電廠動(dòng)力工程

電廠動(dòng)力工程第1頁/共129頁緒論

發(fā)電廠是通過能量轉(zhuǎn)換而生產(chǎn)電能的工廠。根據(jù)生產(chǎn)電能的能源不同，主要有火力發(fā)電廠、水電站和核電站。此外，還有一部分利用風(fēng)能、太陽能和地?zé)崮艿刃履茉催M(jìn)行發(fā)電的電站。而火力發(fā)電廠是目前世界大多數(shù)國家電能生產(chǎn)的主力電廠?；鹆Πl(fā)電是利用煤、石油或天然氣等燃料的化學(xué)能來生產(chǎn)電能的。根據(jù)我國的燃料政策，我國火電廠的燃料主要是煤，即為燃煤電廠，燃煤火電廠的生產(chǎn)過程如圖0－1所示。

第2頁/共129頁能夠提供可利用電能的一次能源波浪發(fā)電站風(fēng)力發(fā)電站水力發(fā)電站地?zé)岚l(fā)電站太陽能發(fā)電站太陽能收集站沼氣發(fā)酵池潮汐發(fā)電站火力發(fā)電站核電站第3頁/共129頁第4頁/共129頁第5頁/共129頁第6頁/共129頁

由上圖可以看出，在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中存在著三種形式的能量轉(zhuǎn)換：在鍋爐中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽辉谄啓C(jī)中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)稱為火力發(fā)電廠的三大主機(jī)。

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第一章能量轉(zhuǎn)換基本知識(shí)

第8頁/共129頁能量的轉(zhuǎn)換與利用能量的利用過程，實(shí)質(zhì)上是能量的傳遞與轉(zhuǎn)換過程。

氫、酒精等二次能源

燃料電池

電能

機(jī)械能

輻射能熱能風(fēng)能、水能、海洋能

機(jī)械

機(jī)械能直接利用發(fā)電機(jī)

煤、石油、天然氣

熱能熱機(jī)直接利用核能核反應(yīng)

太陽能光合作用生物質(zhì)能燃燒食物利用集熱器光電池90％燃燒第9頁/共129頁第一節(jié)熱力學(xué)基本定律一、基本概念

“熱力發(fā)動(dòng)機(jī)”

“工質(zhì)”

“高溫?zé)嵩础?/p>

“低溫?zé)嵩础?/p>

“熱力系統(tǒng)”

“閉口系統(tǒng)”

“開口系統(tǒng)”

“絕熱系統(tǒng)”第10頁/共129頁

（一）常用參數(shù)描寫工質(zhì)在平衡狀態(tài)下熱力特征的物理量壓力

(P，壓強(qiáng))；單位：MPa，bar溫度

(T，熱力學(xué)溫標(biāo))；單位：oC，k比容

(v，與密度互為倒數(shù))；單位：m3/kg焓

(h，比焓是用來衡量單位工質(zhì)具有“熱力勢(shì)能”大小的一個(gè)尺度)，單位：“J／kg、kJ/kg”。第11頁/共129頁(二)基本熱力過程

熱力系統(tǒng)由其初始平衡狀態(tài)，經(jīng)過一系列之間狀態(tài)變化而達(dá)到另一個(gè)新的平衡狀態(tài)，其中間的物理變化過程稱為“熱力過程”。常見的基本熱力過程有：

(1)定壓過程：熱力系熱力統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，工質(zhì)的壓力保持不變。如工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的吸熱過程。

(2)定溫過程：熱力系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，工質(zhì)的溫度保持不變。如工質(zhì)在凝汽器內(nèi)的放熱過程。

(3)絕熱過程：熱力系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，工質(zhì)與外界無任何熱量交換。如工質(zhì)在汽輪機(jī)內(nèi)的膨脹做功過程。

(4)定容過程：熱力系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，工質(zhì)的比容保持不變。如工質(zhì)在汽油機(jī)內(nèi)的加熱過程。第12頁/共129頁二工程熱力學(xué)基本定律

工程熱力學(xué)基本定律的實(shí)質(zhì)：*研究熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的基本規(guī)律例如：各種電廠的能源轉(zhuǎn)換基本過程火電站：燃料化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能核電站：重核裂變能→熱能→機(jī)械能→電能水電站：水能→機(jī)械能→電能第13頁/共129頁（一）熱力學(xué)第一定律

1、熱力學(xué)第一定律的表述

?熱可以變?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊幔?/p>

?一定量的熱消失時(shí)，必產(chǎn)生與之?dāng)?shù)量相當(dāng)?shù)墓?消耗一定量的功時(shí)，也必出現(xiàn)相應(yīng)數(shù)量的熱；2、熱力學(xué)第一定律表達(dá)形式：進(jìn)入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量＝系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的增加對(duì)于開口系統(tǒng)：進(jìn)入系統(tǒng)的能量＝離開系統(tǒng)的能量第14頁/共129頁（二）熱力學(xué)第二定律1、熱力學(xué)第二定律的表述各種說法⑴熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳向高溫物體。⑵只冷卻一個(gè)熱源而連續(xù)做功的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是制造不成功的。⑶在經(jīng)歷任意過程之后，孤立系統(tǒng)的熵只會(huì)增加或保持不變，但永遠(yuǎn)不會(huì)減少。（熵增定律）第15頁/共129頁2、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)⑴一切事物都具有方向性：熱、功之間的相互轉(zhuǎn)化也具有方向性：有序→無序，無條件的，功→熱；無序→有序，有條件的，熱→功。⑵能量是有品位的給定的熱量，有多少可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？第16頁/共129頁3.卡諾循環(huán)著名的卡諾循環(huán)(由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成)是實(shí)際動(dòng)力循環(huán)中效率最高的理想循環(huán)，它在理論上確定了一定范圍內(nèi)熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的最大限度，為實(shí)際循環(huán)的組成及熱效率的提高指出了方向與途徑，其循環(huán)的熱效率表達(dá)式為

η＝1－T2/T1（式中T1為熱源溫度，T2

為冷源溫度）

由上式得出一些重要結(jié)論如下：1)循環(huán)熱效率決定于高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩吹臏囟萒1和T2，提高工質(zhì)吸熱溫度并且盡可能降低工質(zhì)排向冷源(大氣環(huán)境)的溫度，可提高循環(huán)熱效率。第17頁/共129頁2)循環(huán)熱效率永遠(yuǎn)小于100％，因?yàn)門1無窮大和T2＝0都是無法實(shí)現(xiàn)的，這正是熱力學(xué)第二定律所揭示的規(guī)律。3)當(dāng)T1＝T2時(shí)，循環(huán)熱效率為零。這就是說，在沒有溫差存在的體系中，熱能不可能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，要利用熱能來產(chǎn)生動(dòng)力，就一定要有溫度高于環(huán)境的高溫?zé)嵩础?)在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的一切可逆循環(huán)，均具有相同的熱效率，且與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。5)在兩個(gè)不同溫度的恒溫?zé)嵩撮g工作的任何不可逆循環(huán)，其熱效率必低于在兩個(gè)同樣恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆循環(huán)。實(shí)際循環(huán)都是不可逆循環(huán)，其熱效率必低于同溫限的卡諾循環(huán)。第18頁/共129頁第二節(jié)水蒸氣動(dòng)力循環(huán)一、水蒸氣的基本性質(zhì)

