我国火力发电及其发展现状

1/6我国火力发电及其发展现状摘要：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发电机来发电的方式的总称。火力发电站的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。火力发电系统主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等组成。中国发电以燃煤火电为主的局面在相当长的时间里仍难以改变。关键词：火力发电原理设备未来发展火力发电厂原理及设备介绍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发电机来发电的方式的总称。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。火力发电站的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。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。火力发电的重要问题是提高热效率，办法是提高锅炉的参数（蒸汽的压强和温度）。90年代，世界最好的火电厂能把40％左右的热能转换为电能；大型供热2/6电厂的热能利用率也只能达到60％～70％。此外，火力发电大量燃煤、燃油，造成环境污染，也成为日益引人关注的问题。热电厂为火力发电厂，采用煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵，经过低压加热器到除氧器中，此时为160度左右的饱和水，经过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用。以上就是一次生产流程。火力发电厂的基本生产过程火力发电厂的主要生产系统包括汽水系统、燃烧系统和电气系统，现分述如下：（一）汽水系统：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，也包括汽水循环、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。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，再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。（二）燃烧系统燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成。是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。而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出流的气体经过吸风机送到烟筒排人天空。（三）发电系统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，另一路则送到高压断路器，由SF6高压断路器送3/6至电网。火力发电厂的基本生产过程这里介绍的是汽轮机发电的基本生产过程。火力发电厂的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然气）。我国的火电厂以燃煤为主，过去曾建过一批燃油电厂，目前的政策是尽量压缩烧油电厂，新建电厂全部烧煤。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。其生产过程简介如下。1．燃烧系统燃烧系统如图1－l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到锅炉车间的煤斗，进入磨煤机磨成煤粉，然后与经过预热器预热的空气一起喷入炉内燃烧，将煤的化学能转换成热能，烟气经除尘器清除灰分后，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。·[1]2．汽水系统汽水系统流程所示，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【1】电气系统：包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。由汽轮机带动发电机的转子，使发电动转动。同时，在发电机部分，配合有励磁系统，发电机，切割磁力线，来发电。