火力发电厂基本原理

song1火力发电厂生产基本常识songsong2主要内容一、火力发电厂生产概述二、锅炉设备及组成三、汽轮机设备及组成四、火电厂热力系统五、发电厂的主要技术经济指标六、高效火力发电新技术song31.火电厂的分类（按蒸汽参数）与容量中低压:3.4MPa，435℃,6\12\25\50MW，高压：9.8MPa，540℃，50\100MW，超高压:13.7MPa，535/535℃，125\200MW，亚临界：16.2MPa，540/540℃，300\600MW，超临界：24MPa，538/566℃600\800MW，超超临界电厂：28MPa以上我国现正研制1000MW级的超临界机组song42、火电厂生产过程示意图song53、火电厂的系统构成（1）汽水系统，由锅炉、汽轮机、凝汽器、水泵、加热器及其管路组成；（2）燃料、燃烧系统，包括：输煤系统、制粉系统、烟风系统和除灰除尘系统；（3）其它辅助热力系统（4）电气系统song64、电厂汽水系统电厂基本汽水系统流程（朗肯循环）：给水→锅炉→过热蒸汽→汽轮机→凝汽器→给水泵→给水送入锅炉。锅炉汽轮机给水泵发电机凝汽器song75、燃料、燃烧系统输煤及燃运系统：运输→卸煤装置→煤场→碎煤机→皮带→原煤仓；制粉系统：原煤仓→给煤机→磨煤机→粗粉分离器→细粉分离器→煤粉仓→给粉机→燃烧器→炉膛；song8风烟系统与灰渣系统风烟系统：（风）吸风口→冷风道→送风机→暖风器→空预器→热风道→磨煤机→粗分器→细分器→排粉机→燃烧器→炉膛；（烟）炉膛→屏过→对流过热器→省煤器→空预器→除尘器→引风机→烟囱→大气。（图）灰渣系统：（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。song9二、锅炉设备及组成作用：1、锅炉容量与蒸汽参数锅炉容量：每小产生的蒸汽量（t/h）蒸汽参数：锅炉出口过热蒸汽压力和温度容量（t/h）蒸汽参数汽机功率(MW)炉型42013.8Pa(540/540)125煤粉炉67013.8Pa(540/540)200煤粉炉102516.8Pa(540/540)300煤粉炉（引）200816.8Pa(540/540)600煤粉炉song102、锅炉热效率与锅炉型号锅炉热效率：蒸汽在炉内吸热量占燃料发热量的百分比。电站锅炉一般在90%以上。锅炉型号：如HG670/13.7—540/540—7HG----哈尔滨锅炉厂；DG----东锅；SG---上锅；WG---武锅；BG---北锅锅炉分类（按水循环方式）：自然循环炉，强制循环炉，复合循环炉等。song113、锅炉设备的组成锅炉本体：燃烧器、炉膛、烟道、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器及空气预热器等组成；辅助设备：送引风机、给煤机、磨煤机、排粉机、除尘和脱硫设备、烟囟等。（图）song12三、汽轮机设备及组成1、汽轮机本体：静止部分：汽缸、隔板、喷嘴、轴承和轴封等；转动部分：叶片、叶轮和轴等；配汽机构：主蒸汽导管、自动主汽门、调节阀等汽轮机的工作过程：蒸汽→喷嘴→冲动叶片转动2、调节保安油系统：调速器、油泵、油箱等3、凝汽及抽气设备：凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵和冷却塔等4、回热加热系统：高、低压加热器和除氧器等song135、汽轮机分类与型号汽轮机分类（按热力过程）：凝汽式N、背压式B、调整抽汽式CC、中间再热式汽轮机。汽轮机的型号：如N200-130/535/535N300-16.7/538/5386、汽轮发电机与励磁机转子：有良好导磁性能的合金钢制成，绕组外接直流励磁电源，产生磁场；氢（水）内冷定子：由铁芯、绕组和外壳等组成，铁芯由环形硅钢片叠压而成；水内冷励磁机：向发电机转子绕组提供直流励磁电源；song14四、发电厂热力系统1、锅炉汽水系统：主给水管→给水操作台→省煤器→汽包→下降管→下联箱→水冷壁→汽包→过热器→锅炉主汽门（或集汽联箱）出口。