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火力發電廠

火力發電廠科技名詞定義
中文名稱:火力發電廠 英文名稱:thermal power plant,fossil-fired power plant;thermal power plant 其他名稱:火電廠 定義1:裝備火力發電機組生產電能的發電廠。 所屬學科:電力(一級學科);火力發電(二級學科) 定義2:燃燒煤、石油、天然氣等化石燃料,將所得到的熱能轉變為機械能帶動發電機產生電力的綜合動力設施。 所屬學科:資源科技(一級學科);能源資源學(二級學科) 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布
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火力發電廠簡稱火電廠,是利用煤、石油、天然氣作為燃料生產電能的工廠,它的基本生產過程是:燃料在鍋爐中燃燒加熱水使成蒸汽,將燃料的化學能轉變成熱能,蒸汽壓力推動汽輪機旋轉,熱能轉換成機械能,然后汽輪機帶動發電機旋轉,將機械能轉變成電能。


目錄

生產過程
電廠分類按燃料分
按原動機分
按蒸汽壓力和溫度分
按發電廠裝機容量分
電力發展
基本原理 汽水系統
燃燒系統
發電系統
燃料構成
組成與流程
運行
保護與控制
火力發電與熱電區別生產過程
電廠分類 按燃料分
按原動機分
按蒸汽壓力和溫度分
按發電廠裝機容量分
電力發展
基本原理  汽水系統
燃燒系統
發電系統
燃料構成
組成與流程
運行
保護與控制
火力發電與熱電區別展開 生產過程
  燃煤,用輸煤皮帶從煤場運至煤斗中。大型火電廠為提高燃煤效率都是燃燒煤粉。因此,煤斗中的原煤要先送至磨煤機內磨成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶經排粉風機送入鍋爐的爐膛內燃燒。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動,放出熱量,最后進入除塵器,將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風機的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風機送入裝設在尾部煙道上的空氣預熱器內,利用熱煙氣加熱空氣。這樣,一方面除使進入鍋爐的空氣溫度提高,易于煤粉的著火和燃燒外,另一方面也可以降低   
排煙溫度,提高熱能的利用率。從空氣預熱器排出的熱空氣分為兩股:一股去磨煤機干燥和輸送煤粉,另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內,與從除塵器分離出的細灰一起用水沖至灰漿泵房內,再由灰漿泵送至灰場。   火力發電廠在除氧器水箱內的水經過給水泵升壓后通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內,水受到熱煙氣的加熱,然后進入鍋爐頂部的汽包內。在鍋爐爐膛四周密布著水管,稱為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過聯箱與汽包連通,汽包內的水經由水冷壁不斷循環,吸收著煤愛燃燒過程中放出的熱量。部分水在冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸汽,這些飽和蒸汽由汽包上部流出進入過熱器中。飽和蒸汽在過熱器中繼續吸熱,成為過熱蒸汽。過熱蒸汽有很高的壓力和溫度,因此有很大的熱勢能。具有熱勢能的過熱蒸汽經管道引入汽輪機后,便將熱勢能轉變成動能。高速流動的蒸汽推動汽輪機轉子轉動,形成機械能。   汽輪機的轉子與發電機的轉子通過連軸器聯在一起。當汽輪機轉子轉動時便帶動發電機轉子轉動。在發電機轉子的另一端帶著一太小直流發電機,叫勵磁機。勵磁機發出的直流電送至發電機的轉子線圈中,使轉子成為電磁鐵,周圍產生磁場。當發電機轉子旋轉時,磁場也是旋轉的,發電機定子內的導線就會切割磁力線感應產生電流。這樣,發電機便把汽輪機的機械能轉變為電能。電能經變壓器將電壓升壓后,由輸電線送至電用戶。   釋放出熱勢能的蒸汽從汽輪機下部的排汽口排出,稱為乏汽。乏汽在凝汽器內被循環水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻,從新凝結成水,此水成為凝結水。凝結水由凝結水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內,完成一個循環。在   
