火力发电厂生产基础知识简介
1
1
1 概论
发电厂
发电厂是生产电能的工厂，电能是
一种高级能源，它有洁净，可远距离输送，
便于利用等优点。是国民经济发展中的基础
能源。
电能又是二次能源，按其利用的一
次能源不同可以分为水力发电厂、原子能发
电厂(核电站)、地热发电厂、风力发电厂、
太阳能发电厂和火力发电厂。
火力发电厂的一次能源是燃料的热
能。 2
1
火力发电厂类型
按燃料分类
火力发电厂根据其燃用的燃料不
同又可分为不同类型的电厂。
燃用煤炭的电厂称为燃煤发电厂；
燃用石油(产品)的电厂称为燃油发电厂；
燃用天然气、焦炉或高炉煤气的电厂
称为燃气发电厂；
燃用城市垃圾的电厂称为垃圾发电厂；
燃用农作物稭杆的电厂称为稭杆发电
厂或生物质发电厂。
1
3
1 . 按机组类型分类
按发电机组类型分又可分为：
机组为汽轮机的汽轮机发电厂；
机组为柴油机的柴油机发电厂；
机组为燃气轮机的燃气轮机发电厂；
机组为燃气轮机和汽轮机的联合循环
发电厂。
燃煤发电厂的燃料为煤炭，可以烧发
热量低的煤或煤矸石，价格比油、气低得
多，且资源丰富，故目前我国发电厂采用
的机组绝大多数为汽轮机。
1
4
燃气蒸汽联合循环系统示意图
1
5
1
6
热力学第一定律及其表达式
能量守恒定律：
各种能量可以相互转换，但它们的
总量保持不变。这一规律称为能量守恒与
转换定律。
能量守恒与转换定律在热力学中即
为热力学第一定律：外界给热力系的热量
等于热力系的内能增加与热力系对外做功
的总和。
第一类永动机是不可能制成的。
1
7
热力学第二定律
热力学第二定律有许多不同的说法。
其中一种说法为：
任何一个热机，必须有一个热源和一
个冷源。
第二类永动机是不可能制成的。
也就是在热力循环中，工质从热源所
吸收的热量不可能全部转变为功，其中一
部分不可避免地要传给冷源而造成冷源损
失。或者说：热效率永远小于100%。
火力发电厂生产过程
发电厂的生产过程(能量转换过程)如下：
燃料在锅炉内燃烧产生热能，在热
力循环中热能转化为功是通过工质作为载体
来实现的。一般以水为工质，煤燃烧产生的
热能通过锅炉将热力循环的工质——水加热
成蒸汽。
蒸汽进入汽轮机，通过喷嘴将具有
一定压力温度蒸汽的热能转化为动能，再通
过汽轮机的叶轮将作直线运动的动能转化为
作旋转运动的动能——机械能。
然后带动发电机，通过旋转磁场切
割导线，使其最终转化为电能。
1
8
1
9
火力发电厂的热力循环(汽水循环)—朗
肯循环
热转换成功时，根据热力学第二定律，
不但要有一个热源，还要有一个冷源。
即不只是从热源吸收热量还要向冷源排
放热量。
朗肯循环过程：1)定压加热；2)绝热
(定熵)膨胀；3)定压冷却；4)绝热(定熵)
压缩。
水在蒸汽锅炉被加热成蒸汽，从蒸汽
锅炉出来的过热蒸汽即所谓新汽进入汽
轮机做功。
1
10
0→1定压加热过程； 1→2绝热膨胀过程；
2→3定压冷却过程； 3→0绝热压缩过程。
1
火力发电厂的效率
火力发电厂生产过程中，各个环节都有能量损失。
如果以电厂锅炉燃用煤的发热量作为100%，则各种参数电厂
的能量损失和发电效率如表下所示。
火力发电厂各项损失及效率表
项 目 中温中压电厂
高温高
压电厂
超高压电厂
(中间再热)
超临界压
力电厂
(中间再热)
说明
锅炉热损失(%) 11 10 9 8
汽轮机的机械损失
(%) 1
发电机损失(%) 1
管道系统损失 (%) 1 1
汽轮机排汽热损失
(%)
总损失(%) 63 60
发电全厂热效率
(%) 37 40
火力发电厂的主要生产系统
