火電廠工藝流程

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火力發(fā)電廠基本工藝流程

一第一部分概述

以煤、石油或自然?氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱(chēng)為火電廠。山東省的電廠95%以上是火力發(fā)電廠。

1、火電廠的分類(lèi)

（1）按燃料分類(lèi)：①燃煤發(fā)電廠，即以煤作為燃料的發(fā)電廠；鄒縣、石橫青島等電廠

②燃油發(fā)電廠，即以石油（實(shí)際是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）為燃料的發(fā)電廠；

辛電電廠

③燃?xì)獍l(fā)電廠，即以自然?氣、煤氣等可燃?xì)怏w為燃料的發(fā)電廠；

④余熱發(fā)電廠，即用工業(yè)企業(yè)的各種余熱進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電廠。此外還有利用垃圾及工業(yè)

廢料作燃料的發(fā)電廠。

（2）按原動(dòng)機(jī)分類(lèi)：凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠、燃汽輪機(jī)發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠和蒸汽-燃汽輪機(jī)發(fā)電廠等。

（3）按供出能源分類(lèi)：①凝汽式發(fā)電廠，即只向外供應(yīng)電能的電廠；

②熱電廠，即同時(shí)向外供應(yīng)電能和熱能的電廠。

（4）按發(fā)電廠總裝機(jī)容量的多少分類(lèi)：①小容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?00MW以下的發(fā)電廠；

②中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?00～250MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；

③大中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?50～600MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；

④大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?00～1000MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；

⑤特大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)容量在1000MW及以上的發(fā)電廠。

2（5）按蒸汽壓力和溫度分類(lèi)：①中低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在3.92MPa（40kgf／cm）、溫度為450℃的發(fā)電

廠，單機(jī)功率小于25MW；地方熱電廠。

2②高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為9.9MPa（101kgf／cm）、溫度為540℃的發(fā)

電廠，單機(jī)功率小于100MW；

2③超高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為13.83MPa（141kgf／cm）、溫度為540

／540℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于200MW；

2④亞臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為16.77MPa（171kgf／cm）、溫度為

540／540℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率為30OMW直至1O00MW不等；

2⑤超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力大于22.llMPa（225.6kgf／cm）、溫度為

550／550℃的發(fā)電廠，機(jī)組功率為600MW及以上，德國(guó)的施瓦茨電廠。

（6）按供電范圍分類(lèi)：①區(qū)域性發(fā)電廠，在電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行，擔(dān)當(dāng)肯定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠；

②孤立發(fā)電廠，是不并入電網(wǎng)內(nèi)，單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電廠；

③自備發(fā)電廠，由大型企業(yè)自己建筑，主要供本單位用電的發(fā)電廠（一般也與電網(wǎng)相

連）。

2、火電廠的生產(chǎn)流程及特點(diǎn)

火電廠的種類(lèi)雖許多，但從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)分析，其生產(chǎn)過(guò)程卻是基本相同的，概括地說(shuō)是把燃料（煤）中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可分為三個(gè)階段：

①燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜徨仩t中的水使之變?yōu)檎羝?，稱(chēng)為燃燒系統(tǒng)；

②鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱(chēng)為汽水系統(tǒng)；

③由汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能變?yōu)殡娔埽Q(chēng)為電氣系統(tǒng)。

其基本生產(chǎn)流程為：

汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)變壓器燃料燃燒的熱能鍋爐電能高溫高壓水蒸汽機(jī)械能電力系統(tǒng)整個(gè)電能生產(chǎn)過(guò)程如圖1

與水電廠和其他類(lèi)型的電廠相比，火電廠有如下特點(diǎn)：

凝汽式火電廠生產(chǎn)過(guò)程示意圖

（1）火電廠布局敏捷，裝機(jī)容量的大小可按需要打算。

（2）火電廠建筑工期短，一般為水電廠的一半甚至更短。一次性建筑投資少，僅為水電廠的一半左右。

（3）火電廠耗煤量大，目前發(fā)電用煤約占全國(guó)煤碳總產(chǎn)量的25％左右，加上運(yùn)煤費(fèi)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）火電廠動(dòng)力設(shè)備繁多，發(fā)電機(jī)組掌握操作簡(jiǎn)單，廠用電量和運(yùn)行人員都多于水電廠，運(yùn)行費(fèi)用高。

