火力发电厂给水系统

火力发电厂中给水加氧的原理给水加氧处理(OT)是在高纯度给水中加入适量的氧化剂(O2或H2O2)以达到减缓热力设备腐蚀的目的，它与给水除氧的AVT还原性水工况截然相反，是一种氧化性水工况。

加氧处理是20世纪70年代德国开发出来的一种新型的炉水处理方式，不久便用于前苏联、意大利、丹麦等欧洲国家，近20a来，澳大利亚、日本、美国等国家也相继应用了这一技术。

我国于20世纪80年代末首先在华东某电厂一台300MW直流锅炉上使用。

OT 处理推广应用较快，主要是由于该种处理方式有明显的效益。

采用OT处理后，锅内沉积物量减少、腐蚀损坏降低、直流炉炉管和加热器压降快速升高问题得到了解决、锅炉清洗频率降低、凝结水净化装置运行周期延长、给水管道FAC大有改善等。

因此，目前德国、日本、前苏联和中国等许多国家将OT 处理方式列入国家标准，如表1所示。

OT处理方式本身也在不断发展。

最初是中性处理(NWT)，它是将O2加入中性的高纯水中，由于NWT 处理对水的pH值不起任何缓冲性，少量酸性物就会引起pH 值下降，甚至有导致酸性腐蚀和氢脆的可能，加之人们担心碳钢在低温区的腐蚀速度高和铜合金的腐蚀等问题，研究开发了给水添加少量氨，将给水pH值由6.5-7.0提至8.0-8.5，同时加氧处理的方法，称为联合水处理(CWT)。

从应用范围来看，最初用于全铁部件的直流炉，后又扩大到凝汽器和低压加热器是铜合金的直流炉，目前已用于汽包锅炉。

1 加氧处理原理及主要控制指标从热力学观点来看，锅炉给水采用除氧的AVT处理时，碳钢的腐蚀电位在-0.30V左右，给水pH在8.8-9.5之间，从Fe-H20 电位pH图可以看到，处于钝化区，钝化膜是Fe3O4。

给水加氧后，碳钢的腐蚀电位会升高数百毫伏达到0.15-0.30V，如图1所示，碳钢表面原Fe3O4 膜中部分Fe 2+会进一步氧化生成Fe2O3，其反应：2Fe 2+ +1/2O2+2H2O——Fe2O3+4H+因此，在有氧纯水中，碳钢表面形成双层氧化膜，内层是磁性氧化铁（Fe3O4）膜，外层是Fe2O3膜，这样的双层氧化膜能更有效阻止碳钢的腐蚀。

火电厂的基本原理一)汽水系统:火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。

水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。

由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。

为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。

在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。

此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作功。

在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。

凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。

在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。

(二)燃烧系统燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成。

是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉(不合格的煤粉送回磨煤机)，经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。