1、水的飽和狀態(tài)（1）飽和狀態(tài)對(duì)于一個(gè)汽—液共存系統(tǒng)，當(dāng)液體汽化和蒸汽液化的速度相等時(shí)，這一動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。處于飽和狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的壓力、溫度稱為飽和壓力、飽和溫度（2）飽和壓力（ps）（3）飽和溫度（ts）對(duì)于一定的物質(zhì)飽和壓力和飽和溫度是一一對(duì)應(yīng)的。例如1個(gè)大氣壓下，水的沸點(diǎn)100℃2、水及水蒸氣的狀態(tài)（1）過冷水（未飽和水）（2）飽和水（3）濕蒸汽（濕飽和蒸汽）飽和水和飽和蒸汽的混合物，其中純飽和蒸汽的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱為濕蒸汽的干度，以x表示，其狀態(tài)一般由（ps，x）或（ts，x）確定。（4）干飽和蒸汽（5）過熱蒸汽第19頁/共129頁3、水及水蒸氣的六個(gè)基本狀態(tài)參數(shù)（1）壓力pMPa（2）溫度t℃（3）比容vm3/kg（4）比焓hkJ/kg（5）比熵skJ/kg℃（6）干度x注意：在飽和水線、濕蒸汽區(qū)、干飽和蒸汽線，壓力和溫度是一一對(duì)應(yīng)的，此時(shí)這兩個(gè)參數(shù)將縮減為一個(gè)參數(shù)；通常已知其中兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，可以求得其他參數(shù)。第20頁/共129頁4、水及水蒸氣的臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)參數(shù)壓力Pc=22.129MPa溫度tc=374.15℃比容vc=0.00326m3/kg特性及應(yīng)用超臨界參數(shù)P>Pc在水蒸氣的定壓發(fā)生過程中，水直接瞬間汽化為過熱蒸汽ρ汽=ρ水亞臨界參數(shù)p<pc經(jīng)歷濕蒸汽的汽化階段ρ汽<ρ水第21頁/共129頁5.過冷水定壓加熱成過熱蒸汽的三個(gè)階段：①過冷水加熱到飽和水的預(yù)熱階段，所需的熱量為預(yù)熱熱；②飽和水汽化成干飽和蒸汽的汽化階段，所需的熱量為汽化潛熱；③干飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽的過熱階段，所需的熱量為過熱熱。

過冷水、飽和水、濕蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽是加熱過程中涉及到的五個(gè)典型狀態(tài)，其中飽和水和干飽和蒸汽狀態(tài)是定壓力下的兩個(gè)惟一狀態(tài)點(diǎn)，其他可具有無限多個(gè)狀態(tài)點(diǎn)。第22頁/共129頁二、水蒸氣動(dòng)力循環(huán)（一）朗肯循環(huán)1－2為過熱蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的理想絕熱膨脹做功過程，所做的功為w=h1-h2：；

(2)2－3為乏汽(即汽輪機(jī)排汽)向凝汽器(冷源)的理想定壓放熱的完全凝結(jié)過程，其放熱量為q2=h2-h3；(3)3－4為凝結(jié)水通過水泵的理想絕熱壓縮過程，所消耗的功為Wp＝h4-h3；(4)4－1為高壓水在鍋爐內(nèi)經(jīng)定壓加熱、汽化、過熱而成為過熱蒸汽的理想定壓吸熱過程，所吸收的熱量為q1=h1-h4。第23頁/共129頁過程編號(hào)執(zhí)行設(shè)備理想過程輸入、輸出3-4給水泵可逆絕熱壓縮低壓給水通過給水泵增壓，得以進(jìn)入鍋爐，損耗泵功wp4-5-6-1鍋爐定壓可逆吸熱高壓給水在鍋爐中經(jīng)定壓預(yù)熱、汽化、過熱而成為過熱蒸汽，吸熱量為q11-2汽輪機(jī)可逆絕熱膨脹做功過熱蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，最終變?yōu)榉ζ?，做功wt2-3凝汽器可逆定壓放熱乏汽在凝汽器中凝結(jié)放熱成為凝結(jié)水，排出廢熱q2第24頁/共129頁第25頁/共129頁朗肯循環(huán)的熱效率機(jī)械功w=h1-h2放熱q2=h2-h3水泵耗功wp＝h4-h3吸熱q1=h1-h4對(duì)外做功：w0=w-wp=(h1-h2)－(h4-h3)朗肯循環(huán)的熱效率η＝w0/q1=[(h1-h2)－(h4-h3)]/(h1-h4)由于wp很?。╤4≈h3），忽略之：η＝(h1-h2)/(h1-h4)（式中h4可用排汽壓力下的飽和水焓h2’代替）即：η＝(h1-h2)/(h1-

h2’)h1：汽輪機(jī)的進(jìn)汽焓h2：汽輪機(jī)排汽壓力下的排汽焓h2’

：排汽壓力下的飽和水焓重要結(jié)論：提高蒸汽的初參數(shù)、降低排汽壓力可以提高效率。第26頁/共129頁

(二)中間再熱循環(huán)

第27頁/共129頁157H.PL.P893一、蒸汽再熱循環(huán)BoilerReheaterLow-PturbineHigh-PturbinePumpCondenserqinqout蒸汽再熱循環(huán)系統(tǒng)示意圖wturb,outwpump,in蒸汽再熱循環(huán)系統(tǒng)示意圖

