生物質(zhì)發(fā)電流程及設(shè)備簡(jiǎn)介

發(fā)電流程 　　生物質(zhì)發(fā)電廠是利用桔梗、樹皮等燃料的化學(xué)能產(chǎn)出電能的工廠，即為燃料的化學(xué)能→蒸汽的熱勢(shì)能→機(jī)械能→電能。在鍋爐中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?，在汽輪機(jī)中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿有D(zhuǎn)的機(jī)械能，在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 　　爐、機(jī)、電是生物質(zhì)發(fā)電廠中的主要設(shè)備，亦稱三大主機(jī)。輔助三大主機(jī)的設(shè)備稱為輔助設(shè)備簡(jiǎn)稱輔機(jī)。主機(jī)與輔機(jī)及其相連的管道、線路等稱為系統(tǒng)。國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)的原料就是桔梗、樹皮。桔梗、樹皮用車運(yùn)送到發(fā)電廠的草料場(chǎng)，再用輸料輸送草料。最后送入鍋爐的爐膛中燃燒。 　　燃料燃燒所需要的熱空氣由送風(fēng)機(jī)送入鍋爐的空氣預(yù)熱器中加熱，預(yù)熱后的熱空氣，經(jīng)過風(fēng)道一部分送入料倉(cāng)作干燥以及送料粉，另一部分直接引至燃燒器進(jìn)入爐膛。燃燒生成的高溫?zé)煔猓谝L(fēng)機(jī)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(yù)熱器，同時(shí)逐步將煙氣的熱能傳給工質(zhì)以及空氣，自身變成低溫?zé)煔猓?jīng)除塵器凈化后在排入大氣。 　　桔梗、樹皮燃燒后生成的灰渣，其中大的灰子會(huì)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(tài)渣，最后由排渣裝置排入灰渣溝，再由灰渣泵送到灰渣場(chǎng)。大量的細(xì)小的灰粒(飛灰)則隨煙氣帶走，經(jīng)除塵器分離后也送到灰渣溝。爐給水先進(jìn)入省煤器預(yù)熱到接近飽和溫度，后經(jīng)蒸發(fā)器受熱面加熱為飽和蒸汽，再經(jīng)過熱器被加熱為過熱蒸汽，此蒸汽又稱為主蒸汽。 　　經(jīng)過以上流程，就完了燃料的輸送和燃燒、蒸汽的生成燃物(灰、渣、煙氣)的處理及排出。由鍋爐過熱氣出來的主蒸汽經(jīng)過主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從汽輪機(jī)排出的乏汽排入凝汽器，在此被凝結(jié)冷卻成水，此凝結(jié)水稱為主凝結(jié)水。主凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵送入低壓加熱器，有汽輪機(jī)抽出部分蒸汽后再進(jìn)入除氧器，在其中通過繼續(xù)加熱除去溶于水中的各種氣體(主要是氧氣)。 　　經(jīng)化學(xué)車間處理后的補(bǔ)給水與主凝結(jié)水匯于除氧器的水箱，成為鍋爐的給水，再經(jīng)過給水泵升壓后送往高壓加熱器，汽輪機(jī)高壓部分抽出一定的蒸汽加熱，然后送入鍋爐，從而使工質(zhì)完成一個(gè)熱力循環(huán)。循環(huán)水泵將冷卻水(又稱循環(huán)水)送往凝結(jié)器，這就形成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。經(jīng)過以上流程，就完成了蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，電能，以及鍋爐給水供應(yīng)的過程。因此生物質(zhì)發(fā)電廠是由爐，機(jī)，電三大部分和各自相應(yīng)的輔助設(shè)備及系統(tǒng)組成的復(fù)雜的能源轉(zhuǎn)換的動(dòng)力廠。 　　一、鍋爐部分 　　1、整體概況 　　鍋爐是生物質(zhì)發(fā)電廠的三大主要設(shè)備之一，他的作用是將水變成高溫高壓的蒸汽。鍋爐是進(jìn)行燃料燃燒、傳熱和使水汽化三種過程的總和裝置。 　　2、鍋爐系統(tǒng) 　　(1)汽水系統(tǒng)：給水加熱、蒸發(fā)、過熱的整個(gè)過程中的設(shè)備。