《电厂火力发电厂的基本原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电厂火力发电厂的基本原理（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 火力发电火力发电一、火力发电根本原理一、火力发电根本原理 二、锅炉设备二、锅炉设备 三、汽轮机设备三、汽轮机设备 目录结构目录结构目录结构目录结构四、热力系统及辅助设备四、热力系统及辅助设备 五、火力发电厂投资五、火力发电厂投资评估和使用评估和使用 1第二章第二章 火力发电火力发电2.1 火力发电根本原理火力发电根本原理22.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理1、火力、火力发电厂概述厂概述 火力发电厂是利用化石燃料燃烧释放的热能发电的动力设施，包括燃料燃烧释热、热能电能转换以及电能输出的所有设备、装置、仪表器件，以及为此目的设置在特定场所
2、的建筑物、构筑物和所有有关生产和生活的附属设施。煤、石油、天然气火力发电是利用煤、石油或天然气等燃料的化学能来生产电能的火力发电是利用煤、石油或天然气等燃料的化学能来生产电能的根本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，蒸汽压力推动汽轮机旋转，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。32.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n火力发电是现在电力开展的主力军火力发电是现在电力开展的主力军n“十五期间中国火电建设工程开展迅猛。十五期间中国火电建设工程开展迅猛。n2001年至年至2005年年8月，经国家环保总局审批月，经国家环保总局审批的火电工程达的
3、火电工程达472个，装机容量达个，装机容量达344382MW，其中，其中2004年审批工程年审批工程135个，个，装机容量装机容量107590MW，比上年增长，比上年增长207%；n2005年年1至至8月份，审批工程月份，审批工程213个，装机容个，装机容量量168546MW，同比增长，同比增长420%。如果这些。如果这些火电工程全部投产，届时中国火电装机容火电工程全部投产，届时中国火电装机容量将达量将达5.82亿千瓦，比亿千瓦，比2000年增长年增长145%。2、我国、我国电力开展状况力开展状况 42.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n2006年1
4、2月，全国火电发电量继续保持快速增长，但增速有所回落。n随着冬季取暖用电的增长，火电发电量环比增长较快，当月全国共完成火电发电量2266亿千瓦时，同比增长15.5%，12月份与上月相比火电发电量增加223亿千瓦时，环比增长10.9%。但增速同比回落1个百分点，环比回落3.3个百分点；n2006年1-12月，全国火电发电量为2.3108万千瓦小时，同比增长15.8%，增速高于2005年同期3.3个百分点。2、我国、我国电力开展状况力开展状况 52.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n2007年1-10月，全国火电发电量为2.17108万千瓦小时，比上年同
5、期增长了16.04%。8月份的火电发电量最高，为2.39107万千瓦小时，同比增长了10.19%。n2021年1-12月，全国火力发电量累计产量为2.79108万千瓦小时，2021年1-5月，全国火力发电量累计产量为1.09108万千瓦小时。2、我国、我国电力开展状况力开展状况 62.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n虽然当前火电开展增速减慢，但长远来看，在环保技术进步、发电本钱降低、电力需求增加等积极因素的推动下，火电行业未来开展前景较为乐观。n现在在中国已有局部核电机组，但我国煤炭丰富、电力偏紧的资源特征决定了今后相当长一段时间内，火力发电仍将在
