《火力發(fā)電》課件

火力發(fā)電火力發(fā)電是利用化石燃料如煤、石油和天然氣等作為燃料,通過(guò)燃燒產(chǎn)生高溫蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的一種方式。這種發(fā)電方式簡(jiǎn)單高效,是目前最主要的發(fā)電方式之一。M課程目標(biāo)掌握火力發(fā)電的基礎(chǔ)知識(shí)了解火力發(fā)電的定義、歷史發(fā)展、主要形式和發(fā)電技術(shù)。學(xué)習(xí)火力發(fā)電燃料種類及特點(diǎn)重點(diǎn)掌握煤炭、燃油和天然氣在火力發(fā)電中的應(yīng)用。了解火力發(fā)電廠的主要設(shè)備包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等主要部件的結(jié)構(gòu)和作用。掌握火力發(fā)電的環(huán)保措施重點(diǎn)學(xué)習(xí)脫硫、除塵和脫硝等污染物治理技術(shù)?；鹆Πl(fā)電的定義火力發(fā)電是通過(guò)燃燒化石燃料(如煤炭、燃油或天然氣)產(chǎn)生熱量,并利用這些熱量驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電的一種發(fā)電方式。其核心是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,最終轉(zhuǎn)換為電能。這種方式簡(jiǎn)單有效,被廣泛應(yīng)用于全球電力供給。火力發(fā)電的發(fā)展歷程蒸汽機(jī)時(shí)代19世紀(jì)中期,蒸汽機(jī)技術(shù)的突破推動(dòng)了早期火力發(fā)電的興起。內(nèi)燃機(jī)時(shí)代20世紀(jì)初,內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用進(jìn)一步促進(jìn)了火力發(fā)電的快速發(fā)展。燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)代20世紀(jì)中葉,燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的成熟引領(lǐng)了火力發(fā)電的新時(shí)代?；鹆Πl(fā)電所占比重65%總電量占比火力發(fā)電在全球電力供應(yīng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，2020年占總電量的65%。75%開(kāi)發(fā)中國(guó)家占比在亞洲、非洲等發(fā)展中地區(qū)，火力發(fā)電的比重更高，達(dá)到總電量的3/4。1.5M裝機(jī)容量2021年全球火力發(fā)電裝機(jī)容量超過(guò)15億千瓦，是可再生能源的3倍多?；鹆Πl(fā)電的主要形式1燃煤發(fā)電利用煤炭燃燒產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的方式。是目前火力發(fā)電的主要形式。2燃油發(fā)電利用柴油、重油等液體燃料燃燒產(chǎn)生蒸汽發(fā)電的方式。適用于小型電站和應(yīng)急備用電源。3燃?xì)獍l(fā)電利用天然氣或其他氣體燃料驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的方式。效率高、環(huán)境友好、適合分布式發(fā)電。4聯(lián)合循環(huán)發(fā)電將燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)串聯(lián)使用的高效發(fā)電方式。充分利用燃料能量,大幅提高發(fā)電效率。燃料種類及特點(diǎn)煤炭煤炭是火力發(fā)電最主要的燃料,種類多樣,可分為褐煤、無(wú)煙煤、煙煤等。煤炭?jī)?chǔ)量豐富,燃燒效率高,燃料成本低。但在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量CO2和灰渣,對(duì)環(huán)境造成一定污染。燃油常見(jiàn)的燃油包括柴油和重油。燃油燃燒清潔,污染物排放較少,能量密度高。但油價(jià)波動(dòng)大,供給不穩(wěn)定,且燃燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)。天然氣天然氣為潔凈能源,燃燒過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生粉塵和灰渣,污染物排放量低。但天然氣資源有限,需要專門(mén)的管網(wǎng)和儲(chǔ)存設(shè)施。其他生物質(zhì)能源如木材、秸稈等也可用于火力發(fā)電,屬可再生能源,但能量密度較低,運(yùn)輸和存儲(chǔ)不太方便。煤炭的主要分類與性質(zhì)煤炭分類煤炭主要分為褐煤、煙煤、無(wú)煙煤等類型,根據(jù)碳含量及熱值不同。褐煤特性褐煤含碳量低、揮發(fā)分高,燃燒時(shí)產(chǎn)生大量煙霧和灰渣。但儲(chǔ)量豐富,是重要的燃料之一。煙煤特性煙煤含碳量較高,發(fā)熱量大,是火力發(fā)電的主要燃料。但也含有一定量的硫和灰分。無(wú)煙煤特性無(wú)煙煤碳含量最高,發(fā)熱量最大,燃燒時(shí)幾乎無(wú)煙,但儲(chǔ)量較少,多用于工業(yè)和取暖。