再熱循環(huán)第28頁/共129頁

水蒸氣再熱循環(huán)的T-S圖第29頁/共129頁1．采用再熱技術(shù)的目的：●提高吸熱過程的平均吸熱溫度→提高循環(huán)效率2、再熱循環(huán)的描述：在朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上，將做過部分功的蒸汽從汽輪機(jī)的某一中間位置（一般為高壓缸排汽）抽出來，通過管道送回鍋爐內(nèi)的再熱器，使之再加熱到與過熱器出口過熱蒸汽相同或稍高的溫度，然后返回到汽輪機(jī)的中、低壓缸繼續(xù)膨脹做功，直至達(dá)到終壓。3、再熱循環(huán)的特點(diǎn)（1）提高循環(huán)熱效率（約4％～5％）；（2）可以提高乏汽的干度，有利于汽輪機(jī)安全工作，提高了汽輪機(jī)的內(nèi)效率；（3）減少了汽耗率，減小了設(shè)備尺寸；（4）（不利因素）設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行管理要求高。第30頁/共129頁（三）給水回?zé)嵫h(huán)第31頁/共129頁12A4Ts２A153回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)示流程圖和T-s圖BoilerTurbinePumpCondenserOpenFWHFWH=Feedwaterheaterqinqout43665Pump1kgkgkgwturb,out回?zé)嵫h(huán)第32頁/共129頁1．采用給水回?zé)嵫h(huán)的目的：①提高給水溫度→提高吸熱過程平均吸熱溫度→提高循環(huán)效率②減少汽輪機(jī)排汽量→減少冷源損失→提高循環(huán)效率2．回?zé)嵫h(huán)的描述①在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上，從汽輪機(jī)的某些中間部位抽出一部分做過功的蒸汽，送入回?zé)峒訜崞髦杏脕砑訜崮鱽淼哪Y(jié)水，使鍋爐的入口水溫提高。由于鍋爐中水的預(yù)熱起點(diǎn)溫度提高，工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的平均吸熱溫度T1將提高，故可使循環(huán)熱效率提高。②一般超高壓以上的機(jī)組采用7～9級(jí)回?zé)帷?．給水回?zé)岬奶攸c(diǎn)（1）提高了循環(huán)效率（2）減輕了汽輪機(jī)末級(jí)的工作負(fù)荷第33頁/共129頁（四）熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)所謂熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)就是將電能生產(chǎn)和熱能生產(chǎn)聯(lián)合成一體，既供熱又供電，所供熱能是已做功發(fā)電的汽輪機(jī)排汽所攜帶的熱能。（1）熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的做功發(fā)電收益（高品位能量）（2）熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的供熱收益（低品位能量）將相對(duì)于朗肯循環(huán)少做的功和朗肯循環(huán)的冷源損失全部（或部分）地送到熱用戶利用了。所以熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的熱量有效利用程度比純動(dòng)力循環(huán)要高得多，這正是熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的意義之所在。第34頁/共129頁熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)第35頁/共129頁1234背壓式汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)UserBoilerTurbinePumpqinqoutGeneratorElectricityHeatexchanger

熱電合供循環(huán)第36頁/共129頁抽汽調(diào)節(jié)式熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)圖TurbineBoilerPumpPumpGeneratorElectricityOpenFWHCondenserqinqoutRegulatorvalveHeatexchangerUser第37頁/共129頁

提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)改變循環(huán)形式熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán)IGCCPFBC-CC…...第38頁/共129頁第三節(jié)換熱器(熱交換器)

換熱器是實(shí)現(xiàn)冷熱流體熱量交換的設(shè)備，對(duì)冷流體來說是被加熱，對(duì)熱流體來說是被冷卻。因此，通常所說的加熱器也就是冷卻器。換熱器在火電廠的熱力系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。按其工作原理，換熱器一般可分為混合式、表面式和再生式三大類。

(1)混合式換熱器：冷、熱流體通過直接接觸彼此混合來完成熱量交換，同時(shí)也存在質(zhì)量交換?；旌鲜綋Q熱器具有換熱效率高、設(shè)備簡單的優(yōu)點(diǎn)，但因冷熱流體直接混合，其應(yīng)用受到限制。如火電廠中給水除氧器就屬于混合式換熱器。第39頁/共129頁(2)表面式換熱器：冷、熱流體被固體壁隔開，分別在其兩側(cè)流過，借助于固體壁，熱流體的熱量傳給冷流體，故又稱為間壁式換熱器。表面式換熱器是火電廠應(yīng)用最多的一類。如鍋爐中的各汽水受熱面、回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中的高、低壓加熱器等。

(3)再生式換熱器：冷熱流體先后交替地流過同一固體換熱壁面，熱流體流過時(shí)將壁面加熱并儲(chǔ)蓄熱量，冷流體流過時(shí)則壁面放出熱量并加熱冷流體，這樣借助壁面的蓄、放熱過程，使熱流體的熱量傳給冷流體，又稱回?zé)崾綋Q熱器。大容量鍋爐中采用的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器就屬于這類換熱器。第40頁/共129頁表面式換熱器有兩種基本布置方式，即順流式和逆流式布置(如圖所示)，其他布置是在基本方式上派生出來的，稱為混合流布置。第41頁/共129頁

順流布置，冷熱流體總體上同向流動(dòng)；逆流布置，冷熱流體總體上反向流動(dòng)。在冷熱流體進(jìn)出口溫度相同的條件下，逆流式的傳熱平均溫差較順流時(shí)為大，可以獲得較好的傳熱效果。所需的換熱面積小，但兩種流體的最高溫度集中在換熱器的同一端面上，容易造成該端面的金屬壁超溫而導(dǎo)致毀壞，沒有順流式安全。因此，在安全允許的條件下，盡量采要逆流式布置．需要考慮壁面安全時(shí)，則采用順流式布置，或低溫段采用逆流布置而高溫段采用順流布置即混合流布置。在鍋爐內(nèi)的各受熱面的布置就突出了這一原則。第42頁/共129頁第二章火力發(fā)電

據(jù)官方統(tǒng)計(jì)，至2009年末我國發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)8.74億千瓦，其中“火電”的比例占到七成以上。而我國的火電廠絕大部分是燃煤火電廠。目前火電機(jī)組朝高參數(shù)、大容量的方向發(fā)展。600MW以上超臨界機(jī)組占新增火電容量的59%左右，已有30余臺(tái)超超臨界1000MW機(jī)組投入運(yùn)行或即將建成。中國已是世界上擁有超超臨界機(jī)組最多的國家。第43頁/共129頁第一節(jié)火電廠生產(chǎn)過程在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中存在著三種形式的能量轉(zhuǎn)換：在鍋爐中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?；在汽輪機(jī)中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)稱為火力發(fā)電廠的三大主機(jī)第44頁/共129頁第45頁/共129頁第46頁/共129頁火電廠的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1.發(fā)電熱效率：發(fā)出電能與燃料供給熱量的百分比是在循環(huán)效率的基礎(chǔ)上再考慮到鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及管道的熱效率后得出的，大機(jī)組一般發(fā)電熱效率為37%~41%2.供電效率：發(fā)電熱效率扣除廠用電率后得出的電廠熱效率一般供電效率為30%~34%3.供電煤耗率：每供一千瓦時(shí)電所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量大機(jī)組的供電煤耗率一般在312～360g/(千瓦時(shí))例如一個(gè)1200MW的中型電廠，煤耗降低10克，每天可節(jié)省288噸標(biāo)準(zhǔn)煤。第47頁/共129頁不同蒸汽參數(shù)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性比較(鍋爐出口參數(shù))機(jī)組類型蒸汽壓力MPa蒸汽溫度℃電廠效率%供電煤耗g/kWh亞臨界17.0540/54038324超臨界25.5567/56741300高溫超臨界25.0600/60044278超超臨界30.0600/600/60048256高溫超超臨界30.070057215第48頁/共129頁第二節(jié)鍋爐設(shè)備一.鍋爐概述

