火力發(fā)電流程

火力發(fā)電廠中文名稱：火力發(fā)電廠英文名稱：thermalpowerplant，fossil-firedpowerplant;thermalpowerplant

火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣作為燃料生產(chǎn)電能的工廠，它的基本生產(chǎn)過程是：燃料在鍋爐中燃燒加熱水使成蒸汽，將燃料的化學能轉變成熱能，蒸汽壓力推動汽輪機旋轉，熱能轉換成機械能，然后汽輪機帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉變成電能。生產(chǎn)過程燃煤，用輸煤皮帶從煤場運至煤斗中。大型火電廠為提高燃煤效率都是燃燒煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤機內(nèi)磨成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶經(jīng)排粉風機送入鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動，放出熱量，最后進入除塵器，將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風機的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風機送入裝設在尾部煙道上的空氣預熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣，一方面除使進入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉的著火和燃燒外，另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。從空氣預熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機干燥和輸送煤粉，另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器分離出的細灰一起用水沖至灰漿泵房內(nèi)，再由灰漿泵送至灰場?；鹆Πl(fā)電廠在除氧器水箱內(nèi)的水經(jīng)過給水泵升壓后通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內(nèi)，水受到熱煙氣的加熱，然后進入鍋爐頂部的汽包內(nèi)。在鍋爐爐膛四周密布著水管，稱為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過聯(lián)箱與汽包連通，汽包內(nèi)的水經(jīng)由水冷壁不斷循環(huán)，吸收著煤愛燃燒過程中放出的熱量。部分水在冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸汽，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進入過熱器中。飽和蒸汽在過熱器中繼續(xù)吸熱，成為過熱蒸汽。過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，因此有很大的熱勢能。具有熱勢能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入汽輪機后，便將熱勢能轉變成動能。高速流動的蒸汽推動汽輪機轉子轉動，形成機械能。汽輪機的轉子與發(fā)電機的轉子通過連軸器聯(lián)在一起。當汽輪機轉子轉動時便帶動發(fā)電機轉子轉動。在發(fā)電機轉子的另一端帶著一太小直流發(fā)電機，叫勵磁機。勵磁機發(fā)出的直流電送至發(fā)電機的轉子線圈中，使轉子成為電磁鐵，周圍產(chǎn)生磁場。當發(fā)電機轉子旋轉時，磁場也是旋轉的，發(fā)電機定子內(nèi)的導線就會切割磁力線感應產(chǎn)生電流。這樣，發(fā)電機便把汽輪機的機械能轉變?yōu)殡娔?。電能?jīng)變壓器將電壓升壓后，由輸電線送至電用戶。釋放出熱勢能的蒸汽從汽輪機下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，從新凝結成水，此水成為凝結水。凝結水由凝結水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個循環(huán)。在循環(huán)過程中難免有汽水的泄露，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補給一些水，以保證循環(huán)的正常進行。高、底壓加熱器是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對設備及管道的腐蝕。以上分析雖然較為繁雜，但從能量轉換的角度看卻很簡單，即燃料的化學能→蒸汽的熱勢能→機械能→電能。在鍋爐總，燃料的化學能轉變?yōu)檎羝臒崮埽辉谄啓C中，蒸汽的熱能轉變?yōu)檩喿有D的機械能；在發(fā)電機中機械能轉變?yōu)殡娔?。爐、機、電是火電廠中的主要設備，亦稱三大主機。與三大主機相輔工作的設備成為輔助設備或稱輔機。主機與輔機及其相連的管道、線路等稱為系統(tǒng)?；痣姀S的主要系統(tǒng)有燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。除了上述的主要系統(tǒng)外，火電廠還有其它一些輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，如燃煤的輸送系統(tǒng)、水的化學處理系統(tǒng)、灰漿的排放系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)與主系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，它們相互配合完成電能的生產(chǎn)任務。