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1、火力发电厂的 组成及系统分析陈海平*1主 要 内 容 我国电力工业的发展现状 火力发电厂简介 热电厂概述 热电厂的设备组成及系统分析 现代新型动力循环我国电力工业的发展现状n 中国能源消费结构 2004年一次能源消费中：l 石油占22.7%；l 煤炭占67.7%；l 天然气占2.6%；l 水电等其它能源占7.0%。 n 全国总发电量及其构成（1995-2005.10）时间时间全国 总发总发 电电量 亿亿度水电电火电电核电电亿亿度%亿亿度%亿亿度%199510069186818.55807380.181281.27199811577204317.65938881.091411.222000136
2、88244317.841107980.931661.21200114780257517.421202081.331741.18200216542274616.61352281.72501.52200319052281314.81579082.94702.46200421870328015.01807382.65102.332005（1 -10）197513089.8 515.6416109.7 681.56448.6 52.27n 全国电力装机容量2004.4全国电力装机容量达到4亿KW ；到2005年12月底，电力总装机容量 已经达到5亿KW。到2004年底，火电、水电、核电、风 电在电力总
3、装机中的比重分别为73.7%, 24.5%, 1.6%, 0.2%。30万千瓦及以上 机组占火电装机总量的42%。 预计“十一五”期间，大机组以及核电、 风电的比重还会有较大提高。 n 发电厂类型及装机容量规划建议 （装机容量：万千瓦） 时间时间 发电发电 厂类类型 总总装机容量 2000年2010年2020年32740 58770 93000 水电电 装机容量 7930 15000 22000 所占比例 24% 25.5% 24%煤电电 装机容量 23700 40000 60000 所占比例 73% 68% 63% 气电电 装机容量 700 2000 5000 所占比例 2% 3.4% 5%
4、 核电电 装机容量 210 1170 4000 所占比例 0.6% 2% 4% 新能源（风风，太阳 ，生物质质，地热热等 ）装机容量 240 600 2100 所占比例 0.7% 1% 2% n 我国火电机组运行技术参数n 我国目前运行的超临界机组 其中河南沁北600MW机组为国产第一台 超临界机组，在建的还 有安徽宿州电厂，江西黄金埠电厂，利港电厂等。 国外已经发展超超临界机组，P30MPa；t580。日本1967年从美国引进第一台600MW机组， 到1984年，共有73台投运。其中600MW机组 31台，700MW机组9台，1000MW机组5台， 蒸汽参数24.1MPa/538/566 ;
5、目前世界超临界机组已有600余台。超临界和超超临界区分二种观点： 日本：24.1MPa/538/538超临界 24.1MPa/593/593超超临界 欧洲：24.7MPa/542超临界 24.7MPa/600超超临界n 世界主要国家人均电力指标人均装机容量 kW/人人均发电 量kWh/人人均用电量 kWh/人 中国0.35 （2004年） 0.530.55 （2010年） 0.790.86 （2020年）1500 （2004年）1463 （2003年） 24242500 （10年） 35703857 （20年） USA3.09 （1999年）13290 （2004年）12834 （1998年）
