第二章 火力发电——第一节 火电厂的生产过程和评价

1、第二章第二章 火力发电火力发电第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程第二节第二节 锅炉设备锅炉设备第三节第三节 汽轮机设备汽轮机设备第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程 在火力发电厂的生产过程中存在着三种形式的能在火力发电厂的生产过程中存在着三种形式的能量转换：量转换：在锅炉中燃料的化学能在锅炉中燃料的化学能 转变为热能；转变为热能； 在汽轮机中热能转变为在汽轮机中热能转变为 机械能；机械能；在发电机中机械能转变在发电机中机械能转变 为电能。为电能。锅炉、汽轮机和发电机称为火力发电厂的三大主机。锅炉、汽轮机和发电机称为火力发电厂的三大主机。600MW600MW亚临界机组原则性热力系统

2、图亚临界机组原则性热力系统图( (原则性汽水系统图原则性汽水系统图) )第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程发电厂的评价发电厂的评价v 安全可靠性评价安全可靠性评价基本要求基本要求v 环境评价环境评价社会要求社会要求v 热经济性评价热经济性评价煤（效率）煤（效率）v 技术经济性评价技术经济性评价钱（成本）钱（成本） v 单位装机容量造价：单位装机容量造价： 元元/kW/kWv 供电成本：供电成本： 元元/kW.h/kW.h 整个发电系统的发电效率整个发电系统的发电效率锅炉效率：锅炉效率：b b，90%-94%90%-94%管道效率：管道效率： p p ，96%-98%96%-98%左右左

3、右汽轮机效率：汽轮机效率： i i ，35%-50% 35%-50% （含循环效率）（含循环效率）机械效率：机械效率： m m ，99%99%发电机效率：发电机效率： g g ，98%-99%98%-99%gmipbLcpQBPe3600第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程一、热经济性评价一、热经济性评价QbQpQcQmQgQcp3600Pe凝汽式电厂的热流图凝汽式电厂的热流图 指标：指标： 发电指标：发电指标：发电效率发电效率发电煤耗率：每发一度电所消耗的煤发电煤耗率：每发一度电所消耗的煤发电的标准煤耗率：每发一度电所消耗的标准煤发电的标准煤耗率：每发一度电所消耗的标准煤gmipbLc

4、pQBPe3600)(123. 0hkWkgbcpscp第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程一、热经济性评价一、热经济性评价指标：指标：供电指标：供电指标：厂用电率：厂用电率：供电效率：供电效率：供电煤耗率：每供一度电所消耗的煤供电煤耗率：每供一度电所消耗的煤供电的标准煤耗率：每供一度电所消耗的标准煤供电的标准煤耗率：每供一度电所消耗的标准煤)1 ()(3600apcpLapQBPapPe)()1 (123. 0hkWkgbbapscpapsapeapapPP第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程一、热经济性评价一、热经济性评价火力发电采用的是化石燃料，其化学成分非常火力发电采用的是

5、化石燃料，其化学成分非常复杂，燃烧产物的排放不可避免会对环境造成污复杂，燃烧产物的排放不可避免会对环境造成污染，其中常规燃煤电厂的污染最为严重。染，其中常规燃煤电厂的污染最为严重。 按元素分析按元素分析煤的成分有：煤的成分有： 碳碳(45(459090) )、氢、氢(1.5(1.56 6) )、 氧氧(0.5(0.53030) )、氮、氮(0.3(0.3 3.53.5) )、 硫硫(0.5(0.52 2) )、水分、水分(2(25050) ) 燃烧后剩下的不可燃灰分燃烧后剩下的不可燃灰分(10(105050) )， 其中可燃成分是碳、氢、硫，其中可燃成分是碳、氢、硫，二、火电厂的污染及治理二、

