火力发电厂生产工艺

火力发电厂生产

工艺介绍

1song国内电厂的概况：目前我国的发电厂主要是燃煤机组，容量占80%，其次是水电、核电，占15%左右。其余5%是风能、太阳能和生物质能（即烧秸秆）发电；火力发电厂：是利用燃烧燃料(煤、石油及其制品、天然气等)所得到的热能发电。火力发电的发电机组有两种主要形式：利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电，称为汽轮发电机组；燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电，称为燃气轮机发电机组。火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。2song发电厂的分类：水力发电厂：是将高处的河水(或湖水、江水)通过导流引到下游形成落差推动水轮机旋转带动发电机发电。以水轮发电机组发电的发电厂称为水力发电厂。水力发电厂按水库调节性能又可分为：①径流式水电厂：无水库，基本上来多少水发多少电的水电厂；②日调节式水电厂：水库很小，水库的调节周期为一昼夜，将一昼夜天然径流通过水库调节发电的水电厂；③年调节式水电厂：对一年内各月的天然径流进行优化分配、调节，将丰水期多余的水量存入水库，保证枯水期放水发电的水电厂；④多年调节式水电厂：将不均匀的多年天然来水量进行优化分配、调节，多年调节的水库容量较大，将丰水年的多余水量存入水库，补充枯水年份的水量不足,以保证电厂的可调出力。3song电厂的分类：核能发电厂核能发电是利用原子反应堆中核燃料(例如铀)慢慢裂变所放出的热能产生蒸汽(代替了火力发电厂中的锅炉)驱动汽轮机再带动发电机旋转发电。以核能发电为主的发电厂称为核能发电厂，简称核电站。根据核反应堆的类型，核电站可分为压水堆式、沸水堆式、气冷堆式、重水堆式、快中子增殖堆式等。4song电厂的分类：风力发电厂：利用风力吹动建造在塔顶上的大型桨叶旋转带动发电机发电称为风力发电，由数座、十数座甚至数十座风力发电机组成的发电场地称为风力发电场。其他新能源电厂：如地热发电厂、潮汐发电厂、太阳能发电厂等。5song发电厂的分类：核能发电厂核能发电是利用原子反应堆中核燃料(例如铀)慢慢裂变所放出的热能产生蒸汽(代替了火力发电厂中的锅炉)驱动汽轮机再带动发电机旋转发电。以核能发电为主的发电厂称为核能发电厂，简称核电站。根据核反应堆的类型，核电站可分为压水堆式、沸水堆式、气冷堆式、重水堆式、快中子增殖堆式等。6song火电发电厂：是利用煤、石油、天然气为燃料生产电能的工厂。

能量转换过程：电能热能机械能燃料的化学能7song1火电厂基本概念（一）能量转换过程燃料化学能→蒸汽热能→机械能→电能（二）火电厂三大主机

锅炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能

汽轮机：将锅炉生产蒸汽热能转化为转子旋转机械能

发电机：将旋转机械能转化为电能

8songB：锅炉S：锅炉过热器T：汽轮机C：冷凝器P：水泵STCPB火力发电厂示意图TS1234

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4´9song一、火电厂的分类二、火力发电厂生产概述三、锅炉设备及组成四、汽轮机设备及组成五、火电厂热力系统六、发电厂的主要技术经济指标10song

热电联产是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式，与热电分产相比，可以显著提高燃料利用率，是全球公认的节约能源、改善环境、增强城市基础设施功能的重要措施，具有良好的经济和社会效益，作为循环经济的重要技术手段，受到了世界各国的高度重视。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要求，需要对抽汽压力进行自动调节（用于回热抽汽的压力无需调节)，因而汽轮机装备有抽汽压力调节机构，以维持抽汽压力恒定故称为调节抽汽。根据用户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。控制方式采用以热定电，根据热负荷要求决定电负荷多少.

