第一章火电厂评价及可持续发展.ppt

1、第一章是火电厂的评价和可持续发展。本章首先讨论了火力发电厂的安全、可靠管理和寿命管理，然后讨论了火力发电厂的环境保护评价，然后重点介绍了火力发电厂热经济性评价的两种基本分析方法，以及目前我国用热法分析凝汽式发电厂热经济性及其指标的定量计算。第一章是火力发电厂的评价和可持续发展，第二节是火力发电厂的热经济评价，第三节是凝汽式发电厂的热经济指标，第四节是我国火力发电行业的资源节约、环境友好和可持续发展。一、电厂的安全可靠性(一)火电厂可靠性管理的任务和功能火电厂的生产安全一、任何设备、部件或误操作都可能导致主网崩溃，严重影响国民经济、人民生命或设备的人身安全。火力发电厂的可靠性是指在预定的时间内和

2、特定的技术条件下，维持系统、设备、部件和组件额定功率的能力，并通过一系列定量的可靠性指标来反映。(2)火电厂可靠性指标火电厂主要设备的可靠性是火电厂可靠性指标的基础。设备的可靠性是以基于统计时间的单元状态的各种性能指标为特征的。火电机组状态图，如下图所示：(1)图中：纵坐标为机组最大出力GMC，兆瓦一般为机组额定容量；横坐标是统计期间(季度或年度)的小时数。图中的面积是发电量w，MWh。图1-1火电机组状态图。我国火力发电厂共有23项可靠性指标。其中：可用系数：非计划停运系数：等效可用系数：强制停运率：目前，强制停运率和非计划停运次数是评价我国电厂可靠性的指标。中国现状：中国大型火电机组的可用

3、率比国外同等容量的火电机组低5%-12%。如果可用率能提高5%，相当于不投资建设3000-3250兆瓦的机组。生活管理1。寿命分布火电设备及其管道，特别是锅炉汽包、汽轮机转子、叶片、汽缸和主蒸汽管道，寿命较长，由于冷热变化和低周疲劳的影响而耗尽。尤其是启动和停止条件影响其寿命。合理选择寿命损失系数和合理的寿命分布。表1-3三菱350兆瓦机组在日本的寿命分布。从表中可以看出，30年内每次冷启动的寿命损失为0.01%，每次极热启动的寿命损失为0.029%，30年内损失10次。2.锅炉、汽轮机等热力设备的设计寿命一般为30年。高温部件和高温蒸汽管道的设计寿命一般为105 h，在合理的技术经济条件下，

4、可以采取一些措施来延长设备和高温管道的使用寿命。(1)环境保护的重要性：少占地、节能、降耗、减排、少耕地、少拆迁、初步可行性研究、简要分析和可行性研究、环境影响报告书初步设计、环境保护方案设计施工图设计、环境保护和防治设施设计、电厂环境评价、大气污染防治1、高烟囱排放2、高效除尘器3、目前SO2排放控制技术4。氮氧化物控制技术(1)低氮氧化物燃烧技术(2)炉膛喷射脱硝技术：选择性催化还原脱硝和非选择性催化还原(SNCR)脱硝有两种类型。(3)在烟道尾部安装脱硝装置；(3)节约水资源，回收废水。中国是一个人均水资源很少的国家。电力工业面临的紧迫任务是：1节约水资源；2废水处理；3控制热排水的污染

5、。建筑节水的关键我国老电厂提高循环冷却水浓缩比的节水改造措施以地下水为水源的直接冷却水供应系统将改为循环冷却水供应系统，老电厂将配备大型直接空冷燃煤机组，高参数、大容量的大型供热机组将取代退役的小机组。使用天然气发电的燃气-蒸汽联合循环机组将取代小型燃煤机组。利用加压流化床(PFBC)技术，利用燃煤整体气化燃气-蒸汽联合循环发电(IGCC)，为新建电厂建设节水措施，在北方缺水煤矿坑口地区发展超临界和超超临界大型1000兆瓦燃煤发电机组，在有条件使用天然气的地区建设600兆瓦空冷电厂，建设一批燃气-蒸汽联合循环电厂，在烟台IGCC示范电站的基础上，继续建设几座IGCC电厂；推广分段浓缩串联循环冷

