《火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程》教材

1、發(fā)電廠生產(chǎn)過程介紹.安徽省電力公司培訓(xùn)中心 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 何鵬前言電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用n能源：是泛指人類利用自然界能量資源的總稱。n一次能源：是指以原始狀態(tài)存在于自然界中、不需要經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換過程就可直接供熱、光或動力的能源。如石油、煤炭、天然氣、水力、原子能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等。n二次能源：一次能源經(jīng)過加過、轉(zhuǎn)化生成的能源稱為二次能源。電能是優(yōu)質(zhì)的二次能源。電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用 電力彈性系數(shù)：指電力工業(yè)的年增長速度與國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值年增長速度的比值。n當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中高電耗的重工業(yè)和基礎(chǔ)工業(yè)的比重增大時，電力總消費(fèi)量增長率會不斷增大，電力彈性系數(shù)呈現(xiàn)大于1的趨向；n

2、當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中基本上保持原來結(jié)構(gòu)和原有技術(shù)水平時，代能里彈性系數(shù)接近于1或等于1；n當(dāng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向節(jié)能型方向發(fā)展，使得單位產(chǎn)值電耗降低時，電力彈性系數(shù)就會小于1。電力系統(tǒng)的可靠性指標(biāo) n機(jī)組可用系數(shù)AF n非計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)UOFn等效可用系數(shù)EAFn非計(jì)劃停用次數(shù)。 %100%100統(tǒng)計(jì)期間小時備用小時運(yùn)行小時統(tǒng)計(jì)期間小時可用小時%100統(tǒng)計(jì)期間小時非計(jì)劃停運(yùn)小時%100統(tǒng)計(jì)期間小時降低出力等效停運(yùn)小時可用小時第一部分 發(fā)電廠生產(chǎn)過程發(fā)電廠生產(chǎn)過程熱力發(fā)電廠的類型n化石燃料發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、新能源(地?zé)帷⑻柲艿?發(fā)電廠等。n凝汽式發(fā)電廠、熱電廠。n內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠、汽輪機(jī)發(fā)電廠、燃?xì)?/p>

3、輪機(jī)發(fā)電廠、燃?xì)庹羝?lián)合裝置發(fā)電廠。n中低壓(3.43MPa及以下)電廠，高壓(8.83MPa)電廠，超高壓(12.75MPa)電廠，亞臨界壓力(16.18MPa)電廠和超臨界壓力(23.54MPa)電廠。n坑口(路口、港口)發(fā)電廠、負(fù)荷中心發(fā)電廠。n基本負(fù)荷發(fā)電廠、中間負(fù)荷(腰荷)發(fā)電廠、調(diào)峰發(fā)電廠。n非單元機(jī)組發(fā)電廠、單元機(jī)組發(fā)電廠。n區(qū)域性發(fā)電廠、企業(yè)自備發(fā)電廠、移動式(如列車)發(fā)電廠、未并入電網(wǎng)的孤立發(fā)電廠。發(fā)電廠生產(chǎn)過程現(xiàn)場介紹火電廠運(yùn)行集控室能量轉(zhuǎn)變 化學(xué)能 熱能 電能 機(jī)械能鍋爐設(shè)備汽輪機(jī)設(shè)備發(fā)電機(jī)設(shè)備燃料介質(zhì)的流程與轉(zhuǎn)變n水 汽 水n煤 煤粉 灰、渣n冷空氣 熱空氣 煙氣加熱加

