火力大電廠實習目的及意義

一. 實習的目的和意義

本次實習的任務是熟悉熱能與動力工程專業相關企業，主要是火力發電廠的主要熱力系統及其佈置。本次參觀的地點是電廠模型室，南京協鑫污泥發電廠，南京汽輪機制造廠。目的旨在讓學生在短暫的認識實習期間，切實對火力發電廠主要生產設備的基本結構、工作原理及性能等有一個系統、全面的瞭解，並未後續專業課程的學習提供必要的感性認識和基礎知識。

火力發電廠是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學能產出電能的工廠，即為燃料的化學能→蒸汽的熱勢能→機械能→電能。在鍋爐中，燃料的化學能轉變為蒸汽的熱能，在汽輪機中，蒸汽的熱能轉變為輪子旋轉的機械能，在發電機中機械能轉變為電能。爐、機、電是火電廠中的主要設備，亦稱三大主機。輔助三大主機的設備稱為輔助設備簡稱輔機。主機與輔機及其相連的管道、線路等稱為系統。徐塘火力發電廠的原料就是原煤。原煤用車或船運送到發電廠的儲煤場(南京協鑫污泥發電廠是用運煤船到電廠碼頭)，再用輸煤皮帶輸送到煤鬥。再從煤鬥落下由給煤機送入磨煤機磨成煤粉，並同時輸送熱空氣來乾燥和輸送煤粉。最後送入鍋爐的爐膛中燃燒。燃料燃燒所需要的熱空氣由送風機送入鍋爐的空氣預熱器中加熱，預熱後的熱空氣，經過風道一部分送入磨煤機作乾燥以及送煤粉，另一部分直接引至燃燒器進入爐膛。燃燒生成的高温煙氣，在引風機的作用下先沿着鍋爐的倒“u”形煙道依次流過爐膛，水冷壁管，過熱器，省煤器，空氣預熱器，同時逐步將煙氣的熱能傳給工質以及空氣，自身變成低温煙氣，經除塵器和脱硫裝置的淨化後在排入大氣。煤燃燒後生成的灰渣，其中大的灰子會因自重從氣流中分離出來，沉降到爐膛底部的冷灰鬥中形成固態渣，最後由排渣裝置排入灰渣溝，再由灰渣泵送到灰渣場。大量的細小的灰粒(飛灰)則隨煙氣帶走，經除塵器分離後也送到灰渣溝。爐給水先進入省煤器預熱到接近飽和温度，後經蒸發器受熱面加熱為飽和蒸汽，再經過熱器被加熱為過熱蒸汽，此蒸汽又稱為主蒸汽。經過以上流程，就完了燃料的輸送和燃燒、蒸汽的生成燃物(灰、渣、煙氣)的處理及排出。由鍋爐過熱氣出來的主蒸汽經過主蒸汽管道進入汽輪機膨脹做功，衝轉汽輪機，從而帶動發電機發電。從汽輪機排出的乏汽排入凝汽器，在此被凝結冷卻成水，此凝結水稱為主凝結水。主凝結水通過凝結水泵送入低壓加熱器，有汽輪機抽出部分蒸汽後再進入除氧器，在其中通過繼續加熱除去溶於水中的各種氣體(主要是氧氣)。經化學車間處理後的補給水與主凝結水匯於除氧器的水箱，成為鍋爐的給水，再經過給水泵升壓後送往高壓加熱器，汽輪機高壓部分抽出一定的蒸汽加熱，然後送入鍋爐，從而使工質完成一個熱力循環。循環水泵將冷卻水(又稱循環水)送往凝結器，這就形成循環冷卻水系統。經過以上流程，就完成了蒸汽的熱能轉換為機械能，電能，以及鍋爐給水供應的過程。因此火力發電廠是由爐，機，電三大部分和各自相應的輔助設備及系統組成的複雜的能源轉換的動力廠。

