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1、 燃煤电站系统简介燃煤电站系统简介 135MW机组机组火电厂的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。根据所利用的动力能源形式可分为火力发电厂、水力发电厂（水电站）、原子能发电厂（核电站）、地热发电厂、风力发电厂和太阳能发电厂等。火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气等燃料将化学能转变成电能的工厂。又分别称为燃煤电站、燃油电站、燃气电站和燃气轮机电站。火电厂按其功用可分为两类，即凝汽式电厂和热电厂。前者仅向用户提供电能，而热电厂除给用户提供电能外，还向用户提供蒸汽和热水。燃气轮机电站也属于前者的范畴，只是中间的能量转换（化学能到机械能）方式不同。火电厂的容量大小各异，具体形
2、式也不尽相同，但就其生产过程来说却是相似的。下图是燃煤电厂的生产过程示意图。燃烧系统：煤用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带，经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉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，最后进入静电除尘器，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。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面除了提高进入锅炉的空气温度，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预
3、热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉（一次风），另一股直接送入炉膛助燃（二次风）。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从静电除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。汽水系统：在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。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，吸收着煤燃烧过程中放出的热量。部分水在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，成为过热蒸汽。过热蒸
4、汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的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。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，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，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。高、低压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，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。电力系统：汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起
5、。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一小直流发电机，叫励磁机。励磁机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。以上分析虽然较为繁杂，但从能量转换的角度看却很简单，即燃料的化学能蒸汽的热势能机械能电能。在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为转子旋转的机械能；在发电机中，机械能切割磁力线转变为电能。炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。与