由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、再熱器等設(shè)備組成。 　　(2)風(fēng)煙系統(tǒng)：風(fēng)經(jīng)過加熱，與燃料燃燒生成煙氣，煙氣放熱，排入大氣整個(gè)過程經(jīng)過的設(shè)備。 　　(3)制粉系統(tǒng)：桔梗、樹皮磨制成料粉，再送入粉倉(cāng)，爐膛整個(gè)過程中經(jīng)過的設(shè)備。 　　3、鍋爐本體設(shè)備結(jié)構(gòu) 　　(1)汽包的結(jié)構(gòu)和布置方式 　　汽包(亦稱鍋通)是自然循環(huán)及強(qiáng)制循環(huán)鍋爐最終要的受壓組件，無(wú)汽包則不存在循環(huán)回路。汽包的主要作用有：是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三個(gè)過程的連接樞紐，用它來保證過路正常的水循環(huán)。汽包內(nèi)部裝有汽水分離器及連續(xù)排污裝置，用以保證鍋爐正常的水循環(huán)。存有一定的水量，因而具有蓄熱能力，可緩和氣壓的變化速度，有利于鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)。 　　(2)下降管，爐水泵，定期排污 　　汽包底部焊有5根下降管管接頭，下降管安裝在汽包最底部，其目的是使下降管入口的上部有最大的水層高度，有利于下降管進(jìn)口處工質(zhì)汽化而導(dǎo)致下降管帶汽 　　(3)水冷壁的結(jié)構(gòu)，管徑，布置方式 　　爐膛四周爐墻上敷設(shè)的受熱面通常稱為水冷壁。中壓自然循環(huán)鍋爐的水冷壁全部都是蒸發(fā)受熱面。高壓、超高壓和亞臨界壓力鍋爐的水冷壁主要是蒸發(fā)受熱面，在爐膛的上部常布置有輻射式過熱器，或輻射式再熱器。在直流鍋爐中，水冷壁既是水加熱和蒸發(fā)的受熱面，又是過熱器受熱面，但水冷壁仍然主要是蒸發(fā)受熱面。 　　(4)省煤器和空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)和布置方式 　　省煤器和空氣預(yù)熱器通常布置在鍋爐對(duì)流煙道的最后或?qū)α鳠煹赖南路健＿M(jìn)入這些受熱面的煙氣溫度較低，故通常把這兩個(gè)受熱面稱為尾部受熱面或低溫受熱面。 　　省煤器是利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱給水的一種熱交換裝置。它可以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。由于給水進(jìn)入鍋爐蒸發(fā)受熱面之前，先在省煤器中加熱，這樣可以減少了水在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的吸熱量，采用省煤器可以取代部分蒸發(fā)受熱面。 　　而且，省煤器中的工質(zhì)是水，其溫度要比給水壓力下的飽和溫度要低得多，加上在省煤器中工質(zhì)是強(qiáng)制流動(dòng)，逆流傳熱，傳熱系數(shù)較高。此外，給水通過省煤器后，可使進(jìn)入汽包的給水溫度提高，減少了給水與汽包壁之間的溫差，從而降低了汽包的熱應(yīng)力。因此，省煤器的作用不僅是省煤，實(shí)際上已成為現(xiàn)代鍋爐中不可缺少的一個(gè)組成部件。 　　空氣預(yù)熱器不僅能吸收排煙中的熱量，降低排煙溫度，從而提高鍋爐效率;而且由于空氣的余熱，改善了燃料的著火條件，強(qiáng)化了燃燒過程，減少了不完全燃燒熱損失，這對(duì)于燃用難著火的無(wú)煙煤來說尤為重要。使用預(yù)熱空氣，可使?fàn)t膛溫度提高，強(qiáng)化爐膛輻射熱交換，使吸收同樣輻射熱的水冷壁受熱面可以減少。較高溫度的預(yù)熱空氣送到治煤粉系統(tǒng)作為干燥劑。因此，空氣預(yù)熱器也成為現(xiàn)代大型鍋爐機(jī)組中不可缺少的重要組成部件。 　　二、汽輪機(jī) 　　1、整機(jī)概況 　　汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱能動(dòng)力機(jī)械，與其他原動(dòng)機(jī)相比，它具有單機(jī)功率大、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。 　　汽輪機(jī)的主要用途是作為發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)。