煤炭的開(kāi)采與運(yùn)輸1勘探與開(kāi)采通過(guò)地質(zhì)調(diào)查和鉆探工作,確定煤礦的礦脈位置和質(zhì)量,然后采取地下開(kāi)采或露天開(kāi)采的方式開(kāi)采煤炭。2煤炭運(yùn)輸煤炭從礦區(qū)運(yùn)輸?shù)诫姀S或儲(chǔ)存站通常依賴鐵路、公路、航運(yùn)等多種運(yùn)輸方式,確保煤炭穩(wěn)定供應(yīng)。3儲(chǔ)存與管理電廠會(huì)在廠區(qū)內(nèi)建立大型煤炭?jī)?chǔ)存設(shè)施,通過(guò)科學(xué)管理控制儲(chǔ)煤量,確保燃料供給。煤炭在火力發(fā)電中的應(yīng)用煤炭作為火力發(fā)電的主要燃料,在火力發(fā)電中具有廣泛應(yīng)用。煤炭具有儲(chǔ)量豐富、價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn),已成為當(dāng)前我國(guó)電力工業(yè)的主要能源。不同種類的煤炭在電廠鍋爐中的燃燒效率和環(huán)境影響存在差異,需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。燃油的種類與特點(diǎn)柴油柴油是從石油中提取的一種燃料,適用于柴油機(jī)發(fā)電。柴油燃燒后能量高,但排放有污染物。燃料油燃料油是從石油餾分中提取的一種粘稠的液體燃料,主要用于工業(yè)鍋爐和船舶發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料油熱值高,燃燒效率好。汽油汽油是從石油中提取的一種透明易燃液體,主要用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油能快速釋放能量,但需要定期保養(yǎng)。燃油在火力發(fā)電中的應(yīng)用燃油是火力發(fā)電常用的燃料之一,其主要包括柴油、汽油和重油等。相比于煤炭,燃油具有發(fā)熱量高、燒點(diǎn)低、啟動(dòng)迅速等優(yōu)勢(shì),適用于中小型電廠以及需要快速啟動(dòng)和靈活調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)組。在火力發(fā)電中,燃油主要用于燃料機(jī)械,如汽輪機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)等,可直接作為燃料供應(yīng)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)。此外,富余的燃油還可用于鍋爐或加熱爐的輔助燃料,提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率。天然氣的特點(diǎn)與應(yīng)用清潔高效天然氣是一種清潔能源,燃燒過(guò)程中二氧化碳和其他有害物質(zhì)排放量較低,可以更好地保護(hù)環(huán)境。同時(shí)具有發(fā)熱量高、熱效率好的特點(diǎn),是一種高效的燃料。廣泛應(yīng)用天然氣不僅可用于發(fā)電,在工業(yè)生產(chǎn)、居民供暖、燃料汽車(chē)等方面也有廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步,天然氣的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?。?chǔ)量豐富與石油相比,全球天然氣的探明儲(chǔ)量更豐富,為能源可持續(xù)利用提供了保障。此外,天然氣可通過(guò)管道或液化運(yùn)輸,具有較強(qiáng)的地域覆蓋能力。運(yùn)輸靈活天然氣可通過(guò)管道輸送或液化后運(yùn)輸,具有較高的運(yùn)輸效率和靈活性。管道輸送可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模長(zhǎng)距離調(diào)度,液化運(yùn)輸則適用于海運(yùn)和區(qū)域間調(diào)運(yùn)。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)1高效發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率可達(dá)40%以上2快速啟停燃?xì)廨啓C(jī)具有快速啟停的特點(diǎn)3低排放燃?xì)廨啓C(jī)排放相比其他發(fā)電技術(shù)更清潔4靈活調(diào)節(jié)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷可快速調(diào)節(jié)以適應(yīng)電網(wǎng)需求燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)是利用天然氣或其他氣體燃料驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的一種方式。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電具有高效、快速啟停、排放低以及負(fù)荷靈活調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì),在電網(wǎng)調(diào)峰、分布式發(fā)電等應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮重要作用。