火力发电厂培训教材
4×60MW母管制火力发电机组
培训教材设备原理篇
编写: 徐伟
2005年7月10日
目录
绪论10
发电厂的生产过程简介10
一、火力发电厂主要设备及其作用11
二、火力发电厂主要生产过程12
单元一系统分析16
课题一锅炉设备及系统16
一、锅炉本体部分介绍17
1. 锅炉的结构特点17
2. 锅炉的技术规范17
2.1主要参数 17
2.2锅炉主要承压部件及受热面 18
2.3锅炉安全门20
二、锅炉汽水系统21
1、汽水系统的组成21
2、汽水系统及设备的特点和主要技术参数22
1. 汽包22
2. 水冷壁（上升管）22
3. 省煤器23
4. 过热器23
5. 汽水系统的工作流程24
三、锅炉燃烧系统25
(一)燃烧系统的组成25
(二)燃烧系统各设备的特点和主要技术参数27
1. 煤粉燃烧器27
2. 弯头式水平浓淡燃烧器的工作原理29
(三)燃烧的调整30
1. 燃烧调节的任务30
2. 燃料量与风量的调整30
3. 燃烧器配风工况的调整30
4. 锅炉运行调整的主要任务：31
5. 锅炉水位的调整31
6. 汽压和汽温的调整32
7. 锅炉燃烧的调整33
四、锅炉风烟系统34
(一) 风烟系统的作用及流程34
1. 作用34
2. 流程35
(二) 风烟系统设备及运行35
五、锅炉制粉系统39
(一) 制粉系统组成39
(二) 制粉系统各设备的特点和主要技术参数39
1. 磨煤机39
2. 给煤机40
3. 粗粉分离器41
4. 细粉分离器41
5. 给粉机41
6. 排粉机42
7. 输粉机43
8. 锁气器44
9. 煤粉管道及其附件44
10. 防爆门44
(三) 中间储仓式制粉系统的工作原理44
(四) 中间储仓式制粉系统的出力调整45
六、锅炉辅助系统45
1. 锅炉疏水系统45
2. 锅炉排污系统46
3. 锅炉点火系统46
4. 锅炉灰渣系统46
5. 锅炉除尘系统——电除尘器48
6. LD浓相气力输送泵51
7. 烟囱53
8. 压缩空气系统53
9. 工业冷却水系统54
课题二汽轮机设备及系统55
一、汽轮机本体介绍55
1. 汽轮机基本概念55
1.1汽轮机基本工作原理55
1.1.1冲动作用原理56
1.1.2反动作用原理56
1.2汽轮机的级及反动度56
1.2.1汽轮机的级56
1.2.2级的反动度57
1. C60—8.83/0.981型抽汽式汽轮机技术规范57
2. 抽汽机组回热抽汽参数(额定工况) 59
3. N60—8.83型冷凝式机组技术规范59
4. 凝汽机组回热抽汽参数(额定工况) 60
5. 调节保安系统的主要技术规范60
5.1 抽汽式机组调节保安系统的主要技术规范60
6. 抽汽式、冷凝式汽轮机辅机技术规范62 6.1 凝汽器技术规范62
6.2 汽封加热器技术规范62
6.3 空气冷却器技术规范63
6.4 冷油器设备规范63
6.5 主油箱设备规范63
6.6 各油泵和排烟风机设备规范63
6.7 泵类设备规范64
6.8 盘车装置规范64
6.9 轴加风机规范：65
二、汽轮机结构及系统的说明65
1. C60—8.83/0.981型抽汽式汽轮机概述65 1.1转子、联轴器 66
1.2喷嘴、隔板、隔板套、叶片 66
1.3汽封 67
1.4轴承 67
1.5前轴承座 67
1.6汽缸 67
1.7盘车设备 68
1.8自动主汽门68
1.9调节汽门与凸轮配汽机构69
2.热力系统69
2.1主热力系统流程69
2.2汽封系统 69
2.3法兰螺栓加热系统 70
2.4 疏水系统70
2.5局部冷却系统 70
3. N60—8.83型冷凝式汽轮机概述71
3.1 N60—8.83型冷凝式汽轮机结构概述及系统的一般说明71 3.2 转子71
3.2 喷嘴组、隔板、隔板套72
3.3 汽缸72
3.4 调节汽阀与凸轮配汽机构73
3.5热力系统 73
3.5.1主热力系统流程73
3.5.2 回热抽汽系统73
