发电系统简介和基础知识.pdf

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1、1/31 1.发电系统简介和基础知识(未完成 1.试述火力电厂生产过程发电厂是把各种动力能源的能量转变成电能的工厂。火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气等燃料的化学能产生出电能的工厂。火电厂的容量大小各异，具体形式也不尽相同，但就其生产过程来说却是相似的。煤送至锅炉的炉膛内燃烧。煤燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰送至灰库。在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽

2、包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收煤燃烧过程中放出的热量。部分水在水冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，加热成符合规定温度和压力的过热蒸汽,经管道送到汽轮机做功。过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。励磁柜发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转

3、的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。在汽轮机内作完功释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，重新凝结成水，此水称为凝结水。凝结水由凝结水泵送入到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，2/31 即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。以上从能量转换的角度，火力发电厂生产过程即是把燃料的化学能蒸汽的热势能机械能电能的过程。在锅炉中，燃料的化

4、学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。锅炉、汽轮机、发电机是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备称为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。除了上述的主要系统外，火电厂还有其它一些辅助生产系统，如燃煤的输送系统、水的化学处理系统、灰的排放系统等。这些系统与主系统协调工作，它们相互配合完成电能的生产任务。为了保证这些设备的正常运转，火电厂装有大量的仪表，用来监视这些设备的运行状况，同时还设置有自动控制装置，以便及时地对主辅设备进行调节。现代化的火电

5、厂，已采用了先进的计算机分散控制系统。这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节，根据不同情况协调各设备的工作状况，使整个电厂的自动化水平达到了新的高度。自动控制装置及系统已成为火电厂中不可缺少的部分。水泥余热发电技术应用的背景我国是世界水泥生产大国，据中国水泥协会统计，2004年，我国水泥产量为9.4 亿吨，约占全球水泥总产量的40%。但我国水泥工业却“大而不强”，突出问题是耗能高、污染重。在能源消耗方面，我国吨水泥的平均综合煤耗约为159kg标准煤），而国际先进水平约为 110kg，仅此一项，我国水泥工业每年多消耗的煤炭约为5000万吨。与此同时，由于节能技术、装备水平的限制和节能意

6、识影响，在水泥生产过程中，仍有大量的中、低温废气余热资源未能被充分利用，能源浪费现象仍然十分突出。在新型干法水泥企业，由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350以下废气，其热能大约为文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T

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14、-余热锅炉将窑头、窑尾排出大量低品位的废气余热进行回收换热，产生过热蒸气推动汽轮机实现热能-机械能的转换，再带动发电机发出电能，并供给水泥生产过程中的用电负荷。从而不仅大大提高了水泥生产过程中能源的利用水平，对于保护环境，提高企业的经济效益，提升产品的市场竞争力，起到了巨大的促进作用。同时该项技术的开发应用，完全符合我国的可持续发展战略。从国家的产业政策来看，早在 1996 年国务院曾以国发 199636 号文批转国家经贸委等部门关于进一步开发资源综合利用意见的通知，意见明确指出：“凡利用余热、余压、城市垃圾和煤矸石等低热值燃料及煤层气生产电力、热力的企业，其单机容量在500kW以上，符合并网

15、条件的，电力部门都应允许并网，单机容量在1.2 万 kW以下含 1.2 万 kW）的综合利用电厂，不参加电网调峰”。国家发展改革委办公厅关于组织申报节能、节水、资源综合利用重大工程和示范工程以及现役火电厂脱硫设施设备选工程的通知料库锅炉系统包含了锅炉本体以及它的附属设备，有给水设备及其管道、清灰和输灰装置，排污装置、加药装置等，在水泥窑窑头设有窑头锅炉简称 AQC炉）和水泥窑窑尾有窑尾炉 简称 SP炉）；AQC锅炉的取风口取自篦冷机中部的热风，经沉降室后进入锅炉，由上而下分别是一层 过热器、两层 蒸发器和 一层 省煤器，锅炉受热面全部采用螺旋鳍qi）片管。最后再进入水泥生产线的电收尘器。沉降室

16、沉积的熟料粉尘由螺旋输送机送至水泥生产线的拉链机再送入熟料库；锅炉的汽水系统如下：软水箱内的软化水软水泵 除氧器的软化水 给水泵 AQC 省煤器一路至AQC 锅筒第二路至 SP炉、第三路至闪蒸）AQC蒸发器 饱和蒸汽）汽包经过汽水分离装置水在锅筒，饱和蒸汽到过热器 再次升温后的过热蒸汽）汽轮机。窑尾简称 SP炉）是 SP锅炉是利用水泥窑窑尾预热器排出的380以下废气设置一台窑尾预热器余热锅炉简称 SP 锅炉），是利用预热器一级筒出口的烟风进入锅炉产生过热蒸汽与AQC炉产生的过热蒸汽一起进入汽轮机做功；烟气从上向下分别横向冲刷过热器、七级蒸发器，气流方向与粉尘沉降方向一致。SP 炉在锅炉本体上设

