火力发电厂

• 过热蒸汽—主蒸汽管道—〉汽轮机（冲动汽轮机叶片 转动，带动发电机旋转产生电能，自身温度、压力下 降）——〉凝汽器（被冷却水/循环水冷却）——〉 凝结水汇集在凝汽器中的热水井中——〉经凝结水泵 打至低压加热器中加热——〉由除氧器除氧并继续加 热成为锅炉给水——〉经给水泵升压和高压加热器加 热后送入锅炉汽包
汽水系统
– 2）补充給水系统
• 难免有汽、水泄漏，须不断向系统补充经化学处 理的软化水，这些补充给水一般补入除氧器或凝 汽器中 将做过功排入凝汽器中的乏汽冷却凝结成水，由 循环水泵从凉水塔抽取大量冷却水送入凝汽器， 冷却水吸收乏汽热量后送回凉水塔冷却，循环使 用
– 3）循环水系统
•
二、火电厂的电能生产过程
（三）、汽轮发电机与水轮机结构简介
汽轮发电机：转速高，一般3000r/min， 无明显突出磁极，励磁绕组放在转子槽 内
水轮发电机：转速较低，极数多，励磁绕 组套在转子磁极上
二、火电厂的电能生产过程
• 4、火力发电厂的效率
火力发电厂的效率
–提高效率的方法：
• 1、提高锅炉、汽轮机等设备的制造、运行水平 • 3、利用供热式汽轮机的抽汽或排汽的潜热供生产及采暖用 • 2、提高蒸汽参数和采用中间再热
• 按供电范围分类
–区域性发电厂：在电网内运行，承担一定区域性供电的大中 型发电厂 –孤立发电厂：不并入电网内，单独运行的发电厂 –自备发电厂：由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发 电厂（一般也与电网相连）
二、火电厂的电能生产过程
火电厂种类虽然很多，但从能量转换的观点分析，其 生产过程是基本相同的 燃料的化学能 热能 机械能 电能
锅炉设备
• a）锅炉的容量和参数
–锅炉容量即锅炉的蒸发量，指锅炉每小时所产 生的蒸汽量 –锅炉的额定参数是指额定蒸汽压力和额定蒸汽 温度（过热器主气阀出口处的过热蒸汽压力和 温度）如：发电功率为300或600MW的电厂锅炉 的蒸汽参数及容量
17.5MPa 540/540℃ 1025或2008t/h
一、火电厂的分类
• 按蒸汽压力和温度分
–中低压发电厂 3.92MPa 450℃ 单机功率 <25MW –高压发电厂 9.9MPa 540 ℃ 单机功率 <100MW –超高压发电厂 13.83MPa 540/540 ℃ （主热/再热）单机功率 <200MW –亚临界压力发电厂 16.77MPa 540/540 ℃ 单机功率 300~1000MW –超临界压力发电厂 >22.11MPa 550/550 ℃ 单机功率 600、800MW及以上
1、给水泵 2、省煤器 3、汽包 4、下降管 5、联箱 6、蒸发受热面 7、过热器 8、循环泵 9、节流圈
锅炉设备
– ｄ）锅炉机组基本工作过程
• 锅炉的基本工作过程：燃料经制粉系统磨成粉，送 入炉膛中燃烧，使燃料的化学能转变为烟气的热能， 高温烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，最后从 锅炉中排出。 • 烟气在锅炉内流动过程中，将热量以不同方式传给 受热面，如在炉膛中以辐射方式传给水冷壁，在烟 道中以对流方式依次传给过热器、再热器、省煤器 和空气预热器。 • 水在锅炉中要经过预热、蒸发、过热和再热四个变 化阶段，相应的受热面分别为省煤器、水冷壁、过 热器和再热器。
整个生产过程分为三个系统（阶段）：
燃烧系统：燃料化学能在锅炉里燃烧中转变为热能，加热锅炉中 的水使之变成蒸汽 汽水系统：锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转， 将热能转变为机械能 电气系统：由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，将机械 能变为电能
四个循环(流程)： 煤、风、汽、水（冷却）
• 3、电气系统
–1）组成：发电机、励磁装置、厂用电系统和 升压变电站等
电气系统
电能生产系统 电气一次系统 电气二次系统
电气系统
– 2）电能生产系统
• (1)发电机系统
转子系统：传递原动机的轴功率，在转子绕组中注入 直流电流后产生磁场。 定子系统：形成三相绕组，当转子磁场旋转时，在定 子绕组中感应出电动势，发出电能。 冷却系统 ：连续不断地排出发电机因各种损耗而产 生的热量，防止发电机温度超过设计值而影响绝缘寿命和 发电机出力，保证发电机安全运行。
火力发电厂的特点
• 与水电厂和其他类型电厂相比，火电厂有 如下特点：
–1、布局灵活 –2、建造投资少，发电设备年利用小时数较高 –3、发电成本高，运行费用高 –4、启动慢，跟踪负荷需要附加耗用燃料，不 宜用于调峰、调频或事故备用； –5、环境污染比较严重
汽轮机设备
– b）汽轮机的工作原理
• 由锅炉来的蒸汽通过汽轮机 时，分别在喷嘴（静叶片） 和动叶片中进行能量转换， 根据蒸汽在动、静叶片中做 功原理不同，可分为冲动式 和反动式两种
汽轮机设备
– b）汽轮机的工作原理
