火力发电厂生产过程简述

1、发电厂基础知识,发电厂基础知识,第一节 火力发电厂概述 第二节 电厂锅炉 第三节 电厂汽轮机 第四节 发电机 第五节 其他辅助系统 第六节 发电厂主要经济指标及系统,第一节 火力发电厂概述,1、 发电厂的分类 2、电力生产的特点及基本要求 3、火力发电厂的组成及能量转换过程 4、凝汽式发电厂的主要技术经济指标,我国火力发电量大约占总发电量的80%左右。 电能的特点是便于输送、使用方便。,1、发电厂分类,按火电厂供电、供热的产品分,1,按使用的一次能源分,2,按火电厂的服务规模分,3,按锅炉、汽轮机的蒸汽初参数分,4,发电厂和热电厂,燃煤电厂、燃油电厂、余热电厂,电力系统中发电厂 、孤立电厂、

2、自备电厂,亚临界、超临界、超超临界,火力（热力）发电厂：通过燃料燃烧将化学能变为电能。,原子能发电厂(核电站),水力发电厂,风力、地热及潮汐发电站等,保护环境,控制污染,节约能源,安全可靠,力求经济,保证电能质量,电力生产 基本要求,2、电力生产的特点及基本要求,3、火力发电厂的组成及能量转换过程,三大主机,汽轮机,发电机,锅炉,现代火力发电厂由锅炉、汽轮机和发电机三大核心设备组成。 燃料在炉膛内燃烧形成高温烟气，高温烟气加热水冷壁管和过热器管中的水和蒸汽形成高温高压蒸汽。 蒸汽在汽轮机中膨胀推动汽轮机转子旋转。 汽轮机带动发电机旋转产生电能。 脱硫脱硝系统。 其他辅助系统：供水、除尘、燃料、

3、电气、控制等。,火力发电厂的能量转换过程,火力发电厂生产过程示意图,火力发电厂的任务很单纯，就是发出一定规范的电（或供热+供电），要完成这个任务就必须装置一系列主要生产设备和附属设备。 其生产过程简述如下：利用燃料中的化学能在锅炉中燃烧，转化为热能，这种热能被锅炉中的水吸收成为具有一定温度、一定压力的蒸汽，这种具有相当热量的蒸汽冲动汽轮机转动，使热能转化为动能机械能，汽轮机借助于这个旋转的动能带动发电机旋转，而发电机将赋予的机械能转变为电能。 我国近年建设的火电厂的发电机组至少为300WM机组，今后将大批安装600MW，1000MW超临界和超超临界机组。,1、电厂锅炉的作用 2、锅炉的规范 3

4、、锅炉的工作过程 4、锅炉的类型 5、电厂锅炉设备的组成,第二节 电厂锅炉,一、电厂锅炉的作用 将燃料的化学能变为热能，并以此热能加热水，使其成为具有一定压力和温度的蒸汽。,二、锅炉的主要参数 1.锅炉容量D(t/h) 锅炉每小时的最大连续蒸发量。 2.锅炉蒸汽参数 电厂锅炉的蒸汽参数一般是指过热器出口处蒸汽的额定表压力和额定温度。 3.给水温度 锅炉给水温度是指给水在省煤器入口处的温度。 4.锅炉效率 锅炉生产蒸汽时有效利用的热量与同时间内进入炉内燃烧的燃料在完全燃烧情况下所放出热量之比值。,锅炉效率的计算,三、锅炉的工作过程,工作过程：燃料和空气的混合物送入炉内燃烧，并形成高温烟气。燃烧产

5、生的热量以辐射和对流换热的形式通过锅炉受热面传递给水，使水在定压下汽化形成一定压力和温度的水蒸气。 四、锅炉的类型 自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等。 自然循环煤粉炉应用比较广泛。 以煤粉为燃料，效率高，易于控制，可燃用劣质煤。 300MW：SG-1008/17.1-555/ 555-YM 600MW：HG-2000/17.1-555/ 555-YM-,自然循环,五、电厂锅炉设备的组成,由锅炉本体、辅助设备及附件构成。 1、锅炉本体由“锅”和“炉”两大部分组成。 “锅”即汽水系统, 由省煤器、汽包、下降管、联箱、水冷壁、过热器、再热器等组成。 “炉”即燃烧系统, 由炉膛、烟道、燃烧器及空

6、气预热器等组成。 2、燃烧煤粉的锅炉,其主要辅助设备包括通风设备、输煤设备、制粉设备、给水设备、除尘除灰设备以及一些锅炉附件。,3、燃烧系统（风烟系统）流程,煤粉及空气混合物（一次风）,喷燃器,炉膛,防渣管,过热器,省煤器,空气预热器,除尘器,引风机,烟囱,大气,热空气（二次风）,空气预热器,送风机,大气,4、汽水系统流程,给水,给水泵,省煤器,汽包,过热器,水冷壁管,下联箱,下降管,过热蒸汽,1、汽轮机的基本概念 2、工作过程 3、汽轮机的组成 4、汽轮机的计算,第三节 汽轮机,一、汽轮机的基本概念 1、汽轮机：以水蒸汽为工质的叶轮式发动机。 2、特点：转速高，运行平稳，工作可靠，经济性较高