17、有振打装置对锅炉内部进行清灰，防止生料灰堆积在锅炉内部受热管道上而影响锅炉的热交换能力，从而影响发电量，SP 炉沉降的生料灰送入生料斜槽再进入生料均化库；锅炉的汽水系统如下：另一路至 SP锅筒SP蒸发器 饱和蒸汽）汽包经过汽水分离装置水在锅筒，饱和蒸汽到过热器 再次升温后的过热蒸汽）汽轮机；AQC 和 SP产生的过热蒸汽并入汽轮机房的蒸汽集箱再进入汽轮机做功。文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2

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25、冷凝器，凝汽器内部空间由不锈钢管分隔成两部分，一部分为蒸汽空间，在不锈钢管壁外；另一部分是冷却水空间，在不锈钢管内；冷凝器的冷却水由循环水泵供给，蒸汽与不锈钢管外表面接触，冷却水与不锈钢管内表面接触，蒸汽放热经不锈钢管壁传给冷却水，使排汽冷却成为纯净的凝结水重新供给锅炉用水 旋转。根据电磁感应原理，导体和磁场作相对运动，当导体切割磁力线时，则导体上产生感应电动势。发电机的转子就是磁场，静子内放置的线圈就是导体。转子在静子内旋转，静子线圈切割转子磁场激发出的磁力线，于是静子线圈上就产生了文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F1

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33、K10T58/31 感应电动势。将三个静子线圈的始端引出称A、B、C 三相，接通用电设备(如电动机 线圈中就有电流流过，这样发电机就把汽轮机输入的机械能转变为发电机输出的电能，完成了变机械能为电能的任务。6.热力系统整个热力系统设计力求经济、高效、安全，系统工艺流程是由两台余热锅炉AQC、SP锅炉、闪蒸器和一套汽轮发电机组组成，辅之以冷却水系统、纯水制取系统、锅炉给水系统及锅炉粉尘输送系统。余热锅炉内进行热交换产生压力为1.25MPa、温度为320、额定蒸发量为 43t/h的过热蒸汽通入汽轮机，进行能量转换，拖动发电机向电网输送电力。(1 采用凝汽混汽式汽轮机。凝汽式是指做过功的蒸汽充分冷凝成

34、凝结水，重新进入系统循环，减少系统补充水量。混汽式是指汽轮机除主蒸汽外，另有低压饱和蒸汽导入汽轮机做功，从而提高汽轮机相对内效率，提高发电机输出功率。(2 应用热水闪蒸技术 由于 SP 出口废气还要用于原料烘干，所以SP 锅炉无省煤器，只设蒸发器和过热器，控制出炉烟温在220，仍可满足水泥生产线工艺需求。(4 采用真空除氧器。流体力学基础知识1.识记以下基本概念：1.1 流体力学：是研究静止流体的力学规律和运动流体的能量转化及能量损失规律的一门学科。1.2 质量：物体惯性的量度，是指物体所含物质的多少。物体的质量与其惯性成正比。文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10

35、ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6

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42、HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T59/31 1.3 表面力、质量力、重力、惯性力。作用在物体上的力分为表面力和质量力两种。表面力：作用在液体表面上的，并与其表面积成正比的力。表面力有外力和内力之分，内力是由于液体质点间相互作用而产生的。液体的内与外力的平衡条件是在液体的边界上。质量力：作用在液体内部每一质点上且与质量成正比的力。质量力分为重力和惯性力两种：a.重力：地球对其表面附近物体的引力。用“N”表示，即：式中 物体的重量，N；物体的质量，；g 物体的重力加速度，m/s2。惯性力：液体做加速运动时产生的力。牛顿第一定律惯性定律）：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除

43、非它受到作用力而被迫改变这种状态。它包含两个重要的物理概念：一是惯性：物体保持原有运动状态不变的特性与其他物体的作用无关的固有属性。二是力的概念。牛顿第二定律：物体受到外力的作用时，所获得的加速度a 的大小与外力F 的大小成正比，与物体的质量m成反比，加速度的方向与外力的方向相同。数学表达为：F=ma式中 F 作用力，N；m 物体的质量，；a 物体的加速度，m/s2。1N=1kg m/s2表示 1kg 质量的物体产生1m/s2加速度的力。牛顿第三定律；V流体的容积，m3。重度和密度关系：=g 1.7 流体的比容：单位质量的工质所占的容积。用“v”表示，单位是m3/，即：式中v流体的比容，m3/

44、；V流体的容积，m3；m流体的质量，。文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10W8S3G6 HB7A10E10R2T10 ZM9Z4X2K10T5文档编码:CZ5F10

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