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目 录

绪论

第一章 电厂运行的基本原理 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第二章 锅炉运行的基本原理 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.第一节.电厂锅炉的组成及作用 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第二节.电厂锅炉的工作过程 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第三节.电厂锅炉的主要系统 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第三章 汽轮机运行的基本原理..............................第一节．汽轮机的组成..............................第二节．汽轮机本体及其它设备作用 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

第三节．汽轮机的主要系统..............................第四章 发电机运行的基本原理..............................第一节．发电机的概述 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.第二节．发电机本体、组成和工作原理 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第三节．发电机其它设备及作用 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第五章 发电厂其它系统介绍 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 第六章 发电厂的生产过程 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 致谢信

绪论

火力发电厂是利用化石燃料燃烧释放的热能发电的动力设施，包括燃料燃烧释热和热能电能转换以及电能输出的所有设备、装置、仪表器件，以及为此目的设置在特定场所的建筑物、构筑物和所有有关生产和生活的附属设施。火力发电厂以煤为燃料，煤在锅炉内燃烧，将锅炉里的水加热生成蒸汽，然后将来自锅炉的具有一定温度、压力的蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次流过一系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械能，通过联轴器驱动发电机发电。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机排汽部分排出，排汽至凝汽器凝结成水，再送至加热器、经给水送往锅炉加热成蒸汽，如此循环。也就是蒸汽的热能在喷嘴栅中首先转变为动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。汽轮机转动带动发电机转子转动，由发电机励磁系统向转子提供直流电流用作磁场，发电机定子与旋转的转子切割磁感线，将电能传输至系统。工作原理就是一个能量转换过程，即热能--动能--机械能--电能。最终将电发送出去。

火力发电厂生产过程示意图

第一章 电厂运行的基本原理

电厂运行电磁感应理论、热力学第一定律和热力学第二定律做为基本依据.电磁感应理论：任何变化的电场都要在其周围空间产生磁场，任何变化的磁场都要在其周围空间产生电场。

热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热，消耗一定热量时，必产生相当数量的功，消耗一定量的功时，必出现相应数量的热。热力学第二定律：高温物体的热能可以自动传递给低温物体，而低温物体的热能却不能自动地传递给高温物体。机械能可以自动转化为热能，而热能却不能自动转化为机械能。基本原理

火力发电厂以煤为燃料，煤在锅炉内燃烧，将锅炉里的水加热生成蒸汽，然后将来自锅炉的具有一定温度、压力的蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次流过一系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械能，通过联轴器驱动发电机发电。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机排汽部分排出，排汽至凝汽器凝结成水，再送至加热器、经给水送往锅炉加热成蒸汽，如此循环。也就是蒸汽的热能在喷嘴栅中首先转变为动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。汽轮机转动带动发电机转子转动，由发电机励磁系统向转子提供直流电流用作磁场，发电机定子与旋转的转子切割磁感线，将电能传输至系统。工作原理就是一个能量转换过程，即热能--动能--机械能--电能。最终将电发送出去。

第二章 锅炉运行的基本原理

第一节 锅炉的组成及作用

锅炉的主要作用使燃料在炉内燃烧放热，并将锅内工质由水加热成具有足够数量和一定质量的过热蒸汽，供汽轮机使用。

锅炉设备的组成：

锅炉机组由锅炉本体设备和辅机设备组成。

锅（汽水系统）：由省煤器、汽包（汽水分离器）、下降管、联箱、水冷壁、过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。

炉（燃烧系统）：由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙、构架等组成第二节 电厂锅炉的工作过程

第三节 锅炉的主要系统

锅炉主要由燃烧系统和汽水系统组成的 1燃烧系统

运输到的火电厂的原煤经过初步破碎和除铁除木屑后，送到原煤漏斗，从原煤漏斗靠自重落下的煤，经过给煤机送入磨煤机中的磨制成合格的煤粉，同外界冷空气经一次风机生涯后送入锅炉的空气预热器，冷空气在空气预热器内被延期加热后直接进入磨煤机，用于对原煤加热干燥，以便磨制同时热空气本身也是输送煤粉的介质，将磨好的煤粉输送到燃烧器进入炉膛。外界冷空气经二次风机升压后送入锅炉的空气预热器冷空气在空气预热器内被烟气加热后，通过燃烧器二次风喷口直接进入炉膛，煤粉和空气进入炉膛后在炉膛内悬浮燃烧放出热量，主要是以辐射换热方式把热量传递给水冷壁和过热器管内的水和汽，而省煤气和空气预热器不知在烟气温度较低的尾部烟道内，由于煤中灰分不参与燃烧过程，烟气在炉膛向上流动时，较大的灰粒会因自重从气流中分离出来，沉降至炉膛底部的冷灰斗中，形成固态渣，为了防止环烟气诱引风机通过烟囱排至大气。2汽水系统