6、却水处理技术，鼓励就近利用城市污水中水作为热电厂补充水源，发展加压流化床联合循环(PFBC)发电技术。对于缺水、限制废水排放的燃煤电厂，可以考虑全厂废水零排放的方案，但经济性较差，且普遍采用气力除灰和干贮灰场的特殊条件，因此可以考虑空冷干排渣技术。控制热排水污染采用直流或混流供水的火力发电厂冷却水，使用后温度通常会上升8-10，直接排入水体，使水体含有大量热量，影响水质或水生生物。辽宁电厂排出的热水排入大伙房水库。由于寒流的突然袭击，水温突然下降，导致大量适应生活在热水地区的鱼类因“冷休克”而死亡。因此，在火电厂设计中，应考虑40以上的热排水，并采取相应的技术措施后才能排放。(4)热排水处理及

7、灰渣综合利用。火电厂的灰渣严禁排入河流、湖泊和海洋。灰渣综合利用技术包括：1 .用粉煤灰生产建筑材料；2.粉煤灰在建筑工程中的应用：热排水的综合利用；热排水养殖各种贝类、对虾和藻类。我国一些电厂利用热水养鱼，具有生长快、产量高的优点，可以降低鱼类的越冬死亡率。对于农业灌溉，也取得了良好的效果。1.噪声标准城市区域环境噪声标准GB3096-82，见表1-3，表1-7城市区域环境噪声标准值，(5)噪声防治，2。火力发电厂的噪声是一个噪声源比较集中的地方，噪声幅值大，噪声种类多，汽轮机房和锅炉房是噪声比较集中的区域，包括汽轮机运行层、锅炉排烟、风机和球磨机，火力发电厂的强噪声见表1-8，表1-8是火

8、力发电厂强噪声的一个例子。3.火力发电厂的噪声控制通常可通过以下方式进行控制：(1)噪声源控制受国家产品噪声标准的控制，以下数据可供参考：引风机(进气口前3m)85dB(A)强制引风机(进气口前3m)90dB(A)球磨机95-105 dB(A)其他中速和高速磨煤机86-95 dB(A)汽轮机(包括注油器，距声源1m)90dB(A)发电机和励磁机(距离)放电器(1(2)噪声传播路径控制对于水泵、风机、汽轮发电机组等易封闭的噪声源，采用了振膜、阻尼和隔音措施，降噪可达1030分贝(A)。难以关闭的设备和系统，如锅炉、加热器和水、煤和蒸汽(气体)管道，涂有隔振阻尼材料或隔音结构，并且第二部分，火电厂

9、热经济性的评价方法，火电厂在能量转换过程中总会有各种损失。电厂热经济性的评价是通过能量转换过程中能量的利用程度(正平衡)或损失大小(反平衡)来衡量的。目的：研究热损失的部位、大小、原因及其相互关系，找出减少这些热损失的方法和相应措施。1.评价电厂热经济性的方法有两种：(1)热法和热效率法是基于热力学第一定律，根据定量分析公式中常用的燃料化学能的利用程度来评价电厂的热经济性，即Q1外热源提供的热量、电厂的理想内功(热量计)、循环中各种能量损失的总和(热量计)和各种能量损失系数的总和。熵值法、容量法和工作容量法是基于热力学第二定律，根据燃料化学能的工作容量被利用的程度来评价电厂的热经济性。它们常用

10、于定性分析公式中，如供应给系统的： Esup的可用能量、循环中各种不可逆因素引起的各种可用能量损失的总和以及循环中各种可用能量损失系数的总和。如果由循环提供的可用能量是由具有温度T1的热源提供的热Q1，那么两种基本分析方法的效率之间的关系可以如下获得：循环效率、卡诺循环效率、T1热源温度、k、十个冷源(环境)温度、k。效率和损失能量之间的平衡关系：提供的可用能量=有效可用能量损失效率ex、平衡方程图、损失：、温度-温度图；(c)损失分布明细，全厂能量平衡关系：发电机输出功率Pe=全厂热耗Qcp-能量损失Qj，以全厂总效率为例：全厂总能量损失Qj=Qb Qp Qc Qm Qg，各热电厂各种热耗(

