火电厂热工简介
电厂热工保护系统介绍
燃料与空气按一定比例混合时才能形成可燃
混合物, 混合物中所含燃料浓度过大或过小均不能
点燃, 至于具体可燃混合物的浓度范围随不同燃料
而不同, 且与温度有关。
当炉膛温度低时(如升炉点火时期)一定要有更适当的 浓度比才能点燃, 或者要有更大的点火能源(即更高的温 度)才能点燃。如果由于没有足够的点火能源或浓度比 不当, 送入炉膛的燃料不能着火。或者使正在燃烧的火 焰中断, 这时就有燃料和空气混合物进入炉膛, 这种情 况延续的时间越长, 炉膛内积存的燃料和空气混合物越 多, 如送入的可燃混合物或经扩散而达到可燃范围, 则 突然点燃可能发生爆燃。
4)连续监视运行工况．在机组运行过程中，FSSS逻辑系 统通过装在锅炉各个部位的敏感元件如压力开关、限位 开关和火焰检测器等提供的信号对炉膛燃烧工况及其它 关键的运行参数进行连续的监测，无论什么时候，只要 有异常情况出现，FSSS系统将发出声光报警，提醒运 行人员立即进行正确的操作和处理，以避免可能引起的 跳闸事故。在某了些情况下运行人员，来不及反应， FSSS系统将自动启动跳闸。
(1)在主燃料与空气混合物进口处有的足够的点火能源, 点火器的火焰要稳定, 具有一定的能量而且位置恰当能 把主燃料点燃。
(2)当有未点燃的燃料进入炉膛时, 这段时间应尽可能缩 短, 使积存的可燃物容积占炉膛容积的极小部分。
(3)对于已进入炉膛未点燃的可燃混合物, 尽快地冲淡, 使 之超出可燃范围, 并不断地把它吹扫出去。
当可然混合物点燃时即发生爆燃, 爆燃时火焰的传播 速度很快, 积存的可燃混合物等于同时点燃, 生成气容 积突然增大, 一时来不及由炉膛出口排出, 因而使炉膛 压力骤增。当爆燃后的炉膛压力P大于炉墙结构所能承 受的压力, 即发生爆炸性的破坏事故。
火电厂简介
二、生产流程火电厂的种类虽很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程却是基本相同的，概括地说是把燃料（煤）中含有的化学能转变为电能的过程。
整个生产过程可分为三个阶段：①燃料的化学能在锅炉中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；包括输煤、制粉、锅炉与燃烧、风烟系统、灰渣系统等环节。
燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成，其流程如下图（l）运煤。
电厂的用煤量是很大的，一座装机容量4×3O万kW的现代火力发电厂，煤耗率按36Og／kw.h计，每天需用标准煤（每千克煤产生70O0卡热量）360（g）×120万（kw）×24（h）=10368t。
因为电厂燃煤多用劣质煤，且中、小汽轮发电机组的煤耗率在40O~5O0g／kw·h左右，所以用煤量会更大。
据统计，我国用于发电的煤约占总产量的1／4，主要靠铁路运输，约占铁路全部运输量的4O％。
为保证电厂安全生产，一般要求电厂贮备十天以上的用煤量。
（2）磨煤。
用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的储煤场后，经初步筛选处理，用输煤皮带送到锅炉间的原煤仓。
煤从原煤仓落入煤斗，由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，并经空气预热器来的一次风烘干并带至粗粉分离器。
在煤粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制，合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器，使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。