電廠鍋爐由鍋爐本體和輔助設(shè)備組成。電廠鍋爐機(jī)組是由鍋爐本體、輔助系統(tǒng)和附屬設(shè)備、鍋爐附件等構(gòu)成的。鍋爐本體主要包括“鍋”和“爐”，“鍋”部分：省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、再熱器、進(jìn)出口聯(lián)箱及汽水聯(lián)通管道等?！盃t”部分：爐膛、燃燒器、點(diǎn)火裝置、空氣預(yù)熱器、煙道和風(fēng)道等。第49頁/共129頁第50頁/共129頁第51頁/共129頁

此外，鍋爐本體還包括用來固定和懸吊鍋爐部件、受熱面、爐墻等設(shè)備的構(gòu)架(包括平臺(tái)扶梯)。現(xiàn)代大型電廠鍋爐機(jī)組的輔助系統(tǒng)和附屬設(shè)備較多。輔助系統(tǒng)包括：燃料供應(yīng)系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、第52頁/共129頁

通風(fēng)系統(tǒng)、除塵除灰系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)，水處理系統(tǒng)、測(cè)量及控制系統(tǒng)等。各個(gè)輔助系統(tǒng)都配有相應(yīng)的附屬設(shè)備和控制裝置。第53頁/共129頁第54頁/共129頁二、鍋本體部件介紹

1．省煤器省煤器是利用低溫?zé)煔饧訜峤o水的受熱面，用來完成給水吸熱的預(yù)熱階段，可以降低排煙溫度、節(jié)省燃料、提高鍋爐效率。大容量鍋爐一般采用非沸騰式省煤器，即其出口水溫低于給水壓力下的飽和溫度(未飽和水)，給水經(jīng)省煤器加熱后，再進(jìn)入汽包到水循環(huán)系統(tǒng)。省煤器布置在鍋爐的尾部煙道中，由許多并列蛇行鋼管組成，成水平錯(cuò)列或順列逆流布置(如圖1－10所示)。

第55頁/共129頁第56頁/共129頁2．汽包汽包是自然循環(huán)鍋爐和控制循環(huán)鍋爐蒸發(fā)設(shè)備中的重要部件，是匯集水和飽和蒸汽的一個(gè)厚壁圓筒形容器。其上半部是汽空間，下半部是水空問，水空間的高度就是水位。汽包布置在鍋爐爐墻外、爐頂部不受熱，一般采用優(yōu)質(zhì)碳鋼或低合金鋼制造。大容量鍋爐的汽包，直徑為1600～1800mm左右、長度與爐膛寬度基本相同。

第57頁/共129頁汽包的主要作用⑴與下降管、水冷壁等構(gòu)成水循環(huán)回路，接受省煤器來的給水，并向過熱器輸送飽和蒸汽，是預(yù)熱、汽化、過熱三階段的連接樞紐；⑵汽包內(nèi)儲(chǔ)存有一定數(shù)量的飽和水及飽和汽，具有一定的蓄熱能力，故可適應(yīng)負(fù)荷的驟然變化，減緩汽壓的波動(dòng)，有利于鍋爐的運(yùn)行調(diào)節(jié)；⑶汽包內(nèi)部有各種設(shè)備，進(jìn)行汽水混和物的分離、清洗蒸汽，保證蒸汽品質(zhì)(如圖1-11所示)。第58頁/共129頁第59頁/共129頁

3．下降管下降管的作用是把汽包中的水連續(xù)不斷地供給水冷壁，布置在鍋爐爐墻外不受熱。大容量鍋爐采用大直徑下降管。

4．水冷壁水冷壁是鍋爐的蒸發(fā)受熱面，依靠火焰對(duì)其的輻射傳熱，使未飽和水加熱成飽和水，再部分蒸發(fā)成蒸汽。水冷壁由許多單排平行管通過上下聯(lián)箱組成如同墻壁式的受熱面，緊貼爐墻，布滿爐膛的四周?，F(xiàn)在的大容量鍋爐均采用膜式水冷壁，可以減輕爐墻的重量和厚度(如圖1—12所示)。

第60頁/共129頁5．過熱器過熱器是將汽包引出的飽和蒸汽加熱成為具有一定過熱度的過熱蒸汽的受對(duì)流過熱器由許多根并列的蛇形管與進(jìn)出口聯(lián)箱組合而成，或做成多片管屏組合在一起，現(xiàn)在大鍋爐多采用后者。對(duì)流式過熱器按管內(nèi)蒸汽與管外煙氣的相對(duì)流向又可分為順流、逆流和混合流等幾種布置方。在煙溫較高區(qū)域一般采用順流布置或先逆流、后順流的混合流布置，以避免管壁溫度過高；在煙溫較低區(qū)域則采用逆流布置，以獲得較好的傳熱效果。第61頁/共129頁

由于過熱器內(nèi)流經(jīng)的是高壓、高溫的過熱蒸汽，傳熱性能差，又處于高溫?zé)煔鈪^(qū)，過熱器的管壁溫度高，運(yùn)行中要嚴(yán)格控制汽溫，不允許超溫。過熱器按換熱方式不同，可以分為對(duì)流、輻射、半輻射三種型式。

(1)對(duì)流過熱器。對(duì)流過熱器布置在水平煙道(垂直布置)或豎井煙道人口(水平布置)處，主要以對(duì)流換熱方式吸收煙氣的熱量。圖1—13所示為蛇形管對(duì)流式過熱器。第62頁/共129頁第63頁/共129頁(2)半輻射式過熱器。半輻射式過熱器是指布置在爐膛出口處折焰角前方或上方的過熱器，既能直接吸收爐膛火焰的輻射熱又可以吸收煙氣通過時(shí)的對(duì)流熱，故稱為半輻射式過熱器。半輻射式過熱器的結(jié)構(gòu)為多片管屏型，如圖1—14所示。每片管屏由若干根并聯(lián)管子繞制并與聯(lián)箱相焊接而成，聯(lián)箱中間隔開，以形成進(jìn)、出口聯(lián)箱，管屏沿爐膛寬度方向均勻布置，相鄰管屏間留有較大的間隔，以形成暢通的煙氣通道，第64頁/共129頁第65頁/共129頁(3)輻射式過熱器。輻射式過熱器是能夠直接吸收爐膛火焰輻射熱而無煙氣沖刷的過熱器。通常懸掛在爐膛上前方空間，稱為前屏過熱器(或稱大屏、分隔屏)，采用多片管屏型式。而在爐頂平鋪的單層直管，管內(nèi)流過的是過熱蒸汽，故稱為頂棚過熱器，其吸收的熱量并不多，主要作用是在其上面敷設(shè)耐火、保溫材料，以形成封閉的輕型爐頂，與其類似的還有包覆管過熱器即在水平煙道、豎井煙道的爐墻上平鋪單層直管，用來提高煙道密封性。頂棚過熱器與包覆管過熱器都采用膜式結(jié)構(gòu)。不同型號(hào)鍋爐的過熱器系統(tǒng)布置都有差別，現(xiàn)大容量鍋爐的過熱蒸汽流程大致如下：第66頁/共129頁