二. 鍋爐部分

1. 整體概況

鍋爐是火力發電廠的三大主要設備之一，他的作用是將水變成高温高壓的蒸汽。鍋爐是進行燃料燃燒、傳熱和使水汽化三種過程的總和裝置。

(1) 南京協鑫污泥發電廠鍋爐工作示意圖

(2) 鍋爐的技術參數

名稱

單位

鍋爐最大連續出力

鍋爐額定出力

過熱蒸汽

蒸汽流量

t/h

出口蒸汽壓力

mpa

出口蒸汽温度

在熱蒸汽

蒸汽流量

t/h

蒸汽壓力，出口/進口

mpa

蒸汽温度，出口/進口

給水温度

2. 鍋爐系統

(1)汽水系統：給水加熱、蒸發、過熱的整個過程中的設備。由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、再熱器等設備組成。

(2)風煙系統：風經過加熱，與燃料燃燒生成煙氣，煙氣放熱，排入大氣整個過程經過的設備。

(3)制粉系統：原煤磨製成煤粉，再送入粉倉，爐膛整個過程中經過的設備。主要部件有磨煤機、給煤機、煤粉分離器等。

3. 鍋爐本體設備結構

(1) 汽包的結構和佈置方式

汽包(亦稱鍋通)是自然循環及強制循環鍋爐最終要的受壓組件，無汽包則不存在循環迴路。汽包的主要作用有：是工質加熱、蒸發、過熱三個過程的連接樞紐，用它來保證過路正常的水循環。汽包內部裝有汽水分離器及連續排污裝置，用以保證鍋爐正常的水循環。存有一定的水量，因而具有蓄熱能力，可緩和氣壓的變化速度，有利於鍋爐運行調節。

汽包

(2) 下降管，爐水泵，定期排污

汽包底部焊有5根下降管管接頭，下降管安裝在汽包最底部，其目的是使下降管入口的上部有最大的水層高度，有利於下降管進口處工質汽化而導致下降管帶汽

(3) 水冷壁的結構，管徑，佈置方式

爐膛四周爐牆上敷設的受熱面通常稱為水冷壁。中壓自然循環鍋爐的水冷壁全部都是蒸發受熱面。高壓、超高壓和亞臨界壓力鍋爐的水冷壁主要是蒸發受熱面，在爐膛的上部常佈置有輻射式過熱器，或輻射式再熱器。在直流鍋爐中，水冷壁既是水加熱和蒸發的受熱面，又是過熱器受熱面，但水冷壁仍然主要是蒸發受熱面。

(4) 省煤器和空氣預熱器的結構和佈置方式

省煤器和空氣預熱器通常佈置在鍋爐對流煙道的最後或對流煙道的下方。進入這些受熱面的煙氣温度較低，故通常把這兩個受熱面稱為尾部受熱面或低温受熱面。

省煤器使利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱給水的一種熱交換裝置。他可以降低排煙温度，提高鍋爐效率，節省燃料。由於給水進入鍋爐蒸發受熱面之前，先在省煤器中加熱，這樣可以減少了水在蒸發受熱面內的吸熱量，採用省煤器可以取代部分蒸發受熱面。而且，省煤器中的工質是水，其温度要比給水壓力下的飽和温度要低得多，加上在省煤器中工質是強制流動，逆流傳熱，傳熱係數較高。此外，給水通過省煤器後，可使進入汽包的給水温度提高，減少了給水與汽包壁之間的温差，從而降低了汽包的熱應力。因此，省煤器的作用不僅是省煤，實際上已成為現代鍋爐中不可缺少的一個組成部件。

空氣預熱器不僅能吸收排煙中的熱量，降低排煙温度，從而提高鍋爐效率;而且由於空氣的餘熱，改善了燃料的着火條件，強化了燃燒過程，減少了不完全燃燒熱損失，這對於燃用難着火的無煙煤來説尤為重要。使用預熱空氣，可使爐膛温度提高，強化爐膛輻射熱交換，使吸收同樣輻射熱的水冷壁受熱面可以減少。較高温度的預熱空氣送到治煤粉系統作為乾燥劑。因此，空氣預熱器也成為現代大型鍋爐機組中不可缺少的重要組成部件。

