热力发电设备及运行

1、热力发电设备及运行2009.6.9该课程在电力调度中的作用o 安全调度安全调度考虑机组变工况考虑机组变工况运行的热力特性、基于机运行的热力特性、基于机组寿命的电力调度组寿命的电力调度o 经济调度经济调度要充分考虑机组变工况运行的经济性，根要充分考虑机组变工况运行的经济性，根据机组运行特性进行调度据机组运行特性进行调度授课内容o 热力发电厂基本概念；热力发电厂基本概念；o 热力发电厂主要设备及生产过程；热力发电厂主要设备及生产过程；o 热力发电厂典型热力系统；热力发电厂典型热力系统；o 热力发电厂的运行。热力发电厂的运行。第一篇热力发电厂基本概念一、热力发电厂简介一、热力发电厂简介二、发电厂基本

2、热力循环二、发电厂基本热力循环三、发电厂主要经济指标三、发电厂主要经济指标一、热力发电厂简介一、热力发电厂简介12341(一)电力工业在国民经济中的地位电力弹性系数电力弹性系数是指是指:电力工业年增长速度与国民经济总产值年增长速度的比电力工业年增长速度与国民经济总产值年增长速度的比值，值，这个比值通常应在这个比值通常应在1.0以上以上,也就是说电力工业的发展速度，要比国民也就是说电力工业的发展速度，要比国民经济的发展速度快一些。经济的发展速度快一些。(二)电力工业在国民经济中的作用电能作为动力，能不断提高工农业生产的机械化，自动化程度，促进各行业电能作为动力，能不断提高工农业生产的机械化，自动

3、化程度，促进各行业的技术进步；电能可以提高劳动生产率，改善工作环境和劳动者的工作条件；的技术进步；电能可以提高劳动生产率，改善工作环境和劳动者的工作条件；电能可改善人民的物质文化生活水平。电能可改善人民的物质文化生活水平。2保护环境保护环境控制污染控制污染节约能源节约能源安全可靠安全可靠力求经济力求经济保证电能质量保证电能质量3火力发电厂火力发电厂热力发电厂热力发电厂类型类型其他类型其他类型的发电厂的发电厂火力发电厂的分类火力发电厂的分类按火电厂供电，供热的产品分1按使用的一次能源分2按火电厂的服务规模分3按锅炉、汽轮机的蒸汽初参数分4发电厂和热电厂发电厂和热电厂燃煤电厂、燃油电厂、余热电厂燃

4、煤电厂、燃油电厂、余热电厂电力系统中发电厂电力系统中发电厂 、孤立电厂、孤立电厂、自备电厂自备电厂亚临界、超临界、超超临界亚临界、超临界、超超临界其他类型的发电厂其他类型的发电厂原子能发电厂(核电站) 太阳能发电厂地热发电厂4(一)我国发展电力工业的技术政策(二)国外电力工业发展概况国外电力工业发展总趋势是向国外电力工业发展总趋势是向“三大三大”，“三高三高”的方向发展。的方向发展。(1)(1)调整产业结构、优化资源配置调整产业结构、优化资源配置(2)(2)切实加强电网建设，积极推进全国联网。切实加强电网建设，积极推进全国联网。(3)(3)依靠科学进步，加快技术改造。依靠科学进步，加快技术改造

5、。(4)(4)高度重视节约与环保。高度重视节约与环保。(5)(5)进一步深化改革用电管理体制。进一步深化改革用电管理体制。 “大电厂、大机组、大电网大电厂、大机组、大电网”“ “ 高参数、高电压、高度自动化高参数、高电压、高度自动化”二、发电厂基本热力循环二、发电厂基本热力循环朗肯循环1121, ,ttwfp t pq循环热效率循环热效率提高循环热提高循环热效率的途径？效率的途径？改变蒸汽参数改变蒸汽参数优化热力循环优化热力循环回热、再热回热、再热提高初蒸汽参数、提高初蒸汽参数、降低排汽参数降低排汽参数三、发电厂主要经济指标三、发电厂主要经济指标纯凝汽式发电厂的经济指标纯凝汽式发电厂的经济指标