6、电力工业中占据重要地位。n但火电技术必须不断提高开展，才能适应和谐社会的要求。在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响。2、我国、我国电力开展状况力开展状况 72.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理3、火力、火力发电厂分厂分类 一、按蒸汽压力和温度分一、按蒸汽压力和温度分一、按蒸汽压力和温度分一、按蒸汽压力和温度分中低压发电厂中低压发电厂中低压发电厂中低压发电厂 3.92MPa3.92MPa，450450度度度度高压发电厂高压发电厂高压发电厂高压发电厂 9.9 MPa9.9 MPa
7、，540540度度度度超高压发电厂超高压发电厂超高压发电厂超高压发电厂 13.83MPa13.83MPa，540540度度度度亚临界压力发电厂亚临界压力发电厂亚临界压力发电厂亚临界压力发电厂 16.77MPa16.77MPa，540540度度度度超临界压力发电厂超临界压力发电厂超临界压力发电厂超临界压力发电厂 22.11MPa22.11MPa，550550度度度度二、按发电厂装机容量分二、按发电厂装机容量分二、按发电厂装机容量分二、按发电厂装机容量分小容量发电厂小容量发电厂小容量发电厂小容量发电厂 100MW100MW以下以下以下以下中容量发电厂中容量发电厂中容量发电厂中容量发电厂 10025
8、0MW100250MW大中容量发电厂大中容量发电厂大中容量发电厂大中容量发电厂 2501000MW2501000MW大容量发电厂大容量发电厂大容量发电厂大容量发电厂 1000MW1000MW以上以上以上以上82.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理3、火力、火力发电厂分厂分类 三、按燃料分三、按燃料分三、按燃料分三、按燃料分 燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，以垃圾及工业废料为燃料的发电厂；以垃圾及
9、工业废料为燃料的发电厂；以垃圾及工业废料为燃料的发电厂；以垃圾及工业废料为燃料的发电厂；四、按原动机分四、按原动机分四、按原动机分四、按原动机分 凝气式汽轮机发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电凝气式汽轮机发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电凝气式汽轮机发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电凝气式汽轮机发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽厂，蒸汽厂，蒸汽厂，蒸汽燃气轮机发电厂等；燃气轮机发电厂等；燃气轮机发电厂等；燃气轮机发电厂等；五、按输出能源分五、按输出能源分五、按输出能源分五、按输出能源分 凝汽式发电厂只发电，热电厂发电兼供热；凝汽式发电厂只发电，热电厂发电兼供热；凝汽式发电厂只发电，热电
10、厂发电兼供热；凝汽式发电厂只发电，热电厂发电兼供热；六、按效劳规模分六、按效劳规模分六、按效劳规模分六、按效劳规模分区域性火电厂：装机容量较大，一般建造在燃料基地如区域性火电厂：装机容量较大，一般建造在燃料基地如区域性火电厂：装机容量较大，一般建造在燃料基地如区域性火电厂：装机容量较大，一般建造在燃料基地如大型煤矿附近。这类电厂又称为坑口电厂，其电能通大型煤矿附近。这类电厂又称为坑口电厂，其电能通大型煤矿附近。这类电厂又称为坑口电厂，其电能通大型煤矿附近。这类电厂又称为坑口电厂，其电能通过长距离的输电线路供给用户过长距离的输电线路供给用户过长距离的输电线路供给用户过长距离的输电线路供给用户地方
11、性火电厂：多建造在负荷中心，需经长距离运进燃地方性火电厂：多建造在负荷中心，需经长距离运进燃地方性火电厂：多建造在负荷中心，需经长距离运进燃地方性火电厂：多建造在负荷中心，需经长距离运进燃料，它生产的电能供给比较集中的用户料，它生产的电能供给比较集中的用户料，它生产的电能供给比较集中的用户料，它生产的电能供给比较集中的用户92.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理4、火力、火力发电厂厂组成成 现代化的火电厂是一个庞大而又复杂的生产电能与热能的工厂。它由以下5个系统组成。燃料系统：完成燃料输送、储存、制备的系统。燃煤电厂具有卸煤设施、煤场、上煤设施、煤仓、
