热动认知实习报告 班级:集控 102 姓名:王双 学号:207100526 一 认识实习的任务与目的
为了更好的认识与了解专业知识,并拓展实际的知识面,我们进行了两周的热动认识实习,到南京协鑫电厂进行了参观。通过这段时间的学习和对该厂的初步认识,加深了我们对 电厂及其相关行业的了解,并对其厂内设备有了初步认识。总的来说,认识实习的目的是熟 悉热能工程专业相关企业的主要热力系统、设备技术特点及其布置,重点学习主要热力设备 的结构和基本原理,为学习后续课程建立感性认识,奠定必要的基础。
二、电厂的生产过程
火力发电厂的生产过程实质上是四个能量形态的转换过程,首先化石燃料的化学能经过 燃烧转变为热能,这个过程在蒸汽锅炉或燃汽机的燃烧室内完成;再是热能转变为机械能, 这个过程在蒸汽机或燃汽轮机完成;最后通过发电机将机械能转变成电能。
火力发电厂的原料就是原煤。 原煤一般用火车运送到发电厂的储煤场, 再用输煤皮带输 送到煤斗。原煤从煤都落下由给煤机送入磨煤机磨成煤粉,并同时送入热空气来干燥和输送 煤粉。形成的煤粉空气混合物经分离器分离后,合格的煤粉经过排粉机送入输粉管,通过燃 烧器喷入锅炉的炉膛中燃烧。 燃料燃烧所需要的热空气由送风机送入锅炉的空气预热器中加 热,预热后的热空气,经过风道一部分送入磨煤机作干燥以及送粉之外,另一部分直接引至
燃烧器进入炉膛。 燃烧生成的高温烟气,在引风机的作用下依次流过炉膛,水冷壁管,过热 器,省煤器,空气预热器,同时逐步将烟气的热能传给工质以及空气,自身变成低温烟气, 经除尘器净化后的烟气由引风机抽出,经烟囱排入大气。煤燃烧后生成
的灰渣,其中大的灰 子会因自重从气流中分离出来,沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态渣,最后由排渣装置排 入灰渣沟,再由灰渣泵送到灰渣场。大量的细小的灰粒(飞灰则随烟气带走,经除尘器分 离后也送到灰渣沟。
锅炉给水先进入省煤器预热到接近饱和温度, 后经蒸发器受热面加热为饱和蒸汽, 再经 过热器被加热为过热蒸汽, 此蒸汽又称为主蒸汽。 经过以上流程, 就完了燃料的输送和燃烧、蒸汽的生成燃物(灰、渣、烟气的处理及排出。 由锅炉过热气出来的主蒸汽经过主蒸汽管 道进入汽轮机膨胀作功,冲转汽轮机,从而带动发电机发电。从汽轮机排出的乏汽排入凝汽 器,在此被凝结冷却成水,此凝结水称为主凝结水。主凝结水通过凝结水泵送入低压加热器, 有汽轮机抽出部分蒸汽后再进入除氧器,在其中通过继续加热除去溶于水中的各种气体(主 要是氧气。经化学车间处理后的补给水(软水与主凝结水汇于除氧器的水箱,成为锅炉 的给水,再经过给水泵升压后送往高压加热器,汽轮机高压部分抽出一定的蒸汽加热,然后 送入锅炉,从而使工质完成一个热力循环。
循环水泵将冷却水(又称循环水送往凝结器,吸收乏气热量后,在缺水的地区或离河 道较远的电厂,则需要高性能冷却水塔或喷水池等循环水冷设备,从而实现闭式循环冷却水 系统。 经过以上流程, 就完成了蒸汽的热能转换为机械能, 电能, 以及锅炉给水供应的过程。
因此火力发电厂是由炉,机,电三大部分和各自相应的辅助设备及系统组成的复杂的能源转 换的动力厂。
三、动力部分主要设备
火电厂主要由三大设备组成:锅炉、汽轮机和电机。
1、锅炉
锅炉是由燃烧室和烟道组成,主要任务是使燃料通过燃烧将化学能转化为热能, 从而获得一定数量和质量的蒸汽,其燃烧室是由水冷壁,下降管、联箱和气包组成。
受 热面,形成循环系统。在烟道中布置着过热器、省煤器和空气预热器等设备吸收烟道中 的余热,降低排烟温度,节省燃料,减少煤耗,提高锅炉利用效率。
火电厂中锅炉完成就是通过燃烧, 把燃料的化学能转换成热能的能量转换过程, 在锅炉 机组中的能量转换包括三个过程:燃料的燃烧过程、传热过程和水的汽化过程。燃料和空气 中的氧,在锅炉燃烧室中混合,氧化燃烧,生成高温烟气,这个过程就是燃烧过程。高温烟 气通过锅炉的各个受热面传热, 将热能传给锅炉的工质 —— 水。 水吸热后汽化变成饱和蒸汽, 饱和蒸汽进一步吸热变成高温的过热蒸汽,这就是传热与水的汽化过程。
