火电厂工艺流程简介

火电厂工艺流程简介火电厂，即火力发电厂，是通过燃烧化石燃料（如煤、天然气、石油等）释放热能，将水加热成高温高压蒸汽，再利用蒸汽驱动汽轮机，进而带动发电机产生电能的工厂。其核心在于能量的梯级转换：从燃料的化学能，到热能，再到机械能，最终转化为电能。理解这一复杂而精密的流程，有助于我们更清晰地认识电能的来源及其生产过程中的技术要点。一、燃料供应与制备系统燃料是火电厂的“粮食”，其供应的稳定性与制备的质量直接影响电厂的安全经济运行。对于燃煤电厂而言，燃煤通常通过铁路、公路或水路运输至厂区。进厂后，燃煤被卸至储煤场进行堆放和储存，以应对燃料市场波动及运输中断等情况。储煤场需配备相应的堆取料设备，如斗轮机。为防止煤炭自燃和减少扬尘污染，大型储煤场常采用封闭或半封闭结构。储存的原煤需经过破碎、筛分，去除其中的大块杂质后，送入磨煤机进行研磨。磨煤机将原煤加工成极细的煤粉，以增大其与空气的接触面积，确保在锅炉内能够迅速、完全地燃烧。制备好的煤粉通过一次风（携带煤粉进入炉膛的空气）输送至锅炉的燃烧器。对于燃气电厂或燃油电厂，其燃料供应系统相对简化。天然气通常通过长输管道直接输送至厂区，经调压、过滤、计量后送入锅炉燃烧器；燃油则通过油罐车运入，储存在油罐中，使用时通过油泵加压、加热（如重油）后送往燃烧器。二、锅炉系统锅炉是火电厂的“心脏”，其主要功能是将燃料燃烧释放的热能传递给工质（水），使水变成具有一定温度和压力的过热蒸汽。煤粉（或油、气）与空气按一定比例混合后，通过燃烧器喷入锅炉炉膛。在炉膛内，燃料与空气充分混合并剧烈燃烧，释放出大量热能。炉膛四周布置着水冷壁，这是锅炉的主要受热面之一，管内流动的水吸收炉膛火焰的辐射热，使水部分蒸发。燃烧产生的高温烟气在引风机的抽吸作用下，向上流经炉膛上部的过热器、再热器（大型机组通常设有）、省煤器和空气预热器等受热面。*过热器：将饱和蒸汽加热至具有一定过热度的过热蒸汽，以提高蒸汽的做功能力和汽轮机效率。*再热器：将汽轮机高压缸排出的蒸汽再次引入锅炉加热，提高其温度后再送入中压缸做功，可显著提高循环热效率并降低汽轮机末级叶片的湿度。*省煤器：利用烟气余热加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料。*空气预热器：利用烟气余热加热送入炉膛的冷空气，一方面提高炉膛温度，强化燃烧，另一方面降低排烟温度，进一步回收烟气热量，并改善燃料的着火条件。经过一系列热交换后，烟气温度大幅降低，最后携带少量未燃尽的可燃物和大量飞灰，进入除尘、脱硫、脱硝等环保设备进行净化处理，达标后通过烟囱排入大气。三、汽轮机系统汽轮机是将蒸汽热能转化为机械能的关键设备。来自锅炉的高温高压过热蒸汽，通过主蒸汽管道进入汽轮机。蒸汽首先进入汽轮机的高压缸，在喷嘴中膨胀加速，将热能转化为动能，高速气流冲击动叶片，推动叶轮旋转做功。做功后的蒸汽压力和温度降低，从高压缸排出。对于中间再热机组，这部分蒸汽会被引回锅炉的再热器重新加热，然后再进入汽轮机的中压缸继续膨胀做功。从中压缸排出的蒸汽，通常会进入低压缸作最后的膨胀。汽轮机的转子与发电机的转子通过联轴器刚性连接。当汽轮机转子在蒸汽的推动下高速旋转时，便带动发电机转子一同旋转，从而将机械能传递给发电机。在汽轮机的低压缸末端，做完功的蒸汽（称为乏汽）压力和温度已降至很低，被引入凝汽器。四、发电机与电气系统发电机是实现机械能向电能转换的核心设备。