而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出流的气体经过吸风机送到烟筒排人天空。

(三)发电系统发电是由副励磁机(永磁机)发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。

火力发电厂辅助设备及系统首先是给水系统，这个系统主要包括水处理设备、给水泵、给水加热装置等设备，用于将原水经过处理后送入锅炉内产生蒸汽。

其次是除灰系统，燃煤发电厂燃烧过程中会产生大量的灰渣，这些灰渣需要及时清除，避免对设备造成损坏。

为此，发电厂需要配备除灰设备，包括除灰器、输灰管道等设备。

第三是烟气处理系统，燃煤发电厂烟气中含有大量的有害气体和颗粒物，为保护环境及人体健康，需要配置烟气脱硫、脱硝、除尘等设备，对烟气进行净化处理。

另外，还需要配备通风与空调系统、冷却系统、发电厂自动化控制系统等设备，以确保发电厂设施的安全、高效运行。

这些辅助设备及系统在火力发电厂中同样扮演着重要的角色，虽然不如锅炉、汽轮机等主要设备那样引人注目，但却是保障发电厂正常运行的重要组成部分。

只有这些设备和系统发挥作用，才能确保火力发电厂能够持续稳定地向电网输送电能，为人们的生产生活提供充足的电力支持。

火力发电厂作为重要的能源供应设施，辅助设备及系统的作用不可忽视。

除了以上提到的给水系统、除灰系统、烟气处理系统、通风与空调系统、冷却系统和自动化控制系统外，火力发电厂还需要配备其他辅助设备及系统来确保其正常运行。

其中一个重要的辅助设备是燃料供给系统。

火力发电厂需要长期稳定的燃料供应，因此需要配备专门的煤、天然气或石油供给系统。

这些系统包括燃料输送带、燃料储存设备、燃料加工设备等，确保燃料源源不断地供给到锅炉内进行燃烧。

另一个重要的设备是电力变压器站。

发电厂通过汽轮机的发电产生的电能需要通过变压器提高电压才能输送到输电网上。

电力变压器站负责将发电厂产生的电能升压至适合长距离输送的高压水平，然后接入输电网中。

火力发电厂还需要配备给排水系统，这是为了处理锅炉和汽轮机产生的废水和废热。

给排水系统包括冷却塔、冷却水循环系统、废水处理系统等设备，用于处理发电过程中产生的废水和废热，防止对周围环境造成污染。

另外，发电厂还需要配备压缩空气系统。

目录1选题背景 (2)1.1引言 (2)1.2设计目的及要求 (2)2方案论证 (3)2.1方案一 (3)2.2方案二 (4)3过程论述 (5)3.1总体设计 (5)3.2详细设计 (6)3.2.1信号的测量部分 (6)3.2.2单冲量控制方式 (10)3.2.3串级三冲量控制方式 (11)3.3信号监测 (12)3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12)3.3.2电动给水泵强制切到手动 (13)3.3.3汽动给水泵强制切到手动 (13)3.4工作方式 (13)3.5切换与跟踪 (13)3.5.1切换 (13)3.5.2跟踪 (14)3.6控制器选型 (14)4结论 (14)5课程设计心得体会 (15)6参考文献 (15)1选题背景：1.1引言火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。

但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。

大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。

锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。

其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。

给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。

1.2设计目的及要求本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。

三大系统简介一、燃烧系统燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成，其流程如图2所示。

（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。

在粉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。

电厂煤粉炉燃烧系统流程图目前我国新建电厂以300MW及以上机组为主。

300MW机组的锅炉蒸发量为10O0t／h（亚临界压力），采用强制循环（或自然循环）的汽包炉；600MW机组的锅炉为200Ot／h的（汽包）直流锅炉。

在锅炉的四壁上，均匀分布着4支或8支喷燃器，将煤粉（或燃油、天然气）喷入炉膛，火焰呈旋转状燃烧上升，又称为悬浮燃烧炉。

在炉的顶端，有贮水、贮汽的汽包，内有汽水分离装置，炉膛内壁有彼此紧密排列的水冷壁管，炉膛内的高温火焰将水冷壁管内的水加热成汽水混合物上升进入汽包，而炉外下降管则将汽包中的低温水靠自重下降至下连箱与炉内水冷壁管接通，靠炉外冷水下降而炉内水冷壁管中热水自然上升的锅炉叫自然循环汽包炉，而当压力高到16.66~17.64MPa时，水、汽重度差变小，必须在循环回路中加装循环泵，即称为强制循环锅炉。

火力发电厂除氧系统原理火力发电厂运行过程中，给水会不断地溶解入气体，主要是由补充水带入空气,从系统中处于真空下工作的设备（如凝汽器及部分低压加热器）和管道附件的不严密处漏入空气。

溶于水中的氧，对钢铁构成的热力设备及管道会产生强烈的腐蚀作用，二氧化碳将加剧氧的腐蚀。

而所有不凝结的气体在换热设备中均会使热阻增加、传热效果恶化，从而导致机组热经济性下降。

水的碱性较弱和高温将使腐蚀速度加快，所以火电厂在对给水除氧的同时还通过加药使水保持一定的碱性:PH值大于71 而高温下工作的给水管道和省煤器，只要给水中溶有少量的氧（如0.03mg∕L ）,在短时期内就会造成腐蚀穿孔，引起漏泻或爆管。

除氧器就是完成除氧任务的设备。

给水除氧有化学除氧和物理除氧两种方法。

化学除氧可以彻底除氧，但只能去除一种气体，且需要昂贵的加药费用，还会生成盐类，故电厂中较少单独采用这种方法。

物理除氧即热力除氧采用加热方法，它能够去除水中的大部分气体。

对于亚临界压力机组，热力除氧已能够基本满足要求；对于超临界压力机组，则在热力除氧的基础上，再做补充化学除氧,这样加药量少，生成的盐类也少，影响不大。

热力除氧原理建立在亨利定律和道尔顿定律基础上。

基本原理如下：气体在水中的溶解度正比于该气体在水面的分压力。

水中各种气体分压力的总和与水面的混合压力的总压力相平衡。

当水加热至沸腾时，水面处蒸汽的分压力接近其混合气体的总压力，其他气体的分压力接近于零，故水中溶解的其他气体几乎全部被排除出水面。

但是，气体排到水面需要路径和时间，而且水面的气体必须及时排到远离水面处。

此外，能够形成较大气泡的气体才能逸出水面，而水中尚存的分子状气体，则需要更强的驱动力才能排出水面。

为了满足上述这些条件，在进行除氧器的结构设计时，必须注意满足下述条件：(1)水与蒸汽要有足够大的接触表面；(2)迅速把逸出水面的气体排走；(3)加热蒸汽与需要除氧的水之间有足够长的逆向流动途径，即有足够大的传热面积和足够大的传热、传质时间。