4. 调速保安系统概述74
4.1 调速系统的工作原理和系统介绍74
4.1.1 基本原理74
5. 提高自动化水平功能79
6. 调速保安系统79
6.1 超速保护装置79
6.2 危急遮断装置80
6.3 电磁保护装置80
6.4 调节汽阀危急遮断装置——单向阀80
7. 汽轮机组联锁保护81
7.1 汽轮机的保护81
7.1.1机械液压保护装置81
7.1.2 汽轮机主保护——自动停机的条件81
7.1.3 汽轮机低油压联锁及低油压保护82
7.1.4 抽汽逆止门联锁保护 82
7.1.5 高压加热器联锁保护 82
7.1.8 其它附属动力设备联锁保护83
一、汽轮机油系统83
1. 供油系统的作用: 83
2. 油系统的辅助部件85
二、给水回热系统85
1. 给水回热系统的工作原理85
2. 给水回热系统的布置85
3. 回热系统各设备的结构特点和主要技术参数86 3.1 低压加热器86
3.1.1结构及参数86
3.1低压加热器运行维护注意事项86
3.2高压加热器88
4.1 给水系统89
4.1.1 给水泵的作用、结构 89
4.1.2 给水泵主要技术参数 90
4.1.3 给水系统相关保护91
4.1.3.1高压给水母管低水压联锁91
4.1.3.2 给水泵跳闸联锁：91
4.1.3.3 给水泵保护联锁：91
3.1.3.4给水泵低油压联锁92
4.1.4热工方面保护92
4.2 除氧器系统92
4.2.1 给水除氧的意义 93
4.2.2我厂化学监督规定，正常运行时水质控制标准如下表：93 4.2.2.1正常运行时控制标准93
4.2.2.2停、备用机组启动时水汽质量标准94
4.2.3 除氧方法和原理 95
4.2.3.1热力除氧96
3.2.3.2化学除氧97
4.2.4 除氧器的作用98
4.2.3.2除氧器相关保护98
(四) 轴封系统99
1. 轴封系统的作用和组成99
2. 汽封的工作原理99
(五) 汽封的结构100
(六) 轴封系统的特点和主要参数100
(七) 凝汽设备及凝结水系统101
1. 凝汽设备的作用及组成101 1.1 凝汽器101
1.1.1凝汽器的作用101
1.1.2凝汽器的基本构造. 101
1.1.3凝汽器的工作过程102
1.2抽汽系统——水环真空泵102 1.
2.1抽汽系统的任务：102
1.2.2水环式真空泵系统组成102 1.2.2工作过程103
1.2.3 水环式真空泵的工作原理 103 1.3凝结水系统的各子系统 104
1.4 凝结水系统调节与保护104
(八) 主蒸汽系统105
课题三电气设备及系统106
一、电力系统概述106
1. 发电厂、变电站及电力系统106
2. 电力系统与电力网106
3. 电力生产的特点107
4. 电力系统的运行要求107
5. 电力安全生产107
6. 变电站108
7. 发电厂、变电站电气设备概述109 7.1 主要电气设备109
7.2二次设备 111
二、电气接线和装置111
1. 电气接线112
2. 配电装置112
3. 电气设备的主要参数112
4. 电力网和用电设备的额定电压113
(一) 发电机的结构特点116
1. 发电机概述116
1.1发电机规范116
1.2 发电机永磁机规范117
1.3 发电机交流励磁机规范117
2. 发电机结构118
2.1 定子118
(二) 变压器119
1. 变压器的结构特点119
1.1 主变、高备变、高厂变设备技术规范120
1.2 各厂用变设备规范120
2. 变压器的作用及基本原理121
2.1 作用121
2.2 变压器的基本原理：121
2.3 变压器分类122
2.4 变压器的基本结构122
2.4.1铁芯122
2.4.2 绕组122
2.4.3 油箱及变压器油 123
2.4.4 其他附件123
2.4.4.1 油枕(储油柜) 123
2.4.4.2 气体继电器123
2.4.4.3安全气道——压力释放阀（防爆门）124 2.4.4.4 绝缘套管124
