适用场景:电力系统实习报告撰写、火电厂设备认知学习
报告要点:锅炉燃烧过程优化、汽轮机机械能转换、燃煤电厂环保措施
行文逻辑:认识实习→了解火电发展→参观热电公司→学习生产流程→分析主要设备
关键词:火电厂 锅炉 汽轮机
一、前言
进入大学三年级,大家将开始学习专业课,开学的前三周,便是认识实习。认识实习其实也不能完整的学到一些专业知识,但是作为一次大学生与实际环境的直接接触,而且是第一次,必将对以后的专业学习乃至个人发展都将有所帮助。于是,学校要求大家到各地的电力系统事业单位实习,其实从真正的意义上讲,就像发电厂工作人员所讲,这短短的参观也就仅仅是参观而已,谈不上实习,但是就当作参观,也未必不可,而且对大家也会有很大的帮助。从小到大一直是与课本打交道,这次能直接学习课本以外的知识,当然是不能错过,而且要好好的把握。
虽然只经过短短的参观认识,但是经过该厂的介绍得知,在新中国成立之后的半个世纪中,中国的电力工业取得了迅速的发展,平均每年以10%以上的速度在增长,到20xx年12月底,全国装机容量以突破5亿千瓦,无论在装机容量还是在发电量上都跃居世界第二位,仅次于美国。特别是进入上个世纪90年代以来,我国的电力平均每年新增装机容量超过17gw,使长期严重缺电的局面得到了基本缓解,国民经济和社会发展对电力的需求得到了基本满足。
但是,大家目前还存在一些问题,首先是全国发电设备平均年利用小时逐年下降。其次是我国的人均用电水平底,远远落后于发达国家,大约是加拿大的1/20,美国的1/4,法国的1/8,全国至今还有上千万人没有用上电,而且近几年中国电力供需十分紧张,不少地区拉闸限电,可见,电力的发展还远远不够。
二、对火电厂的总体认识
神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司隶属于神华集团国华电力公司,总装机容量400兆瓦,采暖供热能力3500吉焦/时、抽汽供热能力240吨/时,担负着为华北电网供电、为北京市约五分之一集中供热区域供热和为北京东部地区供工业用汽的任务,服务范围包括以东国家机关部委、使馆区、外交公寓、商业企业及居民住宅区,是北京市主要的集中供热热源和电力支撑点。
热电前身为北京第一热电厂,是新中国成立后在首都北京建设的第一家电厂,于1958年投产发电,1996年实施以大代小“技改工程”,1999年由华北电力局划归国华电力公司,经过机构改革和资产重组,成为一家现代化热电联产企业。热电以“清洁能源 服务首都”为使命,引进国际先进的管理理念和管理模式,通过了nosa国际五星级认证及iso14001环境管理体系认证;积极推进经济运行和节能降耗,多次在全国火电200兆瓦级机组竞赛中名列前茅,供电煤耗保持多年全国同型机组最优,并获得全国电力行业“热电联产最佳煤耗奖”;树立保护环境、保护人身安全、保障劳动者健康和企业可持续发展的大局观,20xx年成为国内电力行业第一家“国家环境友好企业”,20xx年跻身首批“国家职业卫生示范企业”,连续三年获得“全国电力行业实施卓越绩效模式先进企业”和“全国电力行业用户满意企业”称号。热电积极投身公益科普事业,承建了国家电力科技展示中心,建设开放型电力主题园区,充分发挥企业在科普教育、环保示范与促进社会和谐方面的突出作用,被授予“中国电力企业十大最具社会责任感企业”称号,被命名为“全国工业旅游示范点”和“北京市科普教育基地”。
来到发电厂,当天上午,厂内工人向大家简单介绍了一下电厂的基本历史,还有就是发电的基本原理。然后大家就在一师兄的带领之下去参观了电厂的各个部分。经过了嘈杂的厂房后,大家来到了中央集控室,这里可以说是电厂里面环境最好的工作场地,没有房外的灰飞烟饶,没有机器的轰轰隆隆,而且没有外面的酷热,估计在这里面工作的职工的薪水也是最高的吧,后来问了师兄,果然是差不多。在集控室,最引人注意的就是正门对面的一排机器,上面布满了红线,红点,还有一些绿色的,据介绍就是控制电厂的机器装备等等的电路图,现在基本上都是自动化了,室中心的几台计算机就是对他进行控制的,而工作人员的人数只需要几个了,只要控制计算机就可以确保机器的正常安全运行,比起原来的旧电厂,现在的自动化程度大大提高,所以电厂的技术人员越来越少了,当然对他们的要求也是越来越高,直接带来的就是效益的越来越好了。