锅炉主体部分: (1汽包的结构和布置方式
汽包(亦称锅通是自然循环及强制循环锅炉最终要的受压组件,无汽包则不存在循环 回路。汽包的主要作用有:是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽,用它来保证过路 正常的水循环。汽包内部装有汽水分离器及连续排污装置,用以保证锅炉正常的水循环。存 有一定的水量,因而具有蓄热能力,可缓和气压的变化速度,有利于锅炉运行调节。
(2下降管,炉水泵,定期排污
汽包底部焊有 5根下降管管接头,下降管安装在汽包最底部,其目的是使下降管入口的 上部有最大的水层高度,有利于下降管进口处工质汽化而导致下降管带汽。
(3水冷壁的结构,管径,布置方式
炉膛四周炉墙上敷设的受热面通常称为水冷壁。中压自然循环锅炉的水冷壁全部都是蒸 发受热面。高压、超高压和亚临界压力锅炉的水冷壁主要是蒸发受热面,在炉膛的上部常布 置有辐射式过热器,或辐射式再热器。在直流锅炉中,水冷壁既是水加热和蒸发的受热面, 又是过热器受热面,但水冷壁仍然主要是蒸发受热面。
(4省煤器和空气预热器的结构和布置方式
省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的最后或对流烟道的下方。进入这些受热 面的烟气温度较低,故通常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。
省煤器使利用锅炉尾部烟气的热量来加热给水的一种热交换装置。 他可以降低排烟温度, 提高锅炉效率,节省燃料。由于给水进入锅炉蒸发受热面之前,先在省煤器中加热,这样可 以减少了水在蒸发受热面内的吸热量,采用省煤器可以取代部分蒸发受热面。而且,省煤器 中的工质是水,其温度要比给水压力下的饱和温度要低得多,加上在省煤器中工质是强制流 动,逆流传热,传热系数较高。此外,给水通过省煤器后,可使进入汽包的给水温度提高, 减少了给水与汽包壁之间的温差,从而降低了汽包的热应力。因此,省煤器的作用不仅是省 煤,实际上已成为现代锅炉中不可缺少的一个组成部件。
空气预热器不仅能吸收排烟中的热量,降低排烟温度,从而提高锅炉效率;而且由于空 气的余热,改善了燃料的着火条件,强化了燃烧过程,减少了不完全燃烧热损失,这对 于燃用难着火的无烟煤来说尤为重要。使用预热空气,可使炉膛温度提高,强化炉膛辐 射热交换, 使吸收同样辐射热的水冷壁受热面可以减少。 较高温度的预热空气送到治煤 粉系统作为干燥剂。 因此, 空气预热器也成为现代大型锅炉机组中不可缺少的重要组成 部件。
2、汽轮机
汽轮机是发电厂的的原动机,它是把蒸汽的热能转化为大轴的机械能。通过锅炉与 汽轮机之间的热力系统完成工质的汽水循环,热力系统包括凝汽冷却系统,回热加热系统、
疏水系统以及补水系统等若干子系统,并利用各种热力设备来完成各自的功能。凝汽冷却系 统主要使汽轮机的出口汽造成真空,让进入汽轮机的出口汽及工作蒸汽从高的压力和温度, 膨胀到可能达到的最低压力,尽可能多的放出热量变为机械能。同时,使乏汽加以冷却凝结 成水,该系统由凝汽器、抽汽器、冷水塔及管道等主要设备组成。回热加热系统的主要作用 是减少进入凝汽器的蒸汽量,以减少热量损
失,提高热效率,利用汽轮机的各级抽汽,在逐 级加热器中给水加热,该系统的主要设备有回热加热器、除氧器等。随机组的型式和供热要 求的不同,抽汽的级数和压力也不同。为保证热力系统的正常工作且适应电能负荷的变化要 求,汽轮机设置有调速系统,用调速器来保证汽轮机的转速在允许的范围内变化。同时在汽 轮机上还装设有保护装置,最常见的有危机保安器、盘车装置以及轴向装置等。 汽轮机按工 作原理分为两类:冲动式汽轮机和反动式汽轮机。