11song一、火电厂的分类按燃料分燃煤发电厂 煤燃油发电厂 渣油燃气发电厂 天然气、煤气余热发电厂 工业企业余热按供出能源分类凝汽式发电厂：只向外供应电能的电厂，效率低， 只有30~40%热电厂：同时向外供应电能和热能的电厂，效率较 高，达60~70%12song一、火电厂的分类按蒸汽压力和温度分中低压发电厂 3.92MPa 450℃ 单机功率 <25MW高压发电厂 9.9MPa 540℃ 单机功率 <100MW超高压发电厂 13.83MPa 540/540℃（主热/再热） 单机功率 <200MW亚临界压力发电厂 16.77MPa 540/540℃ 单机功率 300~1000MW超临界压力发电厂 >22.11MPa 550/550℃ 单机功率 600、800MW及以上13song一、火电厂的分类按发电装机容量的多少分类小容量发电厂： <100MW中容量发电厂： 100—250MW大中容量发电厂： 250—600MW大容量发电厂： 600—1000MW特大容量发电厂： >1000MW14song一、火电厂的分类按原动机分类凝汽式气轮机发电厂 以过热蒸汽为工质，效率低，启动慢燃汽轮机发电厂 以空气及燃气为工质，效率高，启动 快，调峰性能好内燃机发电厂蒸汽——燃汽轮机发电厂利用燃气轮机烟气余热产生蒸汽按供电范围分类区域性发电厂：

在电网内运行，承担一定区域性供电的大中 型发电厂孤立发电厂：

不并入电网内，单独运行的发电厂自备发电厂：

由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发 电厂（一般也与电网相连）15song二、火电厂的电能生产过程火电厂种类虽然很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程是基本相同的整个生产过程分为三个系统（阶段）：燃烧系统：燃料化学能在锅炉里燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变成蒸汽汽水系统：锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转变为机械能电气系统：由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，将机械能变为电能电能热能机械能燃料的化学能四个循环(流程)：煤、风、汽、水（冷却）16song17song3、火电厂的系统构成（1）汽水系统；由锅炉、汽轮机、凝汽器、水泵、加热器及其管路组成；（2）燃料、燃烧系统；包括：输煤系统、制粉系统，烟风系统和除灰除尘系统；（3）其它辅助热力系统（4）电气系统按照火电厂各部分设备职能的不同，一般可划分为以下几个主要组成部分：18song（1）、汽水系统汽水系统(热力系统):产生蒸汽推动汽轮机做功，把热能转换为机械能。是火电厂动力部分的核心。凝汽式火电厂的汽水系统包括由锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵等组成的汽水循环系统、冷却水系统和水处理系统等。对热力发电厂还包括中间抽气供应热用户的汽水网络。19song（1）、汽水系统电厂基本汽水系统流程（朗肯循环）：

给水→锅炉→过热蒸汽→汽轮机→凝汽器→给水泵→给水送入锅炉。锅炉汽轮机给水泵发电机凝汽器20song（2）、燃料、燃烧系统

燃烧系统的任务:利用煤的燃烧，将水变成蒸汽，把化学能转化为热能。

燃烧系统还包括许多子系统，如燃料制备和输送系统，烟气系统，通风系统，除灰系统等。

21song输煤及燃运系统：

运输→卸煤装置→煤场→碎煤机→皮带→原煤仓；制粉系统：

原煤仓→给煤机→磨煤机→粗粉分离器→细粉分离器→煤粉仓→给粉机→燃烧器→炉膛；燃料、燃烧系统22song（3）、风烟系统与灰渣系统风烟系统：

（风）吸风口→冷风道→送风机→暖风器→空预器→热风道→磨煤机→粗分器→细分器→排粉机→燃烧器→炉膛；

（烟）炉膛→屏过→对流过热器→省煤器→空预器→除尘器→引风机→烟囱→大气。（图）

灰渣系统：（炉渣）炉膛冷灰斗→除渣装置→冲灰沟→灰渣泵→输灰管→灰场。（飞灰）除尘器→集灰斗→除灰装置→运灰车→灰加工厂。23song（4）、电气系统电气系统：由汽轮机带动发电机完成机械能转化为电能，并且合理地实现发电、输电、配电、供电和用电。发电机发出的电能大部分由主变压器升高电压，经过高压配电装置和高压输电线路向外供电；其发出电能的一小部分作为本厂自用，称作厂用电。24song（4）、电气系统(1)发电机系统

转子系统：传递原动机的轴功率，在转子绕组中注入直流电流后产生磁场。

定子系统：形成三相绕组，当转子磁场旋转时，在定子绕组中感应出电动势，发出电能。

冷却系统：连续不断地排出发电机因各种损耗而产生的热量，防止发电机温度超过设计值而影响绝缘寿命和发电机出力，保证发电机安全运行。25song26song27song28song29song30song31song32song

