火力發(fā)電一般是指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能來(lái)加熱水,使水變成高溫、高壓水蒸氣,然后再由水蒸氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電的方式的總稱。
以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠。 火力發(fā)電站的主要設(shè)備系統(tǒng)包括:燃料供給系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其他一些輔助處理設(shè)備。
火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)(以鍋爐為核心)、汽水系統(tǒng)(主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成)、電氣系統(tǒng)(以汽輪發(fā)電機(jī)、主變壓器等為主)、控制系統(tǒng)等組成。前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽;電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由熱能、機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)變;控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
火力發(fā)電的重要問(wèn)題是提高熱效率,辦法是提高鍋爐的參數(shù)(蒸汽的壓強(qiáng)和溫度)。90年代,世界最好的火電廠能把40%左右的熱能轉(zhuǎn)換為電能;大型供熱電廠的熱能利用率也只能達(dá)到60%~70%。
此外,火力發(fā)電大量燃煤、燃油,造成環(huán)境污染,也成為日益引人關(guān)注的問(wèn)題。 熱電廠為火力發(fā)電廠,采用煤炭作為一次能源,利用皮帶傳送技術(shù),向鍋爐輸送經(jīng)處理過(guò)的煤粉,煤粉燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變?yōu)樗羝?,?jīng)一次加熱之后,水蒸汽進(jìn)入高壓缸。
為了提高熱效率,應(yīng)對(duì)水蒸汽進(jìn)行二次加熱,水蒸汽進(jìn)入中壓缸。通過(guò)利用中壓缸的蒸汽去推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
從中壓缸引出進(jìn)入對(duì)稱的低壓缸。已經(jīng)作過(guò)功的蒸汽一部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟企業(yè),其余部分流經(jīng)凝汽器水冷,成為40度左右的飽和水作為再利用水。
40度左右的飽和水經(jīng)過(guò)凝結(jié)水泵,經(jīng)過(guò)低壓加熱器到除氧器中,此時(shí)為160度左右的飽和水,經(jīng)過(guò)除氧器除氧,利用給水泵送入高壓加熱器中,其中高壓加熱器利用再加熱蒸汽作為加熱燃料,最后流入鍋爐進(jìn)行再次利用。以上就是一次生產(chǎn)流程。
火力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)過(guò)程 火力發(fā)電廠的主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和電氣系統(tǒng),現(xiàn)分述如下: (一)汽水系統(tǒng): 火力發(fā)電廠的汽水系統(tǒng)是由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、高低壓加熱器、凝結(jié)水泵和給水泵等組成,他包括汽水循環(huán)、化學(xué)水處理和冷卻系統(tǒng)等。 水在鍋爐中被加熱成蒸汽,經(jīng)過(guò)熱器進(jìn)一步加熱后變成過(guò)熱的蒸汽,再通過(guò)主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)。
由于蒸汽不斷膨脹,高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。 為了進(jìn)一步提高其熱效率,一般都從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)后抽出作過(guò)功的部分蒸汽,用以加熱給水。
在現(xiàn)代大型汽輪機(jī)組中都采用這種給水回?zé)嵫h(huán)。此外,在超高壓機(jī)組中還采用再熱循環(huán),既把作過(guò)一段功的蒸汽從汽輪機(jī)的高壓缸的出口將作過(guò)功的蒸汽全部抽出,送到鍋爐的再熱汽中加熱后再引入氣輪機(jī)的中壓缸繼續(xù)膨脹作功,從中壓缸送出的蒸汽,再送入低壓缸繼續(xù)作功。