汽輪機(jī)必須與鍋爐、發(fā)電機(jī)、以及凝汽器、加熱器、泵等機(jī)械設(shè)備組成成套裝置，共同工作。具有一定壓力和溫度的蒸汽來自鍋爐，經(jīng)主氣閥和調(diào)節(jié)氣閥進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)，一次流過一系列環(huán)形安裝的噴嘴柵和動(dòng)葉柵而膨脹做功，將其熱能轉(zhuǎn)換成推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功，通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)其他機(jī)械，這里指發(fā)電機(jī)做功。在生物質(zhì)發(fā)電廠中，膨脹做工后的蒸汽有汽輪機(jī)排氣部分被引入冷凝器，想冷卻水放熱而凝結(jié)。凝結(jié)水再經(jīng)泵輸送至加熱器中加熱后作為鍋爐給水，循環(huán)工作。 　　汽輪機(jī)按工作原理分為兩類：沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)。 　　噴嘴柵和與其相配的動(dòng)葉柵組成汽輪機(jī)中最基本的工作單元“級(jí)”，不同的級(jí)順序串聯(lián)構(gòu)成多級(jí)汽輪機(jī)。蒸汽在級(jí)中以不同方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，便形成不同工作原理的汽輪機(jī)，即沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反動(dòng)式汽輪機(jī)。 　　(1)沖動(dòng)式汽輪機(jī)。主要有沖動(dòng)級(jí)組成，在級(jí)中蒸汽基本上再噴嘴柵中膨脹，在動(dòng)葉柵中只有少量膨脹。 　　(2)反動(dòng)式汽輪機(jī)。主要有反動(dòng)級(jí)組成，蒸汽在汽輪機(jī)的靜葉柵和動(dòng)葉柵中都有相當(dāng)適度的膨脹。 　　2、轉(zhuǎn)子靜子等部分組成及功能 　　汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱為轉(zhuǎn)子，他是汽輪機(jī)最重要的部件之一，擔(dān)負(fù)著工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換和傳遞扭矩的任務(wù)。轉(zhuǎn)子的工作條件相當(dāng)復(fù)雜，他處于高溫工質(zhì)中，并以高速旋轉(zhuǎn)，因此他承受著葉片、葉輪、主軸本身質(zhì)量離心力所引起的巨大盈利以及由于溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力。另一方面，蒸汽作用在動(dòng)葉柵上的力矩，通過轉(zhuǎn)子的葉輪、主軸和聯(lián)軸器傳遞給電機(jī)。 　　汽缸即汽輪機(jī)的外殼。其作用是將汽輪機(jī)的通流部分與大氣隔開。以形成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的而封閉氣室。氣缸內(nèi)裝有噴嘴(靜葉)、隔板、隔板套(靜葉持環(huán))、氣封等部件。他們統(tǒng)稱為靜子。 　　汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)自高速旋轉(zhuǎn)，汽缸、隔板等靜體固定不動(dòng)，因此轉(zhuǎn)子與靜子之間需要留有適當(dāng)?shù)目障叮瑥亩幌嗷ヅ鲎?。然而間隙的存在就要導(dǎo)致露氣，這樣不僅會(huì)降低機(jī)組效率，還會(huì)影響機(jī)組的安全運(yùn)行。為了減少蒸汽泄露和防止空氣漏人，需要有密封裝置，通常稱為氣封。氣封按其安裝位置的不同，可分為流通部分氣封、隔板氣封、軸端氣封。反動(dòng)式汽輪機(jī)還裝有高中亞平衡活塞氣封和低壓平衡活塞氣封。 　　3、凝汽器及加熱器 　　凝汽器是用循環(huán)冷卻水使汽輪機(jī)排出的蒸汽凝結(jié)，在汽機(jī)排汽空間建立并維持所需的真空，并回收純凈的凝結(jié)水供給鍋爐給水，提高了機(jī)組的熱效率。 　　高壓加熱器是用汽輪機(jī)抽汽加熱鍋爐給水來提高給水溫度，以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。