三、火力發電廠的生產過程
火力發電廠的生產過程實質上是四個能量形態的轉換過程,首先化石燃料的化學能經過燃燒轉變為熱能,這個過程在蒸汽鍋爐或燃汽機的燃燒室內完成;再是熱能轉變為機械能,這個過程在蒸汽機或燃汽輪機完成;最后通過發電機將機械能轉變成電能。
火力發電廠的原料就是原煤。原煤一般用卡車運送到發電廠的儲煤場,再用輸煤皮帶輸送到煤斗。原煤從煤斗落下由給煤機送入磨煤機磨成煤粉,并同時送入熱空氣來干燥和輸送煤粉。形成的煤粉空氣混合物經分離器分離后,合格的煤粉經過排粉機送入輸粉管,通過燃燒器噴入鍋爐的爐膛中燃燒。
燃料燃燒所需要的熱空氣由送風機送入鍋爐的空氣預熱器中加熱,預熱后的熱空氣,經過風道一部分送入磨煤機作干燥以及送粉之外,另一部分直接引至燃燒器進入爐膛。
燃燒生成的高溫煙氣,在引風機的作用下先沿著鍋爐的倒“U”形煙道依次流過爐膛,水冷壁管,過熱器,省煤器,空氣預熱器,同時逐步將煙氣的熱能傳給工質以及空氣,自身變成低溫煙氣,經除塵器凈化后的煙氣由引風機抽出,經煙囪排入大氣。如電廠燃用高硫煤,則煙氣須經脫硫裝置的凈化后在排入大氣。
煤燃燒后生成的灰渣,其中大的灰子會因自重從氣流中分離出來,沉降到爐膛底部的冷灰斗中形成固態渣,最后由排渣裝置排入灰渣溝,再由灰渣泵送到灰渣場。大量的細小的灰粒則隨煙氣帶走,經除塵器分離后也送到灰渣溝。
鍋爐給水先進入省煤器預熱到接近飽和溫度,后經蒸發器受熱面加熱為飽和蒸汽,再經過熱器被加熱為過熱蒸汽,此蒸汽又稱為主蒸汽。
經過以上流程,就完了燃料的輸送和燃燒、蒸汽的生成燃物的處理及排出。
由鍋爐過熱氣出來的主蒸汽經過主蒸汽管道進入汽輪機膨脹作功,沖轉汽輪機,從而帶動發電機發電。從汽輪機排出的乏汽排入凝汽器,在此被凝結冷卻成水,此凝結水稱為主凝
結水。主凝結水通過凝結水泵送入低壓加熱器,有汽輪機抽出部分蒸汽后再進入除氧器,在其中通過繼續加熱除去溶于水中的各種氣體。經化學車間處理后的補給水與主凝結水匯于除氧器的水箱,成為鍋爐的給水,再經過給水泵升壓后送往高壓加熱器,偶汽輪機高壓部分抽出一定的蒸汽加熱,然后送入鍋爐,從而使工質完成一個熱力循環。
循環水泵將冷卻水送往凝結器,吸收乏氣熱量后返回江河,這就形成開式循環冷卻水系統。在缺水的地區或離河道較遠的電廠。則需要高性能冷卻水塔或噴水池等循環水冷設備,從而實現閉式循環冷卻水系統。
經過以上流程,就完成了蒸汽的熱能轉換為機械能,電能,以及鍋爐給水供應的過程。因此火力發電廠是由爐,機,電三大部分和各自相應的輔助設備及系統組成的復雜的能源轉換的動力廠。
四、火電廠的主要設備
火電廠主要由三大設備組成:鍋爐,汽輪機和電機。這次的認識實習主要認識的是電機。
4.1 鍋爐
在株洲華銀火力發電廠中,我們先后都認識并且初步了解了普通的鍋爐,火電廠中鍋爐完成就是通過燃燒,把燃料的化學能轉換成熱能的能量轉換過程,鍋爐機組的產品就是高溫高壓的蒸汽。在鍋爐機組中的能量轉換包括三個過程:燃料的燃燒過程、傳熱過程和水的汽化過程。燃料和空氣中的氧,在鍋爐燃燒室中混合,氧化燃燒,生成高溫煙氣,這個過程就燃燒過程。高溫煙氣通過鍋爐的各個受熱面傳熱,將熱能傳給鍋爐的工質——水。水吸熱后汽化變成飽和蒸汽,飽和蒸汽進一步吸熱變成高溫的過熱蒸汽,這就是傳熱與水的汽化過程。
