火电厂的基础知识.ppt

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1、电厂基础知识介绍亿利资源沙漠经济张小刚,电厂的概述,火电厂的分类及发展历史,火电厂的工艺流程,火电厂的设备简介,以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。我国的电厂95%以上是火力发电厂,电厂的概述,电厂是指将某种形式的原始能转化为电能以供固定设施或运输用电的动力厂，例如火力、水力、蒸汽、柴油或核能发电厂等。,火力发电的发电机组有两种主要形式：利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电，称为汽轮发电机组；燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电，称为燃气轮机发电机组。火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。,水力发电厂水力发电是将高处的河水(或湖水、江水)通过

2、导流引到下游形成落差推动水轮机旋转带动发电机发电。以水轮发电机组发电的发电厂称为水力发电厂。水力发电厂按水库调节性能又可分为：径流式水电厂：无水库，基本上来多少水发多少电的水电厂；日调节式水电厂：水库很小，水库的调节周期为一昼夜，将一昼夜天然径流通过水库调节发电的水电厂；年调节式水电厂：对一年内各月的天然径流进行优化分配、调节，将丰水期多余的水量存入水库，保证枯水期放水发电的水电厂；多年调节式水电厂：将不均匀的多年天然来水量进行优化分配、调节，多年调节的水库容量较大，将丰水年的多余水量存入水库，补充枯水年份的水量不足,以保证电厂的可调出力。,核能发电厂核能发电是利用原子反应堆中核燃料(例如铀)

3、慢慢裂变所放出的热能产生蒸汽(代替了火力发电厂中的锅炉)驱动汽轮机再带动发电机旋转发电。以核能发电为主的发电厂称为核能发电厂，简称核电站。根据核反应堆的类型，核电站可分为压水堆式、沸水堆式、气冷堆式、重水堆式、快中子增殖堆式等。,火电厂的分类,按燃料分类：燃煤发电厂，即以煤作为燃料的发电厂燃油发电厂，即以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电厂；燃气发电厂，即以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂；余热发电厂，即用工业企业的各种余热进行发电的发电厂。此外还有利用垃圾及工业废料作燃料的发电厂。,返回,火电厂分类,按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂燃汽轮机发电厂内燃机发电厂和蒸汽-燃

4、汽轮机发电厂等,火电厂的分类,按供出能源分类：凝汽式发电厂，即只向外供应电能的电厂；热电厂，即同时向外供应电能和热能的电厂。,火电厂的分类,按发电厂总装机容量的多少分类：小容量发电厂，其装机总容量在100MW以下的发电厂；中容量发电厂，其装机总容量在100250MW范围内的发电厂；大中容量发电厂，其装机总容量在250600MW范围内的发电厂；大容量发电厂，其装机总容量在6001000MW范围内的发电厂；特大容量发电厂，其装机容量在1000MW及以上的发电厂。,火电厂的分类,按蒸汽压力和温度分类：中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa（40kgfcm2）、温度为450的发电厂，单机功率小于25

5、MW；地方热电厂。高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa（101kgfcm2）、温度为540的发电厂，单机功率小于100MW；超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa（141kgfcm2）、温度为540540的发电厂，单机功率小于200MW；亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为16.77MPa（171 kgfcm2）、温度为540540的发电厂，单机功率为30OMW直至1O00MW不等；超临界压力发电厂，其蒸汽压力大于22.llMPa（225.6kgfcm2）、温度为550550的发电厂，机组功率为600MW及以上，,按供电范围分类：区域性发电厂，在电网内运行，承担一定区域性供电的大中型

6、发电厂；孤立发电厂，是不并入电网内，单独运行的发电厂；自备发电厂，由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发电厂（一般也与电网相连）。,理论原理 火力发电厂是以朗肯循环为工作原理的。工质（水）在锅炉内进行等压加热生成高温高压蒸汽；蒸汽在汽轮机内进行绝热膨胀作功；乏汽进入凝汽器进行等压放热凝结为水；水进入给水泵进行绝热压缩。发展历史 1875年法国巴黎北火车站建成世界上第一座火电厂并开始发电，采用很小的直流电机专供附近照明用电，随后美国、俄国、英国也相继建成小火电厂。1886年，美国建成第一座交流发电厂。1882年，中国在上海建成一座装有1台12KW直流发电机的火电厂，供电灯照明用。在全世界范围内

7、，火电厂的装机容量约占总装机容量70%，发电量约占总发电量的80%，1989年，中国火电厂的装机容量占总装机容量的74.27%，发电量占总发电量的79.7%，预计到2000年仍会保持相近的比例。可见火电厂对国民经济的发展和人民生活水平的提高都起着重大作用。,燃料构成火电厂的燃料构成决定于国家资源情况和能源政策。20世纪80年代以后，中国火电厂的燃料主要是煤。1987年，火电厂发电量的87%是煤电，其余13%是烧油或其他燃料发出的。有烟煤资源或依赖进口煤的国家，其火电厂主要燃用烟煤，因其热值高、易燃。其他煤种占较大比重的国家，有用褐煤（德国、澳大利亚）、无烟煤（前苏联、西班牙、朝鲜等）的；中国燃