循環過程中難免有汽水的泄露,即汽水損失,因此要適量地向循環系統內補給一些水,以保證循環的正常進行。高、底壓加熱器是為提高循環的熱效率所采用的裝置,除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對設備及管道的腐蝕。   以上分析雖然較為繁雜,但從能量轉換的角度看卻很簡單,即燃料的化學能→蒸汽的熱勢能→機械能→電能。在鍋爐總,燃料的化學能轉變為蒸汽的熱能;在汽輪機中,蒸汽的熱能轉變為輪子旋轉的機械能;在發電機中機械能轉變為電能。爐、機、電是火電廠中的主要設備,亦稱三大主機。與三大主機相輔工作的設備成為輔助設備或稱輔機。主機與輔機及其相連的管道、線路等稱為系統。火電廠的主要系統有燃燒系統、汽水系統、電氣系統等。   除了上述的主要系統外,火電廠還有其它一些輔助生產系統,如燃煤的輸送系統、水的化學處理系統、灰漿的排放系統等。這些系統與主系統協調工作,它們相互配合完成電能的生產任務。大型火電廠的保證這些設備的正常運轉,火電廠裝有大量的儀表,用來監視這些設備的運行狀況,同時還設置有自動控制裝置,以便及時地對主輔設備進行調節。現代化的火電廠,已采用了先進的計算機分散控制系統。這些控制系統可以對整個生產過程進行控制和自動調節,根據不同情況協調各設備的工作狀況,使整個電廠的自動化水平達到了新的高度。自動控制裝置及系統已成為火電廠中不可缺少的部分。
電廠分類
按燃料分
  燃煤發電廠,燃油發電廠,燃氣發電廠,余熱發電廠,以垃圾及工業廢料為燃料的發電廠;
按原動機分
  凝氣式汽輪機發電廠,燃氣輪機發電廠,內燃機發電廠,蒸汽—燃汽輪機發電廠等;按輸出能源分,凝汽式發電廠(只發電),熱電廠(發電兼供熱);
按蒸汽壓力和溫度分
  中低壓發電廠(3.92MPa,450度),高壓發電廠(9.9MPa,540度),超高壓發電廠(13.83MPa,540度),亞臨界壓力發電廠(16.77MPa,540度),超臨界壓力發電廠(22.11MPa,550度);
按發電廠裝機容量分
  小容量發電廠(100MW以下),中容量發電廠(100—250MW),大中容量發電廠(250—1000MW),大容量發電廠(1000MW以上);
電力發展
  火力發電是現在電力發展的主力軍,在現在提出和諧社會,循環經濟的環境中,我們在提高火電技術的方向上要著重考慮電力對環境的影響,對不可再生能源的影響,雖然現在在中國已有部分核電機組,但火電仍占領電力的大部分市場,近年電力發展滯后經濟發展,全國上了許多火電廠,但火電技術必須不斷提高發展,才能適應和諧社會的要求。   “十五”期間中國火電建設項目發展迅猛。2001年至2005年8月,經國家環保總局審批的火電項目達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%;2005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%。   2006年12月,全國火電發電量繼續保持快速增長,但增速有所回落。當月全國共完成火電發電量2266億千瓦時,同比增長15.5%,增速同比回落1個百分點,環比回落3.3個百分點;隨著冬季取暖用電的增長,火電發電量環比增長較快,12月份與上月相比火電發電量增加223億千瓦時,環比增長10.9%。2006年1-12月,全國火電發電量為230,087,958.32萬千瓦小時,同比增長15.8%,增速高于2005年同期3.3個百分點。   2007年1-10月,全國火電發電量為217,564,783.55萬千瓦小時,比上年同期增長了16.04%。8月份的火電發電量最高,為23,904,609.94萬千瓦小時,同比增長了10.19%。 我們必須不斷的向系統中補充經過化學處理過的軟化水,這些補給水一般都補入除氧器中。
基本原理 
汽水系統
  火力發電廠的汽水系統是由鍋爐、汽輪機、凝汽器、高低壓加熱器、凝結水泵和給水泵等組成,他包括汽水循環、化學水處理和冷卻系統等。水在鍋爐中被加熱成蒸汽,經過熱器進一步加熱后變成過熱的蒸汽,再通過主蒸汽管道進入汽輪機。由于蒸汽不斷膨脹,高速流動的蒸汽推動汽輪機的葉片轉動從而帶動發電機。為了進一步提高其熱效率,一般都從汽輪機的某些中間級后抽出作過功的部分蒸汽,用以加熱給水。在現代大型汽輪機組中都采用這種給水回熱循環。此外,在超高壓機組中還采用再熱循環,既把作過一段功的蒸汽從汽輪機的高壓缸的出口將作過功的蒸汽全部抽出,送到鍋爐的再熱汽中加熱后再引入氣輪機的中壓缸繼續膨脹作功,從中壓缸送出的蒸汽,再送入低壓缸繼續作功。在蒸汽不斷作功的過程中,蒸汽壓力和溫度不斷降低,最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻,凝結成水。凝結水集中在凝汽器下部由凝結水泵打至低壓加熱再經過除氧氣除氧,給水泵將預加熱除氧后的水送至高壓加熱器,經過加熱后的熱水打入鍋爐,再過熱器中把水已經加熱到過熱的蒸汽,送至汽輪機作功,這樣周而復始不斷的作功。在汽水系統中的蒸汽和凝結水,由于疏通管道很多并且還要經過許多的閥門設備,這樣就難免產生跑、冒、滴、漏等現象,這些現象都會或多或少地造成水的損失,因此我們必須不斷的向系統中補充經過化學處理過的軟化水,這些補給水一般都補入除氧器中。