7、等。 3、作用：将蒸汽热能转变为转轴上的机械能。 4、级：一组喷嘴和一组动叶构成的工作单元。,5、汽轮机装置在电厂中的地位（The Status of Steam Turbine in Power Plant),锅 炉,汽轮机,发 电 机,蒸 汽,化学能 (燃料),热能,机械能,电能,Power Plant,6、汽轮机发展概述 (Summary of Steam Turbine),1、1883年， Laval （瑞典）研制出第一台轴流式汽轮机 2、70年代后，进入百万级 3、汽轮机主要制造业： GE Co.（General Electric Corporation) 美国通用电气公司（冲动式）

8、 WH Co. (Westing House Electric Corporation) 西屋 （反动式） BBC (Brown Boveri Co.) 瑞士 （反动式） AA (Alsthon-Atlantague Co.) 法国 （冲动式、反动式） 其他（苏联、日本等） 我国三大动力设备厂：哈汽、上汽、东汽 工业汽轮机：杭州 燃气轮机：南京,7、汽轮机分类,水的临界参数：温度374.15，压力22.129MPa,8、汽轮机的型号表示如下：,汽轮机类型,额定功率（MW),蒸汽参数,变型设计次序,注意：蒸汽参数表示法和汽轮机类型有关,国产汽轮机型式的代号表,例如：N50-90-3 N300-1

9、6.7/535/535 N600-16.67/537/537,二、工作过程,工作过程分两步完成： 在喷嘴中将蒸汽的热能转变为动能；然后在动叶中将蒸汽的动能转变为轴上的机械能。,三、汽轮机的组成,汽轮机由汽轮机本体、调节系统、保护系统、油系统及辅助设备组成。 1、汽轮机本体 由静止和转动两大部分构成。静止部分称作“静子”包括喷管、隔板、汽缸和轴承等主要部件；转动部分就是指转子，它由动叶、叶轮、主轴及联轴器等组成。 2、汽轮机的调节系统 当外界负荷变化时，及时调节汽轮机的进汽量，使其输出的功率与外界负荷相适应，维持转速不变。,3、汽轮机的保护系统 防止汽轮机转速过高，造成损坏。 4、汽轮机的主要辅

10、助设备 润滑油系统：油泵、油冷却器 凝结水系统：凝汽器、凝结水泵、低压加热器 除氧器系统：除氧器 给水系统：给水泵、高压加热器,凝汽器：一是建立并维持高度真空，使汽轮机内蒸汽充分膨胀；二是将汽轮机排汽凝结成水，回收工质。 除氧器：将给水中所含的氧等气体除掉，防止腐蚀金属表面。 回热加热器：利用从汽轮机中间级引来的作过部分功的蒸汽加热给水，提高效率。,1、概述 2、基础知识 3、本体结构,第四节 发电机,1、概述,汽轮发电机的作用是将汽轮机转动的机械能，转变成电能，通过母线输送到电网。 发电机工作的机理是通过励磁机对发电机转子产生磁场，通过转子的旋转，对静子线圈产生切割磁力线作用，从而在静子线圈

11、上产生电流。 发电机主要由转子、轴承、励磁机、密封油系统和发电机静子冷却水系统组成。,汽轮发电机的作用是将汽轮机的机械能转换成电能 电磁感应原理 :在转子绕组中通入直流电流，转子在原动机拖动下旋转，建立转子旋转磁场。该磁场切割定子绕组并在其中感应电势，如发电机接上负载即向负载输出三相交流电能。,2、基础知识,发电机转速与电势频率保持严格不变的关系。 当同步发电机接通负载时，对称三相定子绕组中流过对称三相电流，并产生一个定子旋转磁场，其转速与发电机转子转速相同，即“同步”，故称为同步发电机。,同步发电机的基本特点：,同期并列条件： 1.发电机与待并系统的电压大小及相位相同； 2.发电机与待并系统

12、的频率相同； 3.发电机与待并系统的电压波形相同； 4.发电机与待并系统相序相同,同步发电机并列运行的条件：,3、本体结构,3、本体结构,本体结构,3、本体结构,发电机定子结构图,3、本体结构,发电机定子结构图,3、本体结构,定子绕组在定子槽内布置图1槽楔；2波纹板；3热弹性绝缘；4上层空心绕组；5下层实心绕组,3、本体结构,发电机转子外形图,3、本体结构,转子铁心图,3、本体结构,转子外形图,3、本体结构,1、升压站 2、燃料运输 3、除尘脱硫脱硝,第五节 其他辅助系统,1、升压站,变压器,2、燃料运输,包括燃料的采购、运输、输送、储存、计量等系统,7,1,3,6,2,8,7,7,5,7,1