6、Japan2.00 （1999年）8250 （2004年）6457 （1999年）France2.08 （1998年）7520 （2004年）6786 （1998年）Germany1.50 （1997年）6780 （2004年）5950 （1998年）Russia1.47 （1998年）5316 （2004年）5056 （1999年）Brazil1850 （2004年）Canada3.64 （1999年）18287 （1999年）15975 （1999年）世界平均2390 （2004年）火力发电厂简介生产电能的方式：火力、水力、核能、风 力、太阳能、潮汐能和地热发电等。以火 力、水力、核能发电
7、为主，到2004年底， 火力发电约占73.7%。 火力发电厂的概念：利用煤、石油或天然 气等作为燃料的发电厂称为火力发电厂， 又称化石燃料发电厂或常规发电厂。火力发电厂的任务：有效地将化石燃料中 蕴藏的化学能转化为电能，服务于人类。u 火力发电厂的能量转换过程 燃料的化学能转化为热能在锅炉设备中 实现；热能转化为机械能在汽轮机中实现；机械能转化为电能在发电机中实现。u 火力发电厂的主要参数和指标 火力发电厂的分类按 使 用 燃 料 分燃煤电厂：燃煤有无烟煤、半烟煤、烟煤 、褐煤和低质煤五大类；燃油电厂：燃油有重油、柴油和原油；一 般不发展燃油电厂；燃气电厂：燃气有天然气、人工煤气和地 下气化煤
8、气；到目前已通过捆绑招标的 方式定购55台燃气轮发电机组，约5000万 kW。按 蒸 汽 压 力 分低压电厂：蒸气初压力为0.12-1.47MPa；中压电厂：蒸气初压力为1.96-3.92MPa；高压电厂：蒸气初压力为5.88-9.8MPa；超高压电厂：蒸气初压力为11.8-13.7MPa；亚临界压力电厂：蒸气初压力为15.7-17.7MPa；超临界压力电厂：蒸气初压力22.2MPa；超超临界压力电厂： P030MPa ，或 t0 580按使 用 性质 分基本负荷电厂：承担电网中基本负荷的电厂 ； 调峰负荷电厂：承担电网中调峰负荷（中 间负荷或尖峰负荷）的电厂。按供 电 方式 分孤立电厂：不与
9、电网相联而独立供电的电厂 ； 联网电厂：接入电网联合供电的电厂。按企 业 性质 分区域电厂：地区性的主要电厂；自备电厂：企业自备电厂；热电厂：同时供电和供热的电厂。热电联 产按 原 动 机 分汽轮机发电厂：由汽轮发电机组发电的电厂 ，其中可分为凝汽式、背压式和抽汽式；内燃机发电厂：由柴油机、汽油机或煤气 机发电的电厂，容量均较小；燃气轮机发电厂：由燃气轮发电机组发电的 电厂燃气-蒸汽联合循环发电厂：由燃气轮机和 利用其排气的余热锅炉-汽轮发电机组联 合发电的电厂。 我国火力发电厂的主要参数 火力发电厂的效率及其热经济性指标火力发电厂的效率：燃料所提供的化学能最终 转换成电能的百分率。 1 锅炉
10、效率： 现代电站锅炉效率可达90-93%。 2 汽轮机绝对内效率（实际循环热效率）： 随着蒸汽参数的提高及机组容量的增大，汽轮机的实 际循环热效率也相应提高。亚临界、超临界机组大约 在38-40%，超超临界机组大约在47%左右（如 ALSTON公司生产并在Nordjylland电厂即是。） t0=700，效率为52-55%可能代表10-20年后的上限。 该效率对全厂热效率影响最大。3 汽轮发电机组汽耗率： 现代凝汽式汽轮机组的汽耗率为3kg/kWh。不能用 汽耗率来进行不同机组之间运行热经济性的比较。 4 汽轮发电机组热耗率： 现代凝汽式汽轮机组的热耗率为7800-8100 kg/kWh。能
11、用热耗率来进行不同机组之间运行热经济性的比较。5 发电标准煤耗率、供电标准煤耗率： 大型火力发电机组的发电标准煤耗率为0.33kg标 准煤/kWh左右。 6 发电热效率（电厂毛热效率）： 7 供电热效率（净热效率）： 8 厂用电率：火力发电厂的能量损失和发电效率（%）u 火力发电厂的生产流程和主要设备 主要设备：三大主机l锅炉l汽轮机l发电机 辅助设备l凝汽器、变压器；l送、引风机；l磨煤机、给粉机等；l各种泵：给水泵、循环水泵、凝结水泵等 ；l除尘器；l油系统设备；l各种加热器、阀门等。锅 炉煤粉锅炉及其辅机工作流程图锅炉及其辅助设备系统简图锅炉蒸汽参数对锅炉受热面型式影响自然循环：靠水和蒸
