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火电厂系统基本介绍 北京国电工程招标有限公司2005 11 2020 3 20 火力发电厂基本概念 蒸汽动力发电厂在现代主要是指汽轮机发电厂 其主要动力设备是锅炉 汽轮机 汽轮发电机以及有关辅助设备 配电装置等 燃料在锅炉中燃烧放热 将给水加热成蒸汽 蒸汽在汽轮机内膨胀使热能转换为转子转动的机械能 再通过发电机转换成电能 由配电装置分配传送给用户或输入地区电力网 2020 3 20 根据汽轮机的型式 汽轮机发电厂又可分为凝汽式电厂和热电厂两类 前者只向用户供给电能 进入汽轮机的蒸汽基本上都排入凝汽器凝结 后者除供给电能外还利用汽轮机排汽或中间级抽汽向用户供热 也称热电联产 随着火电技术的发展 蒸汽参数不断提高 为充分利用电厂公用设施以降低成本 汽轮发电机组的单机容量 单个电厂的装置容量也得到了很大发展 目前运行的最大火电机组容量为1300MW 最大火电厂容量达4800MW 凝汽式电厂的效率可达35 42 2020 3 20 火电厂基本参数意义 发电量与对应的蒸汽流量300MW代表每小时发电30万度电对应蒸汽流量为1025t h左右600MW代表每小时发电60万度电对应蒸汽流量为1900t h左右BMCR对应VWO BRL对应TRLBMCR为锅炉最大连续蒸发量对应汽轮机阀门全开BRL为锅炉额定蒸发量对应是汽轮机额定工况 2020 3 20 蒸汽动力装置中 有四个最主要的设备 锅炉 是产生高温 高压蒸汽的设备汽轮机 是利用蒸汽膨胀对外作功的设备 带动发电机动力生产设备凝汽器 是工质的低温放热源给水泵 消耗一部分功来完成热力循环中的压缩过程动力消耗设备注 装置中的其它机械设备 基本上都是服务于锅炉 汽轮机和凝汽器三大件 蒸汽动力装置 2020 3 20 蒸汽动力装置中 有四个最主要的设备 锅炉 是产生高温 高压蒸汽的设备汽轮机 是利用蒸汽膨胀对外作功的设备 带动发电机动力生产设备凝汽器 是工质的低温放热源给水泵 消耗一部分功来完成热力循环中的压缩过程动力消耗设备注 装置中的其它机械设备 基本上都是服务于锅炉 汽轮机和凝汽器三大件 蒸汽动力装置 2020 3 20 三个封闭回路汽水回路 锅炉产生高温高压的水蒸气 蒸汽在汽轮机中膨胀做功 使蒸汽的温度和压力降低 低温低压的蒸汽在凝汽器中经过热交换而凝结成水 凝结水由给水泵加压后送入锅炉 吸热后又变成蒸汽 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵 锅炉 主汽水封闭回路 汽轮机抽汽 加热器 给水系统 锅炉 汽轮机 副汽水封闭回路 三个封闭回路 2020 3 20 空气烟气回路 空气进入锅炉参加燃料的燃烧过程 产生高温的烟气 高温烟气将部分热量传递给水或水蒸汽而温度降低并由烟囱排出锅炉进入大气 空气又不断进入锅炉参与燃烧 大气 锅炉 大气烟气的封闭回路冷却水回路 冷却工质 天然河流 冷却塔 冷却池中的冷却水 或者是冷却空气 被冷却水泵 气泵 打入凝汽器 冷却工质在凝汽器中与蒸汽进行热交换 温度升高 并排出凝汽器进入冷却水源 冷却水 气 源中的冷却工质又不断进入凝汽器进行热交换 冷却水源 凝汽器 冷却水 气 源冷却水的封闭回路 三个封闭回路 2020 3 20 邹县电厂 2020 3 20 埃迪斯通电厂 美 2020 3 20 富津电厂 日 2020 3 20 石洞口二厂 2020 3 20 杨树浦电厂 2020 3 20 电力发展基本情况 到2005年后 国产300MWCFB锅炉机组可以成为燃烧劣质燃料的选择 在缺水的三北地区 600MW空冷机组的比例应该增加 2005 2015年 在煤价相对较高的地区以安装国产超临界机组为主 以后将逐步减少 国产超超临界机组在2015年后开始应用于工程 随着时间的推移 安装规模逐步增大 2020年后将成为新建工程的主力机组 IGCC机组 考虑在2015后逐步应用于工程 2020 3 20 电力发展基本情况 2004年我国新增电力装机容量5100万千瓦 新增5100万千瓦电力装机主要分布在目前电力短缺状况严峻的华中 华东和南方地区 其中火电约占78 2 水电占19 8 核电 新能源占2 到2004年底 发电装机总量达到440700MW 比上年同期增长11 5 其中 火电机组装机容量为324900MW 水电机组装机容量为108260MW 核电机组装机容量为7014MW 分别占全部装机容量的73 81 24 60 和1 59 300MW及以上容量机组在火电装机中所占比重有所提高 2000年为54 2004年为60 2020 3 20 按过热器出口压力分 目前常用亚临界锅炉和超临界锅炉 亚临界压力一般为16 66MPa 超临界锅炉压力为压力大于22 11MPa 超超临界一般定义为压力大于25MPa或主蒸汽温度在580 以上 按循环方式分 大体分为自然循环炉 强制循环炉 直流炉 自然循环炉具有汽包 利用炉外下降管和炉内上升管中工质之间的密度差产生工质循环 只能在临界压力下应用 强制循环炉 主要靠循环泵建立工质循环 可应用于亚临界和超临界压力 直流炉 没有汽包 给水靠给水泵压头一次通过受热面产生蒸汽 超临界以上按排渣方式分 