4、熱凝結(jié)磨煤燃燒加熱燃燒發(fā)電廠生產(chǎn)過程n 原煤斗中的煤經(jīng)過給煤機(jī)均勻地進(jìn)入磨煤機(jī)中磨制，送風(fēng)機(jī)把冷空氣送進(jìn)空氣預(yù)熱器加熱成熱空氣后，n一部分作為二次風(fēng)經(jīng)燃燒器噴入爐膛，另一部分作為干燥劑送入磨煤機(jī)對煤進(jìn)行干燥，同時攜帶著磨成的煤粉離開磨煤機(jī)進(jìn)入粗粉分離器。發(fā)電廠生產(chǎn)過程n粗粉分離器把不合格的過粗煤粉分離出來，經(jīng)回粉管又返回到磨煤機(jī)重新磨制合格的煤粉由干燥劑攜帶被排粉機(jī)送入一次風(fēng)管，并通過燃燒器噴入爐膛燃燒汽輪機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)n汽輪機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)n n 轉(zhuǎn)動部分：主軸、葉輪、動葉片、聯(lián)軸器n 及裝在軸上的其他部件；n 靜止部分：包括汽缸、隔板、噴嘴、進(jìn)排n 汽管、抽汽管道及裝在汽缸上n 的其他部件。n 汽輪

5、機(jī)外觀結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)第二部分 發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性n一、發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的分析方法：n1、熱量法n2、做功能力法熱量法n熱量法是以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，熱量法是以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，以研究燃料燃燒熱量的被利用程度對以研究燃料燃燒熱量的被利用程度對電廠熱經(jīng)濟(jì)性影響的評價(jià)方法。電廠熱經(jīng)濟(jì)性影響的評價(jià)方法。n可通過熱效率指標(biāo)來反映的?？赏ㄟ^熱效率指標(biāo)來反映的。n直觀、易于理解、計(jì)算方便、應(yīng)用廣直觀、易于理解、計(jì)算方便、應(yīng)用廣泛。泛。做功能力法分析n供給的可用能=有效利用的可用能+用損%100供給的可用能有效利用的可用能exsTeweeeamboutiqin1max1TTqqweambcq二、朗肯循環(huán)

6、和循環(huán)熱效率 朗肯循環(huán)的組成：蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)、給水泵和朗肯循環(huán)的組成：蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)、給水泵和冷凝器。冷凝器。 蒸汽動力裝置的工作循環(huán)可以理想化為由兩個可蒸汽動力裝置的工作循環(huán)可以理想化為由兩個可逆定壓過程和兩個可逆絕熱過程組成的理想循環(huán)。逆定壓過程和兩個可逆絕熱過程組成的理想循環(huán)。n 0-1定壓吸熱過程，定壓吸熱過程，n 1-2絕熱膨脹過程，絕熱膨脹過程，n 2-3定壓放熱過程，定壓放熱過程，n 3-4絕熱加壓過程。絕熱加壓過程。n純凝汽式發(fā)電廠：按朗肯循環(huán)工作，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽膨脹做功后全部進(jìn)入凝汽器的發(fā)電廠稱為純凝汽式發(fā)電廠。n循環(huán)熱效率：等于理想循環(huán)做功量與循環(huán)吸熱量之比。1av2

7、av121211ttTT1qq1qqqqw三、凝汽式發(fā)電廠各種熱損失和效率1、鍋爐效率：鍋爐設(shè)備的輸出的被有效利用的熱量（鍋爐熱負(fù)荷）與輸入熱量（燃料在鍋爐中完全燃燒時的放熱量）之比。 鍋爐設(shè)備中的熱損失主要有：排煙熱損失、散熱損失、化學(xué)未完全燃燒損失、機(jī)械未完全燃燒損失、排污熱損失、灰渣物理熱損失等。netbbBQQ2、管道效率：為汽輪機(jī)組耗熱量與鍋爐熱負(fù)荷之比。 工質(zhì)在管道中流動時既有節(jié)流損失又有散熱損失，其中節(jié)流損失放在汽輪機(jī)相對內(nèi)效率中考慮，而把散熱損失放在管道效率中考慮，因此管道效率反映的是管道保溫的完善程度?，F(xiàn)代發(fā)電廠的管道效率可達(dá)99左右。b0pQQ3、汽輪機(jī)內(nèi)效率：汽輪機(jī)中蒸汽

