《火力发电厂生产过程》教材

发电厂生产过程介绍安徽省电力公司培训中心安徽电气工程职业技术学院何鹏前言电力工业在国民经济中的作用能源：是泛指人类利用自然界能量资源的总称。一次能源：是指以原始状态存在于自然界中、不需要经过加工或转换过程就可直接供热、光或动力的能源。如石油、煤炭、天然气、水力、原子能、风能、地热能、海洋能等。二次能源：一次能源经过加过、转化生成的能源称为二次能源。电能是优质的二次能源。电力工业在国民经济中的作用电力弹性系数：指电力工业的年增长速度与国民经济总产值年增长速度的比值。当经济发展过程中高电耗的重工业和基础工业的比重增大时，电力总消费量增长率会不断增大，电力弹性系数呈现大于1的趋向；当经济发展过程中基本上保持原来结构和原有技术水平时，代能里弹性系数接近于1或等于1；当产业结构和产品结构向节能型方向发展，使得单位产值电耗降低时，电力弹性系数就会小于1。电力系统的可靠性指标机组可用系数AF非计划停运系数UOF等效可用系数EAF非计划停用次数。%100%100统计期间小时备用小时运行小时统计期间小时可用小时%100统计期间小时非计划停运小时%100统计期间小时降低出力等效停运小时可用小时第一部分发电厂生产过程发电厂生产过程热力发电厂的类型化石燃料发电厂、原子能发电厂、新能源(地热、太阳能等)发电厂等。凝汽式发电厂、热电厂。内燃机发电厂、汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、燃气—蒸汽联合装置发电厂。中低压(3.43MPa及以下)电厂，高压(8.83MPa)电厂，超高压(12.75MPa)电厂，亚临界压力(16.18MPa)电厂和超临界压力(23.54MPa)电厂。坑口(路口、港口)发电厂、负荷中心发电厂。基本负荷发电厂、中间负荷(腰荷)发电厂、调峰发电厂。非单元机组发电厂、单元机组发电厂。区域性发电厂、企业自备发电厂、移动式(如列车)发电厂、未并入电网的孤立发电厂。发电厂生产过程现场介绍火电厂运行集控室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介质的流程与转变水汽水煤煤粉灰、渣冷空气热空气烟气加热加热凝结磨煤燃烧加热燃烧发电厂生产过程原煤斗中的煤经过给煤机均匀地进入磨煤机中磨制，送风机把冷空气送进空气预热器加热成热空气后，一部分作为二次风经燃烧器喷入炉膛，另一部分作为干燥剂送入磨煤机对煤进行干燥，同时携带着磨成的煤粉离开磨煤机进入粗粉分离器。发电厂生产过程粗粉分离器把不合格的过粗煤粉分离出来，经回粉管又返回到磨煤机重新磨制合格的煤粉由干燥剂携带被排粉机送入一次风管，并通过燃烧器喷入炉膛燃烧．汽轮机设备结构汽轮机设备结构转动部分：主轴、叶轮、动叶片、联轴器及装在轴上的其他部件；静止部分：包括汽缸、隔板、喷嘴、进排汽管、抽汽管道及装在汽缸上的其他部件。汽轮机外观结构汽轮机转子结构第二部分发电厂的热经济性一、发电厂热经济性的分析方法：1、热量法2、做功能力法热量法热量法是以热力学第一定律为基础，以研究燃料燃烧热量的被利用程度对电厂热经济性影响的评价方法。可通过热效率指标来反映的。直观、易于理解、计算方便、应用广泛。做功能力法分析供给的可用能=有效利用的可用能+用损%100供给的可用能有效利用的可用能exsTeweeeamboutiqin1max1TTqqweambcq二、朗肯循环和循环热效率朗肯循环的组成：蒸汽锅炉、汽轮机、给水泵和冷凝器。蒸汽动力装置的工作循环可以理想化为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环。0-1—定压吸热过程，1-2—绝热膨胀过程，2-3—定压放热过程，3-4—绝热加压过程。纯凝汽式发电厂：按朗肯循环工作，进入汽轮机的蒸汽膨胀做功后全部进入凝汽器的发电厂称为纯凝汽式发电厂。循环热效率：等于理想循环做功量与循环吸热量之比。1av2av121211ttTT1qq1qqqqw－＝－＝－＝＝三、凝汽式发电厂各种热损失和效率1、锅炉效率：锅炉设备的输出的被有效利用的热量（锅炉热负荷）与输入热量（燃料在锅炉中完全燃烧时的放热量）之比。锅炉设备中的热损失主要有：排烟热损失、散热损失、化学未完全燃烧损失、机械未完全燃烧损失、排污热损失、灰渣物理热损失等。netbbBQQ＝2、管道效率：为汽轮机组耗热量与锅炉热负荷之比。工质在管道中流动时既有节流损失又有散热损失，其中节流损失放在汽轮机相对内效率中考虑，而把散热损失放在管道效率中考虑，因此管道效率反映的是管道保温的完善程度。现代发电厂的管道效率可达99％左右。b0pQQ＝3、汽轮机内效率：汽轮机中蒸汽的实际焓降与理想焓降之比。汽轮机相对内效率反映汽轮机内部结构的完善程度，现代大型汽轮机相对内效率为87%～90%。cachhhh00tiriPP＝＝汽轮机绝对内效率（又称为实际循环热效率）为汽轮机组的实际内功率与汽轮机组的热耗量之比。若忽略水泵耗功，则汽轮机组的绝对内效率：式中3600——电热当量，1KWh相当于3600KJ的热量。朗肯循环效率和汽轮机相对内效率分别反映的是理想冷源损失和附加冷源损失的大小，通常将这两项损失之和称为冷源损失。因此，汽轮机的绝对内效率反映了机组冷源损失的大小，其值为35%～49%。