锅炉的汽水系统的主要功用是接受燃料的热能，提升介质的热势能，增压增温，完成介质的状态转换。锅炉给水首先进入省煤器，在省煤器中自下而上流动，被冲上而下流动的烟气加热，受热后送至汽包，进入由汽包、下降管、联箱、水冷壁构成的自然循环蒸发回路中汽包中的水沿下降管至联箱，在进入水冷壁内，由于炉内的火焰和烟气的辐射，进一步加热升温成饱和水，并使饱和水变成饱和蒸汽，汽包中分离出来的和蒸汽，从汽包顶部引出，进入各级过热加热达到规定过热气温后经主蒸汽管道送往汽轮机高压缸做功。3烟风系统

提供锅炉燃烧的氧气，带动干燥的燃料进入炉膛，维持炉膛风压以稳定燃烧。4制粉系统

完成燃料的磨碎、干燥。使之形成具有一定细度和干燥度的燃料，并送入炉膛。

第三章 汽轮机的工作原理 第一节 汽轮机的组成汽轮机由转动部分(转子)和静止部分(静体或静子)两部分组成。转动部分：动叶片、叶轮(反动式汽轮机为转鼓)、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件；

静止部分包括汽缸、蒸汽室、喷管、隔板、隔板套(反动式汽轮机为静叶持环)、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。

第二节 汽轮机本体及其它设备作用

汽轮机本体（steam turbine proper）是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分，即汽轮机本身。它与回热加热系统、调节保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。汽轮机本体还设有汽封系统。

给水泵：将除氧水箱的凝结水通过给水泵提高压力，经过高压加热器加热后，输送到锅炉省煤器入口，作为锅炉主给水。

高低压加热器：利用汽轮机抽汽，对给水、凝结水进行加热，其目的是提高整个热力系统经济性。

除氧器：除去锅炉给水中的各种气体，主要是水中的游离氧。凝汽器：使汽轮机排汽口形成最佳真空，使工质膨胀到最低压力，尽可能多地将蒸汽热能转换为机械能，将乏汽凝结成水。凝结泵：将凝汽器的凝结水通过各级低压加热器补充到除氧器。油系统设备：一是为汽轮机的调节和保护系统提供工作用油，二是向汽轮机和发电机的各轴承供应大量的润滑油和冷却油。主要设备包括主油箱、主油泵、交直流油泵、冷油器、油净化装置等。

第三节

汽轮机的主要系统

轴封系统：防止汽轮机内部高压蒸汽向外泄露，保证汽轮机效率，保持真空系统严密性。

真空系统：维持汽轮机的低背压和凝汽器真空。

凝结水系统：将凝结水输送到除氧器，完成加热、除氧、化学处理和剔除杂质。

给水系统：提高给水压力，加热后为锅炉提供给水。

主机油系统：包括润滑油系统、顶轴油系统、调节、保安系统。汽轮机调节、保安系统：协调各系统同步地按照要求进行工作。润滑油系统：为汽轮机提供润滑、冷却用油。

发电机冷却系统和密封系统：冷却系统的功能是冷却发电机，带走发电机工作时的热量。密封系统的功能是密封冷却介质的外泄。工业水系统：提供冷却介质。冷却各种辅助设备。

顶轴油系统由于不是所有机组都有，所以不做介绍。液压油系统划归调节、保安系统，所以不做介绍。

其它系统：压缩空气系统、旁路系统、减温水系统、精处理系统、胶球系统等。

第四章 发电机运行的基本原理

第一节 发电机的概述

发电机是将其它形式的能源转换成电能的机械设备，最早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。

发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

发电机的分类可归纳如下：

发电机 ： 直流发电机、交流发电机、同步发电机、异步发电机(很少采用)

交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。

第二节 发电机本体、组成和工作原理

在发电厂中，同步发电机是将机械能转变成电能的唯一电气设备。因而将一次能源（水力、煤、油、风力、原子能等）转换为二次能源的发电机，现在几乎都是采用三相交流同步发电机。在发电厂中的交流同步发电机，电枢是静止的，磁极由原动机拖动旋转。其励磁方式为发电机的励磁线圈FLQ（即转子绕组）由同轴的并激直流励磁机经电刷及滑环来供电。同步发电机由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成。定子由定子铁心、定子线圈、机座、端盖、风道等组成。定子铁心和线圈是磁和电通过的部分，其他部分起着固定、支持和冷却的作用。

发电机主要由定子、转子、端盖.电刷.机座及轴承等部件构成。

定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。

转子由转子铁芯、转子磁极（有磁扼.磁极绕组)、滑环、(又称铜环.集电环)、风扇及转轴等部件组成。

通过轴承、机座及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。由于电刷与转子相连处有断路处，使转子按一定方向转动，产生交变电流所以家庭电路等电路中是交变电流，简称交流电。我国电网输出电流的频率是50赫兹。