2、主蒸汽系统及再热蒸汽系统：（主蒸汽）锅炉主汽门（或集汽联箱）→主蒸汽管→汽机自动主汽门之前；（再热蒸汽）汽机高压缸出口→再热器冷段管→再热器→再热器热段管→汽机中压缸进口。song153、主凝结水系统凝汽器→凝结水泵→轴封冷却器→低加→除氧器。4、除氧器系统：除氧器及其相连的所有管路和附件（安全门，水位计等）。5、主给水系统：除氧水箱下水管→低压给水管→给水泵→高压给水管→高加→主给水管。6、回热抽汽系统和加热器疏水系统：汽机抽汽管路→各回热加热器（高加、低加、除氧器）→疏水管路→疏水回收设备.示意图。（300MW图）song167、抽空气系统（低压加热器、凝结水泵）→凝汽器→抽真空设备和系统。8、循环冷却水系统循环水进水管→凝汽器→循环水出水管（汽机车间范围内）9、排污利用系统锅炉汽包→连续排污管→连续排污扩容器→（汽）除氧器下联箱→定排污管→→┕→（水）定期排污扩容器song1710、辅助蒸汽系统及补充水系统（1）辅助蒸汽联箱及其相连接的管路和设备（2）化学车间除盐水箱→补水箱→补水泵→凝汽器（或除氧器或疏水箱）11、锅炉燃烧系统分析燃运系统：制粉系统：风烟系统：灰渣系统：song18五、发电厂的主要经济指标1、汽轮发电机组的汽耗率d0：机组每发1KW.h的电所消耗的蒸汽量；200MW机组在3kg/kw.h左右。2、汽轮发电机组的热耗率q：机组每发1KW.h的电所消耗的蒸汽量；200MW机组在8400kJ/kw.h左右。3、发电厂总效率ŋPL：电厂发出的电能与所消耗的燃料总能量；200MW机组在34%左右song194、发电煤耗率：发电厂每发1KW.h的电所需的煤耗量；标准煤耗率：发电厂每发1KW.h的电所需的标准煤耗量；我国在300-420g标煤/(kw.h)；5、厂用电率：厂用电占总发电量的百分率，大约在5%--10%之内；6、供电标准煤耗率：扣除厂用电的标准煤耗率7、提高电厂热效率的措施：song20六、高效发电新技术继续提高超临界火电机组效率洁净煤技术燃气－蒸汽联合循环发电技术燃煤磁流体发电技术空冷发电技术火电厂计算机控制技术song216.1发展超临界参数的大容量火电机组国外第一台超临界机组投运至今，已有近40年的历史，目前超临界机组最大单机容量为1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容量的50%以上。欧洲的超临界机组在技术上也有其独特性和先进性。目前，国际上已经投运了单机在800MW以上火电机组的国家主要有美国、日本、原苏联和德国等。我国超临界机组现已投运或正在安装的有6000MW（有300MW、500MW及600MW机组共10台），都是进口设备，最大单机容量为800MW。正在设计的超临界机组电厂有5400MW，最大单机容量为900MW，也主要是进口设备，目前国内还不具备整套设计和制造超临界机组的能力。河南华能沁北电厂2×600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招标锅炉由东方锅炉厂中标，汽轮发电机组由哈尔滨动力集团中标；该工程于2002年8月动工，目前正在进行施工设计。song22超临界机组发展简史世界第一台，1956年德国，88MW，34MPa,610/570/570℃。目前单机容量最大（美国）1300MW，26.5MPa,538/538℃，共有六台，第一台1969投产。目前参数最高的是（美国）325MW，34.6MPa,649/566/566℃，1960投产song23国内部分投产及在建超临界机组情况表song24超临界、超超临界机组的特点机组热效率高(与同容量亚临界火电机组比较，超临界机组可提高效率2-2.5%，超超临界机组可提高效率约5%)，可靠性好，环保指标先进；可复合变压运行，调峰性能好；（1）在低负伤时效率高；（2）具有良好的启动性能；（3）具有良好的负荷适应性。蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短，加之级问压差大，影响内效率，因而超临界及超超临界参数更适于大容量机组。