15火力发电厂生产过程

12火力发电厂生产基本过程张启连3第一部分火力发电厂生产概述4一、发电厂按能源的分类：火力发电厂太阳能发电厂水力发电厂秸秆发电厂风力发电厂潮汐发电原子能发电厂地热电站垃圾电站5火电厂：以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。1、火电厂的分类（1）按燃料分类：①燃煤发电厂，即以煤作为燃料的发电厂；②燃油发电厂，即以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电厂；辛电电厂③燃气发电厂，即以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂；④余热发电厂，即用工业企业的各种余热进行发电的发电厂。此外还有利用垃圾及工业废料作燃料的发电厂。6（2）按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂、燃汽轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽-燃汽轮机发电厂等。（3）按供出能源分类：①凝汽式发电厂，即只向外供应电能的电厂；②热电厂，即同时向外供应电能和热能的电厂。7（4）按发电厂总装机容量的多少分类：①小容量发电厂，其装机总容量在100MW以下的发电厂；②中容量发电厂，其装机总容量在100～250MW范围内的发电厂；③大中容量发电厂，其装机总容量在250～600MW范围内的发电厂；④大容量发电厂，其装机总容量在600～1000MW范围内的发电厂；⑤特大容量发电厂，其装机容量在1000MW及以上的发电厂。8（5）按蒸汽压力和温度分类：①中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa、温度为450℃的发电厂，单机功率小于25MW；地方热电厂。②高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa、温度为540℃的发电厂，单机功率小于100MW；③超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa、温度为540／540℃的发电厂，单机功率小于200MW；④亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为16.77MPa、温度为540／540℃的发电厂，单机功率为30OMW直至1O00MW不等；⑤超临界压力发电厂，其蒸汽压力大于22.llMPa、温度为550／550℃的发电厂，机组功率为600MW及以上。⑥超超临界电厂：28MPa以上我国现正研制1000MW级的超临界机组9（6）按供电范围分类：①区域性发电厂，在电网内运行，承担一定区域性供电的大中型发电厂；②孤立发电厂，是不并入电网内，单独运行的发电厂；③自备发电厂，由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发电厂（一般也与电网相连）。102、火电厂的生产流程及特点火电厂的种类虽很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程却是基本相同的，概括地说是把燃料（煤）中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程可分为三个阶段：燃料的化学能在锅炉中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电，把机械能变为电能，称为电气系统。11能量转变化学能热能电能机械能锅炉设备汽轮机设备发电机设备燃料其基本生产流程为：12与水电厂和其他类型的电厂相比，火电厂有如下特点：（1）火电厂布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。（2）火电厂建造工期短，一般为水电厂的一半甚至更短。一次性建造投资少，仅为水电厂的一半左右。（3）火电厂耗煤量大，目前发电用煤约占全国煤碳总产量的25％左右，加上运煤费用和大量用水，其生产成本比水力发电要高出3～4倍。（4）火电厂动力设备繁多，发电机组控制操作复杂，厂用电量和运行人员都多于水电厂，运行费用高。（5）汽轮机开、停机过程时间长，耗资大，不宜作为调峰电源用。（6）火电厂对空气和环境的污染大。