6、三大主机相辅工作的设备成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：供水系统；燃煤的输送系统；化学水处理系统；除灰系统；制氢系统（氢冷发电机）；厂用电系统；仪表、控制系统；脱硫脱硝系统等。这些辅助生产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。大型火电厂为了的保证这些设备的正常运转，现场装有大量的仪表，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，及时地对主辅设备进行调节。现代化的火电厂，已采用了先进的计算机分散控制系统DCS。控制系统可以对整个生产过程进行
7、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。燃煤电厂的辅助生产系统1.供水系统2.燃煤的输送系统3.除灰系统4.化学水处理系统5.厂用电系统6.仪表、控制系统1.供水系统供水系统通常有直流式和循环式两种：1)直流式供水系统当火电厂建设在大江、大河附近或海边时，一般采用直接利用江/河/海水的供水系统。需要的冷却水由设在河边/岸边取水口泵房的循环水泵抽入，供冷凝器使用后再排入下游的河道/海里出水口，排水温度比进水温度高10。这种直流式最大的特点是系统简单，但取水量大受自然环境影响大，也造成一定的热污染，影响
8、生态环境，目前采用江/河边的直冷式受到严格限制，但海边采用较为多见。2)循环式供水系统这种循环式供水系统冷却水在冷凝器和冷却设备之间往复循环使用。循环水泵一般设在汽轮机厂房内/附近。水源可以引用江、河、海水或地下水。冷却设备中，热水与温度较低的空气接触后，一部分被蒸发排入大气，将热气带走，因此要损失一些水量，运行需要补充一定量损失的循环水和约为循环水量的4-6%锅炉补充水。火电厂主要用水量图示(夏季工况)，其中循环水补给量占总补给量的95左右。机组容量（MW)汽轮机凝汽量（t/h)循环水补给量（t/h）锅炉补给水（t/h）2587.42456.35012033412.6125289810183
9、006151723406001292362080循环式供水系统中，冷却水的温度比江/河/海中直接取水的温度要高，因此冷凝器中的真空度和发电效率略低一些。一般系统常用冷却设备有冷却塔（自然通风、机力通风）、循环水泵、阀门等。125MW机组的锅炉（400-420t/h）启动前一次性炉水保有量约6000吨。2.输煤系统火电厂耗煤量很大，以上是各种容量电厂耗煤量参考表发热量以收到基低位发热量机组容量（MW)标准发电煤耗（g/Kwh）年运行小时数（h)3500Kcal/Kg4500Kcal/Kg5500Kcal/Kgt/h104t/at/h104t/at/h104t/a25450500022.611.3
10、17.58.7514.57.185038060003822.829.617.724.1814.45125330700082.557.764.144.952.4536.723003257000195136.2151.6106123.886.86003227000386270300210245.4171.8孟加拉燃煤电站、杰鲁克煤电联营电站用煤量孟加拉燃煤电站、杰鲁克煤电联营电站用煤量机组容量（MW）年运行小时数（h）低热量发热值t/h104t/a125MWBMCR工况65005827Kcal/Kg(24399KJ/Kg)49.632.25孟电135MWBMCR工况65003847Kcal/Kg(
11、16110KJ/Kg)83.1854.06杰鲁克可研电厂输煤系统由卸煤装置、输煤和煤场设施、上煤和输煤设备及工艺处理设备以及电气控制等组成。通常采用的有：1)卸煤装置：螺旋卸煤机；门式/桥式抓斗；码头抓斗等，坑口电站不需卸煤设备。2)输煤和煤场设施：输煤栈桥；转运站；储煤场；干煤棚；喷洒设备。3)上煤设备：推煤机/装载机/落煤斗；斗轮堆取料机；门式抓斗等。4)输煤设备：皮带输煤机。5)工艺处理设备：双齿辊式/反击式/环锤式/颚式破碎机、筛分设备、电磁分离器、吸尘喷淋、煤取样装置等。6)电气控制：电子皮带称、电气传动、保护装置、输煤控制系统。输煤系统输煤系统3.除灰系统火电厂的发电产生的灰渣量很
