蒸汽壓力、發(fā)主要對機組的運行參數(shù)進行控制，如蒸汽溫度、蒸汽壓力、發(fā)電機功率、汽包水位、爐膛壓力、氧氣含量、磨煤機出口溫度、電機功率、汽包水位、爐膛壓力、氧氣含量、磨煤機出口溫度、轉(zhuǎn)速、油溫轉(zhuǎn)速、油溫6 6、電廠熱工過程控制簡介、電廠熱工過程控制簡介 6.2代電站自動化的基本內(nèi)容代電站自動化的基本內(nèi)容3 3、順序控制及連鎖保護、順序控制及連鎖保護 順序控制順序控制一般可分為時間定序式和過程定序式兩類。前者一般可分為時間定序式和過程定序式兩類。前者是指按預定的時間順序而觸發(fā)控制作用的發(fā)生（如啟動停止、是指按預定的時間順序而觸發(fā)控制作