（5）汽輪機(jī)開(kāi)、停機(jī)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，耗資大，不宜作為調(diào)峰電源用。

（6）火電廠對(duì)空氣和環(huán)境的污染大。

第二部分三大系統(tǒng)簡(jiǎn)介

一、燃燒系統(tǒng)

燃燒系統(tǒng)由輸煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰渣等環(huán)節(jié)組成，其流程如圖2所示。

（l）運(yùn)煤。電廠的用煤量是很大的，一座裝機(jī)容量4×3O萬(wàn)kW的現(xiàn)代火力發(fā)電廠，煤耗率按36Og／kw.h計(jì)，每天需用標(biāo)準(zhǔn)煤（每千克煤產(chǎn)生70O0卡熱量）360（g）×120萬(wàn)（kw）×24（h）=10368t。因?yàn)殡姀S燃煤多用劣質(zhì)煤，且中、小汽輪發(fā)電機(jī)組的煤耗率在40O~5O0g／kw·h左右，所以用煤量會(huì)更大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)用于發(fā)電的煤約占總產(chǎn)量的1／4，主要靠鐵路運(yùn)輸，約占鐵路全部運(yùn)輸量的4O％。為保證電廠平安生產(chǎn)，一般要求電廠貯備

十天以上的用煤量。

（2）磨煤。用火車(chē)或汽車(chē)、輪船等將煤運(yùn)至電廠的儲(chǔ)煤場(chǎng)后，經(jīng)初步篩選處理，用輸煤皮帶送到鍋爐間的原煤倉(cāng)。煤從原煤倉(cāng)落入煤斗，由給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉，并經(jīng)空氣預(yù)熱器來(lái)的一次風(fēng)烘干并帶至粗粉分別器。在粗粉分別器中將不合格的粗粉分別返回磨煤機(jī)再行磨制，合格的細(xì)煤粉被一次風(fēng)帶入旋風(fēng)分別器，使煤粉與空氣分別后進(jìn)入煤粉倉(cāng)。

（3）鍋爐與燃燒。煤粉由可調(diào)整的給粉機(jī)按鍋爐需要送入一次風(fēng)管，同時(shí)由旋風(fēng)分別器送來(lái)的氣體（含有約10％左右未能分別出的細(xì)煤粉），由排粉風(fēng)機(jī)提高壓頭后作為一次風(fēng)將進(jìn)入一次風(fēng)管的煤粉經(jīng)噴燃器噴入爐膛內(nèi)燃燒。

電廠煤粉爐燃燒系統(tǒng)流程圖

目前我國(guó)新建電廠以300MW及以上機(jī)組為主。300MW機(jī)組的鍋爐蒸發(fā)量為10O0t／h（亞臨界壓力），采納強(qiáng)制循環(huán)（或自然循環(huán)）的汽包爐；600MW機(jī)組的鍋爐為200Ot／h的（汽包）直流鍋爐。在鍋爐的四壁上，勻稱(chēng)分布著4支或8支噴燃器，將煤粉（或燃油、自然?氣）噴入爐膛，火焰呈旋轉(zhuǎn)狀燃燒上升，又稱(chēng)為懸浮燃燒爐。在爐的頂端，有貯水、貯汽的汽包，內(nèi)有汽水分別裝置，爐膛內(nèi)壁有彼此緊密排列的水冷壁管，爐膛內(nèi)的高溫火焰將水冷壁管內(nèi)的水加熱成汽水混合物上升進(jìn)入汽包，而爐外下降管則將汽包中的低溫水靠自重下降至下連箱與爐內(nèi)水冷壁管接通，靠爐外冷水下降而爐內(nèi)水冷壁管中熱水自然上升的鍋爐叫自然循環(huán)汽包爐，而當(dāng)壓力高到16.66~17.64MPa時(shí)，水、汽重度差變小，必需在循環(huán)回路中加裝循環(huán)泵，即稱(chēng)為強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。當(dāng)壓力超過(guò)18．62MPa時(shí)，應(yīng)采納直流鍋爐。

