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1、2018/10/3,1,动力工程,主讲：付忠广 教授 能源与动力工程学院 010-80798469,2018/10/3,2,第 三 章,热力发电厂,2018/10/3,3,本章内容,第一节 热力发电厂概述 第二节 发电厂的热力系统 第三节 发电厂的燃料输运、除灰和供水系统 第四节 热力发电厂的主厂房布置,2018/10/3,4,第一节 热力发电厂概述,热力发电厂：利用热能动力装置来生产电能的工厂，称为热力发电厂或火力发电厂。 主要特点：鉴于热力发电厂的产品（电能或热能）是无法储存的，发电厂只能是随产随销，并需做到产销之间的严格协调，否则就难以保证产品的质量。所以发电厂的生产必须具有高度的安全
2、性、可靠性和机动性。,2018/10/3,5,大唐托克托电厂,2018/10/3,6,一热力发电厂技术发展动态,世界电力的技术发展动态特点： 火电机组向超高参数、大容量、高效率和建设大电厂方向发展 洁净煤发电技术异军突起 电力工业管理体制和经营方式的变革普遍展开 地区性垄断经营型。如：日本、法国、意大利。 发电市场开放型。如：美国。 输电线路公用化、发电市场自由化。美国以此作为进一步变革的方向。 发、输、配电分离经营型。如：英国。 电业股份化类型。如俄罗斯。 在一片私有化、民营化、股份制的潮流中，法国电力公司（EDF）独树一帜，坚持国有化。这是因为法国以核电为主，1996年核电装机占55.8，
3、核电发电量占82，而核电由于投资太大不宜民营。,2018/10/3,7,中国电力行业特点,具有很强的计划性（核定发电量、核定上网电价、各种税费政策） 电力生产以火力发电为主，水力发电次之，其他如燃气电站、核电、新能源发电等所占比重较小 电力需求增长存在地区性不平衡状况 电力企业规模越大，效益就越好；规模较小的企业相对缺乏竞争力 “厂网分开、竞价上网”成为今后的发展的方向 “西电东送”战略的加紧实施对未来电力企业的经营影响越来越大,2018/10/3,8,我国能源发展战略,根据电力规划，我国制定了20042020年“以煤炭为主体，电力为中心，油气和新能源全面发展”的能源发展战略。,2018/10
4、/3,9,二热力发电厂建设选址考虑因素,发电厂的厂址选择工作一般分规划选厂和工程选厂两个阶段，并分别作为初步可行性研究和可行性研究的主要工作内容之一。 规划选厂与工程选厂的工作内容基本相同，其区别在于，前者范围较广，深度较浅，后者工作范围基本限定，但内容的深度、广度更详尽。,2018/10/3,10,发电厂厂址应避开的地段和地区,(1) 地震断裂地带以及9度以上地震区； (2) 有泥石流、滑坡及危岩滚石直接危害的地段； (3) 岩溶发育程度高的地区和有土洞及地下采空区； (4) 水库坝下地段； (5) 对飞机起落、电信、电视、雷达导航及军事设施有影响的范围内； (6) 国家规定的风景区，森林、
5、自然保护区和水土保持禁垦区； (7) 历史文物古迹保护区； (8) 有重要开采价值的矿藏区； (9) 有爆破危险的范围内。,2018/10/3,11,厂址选择的运作程序,(1) 规划选厂：计划发展部门电网规划管理部门报请国家审批立项。 (2) 工程选厂：项目法人国家电力建设规划管理部门、银行评估报国家批准。 (3) 厂址选择工作要与接入系统，铁路（或码头）可行性研究、工程勘测、环境影响评价等工作协调同步进行。,2018/10/3,12,三发电厂总体规划的基本原则,统筹规划原则 节约用地的原则 其他基本要求,2018/10/3,13,第二节 发电厂的热力系统,2.1 热力系统及主要设备选择原则
6、热力系统定义：将热力设备按照热力循环的顺序用管道和附件连接起来的一个有机整体。 组成：由锅炉本体汽水系统、汽轮机本体热力系统、机炉间的连接管道系统和全厂公用汽水系统四部分组成。,2018/10/3,14,可分为原则性热力系统和全面性热力系统,1. 发电厂热力系统,2018/10/3,15,发电厂原则性热力系统,表明能量转换与利用的基本过程，反映发电厂动力循环中工质的基本流程、能量转换与利用过程的完善程度。 可以通过发电厂原则性热力系统计算出发电厂热经济指标。有时又将发电厂原则性热力系统称为计算热力系统。,2018/10/3,16,N60017.75/540/540型机组发电厂原则性热力系统,2