全封闭升压站与常规升压站相比，具有的优点：（1）最大的优点是运行安全，全封闭电器带电部分封闭在金属外壳内，不受污秽、潮湿和恶劣气候的影响，也防止运行人员触电的危险；（2）节省土地，一个500kvGIS间隔占地仅为常规500kv间隔的3%～5%；（3）由于金属外壳接地的屏蔽作用，能消除无线电干扰、静电感应和噪声；（4）安装方便，建设速度快；（5）维护工作量少，检修周期也较长。33song

全封闭型升压站的缺点是：材料性能、加工精度和装配工艺要求很高，且金属消耗量大，因此造价较高；对土建要求比较严格，其基础地基不应产生不均匀沉陷，地面水平误差不超过±5mm；检修时要采取严密措施，防止吸入或接触经电弧作用后的SF6产生的含毒物质。34song

建造火电厂应具备的条件1煤燃煤火电厂用煤量很大，发电用煤应就近、尽量使用优质煤。电厂的用煤量与其质量有关，发热量愈低用量愈大。一个100万kw的火电厂采用洗中煤时，每天烧煤约1.3万t;当燃用油页岩时，每天消耗达4万t左右，年运输量就达400～1200万t。发电厂若建造在负荷中心，必须选定具有充足煤炭的煤源，并要保证有可靠的交通运输及输煤设施。35song2水火电厂生产过程中辅助用水的量很大，如凝汽器的循环水、冷油器的冷却水及锅炉的补充水等。如一台25MW小型汽轮机，每小时就需要4000～5000t冷却水。火电厂的供水水源要求充足可靠，尽可能将电厂建设在河流附近，采用直流供水方式。36song3热、电负荷

大容量凝汽式电厂，应尽可能兴建在燃料基地。热电厂必须建在负荷中心。为保证供热，减少热力网的热量损失，送热距离不应超过6km。电厂的修建应与负荷的增长相适应，与电、热负荷的比例相谐调。37song4交通运输需运输燃料的火电厂从兴建开始到投产后正常运行，运输任务始终都是繁重的，火电厂厂址应当建设在交通方便的地方，如铁路沿线，航运码头等附近。火电厂的铁路专用线要便于与国家铁路干线相连接，其距离不宜过长。38song5卫生与风向火电厂排出的大量废渣、乏汽、废水是比较集中的污染源。最主要的污染物是从烟囱排出的飞灰和二氧化硫气体。其次是大量的灰渣。发电厂宜建设在城镇郊区，位于城市夏季风向的下风侧，同时应选择一座能堆放10～20年灰渣量的贮灰场。39song电厂集控室40song

锅炉是火力发电厂的三大主机之一，它的作用是使燃料在炉膛中燃烧成很高温度的烟气，烟气从水管外面流通时，把大部分的热量传递给管内的水，使之成为饱和蒸气，然后继续过热成具有一定压力和温度的过热蒸汽，通过主蒸汽管道送入汽轮机。锅炉有两个主要系统，一个是汽水系统，另一个是燃烧系统。汽水系统由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器等设备组成。它的任务是使水吸收蒸发，最后成为具有一定参数的过热蒸汽。燃烧系统由燃烧器、炉膛、烟道及空气预热器等组成。●主要设备简介锅炉41song一、按用途分工业锅炉、船舶锅炉、电站锅炉、机车锅炉二、按蒸汽参数（压力）分低压锅炉:1.3MP以下中压锅炉:2.5~3.9MP（20世纪20~40年代）高压锅炉:10~14MP（50年代）超高压锅炉:14~17MP（60年代）亚临界锅炉:17~22.5MP（70年代）超临界锅炉:22.5MP以上（70年代后）42song三、按使用燃料分燃煤锅炉燃油锅炉燃气锅炉电锅炉43song四、按燃烧方式分1.层燃炉(火床炉)燃烧特点:燃料在炉排上燃烧。2、室燃炉燃烧特点：燃料在炉膛内悬浮燃烧。3.旋风炉(卧式和立式两种)粗煤粒贴旋风筒内壁燃烧.细煤粉随筒内气流一起运动悬浮燃烧.特点:a)燃烧猛烈(燃烧与风的相对速度很高).因供氧条件好,炉温高,猛烈程度比煤粉炉高.b)燃烧在炉内停留时间长,可烧粗煤粉(制粉设备简单).

c)排渣率高(90%以液态渣形式排出,烟气飞灰少,为10%,有利于提高烟气速度(飞灰对设备有磨损),加强传热.缺点:1)制造工艺比较复杂,对耐火材料要求高.2)风机电耗大.3)液态渣带走的热损失大,4)有害气体NO2排放量大。（很少采用）

44song四、沸腾炉(燃料在沸腾床内进行燃烧).介于层燃炉和室燃炉之间.特点:a).适应煤种广.

