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1、电力生产根本学问教案电力生产的任务及特点一、电力生产与电力工业电力生产是指把各种一次能源，包括化石燃料(煤炭、石油和自然气等)、可再生能源(水能、风能、太阳能、潮汐能、地热能和生物质能等)以及核能转换成电能，并输送和安排到电力用户。从事电能生产、传输和销售的行业称为电力工业，一简称电业。电业是能源工业的重要组成局部，是进展国民经济的根底产业，是现代社会必不行少的公用事业。电力工业的根本任务是向各种电力用户供给充分、牢靠、合格、价格合理的电能和优质效劳。二、电力生产的特点电力工业在国民经济和社会进展中之所以起着如此重要的作用，是由于电力生产及其产品一电能具有如下特点:(l)电力生产可以把各种一次
2、能源转换为便于输送和安排的电能，没有这种转换，很多一次能源，如水能、核能和风能等，甚至不能直接而广泛地加以利用。(2)电能可以便利地转换成机械能、热能、光能和化学能等多种其他形式的能; (3电能是最清洁和可以最准确地定时、定点和定量加以利用的能源。此外，电力生产还有一个格外重要的特点，即电能的生产、输送、安排直到用户的使用是在同一瞬间完成的。由于目前电能还不能大规模的储存，因此电力生产的各个环节必需随时保持平衡，并与电力的使用(用电)随时保持平衡，形成一个完整的、高度协同动作的电力系统。三、电力生产的主要环节电力生产过程包括电能的生产、输送和安排，因此严格地讲，电力生产应包括发电、输电和配电三
3、个主要环节。用电本应是电能使用和消费的过程，但由于电力的特点是产、供、销瞬时完成的，因此用电需求的变化和对用电需求的把握会实时影响着电力生产的过程。1、.发电电力生产的发电环节是利用电能生产设备将各种一次能源或其他形式的能转换成电能。生产电能的主要方式有:火力发电、水力发电、核能发电、地热发电、风力发电、太阳能发电.、潮汐能发电、生物质能发电和燃料电池发电等。2.输电电力生产的输电环节是把电能从其生产之处传输到其使用和消费处，即从发电厂或发电中心把电能输送到电力用户或电力负荷中心。由于发电厂发出的电力是三相沟通电，所以输电大都承受三相沟通输电方式。输电承受的电压越高，则可输送的距离就越远，可输
4、送的电功率(容量)就越大。电力工业消灭的初期，发电厂建在电力用户四周，以发电机电压直接向用户送电。随着电力生产规模和负荷中心规模的扩大，发电中心，如大型火电基地、水电基地和核电基地，均远离电力负荷中心，并且输电容量也越来越大，致使输电电压不断提高， 间续消灭了高压输电110kV)，超高压输电(330，500，750kv)和特高压输电(1000 kv 及以上)。3.配电电力生产的配电环节是从输电环节承受电能，并依据各类用户的不同需求，将电能安排到各行各业的用户，以最少的消耗向用户供给连续牢靠、质量合格且价格合理的电能。配电环节应依据用户的重要性和对电力的依靠程度分门别类加以对待。有些用户对电力牢
5、靠性要求很高，电力中断即会造成重大经济损失，甚至危及人的生命和国家安全。有些用户则对电能质量要求很高。电能质量包括电压质量、频率质量和波形质量。配电环节供给应用户的电力，其电压和频率、波动应在允许的范围之内，波形的畸变也应符合标准。配电环节必需要有牢靠的配电网络，承受先进的配电自动化技术、电能质量把握技术和现代电能计量技术，以便向用户供给充分牢靠、质量合格和价格合理的电能。4，变电变电是电力生产的重要组成局部，它寄于上述电力生产的三个主要环节之中。在发电环节中，发电设备发出的电力具有较低的电压(6.3kv 至 20kV)，需要通过变电局部将其提升到输电电压后送人输电环节，因此发电厂设有升压站或
