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火力发电厂概述第一章绪论基本原理•电磁感应理论：任何变化的电场都要在其周围空间产生磁场，任何变化的磁场都要在其周围空间产生电场。•热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热，消耗一定热量时，必产生相当数量的功，消耗一定量的功时，必出现相应数量的热。•热力学第二定律：高温物体的热能可以自动传递给低温物体，而低温物体的热能却不能自动地传递给高温物体。机械能可以自动转化为热能，而热能却不能自动转化为机械能。（能源）按获得的方法分类•一次能源，即自然界现实存在的，可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能等；•二次能源，即由一次能源直接或间接加工、转换而来的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。人类所认识的六种能量形式•机械能•热能•电能•辐射能•化学能•核能能量一次能二次能水能（机械能）风能（机械能）太阳能（辐射能）核能化石燃料中化学能电能地热能海洋能（机械能、热能）热能生物质燃料中化学能可再生能热能利用大部分一次能以热能形式存在或很容易和方便的转换为热能热能是人类广泛利用的能量形式直接利用间接利用转换为机械能转换为机械能，进一步转换为电能电能的优点：转换方便可实现远距离传输干净使用方便电能的生产本质就是能量的转换，即一次能二次能发电厂的主要类型火电厂：燃料化学能热能锅炉机械能汽轮机电能发电机燃料化学能燃气轮机机械能电能发电机内燃机火电厂的分类按燃料分类：–燃煤发电厂(煤)–燃油发电厂(重油、轻柴油)–燃气发电厂(天然气、煤气等)–余热发电厂(工业余热、垃圾或工业废料)–生物发电厂(桔杆、生物肥料)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–蒸汽-燃汽轮机发电厂按供出能源分类：–凝汽式汽轮机发电厂(只供电)–热电厂(同时供电和供热)火电厂的分类按总装机容量分类：–小容量发电厂(总装机容量100MW)–中容量发电厂(总装机容量100-250MW)–大中容量发电厂(总装机容量250-600MW)–大容量发电厂(总装机容量600-1000MW)–特大容量发电厂(总装机容量1000MW)按蒸汽压力和温度分类：–中低压发电厂(蒸汽压力3.92MPa,温度450度,单机功率25MW)–高压发电厂(蒸汽压力9.9MPa,温度540度,单机功率100MW)–超高压发电厂(蒸汽压力13.83MPa,温度540度,单机功率20MW)–亚临界压力发电厂(蒸汽压力16.77MPa,温度540度,单机功率300-1000MW)–超临界压力发电厂(蒸汽压力22.11MPa,温度550度,单机功率600MW)–超超临界压力发电厂(蒸汽压力33．5MPa、610℃／630℃,单机功率600MW)典型常规燃煤电厂（采用煤粉锅炉）煤场主厂房锅炉升压变汽轮机、发电机及实现集中控制的主控制室一般都位于主厂房内World‘scoal-firedelectricity:Country2007CoalPowerProd.%ofWorldTotalChina2,656,000GWh32.3%U.S.A.2,118,000GWh25.7%India549,000GWh6.7%Germany311,000GWh3.8%Japan311,000GWh3.8%SouthAfrica247,000GWh3.0%Australia194,000GWh2.4%Korea171,000GWh2.1%Russia170,000GWh2.1%Poland148,000GWh1.8%AllOtherCountries1,353,000GWh16.4%WorldTotal8,228,000GWh100%近年及未来燃煤火电发展较快的国家：ChinaIndiaVietnamIndonesiaSouthAfrica燃煤火电厂火力发电是指利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料发电。