電廠的概況

【專家解說】：火力發(fā)電一般是指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發(fā)電機來發(fā)電的方式的總稱。以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠?；鹆Πl(fā)電站的主要設(shè)備系統(tǒng)包括：燃料供給系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其他一些輔助處理設(shè)備。火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核心）、汽水系統(tǒng)（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、電氣系統(tǒng)（以汽輪發(fā)電機、主變壓器等為主）、控制系統(tǒng)等組成。前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；電氣系統(tǒng)實現(xiàn)由熱能、機械能到電能的轉(zhuǎn)變；控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟運行。    火力發(fā)電的重要問題是提高熱效率，辦法是提高鍋爐的參數(shù)（蒸汽的壓強和溫度）。90年代，世界最好的火電廠能把40％左右的熱能轉(zhuǎn)換為電能；大型供熱電廠的熱能利用率也只能達到60％～70％。此外，火力發(fā)電大量燃煤、燃油，造成環(huán)境污染，也成為日益引人關(guān)注的問題。熱電廠為火力發(fā)電廠，采用煤炭作為一次能源，利用皮帶傳送技術(shù)，向鍋爐輸送經(jīng)處理過的煤粉，煤粉燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變?yōu)樗羝?，?jīng)一次加熱之后，水蒸汽進入高壓缸。為了提高熱效率，應(yīng)對水蒸汽進行二次加熱，水蒸汽進入中壓缸。通過利用中壓缸的蒸汽去推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。從中壓缸引出進入對稱的低壓缸。已經(jīng)作過功的蒸汽一部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟企業(yè)，其余部分流經(jīng)凝汽器水冷，成為40度左右的飽和水作為再利用水。40度左右的飽和水經(jīng)過凝結(jié)水泵，經(jīng)過低壓加熱器到除氧器中，此時為160度左右的飽和水，經(jīng)過除氧器除氧，利用給水泵送入高壓加熱器中，其中高壓加熱器利用再加熱蒸汽作為加熱燃料，最后流入鍋爐進行再次利用。以上就是一次生產(chǎn)流程。火力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)過程火力發(fā)電廠的主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，現(xiàn)分述如下：（一）汽水系統(tǒng)：    火力發(fā)電廠的汽水系統(tǒng)是由鍋爐、汽輪機、凝汽器、高低壓加熱器、凝結(jié)水泵和給水泵等組成，他包括汽水循環(huán)、化學(xué)水處理和冷卻系統(tǒng)等。水在鍋爐中被加熱成蒸汽，經(jīng)過熱器進一步加熱后變成過熱的蒸汽，再通過主蒸汽管道進入汽輪機。由于蒸汽不斷膨脹，高速流動的蒸汽推動汽輪機的葉片轉(zhuǎn)動從而帶動發(fā)電機。為了進一步提高其熱效率，一般都從汽輪機的某些中間級后抽出作過功的部分蒸汽，用以加熱給水。在現(xiàn)代大型汽輪機組中都采用這種給水回?zé)嵫h(huán)。此外，在超高壓機組中還采用再熱循環(huán)，既把作過一段功的蒸汽從汽輪機的高壓缸的出口將作過功的蒸汽全部抽出，送到鍋爐的再熱汽中加熱后再引入氣輪機的中壓缸繼續(xù)膨脹作功，從中壓缸送出的蒸汽，再送入低壓缸繼續(xù)作功。在蒸汽不斷作功的過程中，蒸汽壓力和溫度不斷降低，最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水。