2.4.4.5温差滤过器——净油器124
2.4.4.6 调压装置—无励磁调压分接开关 124 2.4.5 变压器的铭牌数据124
2.4.5.1 型号124
2.4.5.2 变压器的主要技术规范125
三、电气主接线系统126
1、电气主接线的基本要求：126
2、电气主接线的作用及基本类型127
2.1主接线的作用 127
2.2主接线的基本类型 127
3、本机组主接线系统及厂用电系统概述 128
1. 110KV系统128
2. 10KV系统128
3. 6KV系统129
4. 400V系统 129
4.3 化水系统129
4.4 除尘系统129
4.5 输煤系统130
4.6 除灰系统130
四、发电机励磁系统130
五、发电机同期系统134
㈠同期系统的作用134
(二) 同期系统的工作原理135
1、合闸部分 135
2、调频部分 136
3、调压部分 136
4、电源部分 137
六、电力系统其他知识介绍137
1. 电力系统中性点137
2. 电力系统短路及计算137
3. 开关电器138
4. 母线、绝缘子、电力电缆139
5. 配电装置140
6. 保护接地140
7. 过电压及过电压保护设备141
8. 操作电源142
9. 测量监察回路143
10. 控制回路144
11. 信号回路144
12. 同期回路145
13. 二次回路接线图146
课题四仿真机系统原理简介147
四、4×60MW母管全范围仿真系统总体原则 151
五、本仿真机的总体目标151
六、本仿真机仿真对象概况152
1. 电气系统152
2. 锅炉系统153
3. 汽机系统153
4. 热控系统153
绪论
发电厂的生产过程简介
发电厂是把其它形式的能量(如燃料的化学能、水能、风能、原子能等一次能源)转换为电能的特殊工厂。发电厂是电力系统的中心环节，根据一次能源形式的不同，可以分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂及其他类型的发电厂；根据电厂的装机容量及在电力系统内地位的不同，又可以分为区域性发电厂、地方性发电厂及自备专用电厂等。
火力发电厂是以煤、石油、天然气等作为燃料，燃料燃烧时的化学能被转换为热能，再借助汽轮机等热
力机械将热能变为机械能，并由汽轮机带动发电机将机械能变为电能。
火力发电厂按其作用来分，有单纯供电和既供电又兼供热的两种类型，前者称为凝汽式发电厂，后者称为供热式发电厂(简称热电厂)。
发电厂、变电站概述
火力发电厂中的原动机大都为汽轮机，现在柴油机和燃气轮机都得到了应用。火力发电厂又可以分为：1.凝汽式火力发电厂(通常称火电厂)：
燃料在炉膛内燃烧发出热量，被锅炉本体内的水吸收后产生蒸汽，送到汽轮机，带动发电机发出电能。已作过功的蒸汽进入汽轮机末端的凝汽器被冷却水还原为水后再送回锅炉。凝汽式电厂中的工质在发电过程中经历了水—汽—水的反复循环，从而实现将燃料的化学能—热能—机械能—电能的过程。在凝汽器中，大量的热量被冷却水带走，所以效率较低，只有30％～40％。
2.供热式火力发电厂(通常称热电厂)
与火电厂不同的是热电厂中将部分作了功的蒸汽从汽轮机中段抽出供给电厂附近的热用户，减少了凝汽器中的热量损失，使电厂的效率提高到60％～70％。
一、火力发电厂主要设备及其作用
(一)锅炉部分
锅炉部分是由锅炉本体、过热器、省煤器、炉膛、空气预热器、磨煤机、排粉机、送风机、引风机和除尘器组成，它们的作用如下：
(1)锅炉本体：吸收炉膛中的热量，产生饱和蒸汽。
(2)过热器：将饱和蒸汽进一步加热，提高蒸汽温度为过热蒸汽。
(3)省煤器：利用烟气的余热提高给水温度，可以节约燃料10％～15％。
(4)炉膛：是供给燃料与空气混合，预热与燃烧的场所。
(5)空气预热器：利用排烟的余热，对进入炉膛的冷空气进行加热，这样可提高锅炉的效率和改善炉膛的
燃烧条件。
(6)磨煤机：将原煤研磨成煤粉。
(7)排粉机：向炉膛输送煤粉空气混合物。?