燃燒系統
  燃燒系統是由輸煤、磨煤、粗細分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫流等組成。是由皮帶輸送機從煤場,通過電磁鐵、碎煤機然后送到煤倉間的煤斗內,再經過給煤機進入磨煤機進行磨粉,磨好的煤粉通過空氣預熱器來的熱風,將煤粉打至粗細分離器,粗細分離器將合格的煤粉(不合格的煤粉送回磨煤機),經過排粉機送至粉倉,給粉機將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進行燃燒。而煙氣經過電除塵脫出粉塵再將煙氣送至脫硫裝置,通過石漿噴淋脫出流的氣體經過吸風機送到煙筒排人天空。
發電系統
  發電系統是由副勵磁機、勵磁盤、主勵磁機(備用勵磁機)、發電機、變壓器、高壓斷路器、升壓站、配電裝置等組成。發電是由副勵磁機(永磁機)發出高頻電流,副勵磁機發出的電流經過勵磁盤整流,再送到主勵磁機,主勵磁機發出電后經過調壓器以及滅磁開關經過碳刷送到發電機轉子,當發電機轉子通過旋轉其定子線圈便感應出電流,強大的電流通過發電機出線分兩路,一路送至廠用電變壓器,另一路則送到SF6高壓斷路器,由SF6高壓斷路器送至電網。 我國目前最大的火電廠:浙江北侖港電廠,裝機容量300萬KW(即3000MW),5臺60萬KW(600MW)機組。
燃料構成
  火電廠的燃料構成決定于國家資源情況和能源政策。20世紀80年代以后,中國火電廠的燃料主要是煤。1987年,火電廠發電量的87%是煤電,其余13%是燒油或其他燃料發出的。有煙煤資源或依賴進口煤的國家,其火電廠主要燃用煙煤,因其熱值高、易燃。其他煤種占較大比重的國家,有用褐煤(德國、澳大利亞)、無煙煤(前蘇聯、西班牙、朝鮮等)的;中國燃用煤一半以上是煙煤,貧煤次之,無煙煤在10%以下。一些國家還根據石油國際市場的情況,采用燃油和天然氣發電機組。除蒸汽機組外,還有的用燃氣輪機和內燃機發電機組。70年代以來,燃氣-蒸汽聯合循環機組發電的火電廠得到重視。
組成與流程
  現代化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個系統組成:①燃料系統。②燃燒系統。③汽水系統。④電氣系統。⑤控制系統。在上述系統中,最主要的設備是鍋爐、汽輪機和發電   
機,它們安裝在發電廠的主廠房內。主變壓器和配電裝置一般裝放在獨立的建筑物內或戶外,其他輔助設備如給水系統、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,有的則安裝在輔助建筑中或在露天場地。火電廠基本生產過程是,燃料在鍋爐中燃燒,將其熱量釋放出來,傳給鍋爐中的水,從而產生高溫高壓蒸汽;蒸汽通過汽輪機又將熱能轉化為旋轉動力,以驅動發電機輸出電能。到80年代為止,世界上最好的火電廠的效率達到40%,即把燃料中40%的熱能轉化為電能。   在上述系統的所有設備中,最主要的設備是鍋爐、汽輪機和發電機,它們安裝在發電廠的主廠房內。主變壓器和配電設備一般是安裝在獨立的建筑物內和戶外;其他輔助設備如給水系統、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。
運行
  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調動作,達到安全經濟生產的目的。這項工作就是火電廠的運行。為了保證爐、機、電等主要設備及各系統的輔助設備的安全經濟運行,就要嚴格執行一系列運行規程和規章制度。   火電廠的運行主要包括3個方面,即起動和停機運行、經濟運行、故障與對策。火電廠運行的基本要求是保證安全性、經濟性和電能的質量。   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,而且不能連續向用戶供電,釀成重大經濟損失。保證安全運行的基本要求是:①設備制造、安裝、檢修的質量要優良;②遵守調度指令要求,嚴格按照運行規程對設備的啟動與停機以及負荷的調節進行操作;③監視和記錄各項運行參數,以便盡早發現運行偏差和異常現象,并及時排除故障;④巡回監視運行中的設備及系統是否處于良好狀態,以便   