喷嘴栅和与其相配的动叶栅组成汽轮机中最基本的工作单元“级”,不同的级顺序串联 构成多级汽轮机。蒸汽在级中以不同方式进行能量转换,便形成不同工作原理的汽轮机,即 冲动式汽轮机和反动式汽轮机。
(1冲动式汽轮机。主要有冲动级组成,在级中蒸汽基本上再喷嘴栅中膨胀,在动叶栅 中只有少量膨胀。
(2反动式汽轮机。主要有反动级组成,蒸汽在汽轮机的静叶栅和动叶栅中都有相当适 度的膨胀。
2.转子静子等部分组成及功能
汽轮机的转动部分称为转子,他是汽轮机最重要的部件之一,担负着工质能量转换和传 递扭矩的任务。转子的工作条件相当复杂,他处于高温工质中,并以高速旋转,因此他承受 着叶片、叶轮、主轴本身质量离心力所引起的巨大盈利以及由于温度分布不均匀引起的热应 力。另一方面,蒸汽作用在动叶栅上的力矩,通过转子的叶轮、主轴和联轴器传递给电机。 汽缸即汽轮机的外壳。其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开。以形成蒸汽热能转换 为机械能的而封闭气室。气缸内装有喷嘴(静叶、隔板、隔板套(静叶持环、气封等部 件。他们统称为静子。
汽轮机运转时,高速旋转,汽缸、隔板等静体固定不动,因此转子与静子之间需要留有 适当的空隙,从而不相互碰撞。然而间隙的存在就要导致露气,这样不仅会降低机组效率, 还会影响机组的安全运行。为了减少蒸汽泄露和防止空气漏人,需要有密
封装置,通常称为 气封。气封按其安装位置的不同,可分为流通部分气封、隔板气封、轴端气封。反动式汽轮 机还装有高中亚平衡活塞气封和低压平衡活塞气封。
3.凝汽器及加热器
凝汽器是用循环冷却水使汽轮机排出的蒸汽凝结,在汽机排汽空间建立并维持所需的真 空,并回收纯净的凝结水供给锅炉给水,提高了机组的热效率。
高压加热器是用汽轮机抽汽加热锅炉给水来提高给水温度,以提高机组的热经济性。高 压加热器由壳体、管板、管束、隔板等部件组成。高压给水加热器为单列卧式表面凝结型换 热器,水室采用自密封结构。
高加壳体为全焊接结构,由钢板焊接组成。为了便于壳体的拆移,安装了吊耳和壳体滚 轮,并使其运行时自由膨胀。为防止壳体变形,每台有过热蒸汽冷却段加热器均设置护罩和 档板。所有加热器的蒸汽入口和疏水入口处(在壳体内均装有不锈钢防冲板,以防管子受 汽水直接冲击和引起振动和腐蚀。
高压加热器由过热蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段组成。过热蒸汽冷却段是利用从汽 轮机抽出的过热蒸汽的一部分显热来提高给水温度, 位于给水出口流程侧, 并有包壳板密闭。 过热蒸汽在一组隔板的导向下以适当的线速度和质量速度均匀的流过管子,并使蒸汽留有足 够的过热度以保证蒸汽离开该段时呈干燥状态,这样,当蒸汽离开该段进入凝结段时,可防 止湿蒸汽冲蚀和水蚀的损害。凝结段是利用蒸汽冷凝时的潜热加热给水,一组隔板使蒸汽沿 着加热器长度方向均匀的分布,起支撑传热管作用。进入该段的蒸汽,根据气体冷却原理, 自动平衡,直至由饱和蒸汽冷凝成饱和的凝结水,并汇集在加热器的尾部或底部,收聚非凝 结气体的排气管必须置于管束最低压力处以及壳体内容易聚非冷凝气体处。非冷凝气体的集
聚影响了有效传热,因而降低了效率并造成腐蚀。疏水冷却段是把离开凝结段的疏水的热量 传给进入加热器的给水, 而使疏水温度降至饱和温度以下。 疏水冷却段位于给水进口流程侧, 并有包壳板密闭。疏水温度降低后,当流向下一个压力较低的加热器时,减弱了在管道内发 生汽化的趋势。包壳板在内部与加热器壳侧的总体
部分隔开,从端板和吸入口或进口端保持 一定的疏水水位,使该段密闭。疏水进入该段,由一组隔板引导流动,从疏水出口管输出。
3、电机
锅炉产生的新蒸汽进入汽轮机后逐级进行膨胀 , 蒸汽部分热能转化为汽流的动能高速汽流 施加作用于汽轮机的叶片上 , 推动了叶轮连同整个转子旋转 , 汽流的动能于是转换为汽轮机轴 上的机械能 .汽轮机带动发电机利用切割磁力线感应原理 , 将原动机的机械能转化为电能转 动 .