（3）锅炉与燃烧。
煤粉由可调节的给粉机按锅炉需要送入一次风管，同时由旋风分离器送来的气体（含有约10％左右未能分离出的细煤粉），由排粉风机提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炉膛内燃烧。
自输煤系统输煤皮带②锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；由锅炉, 汽轮机, 凝汽器, 除氧器, 加热器等构成主要包括:给水系统冷却水系统补水系统火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括凝给水系统、再热系统、回热系统、冷却水（循环水）系统和补水系统，如下图（1）给水系统。
火电厂热工知识讲解第2章锅炉侧控制
第二章锅炉侧控制第一节直流锅炉简介超临界机组指的是锅炉内工质的压力超过了临界点。
水的临界点是22.115MPa/374.15℃。
在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，理论上认为，水的状态参数达到临界点时，水的汽化会在一瞬间完成。
由于在临界参数下汽水密度相等，因此在超临界压力下无法维持汽包锅炉的自然循环，直流锅炉成为唯一型式。
随着机组向大容量高参数方向发展，直流锅炉由于热效率高在火电厂中得到了愈来愈广泛的应用。
直流锅炉属于强制循环锅炉，其工质在给水泵压头作用下，顺序地通过加热段、蒸发段和过热段，一次性的将给水全部转变为过热蒸汽，它的循环倍率等于１。
直流锅炉在工作原理、运行和控制等方面都有其自身的特点：（1）强制循环直流锅炉的汽水流程如图2-1所示，工质从水变成过热蒸汽的加热流动完全靠给水泵的压头来驱动。
因此，较汽包锅炉而言，受热面可以任意布置，适应各种压力的锅炉。
（2）各受热段之间没有固定的界限直流锅炉没有汽包，因此加热段、蒸发段及过热面段没有严格的界限。
当锅炉的给水流量或燃烧率改变时，各个受热段的分界就发生移动。
例如当燃烧率增加时，蒸发段与过热段之间的分界向汽水流程的前面移动（加热段、蒸发段缩短，过热段伸长）；当给水流量增加时，蒸发段与过热段之间的分界则向后移动。
由于受热面界限的变化，锅炉的过热蒸汽温度会发生很大的变化，如图2-2所示。
当给水流量不变而燃烧率增加时，由于蒸发所需的热量不变，因而加热和蒸发的受热段缩短，过热受热段增加，所增加的燃烧热量全部用于使过热蒸汽加温，因此汽温将上升。
对于一般直流锅炉，燃烧率和给水流量的比例变化1将使过热蒸汽温度变化约8～10℃。
在实际运行中，负荷变化等原因引起燃料与给水流量的比例失调往往超过1％，从而使过热汽温发生很大的变化，所以只采用改变喷水流量作给水泵省煤器水冷壁过热器为调温手段将很难把出口汽温校正过来。
因此，对于直流锅炉来说，调节汽温的手段应是使燃烧率和给水流量保持适当比例（粗调）, 再采用喷水减温作为过热汽温的细调手段，以使过热汽温精确地等于给定值。
火电厂热工及热力设备基础
• 火电厂概述 • 火电厂热工基础 • 火电厂热力设备 • 火电厂热力设备运行与维护 • 火电厂热工及热力设备故障诊断与处
理 • 火电厂热工及热力设备发展趋势与展
望
01
火电厂概述
火电厂的定义与特点
火电厂的定义
火电厂是指利用化石燃料（如煤 、石油、天然气等）燃烧产生的 热能，通过热工转换技术将热能 转换为电能的生产单位。
03
阀门操作
定期对阀门进行操作，防止阀门卡涩 或泄漏，保持阀门正常工作状态。
压力试验
定期对管道和阀门进行压力试验，确 保其密封性能和强度符合要求。
05
04
保温防腐
对管道和阀门进行保温和防腐处理， 减少热量损失和腐蚀。
05
火电厂热工及热力设备故障诊断与处
理
故障诊断技术
01
02
03
04
振动分析