12、给煤机、磨煤机等设备；燃油电厂备有油罐、加热器、油泵、输油管道等设备。燃烧系统：完成燃料燃烧过程，使燃料化学能转化为蒸汽热能的系统。主要有燃烧器、炉膛、送风机、引风机、除尘器、除灰设备等。102.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理4、火力、火力发电厂厂组成成n汽水系统：完成蒸汽热能转化为机械能的系统。主要有锅炉的汽水局部、汽轮机及其辅助设备，如凝汽器、除氧器、回水加热器、给水泵、循环水泵、冷却设备等。 n电气系统：完成机械能转化为电能的系统。主要有发电机、主变压器、断路器、隔离开关、母线等。n控制系统：完成生产过程中的参数测量及自动化监控操作的系统。1
13、12.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理4、火力、火力发电厂厂组成成n在上述系统的所有设备中，最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机三大主机，它们安装在发电厂的主厂房内。n主变压器和配电设备一般是安装在独立的建筑物内和户外；n其他辅助设备如给水系统、供水设备、水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等，有的安装在主厂房内，有的那么是安装在辅助建筑中或在露天场地。122.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理5、火力、火力发电厂根本厂根本过程程132.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理
14、根本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，蒸汽压力推动汽轮机旋转，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。5、火力、火力发电厂根本厂根本过程程550过过热热器器锅锅炉炉给水泵给水泵冷凝器冷凝器冷冷却却水水汽汽轮轮机机发电机发电机20高温高压蒸汽高温高压蒸汽142.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理 首先由锅炉将燃料燃烧释放的化学能通过受热面使给水加热、蒸发、过热，转变为蒸汽的热能；再由汽轮机将蒸汽的热能转变为高速旋转的机械能，然后由汽轮机带动发电机将机械能转变为源源不断的向外界输送的电能。 5、火力、火力发电厂根本厂根本过程程火力发电厂生产
15、的电能需要经过屡次能量转换过程？火力发电厂生产的电能需要经过屡次能量转换过程？燃料化学能燃料化学能燃料化学能燃料化学能烟气的热能烟气的热能烟气的热能烟气的热能工质的热能工质的热能工质的热能工质的热能汽轮发电机汽轮发电机汽轮发电机汽轮发电机组的机械能组的机械能组的机械能组的机械能 电电电电 能能能能燃烧（锅炉）燃烧（锅炉）燃烧（锅炉）燃烧（锅炉）传热（锅炉）传热（锅炉）传热（锅炉）传热（锅炉）转换（汽机）转换（汽机）转换（汽机）转换（汽机）转换转换转换转换( (发电机发电机发电机发电机) )煤汽轮机汽轮机锅炉锅炉给水泵给水泵冷凝器冷凝器发电机发电机化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能锅炉锅炉
16、汽轮机汽轮机发电机发电机152.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理汽轮机水泵冷凝器锅炉锅 炉:燃料燃烧产生热量，将水变成蒸汽(吸热过程)汽轮机:将蒸汽携带的热能动能转子旋转机械能(对外作功过程)冷凝器:将作功后的低温低压蒸汽凝结成水(对外放热过程)水 泵:提高水的压力,将水送入锅炉(消耗外功)工 质:水和水蒸汽5、火力、火力发电厂根本厂根本过程程162.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力火力发电发电厂生厂生产过产过程示意程示意图图1-锅炉；2-汽轮机；3-发电机；4-凝汽器；5-凝结水泵；6-低压加热器；7