6、热电厂的经济指标热电厂的经济指标纯凝汽式发电厂的经济指标纯凝汽式发电厂的经济指标汽耗量汽耗量蒸汽量蒸汽量热量热量煤量煤量热耗量热耗量热耗率热耗率煤耗率煤耗率煤耗量煤耗量汽耗率汽耗率热电厂的经济指标热电厂的经济指标在发电厂里利用在汽轮机中作过功的蒸汽的热量供给外界热用户，这种在在发电厂里利用在汽轮机中作过功的蒸汽的热量供给外界热用户，这种在同一动力设备中同时生产电能和热能的生产过程称为热电联产，这种形式同一动力设备中同时生产电能和热能的生产过程称为热电联产，这种形式的发电厂称为的发电厂称为热电厂热电厂。 热电厂的热经济指标比凝汽式电厂复杂的多，其主要原因是热电联产汽流在汽轮机热电厂的热经济指标比

7、凝汽式电厂复杂的多，其主要原因是热电联产汽流在汽轮机中先发电后再去供热；而电、热两种能量产品的质量不等价。作为热电厂的热经济中先发电后再去供热；而电、热两种能量产品的质量不等价。作为热电厂的热经济指标应既能反映热电厂能量转换过程中的技术完善程度，又能反映电厂总的经济性；指标应既能反映热电厂能量转换过程中的技术完善程度，又能反映电厂总的经济性；既便于在凝汽式机组间进行比较，也应便于在热电厂间比较，而且要计算简便。既便于在凝汽式机组间进行比较，也应便于在热电厂间比较，而且要计算简便。遗遗憾的是迄今还没有满足上述要求的单一的热电厂用的热经济指标憾的是迄今还没有满足上述要求的单一的热电厂用的热经济指标

8、，只能采用热电厂，只能采用热电厂总的热经济指标和热电厂分项计算的热经济指标来进行评价。总的热经济指标和热电厂分项计算的热经济指标来进行评价。“以热定电以热定电”的原则的原则热电行业在发电方面，由于机组容量小、单位造价高没有热电行业在发电方面，由于机组容量小、单位造价高没有优势，优势，它的优势在于向城市供热它的优势在于向城市供热。热电行业存在发展的基本条。热电行业存在发展的基本条件就是它在代替分散锅炉房为城市供热过程中减少大气污染、件就是它在代替分散锅炉房为城市供热过程中减少大气污染、提高能源利用率、提高供热质量和人民生活质量的独到作用。提高能源利用率、提高供热质量和人民生活质量的独到作用。因而

9、，这就决定了因而，这就决定了热电厂要以热为主，要体现以热定电原则。热电厂要以热为主，要体现以热定电原则。 热电厂以热为主热电厂以热为主，热电联产，以热定电，它为节约能源，热电联产，以热定电，它为节约能源，改善环境，缓解电力供需紧张局面，提高城市现代化水平发挥改善环境，缓解电力供需紧张局面，提高城市现代化水平发挥了重要作用，并取得了巨大的社会效益、经济效益和环境效益。了重要作用，并取得了巨大的社会效益、经济效益和环境效益。节能调度国务院办公厅关于转发发展改革委等部门国务院办公厅关于转发发展改革委等部门节能发电调度办法（试行）的通知节能发电调度办法（试行）的通知国办发200753号各省、自治区、直

10、辖市人民政府，国务院各部委、各直属机构：发展改革委、环保总局、电监会、能源办节能发电调度办法（试行）已经国务院同意，现转发给你们，请认真贯彻执行。改革现行发电调度方式，开展节能发电调度，对于减少能源消耗和污染物排放，推动国民经济又好又快发展，具有重要意义。发展改革委要会同有关部门认真组织试点，并做好与电力市场建设的衔接，积极推进电价改革，逐步建立销售电价与上网电价联动机制。试点省（区、市）人民政府及其有关部门要认真落实节能发电调度的各项措施，妥善解决小机组减发后的相关问题。未开展试点的地区，要全面推行差别电量计划，做好实施节能发电调度的准备工作。 国务院办公厅所谓所谓节能发电调度节能发电调度，