高壓加熱器由殼體、管板、管束、隔板等部件組成。高壓給水加熱器為單列臥式表面凝結(jié)型換熱器，水室采用自密封結(jié)構(gòu)。 　　高加殼體為全焊接結(jié)構(gòu)，由鋼板焊接組成。為了便于殼體的拆移，安裝了吊耳和殼體滾輪，并使其運(yùn)行時(shí)自由膨脹。為防止殼體變形，每臺(tái)有過熱蒸汽冷卻段加熱器均設(shè)置護(hù)罩和檔板。所有加熱器的蒸汽入口和疏水入口處(在殼體內(nèi))均裝有不銹鋼防沖板，以防管子受汽水直接沖擊和引起振動(dòng)和腐蝕。 　　高壓加熱器由過熱蒸汽冷卻段、凝結(jié)段和疏水冷卻段組成。過熱蒸汽冷卻段是利用從汽輪機(jī)抽出的過熱蒸汽的一部分顯熱來提高給水溫度，位于給水出口流程側(cè)，并有包殼板密閉。 　　過熱蒸汽在一組隔板的導(dǎo)向下以適當(dāng)?shù)木€速度和質(zhì)量速度均勻的流過管子，并使蒸汽留有足夠的過熱度以保證蒸汽離開該段時(shí)呈干燥狀態(tài)，這樣，當(dāng)蒸汽離開該段進(jìn)入凝結(jié)段時(shí)，可防止?jié)裾羝麤_蝕和水蝕的損害。凝結(jié)段是利用蒸汽冷凝時(shí)的潛熱加熱給水，一組隔板使蒸汽沿著加熱器長(zhǎng)度方向均勻的分布，起支撐傳熱管作用。 　　進(jìn)入該段的蒸汽，根據(jù)氣體冷卻原理，自動(dòng)平衡，直至由飽和蒸汽冷凝成飽和的凝結(jié)水，并匯集在加熱器的尾部或底部，收聚非凝結(jié)氣體的排氣管必須置于管束最低壓力處以及殼體內(nèi)容易聚非冷凝氣體處。非冷凝氣體的集聚影響了有效傳熱，因而降低了效率并造成腐蝕。 　　疏水冷卻段是把離開凝結(jié)段的疏水的熱量傳給進(jìn)入加熱器的給水，而使疏水溫度降至飽和溫度以下。疏水冷卻段位于給水進(jìn)口流程側(cè)，并有包殼板密閉。疏水溫度降低后，當(dāng)流向下一個(gè)壓力較低的加熱器時(shí)，減弱了在管道內(nèi)發(fā)生汽化的趨勢(shì)。包殼板在內(nèi)部與加熱器殼側(cè)的總體部分隔開，從端板和吸入口或進(jìn)口端保持一定的疏水水位，使該段密閉。疏水進(jìn)入該段，由一組隔板引導(dǎo)流動(dòng)，從疏水出口管輸出。 　　4、系統(tǒng)和輔機(jī) 　　1、泵 　　泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液體壓力勢(shì)能和動(dòng)能的一種動(dòng)力設(shè)備，他是維持生物質(zhì)電廠蒸汽動(dòng)力循環(huán)的不可缺少的設(shè)備，是生物質(zhì)電廠的主要輔助設(shè)備之一。在生物質(zhì)發(fā)電廠中應(yīng)用泵的地方非常多，例如，用給水泵向鍋爐提供給水，用凝結(jié)水泵從凝汽器熱井中抽送凝結(jié)水，用循環(huán)水泵向凝汽器供應(yīng)冷卻水。生物質(zhì)發(fā)電廠中的泵都直接或間接的參與生產(chǎn)過程，他們的安全直接影響到生物質(zhì)發(fā)電廠的生產(chǎn)安全 　　2、風(fēng)機(jī) 　　風(fēng)機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成氣體壓力勢(shì)能和動(dòng)能的一種動(dòng)力設(shè)備，是生物質(zhì)電廠的主要輔助設(shè)備之一。在生物質(zhì)電廠中的風(fēng)機(jī)主要使用在鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)中，用于輸送空氣、煙氣和空氣料粉混合物等，主要有送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)和排粉風(fēng)機(jī)。 　　生物質(zhì)發(fā)電廠中的這些風(fēng)機(jī)都直接參與生產(chǎn)過程，他們的安全可靠直接影響道生物質(zhì)發(fā)電廠的安全生產(chǎn)。這些風(fēng)機(jī)消耗的電能也很大，他們的軸功率下則幾百千瓦，大則上千千瓦，其用電量與生物質(zhì)發(fā)電廠的泵大體相當(dāng)。所以，對(duì)風(fēng)機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須引起足夠的認(rèn)識(shí)，對(duì)風(fēng)機(jī)的維修保養(yǎng)也應(yīng)予以高度的重視，才能確保電廠的總體安全與經(jīng)濟(jì)。