火力發(fā)電基本原理（課堂PPT）

1、1一、火力發(fā)電基本原理一、火力發(fā)電基本原理 二、鍋爐設備二、鍋爐設備 三、汽輪機設備三、汽輪機設備 四、熱力系統(tǒng)及輔助設備四、熱力系統(tǒng)及輔助設備 五、火力發(fā)電廠投資五、火力發(fā)電廠投資評估和使用評估和使用 231、火力發(fā)電廠概述、火力發(fā)電廠概述 火力發(fā)電廠是利用化石燃料燃燒釋放的熱能發(fā)電的動力設施，包括燃料燃燒釋熱、熱能電能轉換以及電能輸出的所有設備、裝置、儀表器件，以及為此目的設置在特定場所的建筑物、構筑物和所有有關生產和生活的附屬設施。煤、石油、天然氣火力發(fā)電是利用煤、石油或天然氣等燃料的化學能來生產電能的火力發(fā)電是利用煤、石油或天然氣等燃料的化學能來生產電能的基本生產過程是：燃料在鍋爐中燃

2、燒加熱水使成蒸汽，蒸汽壓力推動汽輪機旋轉，然后汽輪機帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉變成電能。4n火力發(fā)電是現(xiàn)在電力發(fā)展的主力軍火力發(fā)電是現(xiàn)在電力發(fā)展的主力軍n“十五”期間中國火電建設項目發(fā)展迅猛。n2001年至2005年8月，經(jīng)國家環(huán)?？偩謱徟幕痣婍椖窟_472個，裝機容量達344382MW，其中2004年審批項目135個，裝機容量107590MW，比上年增長207%；n2005年1至8月份，審批項目213個，裝機容量168546MW，同比增長420%。如果這些火電項目全部投產，屆時中國火電裝機容量將達5.82億千瓦，比2000年增長145%。2、我國電力發(fā)展狀況、我國電力發(fā)展狀況 5n2006年

3、12月，全國火電發(fā)電量繼續(xù)保持快速增長，但增速有所回落。n隨著冬季取暖用電的增長，火電發(fā)電量環(huán)比增長較快，當月全國共完成火電發(fā)電量2266億千瓦時，同比增長15.5%，12月份與上月相比火電發(fā)電量增加223億千瓦時，環(huán)比增長10.9%。但增速同比回落1個百分點，環(huán)比回落3.3個百分點；n2006年1-12月，全國火電發(fā)電量為2.3108萬千瓦小時，同比增長15.8%，增速高于2005年同期3.3個百分點。2、我國電力發(fā)展狀況、我國電力發(fā)展狀況 6n2007年1-10月，全國火電發(fā)電量為2.17108萬千瓦小時，比上年同期增長了16.04%。8月份的火電發(fā)電量最高，為2.39107萬千瓦小時，同

4、比增長了10.19%。n2008年1-12月，全國火力發(fā)電量累計產量為2.79108萬千瓦小時，2009年1-5月，全國火力發(fā)電量累計產量為1.09108萬千瓦小時。2、我國電力發(fā)展狀況、我國電力發(fā)展狀況 7n雖然當前火電發(fā)展增速減慢，但長遠來看，在環(huán)保技術進步、發(fā)電成本降低、電力需求增加等積極因素的推動下，火電行業(yè)未來發(fā)展前景較為樂觀。n現(xiàn)在在中國已有部分核電機組，但我國煤炭豐富、電力偏緊的資源特征決定了今后相當長一段時間內，火力發(fā)電仍將在電力工業(yè)中占據(jù)重要地位。n但火電技術必須不斷提高發(fā)展，才能適應和諧社會的要求。在現(xiàn)在提出和諧社會，循環(huán)經(jīng)濟的環(huán)境中，我們在提高火電技術的方向上要著重考慮電

5、力對環(huán)境的影響，對不可再生能源的影響。2、我國電力發(fā)展狀況、我國電力發(fā)展狀況 83、火力發(fā)電廠分類、火力發(fā)電廠分類 中低壓發(fā)電廠（3.92MPa，450度）高壓發(fā)電廠（9.9MPa，540度）超高壓發(fā)電廠（13.83MPa，540度）亞臨界壓力發(fā)電廠（16.77MPa，540度）超臨界壓力發(fā)電廠（22.11MPa，550度）小容量發(fā)電廠（100MW以下）中容量發(fā)電廠（100250MW）大中容量發(fā)電廠（2501000MW）大容量發(fā)電廠（1000MW以上）93、火力發(fā)電廠分類、火力發(fā)電廠分類 燃煤發(fā)電廠，燃油發(fā)電廠，燃氣發(fā)電廠，余熱發(fā)電廠，以垃圾及工業(yè)廢料為燃料的發(fā)電廠； 凝氣式汽輪機發(fā)電廠，燃氣

