发电厂生产过程

1. 发电厂生产过程

2. 第一节 发电厂生产过程概述 • 电力是一个国家经济发展的基础，是国民经济的先行官。与其他能源相比，电力具有很大的优越性，它效率高，便于控制和远距离传输，使用方便，所以现代社会发展对电力的依赖程度越来越高，电气化程度是衡量一个国家现代化水平的重要标志之一。 • 但是电力不是一种天然能源，必须由其他能源转换而成。大规模的电能生产一般在电站中进行。目前的发电方式主要有火力发电、水力发电、核能发电和新能源发电等。由于我国的能源以煤为主，所以火力发电是我国目前主要的发电方式，占我国发电总量的70％左右。

3. 能够提供电能的一次能源 核电站 水力发电站 太阳能发电站 火力发电站 地热发电站 风力发电站 潮汐发电站 波浪发电站 太阳能收集站 沼气发酵池

6. 燃煤发电目前存在着两个突出的问题：一是燃煤技术有待改善，煤的利用率要进一步提高；二是煤燃烧除放出热量外，还会产生大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染环境的排放物。我国烟尘排放量的70％、二氧化硫排放量的90％都来自燃煤，其中50％来自燃煤电厂。燃煤发电目前存在着两个突出的问题：一是燃煤技术有待改善，煤的利用率要进一步提高；二是煤燃烧除放出热量外，还会产生大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染环境的排放物。我国烟尘排放量的70％、二氧化硫排放量的90％都来自燃煤，其中50％来自燃煤电厂。 燃煤电厂带来的大气污染问题是我国可持续发展必须解决的一个现实问题，因此，燃煤电厂的发展要和环境保护密切结合，加快开发煤炭洁净燃烧技术，积极开发可替代煤的清洁能源，例如，核电、水电、太阳能、风能、地热能及生物质能等，特别是发展水电和核电，将会对减少CO2 ,SO2及NO排放作出较大贡献。

7. 第二节 火电厂生产过程 • 利用燃料燃烧进行发电的设备称为火力发电机组，主要有三大设备组成：锅炉、汽轮机和发电机。火力发电机组的发电过程如以下示意图所示。

8. 过热蒸汽 发电机 汽轮机 锅炉 乏汽 给水 冷凝器 水泵 冷却水 • 火电厂基本热力过程

12. 由上可以看出，在火力发电厂的生产过程中存在着三种形式的能量转换：由上可以看出，在火力发电厂的生产过程中存在着三种形式的能量转换： • 在锅炉中：燃料的化学能转变为热能； • 在汽轮机中：热能转变为机械能； • 在发电机中：机械能转变为电能。 • 锅炉和汽轮机是火力发电厂三大主机中最基本的能量转换设备。锅炉的作用是利用燃料在炉内燃烧释放的热能加热给水，产生规定参数(温度、压力)和品质的蒸汽，送往汽轮机做功。 在汽轮机中，高温高压的过热蒸汽在通流部分膨胀做功，冲动汽轮机的叶轮转动，将蒸汽的热能转变成转子上的机械能

13. 一 电厂锅炉 • 1 电厂锅炉的构成和工作过程 • 一.电厂锅炉的构成 电厂锅炉机组是由锅炉本体、辅助系统及设备 、锅炉附件等构成的。 下图是一台典型煤粉炉及其辅助系统示意图，可以用来说明锅炉的主要构成和工作过程。

16. 锅炉本体主要包括“锅”和“炉”两部分， “锅”部分：省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、 再热器、进出口联箱及汽水联通管道等。 “炉” 部分：炉膛、燃烧设备、空气预热器、烟道和风道等。 此外，锅炉本体还包括用来固定和悬吊锅炉部件、受热面、炉墙等设备的构架(包括平台扶梯)。 辅助系统包括：燃料供应系统、煤粉制备系统、给水系统、通风系统、除尘除灰系统、吹灰系统，水处理系统、烟气脱硫系统和监视及控制系统等。各个辅助系统都配有相应的附属设备和控制装置。

17. 由于火电站锅炉设备和部件繁多，工艺流程复杂，直接由人工控制则很难保证各设备及系统的正常运行，因此现代火电站均配有先进的计算机集散控制系统（DCS），同时配有机组的数据采集系统（DAS）, 协调控制系统（CCS），其下还包括很多子系统。另外锅炉还有燃烧安全监控系统（FSSS）或燃烧器管理控制系统（BMS）等，对锅炉进行监视与控制。 2. 电厂锅炉的工作过程 电厂锅炉的工作过程可以分成两大系统的工作过程，即燃烧系统和汽水系统的工作过程。 以下示意图便是电厂锅炉的燃烧系统和汽水系统的流程。

19. 燃烧系统由燃烧设备、制粉系统和风烟系统等组成，完成燃料在炉内的燃烧和高温烟气对受热面的传热过程。燃烧系统由燃烧设备、制粉系统和风烟系统等组成，完成燃料在炉内的燃烧和高温烟气对受热面的传热过程。 • 燃烧设备主要由炉膛、燃烧器和点火装置组成，要求达到燃烧效率高 ，燃烧稳定和连续 ，污染物的排放量低, 运行调节方便等目的。 • 制粉系统由磨煤机及其辅助部件构成，其任务是将原煤磨制成一定细度的煤粉，并将其送入炉膛进行燃烧。制粉系统主要有直吹式和中间储仓式两种，目前直吹式制粉系统得到广泛应用。 • 风烟系统由送风机、引风机和风道及烟道组成，其任务是向炉内送入足够的空气，满足燃料完全燃烧所需的氧气，并及时将燃烧产生的烟气排出。 目前电厂锅炉常采用平衡通风方式，即引风量略大于送风量，维持炉内一定的微负压，

