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火电机组基本概念及主要工艺和控制策略 杭州和利时自动化有限公司 李福军 2009年10月 谢谢！ 火电机组监控要求和控制策略 ? 自动调节回路示例（炉膛压力调节） 烟囱 锅炉 炉膛 引风 送风 定值 * * 电力生产的基本特点 电力工业是电能生产、输送、分配的工业，生产高度集中、产品单一、生产管理严密。供电与国计民生关系重大，要求供电安全可靠。具有以下特点： 产、供、销同时实现；电能不能大量囤积和储存。 生产量与需求量必须对应；否则供电质量下降。 重要用户要求电网输送和分配有冗余结构，保证输配电安全可靠。 要求发电厂生产组织和管理将安全、可靠、经济放在首位。 安全：保证生产过程中的人身、设备安全 可靠：保证供电的连续性和供电质量 经济：高效率、低成本供电 发电厂的基本概念 通过高温燃烧利用化石燃料中的化学能量生产电能的工厂称为火力发电厂 目前国内的火力发电厂按采用的机械装备可分为： 采用蒸汽锅炉、以蒸汽为主要工质、装备锅炉、汽轮机、发电机的火电厂（以燃煤为主） 采用燃气轮机为主体的燃机或燃机-蒸汽轮机联合循环电厂（燃油或燃气） 其他还有采用内燃机驱动发电机的小型发电装置、高温燃料电池等等 采用蒸汽动力循环发电的基本原理 电能输出 机械能 利用锅炉和汽轮机之间的水-蒸汽动力循环，完成热能到机械能的能量形式转换；进而实现由燃料内能到电能的转换。 热能 炉 锅 燃料输入 发电机 风车（汽轮机） 锅+炉=锅炉 蒸汽 采用蒸汽锅炉的火力发电厂 燃煤火力发电厂 燃料制备 化学能转变为热能 热能转变为机械能 燃机械能转变为电能 由煤到电的转变过程及主要机械设备 磨煤机 锅炉 汽轮机 发电机 采用蒸汽锅炉的火力发电厂 火力发电机组的辅助系统 燃料燃烧系统 锅炉汽水系统 汽机本体辅助系统 汽机辅机系统 炉前油系统 给煤系统 制粉系统 一次风系统 密封风系统 等等 给水系统 减温水系统 疏放水系统 排污水系统 放气（汽）系统 等等 送风系统 引风系统 空气预热系统 吹灰系统 飞灰除尘系统 等等 发电机辅助系统 润滑油系统 液压油系统盘车系统 轴封系统 疏水系统 抽汽系统 等等 回热加热系统 管道疏水系统抽真空系统 凝汽器系统 循环水系统 辅机冷却水系统 等等 氢气系统 密封系统 水冷系统 火力发电厂基本工艺流程 蒸汽回路 火力发电厂基本工作原理：采用水-蒸汽为工质的蒸汽动力循环实现能量转换 提高热效率的基本途径：提高工质压力、加大冷、热源温差 热源的多种形式：化石燃料锅炉、余热锅炉、（核电站的热交换器） 热源 冷源 化学能转变为热能 热能转变为机械能 燃机械能转变为电能 汽轮机 水泵 冷凝器 锅炉 蒸汽动力循环是以水蒸汽为工质，将热能连续不断地转换成机械能的热力循环。在现代化的大型火电厂中，蒸汽动力循环作为整套工艺的核心、决定了火电厂完成能量转换的效果。分析动力循环的目的是研究循环中热、功转换的效果及其影响因素，提高能量转换效果。 朗肯循环是最简单的蒸汽动力循环，由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵组成。 朗肯循环的示意图和T-S图 汽机做功 等压加热 等温凝结 等温汽化 蒸汽过热 绝热加压 水泵 锅炉 汽轮机 凝汽器 1→2 的过程表示过热蒸汽在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程，对外所做轴功 2→3 的过程表示乏汽在冷凝器中的等温等压冷凝过程，工质放出的热量 3→4 的过程表示冷凝水通过水泵由P3升压至P4的可逆绝热压缩过程，需要消耗的轴功 把水看作是不可压缩流体，则 4→1 的过程表示水在锅炉中等压升温和等压汽化，成为过热蒸汽的过程。工质在锅炉中吸收的热量 理想朗肯循环的热效率 汽轮机及辅助系统（给水、凝结水加热系统） 火电机组工艺流程 汽轮机及辅助系统（润滑油系统） 火电机组工艺流程 汽轮机及辅助系统（除氧给水系统） 火电机组工艺流程 汽轮机及辅助系统（给水系统） 火电机组工艺流程 汽轮机及辅助系统（循环水冷却系统） 火电机组工艺流程 煤粉锅炉:风烟部分 火电机组工艺流程 锅炉引风系统 火电机组工艺流程 锅炉送风系统 火电机组工艺流程 锅炉一次风系统 火电机组工艺流程 煤粉制备及燃烧 火电机组工艺流程 锅炉油点火系统 火电机组工艺流程 锅炉水系统 火电机组工艺流程 锅炉蒸汽系统 火电机组工艺流程 火电机组监控要求和控制策略 火电机组在电网中承担主要负荷，对运行的经济性和可靠性要求高；随着用户对供电质量要求的提高，电网中的大机组也要承担一部分调整负荷，单凭人工操作难于满足要求。机组在故障状态下的安全保护、异常情况下的变负荷及工况