6、称升压变电所。在输电环节中，不同电压的输电网之间和输电线路的交汇处，变电所则起变换电压，把握电力流向和电压调整的作用。为了将电力送至配电环节，输电环节中的变电局部需把电压降至配电网的电压。在配电环节中，电压需经屡次变换才能降至电力用户所承受的用电电压，这里变电不仅起变换电压的作用，同时还起把握电力流向、安排电力和保证电压质量的作用。四、电力系统的构成电力系统是由电力生产各个环节的设备与电力用户的用电设备(J 电力消费环节)，以及相应的关心系统，按规定的技术和经济要求构成的，从而完成电能从生产、输送、安排直至使用整个过程的统一系统。电力系统中包括发电、变电、输电和配电、用电设备，它们构成电力系统
7、的一次系统，实现电能的生产和消费全过程。电力系统还包括继电保护和安全自动装置。调度自动化设备和通信设备，以及计算机和电子信息化设备等相应的关心设备，它们构成了二次系统，以保证整个电力系统的安全牢靠运行和经济运营。电力系统中将一次能源转换成电能(即从事电能生产 )的局部称发电厂，依据承受的一次能源不同分别为火力发电厂，水力发电厂和核电厂等。_ 电力系统中从事电能输送、变换和安排的局部称电力网，它包括输电网和配电网。输电网和配电网有不同的电压等级，不同容量的发电厂和电力用户应分别接人不同电压等级的输电网和配电网。大型发电厂应接人超高压输电网(330kV 和 s01，大中型发电厂可接人高压输电网(2
8、20kV)，小型发电厂可直接接入配电网。配电网也分为高压配电网、中压配电网和低压配电网，电力用户也按其用电容量的大小分别接入不同电压等级的配电网。电力系统构成的示意图如图 l 一 1 所示。火力发电厂一、概述通过化石燃料的燃烧将化学能转化为热能，再用动力机械转换为机械能驱动发电机发电的技术称为火力发电。实现这种电能转换技术的工厂称为火力发电厂。其中完成.卜述能量转换过程的设备组合称为火力发电机组。火力发电的燃料构成主要是自然界隐藏量极为丰富的化石燃料，包括固体燃料(主要为煤炭)、液体燃料(主要为原油及重油、柴油等石油制品)、气体燃料(主要是自然气、液化自然气、液化石油气、煤层气及由煤炭转换的各
9、种煤气 )。火力发电主要有蒸汽动力发电、内燃机发电、燃气轮机发电以及燃气一蒸汽联合循环发电。在上述发电根底上进展起来的热电联产电厂，使火电机组既发电又供热，进一步提高了热能的利用率。在火力发电厂中，最主要的是蒸汽动力发电厂，本局部所表达的火力发电厂即系指蒸汽动力发电厂。它一般利用锅炉产生蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机，由汽轮机带动发电机发电。(一)火力发电厂的分类火力发电厂通常依据蒸汽参数来分类。蒸汽参数指蒸汽的压力(汽压)和温度(汽温)。汽压的单位是 Pa(帕)，汽温的单(机组)的蒸汽参数较低，容量较大的电厂(机组)的蒸汽参数较高。电厂或发电机组的容量单位是 kW(千瓦)。容量较小的电厂(机组)的蒸
10、汽参数较低，容量较大的电厂(机组)的蒸汽参数较高。(二)火力发电厂的燃料火力发电厂的燃料主要有以下三种:(l)煤。煤的成分有碳、灰分、水分和挥发物。(2)油。主要是重油，即炼油厂从石油中提炼出汽油、煤油、柴油等以后剩下的油。(3)气。主要是自然气，还有焦炉煤气、高炉煤气等。二、火力发电厂的根本生产过程火力发电厂的主要生产系统包括汽水系统、燃烧系统及电气系统。其生产过程分述如下。(一)汽水系统火力发电厂的汽水系统(或称热力系统)，如图 2 一 1 所示。汽水系统包括山锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热成为过热蒸汽
11、，然后经管道送人汽轮机。在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流淌的蒸汽冲动汽轮机的转子，带动发电机发电。在膨胀过程中，蒸汽的压力和温度不断降低，最终排人凝汽器。在凝汽器中，汽轮机的排汽被冷却水冷却，分散成水。凝汽器下部的分散水由分散水泵升压后流经低压加热器和除氧器，提高水温并除去水中的氧(以防止腐蚀炉管等)，再由给水泵进一步升压，然后经高压加热器打回锅炉(给水泵以后的分散水称为给水)。汽水系统中的蒸汽和分散水总有一些损失，必需不断向系统补充经过化学处理的水或蒸馏水。补给水通常加人除氧器中。实际上高参数大容量火电机组的汽水系统(热力系统)比图 2 一 1 所示要简单得多。(二)燃烧系统锅炉的燃烧系统，