现在火电厂的自动化程度都很高,人员数量必然就会减少,使得对工作的质量就会提高。据了解,火电厂的职工一般是五班三倒或者是四班二倒或者还有其他的,反正就是采用的轮流制度吧,每次只要是上班就是连续12个小时,在集控室工作的就必须严密注视着计算机,确保异常情况的出现能够被立即发觉;对于维修方面的,工作时间有有些不同,总之,在电厂工作的时间概念与一般的有些不同,典型的就是不会按照正常的星期计算,也不会有正常的“黄金周”,人家最闲的时候就是电厂最忙的时候,尽管如此,但是我认为这也没什么的,还不是都在地球上工作。
火电厂比起水电厂,它的地理位置那是热闹得多。一般在城市的周边建立火电厂,这是因为火电厂与水电厂不同,他不需要依赖于特别的地理环境,理论上讲,任何地方都可以建立火电厂。建在城市周边,为城市的输电带来了巨大的便利,不用拉很长的输电线,也不用超高的输电电压,这在输电成本上有巨大的节约,另外对城市的供电也很方便。
总之,火电厂给人的总体印象是工作环境不怎么样,工作时间不合大流,工作地点靠近城市,工作待遇还算不差,对国家的贡献无人能替,还有着巨大的发展!
三、火力发电厂的生产过程
火力发电厂的生产过程实质上是四个能量形态的转换过程,首先化石燃料的化学能经过燃烧转变为热能,这个过程在蒸汽锅炉或燃汽机的燃烧室内完成;再是热能转变为机械能,这个过程在蒸汽机或燃汽轮机完成;最后通过发电机将机械能转变成电能。
火力发电厂的原料就是原煤。原煤一般用火车运送到发电厂的储煤场,再用输煤皮带输送到煤斗。原煤从煤都落下由给煤机送入磨煤机磨成煤粉,并同时送入热空气来干燥和输送煤粉。形成的煤粉空气混合物经分离器分离后,合格的煤粉经过排粉机送入输粉管,通过燃烧器喷入锅炉的炉膛中燃烧。
燃料燃烧所需要的热空气由送风机送入锅炉的空气预热器中加热,预热后的热空气,经过风道一部分送入磨煤机作干燥以及送粉之外,另一部分直接引至燃烧器进入炉膛。
燃烧生成的高温烟气,在引风机的作用下先沿着锅炉的倒“u”形烟道依次流过炉膛,水冷壁管,过热器,省煤器,空气预热器,同时逐步将烟气的热能传给工质以及空气,自身变成低温烟气,经除尘器净化后的烟气由引风机抽出,经烟囱排入大气。如电厂燃用高硫煤,则烟气经脱硫装置的净化后在排入大气。
煤燃烧后生成的灰渣,其中大的灰子会因自重从气流中分离出来,沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态渣,最后由排渣装置排入灰渣沟,再由灰渣泵送到灰渣场。大量的细小的灰粒(飞灰)则随烟气带走,经除尘器分离后也送到灰渣沟。
锅炉给水先进入省煤器预热到接近饱和温度,后经蒸发器受热面加热为饱和蒸汽,再经过热器被加热为过热蒸汽,此蒸汽又称为主蒸汽。
经过以上流程,就完了燃料的输送和燃烧、蒸汽的生成燃物(灰、渣、烟气)的处理及排出。
由锅炉过热气出来的主蒸汽经过主蒸汽管道进入汽轮机膨胀作功,冲转汽轮机,从而带动发电机发电。从汽轮机排出的乏汽排入凝汽器,在此被凝结冷却成水,此凝结水称为主凝结水。主凝结水通过凝结水泵送入低压加热器,有汽轮机抽出部分蒸汽后再进入除氧器,在其中通过继续加热除去溶于水中的各种气体(主要是氧气)。经化学车间处理后的补给水(软水)与主凝结水汇于除氧器的水箱,成为锅炉的给水,再经过给水泵升压后送往高压加热器,偶汽轮机高压部分抽出一定的蒸汽加热,然后送入锅炉,从而使工质完成一个热力循环。
循环水泵将冷却水(又称循环水)送往凝结器,吸收乏气热量后返回江河,这就形成开式循环冷却水系统。在缺水的地区或离河道较远的电厂。则需要高性能冷却水塔或喷水池等循环水冷设备,从而实现闭式循环冷却水系统。