固态排渣和液态排渣 按炉型分 型炉 塔式炉 按所用燃料分 燃煤炉 燃油炉和燃气炉 循环流化床锅炉 火电站锅炉类型 2020 3 20 2020 3 20 2020 3 20 2020 3 20 直流燃烧器 旋流燃烧器 2020 3 20 空气凝汽系统是以空气作为基本冷却工质 不消耗或很少消耗冷却水 因而作为一种新的节水途径 在水资源非常缺乏的地区具有广阔的应用前景 1 湿式冷却塔的循环供水系统 冷却水在表面式冷凝器中吸收汽轮机排汽放出的热量后 被送入湿式冷却塔 水在冷却塔中的散热栅格中分散落下 与上升的空气流接触 由于部分水的汽化及水与空气的换热作用 冷却水被冷却 冷却后的水落入水池后 被循环水泵送入表面式冷凝器 又作为冷却工质使用 湿冷却塔可以利用机力通风或对流自然通风 冷却水在冷却塔中能达到的最低温度是空气的湿球温度 空冷机组 2020 3 20 2 直接冷却的干冷却塔凝汽系统 汽轮机的排汽通过排汽管送至干冷却塔中的汽 气表面式热交换器进行冷却 热交换器由具有鳍状散热片的冷却管组成 蒸汽在管内流动 依靠机力通风或自然通风而流动的冷却空气在管外流过 凝结水用凝结水泵抽出作为锅炉给水 空冷机组 2020 3 20 3 间接冷却的干塔空气凝汽系统 汽轮机排汽在喷射式凝汽器中与从干冷却塔来的冷却水相混合 凝结成水 喷射式凝汽器象普通的凝汽器一样 安置在汽机下面 从喷射式凝汽器出来的混合水流 冷却水和凝结水 小部分 相当于汽轮机的蒸汽流量 被凝结水泵抽走 作为锅炉给水 大部分 等于冷却水量 经循环水泵打入干冷却塔中的气 水表面式热交换器 被空气冷却后再被回水泵打入喷射式冷凝器作为冷却水 空冷机组 2020 3 20 在一个热力循环中 工质在高温热源吸热 这些热量 一部分转化为机械功 热力循环的目的一部分在低温热源 冷源 的温度下放热 称为一种能量损失 相对机械功而言 但能量的种类很多 如电能 热能 机械能 动能等等 且存在能量品质上的差别 机械功所代表的能量和废热所代表的能量只有品位上的差别 没有原则性的差别 对动力装置来说 汽轮机的低温放热是一种能量损失 它的存在使动力循环的效率降低 但在其它方面 如取暖 生活用热水等 低温热量也可以作为低品质的能量加以利用 而且还避免对环境产生的热污染 热电联产 2020 3 20 1 纯凝汽式发电动力装置 郎肯循环或回热抽汽给水预热循环 特点 汽轮机的排汽热量完全不加利用地排入自然环境成为废热 2 背压式热电装置特点 汽轮机的排汽热量基本上全部作为低温热源对外供热 或者变为热水供应出去 3 调节抽汽式热电汽轮机装置特点 凝汽式汽轮机 排汽热量很小 且完全不加利用地排入自然环境成为废热 调节抽汽点抽出很大部分低品质的蒸汽热能对外供热 抽汽量的大小可以调节 汽轮机功率和凝汽器流量发生相应变化 装置的热电比随汽轮机工况有较大范围变化 热电联产 2020 3 20 1 燃煤电厂分散控制系统 DCS 2 厂级监控信息系统 SIS 3 全厂管理信息系统 MIS 热控介绍 2020 3 20 数据采集系统 DAS 模拟量控制系统 MCS 顺序控制系统 SCS 发变组和高 低压厂用电源系统 ECS 锅炉安全监控系统 FSSS 汽机数字电液控制系统 DEH 汽机紧急跳闸系统 ETS 汽机本体监测仪表系统 TSI 给水泵汽机数字电液控制系统 MEH 给水泵汽机紧急跳闸系统 ETS 给水泵汽机本体监测仪表系统 TSI 热控介绍 2020 3 20 报告主要内容 气体绝缘金属封闭开关装置 gasinsulatedmetal enclosedswitchgear GIS 发电机出口断路器 generatorcircuitbreaker GCB 静态励磁与无刷励磁输电线路的电压等级 1000kV交流 800kV直流 自动发电控制 AGC 2020 3 20 GIS 1 2020 3 20 GIS 2 定义 母线 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器等电器设备 按一定的接线方式连接 密封于充有高于大气压的SF6绝缘气体并接地的金属外壳的不同气室内 构成的井凑的接受和分配电能的装置优点所有设备密封于接地的金属外壳内 设备外绝缘不受外界污秽影响紧凑 占地面积小模块结构 安装方便价格贵 宁电4台60万 1 35亿人民币 2020 3 20 GCB 定义 直接装在发电机出口回路的断路器 一套 隔离开关 互感器 优点 1 离发电机近 跳闸时间快 对保护发电机 主变等设备有作用 2 多了一个开断点 增强了接线灵活性 避免了厂用电切换的风险 简化了机组继电保护接线 可缩短故障恢复时间 提高电厂可用率 厂商 ABB SF6介质 平时无毒 高温或电击时会发出有毒气体 阿斯通 空气介质 体积大 基本退出市场 核电 安全要求高 早就使用 60万火电 广东沙C 90年代中期 造价 宁海4台为563 万瑞士法郎 折合3811万元 2020 3 20 励磁系统 静态和无刷 无刷造价高 无电刷 2台100万 高1000多万 静态成为主流 2020 3 20 输电线路电压等级 1 500kV 直接从发电机出口并到500kV 短路阻抗小 短路电流大 2 750kV 西北电网 330kV 3 特高压 1000kV交流 山西