通过监测设备的振动信号，分 析其变化规律，判断设备是否
热力学第二定律
熵增原理，指出在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度 （即“熵”）不会减小，也就是说，能量转化总是向着熵 增加的方向进行。
热力学第三定律
绝对零度不能达到原理，指出在任何自然环境下，绝对零 度（0K）是不可能达到的。
热工测量技术
温度测量
流量测量
使用温度传感器和测量仪表测量温度 的方法。
使用流量传感器和测量仪表测量流体 流量的方法。
虚拟现实与增强现实技术
通过虚拟现实和增强现实技术，实现对热工设备和系统的可视化监 控和远程操作，提高工作效率和安全性。
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详细描述
额定功率决定了汽轮机的输出能力，蒸汽参数影响汽轮机 的效率，汽耗率则反映了汽轮机的经济性能。
火力发电厂基础知识介绍
汽水系统由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器等设备组成。它的任务是使 水吸收蒸发，最后成为具有一定参数的过热蒸汽。
燃烧系统由燃烧器、炉膛、烟道及空气预热器等组成。
锅炉
锅炉照片
● 主要设备简介
锅炉
● 主要设备简介
锅炉设备是由锅炉本体和辅助设备两大部分组成。构成锅炉本体的主要部件有：
发电机照片其他辅助设备循环水泵水处理设备输煤设备电气部分一次设备二次设备电气主接线热控部分热控测量和控制仪表遍及电厂各个部位它是保障机组安全启停正常运行和处理故障等非常重要的技术装备是火力发电厂安全经济运行文明生产提高劳动生产率减轻运行人员劳动强度等必不可少的设施也是发映电厂自动化水平的重要标志之一
的发电厂。
• 按蒸汽压力和温度分类：
• 中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa（40kgf／cm2）、温度为450℃ 的发电厂，单机功率小于25MW；地方热电厂。
• 高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa（101kgf／cm2）、温度为 540℃的发电厂，单机功率小于100MW；
• 超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa（141kgf／cm2）、温度 为540／540℃的发电厂，单机功率小于200MW；
3、火力发电厂生产过程概述
●电厂及生产流程概述
火力发电厂的任务很单纯，就是发出一定规范的电（或供热+供电），要完成 这个任务就必须装置一系列主要生产设备和附属设备。
其生产过程简述如下：利用燃料中的化学能在锅炉中燃烧，转化为热能，这 种热能被锅炉中的水吸收成为具有一定温度、一定压力的蒸汽，这种具有相当热 量的蒸汽冲动汽轮机转动，使热能转化为动能——机械能，汽轮机借助于这个旋 转的动能带动发电机旋转，而发电机将赋予的机械能转变为电能。
发电厂热工设备介绍
流量变送器通过节流孔板测差压
插入式流量计和管段式
超声波流量计
4、物位测量仪表
在火力发电厂中，测量液位的仪表 种类很多，最常用的是通过差压变送 器测量水位的。其他常用的还有导波 雷达液位计、超声波液位计等。
1）差压式液位计
单、双室平衡容器用于测量压力容器水位（差 压式）
原理：在容器上安装平衡容器，利用液体静力 学原理使水位转换成差压。
工专业，一直沿用到今天。
热控专业概述
• 如果把火力发电厂比作一个人的话，机 务专业相当于人的躯干，电气专业相当 于人的动脉,热控则相当于人的神经系统. 它将现场的数据时时传递到各个微处理
单元（电子设备间各系统机柜处理器）， 数据经过处理再传至DCS画面，待运行 人员实施监控设备的运行工况,发出控制 指令.