经过以上流程,就完成了蒸汽的热能转换为机械能,电能,以及锅炉给水供应的过程。因此火力发电厂是由炉,机,电三大部分和各自相应的辅助设备及系统组成的复杂的能源转换的动力厂。
四、火电厂的主要设备
火电厂主要由三大设备组成:锅炉,汽轮机和电机。这次的认识实习主要认识的是锅炉与汽轮机。
4.1 锅炉
在发电厂中,大家先后都认识并且初步了解了普通的锅炉,火电厂中锅炉完成就是通过燃烧,把燃料的化学能转换成热能的能量转换过程,锅炉机组的产品就是高温高压的蒸汽。在锅炉机组中的能量转换包括三个过程:燃料的燃烧过程、传热过程和水的汽化过程。燃料和空气中的氧,在锅炉燃烧室中混合,氧化燃烧,生成高温烟气,这个过程就燃烧过程。高温烟气通过锅炉的各个受热面传热,将热能传给锅炉的工质——水。水吸热后汽化变成饱和蒸汽,饱和蒸汽进一步吸热变成高温的过热蒸汽,这就是传热与水的汽化过程。
4.1.2关于锅炉中使用的水,经老师介绍,极为纯净,乐百氏纯净水号称经历了27层过滤,但在锅炉水面前只是小儿科,因为锅炉水比它纯净许多。实习中认识到,锅炉的给水先进入后自下而上流动,经加热后进入汽包然后就降到水冷壁的下联箱,在进入水冷壁。在水冷壁中部分水变成蒸汽形成汽水混合物。汽水混合物在汽包内分离,其中水继续留在汽包内进行下一轮循环。
4.1.3 锅炉使用的均为煤。是热电厂的原料。游工带大家参观了堆煤场,我没法形容,但我要说那是亲眼目睹的最多的一次,远远看过去,根本不能猜出来那就是煤,因为看起来它就是一座墨色的山。电厂对煤也有很高的要求。目前电厂一般采用的是煤粉炉,其原因是煤粉流动性好,可充分燃烧,使用之前,利用热空气喷入炉膛与空气充分混合,在炉内作悬浮燃烧。师兄介绍说煤粉的细度不到头发丝大,主要是为了提高燃烧效率。如今的环境问题突出,严重阻碍了人类的发展,所以在热电厂中,废气物都要经历严格的脱硫后才能排放。
4.1.4 实习期间在电厂中听到最多的关于锅炉方面的当属汽包。几经询问和看参考书,才明白汽包的大致情况。它的主要作用就是将其中的汽水混合物分离,蒸汽从汽包顶部引出,经加热到额定温度后送到汽轮机中做功,而水则继续留在里面进行下一次循环。这就是自然循环锅炉。
4.2 汽轮机
实习中在电厂内并没有直接看到气轮机,通过模型图可以知道。叶片,只有三十厘米左右长,宽度也只有十多厘米,当时感觉很小,于是就问解说工人,她的回答是“有大有小”,仅此而已,再问也就是这些,这令我很失望,但是没有办法,我在最后面,距离前面的解说工人太远了,不过还可以接受,因为这个物质世界总是优劣并存嘛。然后就看到了一个长长的,中间缠着钢铁的东西,中间的钢铁还有六个对称的槽,很自然,这就是转子了,听另外一个解释,六个槽就是为了绕线圈用的,共三组,在定子中间飞速旋转,作为导线切割磁感线而发电,这个原理很简单,从初中学到高中再学到了大学,现在总算学到了实际。下一个就是定子了,定子很大,直径差不多三米,外面很光滑,里面是密密麻麻的小小的片状东西,听说就是磁铁,外面还有些玻璃窗,应该就是供观察或维修的吧。
适用场景:火电厂设备认知学习、变电站运行流程了解
报告要点:变压器构造特点分析、汽轮发电机能量转换过程、电气二次系统配置情况
行文逻辑:学习理论知识→参观火力发电厂→了解配电装置布置→观察变电站设备→掌握继电保护原理
实习内容:
1、初步了解变电所生产运行的全过程,深刻了解变电所主要设备:包括变压器、断路器、互感器、隔离开关、电抗器、母线的型式、构造特点、主要参数及作用,对其他辅助设备也应有所了解。
2、观看汽轮发电机的构造,了解厂用电的接线方式、备用方式及怎样提高厂用电的供电可靠性。
3、了解配电装置的布置形式及特点,并了解控制屏、保护屏的布置情况及主控室的总体布置情况。
实习过程:
xxxx年6月9日到13日,我们全班先后来到溧水秦源热电有限公司和溧水220KV变电所,进行了为期五天的继保认识实习。在去实地继保认识实习之前,老师先给我们讲解了变压器工作原理等相关理论知识以及电能生产过程和220kv变电站注意事项。