11、是指以节能减排为核心目标，在，是指以节能减排为核心目标，在保障电力可靠供应的前提下，按照各类不同容量发电机保障电力可靠供应的前提下，按照各类不同容量发电机组的供电能耗水平，从低能耗机组排到高能耗机组依次组的供电能耗水平，从低能耗机组排到高能耗机组依次安排发电。安排发电。节能调度节能发电调度是电力运行调度的一次重大改革，改革节能发电调度是电力运行调度的一次重大改革，改革的方向是彻底改变中国现有的对各类发电机组平均分配发的方向是彻底改变中国现有的对各类发电机组平均分配发电量的调度模式，实现电力节能调度。电量的调度模式，实现电力节能调度。节能调度中国的能源战略是重要举措，目前中国平均每千瓦时的中国的

12、能源战略是重要举措，目前中国平均每千瓦时的供电煤耗比发达国家高出供电煤耗比发达国家高出6070克标准煤，火电厂耗水率克标准煤，火电厂耗水率每千瓦时比国际先进水平高出每千瓦时比国际先进水平高出40多。全国每年火电的发多。全国每年火电的发电量为电量为2万亿度，万亿度， 仅此一项每年将浪费仅此一项每年将浪费1.2亿亿1.4亿吨标亿吨标准煤，占全国每年能源消耗总量的准煤，占全国每年能源消耗总量的5以上。以上。改革之后，改革之后，“单位能耗单位能耗”和和“污染物排放污染物排放”两个指标成两个指标成为调度的最重要依据，即在同类型火力发电机组中，调度将为调度的最重要依据，即在同类型火力发电机组中，调度将按照

13、能耗水平由低到高排序，能耗水平相同时，按照污染物按照能耗水平由低到高排序，能耗水平相同时，按照污染物排放水平由低到高排序。排放水平由低到高排序。节能调度选取江苏、河南、广东、四川、贵州五省进行试点。选取江苏、河南、广东、四川、贵州五省进行试点。 电力调度发电优先顺序分别是：电力调度发电优先顺序分别是：可再生能源可再生能源，包括水电、，包括水电、风电、生物质能发电以及垃圾发电；核电；天然气发电，包风电、生物质能发电以及垃圾发电；核电；天然气发电，包括煤层气发电、煤气化发电、热电联产发电等；燃煤发电；括煤层气发电、煤气化发电、热电联产发电等；燃煤发电；燃油发电。燃油发电。第二篇发电厂主要设备及生产

14、过程第二篇发电厂主要设备及生产过程三大主机三大主机汽轮机汽轮机发电机发电机锅炉锅炉电厂锅炉设备电厂锅炉设备锅炉型号锅炉型号1SG1008/17.1550/550YM 锅炉本体锅炉本体2省煤器、水冷壁、过热器、再热器省煤器、水冷壁、过热器、再热器电厂汽轮机设备电厂汽轮机设备汽轮机型号汽轮机型号1汽轮机本体汽轮机本体2N300/16.7/535/535 静止部件：静止部件：转动部件：转动部件：主轴、叶轮、叶片、联轴器主轴、叶轮、叶片、联轴器汽缸、隔板、喷嘴、汽封汽缸、隔板、喷嘴、汽封锅炉主要辅机锅炉主要辅机o 制粉系统：制粉系统：给煤机、磨煤机给煤机、磨煤机o 风烟系统：风烟系统：送风机、空气预热

15、器、引风机送风机、空气预热器、引风机o 除尘系统：除尘系统：除尘器除尘器o 润滑油系统：润滑油系统：油泵、油冷却器油泵、油冷却器o 凝结水系统：凝结水系统：凝汽器、凝结水泵、低压加热器凝汽器、凝结水泵、低压加热器o 除氧器系统：除氧器系统：除氧器除氧器o 给水系统：给水系统：给水泵、高压加热器给水泵、高压加热器汽轮机主要辅机汽轮机主要辅机电厂流程电厂流程电厂机房布置电厂机房布置电厂辅机图片电厂辅机图片油泵油泵锅炉吹灰装置锅炉吹灰装置燃烧器燃烧器电厂辅机图片电厂辅机图片轴封加热器轴封加热器磨煤机磨煤机蒸汽管道蒸汽管道电厂生产过程视频电厂生产过程视频第三篇发电厂典型热力系统第三篇发电厂典型热力系统

