热力发电厂(冉景煜版)课件-第1-6章

目录第二章热力发电厂经济性评价方法与指标第三章热力发电厂原则性热力系统第四章热力发电厂全面性热力系统第五章热力发电厂优化运行与调整第六章热力发电厂其他主要辅助系统第一章绪论第1章绪论1.2能源科技发展与电力工业技术发展趋势1.3热力发电厂的构成及工作过程概述1.4热力发电厂动力循环1.5发电厂的类型1.6热力发电厂的发展趋势1.1世界能源现状1.7热力发电厂的技术经济指标及环保指标1.1世界能源现状能源是人类进行生产和赖以生存以及经济和社会发展的重要物质基础。妥善解决能源问题对发展国民经济、提高人民生活水平、稳定社会秩序和保障国家安全等方面至关重要。1概述赵斌教授（1）世界能源储量分布不平衡1.1世界能源现状（2）能源供需关系总体紧张1.1世界能源现状能源生产增长缓慢自然灾害局部战争气候变化能源消费快速增长供需关系紧张1.1世界能源现状中国以及“利益捆绑”的其他国家越南菲律宾南海能源之争1.1世界能源现状丹麦美国俄罗斯加拿大挪威北冰洋五国争夺战（3）世界大部分能源被西方国家控制1.1世界能源现状1.1世界能源现状能源之于人类，其重要性不言而喻。我们日常生活的方方面面都离不开能源。生活中常用能源都有哪些？1.1世界能源现状Coal煤Oil石油Gas天然气Nuclear核能Hydro水力Solar太阳能Thermal-热Wind风能Geothermal地热Biomass生物能Solar太阳能PV-光电能源种类一次能源与二次能源的种类一次能源二次能源煤炭、风能、海洋能、石油、天然气、太阳能、波浪能、潮汐能、核能、生物质能、地热能、水力、油页岩电力、蒸汽、柴油、焦碳、沼气、重油、煤气、酒精、煤油、氢能、汽油、液化气一次能源：在自然界中天然存在的、没有经过加工或转换的能量。二次能源：由一次能源加工转换而成的能源产品。1.1世界能源现状2能源分类及形式一次能源与二次能源的利用和转换关系热机太阳能电能光电反应热用户风车燃料电池传热光热水力机械水车燃烧聚变裂变磁流体发电温差发电电动机发电机核能地热能水力能热能(95%)机械能风能二次能源化学能一次能源可再生能源：在自然界中有一些能源能够再生，不会因长期使用而减少的能源。非再生能源：不能循环再生的能源。可再生能源非再生能源太阳能、波浪能、潮汐能、生物质能、地热能、水力煤炭、风能、海洋能、石油、天然气、核能、油页岩可再生能源与非再生能源的种类1.1世界能源现状常规能源新能源煤炭、石油、天然气、油页岩、水力、电力、酒精、煤气、焦碳、蒸汽、汽油、柴油、煤油、重油、液化气太阳能、波浪能、潮汐能、生物能、地热能、风能、海洋温差能、波浪能、潮汐能、氢能、核裂变、核聚变常规能源与新能源的种类常规能源：为人类所利用的时间已很长，为人们所熟悉的能源，是当前主要能源和应用范围广的能源。新能源：近一二十年才逐渐为人们所重视，逐渐开始利用的能源。1.1世界能源现状对能源的理解不仅要要有定性的认识，更要知道如何去定量分析各种能源。既然能源种类不同，那么各种能源之间又有什么联系，如何把它们联系起来。思考:能源折算表是如何得来的呢？序号能源类型1标准量折算为标准煤量1电1千瓦时0.4040千克2燃气（天然气）1立方米1.2143千克3燃气（焦炉煤气）1立方米0.5714-0.6143千克4燃气（其它煤气）1立方米0.3570千克5集中供热量1百千焦0.1229千克6煤1千克0.7143千克7液化石油气1千克1.7143千克8汽油1千克1.4714千克9煤油1千克1.4714千克10柴油1千克1.4571千克我国规定每千克标准煤的含热量为29306千焦1.1世界能源现状3世界能源未来发展预测可再生能源是未来能源的基础不可再生能源资源有限1）化石燃料节能技术快速发展；2）可再生能源迅速发展；3）核能出现复苏现象；4）CO2近零排放成为煤炭利用的新方向；5）氢能将作为未来清洁能源的理想选择；6）电网安全和可靠保障引起高度重视。