火力发电厂的主要生产系统包括：
1) 汽水系统；
2) 燃烧系统；
3) 电气系统。
辅助生产系统
1) 供水系统
2) 运煤系统
3) 除灰系统
4) 锅炉给水处理系统
5) 厂所电系统
6) 势力控制系统
1
12
1
13
1) 汽水系统：
汽水系统主要包括锅炉、汽轮机、凝汽器、
凝结水泵和给水泵等组成的汽水循环系统、锅
炉给水处理系统和冷却水系统。
1
14
水在锅炉中被加热后蒸发成饱和蒸汽，经过过
热器进一步加热成为过热蒸汽，然后经蒸汽管道送
入汽轮机。
在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽
冲动汽轮机的转子，带动发电机发电，蒸汽在膨胀
的过程中压力和温度不断降低，最后排入凝汽器。
在凝汽器中，汽轮机的排汽被冷却水冷却，凝
结成水。
凝汽器下部的凝结水由凝结水泵升压后流经低
压加热器和除氧器，提高温度并除去水中的氧 (以防
止腐蚀炉管等)，再由给水泵进一步升压，然后经高
压加热器、省煤器回到锅炉 。
15
2) 燃烧系统:
燃烧系统包括锅炉的燃烧部分及输煤
和除灰渣系统等。
煤由皮带输送到锅炉房煤斗，进入磨
煤机中磨成煤粉，然后与经过预热的空气一
起喷入炉膛内燃烧，
1
16
烟气经除尘器
后由引风机抽
出，经烟囱排
入大气。
炉 渣 和
除尘器下部的
细灰通常由灰
渣泵排至灰场
或综合利用。
3) 电气系统：
发电机发出的电，除电厂自用的厂用
电外，由主变压器升压后，经高压配装置
和输电线路向外供电。电厂自用部分通常
由厂用变压器降低电压后，经厂用配电装
置和电缆供厂内各种辅机和检修照明等用
电。
1
17
2 锅炉设备
锅炉是生产蒸汽的设备。燃料在锅炉内
燃烧，将化学能转变为热能，使水变成蒸汽，
经管道送到汽轮机。
锅炉的容量
锅炉的容量也叫蒸发量，单位是吨/
时。锅炉的蒸汽参数就是锅炉出口处过热蒸
汽的汽压和汽温。
1
18
蒸发量
吨/ 时
汽 压
(兆帕)
汽温
(℃)
配汽轮机容量
(万千瓦)
炉 型
35 (40) 450 链条炉、煤粉炉
65 (40) 450 链条炉
75 (40) 450 煤粉炉
120 (40) 450 煤粉炉
240 (40) 450 5 煤粉炉
220 (100) 540 5 煤粉炉
410 (100) 540 10 煤粉炉
400 (140) 555/555* 煤粉炉
670 (140) 540/540* 20 煤粉炉
1025 (177) 540/540 30 煤粉炉
1818 (247) 566/566 66 煤粉炉，直流炉
3100 (268) 605/603 100 煤粉炉，直流炉
1
19
国外最大容量的锅炉为4200t/h 。
锅炉设备的组成
锅炉设备由锅炉汽水部分、燃烧部
分、锅炉附件和锅炉辅机组成，具体如下：
1) 汽水部分：
锅本体 (包括水冷壁、汽包等)、
过热器和省煤器。
2) 燃烧部分：
炉本体 (炉膛和燃烧设备)、空气
预热器。
3) 锅炉附件：
水位计、安全门、吹灰器及防爆门
等。
4)锅炉辅机：
给水泵、制粉设备 (磨煤机等)、
通风设备 (送风机和引风机)和除尘器。由于
环保的要求锅炉设备增设了脱硫和脱硝装置。
1
20
1
21
汽水部分
锅本体
锅本体的作用是生产饱和蒸汽。按
照水流动的方式，锅炉按汽水循环方式分可
分为三种型式：
1) 自然循环锅炉；
2) 强制循环锅炉；
3) 直流锅炉。
1
22
1) 自然循环锅炉
自然循环锅炉的蒸发部分包括汽包、
水冷壁、联箱，上升管及下降管等，如下
图所示。
1
23