煤矸石也能燃烧,矿区应用广.

b).强化传热.埋管(布置于沸腾床内的受热面管子)不积灰,但磨损严重.同样容量炉膛可减少一半(与普通炉比).

c).低温燃烧.①燃烧温度900~950℃.（若温度高,则会结渣.）②NOx量少,环境污染少.

45songA.气包

B.炉内槽型分离器

C.水冷耐火层

D.蒸发屏

E.水冷耐火层

F.分隔G.煤包

H.重力给煤机

I.水冷耐火层

J.二次风喷嘴

K.给煤槽

L.冷渣器M.过热器

N.外槽型分离器

O.飞灰斗

P.省煤器

Q.多管旋风分离器

R.管式空气预热器S.再循环系统

T.鼓风机

U.床上燃烧器

V.一次风

这是美国巴威的内循环炉型—其特点是采用高速床和两级分离器。在炉膛出口前后的高温区装有两组槽型(惯性)分离器作为第一级分离，而分离下来的飞灰将在炉膛内部形成循环。在锅炉尾部省煤器之后还有一多管(旋风)分离器作第二次分离。这种锅炉的结构相对简单，布置更接近传统的煤粉锅炉，不仅锅炉整体紧凑、简单，而且也更便于采用传统锅炉成熟可靠的受热面结构。目前最大容量的这种锅炉是装在美国宾夕法尼亚州的燃高灰分尾煤的210t/h高压循环流化床锅炉。46song芬兰奥斯隆循环流化床

这是奥斯隆炉型—其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器，在炉膛内可布置少量受热面但不设外置流化床热交换器。这种循环流化床锅炉的大型化问题也已顺利解决，已有各种容量的大型电站锅炉在世界各地运行。最大容量的这种锅炉是装在美国宾夕法尼亚州约克郡的783t/h(配250MW)亚临界压力循环流化床锅炉，该锅炉已于1997年上半年投入商业运行。

47song德国鲁齐循环流化床锅炉1、炉膛2、旋风分离器3、过热器4、外置式换热器5、煤仓6、返料装置7、石灰石进料口8、灰冷却器9、省煤器10、空气预热11、除尘器12、引风机13、尾部烟道14、汽包其特点是采用高循环倍率，高温旋风分离器和外置流化床热交换器。虽然外置流化床热交换器的采用使这种锅炉略显复杂，但也使这种锅炉的床温调节更加简便，过热器/再热器的布置更为灵活。目前这种循环流化床锅炉最大容量的锅炉是法国阿尔斯通斯登工业公司制造的，装在普罗旺斯电厂配250MW机组的700t/h亚临界压力循环流化床锅炉。48song意志巴高克循环流化床锅炉1、下降管2、省煤器3、过热器4、煤仓5、加料口6、炉膛7、返料装置8、引风机9、除尘器10、空气预热器11、旋风分离器这是德巴(德国巴高克)型，是德巴在欧共体资助下开发的一种低速(低倍率)循环流化床锅炉，其设计意图是尽可能将鼓泡床和高速循环床的优点很好地结合起来。其特点是采用低的循环倍率和中温(400-500oC)旋风分离这种锅炉的结构相对简单，但大型化，特别是再热器的布置，有一定困难。目前最大容量的这种锅炉是装在捷克的燃褐煤的350t/h高压电站锅炉。

49song五.按工质在锅炉内的流动方式分

1.自然循环锅炉加热水→省煤器蒸发→水冷壁

加热蒸汽→过热器下降管：不受热,管中全部是水上升管：受热,管中为汽和水的混合物2、强制循环锅炉3、直流锅炉4、复合循环锅炉

50song二、锅炉设备及组成1、锅炉容量与蒸汽参数

锅炉容量：每小产生的蒸汽量（t/h）

蒸汽参数：锅炉出口过热蒸汽压力和温度

容量（t/h）

蒸汽参数汽机功率(MW)炉型

42013.8Pa(540/540)