凝結(jié)水集中在凝汽器下部由凝結(jié)水泵打至低壓加熱再經(jīng)過除氧氣除氧，給水泵將預(yù)加熱除氧后的水送至高壓加熱器，經(jīng)過加熱后的熱水打入鍋爐，再過熱器中把水已經(jīng)加熱到過熱的蒸汽，送至汽輪機作功，這樣周而復(fù)始不斷的作功。在汽水系統(tǒng)中的蒸汽和凝結(jié)水，由于疏通管道很多并且還要經(jīng)過許多的閥門設(shè)備，這樣就難免產(chǎn)生跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都會或多或少地造成水的損失，因此我們必須不斷的向系統(tǒng)中補充經(jīng)過化學(xué)處理過的軟化水，這些補給水一般都補入除氧器中。   （二）燃燒系統(tǒng)    燃燒系統(tǒng)是由輸煤、磨煤、粗細分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫流等組成。是由皮帶輸送機從煤場,通過電磁鐵、碎煤機然后送到煤倉間的煤斗內(nèi),再經(jīng)過給煤機進入磨煤機進行磨粉，磨好的煤粉通過空氣預(yù)熱器來的熱風(fēng)，將煤粉打至粗細分離器，粗細分離器將合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤機），經(jīng)過排粉機送至粉倉，給粉機將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進行燃燒。而煙氣經(jīng)過電除塵脫出粉塵再將煙氣送至脫硫裝置，通過石漿噴淋脫出流的氣體經(jīng)過吸風(fēng)機送到煙筒排人天空。（三）發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)是由副勵磁機、勵磁盤、主勵磁機（備用勵磁機）、發(fā)電機、變壓器、高壓斷路器、升壓站、配電裝置等組成。發(fā)電是由副勵磁機（永磁機）發(fā)出高頻電流，副勵磁機發(fā)出的電流經(jīng)過勵磁盤整流，再送到主勵磁機，主勵磁機發(fā)出電后經(jīng)過調(diào)壓器以及滅磁開關(guān)經(jīng)過碳刷送到發(fā)電機轉(zhuǎn)子，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)其定子線圈便感應(yīng)出電流，強大的電流通過發(fā)電機出線分兩路，一路送至廠用電變壓器，另一路則送到SF6高壓斷路器，由SF6高壓斷路器送至電網(wǎng)。火力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)過程　　這里介紹的是汽輪機發(fā)電的基本生產(chǎn)過程?！　』鹆Πl(fā)電廠的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然氣）。我國的火電廠以燃煤為主，過去曾建過一批燃油電廠，目前的政策是盡量壓縮燒油電廠，新建電廠全部燒煤?！　』鹆Πl(fā)電廠由三大主要設(shè)備——鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及相應(yīng)輔助設(shè)備組成，它們通過管道或線路相連構(gòu)成生產(chǎn)主系統(tǒng)，即燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。其生產(chǎn)過程簡介如下?！　?．燃燒系統(tǒng)　　燃燒系統(tǒng)如圖1－l所示，包括鍋爐的燃燒部分和輸煤、除灰和煙氣排放系統(tǒng)等。　　煤由皮帶輸送到鍋爐車間的煤斗，進入磨煤機磨成煤粉，然后與經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱的空氣一起噴入爐內(nèi)燃燒，將煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能，煙氣經(jīng)除塵器清除灰分后，由引風(fēng)機抽出，經(jīng)高大的煙囪排入大氣。爐渣和除塵器下部的細灰由灰渣泵排至灰場。　　2．汽水系統(tǒng)　　汽水系統(tǒng)流程如圖1－2所示，包括鍋爐、汽輪機、凝汽器及給水泵等組成的汽水循環(huán)和水處理系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等?！　