2) 强制循环锅炉
多用于亚临界参数锅炉。由于亚临界
锅炉汽水比重差小，汽水循环差。为加强
汽水循环，在循环中设循环水泵。
1
24
2) 直流锅炉
给水进入锅炉后，流程顺序为：预热
段 (水温逐渐升高到沸点)→
蒸发段 (水蒸发成饱和蒸
汽) →过热段(饱和蒸汽进
一步加热到额定温度)。蒸
发段和过热段交界的区域
称为过渡区，在过渡区中
结束蒸发，开始过热。
临界参数：
Pc=；
tc=℃。
1
25
省煤器和过热器
1) 省煤器
省煤器由布置在锅炉尾部烟道中的蛇
形钢管组成，它的作用是利用烟气余热提
高给水温度，可以节约燃料10~15%。
2) 过热器
过热器由合金钢管制成的，有各
种不同的型式，布置在炉内适当位置，它
的作用是将汽包内的饱和蒸汽进一步加热
到额定温度，成为过热蒸汽。
1
26
锅炉的燃烧部分
炉本体 (炉膛和燃烧设备)
炉膛是由四面炉墙和炉顶组成的燃
烧室。炉膛的结构和型式随燃烧设备和燃烧
方式而变化。按燃烧方式分，炉型有以下几
种。
1) 链条炉 ；
2) 煤粉炉；
3) 旋风炉；
4) 循环流化床锅炉。
1
27
1) 链条炉
链条炉装有象加宽了的拖拉机履带似
的炉排，由电动机传动。煤连续加在炉排的
前部，随炉排向后慢慢移动。煤层的厚度和
炉排移动的速度可
以调整，使煤在
到达炉排末端时
刚好烧完，灰渣
落入渣斗中。前
部的煤，随炉排
向后慢慢移动。
1
28
2) 煤粉炉
煤粉炉没有炉排，它烧的是磨得很细
的煤粉，由热空气经喷燃器喷入炉膛，这
部分空气称为一次风。
燃烧时所需大部分空
气从一次风四周进入
炉膛，称为二次风。
煤粉在悬浮状态下着
火和燃烧，在炉膛内
停留时间很短，一般
~3秒。
1
29
3) 旋风炉
在旋风炉中，煤粒或粗煤粉首先在圆筒
形的旋风燃烧室中被沿切线方向进入的高速
空气 (二次风) 带着旋转，并在涡旋状态下强
烈燃烧。燃烧室内温度非常高 (1700℃左右)
，被离心力抛向四周并
粘附在筒壁上的煤粒
燃烧完后，其灰渣呈
液态流向出渣口。烟
气和部分未烧完的煤
粉从旋风燃烧室排出
后进入炉膛继续燃烧。
1
30
4) 循环流化床锅炉
循环流化床锅炉是高效、低污染、
清洁燃煤型锅炉。其主要特点在于燃料
及脱硫剂被作为一次风的空气多次循环，
反复地进行低温燃烧和脱硫反应，炉内
湍流运动强烈，从而达到脱硫的目的。
同时，部分煤空气混合物进入旋风分离
器后经J型闸送回炉膛循环燃烧。
循环流化床锅炉脱硫效率可达90%
，燃烧效率与煤粉炉相近。
循环流化床锅炉检修周期比煤粉炉
短。
1
31
1
32
锅炉燃烧器的布置
锅炉燃烧器布置型式种类如下：
1) 四角切圆火焰燃烧型；
2) 前后炉墙对冲燃烧型；
3) “W”型火焰燃烧型。
四角切圆火焰燃烧型
1
33
前后炉墙对冲燃烧型
1
34
1
35
“W”型火焰燃烧型
1
36
再热式锅炉
锅炉的过热蒸汽在汽轮机高压缸做功
后再送锅炉，由锅炉再热器加热，加热后
再返回汽轮机中压缸继续作功。这种锅炉
称为再热式 锅炉。
超高压及以上参数的锅炉均采用再热
式锅炉。
空气预热器
为了提高锅炉效率并改善煤的着火
和燃烧条件，供燃烧用的空气首先在空气预
热器中利用烟气余热加热到200~400℃。空
气温度每提高50℃，排烟温度降低30~40℃
，锅炉效率可以提高~2%。
空气预热器一般有管式和回转式两
种。
1
37
管式 空气预热器
1—烟气进口，2—烟气出口；3—空气进口；4
—空气出口；5—低温级空气预热器；6—高
温级空气预热器；7、8—风道；9—膨胀补偿
接头
1
38
回转式空气预热器