16、热力系统分类：热力系统分类：按其应用目的和编制原则的不同，热力按其应用目的和编制原则的不同，热力系统又分为系统又分为原则性热力系统原则性热力系统和和全面性热力系统全面性热力系统两种。两种。热力系统定义：热力系统定义：发电厂热力部分的主、辅设备按照热力发电厂热力部分的主、辅设备按照热力循环顺序用管道和附件连接起来所构成的系统。循环顺序用管道和附件连接起来所构成的系统。第三篇发电厂典型热力系统第三篇发电厂典型热力系统a.在发电厂的型式和总装机容量已确定的情况下，对于与电力系统连接的在发电厂的型式和总装机容量已确定的情况下，对于与电力系统连接的发电厂，应根据电力负荷增长速度，电力系统的备用容量和电网

17、结构等因素，发电厂，应根据电力负荷增长速度，电力系统的备用容量和电网结构等因素，尽量选用单机容量较大的汽轮发电机组尽量选用单机容量较大的汽轮发电机组，一般使单机容量为电网容量的，一般使单机容量为电网容量的810。对于个别电力负荷增长速度比较快的电网，可根据具体情况选。对于个别电力负荷增长速度比较快的电网，可根据具体情况选用更大容量的机组，其用更大容量的机组，其单机容量最大为电网容量的单机容量最大为电网容量的15%。b.锅炉台数与容量一般要求与汽轮机台数及容量相配合。锅炉台数与容量一般要求与汽轮机台数及容量相配合。 c.机、炉容量的确定与机组的台数有关，为了便于生产管理，同一厂房内的机、炉容量的

18、确定与机组的台数有关，为了便于生产管理，同一厂房内的机组台数一般不宜超过六台。机组台数一般不宜超过六台。 哈尔滨汽轮机厂制造哈尔滨汽轮机厂制造N60016.67537537型汽轮机型汽轮机配置配置HG2008/18.24HG2008/18.24型强制循环汽包炉型强制循环汽包炉该机组的设计热耗为：该机组的设计热耗为：7875.6kj/(kw7875.6kj/(kwh)h)1. N600-16.67/537/537型原则性热力系统型原则性热力系统2. N300-16.67/537/537型原则性热力系统型原则性热力系统发电厂热力系统视频发电厂热力系统视频1、电厂锅炉设备、电厂锅炉设备2、电厂汽轮机

19、设备、电厂汽轮机设备3、电厂原则性热力系统、电厂原则性热力系统4、电厂主要生产过程、电厂主要生产过程第四篇热力发电厂的运行第四篇热力发电厂的运行一、单元机组的启动一、单元机组的启动二、单元机组的停运二、单元机组的停运三、单元机组主要运行参数三、单元机组主要运行参数五、单元机组的控制保护方式五、单元机组的控制保护方式四、单元机组调峰运行四、单元机组调峰运行六、单元机组典型事故处理六、单元机组典型事故处理一、单元机组的启动一、单元机组的启动1231按蒸汽参数分按金属温度分金属温度金属温度（苏联）（苏联）启动方式启动方式停运时间停运时间（美、日）（美、日）150200冷态启动冷态启动一周以上2003

20、50温态启动温态启动48h350 450热态启动热态启动8h450极热态启动极热态启动2h额定参数启动和滑参数启动额定参数启动和滑参数启动2准备工作准备工作锅炉点火锅炉点火升温升压升温升压 暖管暖管汽轮机冲转汽轮机冲转机组并网并接机组并网并接带初始负荷带初始负荷对设备进行检查；对设备进行检查；启动辅助设备和系启动辅助设备和系统统初负荷暖机初负荷暖机暖机暖机升负荷至升负荷至额定负荷额定负荷33二、单元机组的停运二、单元机组的停运1231停运：停运：从机组带负荷运行到卸去全部负荷并且使设备达从机组带负荷运行到卸去全部负荷并且使设备达到静止状态的全过程。到静止状态的全过程。 正常停运正常停运故障停运

