火力大電廠實習目的及意義
一. 實習的目的和意義
本次實習的任務是熟悉熱能與動力工程專業相關企業，主要是火力發電廠的主要熱力系統及其佈置。本次參觀的地點是電廠模型室，南京協鑫汙泥發電廠，南京汽輪機制造廠。目的旨在讓學生在短暫的認識實習期間，切實對火力發電廠主要生產裝置的基本結構、工作原理及效能等有一個系統、全面的瞭解，並未後續專業課程的學習提供必要的感性認識和基礎知識。
火力發電廠是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學能產出電能的工廠，即為燃料的化學能→蒸汽的熱勢能→機械能→電能。在鍋爐中，燃料的化學能轉變為蒸汽的熱能，在汽輪機中，蒸汽的熱能轉變為輪子旋轉的機械能，在發電機中機械能轉變為電能。爐、機、電是火電廠中的主要裝置，亦稱三大主機。輔助三大主機的裝置稱為輔助裝置簡稱輔機。主機與輔機及其相連的管道、線路等稱為系統。徐塘火力發電廠的原料就是原煤。原煤用車或船運送到發電廠的儲煤場(南京協鑫汙泥發電廠是用運煤船到電廠碼頭)，再用輸煤皮帶輸送到煤鬥。再從煤鬥落下由給煤機送入磨煤機磨成煤粉，並同時輸送熱空氣來乾燥和輸送煤粉。最後送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，預熱後的熱空氣，經過風道一部分送入磨煤機作乾燥以及送煤粉，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，經除塵器和脫硫裝置的淨化後在排入大氣。煤燃燒後生成的灰渣，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鬥中形成固態渣，最後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(飛灰)則隨煙氣帶走，經除塵器分離後也送到灰渣溝。爐給水先進入省煤器預熱到接近飽和溫度，後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(灰、渣、煙氣)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做功，衝轉汽輪機，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。主凝結水透過凝結水泵送入低壓加熱器，有汽輪機抽出部分蒸汽後再進入除氧器，在其中透過繼續加熱除去溶於水中的各種氣體(主要是氧氣)。經化學車間處理後的補給水與主凝結水匯於除氧器的水箱，成為鍋爐的給水，再經過給水泵升壓後送往高壓加熱器，汽輪機高壓部分抽出一定的蒸汽加熱，然後送入鍋爐，從而使工質完成一個熱力迴圈。迴圈水泵將冷卻水(又稱迴圈水)送往凝結器，這就形成迴圈冷卻水系統。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裝置及系統組成的複雜的能源轉換的動力廠。
二. 鍋爐部分
1. 整體概況
鍋爐是火力發電廠的三大主要裝置之一，他的作用是將水變成高溫高壓的蒸汽。鍋爐是進行燃料燃燒、傳熱和使水汽化三種過程的總和裝置。
(1) 南京協鑫汙泥發電廠鍋爐工作示意圖
(2) 鍋爐的技術引數
名稱
單位
鍋爐最大連續出力
鍋爐額定出力
過熱蒸汽
蒸汽流量
T/h
出口蒸汽壓力
MPa
出口蒸汽溫度
在熱蒸汽
蒸汽流量
T/h
蒸汽壓力，出口/進口
MPa
蒸汽溫度，出口/進口
給水溫度
2. 鍋爐系統
(1)汽水系統：給水加熱、蒸發、過熱的整個過程中的裝置。由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、再熱器等裝置組成。
(2)風煙系統：風經過加熱，與燃料燃燒生成煙氣，煙氣放熱，排入大氣整個過程經過的裝置。
(3)制粉系統：原煤磨製成煤粉，再送入粉倉，爐膛整個過程中經過的裝置。主要部件有磨煤機、給煤機、煤粉分離器等。
3. 鍋爐本體裝置結構
(1) 汽包的結構和佈置方式
汽包(亦稱鍋通)是自然迴圈及強制迴圈鍋爐最終要的受壓元件，無汽包則不存在迴圈迴路。汽包的主要作用有：是工質加熱、蒸發、過熱三個過程的連線樞紐，用它來保證過路正常的水迴圈。汽包內部裝有汽水分離器及連續排汙裝置，用以保證鍋爐正常的水迴圈。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，有利於鍋爐執行調節。
汽包
(2) 下降管，爐水泵，定期排汙
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，有利於下降管進口處工質汽化而導致下降管帶汽
(3) 水冷壁的結構，管徑，佈置方式