1—传动装置及止推轴承；2—电动机；3—波形管；4—环向密
封；5—空气；6—定位轴承；7—烟气；8—径向密封。
1
39
锅炉附件
装在锅炉上的附件主要有以下几种:
1) 水位计：测量锅炉汽包水位有就地和
电子式等，；用于测量锅炉水位。
2) 安全门：防止锅炉超压，阀办上装有
弹簧，到一定压力后压缩弹簧，阀门自动打
开。
3) 防爆门：防止炉膛超压，到一定压力
自动爆破。
4) 吹灰器：吹掉锅炉各受热面上的飞灰。
1
40
锅炉辅机
给水泵
给水泵的作用是将给水打进锅炉。给
水中断可能使锅炉遭受严重损坏，因此对给
水泵的可靠性要求很高。给水泵有电动 (由
电动机传动) 和汽动 (由专用汽轮机传动) 两
种。中、小型机组一般采用电动给水泵，运
行比较简单、方便。大型机组大多采用汽动
给水泵，可以节省厂用电，提高热效率。
1
41
制粉系统和制粉设备
1) 制粉系统
制粉系统通常有直吹式和储仓式式两种。
(1)直吹式
在直吹式系统中，磨煤机出口的煤粉、
空气混合物由一次风直接送入炉膛内燃烧，
没有煤粉贮备。这种系统比较简单，钢材和
投资较省，但以前存在磨煤机故障或检修时
要影响锅炉出力，可通过设备用容量解决。
1
42
(2)储仓式
在贮仓式制粉系统中，磨煤机出口的
煤粉和空气混合物先进入粗粉分离器,合格
的煤粉进入旋风式细粉分离器，利用离心
力将煤粉从空气中分离出来，贮存在煤粉
仓中。不合格的煤粉送回磨煤机重。储仓
中的煤粉通过给粉机和排粉风机送入炉膛
燃烧。这种系统运行比较灵活、可靠，但
较复杂，耗用钢材及投资较多。
目前有了双进双出磨煤机,可一侧运行，
可适应锅炉燃料量随负荷变化，已很少采
用储仓式系统。
1
43
2) 制粉设备
制粉设备为磨煤机等。
煤在磨煤机中，煤被钢球、轧辊、锤子
等撞击、挤压、研磨成煤粉，同时被热空气
烘干。
排粉风机是送粉设备，用于贮仓式制粉
系统，它的作用是 将煤粉空气混合物输送至
炉膛。
1
44
1
45
项目 低速磨煤机 中速磨煤机 高速磨煤机
常用型式 钢球磨煤机
球式和辊式中速磨煤
机
锤击式、竖井式风
扇磨煤机
转速 15~20转/分 80~100转/分 600~1500转/分
特点
结构简单，维护方
便，但体积大，笨
重，用钢材多。一
般用于贮仓式系统。
体积小，用钢材少。
耗电少(约为钢球磨
煤机的60~70%)，但
结构复杂，一般用于
直吹式系统。
结构简单轻巧，耗
电量最少，但磨制
的煤粉较粗，部件
损坏较快。用于直
吹式系统。
适用煤种
各种煤都能磨，特
别适用于较硬并要
求磨得较细的煤
(如无烟煤)。
除很硬和水分高的煤
种各类都适用。
主要用于松软水分
较多、挥发分较高
的煤种(如褐煤和洗
煤)。
使用说明
我国广泛采用，欧
美各国主要用于磨
研无烟煤。
以前我国用得较少，
欧美各国广泛采用。
现在我国己普遍采用。
我国用得较少，德
国和东欧各国用得
较多。
磨煤机通常按其转速来分类，有低速、中速和高
速三种，如下表所示。
低速磨煤机增加双进双出钢球磨机这一
品种。为钢球磨机采用直吹式制粉系统创造
的良好的条件。该型磨煤机可一侧运行，能
较好地适应直吹式制粉系统的运行。
钢球磨煤机不采用直吹式系统，主要是
因为其所耗动力90%用于带动钢球，在低负
荷时，带动钢球所耗动力占比例太大，运行
不经济，故采用中储式系统。双进双出钢球
磨煤机的出现为钢球磨煤机采用直吹式系统
创造了良好的条件。
1
46
通风设备
锅炉通风设备：包括送风机和引风机。
送风机从锅炉房吸入空气，升压后经空
气预热器送入炉膛，风压和风量根据燃烧的