• 冲动式汽轮机原理：蒸汽首先在静止的喷嘴中膨胀 加速，蒸汽压力和温度降低，部分热能变为动能， 从喷嘴喷出的高速气流以一定方向进入装在叶轮上 的动叶片流道，改变速度，产生作用力推动叶轮和 轴转动，使蒸汽动能转变为轴的机械能。 • 反动式汽轮机工作原理：蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加 速，在动叶片也继续膨胀加速，蒸汽由动叶片流道 出口喷出时，会给动叶片一个反作用力，动叶片同 时受冲动力和发动力作用，带动叶轮和轴旋转。
同步发电机设备
（2）转子部分：主要包括转子铁心和励磁绕组
1）转子铁心：采用导磁材料， 一般由整块钢制成或由钢板 叠压而成 2）励磁绕组：缠绕在转子磁 极铁心上，通入直流电流， 产生励磁磁场。
（3）气隙：定子与转子之间的空隙
（二）、同步发电机的基本工作原理
• （1）、感应电动势
1）感应电动势的产生：励磁磁场随 转子旋转，切割定子绕组 2）感应电动势的频率：
汽轮机设备
• 汽轮机设备
– ａ）设备组成
• 汽轮机本体
– 静止部分：气缸、隔板、喷嘴、汽封、轴承等部件 – 转动部分：轴、叶轮、动叶片等部件 汽轮机的做功单元——”级”：由一列喷嘴和与之配合的一 列动叶片构成
• 调速系统及油系统：调速器、油泵、调速汽门等 • 辅助设备：凝汽器、抽汽器、除氧器、加热器等 • 热力系统（汽水循环系统）：主蒸汽系统、给水除 氧系统、抽汽回热系统和凝汽系统
电气系统
–2）电能生产系统
• b）发电机励磁系统
–作用----为转子提供直流电，建立转子磁场
调节励磁
调节发电机的无功功率输出和发 电机端电压
500Hz
100Hz
50Hz
交流励磁机方式
电气系统
• 3）电气一次设备
–通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的 设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次 设备
一、火电厂的分类
• 按发电装机容量的多少分类
–小容量发电厂： <100MW –中容量发电厂： 100—250MW –大中容量发电厂： 250—600MW –大容量发电厂： 600—1000MW –特大容量发电厂： >1000MW
一、火电厂的分类
• 按原动机分类
–凝汽式气轮机发电厂 以过热蒸汽为工质，效率低， 启动慢 –燃汽轮机发电厂 以空气及燃气为工质，效率高，启动 快，调峰性能好 –内燃机发电厂 –蒸汽——燃汽轮机发电厂 利用燃气轮机烟气余热产生蒸汽
二、火电厂的电能生产过程
• 1、燃烧系统
组成：运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成
1、燃烧系统
–1）运煤系统 • 火电厂用煤量很大，主要靠铁路运输，约占铁路全 部运量的40％，一般需预留10天用煤量 –2）磨煤系统 • 储煤场输煤皮带锅炉间的原煤仓煤斗由给 煤机送入磨煤机磨成煤粉经空气预热器的一次风 烘干并带至粗粉分离器细煤粉被一次风带入旋风 分离器煤粉与空气分离后进入煤粉仓 –3）燃烧系统 • 煤粉由可调给粉机送入一次风管，由旋风分离器送 来的气体由排粉风机抬高压头后作为一次风将进入 一次风管的煤粉经喷燃器喷入锅炉炉膛燃烧
• 4）电气二次设备
–对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、 监视和保护的设备，称为二次设备
同步发电机设备
（一）、同步发电机的原理性结构
（1）定子部分：主要包括定子铁心和定子绕组
1）定子铁心：采用导磁材料， 一般为硅钢片，内圆均匀开槽 2）定子绕组：共有A,B,C三相 绕组对称地放置在定子铁心槽 内，用于产生三相感应电动势， 接上负载后，向负载输出三相 对称交流电流。
火力发电厂
——电力生产过程
火电厂： 利用煤、 石油、天 然气为燃 料生产电 能的工厂
能量转换过程：
燃料的化学能
热能
机械能
电能
一、火电厂的分类
• 按燃料分
–燃煤发电厂 –燃油发电厂 –燃气发电厂 –余热发电厂 煤 渣油 天然气、煤气 工业企业余热
• 按供出能源分类
–凝汽式发电厂：只向外供应电能的电厂 ，效率低， 只有30~40 % –热电厂：同时向外供应电能和热能的电厂，效率较 高，达60~70%
汽轮机设备
• c）热力系统及其辅助设备
– 定义：汽轮机与锅炉之间的汽水循环系统即为 汽轮机的热力系统，又称为火电厂热力系统。 – 组成：凝汽冷却系统、回热加热系统、疏水系 统、补充水系统等专门系统，中间再热式汽轮 机还装有旁路系统
二、火电厂的电能生产过程
• 2、汽水系统
–组成：給水、循环、补充給水系统 –1）给水系统
P对极，转速为n
f
pn 60
3）感应电动势的波形：正弦变化 4）感应电动势的对称性：三相绕组 在空间上相差120度，感应电动势相 位互差120度
（二）、同步发电机的基本工作原理
• （1）、三相负载电流与电磁转矩
三相对称电流产生旋转磁场，该 磁场与转子励磁磁场作用，产生 电磁转矩，其方向与转子旋转方 向相反，为制动转矩，原动机要 克服电磁转矩做功，实现从机械 能转换为电能