7、018/10/3,17,发电厂全面性热力系统,发电厂的全面性热力系统是在原则性热力系统的基础上充分考虑到发电厂生产所必须的连续性、安全性、可靠性和灵活性后所组成的实际热力系统。 发电厂中所有的热力设备、管道及附件都应该在发电厂全面性热力系统图上反映出来。这是与原则性热力系统在画法上的根本区别。,2018/10/3,18,发电厂全面性热力系统一般由下列局部系统组成：主蒸汽和再热蒸汽系统、旁路系统、回热加热(回热抽汽及疏水)系统、给水系统、除氧系统、主凝结水系统、补充水系统、锅炉排污系统、供热系统、厂内循环水系统和锅炉启动系统等。,2018/10/3,19,发电厂的全面性热力系统的作用,对电厂设计
8、而言，会影响到投资和各种钢材的耗量； 对施工而言，会影响施工工作量和施工周期； 对运行而言，会影响到热力系统运行调度的灵活性、可靠性和经济性； 对检修而言，会影响到各种切换的可能性及备用设备投入的可能性。,2018/10/3,20,N60016.67/537/5371型机组的发电厂全面性热力系统,2018/10/3,21,2发电厂型式和容量的确定,发电厂的设计，必须按国家规定的基本建设程序进行。 发电厂设计的程序为：初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计。,2018/10/3,22,我国新建或扩建的发电厂以煤为主要燃料。燃烧低热值煤（低质原煤、洗中煤、褐煤等）的凝汽式发电厂宜建在燃料
9、产地附近；有条件时，应建矿口发电厂。 在天然气供应有保证的地区可考虑新建、扩建或改建燃气一蒸汽联合循环电厂，以提高发电厂的经济性，改善电网结构和满足环境保护的要求。,2018/10/3,23,3发电厂原则性热力系统的确定,合理地拟订、正确地分析论证原则性热力系统，是火电厂可行性研究及初步设计中热机部分的主要内容。,2018/10/3,24,拟定发电厂原则性热力系统的主要内容,（1）确定发电厂的型式及规划容量； （2）选择汽轮机； （3）绘制电厂原则性热力系统图； （4）发电厂原则性热力系统计算； （5）选择锅炉； （6）选择热力辅助设备。,2018/10/3,25,4主要设备选择原则,在选择机
10、组容量时，应考虑各国对机组出力等术语定义的解释。通常国际上对大容量机组出力等常用术语有如下定义： 汽轮机组的铭牌出力（turbine rated capacity）是指：汽轮机在额定进汽和再热参数工况下，排汽压力为11.8 kPa，补水率为3时，汽轮发电机组的保证出力。汽轮机组保证最大连续出力（turbine maximum continuous rating，TMCR）是指：汽轮机在通过铭牌出力所保证的进汽量、额定主蒸汽和再热蒸汽工况下，在正常的排汽压力（4.9 kPa）下，补水率为0时，机组能保证达到的出力。汽轮机组在调节汽门全开时（valve wide open，VWO）最大计算出力是指
11、：汽轮机调节汽门全开时，通过计算最大进汽量且在额定的主蒸汽、再热蒸汽参数工况下，并在正常排汽压力（4.9 kPa）和补水率0条件下，机组计算所能达到的出力。超压5（5over pressure，5OP）连续运行。,2018/10/3,26,火电厂最终的汽轮发电机组台数不宜过多，一般以46台、机组容量等级以不超过两种为好。这样可使主厂房投资少，布置紧凑、整齐，备品配件通用率高，占用流动资金少，便于运行管理。 对兼有热力负荷的地区，应采用供热式机组。,2018/10/3,27,2.2 发电厂的回热加热系统,1.作用：利用从汽轮机某些中间级后抽出的蒸汽来加热凝汽器的凝结水和锅炉给水，其目的是提高锅炉