需要进行调整。
引风机把烟气从锅炉尾部抽出排入烟囱。
由于烟气中仍含有飞灰，如果除尘器效果不
好，则引风机的叶轮磨损较快，引风机的抽
力根据炉膛内的压力进行调整，使炉内压力
比炉外大气压稍低一些，使烟气不致从炉膛
和烟道的缝隙处喷出来。
1
47
除尘设备
一座40万千瓦的电厂在采用煤粉
炉时，每小时的飞灰约为30吨，如果烧劣
质煤飞灰量将达100吨左右。这些飞灰如
排入大气，就会造成严重污染。
因此，必须采用除尘设备，清除烟气
中的飞灰。尤其是现在环境保护要求越来
越高。电厂更应该设高效除尘器。
1
48
除尘设备的类型
除尘设备有以下几种类型：
1)百叶窗式；
2)旋风子式除尘器；
3)水膜式 除尘器、文丘里除尘器；
4)电气除尘器；
5)布袋式 除尘器。
1
49
3. 汽轮机
工作原理
汽轮机中能量转换的主要部件是喷嘴 (静
叶片) 和叶片 (动叶片)。蒸汽流过固定的喷嘴
时压力、温度降低，体积膨胀，流速增高，
热能转变为动能——转动的机械能。
1
50
冲动式汽轮机工作原理
高速蒸汽冲动装在叶轮上的叶片，使
转子转动，蒸汽流速降低，动能又转变成作
旋转运动的机械能，这就是冲动式汽轮机的
基本原理。
1
51
反动式汽轮机工作原理
还有一种汽轮机称为反动式汽轮机，它
的能量转换部件是静叶片和动叶片。在这种
汽轮机中，蒸汽既在静叶片中降低压力和温
度，又在动叶片中降
低压力和温度，将热
能变为动能，依靠汽
流喷出产生的反作用
力，推动叶轮旋转，
与喷气式飞机的原理
相似。
1
52
除了容量很小，蒸汽参数较低的汽轮
机只有一级喷嘴和叶片外，一般汽轮机都
是多级式的，有多级喷嘴和叶片。例如，
超临界60万千瓦汽轮机共有23级叶片，高
压缸10级，中压缸6级，低压缸4×7级。
蒸汽逐级流过喷嘴和叶片。从每级喷
嘴出来的高速蒸汽都冲动叶片使转子转动，
最后一级叶片出口处蒸汽压力、温度都很
低，压力低于大气压力。
53
1
54
汽轮机的分类
汽轮机可按不同条件进行分类。
1) 按工作原理分
(1) 冲动式汽轮机：主要由冲动级组成，
蒸汽主要在喷管叶栅(或静叶栅)中膨胀，
在动叶栅中只有少量膨胀。
(2) 反动式汽轮机：主要由反动级组
成，蒸汽在喷管叶栅 (或静叶栅)和动叶栅
中都进行膨胀，且膨胀程度大致相同。
1
55
2) 按热力特性分
(1) 凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机中做功
，做完功后的蒸汽在低于大气压的真空状
态下进入凝汽器凝结成水。
若将蒸汽从汽轮机某级后引出至锅炉再
次加热，然后返回汽轮机继续做功，这种
型就是中间再热式汽轮机。
(2) 背压式汽轮机：汽轮机的排汽压力
大于大气压力，排汽全部直接供热用户使
用，而不设凝汽器。
当排汽作为其它中、低压汽轮机的工作
蒸汽时，又称前置式汽轮机。
1
56
(3) 抽汽凝汽式汽轮机：从汽轮机中间
某级后抽出一定的可以调整参数、流量的蒸
汽对外供热，其余汽流排入凝汽器。可分为
一次调整抽汽式汽轮机和两次调整抽汽式汽
轮机。
(4) 抽汽背压式汽轮机：具有调整抽汽
的背压式汽轮机，调整抽汽和排汽都分别供
热用户。
1
57
3) 按主蒸汽压力分
按不同的压力等级可分为：
(1) 低压汽轮机：主蒸汽压力为~
MPa。
(2) 中压汽轮机：主蒸汽压力为2~4MPa。
(3) 高压汽轮机：主蒸汽压力为6~10MPa。
(4) 超高压汽轮机：主蒸汽压力为12~14
MPa。
(5)亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力为16~