6、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程表表1 1 燃烧系统排放物及其对环境的影响燃烧系统排放物及其对环境的影响1 1粉尘粉尘 灰渣灰渣: : 从炉膛下部排出一部分从炉膛下部排出一部分( (较大颗粒较大颗粒) ) 。 飞灰飞灰: 80: 80一一9090 飞灰表面带有飞灰表面带有硫酸盐、微量金属和有机化合物硫酸盐、微量金属和有机化合物( (有些有些是致癌的物质，增加了毒性是致癌的物质，增加了毒性) )，特别是粒径小于，特别是粒径小于1010m m的粉的粉尘难以沉降，在大气中长时间漂浮尘难以沉降，在大气中长时间漂浮( (漂尘漂尘) )可直接进入人体可直接进入人体呼吸器官，造成

7、更大的危害。呼吸器官，造成更大的危害。 措施：措施：采用静电除尘，效率在采用静电除尘，效率在9999以上，老机组的水膜式，以上，老机组的水膜式，除尘效果差，只有除尘效果差，只有9595以下。以下。 通过改装高效除尘器是减少粉尘的有效措施。通过改装高效除尘器是减少粉尘的有效措施。 PM2.5PM2.5问题提出后，需要增加更好的除尘方式。问题提出后，需要增加更好的除尘方式。二、火电厂的污染及治理二、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程2. 2. 硫氧化物硫氧化物 ( SO( SOx x ):):排烟中主要是排烟中主要是SOSO2 2，和少量的和少量的SOSO3 3。 危害：

8、危害：对人的眼睛和肺以及植物的叶片带来损伤。浓度高的对人的眼睛和肺以及植物的叶片带来损伤。浓度高的SOSO2 2造成呼吸系统疾病甚至死亡，使农作物减产或植被枯萎。在大造成呼吸系统疾病甚至死亡，使农作物减产或植被枯萎。在大气中与雾、飘尘等发生化学反应形成硫酸烟雾，其毒性比气中与雾、飘尘等发生化学反应形成硫酸烟雾，其毒性比SOSO2 2大大4 42020倍，危害性特别大倍，危害性特别大 SOSO2 2氧化为氧化为SOSO3 3与水结合成硫酸雾，会造与水结合成硫酸雾，会造成酸雨。酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失。成酸雨。酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失。 治理：治理：目前

9、电厂主要采用烟气脱硫技术燃烧后烟气脱硫，在烟目前电厂主要采用烟气脱硫技术燃烧后烟气脱硫，在烟气排入大气前用氢氧化物，氨，石灰石粉等物质吸收或吸附烟气排入大气前用氢氧化物，氨，石灰石粉等物质吸收或吸附烟气中的气中的SOxSOx ，使之转化为石，硫酸铵，硫酸或硫，在，使之转化为石，硫酸铵，硫酸或硫，在“十一十一. .五五”期间得到了广泛的应用。期间得到了广泛的应用。二、火电厂的污染及治理二、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程3 3氮氧化物氮氧化物(NOx(NOx) ) 排烟中的氮氧化物主要是排烟中的氮氧化物主要是NONO、少量的、少量的N0N02 2和极少量和极少量N N

10、2 20 0，通，通常常NOxNOx是指是指NONO及及NONO2 2，是，是“十二十二. .五五”期间的主要治理目标。期间的主要治理目标。危害危害: : 形成光化学烟雾和吸收电磁波，最后在大气中形成硝酸盐，形成光化学烟雾和吸收电磁波，最后在大气中形成硝酸盐，降低天空的亮度以及远处物体的反差；有害于人体身心健康，降低天空的亮度以及远处物体的反差；有害于人体身心健康，特别是呼吸系统；排入大气的特别是呼吸系统；排入大气的NOxNOx 全部转化成硝酸或过氧酰全部转化成硝酸或过氧酰荃硝酸盐，通过沉降进入生态系统。荃硝酸盐，通过沉降进入生态系统。措施：措施：降低燃烧温度、欠氧燃烧、采用流化床燃烧技术（其