12、如图 2 一 2 所示。燃烧系统包括锅炉的燃烧局部及输煤、除灰系统等。煤由皮带输送到锅炉房煤斗，进人磨煤机中磨成煤粉，然后和经过预热的空气一起喷入炉内 燃烧，烟气经除尘器后由引风机抽出，经烟囱排人大气。 炉渣和除尘器下部的细灰通常由灰渣泵排至灰场。燃用液体燃料的锅炉仅需设置液体燃料储运系统，包括燃料油库、油泵房等。燃用气体燃料时，在厂内可不设储运设施，仅配置调压站和安排管路。燃用液化自然气或液 化石油气时，需设置独立的液化气接收、储存和气化站(厂)。(三)电气系统发电机发出的电除电厂自用部格外，一般由主变压器上升电压后，经高压配电装置和输电线路向外供电。电厂自用局部通常由厂用变压器降低电压后，
13、经厂用配电装置和电缆供厂内各种辅机及照明等用电。火电厂的整个生产过程和主要设备的概况，如图 2 一 4 所示。四)发电效率火电厂生产过程中，各个环节都有能量损失。假设以电厂锅炉燃用煤的发热量作为 100%， 则各种参数电厂的能量损失和发电效率大致如表 2 一 3 所示提高火电厂效率的方法除提高锅炉、汽轮机等设备的制造、运行水平外，主要是提高蒸汽参数和承受中间再热。进人汽轮机的蒸汽参数越高，它的含热量也越高，但排汽潜热损失变化不大。因此，当进汽参数提高时，转变为机械能的热量相对增加，从而提高了发电效率。中间再热就是把在汽轮机内已经局部膨胀后降低了汽压、汽温的蒸汽，引人锅炉内的中间再热器中重加热(
14、如图 2 一 5 所示)，一般使汽温提高到初蒸汽温度，然后再引回汽轮机中、低压局部连续做功。中间再热约可相对提高效率 5%一 6%，同时可以降低汽轮机低压局部蒸汽中的水分，有利于安全经济运行。我国已有一批 125、200、300 及以 600IMW 的中间再热式机组投入运行。提高发电效率的另一途径是利用供热式汽轮机的抽汽或排汽的潜热供生产及采暖用，从而削减或完全避开凝汽器中排汽的热量损失。热电厂就是这样的既发电又供热的热能综合利用电厂，它的发电效率可达父%一 so%，但供热管道消耗钢材较多。锅炉设备锅炉是生产蒸汽的设备。燃料在锅炉内燃烧，将化学能转变为热能，使水变成蒸汽，经管道送到汽轮机。(一
15、)锅炉的容量 t 和设备构成1. 锅炉的容童锅炉的容量也叫蒸发量，单位是 t(吨)。锅炉的蒸汽参数是指锅炉出日处过热蒸汽 的汽压和汽温。我国目前系列生产的锅炉， 如表 2 一 4 所示(不包括低温低压锅炉)。.2. 设备构成锅炉设备的构成，如图2 一 4 及图 2 一6 所示。锅炉设备由锅炉汽水局部、燃烧局部、锅炉附件和锅炉辅机构成，如表 2 一 5 所示。 水冷壁、过热器、省煤器和空气预热器统称为锅炉的受热面。其中布置在锅炉尾部烟道中的省煤器和空气预热器，又称为尾部受热面。(二)锅炉的汽水局部L、锅本体锅本体的作用是产生饱和蒸汽。在生产蒸汽的过程中，锅炉内的水必需不断流淌， 假设不流淌或流淌太慢，炉管就会因过热而被烧坏，造成爆管事故。依据水流淌的方式，锅炉可以分为以下三种型式。(l)自然循环锅炉。自然循环锅炉的蒸发局部包括汽包、水冷壁、联箱、上升管及下降管等，如图 2 一 6 和图 2 一 7 所示。 汽包是一个由钢板制成的圆筒。水冷壁由沿炉膛四周紧靠炉墙内壁垂直排列的很多钢管组成，它的作用是产生蒸汽和保护炉墙不致烧坏.。水冷壁的上、下联箱分别由上升管和下降管与汽包连接， 组成一个闭路循环(有的水冷壁管上端直接与汽包连接，没有上联箱)。当煤在炉膛内燃烧时，水冷壁中水的温度渐渐上升，到达肯定温度时，水就开头沸腾，这