近年来，我国电力工业整体规模有大幅度提高。2011年底，燃煤火力发电装机容量达到6亿KW以上，占全国总装机容量的75％左右。根据最新规划，到2020年，风电、光伏发电以及核电总装机容量将分别从3000万千瓦、180万千瓦和4000千瓦大幅调高至1亿千瓦、2000万千瓦和7000万千瓦。但燃煤火电占全部发电能力的比重在70%以上燃煤火电厂类型：凝汽式电厂以及热电厂我国火电厂蒸汽参数系列（以锅炉为准）参数最大连续蒸发量(t/h)发电功率(MW)压力(MPa)温度(℃)2.54002033.945035,656,12130259.9540220,41050,10013.8540/540420,670125,20016.8540/540102530017.5540/5401025,2008300,600*25.4570/5701900600*更高参数605/603℃2060,3033,2952.5,680,1000我国火电技术的发展1.经历了几个阶段：1949年前。发展较慢，发电总装机容量为1850MW；设备倚赖进口；分布不均衡。第一个五年计划期间，前苏联援建的6000KW和1.2万KW机组开始投运；机组采用中参数，压力为3.43MPa，温度为450℃。继后又投运了一批容量为2.5万和５万KW的高压机组。汽轮机进汽压力为8.83MPa，温度为500℃或535℃。解放前只有一台低档的高压机组，而这一时期的高压机组已在全国普遍出现。1956年、1957年陆续投产了国产的6000KW和1.2万KW机组。1958年至“文化大革命”前，中国自制的发电设备获得很大的发展。继中压6000KW和1.2万KW机组之后，又制造了中压2.5万KW机组于1958年投运，以及5万、10万KW高压机组分别在1959年和1960年投运，并首创了双水内冷发电机。中国自行研制的超高压12.5万和20万KW机组以及亚临界压力30万KW机组分别于1969年、1972年以及1974年投运。这些机组都具有中间再热，使中国的火电技术又上了一个台阶。1978年改革开放以来，打破了过去闭门奋斗的状况，摆脱了中国沿袭源于前苏联的技术路线，引进了一批发达国家先进的发电设备和设计制造技术，使我国火电机组的水平上了一个新台阶。作为火电的主力机组仍然是燃煤的常规机组，1980年由机械部和电力部联合向美国引进了亚临界参数30万KW和60万KW机组的设计和制造技术。目前已投运了大量的30万KW和60万KW等级的亚临界参数火力发电机组，包括国产和直接进口的。为了进一步提高火电厂的效率，降低CO2的排放，目前火电常规机组的发展趋势仍向更高的参数发展，即采用超临界和超超临界机组（目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准，一般认为蒸汽压力大于25MPa蒸汽温度高于580℃称为超超临界）。未来发展方向电力工业发展三个方面：电网、电力用户、电源水电及核电新能源发电先进的火力发电燃气发电先进的燃煤发电对新型火电厂的要求1.高效率2.污染物和温室效应气体排放低3.良好的经济性，即运行成本低4.安全性好5.可靠性高先进的燃煤发电IG-CC整体煤气化联合循环发电PFBC-CC亚临界及超临界火电机组PC炉（采用先进的燃烧技术煤粉炉）+尾部烟气处理装置CFB锅炉燃气发电燃气蒸汽联合循环发电燃煤火电厂主要系统：从能量转换的角度看，火电厂生产过程即燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有：电气系统、汽水系统、烟风系统、燃料的卸载、储存、输送系统、循环水系统、水的化学处理系统、灰渣的排放系统、自动控制系统、烟气净化系统（环保系统）等火电厂的三大系统之一燃烧系统–包括输煤、磨煤、锅炉与燃烧、风烟系统、灰渣系统等环节。