热力发电厂课件 1

主要内容和要求 主要内容热力发电厂的安全可靠性火力发电厂的环境评价凝汽式发电厂的热经济性评价及指标发电厂的技术经济比较与经济效益的指标体系我国能源和电力工业的可持续发展 要求了解发电厂的安全 可靠性管理和寿命管理 以及环保评价熟悉热力发电厂的热经济性评价的两种分析方法及指标体系掌握热量法定性计算热经济性及指标 第一章热力发电厂的评价 热力发电厂的安全可靠性 安全管理可靠性管理寿命管理火电厂的计算机监视设备的故障诊断 电力工业是电力的产 供 销是连续 电能不可能大量储存 电力企业的效益首先体现在安全可靠供电的社会效益方面 高参数 大机组 大电网虽然有很多优点 一旦发生事故 处理不及时会连锁反应酿成大面积或整个电网长时间停电 甚至全网瓦解 电力企业必须坚持 安全第一 预防为主 的方针 电力安全生产是涉及全过程管理的问题 应抓好各环节 才能做到预防为主 安全第一 火电设备日趋先进 高度机械化 自动化 并能做到离线 在线计算机监控等 提高火电职工素质将对保障安全 提高效益有极大作用 安全管理 可靠性管理 火电厂可靠性 是指在预定时间内和规定的技术条件下 保持系统 设备 部件 元件发出额定电力的能力 并以量化的一系列可靠性指标来体现 电厂的可靠性管理是现代化电厂生产管理的中心内容 它包括电厂的出力管理 可靠性指标管理 设施维修和更新管理 运行准则 含规程 管理和人员培训管理 电厂可靠性管理的目标是低耗多发下的安全运行 火电厂可靠性管理的任务与作用 可靠性管理 我国火电厂可靠性指标有23个 其中最主要四个指标 可用系数非计划停用系数等效可用系数强迫停用率 火电设备寿命管理 以设备运行状态及金属材料的长期连续地监督为基础 计算其寿命损耗 并适时进行各种探伤检查 全面掌握设备技术状况 及时维修或更换 寿命分配 为保证火电设备的安全可靠运行 须合理选择寿命损耗系数 合理寿命分配 长期运行后 金属材料将发生蠕变或松弛 寿命减少 现在大容量火电机组必须承担调峰任务 机组启停次数增多 加剧火电设备的金属温度变化幅度和寿命损耗 设备延寿 高温蒸汽管道 尤其弯管等应力集中的部件 寿命分配和设备延寿 寿命管理 一般火电厂的计算机监控功能为 运行状况的巡回检测 数据处理和运行日报的打印制表 运行异常情况的越限报警 发生故障能自动记录故障时的有关参数 即事故追忆的打印制表 运行主要技术经济性指标的计算及其打印制表 发电设备的启动操作顺序监控 发供电生产过程的闭环控制 发电设备的自动启停 电厂故障自动监测与处理 电厂安全经济运行的最佳控制 火电厂的计算机监视 大型火电设备复杂 事故造成的损失 影响大 利用诊断技术对设备运行工况和部件材质性能的监测至关重要 设备的检修 事故维修 又称强制维修 定期维修 预估检修 设备的故障诊断 设备的故障诊断 火力发电厂的环保评价 环境保护的重要性及对火电环境保护评价的要求火电厂的废气排放节约水资源及废水资源化灰渣热排水治理及综合利用噪声防止 环境保护的重要性 大型火电厂的建设 给环境带来极大的影响 三废 环境恶化威胁人类生存和发展 1972年联合国在斯德哥尔摩召开了第一次人类环境会议 发表了 人类环境宣言 它是促进全世界重视环境问题的里程碑 我国对环境问题的认识较发达国家迟 在 人类环境宣言 发表一周年后 即1973年8月才召开了第一次全国环境保护会议 