11、燃烧降低燃烧温度、欠氧燃烧、采用流化床燃烧技术（其燃烧温度低温度低(850(850900900左右左右) )，NOxNOx的生成量比悬浮燃烧的锅炉低的生成量比悬浮燃烧的锅炉低得多）。得多）。二、火电厂的污染及治理二、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程4 4二氧化碳二氧化碳(CO(CO2 2) )危害：危害：二氧化碳在大气中的寿命为二氧化碳在大气中的寿命为5050200200年，被认为年，被认为是造成全球气温升高的是造成全球气温升高的“温室效应温室效应”气体中的主要气体中的主要气体。目前减少二氧化碳排放技术还处于研究试验气体。目前减少二氧化碳排放技术还处于研究试验阶段。

12、根据京都议定书，我国温室气体（阶段。根据京都议定书，我国温室气体（COCO2 2）排放）排放的形势是非常严峻的。的形势是非常严峻的。措施：措施：提高一次能源利用效率；二氧化碳分离技术。提高一次能源利用效率；二氧化碳分离技术。二、火电厂的污染及治理二、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程5 5排水热污染排水热污染 凝汽器的冷却水凝汽器的冷却水量非常大量非常大( (汽轮机的排汽轮机的排汽的汽的5050100100倍倍) )，采用，采用直流冷却系统时，冷却直流冷却系统时，冷却水直接取自江、河、湖、水直接取自江、河、湖、海、水库，排出的水温海、水库，排出的水温一般要升高一般要升

13、高8 81010，会引起水体热污染。会引起水体热污染。二、火电厂的污染及治理二、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程6 6废水废水 补给水化学除盐系统和凝结水处理系统的补给水化学除盐系统和凝结水处理系统的酸碱酸碱废水、废水、煤场雨排水煤场雨排水、灰场排水、灰场排水、锅炉启动和运行期锅炉启动和运行期的化学清洗废液的化学清洗废液等。等。废水含有废酸、废碱、悬浮物、废水含有废酸、废碱、悬浮物、油脂、有机污染物、富营养污染物、微量元素，排油脂、有机污染物、富营养污染物、微量元素，排入水体均会造成不同程度的污染。入水体均会造成不同程度的污染。措施：措施：主要通过废水处理系统加以净

14、化或回收再利用。主要通过废水处理系统加以净化或回收再利用。二、火电厂的污染及治理二、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程7 7灰渣灰渣 燃煤电厂每天产生的大量灰渣，目前还不能全部加燃煤电厂每天产生的大量灰渣，目前还不能全部加以综合利用，因此，必须有很大的储灰场。以综合利用，因此，必须有很大的储灰场。 灰渣中含有灰渣中含有硅、铝、铁、钙、镁硅、铝、铁、钙、镁等多量元素和等多量元素和砷、砷、铬、镉、铅铬、镉、铅等微量元素。这些物质经水浸泡和雨淋，均等微量元素。这些物质经水浸泡和雨淋，均会不同程度地会不同程度地溶入水中，灰水排入地表水体或渗入地下溶入水中，灰水排入地表水体或渗

15、入地下水均会污染水体。水均会污染水体。 措施：措施：灰渣的利用方式很多，并有一定的经济效益，加灰渣的利用方式很多，并有一定的经济效益，加大灰渣综合利用的力度是减少灰渣污染最有效的措施。大灰渣综合利用的力度是减少灰渣污染最有效的措施。二、火电厂的污染及治理二、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程8 8噪声噪声 火电厂是一个噪声源相对集中、噪声火电厂是一个噪声源相对集中、噪声辐射量大、噪声种类繁多的场所，如锅炉辐射量大、噪声种类繁多的场所，如锅炉排汽噪声高达排汽噪声高达114170dB114170dB，不过影响主要不过影响主要在厂区。在厂区。 措施：措施：通过对设备的运行管理、系统的改通过对设备的运行管理、系统的改进、加装隔声罩等方法以降低噪声。进、加装隔声罩等方法以降低噪声。二、火电厂的污染及治理二、火电厂的污染及治理第一节第一节 火电厂生产过程火电厂生产过程9 9放射性污染放射性污染 某些煤中含有少量