送风机磨煤机热空气空气预热器煤斗煤输煤皮带排粉风机煤粉锅炉炉渣冲灰水除尘器引风机灰渣泵细灰热空气冷空气烟气经烟囱排向大气至灰场自输煤系统火电厂的三大系统之二汽水系统–由锅炉,汽轮机,凝汽器,除氧器,加热器等构成–主要包括:–给水系统–冷却水系统–补水系统火电工艺介绍过热蒸汽除氧器补给水生水低压加热器高压加热器排气凝结水凝结水泵汽轮机发电机过热器锅炉省煤器锅炉给水给水泵水处理设备循环水泵冷却水凝汽器(软化)火电工艺介绍-锅炉汽水系统设备•汽包：(锅筒)是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，接收省煤器来水，进行汽水分离，向循环水路供水，向过热器输送饱和蒸汽。•水冷壁：（敷设在锅炉炉膛四周内壁）吸收热量，产生正气，保护炉墙。•过热器和再热器：•过热器：将从汽包出来的饱和蒸汽加热成具有额定温度的过热蒸汽。（它利用高温烟气的热量加热饱和蒸汽）•再热器：将从汽轮机高压缸中膨胀做功后的蒸汽再次引入布置在锅炉中的再热器中受热升温，再送回汽轮机中压缸中去做功。若采用二次再热，则再将中压缸排汽再热后送回低压缸去做功。•省煤器：(economizer)利用锅炉排烟加热给水的受热部件。•分为：铸铁式和钢管式；沸腾式和非沸腾式(大型锅炉常用)。火电厂的三大系统之三–电气系统火电工艺介绍励磁装置发电机主变压器厂用变压器低压配电装置配电装置输电线路厂用电系统升压变电所锅炉机组基本工作过程•燃料经制粉系统送入炉膛中燃烧，使燃料的化学能变为热能。•高温烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，最后从锅炉中排出。锅炉排烟再经过烟气净化系统处理，由引风机送入烟囱排入大气。•烟气在锅炉内流动的过程中，热量传递方式为：在炉膛中以辐射方式将热量传给水冷壁；在炉膛烟气出口处，以半辐射、半对流方式将热量传给屏式过热器；在水平烟道和尾部烟道以对流方式传给过热器、再热器、省煤器和空气预热器。•锅炉给水便经过省煤器、水冷壁、过热器变成过热蒸汽；并把汽轮机高压汽缸做功后抽回的蒸汽变成再热蒸汽。•水在锅炉中，经过预热、蒸发、过热三个阶段变成过热蒸汽。汽轮机高压缸中蒸汽送回锅炉加热，再送回汽轮机低压缸中继续做功，这是第四个阶段-再过热阶段•锅炉中的受热面：省煤器、水冷壁、过热器、再热器、空气预热器。Coal-firedpowerplantschematic燃煤火电厂生产过程管道涂色标志管道名称颜色管道名称颜色底色色环底色色环过热蒸汽管红黄压缩空气管蓝饱和蒸汽管红烟管暗灰排气管红蓝灰浆管灰废气管红黑酸管紫红锅炉排污管黑碱管白锅炉给水管绿磷酸三钠溶液管褐红疏水管绿黑原煤管浅灰黑凝结水管绿红煤粉管亮灰软化（补给）水管绿白盐水管浅黄生水管绿黄冷风管蓝黄热水管绿蓝热风管蓝第二章热力系统（汽水系统）简单蒸汽动力装置流程图锅炉汽轮机凝汽器给水泵发电机Q1Q2高参数、大容量机组热力系统300MW亚临界机组给水回热加热给水回热加热的意义和应用从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽加热锅炉给水以提高给水温度，称给水回热加热，简称给水回热。具有给水回热加热的热力循环称为回热循环。1、提高循环热效率：（1）提高给水温度，提高循环平均吸热温度；（2）排汽量减少，减小了冷源损失。2、提高相对内效率：增大进汽量，增加高压部分叶片高度，减少高压部分漏汽损失；减少排汽量，减少了湿汽损失及余速损失。•。回热抽汽系统：尽量减少进入凝汽器的无用能量，提高机组热效率。热经济性综合比较LPIPHP启动分离器省煤器水冷壁末级过热器屏式过热器低温过热器冷凝器启动分离器贮水罐启动排污高压加热器冷凝水泵冷凝水净化器低压加热器除氧器锅炉给水泵给水调节阀启动分离器贮水罐溢流调节阀高压汽机旁路阀低压汽机旁路阀高温再热器低温再热器①②③④高压汽机中压汽机低压汽机600MW超临界机组高压加热器低压加热器除氧器省煤器水冷壁初级过热器再热器给水控制阀锅炉给水泵除氧器低压加热器冷凝水净化器冷凝水泵高压加热器省煤器水冷壁汽水分离器储水罐汽水分离器水位控制阀启动排污低温过热器屏式过热器高温过热