12、大，堆放灰场占用的大量的土地，各种电厂灰量(底渣/飞灰)大致如下表：机组容量（MW)3500Kcal/Kg灰分20%(t/h)3847Kcal/Kg灰分14.4%杰鲁克(t/h)4500Kcal/Kg灰分15%(t/h)5827Kcal/Kg灰分12.42%孟电(t/h)254.12.4507.24.2125(135)14.8(11.47/1.94)9.15.864/0.65230039.022.760077.245.0除灰系统分为水力除灰、气力除灰两种系统，过去大多用水力除灰，现在随着灰渣综合利用技术的发展，气力除灰占有较大的比例，除灰系统流程大致为：煤粉在炉内燃烧后，小部分较大颗粒的灰渣（
13、称为底渣）依靠自身的重力落入炉膛下部冷灰斗至渣室，然后经碎煤机、捞渣机等设备，用高压水将其冲入灰沟。另外大部分的细灰(称为飞灰)被烟气携带经部分受热面，由静电除尘器各电场逐渐分离下来，经压缩空气携带至储灰库，灰库中干灰可通过干灰散装机直接装入飞灰罐车送出，进行再次利用，也可通过湿式搅拌机将灰搅拌成含水1525%的调湿灰送至灰场碾压或填沟造田；或飞灰和底渣都排入灰沟，被高压水携带至灰渣池，再由灰渣泵将灰水打入灰场。气力除灰是以空气为输送介质和动力，将锅炉各集灰斗的干灰输送到指定地点的一种输送装置，根据输送系统压力的不同，又分为正压（微正压）、负压除灰两大类：正压（高于0.2MPa）除灰，在省煤器
14、、电除尘器的灰斗下设置仓泵（输灰泵、双套管），将收集到仓泵（输灰泵、双套管）的灰由压缩空气通过管道将灰输送至灰库。微正压（低于0.2MPa）除灰，在省煤器、电除尘器的灰斗下设置一台气锁阀，灰斗的排灰经气锁阀进入输灰管道，然后由输送风机提供的微正压空气输送到灰库。负压（0.05MPa）除灰，利用抽气设备（水环真空泵、罗茨风机）的抽吸作用，使除灰系统内产生一定负压，当集灰斗内的干灰通过物料输送阀随吸入的空气一起带入输送管道，经气粉分离器分离后的干灰落入灰库。4.化学水处理系统1)锅炉补给水处理火电厂的热力设备的汽水管道在运行时总会有汽水损失，如设备、管道和阀门的泄漏和锅炉的排污等，因此，必须不断地
15、向汽水系统补充品质符合要求的水。补给水处理的目的是为了防止锅炉及热力系统结垢、腐蚀和盐类沉积等事故发生，使锅炉和热力设备能长期安全经济运行，锅炉的给水、炉水及蒸汽等质量都应达到一定标准。补给水系统由预处理、离子交换树脂、软化和除盐等过程。一般采用二级除盐加混床，见下图：对含盐量较大的水，也可采用电渗析或反渗透法（膜分离技术）的预处理系统，再与离子交换器联合使用。2)锅炉给水处理锅炉给水是由补给水、凝结水、疏水和供热的生产回水组成，这些水虽然经过各自的处理系统达到了相应的水质标准，但却含有氧气和二氧化碳气。锅炉给水处理就是通过物理和化学的方法（除氧器），除去水中的有害气体，并根据金属水体系的电位
16、pH平衡原理，将给水的pH值调节（加氨）在合适范围并保持。这是防止热力设备结垢和腐蚀的一项主要技术措施。3)炉内水处理炉内水处理是使炉内在各种不同情况下，不形成沉积物、不发生腐蚀和获得清洁的蒸汽。处理的方法有炉内磷化（加磷酸盐）、全挥发（加联氨或氨）处理。4)凝结水精处理凝结水精处理已成为大机组经济和安全运行的先决条件。处理的设备有前置过滤器、凝结水除盐装置和后置过滤器三部分串联。125/135MW机组不设该系统。5)发电机冷却水处理双水内冷和转子独立循环的机组要求对冷却水电导率、含铜量、pH值进行适当处理使其水质达到标准。6)废水系统用来处理电厂的全部废水，包括灰渣废水、化学废水、生活废水和
17、脱硫废水等。5.厂用电系统火电厂辅助设备的动力、控制、调节、照明、设备检修等需用电源，电厂内供电系统和厂用电装置等构成整体电源供应系统。厂用电系统包括厂用电变压器、厂用配电装置、电缆、电动机等。厂用电配电装置是汇集电流用的母线、开关、保护继电器、仪表等组成，并配有监视、控制、保护、连锁等自动装置。高压采用6Kv，低压电压等级为380v。厂用电源的保证措施a）厂用电源是由发电机直接供给或经过厂用电源变压器（简称厂高变）降低电压到6Kv后供给。为发电机组操作方便和防止事故扩大，一般每台发电机组由一台厂高变供给其配套辅机的电源；b)启动/备用电源（6Kv），电厂还配置有几台发电机组共用的启动电源同时
18、兼作高压厂用变压器的备用电源，该电源由启/备变压器从外部电网取得。备用电源供给发电机组的有些重要辅机，如锅炉给水泵、送引风机、凝结水泵、循环水泵等，为了保证此类重要辅机可靠供电，一般都采用工作/备用电源双重保护，并在遇到停电时能自动切换。c)保安电源（380v），相对独立不能取自本发电机组以及与本机组运行方式变化时受影响的电气系统，也不能取自与机组高压备用电源密切的系统。保安电源当该段工作电源断开后自动投入合闸对重要辅机设备的润滑油系统、起停运转设备、蓄电池电源、UPS电源、事故照明电源等供电。d)交流不停电电源（UPS），作为计算机电源、控制系统电源、各种变送器电源、电气控制电源和有载调压变