其基本原理是基于电磁感应定律：当闭合线圈在磁场中做切割磁力线运动时，线圈两端会产生感应电动势。在汽轮发电机中，转子（通常为磁极）通入直流电产生磁场，当转子由汽轮机带动旋转时，磁场也随之旋转，使得静止的定子线圈不断切割磁力线，从而在定子线圈中感应出三相交流电。发电机发出的电能，其电压等级通常为10kV至20kV。为减少远距离输电过程中的电能损耗，需通过主变压器将电压升高至输电线路的额定电压（如220kV、500kV、750kV甚至更高）。升高电压后的电能，经高压配电装置（断路器、隔离开关、母线等）接入电力系统，输送给用户。五、凝汽器与循环水系统乏汽在凝汽器中被循环冷却水冷却，凝结成水，同时体积急剧缩小，在凝汽器内形成高度真空，这对于提高汽轮机的效率至关重要。凝汽器是一个大型的表面式换热器，内部布置有大量铜管或钛管。循环水泵将冷却水（取自江河湖海或冷却塔）送入凝汽器的铜管内，吸收乏汽的热量使其凝结成水。吸收热量后的循环水温度升高，被送往冷却塔（闭式循环）或直接排入水源（开式循环，受环保要求限制逐渐减少）。在冷却塔中，热水通过蒸发散热和接触散热将热量释放到大气中，水温降低后再由循环水泵送回凝汽器循环使用。凝结后的水称为凝结水，汇集在凝汽器底部的热井中，由凝结水泵抽出，送往低压加热器加热后进入除氧器。六、汽水系统与水处理火电厂的汽水系统是一个复杂的循环系统，确保工质的高效利用和水质的合格是其核心任务。除氧器的作用是去除凝结水中溶解的氧气及其他气体，防止这些气体对热力设备造成腐蚀。凝结水在除氧器中被汽轮机抽汽加热至沸点，气体逸出后，除氧水由给水泵升压。升压后的给水依次通过高压加热器进一步加热（利用汽轮机的抽汽），温度升高后进入锅炉省煤器，随后进入汽包（对于汽包锅炉）或直接进入水冷壁（对于直流锅炉），重新开始新一轮的吸热、蒸发、过热过程，形成一个闭合的汽水循环。为维持汽水品质，防止锅炉结垢、腐蚀和汽轮机积盐，火电厂设有完善的水处理系统。这包括对补充水的预处理（如混凝、澄清、过滤）和深度处理（如离子交换除盐或反渗透脱盐），以及对凝结水、给水、炉水的加药处理和取样监测等。七、环保与辅助系统随着环保要求的日益严格，火电厂的环保设施已成为工艺流程中不可或缺的组成部分。除尘系统：锅炉排出的烟气中含有大量飞灰，需通过除尘器（如电除尘器、袋式除尘器或电袋复合除尘器）去除，使烟尘排放浓度达标。脱硫系统：为去除烟气中的二氧化硫，目前应用最广泛的是石灰石-石膏湿法脱硫技术。烟气与吸收剂（石灰石浆液）在吸收塔内充分接触，二氧化硫被吸收并发生化学反应，最终生成石膏副产品。脱硝系统：针对烟气中的氮氧化物，主流技术为选择性催化还原法（SCR）或选择性非催化还原法（SNCR）。在催化剂或高温条件下，还原剂（如氨水、尿素）将氮氧化物还原为无害的氮气和水。此外，火电厂还设有灰渣处理系统（处理锅炉燃烧后产生的炉渣和除尘器收集的飞灰）、化学水处理系统、压缩空气系统、供油系统、消防系统以及庞大的控制系统（如分散控制系统DCS）等辅助系统，确保整个电厂的安全、稳定、经济、环保运行。八、控制系统现代火电厂采用先进的分散控制系统（DCS）对整个生产过程进行集中监控和分散控制。运行人员通过DCS操作员站的人机界面，实时监视各系统的运行参数（如压力、温度、流量、液位、电流、电压等）和设备状态，并可对主要设备进行远程操作和调节。DCS系统具备数据采集、自动控制、报警、联锁保护等功能，是火电厂安全稳定运行的“神经中枢”。总结火电厂的工艺流程是一个多系统协同工作的复杂过程，涉及热能工程、机械工程