6-能源與動力工程專業(yè)概論-課件-第5章

1、1,第五章 專業(yè)設(shè)備基礎(chǔ)知識,2,★第一條汽水工質(zhì)線形成的系統(tǒng)稱為熱力系統(tǒng)，熱力系統(tǒng)是我們專業(yè)的學習基礎(chǔ)，必須會畫并說明此圖。,火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)圖,分為兩條線：★第一條線為汽水工質(zhì)線：鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽送入汽輪機膨脹做功，做完功的乏汽經(jīng)凝汽器冷卻為凝結(jié)水，經(jīng)凝結(jié)水泵升壓、4級低壓加熱器加熱后送入除氧器，除氧器排出的除氧水經(jīng)給水泵升壓，升壓后的給水經(jīng)3級高壓加熱器加熱后，再送回鍋爐。1→2高壓缸→11→2中低壓缸→4→5→7→9→6

2、→8→1★第二條線為燃料燃燒線：燃料和助燃的空氣送入鍋爐燃燒，燃燒后產(chǎn)物-煙氣和灰渣排出鍋爐，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過后續(xù)的脫硝、除塵、脫硫，經(jīng)引風設(shè)備抽吸，排入大氣。,三、火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程及熱力系統(tǒng),（一）火電廠熱力系統(tǒng)簡圖,3,3,2024/3/20,3,4,各設(shè)備作用：1.鍋爐：使燃料在爐內(nèi)燃燒放熱；并將進入鍋爐的給水加熱成符合要求的過熱蒸汽。2.汽輪機：將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子機械能，驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘）

3、。3.發(fā)電機：將機械能轉(zhuǎn)換為電能。4.凝汽器：將汽輪機排汽冷凝成水。分空氣冷卻和水冷卻兩種，其中閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的冷卻水塔是循環(huán)供水系統(tǒng)中用于 循環(huán)水冷卻的設(shè)備。 5.凝結(jié)水泵：將凝結(jié)水升壓，送至除氧器。由除氧塔頭和除氧水箱連接而成。 6.給水泵：將給水升壓，保證鍋爐給水壓力，保證鍋爐所需要的給水量。 根據(jù)水側(cè)壓力不同，給水回熱加熱器分高壓加熱器和低壓加熱器兩種類型。 7.低壓加熱器：使用汽輪機抽汽，加熱凝結(jié)水，提高循環(huán)熱

4、效率。8.高壓加熱器：使用汽輪機抽汽，加熱給水，提高循環(huán)熱效率。9.除氧器：除去鍋爐給水中的氧氣和其它不凝結(jié)氣體,以保證給水的品質(zhì)。并匯集凝結(jié)水等各路來水,保證給鍋爐的上水量。10.水處理設(shè)備：就是通過各種物理的、化學的手段,去除水中一些對生產(chǎn)有害的物質(zhì)，保證給水品質(zhì)。 11.再熱器：將汽輪機高壓缸排汽進一步加熱，提高溫度，提高循環(huán)熱效率。,5,2.鍋爐系統(tǒng)組成（1）鍋爐型號： HG-1021/18.2-540/540-YM4

5、符號含義:HG：哈爾濱鍋爐廠制造；1021/18.2：鍋爐額定蒸發(fā)量1021t/h ；過熱器出口壓力18.2MPa；540/540：過熱蒸汽溫度540 ℃；再熱蒸汽溫度540 ℃；YM4：YM表示燃用煤種為煙煤；4表示第4次設(shè)計定型，4型。,6,（2）系統(tǒng)組成兩部分組成：鍋爐本體、輔助設(shè)備及附件1.鍋爐本體：汽水系統(tǒng)（鍋）和燃燒系統(tǒng)（爐）組成。 （1）鍋：即汽水系統(tǒng)。任務是吸收燃料放出的熱量，使水蒸發(fā)并變成具有一定參數(shù)的

6、過熱蒸汽，供汽輪機使用。①水的預熱設(shè)備—省煤器②水的蒸發(fā)設(shè)備（汽化設(shè)備）—蒸發(fā)設(shè)備汽包爐蒸發(fā)設(shè)備由汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱和連接管組成；直流鍋爐蒸發(fā)設(shè)備即水冷壁。③蒸汽過熱設(shè)備—過熱器、再熱器汽包是加熱、蒸發(fā)和過熱三個過程的分界點。 目前大型電站鍋爐中用于加熱水和蒸汽的主要受熱面有省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器。,7,（2）爐：燃燒系統(tǒng)。任務是使燃料在爐內(nèi)良好燃燒，放出熱量。 燃燒設(shè)備（煤粉燃燒器、點火裝置、爐膛）