22. 汽水系统由给水系统、蒸发系统和过热系统及再热系统组成，分别完成水的加热、蒸发和过热三个阶段的任务。汽水系统由给水系统、蒸发系统和过热系统及再热系统组成，分别完成水的加热、蒸发和过热三个阶段的任务。 • 给水系统的受热面主要是省煤器，给水在进入锅炉前先经过该受热面，吸收烟气的热量，使排烟温度降低，锅炉效率提高而节省燃料，因而该受热面就称为省煤器． • 蒸发系统由汽包、下降管、水冷壁和联箱及联通管道组成，其受热面为水冷壁，吸收炉膛中的辐射热，将下降管送入的水蒸发成饱和蒸汽。 • 过热系统由不同型式的过热器及减温器组成，其工作任务是把水冷壁所产生的饱和蒸汽过热到一定温度的过热蒸汽，同时在锅炉允许的负荷波动保持过热蒸汽温度在正常范围内。 • 再热系统由不同型式的再热器及减温器组成，其工作任务是把汽轮机高压缸的排汽再次加热，再送至汽轮机中压缸继续做功，以提高循环效率，并减少汽轮机末端的蒸汽湿度，保证汽轮机的安全。

23. 二 电厂汽轮机 • 1 电厂汽轮机的工作原理 • 汽轮机是将蒸汽热能转换成机械功的高速旋转 设备，具有功率大、效率高、结构简单、运转平稳 的优点，是火电厂及核电厂中采用的原动机。蒸汽 轮机、燃气轮机、水轮机等都是涡轮机，它们最基 本的原理与风车相同，利用工质的动能做功，即利 用具有一定速度的工质冲动其转动部分，从而输出 机械功。

25. 汽轮机内的能量转换 • 工作蒸汽先在喷管内进行膨胀，压力降低而速度增大，形成一股高速汽流，此高速汽流喷射到动叶上，推动转子转动，因而使蒸汽的热能转变为机械能。 蒸汽热能 汽流的动能 机轴上的机械能 喷管内 动叶内

26. 单级汽轮机的基本工作原理 1—喷嘴 2—汽缸 3—动叶片4—叶轮 5—转轴

27. 具有一定压力和温度的蒸汽在汽轮机中先流过固定的喷具有一定压力和温度的蒸汽在汽轮机中先流过固定的喷 嘴，蒸汽的压力、温度逐渐降低，体积不断膨胀，蒸汽的 速度越来越高；从喷嘴中流出的高速蒸汽冲击在动叶片 上，动叶片受到汽流的作用力带动叶轮和轴转动。蒸汽源 源不断地从喷嘴中流出，推动汽轮机的转轴连续转动，将 蒸汽的热能转换为轴旋转的机械能。 因此，实现蒸汽热能到机械能的转换可分为两个阶段： • 在喷嘴中蒸汽的热力势能(焓降)转变为高速汽流的 动能。 (2) 在动叶片流道中蒸汽的动能转变为旋转的机械能。

28. 汽轮机级的工作原理

29. 多级冲动式汽轮机

30. 多级汽轮机外形

33. 2、汽轮机设备的组成及工作过程 • 汽轮机设备由汽轮机本体和汽轮机辅助设备两 部分组成，如下图所示。 汽轮机本体：静止部分、转动部分、主汽门、调节 汽门等 汽轮机辅助设备：凝汽设备、回热加热设备、调节 保安装置、供油系统等。 汽轮机本体及其辅助设备由管道和阀门连成一 个整体，称为汽轮机设备。汽轮机与发电机的组合 称为汽轮发电机组。

35. 锅炉来的高温高压的蒸汽流经主汽阀、调节阀进入汽轮锅炉来的高温高压的蒸汽流经主汽阀、调节阀进入汽轮 机，在压力差的作用下蒸汽依次通过各级向排汽口处流 动。在流动中，蒸汽的压力、温度逐级降低，逐级将热能 转变为机械能能。压力、温度已很低的汽轮机的排汽(乏 汽)，进入凝汽设备，被冷凝成凝结水后送往低压加热器 加热，进入除氧器除去水中所含的气体，经给水泵升压再 由高压加热器加热后送回锅炉循环使用。此外，汽轮机的 调节系统用来调节进汽量，以适应外界负荷的变化，保证 供电的数量和质量。保护装置则用于监测汽轮机的运行， 在危急情况下保证汽轮机的安全。

36. 3．回热加热系统 采用回热循环是提高循环热效率的有效手段。电厂的 回热系统用一台混合式加热器作除氧器，即利用汽轮机的 抽汽来加热给水至沸腾以除去水中所含的气体，其余的均 为表面式加热器。位于凝结水泵和除氧器之间的表面式加 热器，其水侧压力为凝结水泵的出口压力，称为低压加热 器(低加)；位于除氧器下的给水泵与炉给水操作台之间的 表面式加热器，其水侧压力为给水泵出口压力，称为高压 加热器(高加)。国内300MW、600MW机组，其回热系统 采用八级回热，即三台高压加热器、四台低压加热器和一 台除氧器，简称：“三高、四低、一除氧”。见下图

38. 回热加热系统中各部件的作用： • 高、低压加热器：利用汽轮机抽汽，对给水、凝结水进行加热，其目的是提高整个热力系统经济性。 • 除氧器：除去锅炉给水中的各种气体，主要是水中的游离氧。 • 凝汽器：使汽轮机排汽口形成最佳真空，使工质膨胀到最低压力，尽可能多地将蒸汽热能转换为机械能，将乏汽凝结成水。 • 凝结泵：将凝汽器的凝结水通过各级低压加热器补充到除氧器。 给水泵：将除氧水箱的凝结水通过给水泵提高压力，经过高压加热器加热后，输送到锅炉省煤器入口，作为锅炉主给水。