21、故障停运额定参数停运额定参数停运 滑参数停运滑参数停运 一般故障停运一般故障停运 紧急故障停运紧急故障停运 适用于临适用于临时检修时检修 适用于机组大修适用于机组大修关闭主汽门的同时，关闭主汽门的同时，破坏真空。破坏真空。2准备工作准备工作减负荷减负荷 发电机发电机解列解列转子惰走转子惰走投入盘车装置投入盘车装置减少燃料量；投入油减少燃料量；投入油枪；切换备用汽源枪；切换备用汽源转速转速为为设备冷却设备冷却负荷负荷为为防止转子防止转子热弯曲热弯曲3三、单元机组主要运行参数三、单元机组主要运行参数o 主汽温、主汽压主汽温、主汽压o 汽包水位汽包水位o 真空度真空度o 胀差胀差o 轴向位移轴向位移

22、o 机组振动机组振动四、单元机组调峰运行四、单元机组调峰运行1231电力系统是由若干个发电厂、变电站、送电线路、配电电网及电力用户电力系统是由若干个发电厂、变电站、送电线路、配电电网及电力用户组成，它使发电、输电和用户联系成一个有机的整体。电力系统经济调度组成，它使发电、输电和用户联系成一个有机的整体。电力系统经济调度的目的是提高电力系统运行经济水平。的目的是提高电力系统运行经济水平。在满足系统用电需要、安全运行及在满足系统用电需要、安全运行及电能质量的条件下电能质量的条件下，根据系统经济调度的准则，根据系统经济调度的准则，在发电厂之间合理地分配在发电厂之间合理地分配负荷，使系统总的燃料消耗量

23、最小，系统运行达到最大的经济效益。负荷，使系统总的燃料消耗量最小，系统运行达到最大的经济效益。 电能是不便贮存的，电力系统中各发电机组发出功率的总和必须与电电能是不便贮存的，电力系统中各发电机组发出功率的总和必须与电力系统的用电负荷保持一致。因此，掌握电力负荷与时间的关系力系统的用电负荷保持一致。因此，掌握电力负荷与时间的关系电力电力负荷曲线负荷曲线，是电厂经济运行的基础。，是电厂经济运行的基础。 电力系统的电力负荷曲线，是根据所在地区电力负荷特点与用电负荷电力系统的电力负荷曲线，是根据所在地区电力负荷特点与用电负荷大小预测出来的，而系统中并列运行的电厂，其负荷曲线是根据电力系统大小预测出来的

24、，而系统中并列运行的电厂，其负荷曲线是根据电力系统经济调度来决定的，它与电厂在系统中的地位和作用有关。经济调度来决定的，它与电厂在系统中的地位和作用有关。1图中实线表示夏季负荷，虚线表示冬季负荷。图中实线表示夏季负荷，虚线表示冬季负荷。由于夏季农业用电所占比重较大，因而夏季日由于夏季农业用电所占比重较大，因而夏季日负荷比冬季日负荷大。曲线最高点为最大负荷负荷比冬季日负荷大。曲线最高点为最大负荷( (又称又称高峰负荷高峰负荷) )。夏季最大负荷出现在。夏季最大负荷出现在1919：00002222：0000，此段时间内生活负荷与工业负荷，此段时间内生活负荷与工业负荷相迭加。冬季日落较早，照明负荷出

25、现也早，相迭加。冬季日落较早，照明负荷出现也早，最大负荷出现在最大负荷出现在1818：00002222：0000。曲线最低部分。曲线最低部分称为最小负荷称为最小负荷( (又称又称低谷负荷低谷负荷) )，此时仅有连续，此时仅有连续生产企业及路灯用电。日负荷曲线的最大负荷生产企业及路灯用电。日负荷曲线的最大负荷与最小负荷之差称为峰谷差。与最小负荷之差称为峰谷差。日负荷曲线日负荷曲线1一年中最大负荷出现在一年中最大负荷出现在56月份的农忙季节月份的农忙季节，最低负荷出现在年初的，最低负荷出现在年初的12月份。年平均月份。年平均负荷曲线下的面积反映了电力系统的全年发负荷曲线下的面积反映了电力系统的全年

