课件-热力发电

热力发电装备及技术多媒体教学课件赵洪滨序论第一节火力发电原理及设备介绍第二节锅炉主要设备及生产过程第三节汽轮机主要设备及生产过程第四节联合循环发电及新型发电技术序论1、电力工业在国民经济中的地位电力是实现工业，农业、交通运输、国防现代化的主要动力，是发展国民经济的基础工业。电力工业是国民经济发展的先行工业，其先行性是用电力弹性系数来表示的。电力弹性系数是指:电力工业年增长速度与国民经济总产值年增长速度的比值，这个比值通常应在1.0以上,也就是说电力工业的发展速度，要比国民经济的发展速度快一些，超前一些。因此，也有将电力弹性系数叫“超前系数”或“先行系数”。序论2、电力工业在国民经济中的作用电能是优质的二次能源，它可以比较方便地转变为机械能、热能、光能、磁能、化学能等；它容易控制，使用，没有污染；它在代替其它能源时可提高能源的利用效率，电能作为动力能不断提高工农业生产的机械化，自动化程度，促进各行业的技术进步；电能可以提高劳动生产率，改善工作环境和劳动者的工作条件；电能可改善人民的物质文化生活水平。因此，电力是促进国民经济发展的重要物质技术基础。3、电力生产的特点及基本要求安全可靠、力求经济、保证电能质量、控制污染，保护环境4、我国电力工业的技术政策及国内外电力工业的发展概况（趋势）我国发展电力工业的技术政策(1)调整产业结构、优化资源配置(2)切实加强电网建设，积极推进全国联网。(3)依靠科学进步，加快技术改造。(4)高度重视节约于环保。(5)进一步深化改革用电管理体制。国外电力工业发展概况国外电力工业发展总趋势是向三大，三高的方向发展。所谓三大就是指：大电厂、大机组、大电网。三高是指：高参数、高电压、高度自动化。序论序论“热力发电装备及技术”学习的意义、特点以及作用等热能与动力工程专业所要求了解和掌握的基本知识；内容主要以各类火力发电厂为对象；重点介绍热力发电生产的基本过程、基本理论及热力系统；学习评价、分析、计算发电热力部分在有关设计、施工(检修)、运行方面的安全性、合理性、经济性等。通过学习需要应达到的具体要求：(1)熟悉热力发电生产基本过程和原理；(2)了解主要设备工作原理、结构和运行特性；(3)了解有关提高热力发电经济性的主要途径；(4)熟悉热力发电热力系统的有关连接方式；(5)学会分析、评价热力系统合理性、经济性的方法；(6)了解发电厂辅助系统的作用和组成。第一节火力发电原理及设备介绍内容提要1、火力发电（热力发电)2、主要设备系统与生产过程3、热力发电厂类型4、有关评价指标5、热力系统第一节火力发电原理及设备介绍1.火力发电（热力发电）火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动动力机械带动发电机来发电的方式的总称。（显然，采用核燃料的发电，称为核能发电，简称核电）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。动力机械：汽轮机、燃气轮机、柴油机等；其中汽轮机占极大多数。第一节火力发电原理及设备介绍2.主要设备系统与生产过程火力发电系统主要由：燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。第一节火力发电原理及设备介绍燃煤电厂系统设备与生产过程示意图第一节火力发电原理及设备介绍燃煤电厂系统设备与生产过程示意图第一节火力发电原理及设备介绍燃煤电厂系统设备与生产过程示意图第一节火力发电原理及设备介绍某火电厂DCS界面机组总貌(DistributedControlSystem，分布式控制系统，集散控制系统)第一节火力发电原理及设备介绍某火电厂DCS界面锅炉总貌第一节火力发电原理及设备介绍某火电厂DCS界面汽机总貌第一节火力发电原理及设备介绍火力发电厂的基本生产过程（汽轮机发电）我国的火电厂以燃煤为主；火力发电厂由三大主要设备—锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。燃烧系统第一节火力发电原理及设备介绍燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成；如图所示，包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等；煤由皮带输送机从煤场，通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内，再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧，将煤的化学能转换成热能；燃烧后的烟气经除尘器清除灰分后再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出硫的气体由引风机抽出，经高大的烟囱排入大气；炉渣和除尘器下部的细灰由灰渣泵排至灰场。第一节火力发电原理及设备介绍汽水系统流程如图所示，包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热，成为具有规定压力和温度的过热蒸汽，然后经过管道送入汽轮机。在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动，冲击汽轮机转子，以额定转速（3000r／min）旋转，将热能转换成机械能，带动与汽轮机同轴的发电机发电。汽水系统第一节火力发电原理及设备介绍火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等；水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机；在膨胀过程中，蒸汽的压力和温度不断降低。蒸汽做功后从汽轮机下部排出。