song256.2建设有大容量火电机组群的大电厂世界上2000MW以上大型火电厂有82座，其中4000MW以上的5座，3001MW～4000MW的24座2501～3000MW的24座，2000～2500删的有29座。世界最大的燃褐煤和燃烟煤的火电厂分别是波兰的贝尔哈托夫电厂和南非的肯达尔电厂，最大的燃气和燃油电厂分别是俄罗斯的苏尔古特第二火电厂和日本鹿岛火电厂，其装机容量分别为4320MW／4116MW，4800MW和4400MW我国目前最大的火力发电厂———浙江北仑发电厂终于全面建成；该厂总装机容量达300万千瓦。（共6台600MW机组）song266.3燃气，蒸汽联合循环（CombinedCvcle，简称CC或GTCC）联合循环就是把在中低温区工作的蒸汽轮机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环的叠置，组成一个总能系统循环，由于它有很高的燃气初温（1200℃～1500℃）和蒸汽作功后很低的终温（30～40℃），实现了热能的梯级利用，使总的循环效率很高。song27燃油或燃气的联合循环的主要优点a)热效率高，目前为50%～55%，2000年以后渴望达到60%～61%；b)低污染，环保性能好；c)运行灵活，可日启停、调峰性能好；d)单位容量投资较低，简单燃气轮机每千瓦投资为l00～300美元／kW，汽轮发电机组为600～1000美元／kW，而联合循环发电机组为280～530美元／kW；e)标准的模块化设计，建设周期短，可分阶段建设，一年内即可发出60％～70％额定负荷；占地少，仅为PC＋FGD发电厂占地的1／3；f)节水，为同容量常规电站用水量的1／3；我国大陆以煤为主要发电一次能源，目前联合循环机组容量仅占全国发电容量的1．5％。song286.4多联产发电技术6.4.1热电联产指的是火电机组在发电的同时，用抽汽或背压机组的排汽进行供热，由于实现了热能的梯级利用，其总的能源利用率为80％～90％。如果联合循环机组用于热电联产，即高作功能力的燃气（1000℃以上）在燃气轮机中做功，其排气在余热锅炉中产生中等作功能力的蒸汽（500℃以上），驱动汽轮机继续做功，其低作功能力的抽汽或排汽用于工业或生活用汽用热，形成联合循环热电联产（图），其总的能源利用率可达80％～90％（理论极限为93％）。热电联产比热电分产可节约能源30％左右。我国有50万台工业锅炉，年耗煤4亿吨，平均容量2．28吨／时，如果其供热量的一半由热电联产供给，则年可节煤1．2亿吨。song296.4.2热电冷三联产热电冷三联产指锅炉产生的蒸汽在背压汽轮机或抽汽汽轮机发电，其排汽或抽汽，除满足各种热负荷外，还可做吸收式制冷机的工作蒸汽，生产6～8℃冷水用于空调或工艺冷却.热电冷三联产的优点：（1）蒸汽不在降压或经减温减压后供热，而是先发电，然后用抽汽或排汽满足供热、制冷的需要，可提高能源利用率；（2）增大背压机负荷率，增加机组发电，减少冷凝损失，降低煤耗；（3）保证生产工艺，改善生活质量，减少从业人员，提高劳动生产率；代替数量大、型式多的分散空调，改善环境景观，避免“热岛”现象。song306.4.3热、电、煤气三联产煤中挥发份和部分固定碳受热后气化，产生城市煤气供万人城镇民用，焦碳送CFBC锅炉中燃烧产生蒸汽，用于热电联产。此外，在电厂中安装蓄热器回收排热或机组起停过程中排汽，可对热负荷移峰填谷；可增加尖峰发电力出力，提高能源利用率和机组稳定运行水平。还有一种双背压凝汽式汽轮发电机，是通过凝结水串联通过凝汽器的两个部分，形成两个不同的背压。由于改善了蒸汽热负荷的不均匀性，使其平均背压低于传统的单背压汽轮机的背压，可提高循环热效率。song316.5燃气轮机高效热力循环6.5.1程式双流体热力循环（回注蒸汽的燃气轮机热力循环）指余热锅炉产生的过热蒸汽，与压气机来的高温高压空气一起进入燃烧室，燃料燃烧产生的燃气和被加热到燃气初温的蒸汽，一起进入燃气轮机中作功，形成燃气、蒸汽在同一台燃机中膨胀作功的双流体热力循环。该循环燃机功率