發(fā)電廠主要設(shè)備及其功能

1、發(fā)電廠主要設(shè)備及其功能能源是人類社會(huì)賴以存在和發(fā)展的重要物質(zhì)條件，從其形成條件上可分為一次能源和二次能源。煤、石油、天然氣等可以直接從自然界獲得，它們是一次能源。 但一次能源有其自身的不足和局限性，如不便于直接利用、熱效率低、不利于運(yùn)輸和儲(chǔ)藏等。于是，人們將一次能源轉(zhuǎn)換為二次能源，如電能，蒸汽，汽油等，以使能源得以充分利用，并且能方便地轉(zhuǎn)換為社會(huì)所需要的各種形式的能。然而一次能源向二次能源轉(zhuǎn)換需要一定的條件，并且要在一定的設(shè)備或系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。因此，將天然能源轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電廠也就應(yīng)運(yùn)而生了。按輸入能源形式及轉(zhuǎn)換過程的不同可將發(fā)電廠分為火電廠、水電廠、核電廠及其他形式電廠。下面我們將結(jié)合圖1給出的

2、典型火力發(fā)電廠的設(shè)備構(gòu)成進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。圖 火力發(fā)電廠的主要設(shè)備一、在發(fā)電廠中，實(shí)現(xiàn)“燃料”能量釋放、傳遞和向機(jī)械能形成轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)和設(shè)備稱作發(fā)電廠的動(dòng)力部分，主要有鍋爐設(shè)備、汽輪機(jī)設(shè)備、水輪機(jī)設(shè)備和核反應(yīng)堆。1鍋爐設(shè)備是火力發(fā)電的三大主機(jī)設(shè)備中最基本的能量轉(zhuǎn)換裝置。它的主要作用是使經(jīng)過預(yù)處理燃料（煤、油、氣等）的化學(xué)能通過燃燒釋放出高溫?zé)崮埽⒆罱K把給水加熱成高溫、高壓過熱蒸汽供給汽輪機(jī)。鍋爐設(shè)備由鍋爐本體和輔助設(shè)備構(gòu)成。本體包括汽水系統(tǒng)和燃?xì)庀到y(tǒng)。輔助設(shè)備包括通風(fēng)設(shè)備、燃料運(yùn)輸設(shè)備、給水設(shè)備、除灰設(shè)備及除塵設(shè)備等。在此，通過對(duì)汽水系統(tǒng)和燃?xì)庀到y(tǒng)關(guān)鍵部分的簡(jiǎn)要說明，并且結(jié)合燃煤火力發(fā)電廠中能量流

3、程圖我們可對(duì)鍋爐設(shè)備有更深刻的了解。爐膛即燃燒室是燃料與空氣充分混合后，進(jìn)行完全燃燒的地方。在汽包中通過內(nèi)部汽水分離器將來自蒸汽管的汽水進(jìn)行分離。過熱器是對(duì)來自汽包的飽和蒸汽進(jìn)行加熱的裝置，一般放在燃燒氣體的通路中。再熱氣是為了提高效率和防止汽輪機(jī)葉片腐蝕，把在汽輪機(jī)高壓缸做過功的低溫低壓蒸汽再送到鍋爐中加熱，后送到汽輪機(jī)的中壓缸及低壓缸去做功的裝置。省煤器是利用煙道氣體（廢氣）將鍋爐給水進(jìn)行預(yù)熱的裝置，它能提高整個(gè)發(fā)電廠的熱效率。空氣預(yù)熱器是利用通過省煤器廢氣中的熱量，在空氣送到鍋爐之前再加熱，以回收余熱，提高鍋爐效率的熱交換器。通風(fēng)裝置是燃燒時(shí)向鍋爐提供必要的空氣，并將燃燒后產(chǎn)生的氣體從鍋