在蒸汽不斷作功的過(guò)程中,蒸汽壓力和溫度不斷降低,最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻,凝結(jié)成水。凝結(jié)水集中在凝汽器下部由凝結(jié)水泵打至低壓加熱再經(jīng)過(guò)除氧氣除氧,給水泵將預(yù)加熱除氧后的水送至高壓加熱器,經(jīng)過(guò)加熱后的熱水打入鍋爐,再過(guò)熱器中把水已經(jīng)加熱到過(guò)熱的蒸汽,送至汽輪機(jī)作功,這樣周而復(fù)始不斷的作功。
在汽水系統(tǒng)中的蒸汽和凝結(jié)水,由于疏通管道很多并且還要經(jīng)過(guò)許多的閥門(mén)設(shè)備,這樣就難免產(chǎn)生跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象,這些現(xiàn)象都會(huì)或多或少地造成水的損失,因此我們必須不斷的向系統(tǒng)中補(bǔ)充經(jīng)過(guò)化學(xué)處理過(guò)的軟化水,這些補(bǔ)給水一般都補(bǔ)入除氧器中。 (二)燃燒系統(tǒng) 燃燒系統(tǒng)是由輸煤、磨煤、粗細(xì)分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫流等組成。
是由皮帶輸送機(jī)從煤場(chǎng),通過(guò)電磁鐵、碎煤機(jī)然后送到煤倉(cāng)間的煤斗內(nèi),再經(jīng)過(guò)給煤機(jī)進(jìn)入磨煤機(jī)進(jìn)行磨粉,磨好的煤粉通過(guò)空氣預(yù)熱器來(lái)的熱風(fēng),將煤粉打至粗細(xì)分離器,粗細(xì)分離器將合格的煤粉(不合格的煤粉送回磨煤機(jī)),經(jīng)過(guò)排粉機(jī)送至粉倉(cāng),給粉機(jī)將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進(jìn)行燃燒。而煙氣經(jīng)過(guò)電除塵脫出粉塵再將煙氣送至脫硫裝置,通過(guò)石漿噴淋脫出流的氣體經(jīng)過(guò)吸風(fēng)機(jī)送到煙筒排人天空。
(三)發(fā)電系統(tǒng) 發(fā)電系統(tǒng)是由副勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁盤(pán)、主勵(lì)磁機(jī)(備用勵(lì)磁機(jī))、發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓斷路器、升壓站、配電裝置等組成。發(fā)電是由副勵(lì)磁機(jī)(永磁機(jī))發(fā)出高頻電流,副勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的電流經(jīng)過(guò)勵(lì)磁盤(pán)整流,再送到主勵(lì)磁機(jī),主勵(lì)磁機(jī)發(fā)出電后經(jīng)過(guò)調(diào)壓器以及滅磁開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)碳刷送到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)旋轉(zhuǎn)其定子線圈便感應(yīng)出電流,強(qiáng)大的電流通過(guò)發(fā)電機(jī)出線分兩路,一路送至廠用電變壓器,另一路則送到SF6高壓斷路器,由SF6高壓斷路器送至電網(wǎng)。
火力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)過(guò)程 這里介紹的是汽輪機(jī)發(fā)電的基本生產(chǎn)過(guò)程。 火力發(fā)電廠的燃料主要有煤、石油(主要是重油、天然氣)。
我國(guó)的火電廠以燃煤為主,過(guò)去曾建過(guò)一批燃油電廠,目前的政策是盡量壓縮燒油電廠,新建電廠全部燒煤。 火力發(fā)電廠由三大主要設(shè)備——鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及相應(yīng)輔助設(shè)備組成,它們通過(guò)管道或線路相連構(gòu)成生產(chǎn)主系統(tǒng),即燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。
其生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介如下。 1.燃燒系統(tǒng) 燃燒系統(tǒng)如圖1-l所示,包括鍋爐的燃燒部分和輸煤、。
火電廠的工作原理,采用煤炭作為一次能源,利用皮帶傳送技術(shù),向鍋爐輸送經(jīng)處理過(guò)的煤粉,煤粉燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變?yōu)樗羝?jīng)一次加熱之后,水蒸汽進(jìn)入高壓缸。