13、1,11,10,9,4,1受煤斗 2仓壁振动器 3振动给料器 4除铁器 5皮带除尘器 6电子皮带秤 7皮带机 8筛煤机 9破碎机 10粉煤器原 11煤仓,燃料输送系统包括 运输、卸煤、储存、堆取料、皮带机,5,5,5,3、除尘脱硫脱硝,板式电除尘器工作原理 电除尘器本体的阳极板（收尘板）和阴极线（电晕极）间施加负高压直流电时，便在阳极板和阴极线间产生一高压电场，当施加电压足够高时，阴极线附近产生电晕放电，形成大量的电子、负离子和正离子。当含尘烟气通过电场时，粉尘吸附离子或电子而带电，带电粉尘在电场力的作用下，向异性电极移动，到达收尘极板（阳极板）的粉尘在电场力和粉尘粘附力的作用下沉积在其上面，

14、并向极板释放电荷；而带正电的粉尘也同时沉积在阴极线上，使粉尘颗粒被分离出来。收尘板及阴极线上的粉尘达到一定厚度时，通过振打板（线）的方式，使粉尘脱落进入电场下面的灰斗中。,火电厂的废气排放,电除尘器,除尘器可分为：,（1）机械式除尘器。包括：重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。 （2）电除尘器。包括：干式电除尘器和湿式电除尘器。 （3）过滤式除尘器。包括：袋式除尘器和颗粒层除尘器。 （4）湿式除尘器。包括：喷淋塔、填料塔、泡沫式除尘器、冲激水浴式除尘器、旋风水膜除尘器、文丘里除尘器等。,国家对SO2的治理要求,1995年修订的中华人民共和国大气污染防治法提出：在“两区”内的火电厂新建或已建项目

15、不能采用低硫煤的，必须建设配套脱硫、除尘装置。 国家污染物排放标准的要求： 火电厂大气污染物排放标准(GB13223-1996)，对1997年1月1日起新、扩、改建火电厂，在实行全厂排放总量控制的基础上，增加了烟囱二氧化硫排放浓度限制。 国务院对“两控区”内火电厂二氧化硫控制的要求： 国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复(国函19985号)，即要求“两控区”的火电厂做到：到2000年底达标排放。新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫设施；现有燃煤含硫量大于1%的电厂，在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其它具有相应效果的减排二氧化硫措施。,火电厂脱硫方式（燃烧前

16、、中、后）,煤炭洗选：使用前脱硫。目前仅能除去煤炭中的部分无机硫，对于煤炭中的有机硫尚无经济可行的去除技术。 循环流化床锅炉(CFBC)- 洁净煤燃烧技术：燃烧过程中脱硫。具有可燃用劣质煤、调峰能力强、可掺烧石灰石脱硫、控制炉温减少氮氧化物排放等特点。 烟气脱硫(FGD) ：燃烧后脱硫。在锅炉尾部电除尘后至烟囱之间的烟道处加装脱硫设备,目前95以上的燃煤锅炉采用此方式实施脱硫,是控制二氧化硫和酸雨污染最有效、最主要的技术手段。 目前国内外应用最广泛的方法是烟气脱硫！,烟气脱硫方法,在电力界尤其是脱硫界以有无液相介入来进行分类：,石灰石石膏湿法脱硫工艺流程及设备,石灰石经过破碎、研磨、制成浆液后

17、输送到吸收塔。吸收塔内浆液经循环泵送到喷淋装置喷淋。 烟气从烟道引出后经增压风机增压，进入GGH烟气加热器冷却后进入吸收塔。烟气在吸收塔中与喷淋的石灰石浆液接触，除掉烟气中的SO2，洁净烟气从吸收塔排出后经GGH烟气加热器加热后排入烟道。 吸收塔内吸收SO2后生成的亚硫酸钙，经氧化处理生成硫酸钙，从吸收塔内排出的硫酸钙经旋流分离（浓缩）、真空脱水后回收利用。,湿法石灰石(石灰)/石膏法烟气脱硫技术系统图,烟气中NOx脱除 & SCR,A. 选择性非催化还原法 (SNCR) 主要反应 氨 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O 尿素 2NO + (NH2)2CO + 1/2O2 2

18、N2 + 2H2O + CO2 反应温度: 760 1090C 最佳反应温度：8701050C 脱硝效率 对于城市固体垃圾炉转化效率在3050%之间，大型电站锅炉的转化效率控制在2040%之间。,B. 选择性催化还原法 (SCR) 主要反应 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O 反应温度 230450 一般应用温度：320400 转化效率在7090%之间。,的系统构成,1、凝汽式发电厂的主要技术经济指标 2、凝汽式发电厂的热力系统,第六节 发电厂主要经济指标及系统,（1）发电厂效率pl pl= 发电厂发出的电能/燃料的化学能,一、凝汽式发电厂的主要技术经济指标,（2）发电煤耗率b：（g/kW.h） 每发出1kW.h电量所需煤量。 （3）标准煤耗率bn：（g标准煤/kW.h） 每发出1kW.h电量所需标准煤量。 标准煤发热量29308KJ/kg。 （4）供电标准煤耗率bsn: 每向外供出