(汽包引出的飽和蒸汽)一包覆管過熱器一低溫對(duì)流過熱器一頂棚過熱器一前屏過熱器一后屏過熱器一高溫對(duì)流過熱器一(去汽輪機(jī)高壓缸做功)。6．再熱器隨著初參數(shù)的提高，機(jī)組普遍采用中間再熱循環(huán)，再熱器的作用就是將汽輪機(jī)高壓缸的排汽重新加熱，使其溫度提高后再回到汽輪機(jī)中低壓缸繼續(xù)膨脹做功。第67頁/共129頁

再熱器的結(jié)構(gòu)與過熱器類似，由于再熱器中流過的是低壓過熱蒸汽，對(duì)管壁的冷卻效果較差，以前國產(chǎn)鍋爐的再熱器一般布置在水平煙道后部或豎井煙道進(jìn)口，為對(duì)流式布置?，F(xiàn)引進(jìn)型大容量鍋爐，再熱器不僅布置在水平煙道，還布置在爐膛內(nèi)。爐膛內(nèi)的再熱器一般為單排管，垂直密排布置在爐膛上部、緊靠前墻和兩側(cè)墻水冷壁的向火面，直接吸收爐膛火焰輻射熱，稱為壁式輻射再熱器。其他再熱器可以做成與過熱器類似的管屏結(jié)構(gòu)(后屏再熱器)或蛇形管結(jié)構(gòu)(對(duì)流再熱器)，懸掛在后屏過熱器后面的水平煙道中。第68頁/共129頁

過熱器與再熱器的布置

1－對(duì)流式過熱器

2－屏式半輻射式過熱器

3－爐頂輻射式過熱器

4－對(duì)流式再熱器

第69頁/共129頁三、爐本體部分

1．爐膛爐膛是由四周水冷壁、爐頂圍成的供燃料燃燒的立體空間，為了使燃料的化學(xué)能盡可能完善地轉(zhuǎn)換為煙氣熱能，爐膛內(nèi)溫度水平很高并有足夠的空間讓燃料完全燃燒，同時(shí)控制爐膛出口的煙氣溫度，保證爐膛出口及其以后受熱面的安全。

2．燃燒器燃燒器是將燃料及空氣送入爐膛的設(shè)備。對(duì)于燃煤鍋爐，主燃燒器是煤粉燃燒器，另有點(diǎn)火用的輕油燃燒器，助燃用的重油燃燒器。

第70頁/共129頁第71頁/共129頁煤粉燃燒器的結(jié)構(gòu)和布置方式應(yīng)保證煤粉和空氣進(jìn)入爐膛后混合充分，著火迅速，燃燒穩(wěn)定。國內(nèi)大鍋爐大多選用直流燃燒器，采用四角布置、切圓燃燒方式。目前為了減少NO的排放，采用低NO燃燒器，即分級(jí)送風(fēng)、分段燃燒的方式。

3．空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器是利用鍋爐的低溫?zé)煔鉄崃縼砑訜崛紵每諝獾臒峤粨Q器。隨著回?zé)嵫h(huán)的應(yīng)用，給水進(jìn)入省煤器前已達(dá)到相當(dāng)高的溫度，省煤器出口煙氣溫度超過400％，采用空氣預(yù)熱器后，既能降低排煙溫度(110－150℃)，又可以改善爐內(nèi)燃料的著火和燃燒減少不完全燃燒損失，都可提高鍋爐效率，成為現(xiàn)代鍋爐不可缺少的重要受熱面。第72頁/共129頁第73頁/共129頁

空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)示意圖空氣預(yù)熱器第74頁/共129頁

大鍋爐多采用兩臺(tái)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，對(duì)稱布置在省煤器之后，為最后一級(jí)受熱面，常把空氣預(yù)熱器和省煤器稱為尾部受熱面。省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器、空氣預(yù)熱器是電站鍋爐的五大受熱面。

四、鍋爐主要輔助設(shè)備

1．通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)設(shè)備由送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、煙道、煙囪等組成。送風(fēng)機(jī)的作用是把冷空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器提高溫度后再送入爐膛。引風(fēng)機(jī)的作用是將爐膛內(nèi)燃燒生成的煙氣經(jīng)煙道、各受熱面及除塵器吸出，再經(jīng)煙囪排人大氣。第75頁/共129頁

送、引風(fēng)機(jī)是鍋爐的重要輔助設(shè)備，一般各配備兩臺(tái)，采用平衡通風(fēng)方式。其爐膛和煙道內(nèi)呈微小負(fù)壓，稱為平衡通風(fēng)負(fù)壓鍋爐，這是我國電廠燃煤鍋爐普遍采用的通風(fēng)布置方式。僅具有較強(qiáng)通風(fēng)能力送風(fēng)機(jī)的鍋爐，其爐膛和煙道內(nèi)的壓力稍大于環(huán)境壓力，稱為微正壓鍋爐。

2．除塵設(shè)備大鍋爐常用干式靜電除塵器。(效率大于99％)，清除排煙中的飛灰，減少對(duì)環(huán)境的污染。第76頁/共129頁3．制粉設(shè)備制粉設(shè)備是鍋爐的主要輔助設(shè)備，也稱為制粉系統(tǒng)，其作用是將原煤磨成合格的煤粉連續(xù)不斷地供給鍋爐，并根據(jù)鍋爐負(fù)荷的需要隨時(shí)調(diào)節(jié)燃料量的大小。

制粉系統(tǒng)有直吹式和中間儲(chǔ)倉式兩種。

直吹式制粉系統(tǒng)中，磨煤機(jī)出口的煤粉與空氣混合物由排粉風(fēng)機(jī)直接送入爐膛內(nèi)燃燒；中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)中，磨煤機(jī)出口的煤粉與空氣混合物由排粉機(jī)先進(jìn)入旋風(fēng)分離器，利用離心力將煤粉從空氣中分離出來，儲(chǔ)存在煤粉倉，再通過給粉機(jī)送入爐膛?，F(xiàn)大鍋爐多選用冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。第77頁/共129頁五、鍋爐設(shè)備的規(guī)范和型號(hào)鍋爐設(shè)備的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品規(guī)范及運(yùn)行效益通常用下列特性指標(biāo)表明。