13141516173、火电厂的系统构成常规火力发电厂的基本组成输煤系统——接受燃煤并向锅炉输送；热力系统——煤制成合格的细（粒）度在锅炉燃烧，并将合格的炉水烧成合格的蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电；由锅炉、汽轮机、凝汽器、水泵、加热器及其管路组成；电气系统——将发出的电能升压以便远距离输送给用户，并提供可靠的厂用电；除灰系统——将煤燃烧后的灰、渣运出、堆放的系统；补水系统。在汽水循环过程中总难免有汽、水泄漏等损失，为维持汽水循环的正常进行，必须不断地向系统补充经过化学处理的除盐水，这些补给水一般补入除氧器或凝汽器中，即是补水系统。化学水处理系统——向热力系统提供并不断补充满足要求的热力系统循用工质——除盐水的系统；18供水系统——向热力系统凝汽器提供冷却用循环水的系统；冷却水（循环水）系统。为了将汽轮机中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水，需由循环水泵从凉水塔抽取大量的冷却水送入凝汽器，冷却水吸收乏汽的热量后再回到凉水塔冷却，冷却水是循环使用的。这就是冷却水或循环水系统。热工仪表及自动控制系统；除尘、脱硫、脱销系统。附属生产系统：1920电厂基本汽水系统流程（朗肯循环）：给水→锅炉→过热蒸汽→汽轮机→凝汽器→给水泵→给水送入锅炉。作用：锅炉将燃料的化学能转换为热能送给汽轮机，汽轮机将水蒸气的热能转换为机械能送给发电机。锅炉汽轮机给水泵发电机凝汽器A、电厂汽水系统21B、燃料、燃烧系统输煤及燃运系统：运输→卸煤装置→煤场→碎煤机→皮带→原煤仓；制粉系统：原煤仓→给煤机→磨煤机→粗粉分离器→细粉分离器→煤粉仓→给粉机→燃烧器→炉膛；22C风烟系统与灰渣系统风烟系统：（风）吸风口→冷风道→送风机→暖风器→空预器→热风道→磨煤机→粗分器→细分器→排粉机→燃烧器→炉膛；（烟）炉膛→屏过→对流过热器→省煤器→空预器→除尘器→引风机→烟囱→大气。灰渣系统：（炉渣）炉膛冷灰斗→除渣装置→冲灰沟→灰渣泵→输灰管→灰场。（飞灰）除尘器→集灰斗→除灰装置→运灰车→灰加工厂。23D.除尘、脱硫、脱销、制水系统24第二部分三大系统简介25一、锅炉设备及系统的组成锅炉本体：燃烧器、炉膛、烟道、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器及空气预热器等组成；辅助设备：送引风机、给煤机、磨煤机、（一次风机）排粉机、除尘和脱硫、脱销（脱氮）设备、烟囟等。26一、燃烧系统燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成，其流程如图2所示。（l）运煤。电厂的用煤量是很大的，一座装机容量4×3O万kW的现代火力发电厂，煤耗率按36Og／kw.h计，每天需用标准煤（每千克煤产生70O0卡热量）360（g）×120万（kw）×24（h）=10368t。因为电厂燃煤多用劣质煤，且中、小汽轮发电机组的煤耗率在40O~5O0g／kw·h左右，所以用煤量会更大。据统计，我国用于发电的煤约占总产量的1／4，主要靠铁路运输，约占铁路全部运输量的4O％。为保证电厂安全生产，一般要求电厂贮备十天以上的用煤量。272）磨煤。用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的储煤场后，经初步筛选处理，用输煤皮带送到锅炉间的原煤仓。煤从原煤仓落入煤斗，由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，并经空气预热器来的一次风烘干并带至粗粉分离器。在粉粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制，合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器，使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。（3）锅炉与燃烧。煤粉由可调节的给粉机按锅炉需要送入一次风管，同时由旋风分离器送来的气体（含有约10％左右未能分离出的细煤粉），由排粉风机提高压头后作为一次风将进入一次风管的煤粉经喷燃器喷入炉膛内燃烧。2829目前我国新建电厂以300MW及以上机组为主。300MW机组的锅炉蒸发量为10O0t／h（亚临界压力），采用强制循环（或自然循环）的汽包炉；600MW机组的锅炉为200Ot／h的（汽包）直流锅炉。在锅炉的四壁上，均匀分布着4支或8支喷燃器，将煤粉（或燃油、天然气）喷入炉膛，火焰呈旋转状燃烧上升，又称为悬浮燃烧炉。