8、的實(shí)際焓降與理想焓降之比。 汽輪機(jī)相對內(nèi)效率反映汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完善程度，現(xiàn)代大型汽輪機(jī)相對內(nèi)效率為87%90%。 cachhhh00tiriPPn汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率（又稱為實(shí)際循環(huán)熱效率）為汽輪機(jī)組的實(shí)際內(nèi)功率與汽輪機(jī)組的熱耗量之比。n 若忽略水泵耗功，則汽輪機(jī)組的絕對內(nèi)效率： 式中 3600電熱當(dāng)量，1 KWh相當(dāng)于3600 KJ的熱量。n 朗肯循環(huán)效率和汽輪機(jī)相對內(nèi)效率分別反映的是理想冷源損失和附加冷源損失的大小，通常將這兩項(xiàng)損失之和稱為冷源損失。因此，汽輪機(jī)的絕對內(nèi)效率反映了機(jī)組冷源損失的大小，其值為35%49%。ritcacfwcafwciihhhhhhhhhhhhQP00 00 00

9、036004、汽輪機(jī)的機(jī)械效率：為汽輪機(jī)軸功率與其內(nèi)功率之比。 現(xiàn)代大型汽輪機(jī)的機(jī)械效率大于99%。 iaxmPP5、發(fā)電機(jī)效率：為發(fā)電機(jī)輸出的電功率與軸功率之比。 發(fā)電機(jī)損失包括機(jī)械方面的軸承摩擦損失、通風(fēng)耗功和電氣方面的銅損（由于線圈具有電阻而發(fā)熱）、鐵損（由于激磁鐵芯產(chǎn)生渦流而發(fā)熱）。 現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)效率，氫冷時為98%99%，空冷時為97%98%，雙水內(nèi)冷時為96%98.7%。 axegPP 發(fā)電廠的總效率：發(fā)電廠有效利用的能量（即輸出的電能）與其消耗的能量（即輸入燃料完全燃燒時的放熱量）之比。netecpBQP3600四、發(fā)電廠的熱平衡整個發(fā)電廠生產(chǎn)過程中能量轉(zhuǎn)換是由六個環(huán)節(jié)順序組成

10、的，因而全廠總效率應(yīng)等于各環(huán)節(jié)效率的連乘積，即gmritpbcpn凝汽式發(fā)電廠的熱平衡方程gmcpbcpqqqqq3600q GQgbQpQmmg3600PeQcWi icppQbQoQbQcpQbQp冷源損失QcQmQg燃料的熱量Qcp3600Pe結(jié)論 n發(fā)電廠效率很低。其主要原因是冷源損失太大，而冷源損失的大小取決于熱力循環(huán)方式和蒸汽的初、終參數(shù)。因此，欲提高電廠的熱經(jīng)濟(jì)性就要盡可能地減少冷源損失，其根本途徑是提高蒸汽初參數(shù)，降低終參數(shù)，采用給水回?zé)峒訜帷⒄羝虚g再熱和熱電聯(lián)產(chǎn)等 五、純凝汽式發(fā)電廠主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)n汽耗量：汽輪發(fā)電機(jī)組每小時所消耗的蒸汽量。n汽耗率：每生產(chǎn)1kWh電能所消耗的

11、蒸汽量。n熱耗量：發(fā)電機(jī)組每小時消耗的熱量。n熱耗率：每生產(chǎn)1kWh電能所消耗的熱量。hkW/kghh3600PDd/kghhP3600Dgmc0e00gmc0e0）（）（hhkW/kJ)h()hDQ0000000fwefwhdPQqkJh（一）汽輪發(fā)電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（一）汽輪發(fā)電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（二）全廠經(jīng)濟(jì)指標(biāo)n全廠熱效率：n廠用電率：n全廠煤耗量：n全廠煤耗率：netecpBQP3600100PPeapapkgQP3600BcpnetehkW /kgQ3600PBbcpneten標(biāo)準(zhǔn)煤耗率和供電煤耗率n標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：n供電煤耗率：hkW /kg123.0292703600bcpcpshk