18MPa。
(6) 超临界压力汽轮机：主蒸汽压力为
。
(7) 超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力为
25MPa。
1
58
汽轮机的型号
我国生产的汽轮机所采用的系列标准及型
号已经统一，汽轮机型号的表示方法是：
Δ ××—××—×
变型设计序号
蒸汽参数
额定功率 (MW)
汽轮机类型 (代号)
1
59
代
号
型 式
代
号
型 式
代
号
型 式
N 凝汽式 CC 两次调整抽汽式 Y 移动式
B 背压式 CB 抽汽背压式
H
N
核电汽轮机
C 一次调整抽汽式 CY 船用
汽轮机的代号如下表所示。
1
60
型 式 参数表示方式 示 例
凝凝式 蒸汽初压 N50—
凝汽式(具有中间再热
)
蒸汽初压/蒸汽初温/再热温
度
N300—
抽汽式
蒸汽初压/高压抽汽压力/低
压抽汽压力
CC12—
背压式 蒸汽初压/背压 B25—
抽汽背压式 蒸汽初压/抽汽压力/背压 CB—
汽轮机型号表示方式如下表。
容量
(万千瓦)
汽压
(兆帕)
汽温
(℃) 类型
(35) 435 凝汽式、抽汽式、背压式
(35) 435 凝汽式、抽汽式、背压式
(35) 435 凝汽式
(35) 435 凝汽式
(90) 535 凝汽式、抽汽式、背压式
(90) 535 凝汽式、抽汽式
()90 535 凝汽式
/ (135) 550/550 凝汽式
(135) 535/535 凝汽式、抽汽式
(170) 550/550 凝汽式、抽汽式
60,0 (165) 535/535 凝汽式
100 .0 (255) 600/600 凝汽式
汽轮机容量等级如下表：
1
61
国外最大单机容量的汽轮机为1300MW。
结构
汽轮机本体是由静止部分 (如汽缸、
喷嘴、隔板等) 和转动部分即转子 (大轴、
叶轮、叶片等) 组成的。
汽缸
汽缸即汽轮机的外壳，为一封闭汽
室。中、低压参数的汽轮机只有一个汽缸，
在水平面处分成上下两半 (上汽缸和下汽
缸)，用螺栓连接，这种汽轮机称为单缸
式汽轮机。
1
62
1
63
大轴
高压以上参数的汽轮机一般有两
个 (高、低压) 或更多的汽缸，分开布置，
用管道连接，这种汽轮机称为多缸式汽
轮机，例如，我国制造的30万千瓦汽轮
机有1 个高压缸、1 个中压缸和2个低压
缸，共4 个汽缸，如图下所示。
1
64
30万千瓦汽轮机示意图
1
65
1
66
汽轮机高、中、低压下汽缸及转子
喷嘴(静叶片)、隔板
在多级式汽轮机中，第一级喷嘴装在汽轮机汽缸前
端调速汽门下面，以后各级喷嘴装在隔板上。隔板分成上
下两半，分别固定在上下汽缸内，用来将各级叶轮隔开。
1
67
大轴和叶轮
大轴是传递机械能的转动部件，轴上有
叶轮，在其外缘上安装叶片，如下图所示。
1
68
叶片
叶片要求强度高，线型好 (有较高的
效率)，抗腐蚀抗振性能好。由于蒸汽在汽
轮机中逐级膨胀，体积越来越大，因此，
从前到后各级叶片越来越长。长叶片对线
型、强度和制造工艺要求更高。大容量汽
轮机由于受末级叶片长度的限制，低压部
分均采用多缸结构，将中压缸出来的蒸汽
分成几个低压缸中膨胀做功，然后排到凝
汽器。低压缸数目与末级叶片长度有关。
1
69
例如，20万千瓦汽轮机末级叶片用
500毫米的长叶片要两个低压缸，若用940
毫米的长叶片只要一个较大的低压缸，可
以简化汽轮机结构，节省钢材，降低造价。
我国制造的30万千瓦汽轮机，末级叶片长
700毫米，
600MW机组末级叶片长度为1028毫