我国能源科技在基础设施、理论研究、大型先进技术装备研制、新技术系统化和工程化等方面与国际先进水平比，还存在较大差距。1.2能源科技发展与电力工业技术发展趋势1能源科技发展的主要趋势中国六大电网示意图近100年，我国电力工业技术发展趋势可分为三个阶段：近期（2005年-2020年）：优化能源结构、提高资源利用率、降低污染。中期（2021年-2050年）：工业化的持续期和新工业化的发展期。远期（2051年-2100年）：工业化的转变期和新型工业化的实现期。1.2能源科技发展与电力工业技术发展趋势2电力工业技术发展趋势1.2能源科技发展与电力工业技术发展趋势高温高压气化炉变换制氢氢气分离高温燃料电池煤煤气高温高压热交换器氧气分离空气先进循环SS热水H2O2CO2(去埋藏),污染物(H2S,PM,碱金属)3“展望21世纪”能源系统1.3热力发电厂的构成及工作过程概述1生产工艺流程—热力发电厂是能源转换的工厂锅炉发电机蒸汽化学能(燃料)热能机械能电能汽轮机热力系统燃料供应系统除灰系统化学水处理系统供水系统电气系统热工控制系统附属生产系统锅炉汽轮机发电机热力发电厂主要的八大系统热力发电厂主要的三大设备2热力发电厂的主要设备及系统1.3热力发电厂的构成及工作过程概述汽轮机本体与锅炉本体之间由各种汽水管道、阀门及其辅助设备组成的整体。主要热力系统主蒸汽与再热蒸汽系统再热机组的旁路系统机组回热抽汽系统主凝结水系统除氧给水系统回热加热器的疏水与放气系统加热器（凝汽器）抽真空系统汽轮机的轴封蒸汽系统汽轮机本体疏水系统小汽轮机热力系统辅助蒸汽系统锅炉的排污系统1.3热力发电厂的构成及工作过程概述热力系统联系热力设备的汽水管道有主蒸汽管道、主给水管道、再热蒸汽管道、旁路蒸汽管道、主凝结水管道、抽汽管道、低压给水管道、辅助蒸汽管道、轴封及门杆漏汽管道、锅炉排污管道、加热器疏水管道、排汽管道等。1.3热力发电厂的构成及工作过程概述疏水泵给水泵小汽轮机凝结水泵轴封加热器热力发电厂除三大主机外的其它主要的热力设备包括：锅炉排污扩容器辅助蒸汽联箱高（低）压加热器汽机本体疏水扩容器运输卸煤装置煤场碎煤机皮带原煤仓制粉系统输煤及燃运系统接受燃料、储存、并向锅炉输送的工艺系统，有输煤系统和点火油系统，煤粉制备系统。1.3热力发电厂的构成及工作过程概述原煤仓给煤机磨煤机粗粉分离器炉膛燃烧器给粉机煤粉仓细粉分离器燃料供应系统煤的最主要的运输方式是火车，沿海、沿江电厂也多采用船运。当由铁路来煤时，卸煤机械大型电厂选用自卸式底开车、翻车机，中、小型电厂选用螺旋卸煤机、装卸桥。贮煤设施除贮煤场外，尚有干煤棚和贮煤筒仓。煤场堆取设备一般选用悬臂式斗轮堆取料机或门式斗轮堆取料机。皮带机向锅炉房输煤是基本的上煤方式。1.3热力发电厂的构成及工作过程概述1.3热力发电厂的构成及工作过程概述炉渣炉膛冷灰斗→除渣装置→冲灰沟→灰渣泵→输灰管→灰场飞灰除尘器→集灰斗→除灰装置→运灰车→灰加工厂是将煤燃烧后产生的灰、渣运出、堆放的系统。灰渣系统1.3热力发电厂的构成及工作过程概述工艺产水电导率投资成本操作维护环境保护全离子交换低低复杂差反渗透+离子交换低适中较复杂较差二级反渗透较低略高较简单好反渗透+电除盐低高复杂好几种常用水处理工艺比较为保证热力设备安全，防止热力设备结垢、腐蚀、积盐，用化学方法对不同品质的原水、热力系统循环用水进行处理的系统。化学水处理系统凝汽器的冷却水量约占总冷却水量的95％以上。1.3热力发电厂的构成及工作过程概述火电厂的供水一般分为三种形式：由大海、江河、湖泊取水冷却凝汽器后直接排放的直流供水系统，或称开式供水系统；具有冷却水池、喷水池或冷水塔的循环供水系统，或称闭式供水系统；有时也可将两种方式结合起来运行，叫做联合供水系统或混合供水系统。向热力系统凝汽器提供冷却用循环水及补充水的系统。供水系统1.3热力发电厂的构成及工作过程概述将发电机发出的电能升压以便远距离输送给用户，并提供可靠的厂用电的系统。