1．蒸發(fā)量蒸發(fā)量亦稱鍋爐容量，指鍋爐在安全經(jīng)濟(jì)條件下連續(xù)正常生產(chǎn)時(shí)每小時(shí)所生產(chǎn)的蒸汽量，亦即鍋爐出口的蒸汽流量。額定工況和最大連續(xù)工況下每小時(shí)的產(chǎn)汽量，分別稱為鍋爐的額定蒸發(fā)量和最大連續(xù)蒸發(fā)量。通常所說的鍋爐容量是指最大連續(xù)蒸發(fā)量(MCR)。第78頁/共129頁2.蒸汽參數(shù)鍋爐蒸汽參數(shù)是說明鍋爐蒸汽規(guī)范的特性數(shù)據(jù)，一般指鍋爐過熱器出口處的蒸汽溫度和蒸汽壓力(表壓力)，分別用符號(hào)P和t表示，單位分別為MPa和℃。3．鍋爐效率鍋爐熱效率是指鍋爐有效吸熱量占鍋爐燃料輸入熱量的百分比，說明燃料熱量的有效利用程度。目前大型鍋爐的熱效率一般都在90％以上。第79頁/共129頁第80頁/共129頁鍋爐型號(hào)是指鍋爐產(chǎn)品的容量、參數(shù)、性能和規(guī)格，常用一組規(guī)定的符號(hào)和數(shù)字來表示。我國電廠鍋爐型號(hào)一般用四組字碼表示，其表達(dá)形式如下：

AA一×××／×××一×××／×××一△×如：SG一1025／18.3一555／555一M8

第一組符號(hào)是制造廠家(HG表示哈爾濱鍋爐廠，SG表示上海鍋爐廠，DG表示東方鍋爐廠)；第二組數(shù)字分子是鍋爐容量，單位t／h，分母數(shù)字為鍋爐出口過熱蒸汽壓力，單位MPa；第三組數(shù)字分子分母分別表示過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度，單位℃；最后一組中，符號(hào)表示燃料代號(hào)，而數(shù)字表示鍋爐設(shè)計(jì)序號(hào)。煤、油、氣的燃料代號(hào)分別是M、Y、Q，其他燃料代號(hào)是T。第81頁/共129頁六.鍋爐分類鍋爐的分類方法很多，主要有以下幾種。

1．按鍋爐容量分類

2．按鍋爐的蒸汽壓力分類我國300MW火力發(fā)電機(jī)組的鍋爐絕大多數(shù)采用亞臨界參數(shù)，只有少數(shù)采用超臨界參數(shù)。亞臨界壓力鍋爐都采用中間過熱，即都裝設(shè)有再熱器。

3．按爐內(nèi)燃燒方式分類鍋爐有四種不同的燃燒方式，對(duì)應(yīng)于四種不同的鍋爐，即火床爐、旋風(fēng)爐、室燃爐和循環(huán)流化床爐，大型電廠鍋爐通常采用室燃爐和循環(huán)流化床爐。(1)室燃爐。燃料以粉狀、霧狀或氣態(tài)隨同空氣噴入爐膛中進(jìn)行燃燒的方式稱為火室燃燒方式，用火室燃燒方式來組織燃燒的鍋爐稱為室燃爐。如果是燃用煤的話，則稱為煤粉爐第82頁/共129頁(2)循環(huán)流化床爐。流化床燃燒方式就是燃料顆粒在大于臨界風(fēng)速(由固定床轉(zhuǎn)化為流化床的風(fēng)速)的空氣流速作用下，在流化床上呈沸騰狀態(tài)的燃燒方式。這種燃燒方式有明顯的優(yōu)點(diǎn)，即能夠燃用劣質(zhì)煤和污染物排放少等，40多年來發(fā)展很快，應(yīng)用范圍已從中、小型的工業(yè)鍋爐發(fā)展到較大型的電站鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐性能在很多方面都可與煤粉爐相比美，在減少污染方面還優(yōu)于煤粉爐，所以循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)以后，立刻受到國內(nèi)外的高度重視，并得到迅速發(fā)展，可望成為新一代高效率、低污染的電站燃煤鍋爐機(jī)組。特別在我國，電站鍋爐以燃煤為主，而且主要是劣質(zhì)煤，燃料量的增大會(huì)引起更大的環(huán)境污染問題，因此促進(jìn)了此類鍋爐的發(fā)展。下圖為循環(huán)流化床鍋爐的簡圖第83頁/共129頁第84頁/共129頁4．按鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)方式分類按工質(zhì)在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的流動(dòng)方式可以將鍋爐分成：自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐。(1)自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)，依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物之間的密度差所產(chǎn)生的壓力差進(jìn)行循環(huán)的鍋爐，稱為自然循環(huán)鍋爐。(2)控制循環(huán)鍋爐控制循環(huán)鍋爐都是在自然循環(huán)鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，蒸發(fā)受熱面內(nèi)的工質(zhì)除了依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物之間的密度差所產(chǎn)生的壓力差以外，主要依靠鍋水循環(huán)泵的壓頭進(jìn)行循環(huán)的鍋爐，稱為控制循環(huán)鍋爐。第85頁/共129頁第86頁/共129頁(3)直流鍋爐給水靠給水泵的壓頭，一次通過鍋爐各受熱面產(chǎn)生蒸汽的鍋爐，稱為直流鍋爐，直流鍋爐的特點(diǎn)是沒有汽包，整臺(tái)鍋爐由許多管子并聯(lián)，然后用聯(lián)箱連接串聯(lián)組成。在給水泵壓頭的作用下，工質(zhì)依順序一次通過加熱、蒸發(fā)和過熱受熱面。進(jìn)口的工質(zhì)是水，出口工質(zhì)則是符合設(shè)計(jì)要求的過熱蒸汽。由于所有受熱面內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)是靠給水泵的壓頭來推動(dòng)的，所以在直流鍋爐中，受熱面中工質(zhì)都是強(qiáng)制流動(dòng)。直流鍋爐既可用于臨界壓力以下的鍋爐，又可用于臨界壓力以上的鍋爐，而超臨界壓力時(shí)只能采用直流鍋爐。第87頁/共129頁第三節(jié)汽輪機(jī)設(shè)備一、汽輪機(jī)的工作原理汽輪機(jī)是將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，具有功率大、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，是火電廠及核電廠中采用的原動(dòng)機(jī)。汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)等都是渦輪機(jī)，它們最基本的原理與風(fēng)車相同，利用工質(zhì)的動(dòng)能做功，即利用具有一定速度的工質(zhì)沖動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)部分，從而輸出機(jī)械功。汽輪機(jī)的基本工作原理可用圖1—17說明。第88頁/共129頁第89頁/共129頁第90頁/共129頁第91頁/共129頁具有一定壓力和溫度的蒸汽在汽輪機(jī)中先流過固定的噴嘴，蒸汽的壓力、溫度逐漸降低，體積不斷膨脹，蒸汽的速度越來越高；從噴嘴中流出的高速蒸汽沖擊在動(dòng)葉片上，動(dòng)葉片受到汽流的作用力帶動(dòng)葉輪和軸轉(zhuǎn)動(dòng)。蒸汽源源不斷地從噴嘴中流出，推動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。因此，實(shí)現(xiàn)蒸汽熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換可分為兩個(gè)階段：(1)在噴嘴中蒸汽的熱力勢(shì)能(焓降)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倨鞯膭?dòng)能。(2)在動(dòng)葉片流道中蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)的機(jī)械能。