26、发电量。最大电力负荷曲线既可以确定电力用电量。最大电力负荷曲线既可以确定电力用户在一年中不同季节需要的最大功率，又可户在一年中不同季节需要的最大功率，又可用于用于拟定全年设备的检修计划拟定全年设备的检修计划。年负荷曲线年负荷曲线若电力系统内既有火电厂又有水电站，则可若电力系统内既有火电厂又有水电站，则可以在以在12月份的枯水季节安排水轮发电机月份的枯水季节安排水轮发电机组的检修，在组的检修，在68月份的丰水季节进行火月份的丰水季节进行火力发电机组的检修。力发电机组的检修。 基本负荷基本负荷电网负荷电网负荷调峰负荷调峰负荷电力系统和发电厂的调峰就是电力系统和发电厂的调峰就是以最快的速度，最经济的

27、调度以最快的速度，最经济的调度手段，来改变机组的运行工况手段，来改变机组的运行工况，以适应用电负荷大幅度的变化。，以适应用电负荷大幅度的变化。 随着高参数大容量机组日趋增多，我国电网容量逐渐扩大，加随着高参数大容量机组日趋增多，我国电网容量逐渐扩大，加之用户种类及用电容量也不断增加，电力负荷峰谷差也越来越大，之用户种类及用电容量也不断增加，电力负荷峰谷差也越来越大，电力系统和发电厂的调峰任务更加繁重。目前，各大电网的峰谷电力系统和发电厂的调峰任务更加繁重。目前，各大电网的峰谷差高达最大负荷的差高达最大负荷的50以上，还有进一步增大的趋势。这就要求以上，还有进一步增大的趋势。这就要求300MW及

28、以上及以上大容量单元机组参与调峰大容量单元机组参与调峰。 2快速启停能力强快速启停能力强低负荷运行能力好低负荷运行能力好负荷适应性好负荷适应性好单元机组调峰原则单元机组调峰原则由于频繁启停或受负荷大幅度波动的影响，调峰机组由于频繁启停或受负荷大幅度波动的影响，调峰机组的部件必然要承受剧烈的温度变化和交变热应力，因而导的部件必然要承受剧烈的温度变化和交变热应力，因而导致部件产生疲劳损耗，机组寿命缩短。为此，致部件产生疲劳损耗，机组寿命缩短。为此，单元机组调单元机组调峰的原则峰的原则是：在保证安全调峰的前提下，机组在规定的服是：在保证安全调峰的前提下，机组在规定的服役年限内，应使其部件的可用寿命得

29、到充分合理的使用和役年限内，应使其部件的可用寿命得到充分合理的使用和消耗，并使调峰引起的能量消耗最少。消耗，并使调峰引起的能量消耗最少。调峰机组运行方式调峰机组运行方式3(1)低荷平带低荷平带。将机组暂时稳定在某一负荷下(一般在50%100MCR)运行，以适应系统或发电厂负荷调峰的需要。注意不要低于50MCR，否则锅炉燃烧不稳定。显然，这种调峰方式机组所承受的热冲击最小，部件寿命损耗最少。(2)少汽无功运行少汽无功运行。采用停机不停炉方式，从相邻机组或厂用备用汽源引来蒸汽，维持汽轮机空转并冷却叶片，以使负荷低谷时机组处于温度较高的热备用状态，为低谷过后机组的快速启动创造条件。(3)日启停两班制

30、运行日启停两班制运行。机组分两班轮流启停和运行，一般是白天运行，深夜停运，以适应系统和发电厂负荷大幅度变化的需要。目前，欧美等发达国家因为煤钢比价较大，设备材料好，自动化程控水目前，欧美等发达国家因为煤钢比价较大，设备材料好，自动化程控水平高，多采用日启停，以降低能耗。我国由于国产机组自动化水平低，平高，多采用日启停，以降低能耗。我国由于国产机组自动化水平低，辅机缺陷突出，日启停劳动强度大，设备部件承受的热冲击较大，且煤辅机缺陷突出，日启停劳动强度大，设备部件承受的热冲击较大，且煤钢比价较小，为保持设备的充分服役年限和减轻运行人员的操作强度，钢比价较小，为保持设备的充分服役年限和减轻运行人员的操作强度，也为安全供电，多采用低荷平带的调峰方式。也为安全供电，多采用低荷平带的调峰方式。 五、单元机组的控制保护方式五、单元机组的控制保护方式控制控制保护保护负荷控制系统负荷控制系统 锅炉炉膛安全监控系统锅炉炉膛安全监控系统 （FSSS）汽轮机数字电液调节系统汽轮机数字电液调节系统 （DEH）单元机组