发电机的定子和转子除了是一个原动力的拖动外，是完全独立、互不干扰的两部分；

发电机的定子是有功源，产生感应电动势、电流，在原动力的拖动下，向外输出交流电。

发电机的转子是无功源、绕组从外部引入直流电建立磁场，在原动力的拖动下，向外输送无功。

直流发电机工作原理（图1.1.B）

第三节 发电厂其它设备及作用

主变压器：利用电磁感应原理，可以把一种电压的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电的一种设备。

6KV、380V配电装置：完成电能分配，控制设备的装置。电机：将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的电能转换器。

蓄电池：指放电后经充电能复原继续使用的化学电池。在供电系统中，过去多用铅酸蓄电池，现多采用镉镍蓄电池

控制盘：有独立的支架，支架上有金属或绝缘底板或横梁，各种电子器件和电器元件安装在底板或横梁上的一种屏式的电控设备。

第五章 发电厂其它系统介绍

输煤系统

输煤系统是指从卸煤点至煤场及从煤场至锅炉煤仓之间煤的运送设备及其控制设备。电站项目的一个辅控系统，一般由卸煤、上煤、储煤和配煤四部分组成四部分组成。

运输燃料进入厂房，进行初步加工和燃料筛选工作，同时完成外加物质的混合工作。所包涵的主要设备有斗轮机、碎煤机、翻车机、输煤皮带等。化学水系统

将天然水在进入汽水系统前先除去杂质。其流程一般为：天然水――混凝沉淀――过滤――离子交换――补给水。混凝沉淀是加入混凝剂，产生絮凝体。过滤处理是使用石英砂等滤料除去细小悬浮物。化学除盐是使用混床除去金属离子和酸根，常使用树脂除盐。循环水系统

为机组提供冷却水源。工业生产过程中产生的废热，一般要用冷却水来导走。从江、河、湖、海等天然水体中吸取一定量的水作为冷却水，冷却工艺设备吸取废热使水温升高，再排入江、河、湖、海，这种冷却方式称为直流冷却。当不具备直流冷却条件时，则需要用冷却塔来冷却。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散人大气。

第六章 发电厂的生产过程

火力发电厂的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然气）。我国的火电厂以燃煤为主，过去曾建过一批燃油电厂，目前的政策是尽量压缩烧油电厂，新建电厂全部烧煤。

火力发电厂由三大主要设备——锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。其生产过程简介如下。1．燃烧系统

燃烧系统如图1－l所示，包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等。

煤由皮带输送到锅炉车间的煤斗，进入磨煤机磨成煤粉，然后与经过预热器预热的空气一起喷入炉内燃烧，将煤的化学能转换成热能，烟气经除尘器清除灰分后，由引风机抽出，经高大的烟囱排入大气。炉渣和除尘器下部的细灰由灰渣泵排至灰场。2．汽水系统

汽水系统流程如图1－2所示，包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。

水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热，成为具有规定压力和温度的过热蒸汽，然后经过管道送入汽轮机。

在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动，冲击汽轮机的转子，以额定转速（3000r／min）旋转，将热能转换成机械能，带动与汽轮机同轴的发电机发电。

在膨胀过程中，蒸汽的压力和温度不断降低。蒸汽做功后从汽轮机下部排出。排出的蒸汽称为乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽轮机的乏汽被冷却水冷却，凝结成水。

凝汽器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器，提高水温并除去水中的氧（以防止腐蚀炉管等），再由给水泵进一步升压，然后进入高压加热器，回到锅炉，完成水—蒸汽—水的循环。给水泵以后的凝结水称为给水。

汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失，因此，必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补给水进入除氧器，同凝结水一块由给水泵打入锅炉。

3．电气系统

电气系统如图1－3所示，包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。

发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化，其电压一般在10～20kV之间，电流可达数千安至20kA。因此，发电机发出的电，一般由主变压器升高电压后，经变电站高压电气设备和输电线送往电网。极少部分电，通过厂用变压器降低电压后，经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、水泵等各种辅机设备和照明等用电。

致 谢 辞

历经两个多月的时间，我终于完成了我的毕业设计。回想起这几十天的经历，我感受到了繁忙，感受到了疲惫，与此同时，我感受到了充实，更重要的是感受到了经过自己努力而获得进步时的兴奋。通过这次系统的设计，使得我对所学的专业知识有了一个较为系统的重温，同时也使得我对矿井全系统有了一个全面的了解。

首先在这里我要感谢我的母校给我提供了这样一个宽松愉快的环境，让我畅游于其中；我要感谢我的指导老师——张化学老师,感谢老师们对我的精心的指导、耐心的解说!还有我的同学们，都给予了我极大的帮助。

在此，对他们一并致谢，祝愿他们工作顺心、身体健康！

杜一强 2012年5月