(8)送风机：从锅炉房内吸入空气，升压后经空气预热器送入炉膛。
(9)引风机：把烟气从锅炉尾部抽出，排入烟道，使炉膛中形成负压。
(10)除尘器：它可以清除烟气中的飞灰。
(二)汽轮机部分
汽轮机部分是由汽轮机本体、调速系统、危急保安器及油系统组成。
(1)汽轮机本体：由锅炉输出的高温高压蒸汽吹动叶轮转动，将热能变换为机械能。
(2)调速系统：使汽轮机在负荷变化时，自动增大和减小蒸汽的进汽量，保持汽轮机在额定转速(3000r/min)下稳定运行。
(3)危急保安器：当汽轮机调速系统失灵，转速超过3330r／min，飞环式危急保安器动作，将主汽门、调速汽门关闭，并通过水控联动装置关闭抽汽逆止门，防止汽轮机损坏。
(4)油系统：供给汽轮机和发电机各处轴承的润滑油和调速系统用油。
(三)电气部分
电气部分是由发电机、变压器、高低压配电装置、输电线路（馈线）及厂用电系统组成。
(1)发电机：将机械能转换为电能。
(2)变压器：将发电机输送出的电压升高或降低。
(3)高低压配电装置：它是按主接线的要求，由开关设备、保护测量电器、母线和必要的辅助建筑构成的总体，其作用是在正常时用来接收和分配电能，在系统故障时迅速切断故障部分，恢复正常运行。
(4)输电线路：向用户输送电能和与系统联络，以保证供电的可靠性。
(5)厂用电系统，供给发电厂生产用电、照明、检修等的自用电。
二、火力发电厂主要生产过程
(一)输煤系统
我厂用煤是用汽车从煤矿直接运至发电厂，煤卸至煤场，然后经过各路皮带由碎煤机将煤打碎，再将煤运至锅炉的原煤仓。
汽车来煤
重车地中衡干煤棚贮煤场
汽车卸煤槽桥式抓斗起重机(50F装载机)
1#叶轮给煤机1#电动三通2#叶轮给煤机1#转运站2#皮带机振动给料机
1#-1皮带机1#-2皮带机
1#除铁器2#除铁器
2#转运站2#转运站
3#皮带机2#电动三通3#电动三通
电动双侧犁煤器4#-1皮带机4#-2皮带机
干煤棚贮煤场1#电子皮带秤2#电子皮带秤
3#除铁器4#除铁器
1#振动筛2#振动筛
1#碎煤机2#碎煤机
5#-1皮带机5#-2皮带机
4#电动三通5#电动三通
6#-1皮带机6#-2皮带机
电动双侧犁煤器电动双侧犁煤器
原煤仓
(二)磨煤制粉系统
原煤仓里的煤是由给煤机送至磨煤机进口，而后随着热风进入磨煤机，进行磨制和干燥。磨制的煤粉经粗粉分离器分离，较粗的煤粉返回磨煤机重新磨制，而细煤粉进入旋风分离器作气粉分离，旋风分离器
中的热风含有10%的煤粉由排粉机送入炉膛，经喷燃器喷入炉膛燃烧。
(三)风烟系统
冷空气经送风机打入空气预热器加热后，一部分热风送到喷燃器(二次风，起助燃作用)喷入炉膛，另一部分送到磨煤机干燥煤粉，并经旋风分离器送入排粉机，再经喷燃器(三次风，起调温助燃作用)喷入炉膛燃烧，煤粉仓中的煤粉经叶轮给粉机送至一次风管，由一次风母管来的一次风送入炉膛，经喷燃器喷入炉膛燃烧。在炉膛中热风与煤粉混合燃烧，其热量先后传给锅炉的水冷壁管、过热器、省煤器和空气预热器，再进入电除尘器除尘，最后烟气被引风机吸到烟囱，排入大气。
(四)汽水系统
由给水泵打出的给水经高压加热器、省煤器加热后，进入汽包，再进入水冷壁吸收热量，逐渐被加热汽化，汽水混合物上升到汽包进行汽水分离，水再次循环进入水冷壁吸热，而饱和蒸汽则进入高温过热器继续吸热，变成过热蒸汽，然后经蒸汽管道送入汽轮机中，为防止汽轮机发生水冲击，使叶片损坏，所以进入汽轮机中必须是过热蒸汽。蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽冲动汽轮机转子叶片，带动发电机发电。
在汽轮机内作完一部分功的蒸汽从中段抽出，用作抽汽回热的加热汽源，加热凝结水和给水，以提高热力循环经济性，我厂可调整抽汽式机组可对外供热，提高了热效率。热电厂的效率可达60％～70％以上，从供热和供电全局来看，可节约燃料20％～25％。
(五)电气系统
发电机发出的电，除电厂自用电外，一般由主变压器升高电压后，经高压配电装置和输电线路向电网供电。发电厂自用电部分由厂用变压器或电抗器供给厂内各种负荷的用电。
(六)化学水处理系统
1、预处理供水系统流程
加PAC
深井水机械加速澄清池四千方清水池综合泵房
水库水
化水车间
工业水系统
综合水泵循环冷却水补水
其他小量用水
消防水泵全厂消防系统
2、设备运行方式及启停操作
加PAC
综合泵房来水清水箱清水泵生水加热器（冬季低温时投运）