大型火電廠的保證這些設備的正常運轉，火電廠裝有大量的儀表，用來監(jiān)視這些設備的運行狀況，同時還設置有自動控制裝置，以便及時地對主輔設備進行調(diào)節(jié)。現(xiàn)代化的火電廠，已采用了先進的計算機分散控制系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)可以對整個生產(chǎn)過程進行控制和自動調(diào)節(jié)，根據(jù)不同情況協(xié)調(diào)各設備的工作狀況，使整個電廠的自動化水平達到了新的高度。自動控制裝置及系統(tǒng)已成為火電廠中不可缺少的部分。電廠分類按燃料分燃煤發(fā)電廠，燃油發(fā)電廠，燃氣發(fā)電廠，余熱發(fā)電廠，以垃圾及工業(yè)廢料為燃料的發(fā)電廠；按原動機分凝氣式汽輪機發(fā)電廠，燃氣輪機發(fā)電廠，內(nèi)燃機發(fā)電廠，蒸汽—燃汽輪機發(fā)電廠等；按輸出能源分，凝汽式發(fā)電廠（只發(fā)電），熱電廠（發(fā)電兼供熱）；按蒸汽壓力和溫度分中低壓發(fā)電廠（3.92MPa，450度），高壓發(fā)電廠（9.9MPa，540度），超高壓發(fā)電廠（13.83MPa，540度），亞臨界壓力發(fā)電廠（16.77MPa，540度），超臨界壓力發(fā)電廠（22.11MPa，550度）；按發(fā)電廠裝機容量分小容量發(fā)電廠（100MW以下），中容量發(fā)電廠（100—250MW），大中容量發(fā)電廠（250—1000MW），大容量發(fā)電廠（1000MW以上）；電力發(fā)展火力發(fā)電是現(xiàn)在電力發(fā)展的主力軍，在現(xiàn)在提出和諧社會，循環(huán)經(jīng)濟的環(huán)境中，我們在提高火電技術的方向上要著重考慮電力對環(huán)境的影響，對不可再生能源的影響，雖然現(xiàn)在在中國已有部分核電機組，但火電仍占領電力的大部分市場，近年電力發(fā)展滯后經(jīng)濟發(fā)展，全國上了許多火電廠，但火電技術必須不斷提高發(fā)展，才能適應和諧社會的要求?！笆濉逼陂g中國火電建設項目發(fā)展迅猛。2001年至2005年8月，經(jīng)國家環(huán)?？偩謱徟幕痣婍椖窟_472個，裝機容量達344382MW，其中2004年審批項目135個，裝機容量107590MW，比上年增長207%；2005年1至8月份，審批項目213個，裝機容量168546MW，同比增長420%。如果這些火電項目全部投產(chǎn)，屆時中國火電裝機容量將達5.82億千瓦，比2000年增長145%。2006年12月，全國火電發(fā)電量繼續(xù)保持快速增長，但增速有所回落。當月全國共完成火電發(fā)電量2266億千瓦時，同比增長15.5%，增速同比回落1個百分點，環(huán)比回落3.3個百分點；隨著冬季取暖用電的增長，火電發(fā)電量環(huán)比增長較快，12月份與上月相比火電發(fā)電量增加223億千瓦時，環(huán)比增長10.9%。2006年1-12月，全國火電發(fā)電量為230,087,958.32萬千瓦小時，同比增長15.8%，增速高于2005年同期3.3個百分點。2007年1-10月，全國火電發(fā)電量為217,564,783.55萬千瓦小時，比上年同期增長了16.04%。8月份的火電發(fā)電量最高，為23,904,609.94萬千瓦小時，同比增長了10.19%。我們必須不斷的向系統(tǒng)中補充經(jīng)過化學處理過的軟化水，這些補給水一般都補入除氧器中?；驹砥到y(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、凝結水泵和給水泵等組成，他包括汽水循環(huán)、化學水處理和冷卻系統(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熱循環(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，凝結成水。凝結水集中在凝汽器下部由凝結水泵打至低壓加熱再經(jīng)過除氧氣除氧，給水泵將預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，這樣周而復始不斷的作功。在汽水系統(tǒng)中的蒸汽和凝結水，由于疏通管道很多并且還要經(jīng)過許多的閥門設備，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)過化學處理過的軟化水，這些補給水一般都補入除氧器中。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熱器來的熱風，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)過吸風機送到煙筒排人天空。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)壓器以及滅磁開關經(jīng)過碳刷送到發(fā)電機轉子，當發(fā)電機轉子通過旋轉其定子線圈便感應出電流，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)。我國目前最大的火電廠：浙江北侖港電廠，裝機容量300萬KW（即3000MW），5臺60萬KW（600MW）機組。燃料構成火電廠的燃料構成決定于國家資源情況和能源政策。20世紀80年代以后，中國火電廠的燃料主要是煤。1987年，火電廠發(fā)電量的87％是煤電，其余13％是燒油或其他燃料發(fā)出的。有煙煤資源或依賴進口煤的國家，其火電廠主要燃用煙煤，因其熱值高、易燃。其他煤種占較大比重的國家，有用褐煤（德國、澳大利亞）、無煙煤（前蘇聯(lián)、西班牙、朝鮮等）的；中國燃用煤一半以上是煙煤，貧煤次之，無煙煤在10％以下。