鍋爐的分類與特點(diǎn)水管鍋爐水管鍋爐采用水在管內(nèi)流動(dòng),煙氣在管外流動(dòng)的設(shè)計(jì)原理。具有蒸汽產(chǎn)量大、熱效率高的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于大型發(fā)電廠。煤粉鍋爐煤粉鍋爐是通過(guò)噴入空氣中的細(xì)碎煤粉燃燒來(lái)加熱水的鍋爐。具有熱效率高、占地面積小的優(yōu)勢(shì),適用于中大型發(fā)電廠。流化床鍋爐流化床鍋爐將燃料置于高速上升氣流中,形成流化床。可燃燒各種劣質(zhì)煤炭和生物質(zhì),環(huán)保性能好。適用于中小型發(fā)電廠。蒸汽發(fā)電機(jī)組原理1汽輪機(jī)將高溫高壓蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2發(fā)電機(jī)將汽輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能3鍋爐利用燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓蒸汽蒸汽發(fā)電機(jī)組以高溫高壓蒸汽為動(dòng)力源,將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。鍋爐通過(guò)燃燒燃料產(chǎn)生高溫高壓蒸汽,蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。這一過(guò)程高效、清潔,是火力發(fā)電的核心設(shè)備。汽輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及作用渦輪機(jī)構(gòu)將高溫高壓的蒸汽轉(zhuǎn)換為機(jī)械旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。發(fā)電機(jī)由勵(lì)磁裝置、定子和轉(zhuǎn)子組成，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)各系統(tǒng)參數(shù),確保發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行。冷卻系統(tǒng)的重要性溫度控制冷卻系統(tǒng)可以有效降低發(fā)電機(jī)組的溫度,確保設(shè)備在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行。提高效率良好的冷卻系統(tǒng)可以提高機(jī)組效率,減少能量損耗,提高發(fā)電量。延長(zhǎng)壽命合理的溫度管控可以避免設(shè)備過(guò)熱,延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命。環(huán)境保護(hù)先進(jìn)的冷卻技術(shù)有助于減少?gòu)U熱排放,降低火力發(fā)電的環(huán)境影響。脫硫技術(shù)的應(yīng)用1煙氣脫硫火力發(fā)電廠使用的脫硫技術(shù)主要是濕式脫硫,利用石灰石-石膏法捕集并轉(zhuǎn)化二氧化硫。2提高脫硫效率通過(guò)優(yōu)化脫硫工藝參數(shù),如溶液ph值、吸收塔內(nèi)噴淋密度等,可進(jìn)一步提高脫硫效率。3產(chǎn)品綜合利用脫硫過(guò)程產(chǎn)生的石膏渣可用于生產(chǎn)水泥、建材等,實(shí)現(xiàn)脫硫廢棄物的循環(huán)利用。除塵技術(shù)的重要性減少顆粒物排放除塵技術(shù)可以大幅降低火力發(fā)電廠排放的灰塵和煙塵,保護(hù)環(huán)境和人體健康。提高發(fā)電效率通過(guò)捕獲煙塵顆粒,除塵設(shè)備能提高鍋爐的熱傳導(dǎo)效率,從而提高發(fā)電效率。滿足排放標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)的除塵技術(shù)能確?；痣姀S達(dá)到日益嚴(yán)格的環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn),履行社會(huì)責(zé)任。煙氣脫硝技術(shù)概述脫硝技術(shù)概述煙氣脫硝技術(shù)是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)去除燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中的氮氧化物(NOx)的一種重要環(huán)保技術(shù)。脫硝技術(shù)分類主要包括選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)兩大類。SCR脫硝技術(shù)利用氨作為還原劑,在催化劑存在下將NOx還原為無(wú)害的氮?dú)夂退?去除效率高達(dá)80-90%。SNCR脫硝技術(shù)在高溫條件下,利用尿素或氨水作為還原劑,直接將NOx還原,去除效率一般為30-50%。熱電聯(lián)供及其優(yōu)勢(shì)1高效利用能源熱電聯(lián)供可充分利用燃料的熱量,提高能源利用效率。