(完整版)火力发电厂工艺系统简介-主系统

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火力发电厂主要的八大系统火力发电厂主要的三大设备2火力发电厂的主要设备及系统1.3火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火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火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轴封加热器火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火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火力发电厂的构成及工作过程概述1.3火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火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火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火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火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火力发电厂动力循环朗肯循环是火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火力发电厂动力循环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火力发电厂动力循环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火力发电厂动力循环1.4火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火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火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。几乎所有火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火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火力发电厂动力循环4热电循环1.4火力发电厂动力循环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火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火力发电厂动力循环（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火力发电厂动力循环（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%~90%；燃气轮机排气含氧量少，需补充空气；随着补燃量增加，冷却水量增加；汽轮机可单独运行；1.4火力发电厂动力循环（4）正压锅炉联合循环特点：以压气机代替锅炉的送风机；锅炉与燃烧室合二为一；锅炉体积可减小；锅炉启动只需7~8min；汽轮机不能单独运行；1.4火力发电厂动力循环（1）PFBC-CC把8mm以下的煤粒和脱硫剂石灰石，加入燃烧室床层上，在通过布置在炉底的布风板送出的高速气流作用下，形成流态化翻滚的悬浮层，进行流化燃烧，同时完成脱硫，这种燃烧技术叫流化床燃烧技术。按燃烧室运行压力的不同，分为常压流化床AFBC和增压流化床PFBC；按流化速度和床料流化状态不同，二者又可分为鼓泡床BFBC和循环流化床CFBC。1.4火力发电厂动力循环6新型燃煤联合循环（2）IGCC（整体煤气化燃气-蒸汽联合循环）IGCC是先将煤在2~3MPa压力下气化成可燃粗煤气，气化用的压缩空气引自压气机，气化用的蒸汽从汽轮机抽汽而来。粗煤气经净化（除尘、脱硫）后供燃气轮机用，其排气引至余热锅炉产生蒸汽，供汽轮机用。以煤气化设备和燃气轮机余热锅炉取代锅炉，将煤的气化、蒸汽、燃气的发电过程组成整体，故称为IGCC。1.4火力发电厂动力循环其原理图如下:IGCC工作原理图核燃料在反应堆中进行可控链式裂变反应，将裂变产生的大量热量带出反应堆的物质称为冷却剂（水或气体），再通过蒸汽发生器将热量传给水，水被加热成蒸汽供汽轮机拖动发电机转变为电能。冷却剂释热后，通过冷却剂循环主泵送回反应堆去吸热，不断地将反应堆中核裂变释放的热能引导出来，其压力靠稳压器维持稳定。核电站的反应堆和蒸汽发生器相当于火电厂的锅炉，有人称为原子锅炉。1.4火力发电厂动力循环7原子能发电循环核电站工作原理图火力发电厂的类型1.5发电厂的类型1.按产品分①发电厂只生产电能，在汽轮机做完功的蒸汽，排入凝汽器凝结成水，所以又称凝气式电厂。②热电厂既生产电能又对外供热，供热是利用汽轮机较高压力的排汽或可调节抽汽送给热用户。2.按使用的能源分①火力发电厂以煤、油、天然气为燃料的电厂称为火力发电厂，简称火电厂。②水力发电厂以水作为动力发电的电厂。其生产过程是由拦河坝维持的高水位的水，经压力水管进入水轮机推动转子旋转，将水能转变成机械能，水轮机带动发电机旋转，从而使机械能变为电能，在水轮机做完功后的水流经尾水管排入下游，其生产流程如图11正向（绿色）所示。1.5发电厂的类型水库水库1342图11水力发电厂与抽水蓄能电厂示意图1、2—调压井3—水电站4—变压器1.5发电厂的类型③原子能发电厂与火力发电相比较，水力发电具有发电成本低、效率高、环境污染小、启停快、事故应变能力强等优点，但需要修筑大坝，投资大，工期长。我国水力资源丰富，从长远利益看，发展水电将取得很好的综合效益。因此，国家把开发水力资源放在重要的位置。3.按汽轮机的进汽参数①中低压机组（进汽压力＜3.43MPa）②高压机组（进汽压力为8.83MPa）③超高压机组（进汽压力为12.75-13.24MPa）④亚临界机组（进汽压力约为16.17MPa）⑤超临界机组（进汽压力＞24.2MPa）1.5发电厂的类型⑥超超临界机组（进汽压力＞30MPa）1.5发电厂的类型4.其他类型的发电厂①燃气—蒸汽轮机发电厂。利用燃气—蒸汽联合循环动力装置，能充分利用燃气轮机的余热发电，因此热效率高，净效率可达43.2%。②抽水蓄能电厂。将电力系统负荷处于低谷时的多余电能转换为水的势能，如图11反向（红色）所示。在电力系统负荷处于高峰时又将水的势能转换为电能的电厂。1.5发电厂的类型③太阳能发电厂。一种是将太阳光聚集到一个容器上，加热水或其他低沸点液体产生蒸汽，带动汽轮发电机组发电；另一种是用光电池直接发电。④地热发电厂。利用地下热水经扩容器降压产生蒸汽，或通过热交换器使低沸点液体产生蒸汽，通过汽轮发电机组发电。⑤风力发电厂。利用高速流动的空气驱动风车转动，从而带动发电机发电。1.5发电厂的类型⑥垃圾电厂。将燃烧垃圾产生的热能转换成电能，既环保又节能。火力发电厂主要包括火力发电厂、原子能发电厂、太阳能发电厂和地热发电厂等。截至2008年底，中国发电装机容量达到71329万kW，居世界第二位，仅次于美国。其中，火电55400万kW，占77.66％。从历史的发展过程来看，蒸汽动力装置的进步一直是沿着提高参数的方向前进的。提高蒸汽参数与扩大机组容量相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。根据能源资源状况和电力技术发展的水平，发展高效、节能、环保的超（超）临界火力发电机组势在必行。1.6火力发电厂的发展趋势1.继续提高超临界火电机组效率1.6火力发电厂的发展趋势（1）采用高初参数，大容量的超超临界机组世界第一台，1959年（美国），125MW，31MPa，621/566/566℃。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。