2）压力式温度计
• 利用封闭容器内的液体，气体或饱和蒸 气受热后产生体积膨胀或压力变化作为 测信号。它的基本结构是由温包、毛细 管和指示表三部分组成。型号WTz
3）热电偶
• 铠装热电偶
• 原理：由一对不同材料的导电体组成， 其一端（热端、测量端）相互连接并感
受被测温度；另一端（冷端、参比端）
则连接到测量装置中。根据热电效应，
集到的图像通过凹凸镜片组传输到转像
棱镜，经棱镜反射到光学图像传输系统 。
2)火焰检测探头
测量原理：炉膛内燃料燃烧产生的光线穿过 火检探头前部的凸透镜片，落在光导纤维的 端部，光信号经过光导纤维传输至炉墙外侧 的火检探头，火检探头内的硅光电池将光信 号转换成正比于火焰强度的电脉冲信号，在 信号处理器内被检测火焰的电脉冲信号转换 成4~20mA模拟量信号。
轴向位移：测定汽轮机转子推力盘对于推 力轴承支架的相对轴向位置的位移
火电厂热工及热力设备基础
• 热力学第一定律
• 理想气体的性质及其主要热力过程
• 稳定流动能量方程及其分析
• 水和水蒸汽的性质及其主要热力过程
• 热力学第二定律
• 蒸汽动力循环分析
- 13 2017/9/23
第一章、工程热力学基础
工程热力学的任务及基本概念
• 工程热力学的主要任务
–基本定义 –工程热力学的应用及其发展 –能量转换面临的三个问题 –工程热力学的理论支柱
- 10 2017/9/23
我国能源面临的矛盾与挑战（续） 4、环境污染严重，可持续发展面临较大压力
• 从环境容量看，二氧化硫为1620万吨，氮氧化
物为1880万吨，到2020年，如不采取措施，两
者的排放量将分别达到4000万吨和3500万吨 • 我国CO2的排放量已成为世界第2位，未来将面 临巨大的国际压力
– 热能与机械能相互转换存在守恒关系！ – 第一类永动机是不现实的！
• 热力学第二定律
– 能量的不等价表现为转换方向与限度的差异！ – 第二类永动机是不现实的！
• 工质的热力学性质
– 理想气体的状态方程与典型热力过程 – 水蒸汽的热力学性质方程与典型热力过程
- 18 2017/9/23
第一章、工程热力学基础
– 物理意义明确且易于测量的状态参数
- 20 2017/9/23
第一章、工程热力学基础
• 基本定义 • 单位
– 绝对温度T是SI单位制的基本单位，单位为K – 摄氏温度t 是日常计量单位，单位为℃ – 上述温度的相互关系为： T＝t＋273.15
温度及其测量
– 表示物体冷热程度的物理量
• 温度测量
理想气体的性质
• 理想气体的定义与意义
发电厂热工自动化简介
DCS系统类似人体神经系统的运作
电站热工Байду номын сангаас动化主要设备
热控控制系统
分散控制系统DCS FSSS、DEH、MEH、BPC、ETS、辅机控制系统等
辅助系统
热控电源系统 热控气源系统 工业电视监视系统 火灾报警及消防控制系统 烟气连续监测系统 CEMS
热控就地设备
DCS与PLC的区别和共通
控制类产品名目繁多，各家叫法不一。通常使用的控制类产 品包括DCS、PLC两大类。我们又将DCS的概念拓展到FCS。 DCS（Distributed Contor System） 集散控制系统， 又称分布式控制系统。 PLC（Program Logic Control） 可编程逻辑控制器。 FCS（Field Bus Contor Syestem） 现场总线控制系 统。 发展到现在，DCS和PLC之间没有一个严格的界线，在大多 数人看来，大的系统就是DCS，小的系统就叫PLC。当然， 这么说也不是不可以，但是还不对。现在我们来重新建立这 个观念。
热工自动化的意义
在机组正常运行过程中，自动化系统能根据机组运行要求， 自动将运行参数维持在要求值，以期取得较高的效率（如热 效率）和较低的消耗（如煤耗、厂用电率等）。 在机组运行工况出现异常，如参数越限、辅机跳闸时，自动 化设备除及时报警外，还能迅速、及时地按预定的规律进行 处理。这样，既能保证机组设备的安全，又能保证机组尽快 恢复正常运行，减少机组的停运次数。 当机组从运行异常发展到可能危及设备安全或人身安全时， 自动化设备能适时采取果断措施进行处理，以保证设备及人 身的安全。如锅炉主燃料跳闸（MFT）、汽轮机监测系统 （TSI）和汽轮机紧急跳闸系统（ETS）等。