并相应成立了我国第一个环境保护机构 我国电力工业环境保护工作开始于1973年 并成立了管理部门和电力环境保护研究所 在高校设立了环境工程系和专业及一个硕士点 环境保护的重要性及对火电环境保护评价的要求 对火电环境保护评价的要求 一般要求装机容量50MW及以上的火电厂 供热机组为25MW以上 要作环境影响评价 并编制环境影响报告书 50MW及以下的火电厂 只填写环境影响报告表 应执行环境影响报告书 表 的编审制度 和防治污染的设计与主体工程同时设计 施工 投产的 三同时 制度 火电建设项目的环境保护设计应贯彻统一规划 分期建设 分期收益的原则 火电建设项目的环境保护设计 在满足环境保护要求的同时 必须确保安全经济发电 环境保护的重要性及对火电环境保护评价的要求 各设计阶段的要求初步可行性研究阶段应编写环境简要说明 根据拟建项目的性质 规模 厂址 环境现状等有关资料 对可能造成的环境影响简要说明 并得出厂址选择的可行性或推荐结论 可行性研究阶段必须按规定编写环境影响报告书 要突出燃煤火电厂的特点 从 三废 对环境的影响出发 结合技术经济比较和社会效益分析进行综合评价 对厂址及规划容量做出推荐意见 提出防治污染的措施及环保投资估算 初步设计阶段应有环境保护专篇 提出防止污染工程措施和设计文件 环境保护投资概算 环境管理 监测机构及定员等 施工图设计 施工及竣工验收阶段 环保专业人员除分工完成所承担的设计文件外 并对有关设计文件及图纸进行会签 火电厂试生产结束前应进行环境保护设施的验收 环境保护的重要性及对火电环境保护评价的要求 环境空气质量标准环境空气质量功能区分为三类 一类区为自然保护区 风景名胜区和其他需要特殊保护地区 二类区为城镇规划中确定居住区 商业交通居民混合区 文化区 一般工业区和农村地区 三类区为特定工业区 不同区执行不同的标准 火电厂的废气排放 火电厂大气污染物排放标准GB13223 1996 火电厂大气污染物排放标准 大气污染防治高烟囱排放 拔风作用高效除尘器NOx SOx CO2控制技术的开发应用 火电厂的废气排放 火电厂的废气排放 烟囱的扩散作用 将废气与热量的污染带到其它地方 减少对当地的污染高烟囱的拔风作用 烟囱里面的高温度气体的密度相对于周围环境中的空气的密度要小 因此产生压力差 形成抽力 致使高温度气体一直上升到烟囱的顶部冒出来 烟囱修建得愈高 形成的压力差就会愈大 所产生的抽力相对也就越大 这样可很快地将炉内气体产物排出 使新鲜空气更快进入炉 火电厂的废气排放 电除尘器 火电厂的废气排放 氮氧化物 NOx 的生成 热力型 燃料型和快速型热力型 空气中的氮气在高温下直接氧化而生成 它的生成和温度密切相关 仅当火焰温度大于1500 时 才会大量生成 燃料型 燃料中氮在燃烧过程中氧化而生成 与温度的关系不大 是最主要的NOx生成途径 快速型 燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成 在煤燃烧过程中的生成量较小 三种类型NOx生成量与温度关系图 NOx的控制途径低NOx燃烧技术 空气分级燃烧技术 燃料分级燃烧技术 煤粉浓淡燃烧技术 烟气再循环技术 低NOx燃烧器烟气脱硝技术 选择性非催化脱硝法 SNCR 向炉膛中喷射氨 尿素等氨基还原剂 因为NH3等只与烟气中的NOx发生发应 选择性催化剂法 SCR 采用催化剂促进NH3与NOx的反应 