ritcacfwcafwciihhhhhhhhhhhhQP0000000''36004、汽轮机的机械效率：为汽轮机轴功率与其内功率之比。现代大型汽轮机的机械效率大于99%。iaxmPP＝5、发电机效率：为发电机输出的电功率与轴功率之比。发电机损失包括机械方面的轴承摩擦损失、通风耗功和电气方面的铜损（由于线圈具有电阻而发热）、铁损（由于激磁铁芯产生涡流而发热）。现代大型发电机效率，氢冷时为98%～99%，空冷时为97%～98%，双水内冷时为96%～98.7%。axegPP＝发电厂的总效率：发电厂有效利用的能量（即输出的电能）与其消耗的能量（即输入燃料完全燃烧时的放热量）之比。netecpBQP3600＝四、发电厂的热平衡整个发电厂生产过程中能量转换是由六个环节顺序组成的，因而全厂总效率应等于各环节效率的连乘积，即gmritpbcp凝汽式发电厂的热平衡方程gmcpbcpqqqqq3600q＝GΔQgηbΔQpΔQmηmηg3600PeΔQcWiηiηcpηpQbQoΔQbQcpΔQbΔQp冷源损失ΔQcΔQmΔQg燃料的热量Qcp3600Pe结论发电厂效率很低。其主要原因是冷源损失太大，而冷源损失的大小取决于热力循环方式和蒸汽的初、终参数。因此，欲提高电厂的热经济性就要尽可能地减少冷源损失，其根本途径是提高蒸汽初参数，降低终参数，采用给水回热加热、蒸汽中间再热和热电联产等五、纯凝汽式发电厂主要经济指标汽耗量：汽轮发电机组每小时所消耗的蒸汽量。汽耗率：每生产1kW·h电能所消耗的蒸汽量。热耗量：发电机组每小时消耗的热量。热耗率：每生产1kW·h电能所消耗的热量。hkW/kghh3600PDd/kghhP3600Dgmc0e00gmc0e0）－（＝＝）－（＝hhkW/kJ)h()hDQ0000000fwefwhdPQqkJh－－（＝（一）汽轮发电机组的热经济指标（二）全厂经济指标全厂热效率：厂用电率：全厂煤耗量：全厂煤耗率：netecpBQP3600＝％＝100PPeapapkgQP3600Bcpnete＝hkW/kgQ3600PBbcpnete＝＝标准煤耗率和供电煤耗率标准煤耗率：供电煤耗率：hkW/kg123.0292703600bcpcps＝hkW/kg1b1PBPPBbapsapesapessn－＝）－（＝－＝现代凝汽式发电厂发电标准煤耗率为300～360g标准煤/（KWh），供电标准煤耗率为307～410g标准煤/（KWh），发电厂的厂用电率平均在6%～8%。六、提高发电厂热经济性的途径1、提高蒸汽初参数、降低蒸汽终参数2、给水回热加热3、蒸汽中间再热4、热电联产1、提高蒸汽初参数、降低蒸汽终参数（一）提高蒸汽初参数（温度和压力）1、提高蒸汽初参数对循环热效率的影响2、提高蒸汽初参数对汽轮机相对内效率的影响3、提高蒸汽初参数的限制（二）降低蒸汽终参数（排汽压力）1、降低排汽压力对循环热效率的影响2、降低排汽压力对汽轮机相对内效率的影响3、降低排汽压力的限制我国发电厂的蒸汽初参数设备参数bpbt0p0teP锅炉出口汽轮机进汽机组额定功率级别MPa℃MPa℃MW中参数3.924503.434356，12，25高参数9.95408.8353550，100超高参数13.83540/540540/54013.2412.75535/535535/535125200亚临界参数16.7718.27*540/540540/54016.1816.67535/535537/537300300，600超临界参数25.3541/56924.2538/566600*系锅炉带最大连续负荷（MCR）超压5%的压力值。2、给水回热加热（一）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。3、蒸汽中间再热蒸汽中间再热：将蒸汽从汽轮机高压缸排汽的一部分引出进人再热器中加热，当温度提高后再引回汽轮机中继续膨胀作功。七、热经济性综合比较第三部分发电厂原则性热力系统一、发电厂原则性热力系统的概念发电厂原则性热力系统表示工质流过时状态参数发生变化的各种必须热力设备及设备之间的主要联系。发电厂原则性热力系统图是以规定的符号表明工质在完成热力循环时必须流经的各种热力设备之间连接的线路图，故同类型同参数的设备在图上只表示一个，备用设备和管路、附属机构都不画出，除额定工况时所必须的附件（如定压运行除氧器进汽管上的调节阀）外，一般附件均不表示。原则性热力系统组成：主蒸汽及再热蒸汽系统、再热机组的旁路系统、主凝结水系统、除氧给水系统、回热抽汽系统、疏水系统、补充水系统、小汽轮机的热力系统、锅炉排污利用系统等。对于供热机组还包括对外供热系统。二、机、炉容量的配置发电厂的机组容量应根据系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择。根据电力负荷的需要，凝汽式发电厂宜采用一机一炉制，即单元制系统，不设备用锅炉，这就要求锅炉与汽轮机的容量和参数相匹配。汽轮机长时间（几千小时）连续运行的最大负荷称为额定负荷或最大连续负荷(MCR)。把进汽阀门（VWO）全开或再加5％超压时的负荷作为最大可能负荷，最大可能负荷一般高出额定负荷约10%。锅炉的最大连续燕发量基本上是汽轮机最大可能负荷时的汽耗量。三、原则性热力系统举例N300-16.67/537/537型机组原则性热力系统