17、-除氧器；8-给水泵；9-高压加热器；10-汽轮机抽气管道；11-循环水泵5、火力、火力发电厂根本厂根本过程程172.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n近代火电厂由大量各种各样的机械装置和电工设备所构成。为了生产电能和热能，这些装置和设备必须协调动作，到达平安经济生产的目的。这项工作就是火电厂的运行。n为了保证炉、机、电等主要设备及各系统的辅助设备的平安经济运行，就要严格执行一系列运行规程和规章制度。n火电厂的运行主要包括3个方面，即起动和停机运行、经济运行、故障与对策。n火电厂运行的根本要求是保证平安性、经济性和电能的质量。n电厂在平安、经济运行的
18、情况下，还要保证电能的质量指标，即在负荷变化的情况下，通过调整以保持电压和频率的额定值，满足用户的要求。6、火力、火力发电厂的运行厂的运行 182.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n就平安性而言，火电厂如不能平安运行，就会造成人身伤亡、设备损坏和事故，而且不能连续向用户供电，酿成重大经济损失。保证平安运行的根本要求是：n设备制造、安装、检修的质量要优良；n遵守调度指令要求，严格按照运行规程对设备的启动与停机以及负荷的调节进行操作；n监视和记录各项运行参数，以便尽早发现运行偏差和异常现象，并及时排除故障；n巡回监视运行中的设备及系统是否处于良好状态，以
19、便及时发现故障原因，采取预防措施；n定期测试各项保护装置，以确保其动作准确、可靠。6、火力、火力发电厂的运行厂的运行 192.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n就经济性而言，火电厂的运行费用主要是燃料费。因此，采用高效率的运行方式以减少燃料消消耗是非常重要的。n滑参数起停。滑参数起动可以缩短起动时间，具有传热效果好、带负荷早、汽水损失少等优点。滑参数停机可以使机组快速冷却，缩短检修停机时间，提高设备利用率和经济性。n加强燃料管理和设备的运行管理。定期检查设备状态、运行工况，进行各种热平衡和指标计算，以便及时采取措施减少热损失。n根据各类设备的运行性能
20、及其相互间的协调、制约关系，维持各机组在具有最正确综合经济效益的工况下运行；在电厂负荷变动时，按照各台机组间最正确负荷分配方式进行机组出力的增、减调度。6、火力、火力发电厂的运行厂的运行 202.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理根本的保护方式有以下3种。联锁保护：当某一设备或工况出现异常现象时，相关联的设备联动跳闸，切除有故障的设备或系统，备用的设备或系统立即投入运行。继电器组成的保护：以热工参量和电气参量的限值，以及设备元件的条件联系为动作判据，采用各种继电器组成保护回路，对某一设备或系统进行保护。固定的保护装置：有机械的、电动的保护装置，如锅炉的
21、平安门、汽轮机的危急保安器、电机的过电压保护器等。7、火力、火力发电厂的保厂的保护与控制与控制212.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理 近代的单元机组均采用综合保护连锁系统，即将机、炉、电的分别保护与单元的整体保护系统相互协调，形成一个完善的保护系统。7、火力、火力发电厂的保厂的保护与控制与控制单元机组：每台锅炉向所配汽轮机供汽，汽轮机驱动发电机，发电机所发电功率直接经一台升压变压器送往电力系统，本机组所需厂用电取自发电机电压母线，这种机炉电纵向联系的独立单元称单元机组。优点：优点： 单元机组系统简单管道短，管道附件少，投资省，系统本身的单元机组系统
22、简单管道短，管道附件少，投资省，系统本身的事故可能性少、操作方便，便于滑参数启停，适合机炉电集中控制。事故可能性少、操作方便，便于滑参数启停，适合机炉电集中控制。缺点：缺点： 单元机组任一主设备发生故障时，整个单元机组就要被迫停运。单元机组任一主设备发生故障时，整个单元机组就要被迫停运。 当系统频率发生变化时，没有母管的蒸汽容积可利用，锅炉调节反当系统频率发生变化时，没有母管的蒸汽容积可利用，锅炉调节反响周期较长，会引起汽轮机入口压力波动，单元机组对负荷的适应性响周期较长，会引起汽轮机入口压力波动，单元机组对负荷的适应性受到影响，对电力系统调频不利，需要在调节系统上采取措施。受到影响，对电力系