12、W /kg1b1PBPPBbapsapesapessn）（n現(xiàn)代凝汽式發(fā)電廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為300360 g標(biāo)準(zhǔn)煤/（KWh），供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為307410 g標(biāo)準(zhǔn)煤/（KW h），發(fā)電廠的廠用電率平均在6%8% 。六、 提高發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的途徑n1、提高蒸汽初參數(shù)、降低蒸汽終參數(shù)n2、給水回?zé)峒訜醤3、蒸汽中間再熱n4、熱電聯(lián)產(chǎn)1、提高蒸汽初參數(shù)、降低蒸汽終參數(shù)n（一）提高蒸汽初參數(shù)（溫度和壓力）1、提高蒸汽初參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響2、提高蒸汽初參數(shù)對汽輪機(jī)相對內(nèi)效率的影響3、提高蒸汽初參數(shù)的限制n（二）降低蒸汽終參數(shù)（排汽壓力）1、降低排汽壓力對循環(huán)熱效率的影響2、降低排汽壓力對汽輪機(jī)相對

13、內(nèi)效率的影響3、降低排汽壓力的限制我國發(fā)電廠的蒸汽初參數(shù)我國發(fā)電廠的蒸汽初參數(shù)設(shè)備參數(shù)bpbt0p0teP鍋爐出口汽輪機(jī)進(jìn)汽機(jī)組額定功率 級別MPaMPaMW中參數(shù)3.924503.434356，12，25高參數(shù)9.95408.8353550，100超高參數(shù)13.83540/540540/54013.2412.75535/535535/535125200亞臨界參數(shù)16.7718.27*540/540540/54016.1816.67535/535537/537300300，600超臨界參數(shù)25.3541/56924.2538/566600*系鍋爐帶最大連續(xù)負(fù)荷（MCR）超壓5%的壓力值。2、給

14、水回?zé)峒訜幔ㄒ唬┙o水回?zé)峒訜岬囊饬x和應(yīng)用 從汽輪機(jī)的某些中間級抽出部分蒸汽加熱鍋爐給水以提高給水溫度，稱給水回?zé)峒訜?，簡稱給水回?zé)?。具有給水回?zé)峒訜岬臒崃ρh(huán)稱為回?zé)嵫h(huán)。 1、提高循環(huán)熱效率：（1）提高給水溫度，提高循環(huán)平均吸熱溫度；（2）排汽量減少，減小了冷源損失。 2、提高相對內(nèi)效率： 增大進(jìn)汽量，增加高壓部分葉片高度，減少高壓部分漏汽損失；減少排汽量，減少了濕汽損失及余速損失。3、蒸汽中間再熱 蒸汽中間再熱：將蒸汽從汽輪機(jī)高壓缸排汽的一部分引出進(jìn)人再熱器中加熱，當(dāng)溫度提高后再引回汽輪機(jī)中繼續(xù)膨脹作功。七、熱經(jīng)濟(jì)性綜合比較第三部分 發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)n一、發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的概念發(fā)電

15、廠原則性熱力系統(tǒng)表示工質(zhì)流過時狀態(tài)參數(shù)發(fā)生變化的各種必須熱力設(shè)備及設(shè)備之間的主要聯(lián)系。發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖是以規(guī)定的符號表明工質(zhì)在完成熱力循環(huán)時必須流經(jīng)的各種熱力設(shè)備之間連接的線路圖，故同類型同參數(shù)的設(shè)備在圖上只表示一個，備用設(shè)備和管路、附屬機(jī)構(gòu)都不畫出，除額定工況時所必須的附件（如定壓運(yùn)行除氧器進(jìn)汽管上的調(diào)節(jié)閥）外，一般附件均不表示。原則性熱力系統(tǒng)組成：主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)、再熱機(jī)組的旁路系統(tǒng)、主凝結(jié)水系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)、回?zé)岢槠到y(tǒng)、疏水系統(tǒng)、補(bǔ)充水系統(tǒng)、小汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)、鍋爐排污利用系統(tǒng)等。對于供熱機(jī)組還包括對外供熱系統(tǒng)。 二、機(jī)、爐容量的配置n發(fā)電廠的機(jī)組容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃容量、負(fù)荷增長速度和電網(wǎng)結(jié)