2減少碳排放相比單純發(fā)電,熱電聯(lián)供能大幅降低二氧化碳排放量。3節(jié)省投資成本熱電聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)備和運(yùn)行成本低于獨(dú)立發(fā)電和供熱。4提高供熱可靠性熱電聯(lián)供能確保熱量供給的穩(wěn)定性和連續(xù)性。供熱管網(wǎng)系統(tǒng)介紹供熱管網(wǎng)系統(tǒng)是火力發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供的關(guān)鍵設(shè)施。它由一組管線構(gòu)成,負(fù)責(zé)將蒸汽或熱水從電廠輸送到用熱單位,并將冷凝水或返水引回電廠。供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠是確保熱電聯(lián)產(chǎn)穩(wěn)定高效的前提條件。它需要考慮管線布局、管材選擇、保溫隔熱等多方面技術(shù)因素,并充分滿足用熱單位的需求?；鹆Πl(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)火力發(fā)電能源來(lái)源豐富、儲(chǔ)量廣泛,發(fā)電成本相對(duì)較低,供電可靠性高。同時(shí)運(yùn)行靈活,可根據(jù)需求隨時(shí)調(diào)節(jié)輸出功率。缺點(diǎn)火力發(fā)電的主要缺點(diǎn)是燃料消耗量大,會(huì)排放大量溫室氣體和污染物,對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染。同時(shí)占地面積較大,施工和運(yùn)維成本較高?；鹆Πl(fā)電的環(huán)境影響空氣污染火力發(fā)電廠排放大量廢氣,包括二氧化硫、氮氧化物和顆粒物,嚴(yán)重污染空氣。水資源污染發(fā)電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水,含有高濃度的重金屬和化學(xué)物質(zhì),污染水體。氣候變化燃煤等化石燃料的大規(guī)模燃燒,會(huì)大量排放二氧化碳,加劇溫室效應(yīng),導(dǎo)致氣候變化。火力發(fā)電的節(jié)能減排措施脫硫技術(shù)采用煙氣脫硫技術(shù)可以有效降低火力發(fā)電廠的二氧化硫排放,保護(hù)環(huán)境。這包括濕法脫硫、干法脫硫等先進(jìn)脫硫技術(shù)。除塵技術(shù)先進(jìn)的除塵技術(shù)如電袋復(fù)合除塵、高效靜電除塵等可以大幅降低煙塵排放,減少對(duì)空氣質(zhì)量的影響。煙氣脫硝技術(shù)通過(guò)選擇性催化還原(SCR)或選擇性非催化還原(SNCR)等煙氣脫硝技術(shù),可有效降低火力發(fā)電廠的氮氧化物排放。火力發(fā)電的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1清潔化發(fā)展未來(lái)火力發(fā)電將更加注重環(huán)境保護(hù),加大脫硫、除塵等技術(shù)的應(yīng)用,降低排放污染。2提高效率通過(guò)采用先進(jìn)的燃機(jī)、鍋爐等設(shè)備,提高火力發(fā)電廠的能量利用效率,減少資源消耗。3智能化發(fā)展大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用將促進(jìn)火力發(fā)電自動(dòng)化、智能化管理,提升運(yùn)行效率。本課程小結(jié)全面掌握火力發(fā)電體系通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠深入了解火力發(fā)電的定義、發(fā)展歷程、主要形式以及核心技術(shù)。熟悉各類燃料特性學(xué)習(xí)了煤炭、燃油和天然氣三大類主要燃料在火力發(fā)電中的應(yīng)用和特點(diǎn)。掌握關(guān)鍵環(huán)保技術(shù)重點(diǎn)介紹了脫硫、除塵、脫硝等火力發(fā)電節(jié)能減排的關(guān)鍵技術(shù)措施。了解行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)針對(duì)火力發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)和環(huán)境影響,展望了該行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。課后思考題本課程涵蓋了火力發(fā)電的方方面面,從定義、發(fā)展歷程、占比、主要形式、燃料種類及特點(diǎn)、主要技術(shù)等都有詳細(xì)介紹。在學(xué)習(xí)和理解本課程的基礎(chǔ)上,我們可以思考以下幾個(gè)問(wèn)題:1)未來(lái)火力發(fā)電技術(shù)還會(huì)有哪些創(chuàng)新和突破?2)如何在保證電力供給的同時(shí),進(jìn)一步降低火力發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響?3)可再生能源與火力發(fā)電如何有效協(xié)調(diào)發(fā)展?4)我國(guó)當(dāng)前火力