第92頁/共129頁一列噴嘴和與之對(duì)應(yīng)的一列動(dòng)葉柵就組成了一個(gè)基本做功單元，稱之為汽輪機(jī)的‘‘級(jí)”。噴嘴第93頁/共129頁上述的能量轉(zhuǎn)換，蒸汽僅在噴嘴中降壓、降溫、膨脹加速而在動(dòng)葉流道內(nèi)并不膨脹(沒有焓降)加速，依靠汽流在動(dòng)葉流道內(nèi)改變汽流流動(dòng)方向所產(chǎn)生的作用力使動(dòng)葉柵帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，這種力稱為沖擊力。如果蒸汽在動(dòng)葉流道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，不僅改變流動(dòng)方向面且膨脹加速，汽流不但給動(dòng)葉一個(gè)沖擊力，同時(shí)由于汽流加速還產(chǎn)生一個(gè)與汽流方向相反的作用力，稱為反擊力，此時(shí)，動(dòng)葉柵是在汽流的沖擊力和反擊力的合力作用下帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的，如圖1—18(a)所示第94頁/共129頁第95頁/共129頁只有一級(jí)的汽輪機(jī)叫做單級(jí)汽輪機(jī)，只能轉(zhuǎn)換較小的蒸汽焓降，功率不大、效率也低?，F(xiàn)代的汽輪機(jī)是由串聯(lián)在同一軸上的若干個(gè)級(jí)組合而成，稱為多級(jí)汽輪機(jī)。多級(jí)汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)高、蒸汽流量大，蒸汽依次流過每個(gè)級(jí)，逐級(jí)膨脹，最后以很低的壓力排出，功率和效率遠(yuǎn)高于單級(jí)汽輪機(jī)。

第96頁/共129頁多級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)第97頁/共129頁根據(jù)汽流在動(dòng)葉流道內(nèi)的膨脹程度和給予動(dòng)葉作用力的形式，可將級(jí)分為三類：

(1)純沖動(dòng)級(jí)：蒸汽在動(dòng)葉流道內(nèi)僅改變方向而不膨脹加速，動(dòng)葉所受到的作用力僅為沖擊力，級(jí)內(nèi)蒸汽的焓降全部發(fā)生在噴嘴中。

(2)反動(dòng)級(jí)：蒸汽在動(dòng)葉流道內(nèi)膨脹加速，動(dòng)葉所受到的作用力為沖擊力和反擊力的合力，級(jí)內(nèi)蒸汽焓降中有一半發(fā)生在噴嘴中，另一半發(fā)生在動(dòng)葉流道內(nèi)。