（4）風(fēng)煙系統(tǒng)。送風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)送到空氣預(yù)熱器加熱，加熱后的氣體一部分經(jīng)磨煤機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)人爐膛，另一部分經(jīng)噴燃器外側(cè)套筒直接進(jìn)入爐膛。爐膛內(nèi)燃燒形成的高溫?zé)煔?，沿?zé)煹澜?jīng)過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器漸漸降溫，再經(jīng)除塵器除去90％～99％（電除塵器可除去99％）的灰塵，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪，排向天空。

（5）灰渣系統(tǒng)。爐膛內(nèi)煤粉燃燒后生成的小灰粒，被除塵器收集成細(xì)灰排入沖灰溝，燃燒中因結(jié)焦形成的大塊爐渣，下落到鍋爐底部的渣斗內(nèi)，經(jīng)過(guò)碎渣機(jī)破裂后也排入沖灰溝，再經(jīng)灰渣水泵將細(xì)灰和碎爐渣經(jīng)沖灰管道排往灰場(chǎng)（或用汽車(chē)將爐渣運(yùn)走）。

二、汽水系統(tǒng)

火電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成，包括凝給水系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)，如圖3所示。

（1）給水系統(tǒng)。由鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽沿主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)，高速流淌的蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。在汽輪機(jī)內(nèi)作功后的蒸汽，其溫度和壓力大大降低，最終排入凝汽器并被冷卻水冷卻凝聚成水（稱(chēng)為凝聚水），匯合在凝汽器的熱水井中。凝聚水由凝聚水泵打至低壓加熱器中加熱，再經(jīng)除氧器除氧并連續(xù)加熱。由除氧器出來(lái)的水（叫鍋爐給水），經(jīng)給水泵升壓和高壓加熱器加熱，最終送人鍋爐汽包。在現(xiàn)代大型機(jī)組中，一般都從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)抽出作過(guò)功的部分蒸汽（稱(chēng)為抽汽），用以加熱給水（叫做給水回?zé)嵫h(huán)），或把作過(guò)一段功的蒸汽從汽輪機(jī)某一中間級(jí)全部抽出，送到鍋爐的再熱器中加熱后再引入汽輪機(jī)的以后幾級(jí)中連續(xù)做功（叫做再熱循環(huán)）。

（2）補(bǔ)水系統(tǒng)。在汽水循環(huán)過(guò)程中總難免有汽、水泄漏等損失，為維持汽水循環(huán)的正常進(jìn)行，必需不斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的軟化水，這些補(bǔ)給水一般補(bǔ)入除氧器或凝汽器中，即是補(bǔ)水系統(tǒng)。

（3）冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)。為了將汽輪機(jī)中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水，需由循環(huán)水泵從涼水塔抽取大量的冷卻水送入凝汽器，冷卻水汲取乏汽的熱量后再回到?jīng)鏊鋮s，冷卻水是循環(huán)使用的。這就是冷

卻水或循環(huán)水系統(tǒng)。

電廠汽水系統(tǒng)流程示意圖

三、電氣系統(tǒng)

發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電所等，如圖4所示。

發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和電流隨著容量的不同而各不相同，一般額定電壓在10~20kV之間，而額定電流可達(dá)2OkA。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，其中一小部分（約占發(fā)電機(jī)容量的4％～8％），由廠用變壓器降低電壓（一般為63kV和400V兩個(gè)電壓等級(jí)）后，經(jīng)廠用配電裝置由電纜供應(yīng)水泵、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等各種輔機(jī)和電廠照明等設(shè)備用電，稱(chēng)為廠用電（或自用電）。其余大部分電能，由主變壓器升壓后，經(jīng)高壓配電裝置、輸電線路送入電網(wǎng)。

發(fā)電廠電氣系統(tǒng)示意圖

第三部分電廠主要設(shè)備介紹

?鍋爐

鍋爐是火力發(fā)電廠中主要設(shè)備之一。它的作用是使燃料在爐膛中燃燒放熱，并將熱量傳給工質(zhì)，以產(chǎn)生肯定壓力和溫度的蒸汽，供汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。電廠鍋爐與其他行業(yè)所用鍋爐相比，具有容量大、參數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。

一、電廠鍋爐的容量和參數(shù)

鍋爐容量即鍋爐的