燃燒系統(tǒng)由輸煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰渣等環(huán)節(jié)組成,其流程如圖2所示。
(l)運(yùn)煤。電廠的用煤量是很大的,一座裝機(jī)容量4×30萬(wàn)kW的現(xiàn)代火力發(fā)電廠,煤耗率按360g/kw.h計(jì),每天需用標(biāo)準(zhǔn)煤(每千克煤產(chǎn)生7000卡熱量)360(g)×120萬(wàn)(kw)×24(h)=10368t。因?yàn)殡姀S燃煤多用劣質(zhì)煤,且中、小汽輪發(fā)電機(jī)組的煤耗率在400~500g/kw·h左右,所以用煤量會(huì)更大。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)用于發(fā)電的煤約占總產(chǎn)量的1/4,主要靠鐵路運(yùn)輸,約占鐵路全部運(yùn)輸量的40%。為保證電廠安全生產(chǎn),一般要求電廠貯備十天以上的用煤量。
(2)磨煤。用火車或汽車、輪船等將煤運(yùn)至電廠的儲(chǔ)煤場(chǎng)后,經(jīng)初步篩選處理,用輸煤皮帶送到鍋爐間的原煤倉(cāng)。煤從原煤倉(cāng)落入煤斗,由給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉,并經(jīng)空氣預(yù)熱器來(lái)的一次風(fēng)烘干并帶至粗粉分離器。在粉粉分離器中將不合格的粗粉分離返回磨煤機(jī)再行磨制,合格的細(xì)煤粉被一次風(fēng)帶入旋風(fēng)分離器,使煤粉與空氣分離后進(jìn)入煤粉倉(cāng)。
(3)鍋爐與燃燒。煤粉由可調(diào)節(jié)的給粉機(jī)按鍋爐需要送入一次風(fēng)管,同時(shí)由旋風(fēng)分離器送來(lái)的氣體(含有約10%左右未能分離出的細(xì)煤粉),由排粉風(fēng)機(jī)提高壓頭后作為一次風(fēng)將進(jìn)入一次風(fēng)管的煤粉經(jīng)噴燃器噴入爐膛內(nèi)燃燒。
電廠煤粉爐燃燒系統(tǒng)流程圖
目前我國(guó)新建電廠以300MW及以上機(jī)組為主。300MW機(jī)組的鍋爐蒸發(fā)量為1000t/h(亞臨界壓力),采用強(qiáng)制循環(huán)(或自然循環(huán))的汽包爐;600MW機(jī)組的鍋爐為2000t/h的(汽包)直流鍋爐。在鍋爐的四壁上,均勻分布著4支或8支噴燃器,將煤粉(或燃油、天然氣)噴入爐膛,火焰呈旋轉(zhuǎn)狀燃燒上升,又稱為懸浮燃燒爐。在爐的頂端,有貯水、貯汽的汽包,內(nèi)有汽水分離裝置,爐膛內(nèi)壁有彼此緊密排列的水冷壁管,爐膛內(nèi)的高溫火焰將水冷壁管內(nèi)的水加熱成汽水混合物上升進(jìn)入汽包,而爐外下降管則將汽包中的低溫水靠自重下降至下連箱與爐內(nèi)水冷壁管接通,靠爐外冷水下降而爐內(nèi)水冷壁管中熱水自然上升的鍋爐叫自然循環(huán)汽包爐,而當(dāng)壓力高到16.66~17.64MPa時(shí),水、汽重度差變小,必須在循環(huán)回路中加裝循環(huán)泵,即稱為強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。當(dāng)壓力超過(guò)18.62MPa時(shí),應(yīng)采用直流鍋爐。
(4)風(fēng)煙系統(tǒng)。送風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)送到空氣預(yù)熱器加熱,加熱后的氣體一部分經(jīng)磨煤機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)人爐膛,另一部分經(jīng)噴燃器外側(cè)套筒直接進(jìn)入爐膛。爐膛內(nèi)燃燒形成的高溫?zé)煔?,沿?zé)煹澜?jīng)過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器逐漸降溫,再經(jīng)除塵器除去90%~99%(電除塵器可除去99%)的灰塵,經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪,排向天空。
(5)灰渣系統(tǒng)。爐膛內(nèi)煤粉燃燒后生成的小灰粒,被除塵器收集成細(xì)灰排入沖灰溝,燃燒中因結(jié)焦形成的大塊爐渣,下落到鍋爐底部的渣斗內(nèi),經(jīng)過(guò)碎渣機(jī)破碎后也排入沖灰溝,再經(jīng)灰渣水泵將細(xì)灰和碎爐渣經(jīng)沖灰管道排往灰場(chǎng)(或用汽車將爐渣運(yùn)走)。
二、汽水系統(tǒng)
火電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成,包括凝給水系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、冷卻水(循環(huán)水)系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng),如圖3所示。
(1)給水系統(tǒng)。由鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽沿主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī),高速流動(dòng)的蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。在汽輪機(jī)內(nèi)作功后的蒸汽,其溫度和壓力大大降低,最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻凝結(jié)成水(稱為凝結(jié)水),匯集在凝汽器的熱水井中。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵打至低壓加熱器中加熱,再經(jīng)除氧器除氧并繼續(xù)加熱。由除氧器出來(lái)的水(叫鍋爐給水),經(jīng)給水泵升壓和高壓加熱器加熱,最后送人鍋爐汽包。在現(xiàn)代大型機(jī)組中,一般都從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)抽出作過(guò)功的部分蒸汽(稱為抽汽),用以加熱給水(叫做給水回?zé)嵫h(huán)),或把作過(guò)一段功的蒸汽從汽輪機(jī)某一中間級(jí)全部抽出,送到鍋爐的再熱器中加熱后再引入汽輪機(jī)的以后幾級(jí)中繼續(xù)做功(叫做再熱循環(huán))。
(2)補(bǔ)水系統(tǒng)。在汽水循環(huán)過(guò)程中總難免有汽、水泄漏等損失,為維持汽水循環(huán)的正常進(jìn)行,必須不斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的軟化水,這些補(bǔ)給水一般補(bǔ)入除氧器或凝汽器中,即是補(bǔ)水系統(tǒng)。
(3)冷卻水(循環(huán)水)系統(tǒng)。為了將汽輪機(jī)中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水,需由循環(huán)水泵從涼水塔抽取大量的冷卻水送入凝汽器,冷卻水吸收乏汽的熱量后再回到?jīng)鏊鋮s,冷卻水是循環(huán)使用的。這就是冷卻水或循環(huán)水系統(tǒng)。
電廠汽水系統(tǒng)流程示意圖
三、電氣系統(tǒng)
發(fā)電廠的電氣系統(tǒng),包括發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電所等,如圖4所示。
發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和電流隨著容量的不同而各不相同,一般額定電壓在10~20kV之間,而額定電流可達(dá)2OkA。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能,其中一小部分(約占發(fā)電機(jī)容量的4%~8%),由廠用變壓器降低電壓(一般為63kV和400V兩個(gè)電壓等級(jí))后,經(jīng)廠用配電裝置由電纜供給水泵、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等各種輔機(jī)和電廠照明等設(shè)備用電,稱為廠用電(或自用電)。其余大部分電能,由主變壓器升壓后,經(jīng)高壓配電裝置、輸電線路送入電網(wǎng)。
發(fā)電廠電氣系統(tǒng)示意圖