19、压器调压装置电源。分别由保安/直流电源作为UPS的交、直流备用电源。e)直流电源（220v），电厂还设有由蓄电池组组成的直流电源系统，一般供给断路器开关装置操作机构、机组事故直流油泵、自动装置、信号、计算机监控、事故照明、UPS电源。直流系统共两套一用一备。二次回路发电厂对电气一次设备进行控制、监视、测量、保护和自动调节等的装置之间的电气连接回路称二次回路。厂用电率厂用电率是衡量发电厂自身消耗的用电量（不含施工用电和非生产用电）占自身发电量的百分比。这是发电厂一项重要指标，一般燃煤电厂约4-8%；燃气/燃油电厂约5-6%。6.仪表、控制系统火电厂的热工测量和控制系统技术主要用于电厂热力生产过程
20、各种热工参数（如压力、温度、流量、液位、转速等）的检测和控制。为机组安全经济运行提供可靠的技术条件，包括有：1)自动检测2)自动调节3)顺序控制4)自动报警和自动保护热工仪表的类型：温度测量仪表：热电阻、热电偶、数字显示装置。压力测量仪表：弹性压力表、压力（差压）变送器。液位测量仪表：差压式水位计、电极式水位计、差压式流量计、差压变送器。其它测量仪表：转速测量表、氧化锆氧量计、粉尘排放测量装置。随着机组容量进一步的增大，机组采用中间再热系统、旁路系统，机炉电之间运行联系更为紧密，必须把汽轮机、锅炉和发电机作为一个整体来控制，实现以单元机组作为控制对象的综合自动化。随着计算机技术的飞跃发展，目前
21、电厂普遍采用分散控制系统（简称DCS），并用DCS实现并完成上述热工测量和控制系统技术。分散控制系统DCSDCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。分散控制系统可以组成发电厂单元机组的数据采集系统（DAS)、自动控制系统(ACS)、顺序控制系统(SCS)及安全保护等,实现计算机过程控制。1.过程控制级设备：现场站（采集站、控制站）。功能：数据采集、运算处理和控制输出；经通信网络和控
22、制管理级通信。组成：通信模件、控制器模件和I/O模件。2.过程监控级设备：操作员站，工程师站。功能：监视和操作；人和过程的接口。经网关机向生产管理级发送数据。工程组态、参数调整和系统维护；人和系统的接口。组成：主机和外设。3.生产管理级设备：实时数据服务器，工作站。功能：厂级生产过程的监视和管理，厂级故障诊断和分析，厂级性能指标计算。经网关机向经营管理级发送数据。4.经营管理级设备：数据服务器，工作站。功能：厂级经营管理、财务管理和人事管理等。DCS的骨架系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用。DCS均采用双总线、环形或双重星形的
23、网络拓扑结构。DCS一般由五部份组成：控制器；I/O板；操作站；通讯网络；图形及编程软件。电厂辅助控制系统：可编程控制器（PLC)是一种专为在工业环境下应用而设计数字运算操作的电子系统，PLC是针对顺序逻辑控制发展起来的，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。电厂常用PLC控制的辅助系统有：输煤程控化水程控除灰程控或循环水控制系统废水控制系统压缩空气控制系统胶球清洗系统消防报警控制系统厂内升压站汽轮发电机出线的电压等级为（Kv）：6
24、.3、10.5、13.8（125MW）、15.75(200MW)、18(300MW)、20(600MW)我国输变电线路的电压等级为：110（135)、220（230/245)、500Kv，因此要将发电机发出的电力的出线电压升压，并经过开/断设备送到输变电线路。升压站的主接线方式直接影响发电厂运行的可靠行、灵活性和经济性。升压站内的一次电气设备：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、高压瓷瓶、导线、金具。升压站的电气控制和保护，以及与电网的通讯、远动和线路保护均布置在网控楼。结束语综上所述，电站是一个多专业、多领域的项目，因此执行国际工程项目中的电站项目我的体会是：1)项目是一个整体，就象一台机器，每个人都是其中一颗螺丝，只不过有大有小而已。要靠集体的智慧和努力，才能有机的、顺利的运转起来。2)做一名项目经理和他的团队最刺激的是每一个项目都是一次新的挑战。没有一样的项目、没有不出问题的项目，关键是如何规避风险和解决问题。经验来自实践，只要敬业有责任心，每执行一个项目是一次学习、是一次挑战也是一次升华，因此要珍惜项目和所承担的工作。