电气系统利用各种自动化仪表和电子计算机等装置对热力发电厂生产过程进行监视、控制和管理，使之安全、经济运行的系统。电厂自动化系统如电厂起动用锅炉房，发电机冷却用氢气的制氢站，仪用及检修用空压机站等。附属生产系统1.4热力发电厂动力循环朗肯循环是热力发电厂最基本的蒸汽动力循环，以水蒸气为工作物质，由锅炉、汽轮机、冷凝器和水泵组成蒸汽动力装置的基本设备来实现的。1朗肯循环汽轮机wtq1水泵凝汽器锅炉q2图1朗肯循环装置简图4321当忽略不可逆因素时，朗肯循环可认为是由４个可逆过程组成，朗肯循环的Ｔ-ｓ图，如图2所示。1.4热力发电厂动力循环sT4321O图2朗肯循环T-s图汽轮机wtq1水泵凝汽器锅炉q2图1朗肯循环装置简图4321为什么采用再热循环？可以采用在循环中对蒸汽中间再加热的方法。随着蒸汽机组容量的增大，蒸汽参数不断地提高，伴随蒸汽初压的提高蒸汽乏汽干度下降，从而不能达到汽轮机安全工作的要求，为解决这个矛盾1.4热力发电厂动力循环2蒸汽再热循环水泵汽轮机锅炉凝汽器1’54321图3再热循环装置简图再热循环要求汽轮机分缸，蒸汽在汽轮机的高压缸膨胀到某一中间压力时被全部引出，送入锅炉的再热器中再次吸热，直至与初状态温度相同（或更高），然后返回汽轮机的中低压缸继续做功。再热后，蒸汽膨胀终态的干度有明显的提高。1.4热力发电厂动力循环1.4热力发电厂动力循环图4再热循环T-s图sTO511’234水冷壁内吸热再热器内吸热抽出汽轮机中做了部分功的蒸汽加热给水，使给水温度提高，从而可以减少水在锅炉内的吸热量，使平均吸热温度有较大的提高。这部分热交换与循环的高温热源、低温热源无关，是循环内部的回热，这种方法称为给水回热，有给水回热的蒸汽动力循环称为蒸汽回热循环。1.4热力发电厂动力循环提高蒸汽的初温目的提高循环热效率提高循环的平均吸热温度思考:为什么要提高循环的平均吸热温度，又如何去提高？3蒸汽回热循环从图5可以看出，朗肯循环平均吸热温度不高的主要原因是水的预热阶段温度太低，因锅炉给水的温度就是汽轮机排汽压力对应的饱和温度（一般为３０℃左右），此种状态的水在锅炉内与高温燃气热交换温差引起的不可逆损失也很大。工作过程1.4热力发电厂动力循环汽轮机凝汽器锅炉图5回热循环装置简图加热器凝结水泵给水泵如果采用温度与给水温度比较接近的蒸汽实现这个阶段的加热则可明显改变这种状况。抽汽回热是提高蒸汽动力装置循环热效率的切实可行和行之有效的方法。几乎所有热力发电厂中的蒸汽动力装置都采用了这种抽汽回热循环，不同容量的机组抽汽级数不同，小机组３～４级，大机组７～８级，甚至更多。1.4热力发电厂动力循环利用发电厂中作了一定数量功的蒸汽作供热热源，可大大提高燃料利用率，这种为了供热，需装设背压式或调节抽气式汽轮机既发电又供热的动力循环称为热电循环。因此，相应地有两种热电循环，即背压式热电循环与调节抽气式热电循环。1.4热力发电厂动力循环4热电循环1.4热力发电厂动力循环G汽轮机给水泵过热器锅炉热用户图7背压式热电循环过热器调节阀热用户锅炉水泵1凝汽器冷却水汽轮机水泵2发电机混合器图6抽汽调节式热电循环G①显著提高热经济性②减少环境污染③广泛适用于缺水地区④可改造中小型汽轮机组将燃气轮机排出温度较高的废热，用以加热蒸汽循环。1.4热力发电厂动力循环主要特点燃气-蒸汽联合循环主要分为以下四类：5燃气-蒸汽联合循环（1）余热锅炉联合循环特点：以燃气轮机为主，汽轮机容量约为燃气轮机的1/3左右；适用于旧、小蒸汽动力厂的改造；若燃气轮机的进气温度为1000℃，其热效率可以达到40%~45%；汽轮机不能单独运行；1.4热力发电厂动力循环（2）补燃余热锅炉联合循环特点：除燃气轮机排气进入锅炉外，还可补充部分燃料；随着补充燃料增加，汽轮机容量可增加；补充燃料可以是煤或其他廉价燃料；随着补燃量增加，冷却水量增加；汽轮机不能单独运行；1.4热力发电厂动力循环（3）助燃锅炉联合循环特点：燃气轮机的排气引入普通锅炉做助燃空气用；汽轮机容量比例可达80%~9