三. 汽輪機

1. 整機概況

汽輪機是以蒸汽為工質的旋轉式熱能動力機械，與其他原動機相比，它具有單機功率大、效率高、運轉平穩和使用壽命長的優點。

南京協鑫污泥發電廠2#汽輪機

汽輪機的主要用途是作為發電用的原動機。汽輪機必須與鍋爐、發電機、以及凝汽器、加熱器、泵等機械設備組成成套裝置，共同工作。具有一定壓力和温度的蒸汽來自鍋爐，經主氣閥和調節氣閥進入汽輪機內，一次流過一系列環形安裝的噴嘴柵和動葉柵而膨脹做功，將其熱能轉換成推動汽輪機轉子旋轉的機械功，通過聯軸器驅動其他機械，這裏指發電機做功。在火電廠中，膨脹做工後的蒸汽有汽輪機排氣部分被引入冷凝器，想冷卻水放熱而凝結。凝結水再經泵輸送至加熱器中加熱後作為鍋爐給水，循環工作。

汽輪機按工作原理分為兩類：衝動式汽輪機和反動式汽輪機。

噴嘴柵和與其相配的動葉柵組成汽輪機中最基本的工作單元“級”，不同的級順序串聯構成多級汽輪機。蒸汽在級中以不同方式進行能量轉換，便形成不同工作原理的汽輪機，即衝動式汽輪機和反動式汽輪機。

(1)衝動式汽輪機。主要有衝動級組成，在級中蒸汽基本上再噴嘴柵中膨脹，在動葉柵中只有少量膨脹。

(2)反動式汽輪機。主要有反動級組成，蒸汽在汽輪機的靜葉柵和動葉柵中都有相當適度的膨脹。

2. 轉子靜子等部分組成及功能

汽輪機的轉動部分稱為轉子，他是汽輪機最重要的部件之一，擔負着工質能量轉換和傳遞扭矩的任務。轉子的工作條件相當複雜，他處於高温工質中，並以高速旋轉，因此他承受着葉片、葉輪、主軸本身質量離心力所引起的巨大盈利以及由於温度分佈不均勻引起的熱應力。另一方面，蒸汽作用在動葉柵上的力矩，通過轉子的葉輪、主軸和聯軸器傳遞給電機。

汽缸即汽輪機的外殼。其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔開。以形成蒸汽熱能轉換為機械能的而封閉氣室。氣缸內裝有噴嘴(靜葉)、隔板、隔板套(靜葉持環)、氣封等部件。他們統稱為靜子。

汽輪機運轉時，轉自高速旋轉，汽缸、隔板等靜體固定不動，因此轉子與靜子之間需要留有適當的空隙，從而不相互碰撞。然而間隙的存在就要導致露氣，這樣不僅會降低機組效率，還會影響機組的安全運行。為了減少蒸汽泄露和防止空氣漏人，需要有密封裝置，通常稱為氣封。氣封按其安裝位置的不同，可分為流通部分氣封、隔板氣封、軸端氣封。反動式汽輪機還裝有高中亞平衡活塞氣封和低壓平衡活塞氣封。

3. 凝汽器及加熱器

凝汽器是用循環冷卻水使汽輪機排出的蒸汽凝結，在汽機排汽空間建立並維持所需的真空，並回收純淨的凝結水供給鍋爐給水，提高了機組的熱效率

高壓加熱器是用汽輪機抽汽加熱鍋爐給水來提高給水温度，以提高機組的熱經濟性。高壓加熱器由殼體、管板、管束、隔板等部件組成。高壓給水加熱器為單列卧式表面凝結型換熱器，水室採用自密封結構。

高加殼體為全焊接結構，由鋼板焊接組成。為了便於殼體的拆移，安裝了吊耳和殼體滾輪，並使其運行時自由膨脹。為防止殼體變形，每台有過熱蒸汽冷卻段加熱器均設置護罩和檔板。所有加熱器的蒸汽入口和疏水入口處(在殼體內)均裝有不鏽鋼防衝板，以防管子受汽水直接衝擊和引起振動和腐蝕。