就称为选择性催化剂法 选择性催化剂法的反应温度取决于催化剂 当采用钛或者铁的氧化物做催化剂时 反应温度为300 400 左右 而采用活性焦炭做催化剂时 反应温度应选为100 150 SCR系统由催化剂反应器 催化剂和氨储存及喷射系统组成 一般能够达到80 90 的脱硝率 因此能够满足较为严格的排放标准 在国外得到了较广泛的应用 SO2的控制途径 燃烧前燃料脱 常规洗选法 可以脱除30 50 的硫化亚铁 化学浸出法 微波法 细菌脱硫气化或者液化 转化为清洁的二次燃料 以达到脱硫的目的 燃烧中脱硫 燃烧过程中SO2遇到碱金属氧化物如CaO MgO等 生成CaSO4 MgSO4等而被脱除 燃烧中脱硫技术主要有脱硫剂吹入法 流化床燃烧以及型煤技术等 烟气脱硫 烟气脱硫又可分为湿法 干法和半干法 湿法是采用碱溶液对烟气中的SO2进行吸收 特点是反应速度快 脱硫效率高以及钙利用率高 缺点主要是初投资大 运行费用高 其中石灰石 石膏法是当前最主要 应用最广的湿法烟气脱硫技术 火电厂的废气排放 二氧化碳的排放与控制二氧化碳的排放 二氧化碳是一种温室气体 主要由化石燃料燃烧放出 工业化二百年来 大气中CO2的浓度从大约280ppm升高到了大约360ppm 约升高了30 CO2的过量排放会加剧全球的温室效应 因此需要对CO2排放加以控制 二氧化碳的控制 提高能源效率 利用生物质燃烧 由于生物质生长时吸收大气中的CO2与其燃烧排放的CO2相同 可以认为是零排放 对生成的二氧化碳进行埋藏和固化处理 节约水资源最大排放为冲灰水 减少冲灰排水的措施有 采用闭路循环 灰水回收使用 高浓度 灰浆中灰渣重量含量40 以上 输送灰浆 灰渣分别除比灰渣混除节约用水40 贮灰场灰水循环使用 灰场澄清水再用于冲灰 废污水处理生活污水宜引入城市的污水处理系统统一处理 无条件者 应因地制宜采取相应措施进行处理 如沉淀 曝气 消毒 生化处理等 节约水资源及废水资源化 灰渣综合利用灰渣综合利用原则是 贮用结合 因地制宜 多种途径 积极利用 讲究实际 我国开发的灰渣利用技术已达200多项 进人工程应用的50多项 如粉煤灰生产建筑材料 水泥 砖 砌块 加气混凝土及耐热耐火材料等 粉煤灰用于建筑工程 大体积混凝土 水下混凝土 泵送混凝土等 热排水的综合利用国外已有利用热排水养殖各种贝类 对虾及藻类 美国用以加热埋入土中的灌溉管系 使作物早熟 增收 我国有的电厂用热排水养殖鱼学 具有生长快 产量高的优点 并能降低鱼种越冬死亡率 有的电厂用以农业灌溉 也收效良好 灰渣热排水治理及综合利用 灰渣热排水治理及综合利用 山东石横电厂三套粉煤灰分选系统 火电厂是噪声源相对集中 噪声幅量大 噪声种类繁多 噪声源控制 由国家规定的产品噪声标准控制 没有的可参考以下数据 引风机 进风口前3m处 85dB A 送风机 进风口前3m处 90dB A 钢球磨煤机95 105dB A 汽轮机 包括注油器 距声源1m处 90dB A 发电机及励磁机 距声源1m处 90dB A 排料机 距机壳105m处 85dB A 汽动给水泵101dB A 噪声防止 噪声传播途径控制对易于封闭的噪声源 如水泵 风机 汽轮发电机组 采用隔板 阻尼和隔声措施 降噪量可达10 30dB A 对不易封闭的设备及系统 如锅炉 加热器和水 煤 汽 气 管道等 采用包覆隔振阻尼材料或设置隔声结构 