在炉的顶端，有贮水、贮汽的汽包，内有汽水分离装置，炉膛内壁有彼此紧密排列的水冷壁管，炉膛内的高温火焰将水冷壁管内的水加热成汽水混合物上升进入汽包，而炉外下降管则将汽包中的低温水靠自重下降至下连箱与炉内水冷壁管接通，靠炉外冷水下降而炉内水冷壁管中热水自然上升的锅炉叫自然循环汽包炉，而当压力高到16.66~17.64MPa时，水、汽重度差变小，必须在循环回路中加装循环泵，即称为强制循环锅炉。当压力超过18．62MPa时，应采用直流锅炉。30（4）风烟系统。送风机将冷风送到空气预热器加热，加热后的气体一部分经磨煤机、排粉风机进人炉膛，另一部分经喷燃器外侧套筒直接进入炉膛。炉膛内燃烧形成的高温烟气，沿烟道经过热器、省煤器、空气预热器逐渐降温，再经除尘器除去90％～99％（电除尘器可除去99％）的灰尘，经引风机送入烟囱，排向天空。（5）灰渣系统。炉膛内煤粉燃烧后生成的小灰粒，被除尘器收集成细灰排入冲灰沟，燃烧中因结焦形成的大块炉渣，下落到锅炉底部的渣斗内，经过碎渣机破碎后也排入冲灰沟，再经灰渣水泵将细灰和碎炉渣经冲灰管道排往灰场（或用汽车将炉渣运走）。31二、汽水系统火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括凝给水系统、给水系统、再热系统、回热系统、冷却水（循环水）系统和补水系统，如下图所示。3233三、电气系统发电厂的电气系统，包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等，如图4所示。发电机的机端电压和电流随着容量的不同而各不相同，一般额定电压在10~20kV之间，而额定电流可达2OkA。发电机发出的电能，其中一小部分（约占发电机容量的4％～8％），由厂用变压器降低电压（一般为63kV和400V两个电压等级）后，经厂用配电装置由电缆供给水泵、送风机、磨煤机等各种辅机和电厂照明等设备用电，称为厂用电（或自用电）。其余大部分电能，由主变压器升压后，经高压配电装置、输电线路送入电网。3435第三部分电厂主要设备介绍36锅炉锅炉是火力发电厂中主要设备之一。它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热，并将热量传给工质，以产生一定压力和温度的蒸汽，供汽轮发电机组发电。电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比，具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点。一、锅炉设备及系统的组成锅炉本体：燃烧器、炉膛、烟道、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器及空气预热器等组成；辅助设备：送引风机、给煤机、磨煤机、（一次风机）排粉机、除尘和脱硫、脱销（脱氮）设备、烟囟等。37锅炉空预器炉膛炉膛内屏过省煤器38一、电厂锅炉的容量和参数锅炉容量即锅炉的蒸发量，指锅炉每小时所产生的蒸汽量。在保持额定蒸汽压力、额定蒸汽温度、使用设计燃料和规定的热效率情况下，锅炉所能达到的蒸发量称作额定蒸发量。电厂锅炉的额定参数是指额定蒸汽压力和额定蒸汽温度。所谓蒸汽压力和温度是指过热器主汽阀出口处的过热蒸汽压力和温度。对于装有再热器的锅炉，锅炉蒸汽参数还应包括再热蒸汽参数。39二、电厂锅炉的分类1．按蒸汽参数分类（1）中压锅炉。压力为3.822MPa（39kgf／cm2），温度为450℃。(2)高压锅炉。压力为6～10MPa，常用压力为9.8MPa（100kgf／cm2），温度为540℃。（3）超高压锅炉。压力为10～14MPa，常用压力为13.72MPa（14Okgf／cm2），温度为555℃或540℃。（4）亚临界压力锅炉。压力为14～22.2MPa，常用压力为16.66MPa（170kgf／cm2），温度为555℃。（5）超临界压力锅炉。压力大于22.2MPa（225.65kgf／cm2），温度为550～570℃。(6)超超临界压力锅炉。压力大于28MPa402、按容量分类小型锅炉蒸发量小于220t／h。中型锅炉蒸发量为22O～410t／h。大型锅炉蒸发量不小于670t／h。3．按燃烧方式分类（l）悬浮燃烧锅炉。燃料在炉膛空间悬浮燃烧，燃烧可为煤粉、油或气体燃料。（2）沸腾燃烧锅炉。固体燃料颗粒在炉排上呈沸腾状态进行燃烧，又称流化床锅炉。4按排渣方式分类固态排渣锅炉。燃料燃烧生成的灰渣呈固态排出。液态排渣锅炉。燃料燃烧生成的灰渣呈液态排出。415按循环方式分类按照锅炉蒸发受热面内工质流动的方式可将锅炉分为下列几种，如图所示。自然循环锅炉，是具有由汽包、下降管和上升管组成的循环回路的锅炉。它依靠下降管和上升管中工质柱重差产生自然循环的动力。（邹县电厂）（2）强制循环锅炉，是在循环回路下降管上装有强制循