8、用煤一半以上是烟煤，贫煤次之，无烟煤在10%以下。一些国家还根据石油国际市场的情况，采用燃油和天然气发电机组。除蒸汽机组外，还有的用燃气轮机和内燃机发电机组。70年代以来，燃气-蒸汽联合循环机组因为净效率高的特点（可超过60%）而得到重视。,组成与流程现代化的火电厂是一个庞大而又复杂的生产电能与热能 火电厂的工厂。它由下列5个系统组成：燃料系统：完成燃料输送、储存、制备的系统。燃煤电厂具有卸煤设施、煤场、上煤设施、煤仓、给煤机、磨煤机等设备；燃油电厂备有油罐、加热器、油泵、输油管道等设备。燃烧系统:完成燃料燃烧过程,使燃料化学能转化为蒸汽热能的系统。主要有燃烧器、炉膛、送风机、引风机、除尘器、

9、除灰设备等。汽水系统：完成蒸汽热能转化为机械能的系统。主要有锅炉的汽水部分、汽轮机及其辅助设备，如凝汽器、除氧器、高、低压加热器、给水泵、循环水泵、冷却设备等。电气系统：完成机械能转化为电能及电力输送的系统。主要有发电机、主变压器、断路器、隔离开关、母线等。控制系统：完成生产过程中的参数测量及自动化监控操作的系统。,返回,在上述系统的所有设备中，最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机，它们安装在发电厂的主厂房内。主变压器和配电设备一般是安装在独立的建筑物内和户外；其他辅助设备如给水系统、供水设备、水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等，有的安装在主厂房内，有的则是安装在辅助建筑中或在露天场地。火电厂

10、生产电能的流程如图所示（以燃煤电厂为例）。火力发电的基本生产过程是,燃料在锅炉中燃烧,将其热量释放出来，传给锅炉中的水，从而产生高温高压蒸汽；蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力，以驱动发电机输出电能。,电厂工艺流程概述,发电工艺的主要流程,发电厂的发电工艺大概可以分为：汽水系统 风烟系统 燃烧系统,一、汽水系统流程凝汽器 凝结水泵 低压加热器 除氧器给水泵 高压加热器 省煤器 水冷壁 汽包 过热器 汽轮机高再热器中压缸 汽机低压缸 凝汽器其示意图如下：,火电厂的种类虽然很多，但其生产过程不外是利用燃料燃烧所发出的热量把水加热，使水受热后变为蒸汽和过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机，汽轮机带动发电机

11、，发电机发出电能。_汽力发电厂 其能量转换过程也是相同的，即：燃料的化学能热能机械能电能。,1、火力发电厂简介,电厂及生产流程概述,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

12、临界和超超临界机组。,2、火力发电厂生产过程概述,电厂及生产流程概述,火力发电厂生产过程示意图,火力发电厂的基本生产过程,火力发电厂的主要生产系统包括汽水系统、燃烧系统和电气系统，现分述如下：,（一）汽水系统：火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，也包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都

13、采用这种给水回热循环。此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作功。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产

14、生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。,（二）燃烧系统 燃烧系统是由输煤、给煤、锅炉、排渣、除尘、脱硫等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机、细碎机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过给煤机通过空气预热器来的热风，将燃料送到锅炉进行燃烧。而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出流的气体经过吸风机送到烟筒排人天空。,（三）发电系统 发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电是由副励磁机（永磁机）发出

15、高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。,火力发电厂的基本生产过程,火力发电厂的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然气）。我国的火电厂以燃煤为主，过去曾建过一批燃油电厂，目前的政策是尽量压缩烧油电厂，新建电厂全部烧煤。火力发电厂由三大主要设备锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。其生产过程

16、简介如下。1燃烧系统燃烧系统如图21所示，包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等。,煤由皮带输送到锅炉车间的煤斗，进入给煤机，然后与经过预热器预热的空气一起喷入炉内燃烧，将煤的化学能转换成热能，烟气经除尘器清除灰分后，由引风机抽出，经高大的烟囱排入大气。炉渣和除尘器下部的细灰由灰渣泵排至灰场。2汽水系统汽水系统流程如图22所示，包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。,水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热，成为具有规定压力和温度的过热蒸汽，然后经过管道送入汽轮机。在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动，冲击汽轮机的转子，以额定转速（3000rm

17、in）旋转，将热能转换成机械能，带动与汽轮机同轴的发电机发电。在膨胀过程中，蒸汽的压力和温度不断降低。蒸汽做功后从汽轮机下部排出。排出的蒸汽称为乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽轮机的乏汽被冷却水冷却，凝结成水。凝汽器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器，提高水温并除去水中的氧（以防止腐蚀炉管等），再由给水泵进一步升压，然后进入高压加热器，回到锅炉，完成水蒸汽水的循环。给水泵以后的凝结水称为给水。汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失，因此，必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补给水进入除氧器，同凝结水一块由给水泵打入锅炉。3电气系统电气系统如图23所示，包括发电