排出的蒸汽称为乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽轮机的乏汽被冷却水冷却，凝结成水。凝汽器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器，提高水温并除去水中的氧（以防止腐蚀炉管等），再由给水泵进一步升压，然后进入高压加热器，回到锅炉，完成水—蒸汽—水的循环。给水泵以后的凝结水称为给水。汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失，因此，必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补给水进入除氧器，同凝结水一块由给水泵打入锅炉。第一节火力发电原理及设备介绍为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作功。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，在过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。第一节火力发电原理及设备介绍发电系统电气系统如图所示，包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化，其电压一般在10～20kV之间，电流可达数千安至20kA。因此，发电机发出的电，一般由主变压器升高电压后，经变电站高压电气设备和输电线送往电网。极少部分电，通过厂用变压器降低电压后，经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、水泵等各种辅机设备和照明等用电。第一节火力发电原理及设备介绍发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电是由副励磁机（永磁机）发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。第一节火力发电原理及设备介绍3.热力发电厂类型(一)火力发电厂的分类1.按火电厂供电，供热的产品分可分为发电厂和热电厂两种。a.凝汽式发电厂：发电厂只生产电能，在汽轮机内作完功的蒸汽，排入凝汽器凝结成水。b.热电厂:既生产电能又对外供热，供热是利用汽轮机(称背压式汽轮机)较高压力的排汽或可调节抽汽送给热用户，所以又称为背压式汽轮机热电厂或抽汽式汽轮机热电厂。2．按拖动发电机的原动机分汽轮机发电厂,燃气轮机发电厂,内燃机发电厂,蒸汽机发电厂,y以及蒸汽—燃汽轮机发电厂等。3．按火电厂的服务规模分（按供电范围）(1)电力系统中发电厂：这种电厂生产出的电能先送至电网，经过电网再分送至各类用户；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)孤立电厂：这种电厂是建立在用户附近，与电网无联系，不并入电网内，单独运行的发电厂；生产出的电能直接供给用户。(3)自备电厂：由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发电厂（一般也与电网连）；这种电厂专门为个别工业企业供电和供热。(4)列车电站和船舶电站把成套的发电设备装在特制的火车厢内或轮船上，可以在铁路沿线或江、河，海上流动发电，供电。返回第一节火力发电原理及设备介绍4．按使用的一次能源分（按燃料种类）(1)燃煤发电厂：按照我国的能源政策，应优先采用劣质煤来发电。(2)燃油发电厂：以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的油渣）为燃料的发电厂，按照我国的能源政策，除国家批准的燃油发电厂外，要严格控制电厂使用燃油。(3)燃气发电厂：以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂。在产气地区可采用天燃气发电；当工业企业有副产品煤气时也可用来发电。(4)工业废热发电厂(或称余热发电厂)：用工业企业的各种余热进行发电的发电厂；利用工业企业排放的废热(高炉烟气或其它可燃物)，应用废热锅炉进行发电。此外，还有利用垃圾及工业废料作为燃料的发电厂。返回第一节火力发电原理及设备介绍5．按锅炉、汽轮机的蒸汽初参数分返回第一节火力发电原理及设备介绍发电厂类型蒸汽压力MPa(kgf/cm2)蒸汽温度(℃)单机功率(MW)中低压发电厂3.92（40）450小于25高压发电厂9.9（101）540小于100超高压发电厂13.83（141）540/540小于200亚临界压力发电厂16.77（171）540/540300~1000超临界压力发电厂22.12（225.6）550/550600及以上超超临界压力发电厂27MPa～～●世界上生产和使用超临界压力锅炉最多的国家是前苏联、美国、日本和德国，已在运行的各国最大机组是1300MW(美国)、1200MW(俄国)、1000MW(日本)和800MW(德国).超临界机组的平均容量已达600MW等级，最大锅炉的蒸发量达4433t/h。●设计参数最高的超超临界压力锅炉以日本和德国最为先进，当代已投运的超超临界变压运行锅炉参数为31.5MPa、569/569/569℃，正在研制的有34.5MPa、620/625℃参数的锅炉。●中国对超临界压力锅炉的研究已有十多年历史，在中国发展超临界压力锅炉不但技术上是可行的，经济上也是有利的，特别是在燃料昂贵地区；中国电网中已有10台超临界压力锅炉在运行(2×600MW，4×500MW，4×300MW)，正在建设的还有4台超临界压力锅炉(2×800MW，2×900MW)。这些锅炉的可靠性和经济性指标都已得到了证实，为中国发展国产超临界锅炉提供了经验。返回第一节火力发电原理及设备