23、统调频不利，需要在调节系统上采取措施。222.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理根本的控制方式有以下3种。就地控制：锅炉、汽轮机、发电机及辅助设备就地单独进行控制。这种方式适用于小型电厂。集中控制：将锅炉、汽轮机、发电机联系起来进行集中控制。例如大型电厂采用的机、炉、电单元的集中控制。综合自动控制：将电厂的整个生产过程作为一个有机整体进行控制，以实现全盘自动化。7、火力、火力发电厂的保厂的保护与控制与控制232.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理 对于单元机组自动调节系统的主要控制方式有：锅炉跟踪调节方式：由电
24、力负荷指令操作调节汽轮机的阀门，以控制发电机的出力。而在锅炉方面那么调节燃料输入，保证其产生的蒸汽在流量和参数方面满足汽轮机的需要。汽轮机跟踪调节方式：以电力负荷指令控制燃料的输入，改变锅炉出力；对于汽轮机，那么通过调节汽压以决定负荷。机、炉协调控制方式：将机、炉、电作为一个统一整体进行控制，以机、炉共同调整机组的负荷来适应外界负荷变化的要求。7、火力、火力发电厂的保厂的保护与控制与控制242.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n现代化电厂多采用程序控制，以提高自动化水平。程序控制是将生产过程中大量分散的操作，按辅机与热力系统的工艺流程划分为假设干有规
25、律的程序进行控制，并结合保护、联锁条件，使运行人员通过少数开关式按钮，即可由程控系统自动完成控制系统的操作。n随着计算机应用的日益扩大，特别是微机及微处理器的开展，现代火电厂的自动化已实现以小型机、微机和微处理器为根底的分层综合控制方式。7、火力、火力发电厂的保厂的保护与控制与控制252.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理8、凝汽式、凝汽式热电厂的厂的热经济指指标一、一、锅锅炉炉设备设备的的热经济热经济性指性指标标锅锅炉炉热经济热经济性指性指标标主要指主要指锅锅炉炉热热效率和效率和锅锅炉炉热负热负荷。荷。锅锅炉炉热热效率是效率是锅锅炉吸炉吸热热量和燃料
26、放出量和燃料放出热热量之比。量之比。锅锅炉炉热负热负荷是荷是锅锅炉主蒸汽炉主蒸汽热热量和再量和再热热蒸汽蒸汽热热量之和。量之和。对对于工于工业锅业锅炉而言，炉而言，锅锅炉炉热热效率是主要指效率是主要指标标，锅锅炉炉热负热负荷主要是荷主要是指工指工艺过艺过程或供暖面程或供暖面积积而言。而言。二、汽二、汽轮轮机机发电发电机机组组的的热经济热经济指指标标汽汽轮轮机机组组的的热经济热经济指指标标汽耗、汽耗、热热耗和机耗和机组热组热效率是全厂效率是全厂热经热经济济性的性的组组成局部。成局部。汽耗率汽耗率为为汽耗与汽耗与发电发电量之比。量之比。热热耗由主蒸汽耗耗由主蒸汽耗热热和再和再热热耗耗热热两局部两局
27、部组组成。机成。机组热组热耗率和相耗率和相对电对电效率相互效率相互对应对应。三、管道效率三、管道效率主蒸汽在管道中既有主蒸汽在管道中既有节节流流损损失，又有散失，又有散热损热损失。失。节节流流损损失被失被计计算算在汽在汽轮轮机相机相对对内效率中，因此，通常所内效率中，因此，通常所说说的管道效率主要考的管道效率主要考虑虑的的是散是散热损热损失。失。262.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理n火电厂效率是衡量火电厂运行水平的一个重要指标。火电厂所需的能量是通过煤、石油或天然气等燃料的燃烧得来的。但是，燃料中所蕴藏的全部能量即燃料的发热量并不是100%的都能
28、转换为电能。到80年代为止，世界上最好的火电厂也只能把燃料中40左右的热能转换为电能。这种把热能转换为电能的百分比，称为火电厂效率。8、凝汽式、凝汽式热电厂的厂的热经济指指标四、全厂四、全厂热经济热经济指指标标全厂热耗和汽耗全厂效率燃料消耗量和燃料消耗率272.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理41000MW华能玉环电厂282.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理4600MW21000MW山东邹县电厂292.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理302.1 2.1 火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理火力发电基本原理31