(3)沖動(dòng)級(jí)：介于上述兩種級(jí)之間的一種級(jí)，級(jí)的大部分焓降發(fā)生在噴嘴中，只有一小部分焓降發(fā)生在動(dòng)葉流道內(nèi)。第98頁/共129頁上述三種級(jí)中，純沖動(dòng)級(jí)的做功能力最大，但級(jí)效率最差；反動(dòng)級(jí)的級(jí)效率高、做功能力較??；沖動(dòng)級(jí)則介于兩者之間，兼有做功能力大和級(jí)效率高的特點(diǎn)。因此沖動(dòng)級(jí)在國產(chǎn)汽輪機(jī)(尤其是中小型機(jī)組)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在近些年直接引進(jìn)的設(shè)備或引進(jìn)技術(shù)在國內(nèi)生產(chǎn)的300MW以上的大型汽輪機(jī)中，則著重于級(jí)效率的進(jìn)一步提高而較多地采用反動(dòng)級(jí)。第99頁/共129頁二、汽輪機(jī)設(shè)備的組成及工作過程汽輪機(jī)設(shè)備由汽輪機(jī)本體和汽輪機(jī)輔助設(shè)備兩部分組成，如圖1一19所示。汽輪機(jī)本體由靜止部分、轉(zhuǎn)動(dòng)部分、主汽門、調(diào)節(jié)汽門等組成。汽輪機(jī)輔助設(shè)備主要包括凝汽設(shè)備、回?zé)峒訜嵩O(shè)備、調(diào)節(jié)保安裝置、供油系統(tǒng)等。汽輪機(jī)本體及其輔助設(shè)備由管道和閥門連成一個(gè)整體，稱為汽輪機(jī)設(shè)備。汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的組合稱為汽輪發(fā)電機(jī)組。第100頁/共129頁第101頁/共129頁鍋爐來的高溫高壓的蒸汽流經(jīng)主汽閥、調(diào)節(jié)閥進(jìn)入汽輪機(jī)，在壓力差的作用下蒸汽依次通過各級(jí)向排汽口處流動(dòng)。在流動(dòng)中，蒸汽的壓力、溫度逐級(jí)降低，逐級(jí)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能能。壓力、溫度已很低的汽輪機(jī)的排汽(乏汽)，進(jìn)入凝汽設(shè)備，被冷凝成凝結(jié)水后送往低壓加熱器加熱，進(jìn)入除氧器除去水中所含的氣體，經(jīng)給水泵升壓再由高壓加熱器加熱后送回鍋爐循環(huán)使用。此外，汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)用來調(diào)節(jié)進(jìn)汽量，以適應(yīng)外界負(fù)荷的變化，保證供電的數(shù)量和質(zhì)量。保護(hù)裝置則用于監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)的運(yùn)行，在危急情況下保證汽輪機(jī)的安全。調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保護(hù)裝置中用來傳遞信號(hào)和操縱有關(guān)部件的壓力油，以及用來潤滑和冷卻汽輪機(jī)各軸承的用油，都是來自汽輪機(jī)的油系統(tǒng)。第102頁/共129頁三、汽輪機(jī)本體主要結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)本體由靜止、轉(zhuǎn)動(dòng)兩大部分組成。靜子主要包括汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承等轉(zhuǎn)子主要包括主軸、葉輪、動(dòng)葉、聯(lián)軸器等。1．汽缸汽缸是汽輪機(jī)的外殼，其作用是將汽輪機(jī)的通流部分與大氣隔開，形成蒸汽進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的封閉汽室。第103頁/共129頁第104頁/共129頁第105頁/共129頁汽缸的外觀一般呈圓錐形或圓筒形，為便于加工、安裝、檢修，汽缸一般從水平面(中分面)分成上下兩半，即上汽缸和下汽缸，上下缸之間通過法蘭(水平結(jié)合面)用螺栓連接。內(nèi)部有噴嘴、隔板、汽封等零部件，外部與進(jìn)汽管、抽汽管、排汽管、疏水管等相接。運(yùn)行時(shí)，汽缸要承受內(nèi)外的壓力差和溫度差，缸壁應(yīng)有一定的厚度，保證其剛度和強(qiáng)度。隨著參數(shù)的提高，缸壁和法蘭要做得很厚，汽輪機(jī)啟停時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的溫差熱應(yīng)力。第106頁/共129頁因此大型汽輪機(jī)的汽缸采用雙層或多層結(jié)構(gòu)，形成內(nèi)缸和外缸，如圖1—21所示。2．噴嘴與隔板噴嘴也稱靜葉片，每兩片組成噴嘴流道，蒸汽在其中完成熱能到動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。第一級(jí)的噴嘴分成4組或6組布置在對(duì)應(yīng)的噴嘴室出口，由相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥門分別控制進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量來調(diào)節(jié)功率，就稱該級(jí)為調(diào)節(jié)級(jí)，以后各級(jí)統(tǒng)稱為壓力級(jí)。沖動(dòng)級(jí)噴嘴裝在隔板上并將各級(jí)分開，隔板同樣分成上下兩半固定在上下汽缸內(nèi)(如圖l一22所示)。第107頁/共129頁第108頁/共129頁3．轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分總稱為轉(zhuǎn)子。沖動(dòng)式汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子為葉輪式結(jié)構(gòu)由主軸、葉輪、動(dòng)葉片等組成；反動(dòng)式汽輪機(jī)因在動(dòng)葉中有較大的焓降，動(dòng)葉兩側(cè)有較大的壓力差，不宜采用葉輪式轉(zhuǎn)子而為轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)鼓和動(dòng)葉片等組成，沒有葉輪。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子按結(jié)構(gòu)可分為套裝轉(zhuǎn)子、整鍛轉(zhuǎn)子和焊接轉(zhuǎn)子三種基本類型(如圖1—23所示)。套裝轉(zhuǎn)子(沖動(dòng)式)的主軸和葉輪分別加工，工藝簡單、造價(jià)低，但在高溫下葉輪有松脫的問題，可用于沖動(dòng)式汽輪機(jī)的中(低溫段)、低壓轉(zhuǎn)子。現(xiàn)代高參數(shù)大功率汽輪機(jī)，第109頁/共129頁第110頁/共129頁一般采用合金鋼整鍛轉(zhuǎn)子或軸向分段、整體鍛造再組合焊接在一起的轉(zhuǎn)子，前者居多。整鍛轉(zhuǎn)子除動(dòng)葉片以外的主軸和葉輪或轉(zhuǎn)鼓是用一個(gè)鍛件整體加工而成的，因此不存在高溫下葉輪松脫的問題，且結(jié)構(gòu)緊湊，可使軸向長度縮短。但整鍛轉(zhuǎn)子的制造工藝復(fù)雜、造價(jià)高。目前，國產(chǎn)引進(jìn)型300MW、600MW汽輪機(jī)的高、中、低壓轉(zhuǎn)子均為整鍛轉(zhuǎn)子。第111頁/共129頁動(dòng)葉片是汽輪機(jī)重要的工作部件，相鄰的兩個(gè)動(dòng)葉片構(gòu)成一個(gè)動(dòng)葉流道。由噴嘴射出的高速汽流進(jìn)入動(dòng)葉流道，推動(dòng)動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，使蒸汽動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。動(dòng)葉片(見圖1—24)由葉根、葉型(葉身或稱工作部分)和連接件(圍帶或拉筋)組成。許許多多的動(dòng)葉片以同樣的間隔和角度通過葉根安裝在葉輪的輪緣或轉(zhuǎn)鼓上，排列成動(dòng)葉柵，形成汽輪機(jī)的一級(jí)動(dòng)葉流道。葉型則決定動(dòng)葉流道的形狀，沖動(dòng)式葉型之間構(gòu)成的流道截面變化較小第112頁/共129頁第113頁/共129頁由于蒸汽比容隨其壓力的逐漸降低而迅速增大，蒸汽的容積流量也將逐漸增大，因而要求動(dòng)葉長度也隨之逐級(jí)增大。這樣，前幾級(jí)葉片很短，末幾級(jí)葉片很長，通流部分呈漸擴(kuò)形。對(duì)長葉片，所受到的離心力較大且葉根與葉頂?shù)膱A周速度相差大，因此為保證動(dòng)葉強(qiáng)度以及蒸汽沿葉高各處有良好的流動(dòng)，長葉片均按等強(qiáng)度原理設(shè)計(jì)成變截面扭曲葉片。短葉片可采用直葉片即等截面葉片，當(dāng)然所有葉片都采用扭葉片最合理。第114頁/共129頁4．汽封汽輪機(jī)的動(dòng)、靜之間必須留有一定的間隙，在壓力差的作用下會(huì)形成漏汽，即漏汽損失。汽封就是各動(dòng)、靜間隙處裝設(shè)的密封裝置，由很多薄金屬片與主軸的凹凸處形成多個(gè)曲折間隙，以減少漏汽。隔板內(nèi)孔與主軸間的汽封稱為隔板汽封；動(dòng)葉片的頂部、根部與靜子間的徑向、軸向汽封稱為葉片汽封；轉(zhuǎn)子穿出汽缸兩端處的汽封稱為軸端汽封(軸封)，高壓端軸封防止蒸汽外漏，低壓缸排汽端軸封防止空氣漏入汽輪機(jī)。第115頁/共129頁5．軸承軸承有支持軸承和推力軸承兩種。支持軸承用于支持整個(gè)轉(zhuǎn)子的重量以及由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡所引起的離心力，并固定轉(zhuǎn)子的徑向位置，使轉(zhuǎn)子中心與汽缸中心保持一致；推力軸承則用于承受轉(zhuǎn)子上的軸向推力，并確定轉(zhuǎn)子的軸向位置，以保持動(dòng)、靜之間合理的軸向間隙。由于汽輪機(jī)的重量及軸向推力很大、轉(zhuǎn)速很高，故其軸承不是通常的滾珠軸承而采用油膜潤滑的滑動(dòng)軸承，依靠油膜壓力來平衡作用力。

6．聯(lián)軸器及盤車裝置第116頁/共129頁

聯(lián)軸器也叫靠背輪，其作用是將汽輪機(jī)的高、中、低壓轉(zhuǎn)子以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接成一個(gè)整體。汽輪機(jī)啟動(dòng)前，需通過轉(zhuǎn)子的低速轉(zhuǎn)動(dòng)以檢查動(dòng)、靜部件是否存在碰撞和摩擦，汽輪機(jī)停機(jī)后，為使轉(zhuǎn)子在上下溫度不同的汽缸內(nèi)受熱均勻，避免轉(zhuǎn)子冷卻不均而產(chǎn)生大軸彎曲，也要保持轉(zhuǎn)子的低速轉(zhuǎn)動(dòng)。盤車裝置就是能夠人為盤動(dòng)轉(zhuǎn)子的一套裝置，一般由電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿及減速齒輪組、離合器等部件組成。第117頁/共