7、、煙道、空氣預熱器等組成2.輔助設(shè)備及附件：（1）輔助設(shè)備：通風設(shè)備、輸煤設(shè)備、制粉設(shè)備、給水設(shè)備、除塵除灰設(shè)備、煙氣脫硫設(shè)備、煙氣脫硝設(shè)備。 （2）附件：安全門、水位計、吹灰器、熱工儀表等。,8,電站鍋爐的構(gòu)成,鍋爐本體,輔助設(shè)備,汽水系統(tǒng)：水的預熱設(shè)備、蒸發(fā)設(shè)備、 蒸汽過熱設(shè)備；燃燒系統(tǒng)：燃燒設(shè)備、煙道、空氣預熱器,通風設(shè)備、輸煤設(shè)備、制粉設(shè)備、給水設(shè)備、除塵除灰設(shè)備、煙氣脫硫設(shè)備、煙氣脫硝設(shè)備、附件

8、,,,9,汽輪機是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式機械，主要用作發(fā)電原動機，也用來直接驅(qū)動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等。特點：功率大，轉(zhuǎn)速高，運行平穩(wěn)，工作可靠，熱經(jīng)濟性高等。,3.汽輪機系統(tǒng)組成,10,（一）汽輪機設(shè)備的主要組成,1. 汽輪機本體 (1)配汽機構(gòu)：主要有主蒸汽導管、自動主汽門、調(diào)節(jié)閥等。 (2)汽輪機轉(zhuǎn)子：主要有動葉、葉輪、軸等。 (3)汽輪機靜子：主要有靜葉、汽缸、隔板、軸封、軸承等。2. 調(diào)節(jié)保安油系統(tǒng)：

9、主要有調(diào)速器、油動機、調(diào)節(jié)閥、油箱、主油泵、輔助油箱和保安設(shè)備等。3. 凝汽及抽汽系統(tǒng)：主要有凝汽器、凝結(jié)水泵、抽氣器、循環(huán)水泵和冷水塔等。4. 回熱加熱系統(tǒng)：主要有低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器等。,11,汽輪機本體結(jié)構(gòu),1-軸；2-葉輪；3-動葉片；4-噴嘴,1-油封環(huán) 2-油封套 3-軸 4-動葉槽 5-葉輪 6-平衡槽,12,13,14,（二）汽論機分類：,汽輪機,沖動式汽輪機,反動式汽輪機,凝汽式汽輪機,供熱式汽輪機,背壓

10、式汽輪機,調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機,低壓汽輪機,中壓汽輪機,高壓汽輪機,超高壓汽輪機,亞臨界壓力汽輪機,超臨界壓力汽輪機,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,按作功原理分,按功能分,按參數(shù)高低分,15,按熱力特性分類（即汽輪機型式） 凝汽式、中間再熱式背壓式調(diào)整抽汽式,,供熱,Turbine,,,,,,,,,Turbine,,,,,熱用戶,Turbine,,,,,,,,,,,16,按主蒸汽參數(shù)分類低壓汽輪機：小于1.47 Mpa

11、；中壓汽輪機：1.96 ～ 3.92 Mpa；高壓汽輪機：5.88 ～ 9.81 Mpa； 超高壓汽輪機：為11.77 ～ 13.93 Mpa； 臨界壓力汽輪機：15.69 ～ 17.65 Mpa；超臨界壓力汽輪機：大于22.15 Mpa；超超臨界壓力汽輪機：大于32 Mpa,17,,Δ XX - XX - XX,,,,,,,變型設(shè)計次序,,,蒸汽參數(shù),,,額定功率,,,型式,,例：N300-16.7/538/538

12、 300MW凝汽式汽輪機,主蒸汽壓力為16.7MPa，溫度為538ºC,再熱蒸汽溫度538ºC。,汽輪機型式代號見下表：,（三）汽輪機型號,18,（四）汽輪機的級、級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程 1. 汽輪機的級：由靜葉柵和動葉柵組成，是汽輪機作功的最小單元。,19,2. 級內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程： 具有一定壓力、溫度的蒸汽通過汽輪機的級時，首先在靜葉柵通道中得到膨脹加速，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為高速汽流的動能，然后進入動葉通道

13、，在其中改變方向或者既改變方向同時又膨脹加速，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，將高速汽流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能。,汽輪機做功過程,20,3. 沖動級：當汽流通過動葉通道時，由于受到動葉通道形狀的限制而彎曲被迫改變方向，因而產(chǎn)生離心力，離心力作用于葉片上，被稱為沖動力。這時蒸汽在汽輪機的級所作的機械功等于蒸汽微團流進、流出動葉通道時其動能的變化量。而這種級稱為沖動級。,4. 反動級：當汽流通過動葉通道時，一方面要改變方向，同時還要膨脹加速，前者會對葉片產(chǎn)生