6、輪機發(fā)電廠，內燃機發(fā)電廠，蒸汽燃氣輪機發(fā)電廠等； 凝汽式發(fā)電廠（只發(fā)電），熱電廠（發(fā)電兼供熱）；區(qū)域性火電廠：裝機容量較大，一般建造在燃料基地如大型煤礦附近。這類電廠又稱為坑口電廠，其電能通過長距離的輸電線路供給用戶地方性火電廠：多建造在負荷中心，需經(jīng)長距離運進燃料，它生產的電能供給比較集中的用戶104、火力發(fā)電廠組成、火力發(fā)電廠組成 現(xiàn)代化的火電廠是一個龐大而又復雜的生產電能與熱能的工廠。它由下列5個系統(tǒng)組成。n燃料系統(tǒng)：完成燃料輸送、儲存、制備的系統(tǒng)。燃煤電廠具有卸煤設施、煤場、上煤設施、煤倉、給煤機、磨煤機等設備；燃油電廠備有油罐、加熱器、油泵、輸油管道等設備。n燃燒系統(tǒng)：完成燃料燃燒過

7、程，使燃料化學能轉化為蒸汽熱能的系統(tǒng)。主要有燃燒器、爐膛、送風機、引風機、除塵器、除灰設備等。114、火力發(fā)電廠組成、火力發(fā)電廠組成n汽水系統(tǒng)：完成蒸汽熱能轉化為機械能的系統(tǒng)。主要有鍋爐的汽水部分、汽輪機及其輔助設備，如凝汽器、除氧器、回水加熱器、給水泵、循環(huán)水泵、冷卻設備等。 n電氣系統(tǒng)：完成機械能轉化為電能的系統(tǒng)。主要有發(fā)電機、主變壓器、斷路器、隔離開關、母線等。n控制系統(tǒng)：完成生產過程中的參數(shù)測量及自動化監(jiān)控操作的系統(tǒng)。124、火力發(fā)電廠組成、火力發(fā)電廠組成n在上述系統(tǒng)的所有設備中，最主要的設備是鍋爐、汽輪機和發(fā)電機（三大主機），它們安裝在發(fā)電廠的主廠房內。n主變壓器和配電設備一般是安裝

8、在獨立的建筑物內和戶外；n其他輔助設備如給水系統(tǒng)、供水設備、水處理設備、除塵設備、燃料儲運設備等，有的安裝在主廠房內，有的則是安裝在輔助建筑中或在露天場地。13基本生產過程是：燃料在鍋爐中燃燒加熱水使成蒸汽，蒸汽壓力推動汽輪機旋轉，然后汽輪機帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉變成電能。5、火力發(fā)電廠基本過程、火力發(fā)電廠基本過程450過過熱熱器器鍋鍋爐爐給水泵給水泵換熱器換熱器熱網(wǎng)循環(huán)水熱網(wǎng)循環(huán)水汽汽輪輪機機發(fā)電機發(fā)電機中溫中壓蒸汽中溫中壓蒸汽14 首先由鍋爐將燃料燃燒釋放的化學能通過受熱面使給水加熱、蒸發(fā)、過熱，轉變?yōu)檎羝臒崮?；再由汽輪機將蒸汽的熱能轉變?yōu)楦咚傩D的機械能，然后由汽輪機帶動發(fā)電機將機

9、械能轉變?yōu)樵丛床粩嗟南蛲饨巛斔偷碾娔堋?5、火力發(fā)電廠基本過程、火力發(fā)電廠基本過程火力發(fā)電廠生產的電能需要經(jīng)過多次能量轉換過程？火力發(fā)電廠生產的電能需要經(jīng)過多次能量轉換過程？煤汽輪機汽輪機鍋爐鍋爐給水泵給水泵換熱器換熱器發(fā)電機發(fā)電機化學能化學能熱能熱能機械能機械能電能電能鍋爐鍋爐汽輪機汽輪機發(fā)電機發(fā)電機15汽輪機水泵換熱器鍋爐鍋 爐:燃料燃燒產生熱量，將水變成蒸汽(吸熱過程)汽輪機:將蒸汽攜帶的熱能動能轉子旋轉機械能(對外作功過程)換熱器:將作功后的低溫低壓蒸汽凝結成水(對外放熱過程)水 泵:提高水的壓力,將水送入鍋爐(消耗外功)工 質:水和水蒸汽5、火力發(fā)電廠基本過程、火力發(fā)電廠基本過程16