18、机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。,发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化，其电压一般在1020kV之间，电流可达数千安至20kA。因此，发电机发出的电，一般由主变压器升高电压后，经变电站高压电气设备和输电线送往电网。极少部分电，通过厂用变压器降低电压后，经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、水泵等各种辅机设备和照明等用电。,现代火电厂主要有锅炉，汽轮机、发电机三大核心设备。,主 要 设 备 简 介,发电机,炉,机,返回,锅炉是火力发电厂的三大主机之一，它的作用是使燃料在炉膛中燃烧成很高温度的烟气，烟气从水管外面流通时，把大部分的热量传递给管内的水，使之成为饱和蒸气，然后继续过热成具有一定

19、压力和温度的过热蒸汽，通过主蒸汽管道送入汽轮机。锅炉有两个主要系统，一个是汽水系统，另一个是燃烧系统。汽水系统由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器等设备组成。它的任务是使水吸收蒸发，最后成为具有一定参数的过热蒸汽。燃烧系统由燃烧器、炉膛、烟道及空气预热器等组成。,主 要 设 备 简 介,锅 炉,主 要 设 备 简 介,锅 炉,锅炉1、作用：通过燃料的燃烧使化学能转变为热能，并且以此热能加热水，使其成为一定压力和温度的蒸汽。2、锅炉本体：炉膛烟道汽水系统（包括受热面、汽包、联箱和连接管道）炉墙和构架等,锅炉设备是由锅炉本体和辅助设备两大部分组成。构成锅炉本体的主要部件有：,主 要 设 备 简

20、介,锅 炉,1、锅炉本体 炉膛 汽包 过热器 省煤器 空气预热器 炉墙和钢架,2、锅炉辅助设备 送、引风机 给水泵 除尘器 制粉设备,主 要 设 备 简 介,锅 炉,汽 机,主 要 设 备 简 介,汽轮机是将蒸汽的热力势能转换成机械能，借以拖动其他机械旋转的原动机。为保证汽轮机安全经济地进行能量转换，需配置若干附属设备。汽轮机及其附属设备由管道和阀门连成的整体称汽轮机设备。汽轮机运行时，工作蒸汽先在其喷管内进行膨胀，压力降低而速度增大，形成一股高速流，此高速气流喷射到汽轮机动叶片上，动叶片安装在许多分离的圆盘上，而圆盘固定在汽轮机轴上，从而推动转子转动，使蒸汽所携带的热能转变为机械能。,主 要

21、 设 备 简 介,汽 机,汽轮机1、作用：将蒸汽的热能转化为机械能。2、主要的控制参数：转速、输出功率。3、调节主要参数的执行机构：主汽门、调节门。4、主要的监控参数：温度、振动、缸胀、膨胀、位移、零转速、偏心等。,汽 机,主 要 设 备 简 介,汽轮机主要设备，一般包括汽轮机本体、附属设备及调速系统。,1、汽轮机本体 汽缸 隔板 轴承 转子,2、汽轮机辅助设备 凝汽器 凝结水泵和抽汽器 除氧器 加热器 凝结水精处理装置,3、调速系统 由于外界负荷的变化频繁，汽轮机必须有一套自动调节装置，以便根据外界负荷变化来控制调速汽门的开度，及时改变汽轮机的进汽量，使其功率随时与外界负荷相适应，保证转速在

22、很小范围内变化，这套自动调节装置称调速系统。,汽轮机,主 要 设 备 简 介,汽机图,竣工移交机组,主 要 设 备 简 介,汽轮机转子,主 要 设 备 简 介,发电机,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。,主 要 设 备 简 介,发电机,发电机1、作用：将机械能转化为电能。2、发电机类型：三相交流同步发电机3、发电机构成：转子和定子。定子：定子铁心、定子线圈、机座和风道

23、等。其中铁心和线圈是磁和电通过的部分，其他部分起到固定、支持和冷却的作用。转子：转子本体、转子线圈、同轴励磁机电枢等。,主 要 设 备 简 介,其他辅助设备,循环水泵 水处理设备 输煤设备,主 要 设 备 简 介,电气部分,一次设备 二次设备 电气主接线,主 要 设 备 简 介,热控部分,热控测量和控制仪表遍及电厂各个部位，它是保障机组安全启停、正常运行和处理故障等非常重要的技术装备，是火力发电厂安全经济运行，文明生产、提高劳动生产率、减轻运行人员劳动强度等必不可少的设施，也是发映电厂自动化水平的重要标志之一。,主 要 设 备 简 介,建筑部分,主厂房系统 烟尘系统(烟囱)电系统 煤系统 冷却水系统(冷却塔)除灰系统 厂区地下系统 生产生活建筑 其他,回顾,主 要 设 备 简 介,主要专业,锅炉、汽机、电气、热控、金属、焊接、起重、建筑、保温、调试、化学,2013年9月,谢 谢！,