6月12日上午,我们来到了溧水秦源热电有限公司,学了火力发电厂的生产过程,整个过程实质上是四个能量形态的转换过程:煤燃料经过燃烧有化学能转变为热能,热能再转变为机械能,最后通过发电机将机械能转变成电能。
火力发电厂的原料就是原煤。原煤运送到发电厂的储煤场,再用输煤皮带输送到煤斗。在煤斗里,除去原煤中的杂质得到比较纯的煤,从煤斗落下由给煤机送入磨煤机磨成煤粉,并同时送入热空气来干燥和输送煤粉。形成的煤粉空气混合物经分离器分离后,合格的煤粉经过排粉机送入输粉管,通过喷枪喷入锅炉的炉膛中燃烧,通过摄像机观察火焰。火焰不旺可以通过喷油枪加热。燃烧生成的高温烟气经过处理变成低温烟气,经静电反应除尘净化后的烟气由引风机抽出,经烟囱排入大气。一般电厂燃用高硫煤,烟气经脱硫装置的净化后再排入大气。
煤燃烧后生成的灰渣,其中大的灰子会因自身重量从气流中分离出来,沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态渣,最后由排渣装置排入灰渣沟,再由灰渣泵送到灰渣场。大量的"细小的灰粒则随烟气带走,经除尘器分离后也送到灰渣沟。
经过以上化学能转变成热能的过程,就完了燃料的输送和燃烧、蒸汽的生成燃物(灰、渣、烟气)的处理及排出。
接着我们参观了型号为QFW—18—2的汽轮发电机的构造:它由励磁机、发电机和汽轮机三部分构成。(如图1所示)
汽轮发电机:频率为50Hz功率18000KW额定电压6.3KV励磁电流2062A转速3000r/min Y型联接汽轮发电机
通过老师的介绍,结合理论知识,我们了解到:汽轮发电机是通过热能转化成机械能和电能的过程,锅炉给水先进入省煤器预热到接近饱和温度,后经蒸发器受热面加热为饱和蒸汽,再经过热器被加热为过热蒸汽,此蒸汽又称为主蒸汽。由锅炉过热气出来的主蒸汽经过主蒸汽管道进入汽轮机膨胀作功,汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一太小直流发电机,叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中,使转子成为电磁铁,周围产生磁场。当发电机转子旋转时,磁场也是旋转的,发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样,发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后,由输电线送至电用户。以上分析虽然较为繁杂,但从能量转换的角度看却很简单,即燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。
我们还来到了监控系统工作室,看到了电气一次系统模拟图。通过模拟图我们重点学习了110KV母线的变压器,了解到发电厂提供的总电压有1/3的用于厂用电。现代化的火电厂,已采用了先进的计算机分散控制系统。这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节,根据不同情况协调各设备的工作状况,使整个电厂的自动化水平达到了新的高度。同时我们还自行参观了主变压器、无载调压变压器和冷却塔等设备。
当天下午,我们又来到溧水220KV变电所。变电所位于一个比较偏僻的地方,刚踏入大门,首感就是壮观和错综复杂的高压电网,这就是220KV变电站的一次设备。我们先观看了高压电网,老师为我们介绍了220KV#1主变压器、ABB有载调压自耦变压器、电压电流互感器、A、B、C三相线路压变、高压断路器、隔离开关和接地刀闸、电抗器等设备。在ABB自耦变压器设备一侧有储油柜油温—油位关系曲线;主变压器一侧还装有变压器绕组温度计,随时测量绕组温度;在220KV的电压侧母线为三相,设有开关保护,并从中引出高压输电线到各个220KV变电站进行分配。同时还有安全保护设备,如避雷器、DDM变压器充氮灭火装置。在35KV#1电容器组中并联电容器装置:额定电压35KV额定频率50Hz三相Y—Y联接,分为并联电容器A组、并联电容器B组、并联电容器C组、中性点并联电容器。