10、火力發(fā)電廠生產過程示意圖火力發(fā)電廠生產過程示意圖1-鍋爐；2-汽輪機；3-發(fā)電機；4-凝汽器；5-凝結水泵；6-低壓加熱器；7-除氧器；8-給水泵；9-高壓加熱器；10-汽輪機抽氣管道；11-循環(huán)水泵5、火力發(fā)電廠基本過程、火力發(fā)電廠基本過程17n近代火電廠由大量各種各樣的機械裝置和電工設備所構成。為了生產電能和熱能，這些裝置和設備必須協(xié)調動作，達到安全經(jīng)濟生產的目的。這項工作就是火電廠的運行。n為了保證爐、機、電等主要設備及各系統(tǒng)的輔助設備的安全經(jīng)濟運行，就要嚴格執(zhí)行一系列運行規(guī)程和規(guī)章制度。n火電廠的運行主要包括3個方面，即起動和停機運行、經(jīng)濟運行、故障與對策。n火電廠運行的基本要求是保證

11、安全性、經(jīng)濟性和電能的質量。n電廠在安全、經(jīng)濟運行的情況下，還要保證電能的質量指標，即在負荷變化的情況下，通過調整以保持電壓和頻率的額定值，滿足用戶的要求。6、火力發(fā)電廠的運行、火力發(fā)電廠的運行 18n就安全性而言，火電廠如不能安全運行，就會造成人身傷亡、設備損壞和事故，而且不能連續(xù)向用戶供電，釀成重大經(jīng)濟損失。保證安全運行的基本要求是：設備制造、安裝、檢修的質量要優(yōu)良；遵守調度指令要求，嚴格按照運行規(guī)程對設備的啟動與停機以及負荷的調節(jié)進行操作；監(jiān)視和記錄各項運行參數(shù)，以便盡早發(fā)現(xiàn)運行偏差和異?，F(xiàn)象，并及時排除故障；巡回監(jiān)視運行中的設備及系統(tǒng)是否處于良好狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)故障原因，采取預防措施

12、；定期測試各項保護裝置，以確保其動作準確、可靠。6、火力發(fā)電廠的運行、火力發(fā)電廠的運行 19n就經(jīng)濟性而言，火電廠的運行費用主要是燃料費。因此，采用高效率的運行方式以減少燃料消耗費是非常重要的?；瑓?shù)起停。滑參數(shù)起動可以縮短起動時間，具有傳熱效果好、帶負荷早、汽水損失少等優(yōu)點?；瑓?shù)停機可以使機組快速冷卻，縮短檢修停機時間，提高設備利用率和經(jīng)濟性。加強燃料管理和設備的運行管理。定期檢查設備狀態(tài)、運行工況，進行各種熱平衡和指標計算，以便及時采取措施減少熱損失。根據(jù)各類設備的運行性能及其相互間的協(xié)調、制約關系，維持各機組在具有最佳綜合經(jīng)濟效益的工況下運行；在電廠負荷變動時，按照各臺機組間最佳負荷分

13、配方式進行機組出力的增、減調度。6、火力發(fā)電廠的運行、火力發(fā)電廠的運行 20基本的保護方式有以下3種。p聯(lián)鎖保護：當某一設備或工況出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時，相關聯(lián)的設備聯(lián)動跳閘，切除有故障的設備或系統(tǒng)，備用的設備或系統(tǒng)立即投入運行。p繼電器組成的保護：以熱工參量和電氣參量的限值，以及設備元件的條件聯(lián)系為動作判據(jù)，采用各種繼電器組成保護回路，對某一設備或系統(tǒng)進行保護。p固定的保護裝置：有機械的、電動的保護裝置，如鍋爐的安全門、汽輪機的危急保安器、電機的過電壓保護器等。7、火力發(fā)電廠的保護與控制、火力發(fā)電廠的保護與控制21 近代的單元機組均采用綜合保護連鎖系統(tǒng)，即將機、爐、電的分別保護與單元的整體保護系統(tǒng)相