為了提高熱效率,應(yīng)對(duì)水蒸汽進(jìn)行二次加熱,水蒸汽進(jìn)入中壓缸。通過(guò)利用中壓缸的蒸汽去推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
從中壓缸引出進(jìn)入對(duì)稱的低壓缸。已經(jīng)作過(guò)功的蒸汽一部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟企業(yè),其余部分流經(jīng)凝汽器水冷,成為40度左右的飽和水作為再利用水。
40度左右的飽和水經(jīng)過(guò)凝結(jié)水泵,經(jīng)過(guò)低壓加熱器到除氧器中,此時(shí)為160度左右的飽和水,經(jīng)過(guò)除氧器除氧,利用給水泵送入高壓加熱器中,其中高壓加熱器利用再加熱蒸汽作為加熱燃料,最后流入鍋爐進(jìn)行再次利用。以上就是一次生產(chǎn)流程。
發(fā)電廠,與其他制造業(yè)的設(shè)施一樣,將原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,而且通常都會(huì)產(chǎn)生一些廢品。對(duì)于電力制造者來(lái)說(shuō),主要的產(chǎn)品就是電。所謂的廢品,就是被排放到空氣中的煙灰和揮發(fā)性物質(zhì)、水和土壤中,這取決于所使用的燃料。
電力是一種非常規(guī)的產(chǎn)品,它是看不見(jiàn)而且危險(xiǎn)的產(chǎn)品。對(duì)于電力工業(yè)來(lái)說(shuō),一個(gè)困難就在于電力一般無(wú)法儲(chǔ)存。它必須按需生產(chǎn)。
在發(fā)電廠中,燃料被轉(zhuǎn)換為熱能,然后成為機(jī)械能,最終變?yōu)殡娔堋H剂先紵a(chǎn)生熱水并產(chǎn)生蒸汽,進(jìn)而推動(dòng)馬達(dá)或渦輪機(jī)——這些機(jī)械帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。圖
利用煤、石油、天然氣等自然界蘊(yùn)藏量極其豐富的化石燃料發(fā)電稱為火力發(fā)電。按發(fā)電方式,它可分為汽輪機(jī)發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電和燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電,還有火電機(jī)組既供電又供熱的“熱電聯(lián)產(chǎn)(熱電廠)”。
汽輪機(jī)發(fā)電又稱蒸汽發(fā)電,它利用燃料在鍋爐中燃燒產(chǎn)生蒸汽,用蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī),再由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電方式在火力發(fā)電中居主要地位,占世界火力發(fā)電總裝機(jī)的95%以上。
內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電均稱燃?xì)獍l(fā)電。
內(nèi)燃機(jī)發(fā)電主要指功率較大的柴油機(jī)發(fā)電。柴油機(jī)系統(tǒng)壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī),將吸入的空氣用活塞壓縮到高溫與噴入的燃油著火燃燒產(chǎn)生高溫高壓,推動(dòng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,它的優(yōu)點(diǎn)是單位容量重量輕,占地面積小,投資省,建設(shè)速度快,缺點(diǎn)是使用燃料價(jià)格高,發(fā)電成本貴、容量小、維修工作量大、運(yùn)行周期短,除特殊場(chǎng)合外,多用作尖峰供用電電源和應(yīng)急電源。目前,最大的單機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組功率已達(dá)4.5萬(wàn)kW,凈發(fā)電效率達(dá)30%~40%。
燃?xì)廨啓C(jī)是旋轉(zhuǎn)式機(jī)械,與柴油機(jī)相比更適宜于作為常用發(fā)電設(shè)備。它通過(guò)壓氣機(jī)將空氣壓縮后送入燃燒室,與噴入的燃料混合燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?,進(jìn)入透平機(jī)膨脹做功,推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。它的單機(jī)容量遠(yuǎn)比汽輪機(jī)小,最大功率13~21.6萬(wàn)KW,凈發(fā)電效率可達(dá)35%以上,主要用于尖峰負(fù)荷。
把燃?xì)獍l(fā)和蒸汽發(fā)電組合起來(lái)就是燃?xì)?、蒸汽?lián)合循環(huán)發(fā)電,有較高的電能轉(zhuǎn)換效率。
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