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观察生产过程的运行情况 读出每一个过程变量的数值和状态 判断每个控制回路是否工作正常 随时进行手动/自动控制方式的切换，修 改给定值，调整控制量，操作现场设备 ，以实现对生产过程的干预
打印各种报表，拷贝屏幕上的画面和曲 线等。
控制工程师对分散控制进行配置、 组态、调试和维护。
对各种设计文件进行归类和整理， 形成各种设计文件，如各种图纸、表 格等。
（七）过程控制站
将各种现场产生的过程量（温度、压 力、流量等）进行数字化，并将数字化 后的量存储在存储器中；
将本站采集到的实时数据通过网络送 到操作员站（OS）、工程师站（EW） 和其他现场I/O控制站，以便实现全系统 范围内的监督和控制；
在本站实现局部自动控制、回路的计 算及闭环控制、顺序控制等。
7、汽轮机监视仪表 TSI turbine supervisory instrument
8、汽轮机紧急跳闸系统 ETS emergency trip system
9、电气监控系统
ECS
二. 自动检测
（一）自动检测的定义
通常把在人工最少参与的情况下，整个 测试过程，包括数据采集、数据分析处理以 及测试结果的显示、输出等，均可在计算机 的统一控制下自动完成的自动测试设备的总 体称为“自动检测系统”
完整的控制系统组成部分
（二）火电厂机组自动化主要功能 1、单元机组协调控制系统 CCS
coordination control system
2、锅炉炉膛安全监控系统 FSSS furnace safeguard supervisory system
3、顺序控制系统
SCS
sequence control system
火电厂热工简介
一. 概述
（一）生产过程自动化的组成 1、自动检测（数据采集）：对反应生产过程运行状态的物理量、化学量以及 表征设备工作状态的参数自动的检查、测量和监视。 2、自动调节：为了保证设备安全经济运行，必须要求某些表征设备正常工作 的物理量始终维持在某一规定数值或预定范围内、按预定的规律来变化，但生 产过程中经常受到各种外界或内部因素的干扰，使被调量发生偏离规定值的倾 向时，就需要进行相应的调节，使之保持或恢复到规定的范围内，保证生产过 程的稳定。自动调节就是依靠自动调节设备来实现这种调节作用的，所以自动 调节设备必须具备检测、定值、运算、执行等功能。 3、自动保护：设备发生异常，导致工艺参数超过允许范围，甚至发生事故时 ，为确保生产的安全，保证产品的质量，需要对某些关键性参数设置信号、联 锁装置，事故发生前，信号系统能发出声光信号，提醒操作人员采取措施。如 果工况已接近危险状态时，联锁装置采取紧急措施，以防止事故发生或进一步 扩大，或保证设备部受损坏，是一种安全装置。 4、自动操作（包括远方控制、程序控制或顺序控制）：根据预先对顶的程序 或条件自动的对生产设备进行某种周期性操作。
谢谢！
（五）火电厂主要的压力参数及测压仪表
火电厂主要的温度参数有主汽压力、 炉膛压力、给水压力、汽包压力、一次 风压、二次风压、汽轮机润滑油压力、 EH油压、凝汽器真空等。
（六）计算控制系统（DCS）
以微处理器为核心，采用了数据通讯 技术和CRT显示技术的新型计算机控制 系统。它集计算机技术、控制技术、通 信技术、CRT技术（4C技术）为一体， 对生产过程集中管理、分散控制的一种 新型控制系统。
4、数据采集系统 DAS data acquisition system
5、汽轮机数字电液控制系统 DEH digital electric hydraulic system
6、汽轮机自启停系统
ATC
automatic turbine startup or
shutdown control system
（二）检测系统的组成
（三）火电厂热工测量的主要参数
火电厂中习惯把温度、压力、 流量、料位、转速、振动和位移等 参数的测量，以及一部分在线成分 分析（如烟气含氧量）也归于热工 测量的范围。
（四）火电厂主要的温度参数及测温仪表
火电厂主要的温度参数有主汽温度、 烟气温度、给水温度、各种金属壁温、 主要辅机轴承温度、主要辅机电机线圈 温度、汽轮机轴承回油温度等。