14、互協(xié)調，形成一個完善的保護系統(tǒng)。7、火力發(fā)電廠的保護與控制、火力發(fā)電廠的保護與控制單元機組：每臺鍋爐向所配汽輪機供汽，汽輪機驅動發(fā)電機，發(fā)電機所發(fā)電功率直接經(jīng)一臺升壓變壓器送往電力系統(tǒng)，本機組所需廠用電取自發(fā)電機電壓母線，這種機爐電縱向聯(lián)系的獨立單元稱單元機組。優(yōu)點：優(yōu)點：p 單元機組系統(tǒng)簡單（管道短，管道附件少），投資省，系統(tǒng)本身的事故可能性少、操作方便，便于滑參數(shù)啟停，適合機爐電集中控制。缺點：缺點：p 單元機組任一主設備發(fā)生故障時，整個單元機組就要被迫停運。p 當系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時，沒有母管的蒸汽容積可利用，鍋爐調節(jié)反應周期較長，會引起汽輪機入口壓力波動，單元機組對負荷的適應性受到影響，

15、對電力系統(tǒng)調頻不利，需要在調節(jié)系統(tǒng)上采取措施。22基本的控制方式有以下3種。n就地控制：鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及輔助設備就地單獨進行控制。這種方式適用于小型電廠。n集中控制：將鍋爐、汽輪機、發(fā)電機聯(lián)系起來進行集中控制。例如大型電廠采用的機、爐、電單元的集中控制。n綜合自動控制：將電廠的整個生產過程作為一個有機整體進行控制，以實現(xiàn)全盤自動化。7、火力發(fā)電廠的保護與控制、火力發(fā)電廠的保護與控制23 對于單元機組自動調節(jié)系統(tǒng)的主要控制方式有：p鍋爐跟蹤調節(jié)方式：由電力負荷指令操作調節(jié)汽輪機的閥門，以控制發(fā)電機的出力。而在鍋爐方面則調節(jié)燃料輸入，保證其產生的蒸汽在流量和參數(shù)方面滿足汽輪機的需要。p汽輪機

16、跟蹤調節(jié)方式：以電力負荷指令控制燃料的輸入，改變鍋爐出力；對于汽輪機，則通過調節(jié)汽壓以決定負荷。p機、爐協(xié)調控制方式：將機、爐、電作為一個統(tǒng)一整體進行控制，以機、爐共同調整機組的負荷來適應外界負荷變化的要求。7、火力發(fā)電廠的保護與控制、火力發(fā)電廠的保護與控制24n現(xiàn)代化電廠多采用程序控制，以提高自動化水平。程序控制是將生產過程中大量分散的操作，按輔機與熱力系統(tǒng)的工藝流程劃分為若干有規(guī)律的程序進行控制，并結合保護、聯(lián)鎖條件，使運行人員通過少數(shù)開關式按鈕，即可由程控系統(tǒng)自動完成控制系統(tǒng)的操作。n隨著計算機應用的日益擴大，特別是微機及微處理器的發(fā)展，現(xiàn)代火電廠的自動化已實現(xiàn)以小型機、微機和微處理器為基礎的分層綜合控制方式。7、火力發(fā)電廠的保護與控制、火力發(fā)電廠的保護與控制258、凝汽式熱電廠的熱經(jīng)濟指、凝汽式熱電廠的熱經(jīng)濟指標標鍋爐熱經(jīng)濟性指標主要指鍋爐熱效率和鍋爐熱負荷。鍋爐熱效率是鍋爐吸熱量和燃料放出熱量之比。鍋爐熱負荷是鍋爐主蒸汽熱量和再熱蒸汽熱量之和。對于工業(yè)鍋爐而言，鍋爐熱效率是主要指標，鍋爐熱負荷主要是指工藝過程或供暖面積而言。汽輪機組的熱經(jīng)濟指標（汽耗、熱耗和機組熱效率）是全廠熱經(jīng)濟性的組成部分。汽耗率為汽耗與發(fā)電量之比。熱耗由主蒸汽耗熱和再熱耗熱兩部分組成。機組熱耗率和相對電效率相互對應。主蒸汽在管道中既有節(jié)流損失，又有散