四、电气部分
发电厂的主控制中心设在主控制室,又称中央控制室。对中小型容量的电厂,一般对电 气设备进行集中控制,而对大中型的发电厂则更多的采用对机、炉、电统一调度的单元监控 单元控制方式。当电厂容量大、机组台数、接线复杂、出现回路数较多时,还设有网络控制 室,通常简称网控。电气主接线是电厂的的主系统,反映着发电厂的总装机容量,台数及主 要电气设备的数量、布局、技术规范、连接形式及各回路间的关系。接线的基本形式可归纳
为母线制形式如:单母线、双母线,一个半断路器接线等和无母线制接线如桥型接线、角型 接线和单元接线等。
在发电厂中变压器可用作电压升高或降低,将电能传送给用户或电力系统,通常称为主变 压器,用于不同的升高电压系统之间,作为相互能量转移的变压器,通常称为联络变压器。 供给发电厂本身用电的变压器称为厂用变压器。
高压断路器是开关设备中比较完善的一种开关设备。它有灭弧装置,通常可以切断负荷 电流和短路电流。 根据灭弧介质的不同可以分为:油断路器、空气断路器、SF6断路器等。 隔 离开关是用来隔离和切断电源和倒换电路的开关设备。本身没有灭弧装置。主要用于检修电 路和设备时,与电源形成明显的断口。在电路中与断路器串联使用,操作时必须按照规定的 顺序,避免带负荷拉闸,合闸时先合隔离开关,后合断路器,跳闸时先跳断路器,后跳隔离 开关。
发电厂为保证安全运行,对各主要的电器设备都采用纪电保护装置,并分别由几种保护 构成主保护和后备保护。相互配合反映其事故与异常。例如利用电路在发生短路故障时,会 出现电流增大的特点,通过继电器及辅助设备构成过电流保护装置,利用比较被保护设备各 端的电流大小和相位差别,用继电器构成差动保护装置等。利用测量仪表监视发电厂各个回 路的电能质量、负荷大小以及某些设备和装置的运行状态,作为分析电厂的经济运行指标和 事故分析依据。这就是测量系统的作用。
现代化大中型的发电厂,都日趋于自动化和利用计算机实现程序测量和监控,在厂用电 系统中普遍采用备用电源自动投入装置,以保证厂用电的供电可靠性;在输电线路上广泛采 用自动重合闸装置来提高供电可靠性和电力系统并连运行的稳定性;发电厂的同期并列是经 常的、重要的一项操作,最常采用的是手动准同期和自同期;发电机的励磁系统概括为电机 励磁系统和半导体励磁系统两类。在运行中为保证电压恒定以及事故状态下尽可能维持电力 系统稳定运行,提高发电、供电的可靠性,都采用自动励磁调节装置。
大气过电压对发电厂的配电装置及建筑物构成了威胁。为防范雷击常采用避雷针;防止 感应雷和行波的侵入而采用避雷器。发电厂为了人身和设备的安全,必须对设备进行接地和 接零。接地一般分为工作接地、保护接地和防雷接地。
五 主要辅助设备
火电厂主要辅助设备有风机,泵以及回热加热器等。这里只介绍主要水泵、风机和回热 加热器。
(一电厂主要水泵
泵是把机械能转变成液体压力势能和动能的一种动力设备, 它是维持火电厂蒸汽动力循 环不可缺少的设备,是火电厂的主要辅助设备之一。
在火电中应用泵的地方很多。 为了使凝汽器中的空气和其他不凝气体的排出, 要用到真 空泵或射水泵;为了排出加热器和管路等中的疏水,要用到疏水泵;火电厂