米。目前国外3000转/分的汽轮机最长叶片
的长度为1400毫米。
1
70
1
71
汽轮机长叶片
1
72
汽封
多采用迷宫式。防止高压侧蒸汽漏出，
防止空气漏入低压侧及上一级叶轮的蒸汽通
过隔板漏入下一级。
调速系统及危急保安器
在负荷变化时，调节汽轮机转速，使其
保持在额定转速。
危急保安器是汽轮机保安措施。当汽轮
机转速超过额定转速10%时，该装置受离心
力作用飞锤飞出，通过操作机构将主汽门关
闭。
油系统
供给汽轮机及发电机轴承的润滑油。
1
73
迷宫式 汽封 危急保安器
1
74
汽轮机调速系统
汽轮机的附属设备
汽轮机的附属设备包括凝汽设备 (凝汽
器、抽气器、凝结水泵等) 和回热系统 (低压
加热器、除氧器、高压加热器等)。
1) 凝汽设备的主要任务
(1) 在汽轮机排汽口建立并保持高度真
空，以降低排汽力，提高热力循环的热效率；
(2) 获得供锅炉给水用的纯净凝结水。
2) 凝汽器的种类
凝汽器按照蒸汽凝结时热交换的方式分，
可划分为两类：即混合式凝汽器和表面式凝
汽器。湿冷混合式凝汽器目前电厂已不采用。
1
75
1—外壳；2—冷却水管；3—管板；4—冷却水进水管；5—冷却水回水室；
6——冷却水出水管；7—热井；8—空气冷却区；9—空气冷却区挡板；
10—主凝结区；11—空气抽出口；12—冷却水进水室；13—冷却水出水室
表面式凝汽器结构图
表面式凝汽器
1
76
凝汽设备的作用是将汽轮机排汽凝结成
水，并在凝汽器中形成高度真空，凝结水则
经过凝结水泵打到除氧器。
表面式凝汽器的外壳中装有很多冷却水
管，如图上所示，管内通冷却水。管外为汽
轮机的排汽。排汽凝结成水后汇流于下部集
水箱，体积缩小约120倍左右，在凝汽器的内
部即形成真空，但还有不能凝结的气体，必
须用抽气器抽走，以便保持凝汽器的真空。
1
77
2) 回热系统
回热系统由低压加热器、除氧器、
高压加热器等组成，它的作用是从汽轮
机抽出部分蒸汽来加热凝结水，提高进
入锅炉前的给水温度，减少排入凝汽器
的蒸汽量和它的潜热损失。以降低发电
煤耗。一般中温中压汽轮机有3~4级加热
器，高温高压汽轮机的回热系统有5~8级
加热器。
1
78
5万千瓦汽轮机回热系统
1
79
(1) 高、低压加热器
高、低压加热器由1 个外壳和许多铜管
或钢管所组成，凝结水在管中流过，被管外
的蒸汽加热。在给水泵前的加热器由于通过
凝结水，其压力低，称为低压加热器，在给
水泵后的加热器，通过的给水压力高，称为
高压加热器。
1
80
1
81
(2) 除氧器
由于凝汽设备和凝结水泵入口等都处
于真空状态，难免有空气漏入凝结水中，
因此，凝结水在进入锅炉前必须先经除氧
器除氧，同时，发电厂汽水系统的补给水
也要除氧。除氧器是由除氧塔和水箱组成
的，凝结水和锅炉补充水由上部进入 ，在
塔中散成水滴，被下部引入的抽汽加热到
沸点。氧和二氧化碳从水中逸出排入大气，
水则流到储水箱，然后用给水泵打到锅炉。
1
82
4 汽轮发电机
现代汽轮发电机都是三相交流发电机，它
的转速大多为3000转/分，应用电磁感应原理，把机
械能转变为电能。
基本原理
天然磁铁都有南极和北极，磁铁周围有磁力
(对铁类金属有吸力和排斥力) 的地方称为磁场。通
常用磁力线来表示磁场的存在和强度。
如将导线绕在铁棒上，通以直流电，铁棒
即成为电磁铁，它同天然磁铁具有同样的特性。
83
天然磁铁 电磁铁
84
当导线在磁场中移动，“切割”磁力线时 (或
磁场移动，磁力线切割导线)，在导线中就产生电压，
称为感应电压 ，此时如将导线两端连通，就会有电