∷阱仩t中加熱后蒸發(fā)成蒸汽，經(jīng)過熱器進一步加熱，成為具有規(guī)定壓力和溫度的過熱蒸汽，然后經(jīng)過管道送入汽輪機?！　≡谄啓C中，蒸汽不斷膨脹，高速流動，沖擊汽輪機的轉(zhuǎn)子，以額定轉(zhuǎn)速（3000r／min）旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)換成機械能，帶動與汽輪機同軸的發(fā)電機發(fā)電?！　≡谂蛎涍^程中，蒸汽的壓力和溫度不斷降低。蒸汽做功后從汽輪機下部排出。排出的蒸汽稱為乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽輪機的乏汽被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水。　　凝汽器下部所凝結(jié)的水由凝結(jié)水泵升壓后進入低壓加熱器和除氧器，提高水溫并除去水中的氧（以防止腐蝕爐管等），再由給水泵進一步升壓，然后進入高壓加熱器，回到鍋爐，完成水—蒸汽—水的循環(huán)。給水泵以后的凝結(jié)水稱為給水?！　∑到y(tǒng)中的蒸汽和凝結(jié)水在循環(huán)過程中總有一些損失，因此，必須不斷向給水系統(tǒng)補充經(jīng)過化學(xué)處理的水。補給水進入除氧器，同凝結(jié)水一塊由給水泵打入鍋爐?！　?．電氣系統(tǒng)　　電氣系統(tǒng)如圖1－3所示，包括發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)和升壓變電站等?！　“l(fā)電機的機端電壓和電流隨其容量不同而變化，其電壓一般在10～20kV之間，電流可達數(shù)千安至20kA。因此，發(fā)電機發(fā)出的電，一般由主變壓器升高電壓后，經(jīng)變電站高壓電氣設(shè)備和輸電線送往電網(wǎng)。極少部分電，通過廠用變壓器降低電壓后，經(jīng)廠用電配電裝置和電纜供廠內(nèi)風(fēng)機、水泵等各種輔機設(shè)備和照明等用電。一、 火電廠的分類1、 按燃料分類    燃煤發(fā)電廠：以煤為燃料的發(fā)電廠；燃油發(fā)電廠：以石油（實際是提取汽油、煤油、柴油后的油渣）                為燃料的發(fā)電廠；    燃氣發(fā)電廠：以天然氣、煤氣等可燃氣體為燃料的發(fā)電廠；余熱發(fā)電廠：用工業(yè)企業(yè)的各種余熱進行發(fā)電的發(fā)電廠；此外，還有利用垃圾及工業(yè)廢料作為燃料的發(fā)電廠。2、 按原動機分類凝汽式氣輪機發(fā)電廠燃汽輪機發(fā)電廠內(nèi)燃機發(fā)電廠    蒸汽——燃汽輪機發(fā)電廠3、 按供出能源分類凝汽式發(fā)電廠：只向外供應(yīng)電能的電廠熱電廠：同時向外供應(yīng)電能和熱能的電廠4、 按發(fā)電裝機容量的多少分類小容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?00MW以下的發(fā)電廠；中容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?00—250MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大中容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?50—600MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?00—1000MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；特大容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?000MW以上的發(fā)電廠。