11、%)，各凝结电厂各种热耗表1-7，四两种热经济性评价方法。Pb=17兆帕，tb=555，p0=16.5MPa兆帕，t0=550，pc=0.005MPa兆帕，炉膛内烟气平均温度，环境压力Pen=0.098MPa兆帕，环境温度ten=20，各种效率为b=0.91，ri=0.884，m=0.98。产生1kg蒸汽的燃料发热量计算为3636.24 kJ/kg。计算结果如表1-13所示：表1-13根据朗肯循环运行的冷凝动力装置的热损失和损失。从表1-13中的计算结果可以知道，在本例中，供应的热量和可用的能量是相等的，因此用这两种方法计算的总损失和整个装置的效率是相同的。热量法不区分能量等级，因此汽轮机的热

12、量损失是最大工作能力法，而锅炉燃烧传热过程的不可逆性是区分能量质量最严重的，因此其可用能量损失最大。本课的定量计算采用热量法，定性分析采用熵值法，第三节采用凝汽式发电厂的热经济指标。1.汽轮发电机组的热经济性指标(1)凝汽式汽轮机的绝对内部效率。一、正反热平衡法表达式，当处于反向热平衡时：当处于正热平衡时，2，相对量(以1kg新鲜蒸汽为基准)，当处于正热平衡时：当处于反向热平衡时：例：计算图示系统中汽轮机的内部效率(。当初始蒸汽参数不高时，一般不认为给水泵工作的初始蒸汽参数高。在计算热经济指标时，考虑到给水泵的工作，给水焓增加了33，360。一种被视为内部热源。4。I另一个表达式，其中：如果不

13、计算给水泵功，则公式中分子的第二项为零；如果没有再热蒸汽qrh=0且没有再热抽汽，它将演变成实际兰金循环的绝对内部效率。因此，该表达式有其普适性：(2)蒸汽消耗d0和蒸汽消耗率d0，蒸汽消耗率d0和D0为纯凝析油气(不含再生抽汽)运行时的情况；(2)锅炉效率b，锅炉效率：锅炉热负荷Qb:Qb的另一个表达式将通过代入公式得到；(3)管道热效率新蒸汽管道热损失冷热再热蒸汽管道热损失公式包括再热器热再热蒸汽流量或温水流量、主给水管道辅助系统热损失公式Dap厂用蒸汽流量，kg/h；ap厂用蒸汽回水率，%;Hcp厂用蒸汽焓、kJ/kg厂用蒸汽回水比焓、热媒介质泄漏流量、热媒比焓、锅炉连续排污热损失、排污

14、热未利用时、有单级锅炉连续排污利用系统时(如图1-6所示)、锅炉连续排污热损失f、r排污扩容器、排污冷却效率，%。表1-17国产300MW机组各种汽水管道的热损失，以国产带DG1000/16.77-1锅炉的N300-16.18/550/550机组为例，各种汽水管道的热损失见表。(1)热经济指标qcp，cp，bs，热耗，煤耗，热效率，另外两个指标，kj/h，kj/(kwh)，kg/(kwh)，qcp，cp，kg标准煤，可以根据这三个关系得到全厂净效率：供电热耗率：供电标准煤耗率：明显：KJ/(kWh)，kg标准煤/(kwh)，11、表1-1对影响能耗率的关键可控参数进行持续监控和分析，并将这些监

15、控参数的实际值与设计值进行比较，并根据它们之间的差异计算出对能耗率的定量影响，以便操作人员全面调整它们，使其处于最佳运行状态并降低能耗率。20世纪80年代，中国高静电厂开始研究运行偏差分析方法。采用这种方法，标准煤每年可节约约15700吨。热力与经济指标的关系，汽轮机单位耗热率与绝对内部效率的关系，绝对内部效率与绝对内部效率的关系，绝对内部效率、耗热率与标准煤耗和产量相对变化的关系，第四节资源节约、环境友好与中国火力发电产业的可持续发展，1。中国发电行业储备储蓄不足，资源供需缺口大。资源被滥用和浪费。中国资源的特点是：中国总量丰富，但人均占有量仅为世界人均占有量的40%，居世界第81位。如右图所示，火力发电行业实现资源节约的根本在于提高能源生产转换效率。改善发电调度方式，加快淘汰小火电机组，加快发展热