热度 5|
低压汽轮机
给水泵
表面冷凝器
中压汽轮机
蒸汽调节阀
高压汽轮机
凝汽器
除氧器
送煤传送装置
煤斗
磨煤机
锅炉汽包
渣斗
过热器
风扇
回热器
助燃气体入口(送风机)
节热器
空气预热器
静电除尘器
风扇
废气脱硫装置
烟气阀
而其中的核心部分是:锅炉,汽轮机,发电机。
锅炉是将燃料化学能转换为蒸汽热能
汽轮机将蒸汽热能转换为转子机械能
发电机是将机械能转换为电能
三个设备是火电厂中的主要设备,并称为三大主机。
汽水系统中,高压蒸汽依次通过高,中,低压缸进行做功,以便达到充分利用蒸汽热能的目的。
电站系统子系统太多,如果全讲一遍不现实,看得人也容易陷入过多的描述而迷惑。
火电厂系统中有三大主机,锅炉,汽轮机,发电机,今天我只以汽轮机 为例子,通过介绍汽轮机来表现电厂系统的复杂。
烧水不简单,而汽轮机就像是苦力的命,少爷的身子,还玻璃心。
据说管中窥豹,就可以脑补出豹子,我描述豹子的一些特点,希望足够大家自行脑补。
自工业革命以来,世界上出现了各种各样现代机械,其中有的由几百甚至上千个零件构成,其精巧让人称奇。有的在恶劣条件下工作,可靠性让人惊愕。有的无比小巧精密,也很巧夺天工。
当今世上,民用系统中,唯有汽轮机,集中了最复杂的材料,设计,制造,控制,热力系统于一身。蒸汽轮机和燃气轮机的水平,代表了一个国家的工业综合实力。
材料:一台蒸汽轮机使用大约50种金属材料,比如说,在下面例子的图片里,前段叶片必须承受接近600摄氏度的温度,同时保证每分钟5800转的转 速造成的巨大离心力,同时270倍的大气压。这么说有点抽象,是什么概念呢,一个270公斤的大胖子,压在一个0.0001平方米的面积上,压人身上,瞬 间击穿。
后面的叶片材料,顶端圆周速度有628米,接近于2倍音速,以极薄的金属,空间立体造型,保持高离心力下的可靠工作。
零件:一台典型的600MW的汽轮机,包含了40000个以上的零件。40000个零件安装在一起,误差却不能超过零点几毫米。在工作的时候,轴线方向 上,涨差超过0.6mm,就要求停机。一个轴系长十几米的,上万个零件安装在一起的,里面通550度左右的蒸汽,一百多倍的大气压,居然控制0.6毫米, 这个算不算少爷的身子。。。。
制造的精密:有些地方的公差,都在0.02毫米左右,光洁度要求最高的地方,是Ra0.2!,0.2是什么概念,0是镜面,几乎是镜面。
惯例举个栗子:处于产品设计保密的因素,只能展示不合格报告的附图的局部,可见大部分误差都在0.015-0.23毫米以内,就因为这0.015毫米,所有的环节都要停下来待命,等待分析结果。这才是伤不起的玻璃心啊!!
关键是这一系列高精度的要求,背后都有一套流程和管理体系去保证。。。有很多人围绕着这些要求去工作,这就是流程控制上的复杂性了。
我们看到的设备的复杂只是一方面,值得注意的是,设备一旦复杂之后,随之而来的管理,控制,流程的复杂程度,也随之成倍增长。
控
制系统:整台汽轮机由数百个高灵敏度的探头检测,温度,震动,位移,膨胀,压力,键相等等。。。信号进入系统,系统里面进行判断,哪些情况下报警,哪些情
况下要停机,单是自动停机的情况就有几十种之多,报警情况多达数百类。这还是汽轮机的系统,此外还有协调锅炉和汽机的DCS还有很多保护呢。这是逻辑,具
体实现起来,软件硬件一大堆,需要很多专业的相互配合。
随便发一张图作为例子,列出了一部分保护,只是一小部分,每一条还有信号界面,全部列出来,有没有想死的冲动(图片涉及知识产权,请勿引用)
辅助系统:汽封系统,疏水系统,凝气系统,循环系统,润滑系统,控制油系统。。。。每个系统都很复杂敏感,并被系统精确控制,有的压力只要达到零点几个大气压的误差,就会报警。这一系列系统,可以养活几个行业。
单单汽机就如此之复杂以至于难以详述,考虑还有锅炉,电机,燃料供给系统,磨煤器,冷却塔等等,无疑火力发电系统是地球上最复杂,精密,高度集成的民用系统之一。
鉴于中国的火电厂大都是煤电厂,就先从输煤的系统说起,多数用火车运煤,一车皮一车皮的煤在翻车机上一百八十度转体,在一分钟左右将几十吨的煤倾倒干净,当时只觉得翻车机是个强悍的糙汉子。
然后各种传送带,到另一个大力士手下——磨煤机,要将石头状的原煤磨到直径不足一毫米的煤粉,就是你站在上面会陷下去的细小程度(还真有人掉到煤粉里“淹 死”的)。主要是针对不同硬度的煤,需要有不同结构的磨煤机相配合,才能达到要求,然后中国电厂为了节约钱,将不同种类的煤掺混,然后磨煤机就遭殃了,问 题不断。
有了煤粉,就能到三大主机之一的锅炉了。以前我只觉得锅炉不就是把水烧开了,就是炉子上放个小茶壶的扩大版。然后我就错了,首先锅炉里面
的煤粉得走几十米高才能燃尽(直观一些就是你看到一个几十米高的大火苗),停留时间2秒左右(不能一下子就烧没了),然后火焰不能偏斜,得在正中,然后就
什么一次风掺混,二次风裹挟,周界风冷却,四角切圆,前后墙对冲···空气分几股,方向好几个,各种控制煤粉的燃烧。而那个炉子里的水则要烧到500多
度,20MPa(大气也就0.1MPa),已经不能用我们正常认知的水去理解那种超临界的东西了。主要是超临界的水蒸气需要在一条条管子内流动,这种管
子,一面要接受火焰的炙烤,一面要接受高压水汽的顶撞,可想而知,材料要求极高。还有一点很重要,就是煤这种矿物实在是太复杂了,不像天然气烧完就只剩气
体飘走了,即使是煤粉完全燃尽,也会有留下数量可观的煤灰煤渣(其实煤灰是个很到的东西,当建筑材料或者铺路,都是不错的选择),你总不可能把它留在锅炉
里面吧,得及时排走。然后烟气里面也有很多固体颗粒,会磨损那些换热的管道吧,这个也得想办法,当然也不能让这些小颗粒堆积在烟道里面,除灰得考虑吧。然
后煤里面还有一种化学元素叫做硫,它在高温或者低温环境下都能发生反应,会对金属造成腐蚀,关键它的氧化物排出去那个污染啊,这个也得引起重视(当然现在
烟气脱硫效率很高了,而且能够得到有经济价值的副产品——石膏)。最后还有个让人很无语的元素——氮,煤里面有,空气里面更多(氮气),然后高温一烧,就
是各种氮氧化物,这可是酸雨的元凶之一,但是总不可能把助燃的空气换成纯氧吧,成本太高了,而控制燃烧时的最高温度也不是容易的事,脱硝系统还需要更大的
发展。
GMT+8, 2024-11-23 01:41 , Processed in 0.033874 second(s), 18 queries , Gzip On.
Powered by Discuz! X3.2
© 2001-2013 Comsenz Inc.