4、爐中排出的裝置。圖 燃煤火力發(fā)電廠中能量流程在輔助設(shè)備中燃料運(yùn)輸設(shè)備（包括煤的卸載運(yùn)輸和存儲(chǔ)設(shè)備）發(fā)揮著重要作用。它們將煤卸下并運(yùn)送至鍋爐或煤場(chǎng)。煤場(chǎng)作為儲(chǔ)煤設(shè)備能保證廠外無來煤或來煤數(shù)量少時(shí)鍋爐有足夠的燃料，同時(shí)它還起到煤的干燥及不同煤種的混合作用。2汽輪機(jī)設(shè)備由汽輪機(jī)本體和附屬設(shè)備（調(diào)節(jié)保安油系統(tǒng)、凝汽及抽氣系統(tǒng)、回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)）及連接這些設(shè)備的管道組成。其中本體汽輪機(jī)是以水蒸汽為工質(zhì)的葉輪式發(fā)動(dòng)機(jī)，是熱力發(fā)電廠普遍采用的動(dòng)力機(jī)械。汽輪機(jī)的主要功能是將高壓、高溫、蒸汽攜帶的熱能，在汽輪機(jī)內(nèi)部部分地轉(zhuǎn)換成電能。汽輪機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、單機(jī)功率大、工作可靠、有較高經(jīng)濟(jì)性和便于與發(fā)電機(jī)直接組合

5、等特點(diǎn)。汽輪機(jī)的分類方式很多，就其工作的原理可分為沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)，按照熱力特性可分為凝汽式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)等。水輪機(jī)是水電站的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，是將水能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械功的原動(dòng)機(jī)，它與水輪發(fā)電機(jī)直接相連接，構(gòu)成水輪發(fā)電機(jī)組。按照水流作用于轉(zhuǎn)輪時(shí)的能量轉(zhuǎn)換特點(diǎn)可分為沖擊型和反擊式兩類。從防輻射角度出發(fā)，核電廠的系統(tǒng)分為核島部分和常規(guī)島部分。常規(guī)島部分的動(dòng)力設(shè)備及系統(tǒng)（如汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)等的布置）與火電廠沒有區(qū)別。反應(yīng)堆是核電廠的動(dòng)力設(shè)備，它位于核島部分，以鈾（钚或鈾钚混合物）作核燃料，是實(shí)現(xiàn)受控核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。其主要作用是控制核裂變、產(chǎn)生熱能并由傳熱工質(zhì)（通常為水）吸收。反應(yīng)堆由壓

6、力外殼和堆芯組成。二、發(fā)電廠的電氣設(shè)備根據(jù)其用途可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。其中直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設(shè)備是一次設(shè)備，由發(fā)電機(jī)、變壓器以及配電設(shè)備（開關(guān)電器、限流器、互感器、導(dǎo)體絕緣子等）構(gòu)成。二次設(shè)備是保證一次設(shè)備安全、可靠運(yùn)行的重要組成部分，其任務(wù)是監(jiān)視一次設(shè)備和電力系統(tǒng)的工作狀況，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行控制，并在電氣一次設(shè)備及電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能使故障部分迅速退出運(yùn)行或給值班人員信號(hào)，以便采取措施及時(shí)處理，它由控制電源、繼電保護(hù)、控制系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、控制電纜構(gòu)成。一次設(shè)備：發(fā)電機(jī)將機(jī)械能和水的熱能轉(zhuǎn)換為電能。常見類型有同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)一般應(yīng)用于熱力電廠，異步發(fā)電機(jī)