一些國家還根據(jù)石油國際市場的情況，采用燃油和天然氣發(fā)電機組。除蒸汽機組外，還有的用燃氣輪機和內(nèi)燃機發(fā)電機組。70年代以來，燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組發(fā)電的火電廠得到重視。組成與流程現(xiàn)代化火電廠是一個龐大而又復雜的生產(chǎn)電能與熱能的工廠。它由下列5個系統(tǒng)組成：①燃料系統(tǒng)。②燃燒系統(tǒng)。③汽水系統(tǒng)。④電氣系統(tǒng)。⑤控制系統(tǒng)。在上述系統(tǒng)中，最主要的設備是鍋爐、汽輪機和發(fā)電機，它們安裝在發(fā)電廠的主廠房內(nèi)。主變壓器和配電裝置一般裝放在獨立的建筑物內(nèi)或戶外，其他輔助設備如給水系統(tǒng)、供水設備、水處理設備、除塵設備、燃料儲運設備等，有的安裝在主廠房內(nèi)，有的則安裝在輔助建筑中或在露天場地?；痣姀S基本生產(chǎn)過程是，燃料在鍋爐中燃燒，將其熱量釋放出來，傳給鍋爐中的水，從而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；蒸汽通過汽輪機又將熱能轉化為旋轉動力，以驅動發(fā)電機輸出電能。到80年代為止，世界上最好的火電廠的效率達到40％，即把燃料中40％的熱能轉化為電能。在上述系統(tǒng)的所有設備中，最主要的設備是鍋爐、汽輪機和發(fā)電機，它們安裝在發(fā)電廠的主廠房內(nèi)。主變壓器和配電設備一般是安裝在獨立的建筑物內(nèi)和戶外；其他輔助設備如給水系統(tǒng)、供水設備、水處理設備、除塵設備、燃料儲運設備等，有的安裝在主廠房內(nèi)，有的則是安裝在輔助建筑中或在露天場地。運行近代火電廠由大量各種各樣的機械裝置和電工設備所構成。為了生產(chǎn)電能和熱能，這些裝置和設備必須協(xié)調(diào)動作，達到安全經(jīng)濟生產(chǎn)的目的。這項工作就是火電廠的運行。為了保證爐、機、電等主要設備及各系統(tǒng)的輔助設備的安全經(jīng)濟運行，就要嚴格執(zhí)行一系列運行規(guī)程和規(guī)章制度?；痣姀S的運行主要包括3個方面,即起動和停機運行、經(jīng)濟運行、故障與對策?；痣姀S運行的基本要求是保證安全性、經(jīng)濟性和電能的質量。就安全性而言，火電廠如不能安全運行，就會造成人身傷亡、設備損壞和事故，而且不能連續(xù)向用戶供電，釀成重大經(jīng)濟損失。保證安全運行的基本要求是：①設備制造、安裝、檢修的質量要優(yōu)良；②遵守調(diào)度指令要求，嚴格按照運行規(guī)程對設備的啟動與停機以及負荷的調(diào)節(jié)進行操作；③監(jiān)視和記錄各項運行參數(shù)，以便盡早發(fā)現(xiàn)運行偏差和異?，F(xiàn)象，并及時排除故障；④巡回監(jiān)視運行中的設備及系統(tǒng)是否處于良好狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)故障原因，采取預防措施；⑤定期測試各項保護裝置，以確保其動作準確、可靠。就經(jīng)濟性而言，火電廠的運行費用主要是燃料費。因此，采用高效率的運行方式以減少燃料消耗費是非常重要的。具體措施有以下3點。①滑參數(shù)起停。滑參數(shù)起動可以縮短起動時間，具有傳熱效果好、帶負荷早、汽水損失少等優(yōu)點?；瑓?shù)停機可以使機組快速冷卻，縮短檢修停機時間，提高設備利用率和經(jīng)濟性。②加強燃料管理和設備的運行管理。定期檢查設備狀態(tài)、運行工況，進行各種熱平衡和指標計算，以便及時采取措施減少熱損失。③根據(jù)各類設備的運行性能及其相互間的協(xié)調(diào)、制約關系，維持各機組在具有最佳綜合經(jīng)濟效益的工況下運行；在電廠負荷變動時，按照各臺機組間最佳負荷分配方式進行機組出力的增、減調(diào)度。電廠在安全、經(jīng)濟運行的情況下，還要保證電能的質量指標，即在負荷變化的情況下，通過調(diào)整以保持電壓和頻率的額定值，滿足用戶的要求。保護與控制火電廠中鍋爐、汽輪機、發(fā)電機之間的關系極為密切。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)事故都會影響電廠的安全經(jīng)濟運行。因此，為了保證火電廠的安全經(jīng)濟運行，必須裝備完善的保護控制裝置和系統(tǒng)?；镜谋Ｗo方式有以下3種。①聯(lián)鎖保護：當某一設備或工況出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時，相關聯(lián)的設備聯(lián)動跳閘，切除有故障的設備或系統(tǒng)，備用的設備或系統(tǒng)立即投入運行。②繼電器組成的保護：以熱工參量和電氣參量的限值，以及設備元件的條件聯(lián)系為動作判據(jù)，采用各種繼電器組成保護回路，對某一設備或系統(tǒng)進行保護。③固定的保護裝置:有機械的、電動的保護裝置，如鍋爐的安全門、汽輪機的危急保安器、電機的過電壓保護器等。近代的單元機組均采用綜合保護連鎖系統(tǒng)，即將機、爐、電的分別保護與單元的整體保護系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，形成一個完善的保護系統(tǒng)。火電廠的基本控制方式有以下3種。①就地控制：鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及輔助設備就地單獨進行控制。這種方式適用于小型電廠。②集中控制：將鍋爐、汽輪機、發(fā)電機聯(lián)系起來進行集中控制。例如大型電廠采用的機、爐、電單元的集中控制。③綜合自動控制：將電廠的整個生產(chǎn)過程作為一個有機整體進行控制，以實現(xiàn)全盤自動化。上世紀80年代，大型電廠多采用單元機組。對于單元