接着,我们来到220kV变电站二次系统集控中心:主要有保护装置以及各种装置柜,如继电保护试验电源屏、故障录波装置。现代化的变电所,已采用了先进的计算机分散控制系统控制远程设备和线路,观看波形查找故障点,方便检测和维修。
主要收获体会:
在这五天的实习期间,我认真学习理论知识,听取了老师的讲解,参观了溧水热电有限公司和220KV变电所中的变压器等设备,再结合平时学习的专业理论知识,了解了变压器的工作原理,学习了变压器的本体、电压互感器和电流互感器、原边与副边的结构及避雷器、电抗器等相关设备的作用。同时,认真听取老师的讲解,了解了电能生产的全过程及主要变电所电气设备的构成、型号、参数、结构、布置方式,对变电所生产过程有一个完整的概念;熟悉了变电所主接线连接方式、运行特点;初步了解电气二次接线、继电保护及自动装置,巩固和加强所学理论知识。
这次实习,让我对继电保护有了更进一步地了解,掌握了一定的专业知识,为以后更进一步的学习和实践提供了基础。
在整个认识实习过程中,其实也不能完整的学到一些专业知识,但是作为一次大学生与实际环境的直接接触,而且是第一次,必将对以后的专业学习乃至个人发展都将有所帮助。
适用场景:火电厂设备认知学习、电力专业课程准备
报告要点:掌握锅炉汽轮机结构、了解热力系统布置、熟悉生产实践操作
行文逻辑:认识实习目的→学习设备结构→结合理论实践
认识实习的目的
建国以来,我国电力工业有了很大的发展,本次认识实习是在我们正式接触专业课程之前对将要学习的内容的一次现场参观了解的好机会。总的来说,认识实习的目的是熟悉热能工程专业相关企业(主要是火力发电厂)的主要热力系统、设备技术特点及其布置,重点学习主要热力设备的结构和基本原理,为学习后续课程建立感性认识,奠定必要的基础。
在这次的.认识实习中,我们的主要任务是了解火电厂的两个主要设备及其他辅助设备。 通过参观和参与工厂的生产实际,将理论知识与生产实践相结合,优化知识结构,提高思考分析能力。在参观过程中,通过向技术人员提问学习,了解与初步掌握本专业相关产品技术参数等方面的实际知识和相关标准,增强对锅炉、汽轮机系统及辅助设备的组成及结构的具体知识,为今后专业课程的学习、专业课程设计及毕业设计打下良好的基础。此外,经过对电厂的实地了解,为今后步入社会作必要的心理准备。
实习心得体会
本次认识实习是在学习《汽轮机原理》、《锅炉原理》等专业课之前进行的,主要目的是认识和了解发电厂电气设备,对火电厂主要发电设备有一个初步直观的认识,为后续专业课的学习奠定基础。在这两天的实习过程中,我们认识了许多电力生产设备,基本了解了电能的生产过程。
通过这次的实习,我对自己的专业有了更为详尽而深刻的了解,对实际生产有了更多的了解,增强了专业知识的感性面及认识面对所学的专业有了新的认识。从这次实习中,我体会到了实际的工作与书本上的知识是有一定距离的,有些甚至在书本中无法学到,如工人师傅在给我们讲解除氧器时提到的:在检查漏气点时,因为他们只能听到高温高压气体喷出的声音,而不能看到其准确位置,在检测漏气点时他们就用竹竿挂一条毛巾,用毛巾一点一点地试探并最终找出其具体位置。电厂工作不仅仅需要理论知识,更需要长时间的实践经验,这样才能把工作做好。
俗话说,千里之行始于足下,这些最基本的技能是不能在书本上彻底理解的。一天的实习时间结束了,我觉得在这些日子里过得充实,学到了东西,虽然说有甜有苦,但是我想甜的要比苦的多。刚进厂时既兴奋又害怕,实习结束后使我对电厂有了初步的了解。这是我们走入电力系统的第一个驿站,能够来到这儿,我们深感自豪。这次实习中,我体会到,如果将我们在大学里所学的知识与更多的实践结合在一起,使一个本科生具备较强的处理基本实务的能力与比较系统的专业知识,这才是我们学习与实习的真正目的。