7、在風(fēng)力發(fā)電中得到廣泛應(yīng)用。2變壓器是一種靜止的電力機(jī)械，它的主要作用是通過電磁感應(yīng)把一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的另一種電壓的交流電能。發(fā)電廠用升壓器將發(fā)電機(jī)端電壓升高至較高電壓等級(jí)后，將電能送入樞紐變電站。開關(guān)電器主要功能有三點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)分合電路，如負(fù)荷開關(guān)；故障時(shí)在繼電保護(hù)裝置控制下自動(dòng)切斷故障電路，如高壓斷路器；設(shè)備檢修時(shí)使被檢修設(shè)備可靠的與電源隔離，如高壓隔離開關(guān)。限流電器：在輸配電設(shè)備中用以增加電路的短路阻抗以限制短路電流的裝置?；ジ衅鳎簩⒁淮谓泳€系統(tǒng)的高電壓、大電流變換成標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的電壓和電流，向二次測(cè)量、控制與調(diào)節(jié)裝置及儀表提供電流電壓信號(hào)。主要有電壓互感器和電流互感器。導(dǎo)體：

8、連接各種電氣設(shè)備，使發(fā)電、輸電、配電、用電組成一個(gè)可以調(diào)度的系統(tǒng)。通常有裸導(dǎo)線、硬鋁母線及電力電纜等。絕緣子：支持無絕緣的導(dǎo)體，保證對(duì)地絕緣及其機(jī)械強(qiáng)度。接地裝置：發(fā)電廠和變電站的接地裝置按其作用可分為工作接地、保護(hù)接地和防雷接地。工作接地是為了保證電力系統(tǒng)正常情況下和事故情況下能可靠工作，而將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)接地，如變壓器中性點(diǎn)直接接地；保護(hù)接地是為了保護(hù)人身安全，防止人身觸電，而將電器設(shè)備外殼或金屬結(jié)構(gòu)接地；防雷接地是針對(duì)防雷保護(hù)而設(shè)置的接地，如避雷針接地。補(bǔ)償裝置：補(bǔ)償電網(wǎng)中的電容電感參數(shù)，或向電網(wǎng)提供無功功率（容性或感性），以提高電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。二次設(shè)備：. 控制電

9、源：為電廠的控制、保護(hù)、信號(hào)、測(cè)量系統(tǒng)及裝置供電。繼電保護(hù)：監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備或線路不正常運(yùn)行情況或故障，并發(fā)出警告信號(hào)或有選擇地發(fā)出跳閘或停機(jī)指令的自動(dòng)化技術(shù)及裝置。其作用一是發(fā)出警告信號(hào)后，通過運(yùn)行調(diào)整終止不正常運(yùn)行情況的發(fā)展；二是自動(dòng)、迅速有選擇性地將發(fā)生故障的電氣設(shè)備或線路，從電力系統(tǒng)中切除，終止故障的發(fā)展，保證電力系統(tǒng)中無障礙部分恢復(fù)正常運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)：對(duì)電站內(nèi)主要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制及功率調(diào)節(jié)和斷路器控制等。信號(hào)系統(tǒng)：機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和事故不正常運(yùn)行工況的顯示和報(bào)警裝置。它以聲光、文字等形式提醒運(yùn)行人員注意設(shè)備的運(yùn)行工況，以便及時(shí)采取處理措施。控制系統(tǒng)：對(duì)電站內(nèi)主要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制,施行功率調(diào)節(jié)和斷路器控制等。同步系統(tǒng)：將交流同步發(fā)電機(jī)投入電力系統(tǒng)或使電力系統(tǒng)之間聯(lián)網(wǎng)并列運(yùn)行的裝置。控制電纜：傳遞控制、測(cè)量保護(hù)和信號(hào)等載流信息。三、火力發(fā)電廠的控制：火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程變化復(fù)雜、迅速且連續(xù)不斷。因此,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化是非常必要的。如圖所示,發(fā)電廠接受來自中央調(diào)度所的指令，對(duì)鍋爐的燃料、空氣、給水等進(jìn)行控制，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)氣量進(jìn)行控制，通過自動(dòng)負(fù)荷控制裝置對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制。圖 汽輪發(fā)電機(jī)的控制參考文獻(xiàn)：1發(fā)電廠動(dòng)力 關(guān)金峰 編 中國(guó)電力出版社2發(fā)電廠動(dòng)力設(shè)備 易大賢 史振聲 合編