流通过，称为感应电流。
汽轮发电机即按照上述原理制成，它包括转子
和静子两部分，分别绕有导线制成的线圈。转子线
圈内通以直流电，产生磁场，并形成一对南北磁极。
静子线圈分成三组 (即三相)，沿圆周120°布置，如
图下所示。
三相交流发电机原理导线切割磁力线图
转子转动时，磁场随
着旋转，每转动一圈，磁
力线顺次切割静子的每相
线圈，产生电压。当北极
磁场经过线圈时，产生正
电压，当南极磁场经过线
圈时，产生负电压。因此，转子每转一圈，静
子每相线圈的电压方向变化一次，即从零增加
到正的最大值，再从正的最大值减到零，然后
改变方向，再从零变化到负的最大值，又从负
的最大值变化到零，如上图示。
1
85
容 量
(万千瓦)
电 压
(仟伏)
功率
因数
冷却方式
空气冷却
， 空气冷却
， 空气冷却
氢冷和双水内冷
10. 转子水内冷，静子氢冷
双水内冷
静子水内冷，转子氢内冷
静子水内冷，转子、铁芯氢冷，
双水内冷
静子水内冷，转子、铁芯氢冷
085 静子水内冷，转子、铁芯氢冷
汽轮发电机的容量等级如下表：
1
86
国外最大的汽轮发电机单机容量为1300MW。
汽轮发电机结构
转子
转子由整块的优质合金钢制成，具有
良好的导磁性，其上开有齿槽，放置转子线圈。
转子两端轴上装有风扇，以加强发电机的通风
冷却，如下图所示。
1
87
静 子
静子由铁芯、线圈及外壳等组成，
铁芯由环形硅钢片叠压而成，其内圈开齿槽，
安放静子线圈。
1
88
汽轮发电机的励磁设备
励磁设备的作用是向发电机转子供给
直流电，10万千瓦及以下的汽轮发电机大多采
用同轴励磁机，它是一台由发电机大轴直接带
动的，转速为3000转/分的直流发电机。
对于更大容量的汽轮发电机，由于大
容量的同轴励磁机制造上的困难，需要采用其
它励磁方式，主要是：
1) 由同轴交流发电机产生交流电，再经半
导体整流设备变成直流电，供给发电机转子。
2) 将发电机发出的交流电经变压器降压后，
再经半导体整流设备变成直流电，供给发电机
转子。
1
89
封闭母线
封闭母线是将母线装在密封的金属
外壳中。按母线与外壳的结构可分为如下三
种：
三相封闭母线
三相封闭母线装在一个共同的金属
外壳中，相间不隔开，如下图(a) 所示。因三
相在一个外壳中，也叫共箱封闭母线。
隔相封闭母线
隔相封闭母线结构上基本同三相封闭母
线，但邻相之间有隔板将各相分隔起来，如
下图 (b) 所示。
1
90
1
91
封闭母线示意图
(a) 三相封闭母线；(b) 隔相封闭母线；(c) 离相封闭母线。
前两种封闭母线适用于工作电流不大的
情况，如用作容量不大的发电机或变压器的
引出线，母线导体一般用铝板或铜板做成。
离相封闭母线
离相封闭母线也叫分相封闭母线。三相
母线分别有各自的外壳，三个外壳互相离开，
即各相分离开。按外壳结构，离相封闭母线
又可分为全连式为 (整相外壳上互相联接) 和
分段绝缘式 (一相分作多段，各段之间外壳
无电气联接)，如上图 (c) 所示。
92
1
1
93
离相封闭母线适用于工作电流大的情
况，如大容量发电机与变压器之间联线，
由于大电流的磁场会在邻近钢结构或混凝
土钢筋中产生感应电流，会造成过度发热。
此外，大短路电流的电动力又会在回路中
造成破坏，而离相母线外壳上感应电流产
生的磁场与母线电流的磁场互相抵消，因
而可以解决上面问题。离相母线导体一般
用铝管或多角形截面铝材，外壳则用铝管
以减低损耗。
1
94
火力发电厂辅助系统
1.供水；
2.运煤；
3.除灰；
4.化学水处理；
5.厂用电；
6.热力控制。