5、 按蒸汽壓力和溫度分類    中低壓發(fā)電廠：蒸汽壓力一般為3.92MPa（40kgf/cm2）、溫度為               450℃的發(fā)電廠，單機功率小于25MW；高壓發(fā)電廠：蒸汽壓力一般為9.9MPa（101kgf/cm2）、溫度為             540℃的發(fā)電廠，單機功率小于100MW；超高壓發(fā)電廠：蒸汽壓力一般為13.83MPa（141kgf/cm2）、溫度               為540/540℃的發(fā)電廠，單機功率小于20MW；亞臨界壓力發(fā)電廠：蒸汽壓力一般為16.77MPa（171kgf/cm2）、 溫度為540/540℃的發(fā)電廠，單機功率為 300MW直至1000MW不等；超臨界壓力發(fā)電廠：蒸汽壓力大于22.11MPa（225.6kgf/cm2）、                  溫度為550/550℃的發(fā)電廠，機組功率為 600MW及以上。6、 按供電范圍分類區(qū)域性發(fā)電廠：在電網(wǎng)內(nèi)運行，承擔(dān)一定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠；孤立發(fā)電廠：不并入電網(wǎng)內(nèi)，單獨運行的發(fā)電廠；自備發(fā)電廠：由大型企業(yè)自己建造，主要供本單位用電的發(fā)電廠（一般也與電網(wǎng)連）。二、 火電廠的生產(chǎn)流程火電廠種類雖然很多，但從能量轉(zhuǎn)換的觀點分析，其生產(chǎn)過程是基本相同的，都是將燃料燃燒的熱能通過鍋爐產(chǎn)生高溫高壓水蒸氣，推動汽輪機做功產(chǎn)生機械能，經(jīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，最后通過變壓器將電能送入電力系統(tǒng)。三、 火電廠特點與水電廠和其他類型電廠相比，火電廠有如下特點：1、 布局靈活，裝機容量的大小可按需要決定。2、 建造工期短，一般為水電廠的一半甚至更短。一次性建造投資少，僅為水電廠的一半左右。3、 煤耗量大，目前發(fā)電用煤約占全國煤炭總產(chǎn)量的25%左右，加上運煤費用和大量用水，其生產(chǎn)成本比水力發(fā)電要高出3—4倍。4、 動力設(shè)備繁多，發(fā)電機組控制操作復(fù)雜，廠用電量和運行人員都多于水電廠，運行費用高。5、 汽輪機開、停機過程時間長，耗資大，不宜作為調(diào)峰電源用。6、 對空氣和環(huán)境的污染大?；鹆Πl(fā)電用煤品種及過程分析     電力是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要能源，火力發(fā)電是我國和世界上許多國家生產(chǎn)電能的主要方法。 煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒放出的熱量，將水加熱成具有一定壓力和溫度的蒸汽，然后蒸汽沿管道進入汽輪機膨脹做功，帶動發(fā)電機一起高速旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)出電來。在汽輪機中做完功的蒸汽排入冷汽器中并凝結(jié)成水，然后被凝結(jié)水泵送入除氧器。水在除氧器中被來自抽氣管的汽輪機抽汽加熱并除去所含氣體，最后又被給水泵送回鍋爐中重復(fù)參加上述循環(huán)過程。顯然，在這種火力發(fā)電廠中存在著三種型式的能量轉(zhuǎn)換過程：在鍋爐中煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?；在汽輪機中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能；在發(fā)電機中機械能轉(zhuǎn)換成電能。進行能量轉(zhuǎn)換的主要設(shè)備——鍋爐、汽輪機和發(fā)電機，被稱為火力發(fā)電廠的三大主機，而鍋爐則是三大主機中最基本的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。 1．電站鍋爐。發(fā)電用鍋爐稱為電站鍋爐。目前，在我國大型電廠多用煤粉爐和沸騰爐。電站鍋爐與其它工廠用的工業(yè)鍋爐相比有如下明顯特點：①電站鍋爐容量大；②電站鍋爐的蒸汽參數(shù)高；③電站鍋爐自動化程度高，其各項操作基本實現(xiàn)了機械化和自動化，適應(yīng)負(fù)荷變化的能力很強，工業(yè)鍋爐目前僅處于半機械化向全機械化發(fā)展的過程中；④電站鍋爐的熱效率高，多達90%以上，工業(yè)鍋爐的熱效率多在60～80%之間。 