火力發電站的生產過程實際上就是能量轉換的過程,即將礦物燃料(煤、油、可燃氣體)的化學能通過鍋爐設備轉換為蒸汽的熱能,進而通過汽輪機設備將蒸汽的熱能轉換成機械能,最後通過發電機將機械能轉換成電能。
第一節 鍋爐設備的一般知識
鍋爐設備是火力發電廠中必不可少的三大主機之一,它的作用是生產一定數量(蒸發置)和一定質量(壓力、溫度、蒸汽品質)的蒸汽。
燃料和空氣送入爐膛燃燒,燃燒生成的高溫煙氣在爐膛和尾部煙道中放出熱量,通過受熱麵被工質——水和蒸汽吸收,低溫煙氣最後由煙囪排出。一定質量的水送進鍋爐的受熱部件,通過受熱麵吸收煙氣的熱量,,使水加熱並汽化,繼而達到規定參數(一定的壓力和溫度)的過熱蒸汽,最後被引出以推動汽輪發電機旋轉而發電。
鍋爐有兩個主要係統汽水係統和燃燒係統。汽水係統由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器等設備組成。它的任務是使水吸熱蒸發,最後成為具有一定參數的過熱蒸汽。具體的過程是鍋爐給水由給水泵送入省煤器,吸收尾部煙道中煙氣的熱量後進入汽包;汽包內的水經爐牆外的下降管到水冷壁,吸收爐內高溫煙氣的熱量,使部分水蒸發,形成汽水混合物向上流回汽包,汽包內的汽水分離器將水和汽分離開,水回到汽包下部的水空間,而飽和蒸汽則進入過熱器,繼續吸收煙氣的熱量成為合格的過熱蒸汽,最後送入汽輪機。燃燒係統由燃燒器、爐膛、煙道及空氣預熱器等設備組成。其工作過程如下:由送風機來的空氣進入空氣預熱器,吸收煙氣的熱量成熱空氣,熱空氣分為兩股,一股送給煤粉製備係統,並攜帶著煤粉經燃燒器進入爐膛,另一股做為二次風直接經燃燒器送入爐膛;煤粉與空氣混合物在爐膛內進行燃燒放熱,將熱量以輻射方式傳給爐膛四周的水冷壁及其它輻射受熱麵,燃燒生成的高溫煙氣主要以對流傳熱方式把熱量傳遞給過熱器、省煤器和空氣預熱器等對流受熱麵。在傳熱過程中,煙氣溫度不斷降低,最後經除塵器由引風機送入煙囪,排入大氣。
鍋爐設備由鍋爐本體和輔機兩大部分組成。其中爐膛、汽包、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器、煙道以及爐牆構架等部件的綜合體稱為鍋爐本體。供應空氣和排出煙氣的風機以及供給鍋爐給水的給水泵和燃料製備設備等部件叫輔助設備(即輔機)。以下分別對本體和輔機進行介紹。
一、電站鍋爐的容量和參數
鍋爐的容量通常指鍋爐能長期連續生產的最大蒸發量,單位為t/h。鍋爐的蒸汽參數是指鍋爐出口蒸汽的壓力和溫度,單位分別為MPa和攝氏度。通常鍋爐的型號中就表示了這些主要數據。如SG400/140—555/555型鍋爐是上海鍋爐廠生產的容量為400攝氏度,過熱蒸汽壓力為14MPa(140kg/cm2),溫度為555攝氏度,並裝有再熱器,再熱器出口溫度為555攝氏度。蒸汽壓力低於1.6MPa(16kg/cm2)的鍋爐稱為低壓鍋爐,過熱器溫度一般不超過375攝氏度,容量不超過20t/h。電站鍋爐的容量和參數係列各個國家規定不一。列出了目前我國主要電站鍋爐的容量和參數及其與發電機組的匹配。容量大的鍋爐通常具有較高的蒸汽參數。采用較高的蒸汽參數,機組能夠得到更高的熱經濟性。