14、一個沖動力，后者會對葉片產(chǎn)生一個反作用力，即反動力。蒸汽通過這種級，兩種力同時作功。通常稱這種級為反動級。,21,進入高壓汽輪機的從高壓蒸汽入口進入高壓汽缸，推動動葉，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，作功后的蒸氣再從高壓缸出口排出，通向再熱器。高中壓合缸結(jié)構(gòu)，在一個外缸內(nèi)有高壓汽缸（內(nèi)缸）與中壓汽缸（內(nèi)缸），左邊是高壓汽缸，內(nèi)裝有高壓汽輪機；右邊是中壓汽缸，內(nèi)裝有中壓汽輪機，高壓汽輪機與中壓汽輪機共用同一根轉(zhuǎn)軸。被蒸汽推動旋轉(zhuǎn)的葉片是動葉,動葉安裝在轉(zhuǎn)軸

15、上，構(gòu)成轉(zhuǎn)子。安裝在汽缸內(nèi)的葉片是靜葉，起噴嘴的作用。一級動葉與一級靜葉構(gòu)成汽輪機的一個級。高壓汽輪機由多級動葉與靜葉組成，（本模型僅4級），中壓汽輪機也由多級動葉與靜葉組成（模型僅4級）。 由再熱器加熱完的蒸汽從蒸汽入口進入中壓汽缸，推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，作功后的蒸氣再從中壓缸出口排出。,22,進入高壓汽輪機的從高壓蒸汽入口進入高壓汽缸，推動動葉，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，作功后的蒸氣再從高壓缸出口排出，通向再熱器。高中壓合缸結(jié)構(gòu)，在一個外缸

16、內(nèi)有高壓汽缸（內(nèi)缸）與中壓汽缸（內(nèi)缸），左邊是高壓汽缸，內(nèi)裝有高壓汽輪機；右邊是中壓汽缸，內(nèi)裝有中壓汽輪機，高壓汽輪機與中壓汽輪機共用同一根轉(zhuǎn)軸。被蒸汽推動旋轉(zhuǎn)的葉片是動葉,動葉安裝在轉(zhuǎn)軸上，構(gòu)成轉(zhuǎn)子。安裝在汽缸內(nèi)的葉片是靜葉，起噴嘴的作用。一級動葉與一級靜葉構(gòu)成汽輪機的一個級。高壓汽輪機由多級動葉與靜葉組成，（本模型僅4級），中壓汽輪機也由多級動葉與靜葉組成（模型僅4級）。 由再熱器加熱完的蒸汽從蒸汽入口進入中壓汽缸，推動

17、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，作功后的蒸氣再從中壓缸出口排出。,工作過程見視頻,23,四、動力部分主要輔助系統(tǒng)（一）燃料側(cè)：1.輸煤系統(tǒng)：作用是將原煤輸送到制粉系統(tǒng)。電廠輸煤系統(tǒng)設(shè)備一般包括燃料運輸、卸煤機械、受煤裝置、煤場設(shè)施、輸煤設(shè)備、煤量計量裝置和篩分破碎裝置、集中控制和自動化以及其它輔助設(shè)備與附屬建筑。2.制粉系統(tǒng)：將原煤磨制成合格的煤粉，定量地、連續(xù)不斷地送入鍋爐。3.除塵除灰系統(tǒng)：將燃燒過程中產(chǎn)生的灰渣經(jīng)除渣裝置和除塵裝置收集并排出爐

18、外。4.脫硝系統(tǒng)：脫去燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物。5.脫硫系統(tǒng)：脫除燃燒產(chǎn)生的硫氧化物。6.煙風系統(tǒng)：將燃燒所需要的空氣連續(xù)不斷地送入爐膛燃燒器，在保證爐膛出口負壓的前提下，連續(xù)不斷地將燃燒產(chǎn)生的煙氣排出爐外。,24,（二）工質(zhì)側(cè)：1.給水設(shè)備：在保證鍋爐給水壓力前提下，定量地、連續(xù)不斷地將給水送入鍋爐。2.蒸汽管道系統(tǒng)：連接鍋爐和汽輪機的蒸汽管道，將過熱蒸汽和再熱蒸汽連續(xù)不斷地送入汽輪機。3.其他工質(zhì)系統(tǒng)一般都包含在汽輪機輔