2．電站用煤的分類?；鹆Πl(fā)電廠燃用的煤通常稱為動力煤，其分類方法主要是依據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分進行分類。 3．煤粉的制備。煤粉爐燃燒用的煤粉是由磨煤機將煤炭磨成的不規(guī)則的細小煤炭顆粒，其顆粒平均在0.05~0.01mm，其中20~50μm（微米）以下的顆粒占絕大多數(shù)。由于煤粉顆粒很小，表面很大，故能吸附大量的空氣，且具有一般固體所未有的性質(zhì)——流動性。煤粉的粒度越小，含濕量越小，其流動性也越好，但煤粉的顆粒過于細小或過于干燥，則會產(chǎn)生煤粉自流現(xiàn)象，使給煤機工作特性不穩(wěn)，給鍋爐運行的調(diào)整操作造成困難。另外煤粉與O2接觸而氧化，在一定條件下可能發(fā)生煤粉自然。在制粉系統(tǒng)中，煤粉是由氣體來輸送的，氣體和煤粉的混合物一遇到火花就會使火源擴大而產(chǎn)生較大壓力，從而造成煤粉的爆炸。 鍋爐燃用的煤粉細度應(yīng)由以下條件確定：燃燒方面希望煤粉磨得細些，這樣可以適當(dāng)減少送風(fēng)量，使q2 、q4損失降低；從制粉系統(tǒng)方面希望煤粉磨得粗些，從而降低磨煤電耗和金屬消耗。所以在選擇煤粉細度時，應(yīng)使上述各項損失之和最小?？倱p失蟬聯(lián)小的煤粉細度稱為“經(jīng)濟細度”。由此可見，對揮發(fā)分較高且易燃的煤種，或?qū)τ谀ブ泼悍垲w粒比較均勻的制粉設(shè)備，以及某些強化燃燒的鍋爐，煤粉細度可適當(dāng)大些，以節(jié)省磨煤能耗。由于各種煤的軟硬程度不同，其抗磨能力也不同，因此每種煤的經(jīng)濟細度也不同。 4．煤粉的燃燒。由煤粉制備系統(tǒng)制成的煤粉經(jīng)煤粉燃燒器進入爐內(nèi)。燃燒器是煤粉爐的主要燃燒設(shè)備。燃燒器的作用有三：一是保證煤粉氣流噴入爐膛后迅速著火；二是使一、二次風(fēng)能夠強烈混合以保證煤粉充分燃燒；三是讓火焰充滿爐膛而減少死滯區(qū)。煤粉氣流經(jīng)燃燒器進入爐膛后，便開始了煤的燃燒過程。燃燒過程的三個階段與其它爐型大體相同。所不同的是，這種爐型燃燒前的準(zhǔn)備階段和燃燒階段時間很短，而燃盡階段時間相對很長。 5．發(fā)電用煤的質(zhì)量要求。電廠煤粉爐對煤種的適用范圍較廣，它既可以設(shè)計成燃用高揮發(fā)分的褐煤，也可設(shè)計成燃用低揮發(fā)分的無煙煤。但對一臺已安裝使用的鍋爐來講，不可能燃用各種揮發(fā)分的煤炭，因為它受到噴燃器型式和爐膛結(jié)構(gòu)的限制。發(fā)電用煤質(zhì)量指標(biāo)有：    ①揮發(fā)分。是判明煤炭著火特性的首要指標(biāo)。揮發(fā)分含量越高，著火越容易。根據(jù)鍋爐設(shè)計要求，供煤揮發(fā)分的值變化不宜太大，否則會影響鍋爐的正常運行。如原設(shè)計燃用低揮發(fā)分的煤而改燒高揮發(fā)分的煤后，因火焰中心逼近噴燃器出口，可能因燒壞噴燃器而停爐；若原設(shè)計燃用高揮發(fā)分的煤種而改燒低揮發(fā)分的煤，則會因著火過遲使燃燒不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤時要盡量按原設(shè)計的揮發(fā)分煤種或相近的煤種供應(yīng)。②灰分?；曳趾繒够鹧?zhèn)鞑ニ俣认陆?，著火時間推遲，燃燒不穩(wěn)定，爐溫下降。③水分。水分是燃燒過程中的有害物質(zhì)之一，它在燃燒過程中吸收大量的熱，對燃燒的影響比灰分大得多。④發(fā)熱量。為的發(fā)熱量是鍋爐設(shè)計的一個重要依據(jù)。由于電廠煤粉對煤種適應(yīng)性較強，因此只要煤的發(fā)熱量與鍋爐設(shè)計要求大體相符即可。⑤灰熔點。由于煤粉爐爐膛火焰中心溫度多在1500℃以上，在這樣高溫下，煤灰大多呈軟化或流體狀態(tài)。⑥煤的硫分。硫是煤中有害雜質(zhì)，雖對燃燒本身沒有影響，但它的含量太高，對設(shè)備的腐蝕和環(huán)境的污染都相當(dāng)嚴(yán)重。因此，電廠燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超過2.5%。