高壓加熱器由過熱蒸汽冷卻段、凝結段和疏水冷卻段組成。過熱蒸汽冷卻段是利用從汽輪機抽出的過熱蒸汽的一部分顯熱來提高給水温度，位於給水出口流程側，並有包殼板密閉。過熱蒸汽在一組隔板的導向下以適當的線速度和質量速度均勻的流過管子，並使蒸汽留有足夠的過熱度以保證蒸汽離開該段時呈乾燥狀態，這樣，當蒸汽離開該段進入凝結段時，可防止濕蒸汽沖蝕和水蝕的損害。凝結段是利用蒸汽冷凝時的潛熱加熱給水，一組隔板使蒸汽沿着加熱器長度方向均勻的分佈，起支撐傳熱管作用。進入該段的蒸汽，根據氣體冷卻原理，自動平衡，直至由飽和蒸汽冷凝成飽和的凝結水，並彙集在加熱器的尾部或底部，收聚非凝結氣體的排氣管必須置於管束最低壓力處以及殼體內容易聚非冷凝氣體處。非冷凝氣體的集聚影響了有效傳熱，因而降低了效率並造成腐蝕。疏水冷卻段是把離開凝結段的疏水的熱量傳給進入加熱器的給水，而使疏水温度

降至飽和温度以下。疏水冷卻段位於給水進口流程側，並有包殼板密閉。疏水温度降低後，當流向下一個壓力較低的加熱器時，減弱了在管道內發生汽化的趨勢。包殼板在內部與加熱器殼側的總體部分隔開，從端板和吸入口或進口端保持一定的疏水水位，使該段密閉。疏水進入該段，由一組隔板引導流動，從疏水出口管輸出。

四. 系統和輔機

1. 泵

泵是把機械能轉變成液體壓力勢能和動能的一種動力設備，他是維持火電廠蒸汽動力循環的不可缺少的設備，是火電廠的主要輔助設備之一。在火力發電廠中應用泵的地方非常多，例如，用給水泵向鍋爐提供給水，用凝結水泵從凝汽器熱井中抽送凝結水，用循環水泵向凝汽器供應冷卻水。火電廠中的泵都直接或間接的參與生產過程，他們的安全直接影響到火電廠的生產安全。

凝結水泵

給水泵

2. 風機

風機是把機械能轉變成氣體壓力勢能和動能的一種動力設備，是火電廠的主要輔助設備之一。在火電場中的風機主要使用在鍋爐的煙風系統和制粉系統中，用於輸送空氣、煙氣和空氣煤粉混合物等，主要有送風機、引風機、一次風機和排粉風機。

火電廠中的這些風機都直接參與生產過程，他們的安全可靠直接影響道火電廠的安全生產。這些風機消耗的電能也很大，他們的軸功率下則幾百千瓦，大則上千千瓦，其用電量與火電廠的泵大體相當。所以，對風機的安全、經濟運行必須引起足夠的認識，對風機的維修保養也應予以高度的重視，才能確保電廠的總體安全與經濟。

五. 心得體會

短學期的認識實習，學校院系對我們進行理論知識的講授。經過老師的講解和觀看相關的視頻圖片，我們對熱電廠的鍋爐、汽輪機、輔機等以及電廠的生產過程有了一個較為全面的認識。9月 6日上午，我們首先在學校實驗室參觀了電廠模型及各種設備模型。然後分組到達裝機容量較小的南京協鑫污泥發電廠，在進行了安全教育之後，接着分組，最後便跟着值班師傅認真的開始了參觀實習。大家都遵守電廠的各種規章制度以及老師提出的各項要求，遇到不懂的地方就虛心向帶我們的師傅們請教，師傅們也都很熱心的為我們解答。通過這次實習，我們不僅將在學校的理論知識與具體的生產實踐結合了起來，而且通過師傅們的講解，對電廠的生產流程，化水，治煤，脱硫與除塵的流程有了更深刻的理解。通過對南京協鑫污泥發電廠的參觀和師傅老師們的詳細地講解，我們對火力發電廠的發電流程有了進一步認識。

這次實習我學到了許許多多的只能在實踐中才能獲得的知識，瞭解了火電廠的大致情況及其運作流程。在當今的這個經濟迅猛發展中的中國，電力有着起不可動搖的地位。生產實習是大學階段的一個重要實踐環節，是每一個大學生都應該參與的。這次實習為今後更好的理論學習打下基礎，進一步認識到電力生產的重要性，並充分體現了我們熱能專業注重實踐的特色… …