4/6火力发电站其分类有：按燃料分，燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，以垃圾及工业废料为燃料的发电厂；按蒸汽压力和温度分，中低压发电厂（3.92MPa，450度），高压发电厂（9.9MPa，540度），超高压发电厂（13.83MPa，540度），亚临界压力发电厂（16.77MPa，540度），超临界压力发电厂（22.11MPa，550度）；按原动机分，凝气式汽轮机发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽—燃汽轮机发电厂等；按输出能源分，凝汽式发电厂（只发电），热电厂（发电兼供热）；按发电厂装机容量分，小容量发电厂（100MW以下），中容量发电厂（100—250MW），大中容量发电厂（250—1000MW），大容量发电厂（1000MW以上）；我国目前最大的火电厂：浙江北仑港电厂，装机容量300万KW（即3000MW），5台60万KW（600MW）机组。下图为凝汽式燃煤电厂生产过程示意图我国火力发电发展现状全国共建设投产火电项目规模2.15亿千瓦，至2012年4月底，全国火电装5/6机容量达7.7亿千瓦，增长38.8%。全国30万千瓦及以上大型火电机组占火电机组比重由62.5%提高到76%，其中，60万千瓦及以上清洁机组占火电机组比重已达39%。大型高效机组不断增加能耗下降快目前已投产和在建的100万千瓦超超临界火电机组59台。这些大型、高效、环保机组的建设，在满足国民经济和社会发展的同时，供电煤耗显著下降，从2007年底的356克，下降到目前的329克，能耗下降了7.58%，相当于年节约标煤1.1亿吨。果断淘汰小火电节能减排成效好全国累计淘汰小火电6674万千瓦。据测算，这些机组的关停，每年可以节约原煤7580万吨，减少二氧化硫排放131万吨、二氧化碳1.54亿吨，节能减排成效显著。洁净煤技术有进展我国还积极推进洁净煤技术发展与应用。一是发展整体煤炭气化燃气-蒸汽联合循环发电，2007年开工建设华能天津IGCC示范工程。二是发展循环流化床燃烧技术。2011年正式开工建设60万千瓦等级CFB机组示范工程。三是探索研究碳捕集与封存技术，建成3000万吨级和10万吨等级的CCS装置【2】。低碳经济(LowCarbonEconomy)作为一种新的能源发展观成为世界能源生产和发展的制约因素.国际能源署报告表明,世界CO2排放量在2010年后将会以更快的速度增长,尤以美国和中国最为明显.中国火力发电以煤为主的能源结构在未来几十年不会改变,燃煤发电的环境成本最高[3].长期以来，我国电力工业的发展是以火电为主。随着电力供需矛盾的缓和及环境保护的压力越来越大，在1997年中央明确提出了“优化火电结构”的方针，这是火电发展史上的一个重要转折点。如何优化火电结构，是当前电力结构调整的中心问题。根据1998年的统计数据，火力发电状况如下:全国6000千瓦及以上的汽轮发电机组共3413台，总容量为1.865亿千瓦，平均机组容量为5.4万千瓦。其中300兆瓦及以上机组206台，占总容量的37%，而10万千瓦以下的机组有2871台，共6000万千瓦，占总容量的32.5%。可见，我国火力发电结构除了大机组比重过小以外，还存在机组品种比较单一的缺陷，除了5%一6%的燃机和柴油发电机组外，都是常规火电机组，并且主要是燃煤机组;尤其是国产的大机组都按带基本负荷设计，调峰运行能力较差;大型供热机组、空冷机组、燃烧无烟煤等特种机组数量和品种少，未形成规模;同时由于科研的投人力度不够，一些新技术的采用缺乏科学的试验;企业生产管理不严，发电机组的性能和质量不稳定;火电厂供电煤耗率高，1998年为404.9克/(千瓦·小时)，比世界先进水平高60克/(千瓦·小时)一70克/(千瓦·小时);煤耗率的下降速度也很慢，原电力部设想10年下降50克/(千瓦·小时)，但是经过7年的努力，只降低15克/(千瓦·小时);燃煤火电厂污染物的排放，特别是S02和NOx的排放未得到有效控制，火电厂的环保任务非常繁重。针对以上问题，近期优化火电结构的主攻方向是:(1)关停小火电机组。小火电机组能耗高、污染严重，必然给国家的环境保护、能源资源平衡以及电力工业的健康发展带来极为不利的影响，因此应严格控6/6制小火电设备的生产和建设，并关停现有小火电机组。(2)改造老机组，提高经济和环保效益。老机组的技术改造:一是提高机组效益、降低厂用电率;二是减少污染物的排放;三是提高机组的可靠性及机组的使用寿命。(3)加快发展高效、低污染的大型火电机组。(4)加快烟气脱硫、脱硝、高效除尘成套技术和设备的研究开发，特别是要在既能满足一定性能要求，价格又相对便宜方面下功夫。(5)加快开发洁净煤发电技术的步伐，搞好洁净煤发电示范工程，在消化吸收国外先进技术基础上开展国产化研究，为逐步取代常规火力发电技术做好技术准备。(6)鼓励发展热电联产机组。(7)研究以大型燃汽轮机为核心的联合循环发电技术，解决既能提高能源利用率、又能符合环保要求和改善电网调峰性能的问题。【4】【1】中国电力（）【2】(国家能源网/李斯源)[3]黄雷,张彩虹,秦琴.环境成本与林木生物质发电[J].电力需求侧管理,2007,9(1):77-80.HUANGLei,ZHANGCaihong,QINQin.EnvironmentalCostandGenerationbyWoodyBiomass[J].PowerDe-mandSideManagement,2007,9(1):77-80.(inChinese)【4】来自中国能源信息网