及時發現故障原因,采取預防措施;⑤定期測試各項保護裝置,以確保其動作準確、可靠。   就經濟性而言,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。具體措施有以下3點。   ①滑參數起停。滑參數起動可以縮短起動時間,具有傳熱效果好、帶負荷早、汽水損失少等優點。滑參數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濟性。   ②加強燃料管理和設備的運行管理。定期檢查設備狀態、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。   ③根據各類設備的運行性能及其相互間的協調、制約關系,維持各機組在具有最佳綜合經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配方式進行機組出力的增、減調度。   電廠在安全、經濟運行的情況下,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。
保護與控制
  火電廠中鍋爐、汽輪機、發電機之間的關系極為密切。任何一個環節出現事故都會影響電廠的安全經濟運行。因此,為了保證火電廠的安全經濟運行,必須裝備完善的保護控制裝置和系統。基本的保護方式有以下3種。   ①聯鎖保護:當某一設備或工況出現異常現象時,相關聯的設備聯動跳閘,切除有故障的設備或系統,備用的設備或系統立即投入運行。   ②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系為動作判據,采用各種繼電器組成保護回路,對某一設備或系統進行保護。   ③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。   近代的單元機組均采用綜合保護連鎖系統,即將機、爐、電的分別保護與單元的整體保護系統相互協調,形成一個完善的保護系統。      
火電廠的基本控制方式有以下3種。   ①就地控制:鍋爐、汽輪機、發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。   ②集中控制:將鍋爐、汽輪機、發電機聯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。   ③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,以實現全盤自動化。   上世紀80年代,大型電廠多采用單元機組。對于單元機組自動調節系統的主要控制方式有以下3種。   ①鍋爐跟蹤調節方式:由電力負荷指令操作調節汽輪機的閥門,以控制發電機的出力。而在鍋爐方面則調節燃料輸入,保證其產生的蒸汽在流量和參數方面滿足汽輪機的需要。   ②汽輪機跟蹤調節方式: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,則通過調節汽壓以決定負荷。   ③機、爐協調控制方式:將機、爐、電作為一個統一整體進行控制,以機、爐共同調整機組的負荷來適應外界負荷變化的要求。   現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,按輔機與熱力系統的工藝流程劃分為若干有規律的程序進行控制,并結合保護、聯鎖條件,使運行人員通過少數開關式按鈕,即可由程控系統自動完成控制系統的操作。   隨著計算機應用的日益擴大,特別是微機及微處理器的發展,現代火電廠的自動化已實現以小型機、微機和微處理器為基礎的分層綜合控制方式。
火力發電與熱電區別
  火力是指燒煤發電,熱電是指燒煤或油或天然氣,來供工業用或取暖用氣,現在為了提高效率節省能源,一般是發電與供熱聯合方式。既是在氣輪機某一級抽出一部分氣來供熱,其余的仍沖轉氣輪機   
帶動發電機發電,兩者可調整,可供熱多發電少,也可供熱少發電多。目前中國受能源政策影響,正在大力發展核電(廣東大亞彎),水電(長江三峽),這些也可供熱,有的國為了節約能源,有風力與地熱發電,而中國很少。   也就是說火力發電廠主要是用來發電的。熱電廠,主要是提供熱能的, 也可是火力發電廠的副產品 。

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