爐膛四周爐牆上敷設的受熱面通常稱為水冷壁。中壓自然迴圈鍋爐的水冷壁全部都是蒸發受熱面。高壓、超高壓和亞臨界壓力鍋爐的水冷壁主要是蒸發受熱面，在爐膛的上部常佈置有輻射式過熱器，或輻射式再熱器。在直流鍋爐中，水冷壁既是水加熱和蒸發的受熱面，又是過熱器受熱面，但水冷壁仍然主要是蒸發受熱面。
(4) 省煤器和空氣預熱器的結構和佈置方式
省煤器和空氣預熱器通常佈置在鍋爐對流煙道的最後或對流煙道的下方。進入這些受熱面的煙氣溫度較低，故通常把這兩個受熱面稱為尾部受熱面或低溫受熱面。
省煤器使利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱給水的一種熱交換裝置。他可以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節省燃料。由於給水進入鍋爐蒸發受熱面之前，先在省煤器中加熱，這樣可以減少了水在蒸發受熱面內的吸熱量，採用省煤器可以取代部分蒸發受熱面。而且，省煤器中的工質是水，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是強制流動，逆流傳熱，傳熱係數較高。此外，給水透過省煤器後，可使進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力。因此，省煤器的作用不僅是省煤，實際上已成為現代鍋爐中不可缺少的一個組成部件。
空氣預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;而且由於空氣的餘熱，改善了燃料的著火條件，強化了燃燒過程，減少了不完全燃燒熱損失，這對於燃用難著火的無煙煤來說尤為重要。使用預熱空氣，可使爐膛溫度提高，強化爐膛輻射熱交換，使吸收同樣輻射熱的水冷壁受熱面可以減少。較高溫度的預熱空氣送到治煤粉系統作為乾燥劑。因此，空氣預熱器也成為現代大型鍋爐機組中不可缺少的'重要組成部件。
三. 汽輪機
1. 整機概況
汽輪機是以蒸汽為工質的旋轉式熱能動力機械，與其他原動機相比，它具有單機功率大、效率高、運轉平穩和使用壽命長的優點。
南京協鑫汙泥發電廠2#汽輪機
汽輪機的主要用途是作為發電用的原動機。汽輪機必須與鍋爐、發電機、以及凝汽器、加熱器、泵等機械裝置組成成套裝置，共同工作。具有一定壓力和溫度的蒸汽來自鍋爐，經主氣閥和調節氣閥進入汽輪機內，一次流過一系列環形安裝的噴嘴柵和動葉柵而膨脹做功，將其熱能轉換成推動汽輪機轉子旋轉的機械功，透過聯軸器驅動其他機械，這裡指發電機做功。在火電廠中，膨脹做工後的蒸汽有汽輪機排氣部分被引入冷凝器，想冷卻水放熱而凝結。凝結水再經泵輸送至加熱器中加熱後作為鍋爐給水，迴圈工作。
汽輪機按工作原理分為兩類：衝動式汽輪機和反動式汽輪機。
噴嘴柵和與其相配的動葉柵組成汽輪機中最基本的工作單元“級”，不同的級順序串聯構成多級汽輪機。蒸汽在級中以不同方式進行能量轉換，便形成不同工作原理的汽輪機，即衝動式汽輪機和反動式汽輪機。
(1)衝動式汽輪機。主要有衝動級組成，在級中蒸汽基本上再噴嘴柵中膨脹，在動葉柵中只有少量膨脹。
(2)反動式汽輪機。主要有反動級組成，蒸汽在汽輪機的靜葉柵和動葉柵中都有相當適度的膨脹。
2. 轉子靜子等部分組成及功能
汽輪機的轉動部分稱為轉子，他是汽輪機最重要的部件之一，擔負著工質能量轉換和傳遞扭矩的任務。轉子的工作條件相當複雜，他處於高溫工質中，並以高速旋轉，因此他承受著葉片、葉輪、主軸本身質量離心力所引起的巨大盈利以及由於溫度分佈不均勻引起的熱應力。另一方面，蒸汽作用在動葉柵上的力矩，透過轉子的葉輪、主軸和聯軸器傳遞給電機。
汽缸即汽輪機的外殼。其作用是將汽輪機的通流部分與大氣隔開。以形成蒸汽熱能轉換為機械能的而封閉氣室。氣缸內裝有噴嘴(靜葉)、隔板、隔板套(靜葉持環)、氣封等部件。他們統稱為靜子。
汽輪機運轉時，轉自高速旋轉，汽缸、隔板等靜體固定不動，因此轉子與靜子之間需要留有適當的空隙，從而不相互碰撞。然而間隙的存在就要導致露氣，這樣不僅會降低機組效率，還會影響機組的安全執行。為了減少蒸汽洩露和防止空氣漏人，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。反動式汽輪機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
凝汽器是用迴圈冷卻水使汽輪機排出的蒸汽凝結，在汽機排汽空間建立並維持所需的真空，並回收純淨的凝結水供給鍋爐給水，提高了機組的熱效率
高壓加熱器是用汽輪機抽汽加熱鍋爐給水來提高給水溫度，以提高機組的熱經濟性。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型換熱器，水室採用自密封結構。
高加殼體為全焊接結構，由鋼板焊接組成。為了便於殼體的拆移，安裝了吊耳和殼體滾輪，並使其執行時自由膨