12、汽密度差而循环流动， 主要应用于亚临界以下（即18.15MPa以下） 的锅炉。强制循环：借循环系统中的循环泵使汽水循 环，可以应用于亚临界以下的锅炉及压力 18.15到19.62MPa的锅炉。直流锅炉：水、汽水混合物、蒸汽是由于给 水泵的压力而流动的，因此称为直流锅炉。 由于参数过高，则由于汽水不容易或不可能 用汽包来分离，就只有采用直流锅炉。其优 点是省去沉重而难于制造的汽包，缺点是给 水质量要求较高，对自动控制系统的要求也 较高，给水泵消耗能量较大，因此一般只有 在锅炉参数为高压或超高压时才开始采用。锅炉燃烧方法选择 链条炉排优点：设备简单，能耗低缺点：燃烧效率低，对煤的粒度、焦结性敏感，
13、对燃料适应性差 煤粉炉（适用于35T/h以上的锅炉）固态排渣煤粉炉：电站应用最普遍，世界上最大的锅炉容量达1300MW，小型煤粉炉能耗高，养护困难。液态排渣煤粉炉：优点是能烧灰熔点低和挥发份含量低的煤，排渣可直接作建筑材料；缺点是对灰熔点和灰粒度敏感，火侧腐蚀等事故，尤其采用传统的燃烧技术，NOx排放高。 流化床燃烧燃烧温度低，NOx生成少，燃烧灰熔点低的煤不会结渣。u 汽轮机-汽轮机又名蒸汽透平，是将蒸汽的热 能转换成机械能的一种旋转式原动机。u 汽轮机的分类u 国产汽轮机类型的代号u 组成：l转子：转动部分l静子：静止部分l控制部分汽 轮 机汽轮机的分类分类方法：l按工作原理l按热力特性l
14、按汽流方向l按用途l按进汽参数l按功率 按工作原理分：冲动式汽轮机-由冲动级组成，蒸汽主 要在喷嘴中膨胀，在动叶中只有少量膨胀 。反动式汽轮机-由反动级组成，蒸汽在 喷嘴和动叶中膨胀程度相同。由于反动级 不能做成部分进汽，故调节级采用单列冲 动级或复速级。 按热力特性分：凝汽式汽轮机-排汽在高度真空状态下进入凝汽 器凝结成水，有些小汽轮机没有回热系统，成为纯凝汽 式汽轮机。背压式汽轮机-排汽直接用于供热，没有凝汽器 。当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前 置式汽轮机。调节抽汽式汽轮机-从汽轮机某级后抽出一定 压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由 于热用户对供热压力有一定的
15、要求，需要对抽汽压力进 行自动调节，故称为调节抽汽。根据用户需要，有一次 调节抽汽和两次调节抽汽。抽汽背压式汽轮机-具有调节抽汽的背压式汽 轮机。中间再热式汽轮机-进入汽轮机的蒸汽膨胀到 某一压力后，被抽出送往锅炉的再热器进行再热，再返 回汽轮机继续膨胀做功。混压式汽轮机-利用其他来源的蒸汽引入汽轮机 相应的中间级，与原来的蒸汽一起工作，常用于工业生 产的流程中，作为蒸汽热能的综合利用。 按汽流方向分：轴流式汽轮机-组成汽轮机的各级叶栅 沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴 向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机 。辐流式汽轮机-组成汽轮机的各级叶栅 沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势 是沿半径方向的。 按用途分：电站汽轮机-用于拖动发电机，汽轮发电 机组需按供电频率定转速运行，故也称为定转 速汽轮机，主要采用凝汽式汽轮机。也采用同 时供热、供电的汽轮机，通常称为热电汽轮机 或供热式汽轮机。 工业汽轮机-用于拖动风机，水泵等转动 机械，其运行速度经常是变化的，也称为变转 速汽轮机。 凝汽式供暖汽轮机-在中低压缸连通管 上加装蝶阀来调节供暖抽汽量，抽汽压力不像 调节抽汽式汽轮机那样维持规定的数值，而是 随流量大小基本上按直线规律变化。 按进汽参数（压力）分：低压汽轮机 新蒸汽压力小于1.5MPa中压汽轮机 新蒸汽压力为2.0-4.