關于鍋爐中使用的水,經師傅們介紹,極為純凈,樂百氏純凈水號稱經歷了27層過濾,但在鍋爐水面前只是小兒科,因為鍋爐水比它純凈許多。實習中認識到,鍋爐的給水先進入后自下而上流動,經加熱后進入汽包然后就降到水冷壁的下聯箱,在進入水冷壁。在水冷壁中部分水變成蒸汽形成汽水混合物。汽水混合物在汽包內分離,其中水繼續留在汽包內進行下一輪循環。
鍋爐使用的均為煤,它是熱電廠的原料。在株洲電廠,師傅們帶我們參觀了堆煤場,我沒法形容,但我要說那是親眼目睹的最多的一次,遠遠看過去,根本不能猜出來那就是煤,因為看起來它就是一座墨色的山。電廠對煤也有很高的要求。目前電廠一般采用的是煤粉爐,其原因是煤粉流動性好,可充分燃燒,使用之前,利用熱空氣噴入爐膛與空氣充分混合,在爐內作懸浮燃燒。株洲電廠的師兄介紹說煤粉的細度不到頭發絲大,主要是為了提高燃燒效率。如今的環境問題突出,嚴重阻礙了人類的發展,所以在熱電廠中,廢氣物都要經歷嚴格的脫硫后才能排放。
實習期間在電廠中聽到最多的關于鍋爐方面的當屬汽包。幾經詢問和看參考書,才明白汽包的大致情況。它的主要作用就是將其中的汽水混合物分離,蒸汽從汽包頂部引出,經加熱到額定溫度后送到汽輪機中做功,而水則繼續留在里面進行下一次循環。這就是自然循環鍋爐。
在參觀株洲電廠的時候,在師傅們的解說下我明白那方形的就是鍋爐,據說有六十多米高,周圍有許多水管,也就是水冷壁。師傅告知,鍋爐一般是吊著的,這點很多人不明白,如此巨大的東西為何要吊著?其實原因很簡單,就是為了應付鍋爐的熱脹冷縮。
4.2 汽輪機
實習中在電廠內并沒有直接看到氣輪機,但是在武漢汽輪機廠卻很好的了解了氣輪機。首先見到的是葉片,只有三十厘米左右長,寬度也只有十多厘米,當時感覺很小,很不可思議,這么大的電廠怎么會是如此小的葉片,與我想象中的比起來小得多,于是就問解說工人,她的回答是“有大有小”,僅此而已,再問也就是這些,這令我很失望,但是沒有辦法,我在最后面,距離前面的解說工人太遠了,不過還可以接受,因為這個物質世界總是優劣并存嘛。然后就看到了一個長長的,中間纏著鋼鐵的東西,中間的鋼鐵還有六個對稱的槽,很自然,這就是轉子了,聽另外一個解釋,六個槽就是為了繞線圈用的,共三組,在定子中間飛速旋轉,作為導線切割磁感線而發電,這個原理很簡單,從初中學到高中再學到了大學,現在總算學到了實際。下一個就是定子了,定子很大,直徑差不多三米,外面很光滑,里面是密密麻麻的小小的片狀東西,聽說就是磁鐵,外面還有些玻璃窗,應該就是供觀察或維修的吧。
五、總結
這次實習認識到了許許多多的實踐知識,第一次直接面對電廠極其相關行業的制造廠,了解了火電廠的大致情況。在當今的這個經濟迅猛發展中的中國,電力有著起不可動搖的地位。而隨著知識經濟的到來,科學技術日新月異,給各個方面都帶來了巨大的變化與發展,當然也包括熱力發電廠。