降噪量可达20 50dB A 不能进行噪声源控制和传播途径控制的场所 采取个人防护如戴护耳器 耳塞 的广大盗寺 现在噪声外境中设置隔声间等办法 降噪量可在15 40dB A 之间 噪声防止 热力发电厂热经济性评价 分析热经济性的意义评价热经济性的目的评价热经济性的两种基本分析方法主要内容 火电力生产流程及郎肯循环的应用热量法 效率法 热平衡法 发电厂各种损失及效率火用方法 可用能法 做功能力法 或熵方法 火用损 做功能力损失 电力生产流程 火力发电厂生产过程 火电力生产流程及郎肯循环的应用 朗肯循环的应用 定义 简单的凝汽式发电厂的理想循环叫做朗肯循环 现代汽轮机发电厂所应用的各种复杂的热力循环都是在朗肯循环的基础上逐步改善而形成的 朗肯循环是研究这些复杂循环的基础 朗肯循环系统图和温熵 T S 图 火电力生产流程及郎肯循环的应用 火电力生产流程及郎肯循环的应用 3 卡诺循环在发电厂应用中的局限性为什么在热力发电厂内不采用同温限下效率最高的循环 卡诺循环 汽机设备必须工作在湿蒸汽区 实际应用热效率不高 蒸汽压缩过程困难 4 研究卡诺循环的实际意义 火电力生产流程及郎肯循环的应用 卡诺循环的应用 火电力生产流程及郎肯循环的应用 热量法 效率法 的意义和应用热量法 效率法 是通过计算某一热力循环中装置或设备有效利用的能量占所消耗能量的百分数 并以此数值的高低作为评价动力设备在能量利用方面的完善程度的指标 其实质是能量的数量平衡 热效率 热量利用率 热量法 效率法 热平衡法 发电厂各种损失及效率 热量法 效率法 热平衡法 发电厂各种损失及效率 发电厂各种效率的分析及计算 一 锅炉的热损失与锅炉效率在锅炉内主要的热损失有 排烟热损失 化学不完全燃烧热损失 机械不完全燃烧热损失 散热损失以及灰渣带走的物理热等 锅炉效率等于锅炉的热负荷与锅炉消耗燃料热量之比 即 大 中型锅炉的效率一般在85 94 热量法 效率法 热平衡法 发电厂各种损失及效率 二 主蒸汽管道热损失与管道效率工质通过汽水管道时 要散失一部分热量 其损失为管道的散热和工质的漏泄等 管道的完善程度用管道效率表示 它等于汽轮机设备的热耗量与锅炉热负荷之比 管道的效率一般为99 若考虑工质损失 则其值为96 97 热量法 效率法 热平衡法 发电厂各种损失及效率 三 汽轮机设备中的冷源损失冷源损失 Qc Q0 Wi固有冷源损失 理想汽轮机排汽在凝汽器内的放热量 即理想汽轮机也不可避免的冷源损失 大小决定于热力循环的型式和参数 附加冷源损失 蒸汽在汽轮机中膨胀作功时还要产生损失 如进汽调节机构的节流损失 喷嘴损失 动叶损失 叶高损失 漏汽损失 湿汽损失 叶轮摩擦损失及余速损失等 热量法 效率法 热平衡法 发电厂各种损失及效率 汽轮机的相对内效率 说明汽轮机内部构造的完善程度 等于蒸汽在汽轮机中的实际作功与理想作功之比 汽轮机的绝对内效率 等于汽轮机的实际作功 也称内功 与汽轮机设备的热耗量之比 热量法 效率法 热平衡法 发电厂各种损失及效率 四 汽轮机的机械损失及机械效率机械损失 汽轮机各轴承的摩擦阻力 汽轮机调节系统和油系统的运转部件要消耗一部分内功 这便是汽轮机机械部分的能量损失 机械效率 等于汽轮机输出的有效功率与内功率之比 机械效率一般为96 99 热量法 效率法 热平衡法 发电厂各种损失及效率 五 发电机的能量损失与发电机效率