12、的给水温度，从而提高机组的热经济性。2.组成：高压加热器、除氧器、低压加热器、汽封加热器、汽封抽汽器、疏水调整门、疏水器、高加入口联成门和出口逆止门及有关设备和管道。,2018/10/3,28,按介质压力：高压和低压加热器 按汽水介质传热方式分：混合式和表面式 按布置方式分：立式和卧式,回热加热器的类型,2018/10/3,29,低压加热器是汽轮机回热加热系统中处于凝结水泵至除氧器之间的加热器。有表面式和混合式两种。较常用的是表面式管壳式结构，被加热的水在管内流动，加热蒸汽在管外流动。其结构简单，部件采用普通材料。,1低压加热器,2018/10/3,30,2018/10/3,31,高压加热器是
13、位于给水泵至锅炉之间承受高的给水压力和温度的加热器。高压加热器是热力系统中的主要辅机，因其承受的压力高，如发生泄露而不能正常运行时，不仅影响全厂热效率，还要降低整套机组的输出功率。,2、高压加热器,2018/10/3,32,2018/10/3,33,除氧器作用：除去锅炉给水中的氧气和其他不凝结气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化，保证热力设备的安全经济运行。是给水回热系统中的一个混合式加热器，高压加热器的疏水、化学部水剂全厂各处水质合格的高压疏水、排汽等均可汇入除氧器加以利用，减少发电厂的汽水损失。,除氧塔纵向结构图,3、除氧器,2018/10/3,34,2018/10/3,35,除氧塔纵向结构图
14、,卧式除氧头与给水箱组合图,2018/10/3,36,热力系统及其辅助设备,2838,2018/10/3,37,2.3 热电厂的供热系统,热电厂既发电又供热，供热应保证外界热负荷的数量和质量。 热电厂热负荷主要是工业热负荷采暖热负荷。 工业热负荷：石油、化工、纺织、塑料、橡胶等工业企业的某些工艺过程中的热负荷，一般热用户要求的温度较高，非季节性热负荷； 采暖热负荷是指在保持室内温度时，工厂、机关或住宅，用以补偿房屋向外散热损失的热负荷，热用户要求的温度不高，为季节性热负荷。,2018/10/3,38,供热载热质的种类,热电厂对外供热采用的载热质有蒸汽和热水两种。 集中供热条件下，用于输送和分配
15、载热质的管道系统，称为热网。,2018/10/3,39,利用蒸汽对外供热,这种供汽方式由于凝结水回收率低，造成了大量的工质和热量损失，使水处理设备的容量增大，设备投资、运行费用增加，另外还使热电厂对外供热能力下降。,2018/10/3,40,利用热水对外供热,热电厂对外供应的热水，是通过热网加热器利用汽轮机的可调整抽汽或排汽来制取的。,2018/10/3,41,减温减压器,减温减压器是一种将较高参数蒸汽的温度和压力自动降至所需数值的装置。 在热电厂中，减温减压器用以补充汽轮机抽汽的不足和作为供热的备用汽源。,2018/10/3,42,2.4 发电厂的管道、阀门,1发电厂的管道 发电厂的主、辅热
16、力设备是通过管道及其附件连接成整体的。 发电厂的管道包括：管子、管件（异径管、弯管及弯头、三通、法兰、封头和堵头、堵板和孔板等）、阀件及其远距离操纵机构、测量装置、管道支吊架、管道热补偿装置、保温材料等。,2018/10/3,43,管道附件是指安装在管道及设备上的连接、闭路和调节装置的总称，其中包括管件和阀件两大部分。 阀门是管道上最重要的附件之一，阀门的种类较多，其选择、使用是否合理，将直接影响到运行的安全性和经济性。,2管道附件、阀门,2018/10/3,44,阀门类型,(a) 起关断作用：如闸阀、截止阀、旋塞和球阀等。 (b) 起调节作用：如调节阀、节流阀、减压阀和疏水阀等。 (c) 起保护作用：如安全阀、逆止阀和快速关断阀等。,2018/10/3,45,关断阀门,运行时处于全开状态，停止运行时，处于全关状态。,2018/10/3,46,高压管道用关断阀,(a) 闸阀；(b) 截止阀,2018/10/3,47,调节阀门,调节阀用以调节介质流量。 调节阀门不宜作关断阀使用。调节阀门在运行中要经常开关，为防止泄漏不严密，在调节阀门之前要串联关断阀,