蒸汽动力循环过 程中,会存在着汽水损失,因此要用到补充水泵;为了冷却火电厂大型旋转机械的轴承或其 润滑油等,要用到工业水泵以提供冷却水;汽轮发电机组的油系统中,要用到顶轴油泵、启 动油泵和主油泵等,以提供润滑油和调节用油。
泵的主要性能参数有:流量、扬程、功率、效率、转速和必须气浊余量等。火电厂中的泵 多数属于叶片式泵,并以离心泵为主。以离心泵为例,火电厂主要的泵的工作原理:泵轴通 过传动机构与原动机轴联结,原动机带动泵轴及叶轮旋转,流过泵的液体在叶轮中叶片的作 用下也产生旋转,并获得能量,液体获得的能量主要是来自旋转时产生的离心力的作用。 (二火电厂主要风机
风机是把机械能转变成气体压力势能和动能的一种动力设备,它是火电厂的主要辅助设 备之一。在火电厂中的风机主要用在锅炉的烟风系统和制粉系统中,用于输送空气、烟气和 空气煤粉混合物等,主要有送风机、引风机和排粉风机。
风机的主要性能参数有:流量、全压、功率、效率和转速等。火电厂的主要风机为通风机, 气体在通风机内的升压较小,气体的密度变化不大,所以气体在通风机中的运动特性与液体 在泵中的运动特性比较接近,因此风机与泵之间有许多共同的特性。
火电厂主要回热加热器
火电厂的回热加热器是指利用汽轮机的中间抽汽来加热机组凝结水或给水的装置。回热 加热器的类型按加热器中汽水介质的传热方式分, 有混合式和表面式两种。 在混合加热器中, 汽、水两种介质直接混合并进行传热。而在表面式加热器中,汽、水两种介质通过金属表面 来实现热量的传递。表面式加热器按布置形式分,有立式和卧式两种;按被加热的水侧压力 来分,有低压加热器和高压加热器两种。从凝汽器到除氧器之间的表面式回热加热器为低压 加热器;除氧器到锅炉之间的回热加热器为高压加热器。
六.心得体会
两周的认识实习,经过老师的讲解和观看相关的视频图片,我们对热电厂的锅炉、汽轮 机、辅机等以及电厂的生产过程有了一个较为全面的认识。我们首先在学校实验室参观了电 厂模型及各种设备模型。 5月 28日上午,到达装机容量较小的南京协鑫污泥发电厂,在进行 了安全教育之后,便跟着值班师傅认真的开始了参观实习。大家都遵守电厂的各种规章制度 以及老师提出的各项要求,遇到不懂的地方就虚心向带我们的师傅们请教,师傅们也都很热 心的为我们解答。通过这次实习,我们不仅将在学校的理论知识与具体的生产实践结合了起 来,而且通过两周的学习和老师的讲解以及电厂师傅们的讲解,我们对电厂的生产流程,锅 炉和汽轮机的工作原理以及其位置布置结构和组成部件,生产过程化水,治煤,脱硫与除尘 的流程有了更深刻的理解。我们对火力发电厂的发电流程有了进一步认识。
这次实习我学到了许许多多的只能在实践中才能获得的知识,了解了火电厂的大致情况 及其运作流程。在当今的这个经济迅猛发展中的中国,电力有着起不可动摇的地位。生产实习是大学阶段的一个重要实践环节,是每一个大学生都应该参与的。这次实习为今后更好的 理论学习打下基础,我们学到了很多关于电厂热力系统的知识,对电厂的主体生产设备及其 工作流程有了大体的认识,为我们的学习和以后的工作打下了一定的基础。