125煤粉炉67013.8Pa(540/540)

200煤粉炉102516.8Pa(540/540)

300煤粉炉（引）200816.8Pa(540/540)

600煤粉炉51song2、锅炉热效率与锅炉型号锅炉热效率：蒸汽在炉内吸热量占燃料发热量的百分比。电站锅炉一般在90%以上。锅炉型号：如HG670/13.7—540/540—7

HG----哈尔滨锅炉厂；DG----东锅；SG---上锅；

WG---武锅；BG---北锅锅炉分类（按水循环方式）：

自然循环炉，强制循环炉，复合循环炉等。52song3、锅炉设备的组成锅炉本体：

燃烧器、炉膛、烟道、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器及空气预热器等组成；辅助设备：

送引风机、给煤机、磨煤机、排粉机、除尘和脱硫设备、烟囟等。（图）53song汽轮机的工作原理：

汽轮机是火力发电厂的三大主机之一，具有一定压力、温度的蒸汽通过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转变为旋转机械能。

●主要设备简介汽

轮

机54song汽轮机冲动式汽轮机反动式汽轮机凝汽式汽轮机供热式汽轮机背压式汽轮机调节抽汽式汽轮机低压汽轮机中压汽轮机高压汽轮机超高压汽轮机亚临界压力汽轮机超临界压力汽轮机按作功原理分按功能分按参数高低分55song按热力特性分类（即汽轮机型式）

凝汽式、中间再热式背压式调整抽汽式供热TurbineTurbine热用户Turbine56songΔXX-XX-XX变型设计次序蒸汽参数额定功率型式例：N300-16.7/538/538300MW凝汽式汽轮机,主蒸汽压力为16.7MPa，温度为538ºC,再热蒸汽温度538ºC。汽轮机型式代号见下表：汽轮机型号：57song1、汽轮机本体：

静止部分：汽缸、隔板、喷嘴、轴承和轴封等；

转动部分：叶片、叶轮和轴等；

配汽机构：主蒸汽导管、自动主汽门、调节阀等

汽轮机的工作过程：蒸汽→喷嘴→冲动叶片转动2、调节保安油系统：调速器、油泵、油箱等3、凝汽及抽气设备：凝汽器、凝结水泵、抽气器、

循环水泵和冷却塔等4、回热加热系统：高、低压加热器和除氧器等●主要设备简介汽

轮

机58song5、汽轮机分类与型号汽轮机分类（按热力过程）：凝汽式N、背压式B、调整抽汽式CC、中间再热式汽轮机。汽轮机的型号：如N200-130/535/535N300-16.7/538/5386、汽轮发电机与励磁机转子：有良好导磁性能的合金钢制成，绕组外接直流励磁电源，产生磁场；氢（水）内冷定子：由铁芯、绕组和外壳等组成，铁芯由环形硅钢片叠压而成；水内冷励磁机：向发电机转子绕组提供直流励磁电源；59song●主要设备简介汽轮机转子60song61song四、发电厂热力系统1、锅炉汽水系统：主给水管→给水操作台→省煤器→汽包→下降管→下联箱→水冷壁→汽包→过热器→锅炉主汽门（或集汽联箱）出口。

2、主蒸汽系统及再热蒸汽系统

：（主蒸汽）锅炉主汽门（或集汽联箱）→主蒸汽管→汽机自动主汽门之前

；（再热蒸汽）汽机高压缸出口→再热器冷段管→再热器→再热器热段管→汽机中压缸进口。62song3、主凝结水系统

：

凝汽器→凝结水泵→轴封冷却器→低加→除氧器。4、

除氧器系统：

除氧器及其相连的所有管路和附件（安全门，水位计等）。5、主给水系统：

除氧水箱下水管→低压给水管→给水泵→高压给水管→高加→主给水管。6、

回热抽汽系统和加热器疏水系统：

汽机抽汽管路→各回热加热器（高加、低加、除氧器）→

疏水管路→疏水回收设备.示意图。（300MW图）63song7、抽空气系统

（低压加热器、凝结水泵）→凝汽器→抽真空设备和系统。8、

循环冷却水系统

循环水进水管→凝汽器→