凝气式汽轮机发电厂,燃气轮机发电厂,蒸汽—燃气轮机发电厂等。
按输出能源分
凝汽式发电厂(只发电),热电厂(发电兼供热)。
按蒸汽压力和温度分
低温低压电厂(1.4MPa,350度),中温中压发电厂(3.92MPa,450度),高温高压发电厂(9.9MPa,540度),超高压发电厂(13.83MPa,540度),亚临界压力发电厂(16.77MPa,540度),超临界压力发电厂(22.11MPa,550度);超超临界压力发电厂(31MPa,600度)。
按发电厂装机容量分
小容量发电厂(100MW以下),中容量发电厂(100—250MW),大中容量发电厂(250—1000MW),大容量发电厂(1000MW以上)。 [1]
特点编辑
一、与水电厂和其他类型电厂相比,火电厂有如下特点:
1、 布局灵活,装机容量的大小可按需要决定。
2、 建造工期短,一般为水电厂的一半甚至更短。一次性建造投资少,仅为水电厂的一半左右。
3、 煤耗量大,目前发电用煤约占全国煤炭总产量的25%,加上运煤费用和大量用水,其生产成本比水力发电要高出3—4倍。
4、 动力设备繁多,发电机组控制操作复杂,厂用电量和运行人员都多于水电厂,运行费用高。
5、 汽轮机开、停机过程时间长,耗资大,不宜作为调峰电源用。
6、 对空气和环境的污染大。 [3]
二、与热电相比的区别
火电仅指燃烧发电。
热电是指发电的同时用产生的热能取暖,为提高效率节省能源,一般是发电与供热联合的方式。即是在汽轮机某一级抽出一部分汽来供热,其余的仍冲转汽轮机
带动发电机发电,两者可调整,可供热多发电少,也可供热少发电多。
当前中国受能源政策影响,正在大力发展核电,水电,这些也可供热,有的国家为了节约能源,有风力与地热发电,而中国很少。
也就是说火力发电厂主要是用来发电的。热电厂主要是提供热能的, 也可是火力发电厂的副产品 。 [1]
生产过程编辑
流程简介
1、煤炭在锅炉中燃烧产生大量热量;【化学能→热能】
2、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;高压蒸汽的热能转化为机械能后,形成凝结水汽;【热能→机械能】
3、 冷却水与凝结水汽热交换,凝结水汽继续循环,吸收燃烧热产生高压蒸汽;冷却水获得热量用于城市的集中供暖和供热;(家住电厂附近暖气比较旺就是这个原因)【热能→集中供暖、供热】
4、 高压蒸汽推动转子转动发电;【机械能→电能】 [3]
具体过程
燃煤用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此,煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动,放出热量,最后进入除尘器,将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内,利用热烟气加热空气。这样,一方面使进入锅炉的空气温度提高,易于煤粉的着火和燃烧,另一方面也可以降低
排烟温度,提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股:一股去磨煤机干燥和输送煤粉,另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内,与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内,再由灰浆泵送至灰场。
火力发电厂在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内,水受到热烟气的加热,然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管,称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通。汽包内的水经由水冷壁不断循环,吸收着煤受燃烧过程中放出的热量。部分水在水冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽,这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热,成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度,因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后,便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动,形成机械能。
汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一台小直流发电机,叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中,使转子成为电磁铁,周围产生磁场。当发电机转子旋转时,磁场也是旋转的,发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样,发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后,由输电线送至电用户。
释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出,称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却,重新凝结成水,此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内,完成一个循环。在
循环过程中难免有汽水的泄露,即汽水损失,因此要适量地向循环系统内补给一些水,以保证循环的正常进行。高、低压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置,除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。
以上分析虽然较为繁杂,但从能量转换的角度看却很简单,即燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。在锅炉中,燃料的化学能转变为蒸汽的热能;在汽轮机中,蒸汽的热能转变为转子旋转的机械能;在发电机中机械能转变为电能。炉、机、电是火电厂中的主要设备,亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。
除了上述的主要系统外,火电厂还有其它一些辅助生产系统,如燃煤的输送系统、水的化学处理系统、灰浆的排放系统等。这些系统与主系统协调工作,它们相互配合完成电能的生产任务。为保证这些设备的正常运转,火电厂装有大量的仪表,用来监视这些设备的运行状况,同时还设置有自动控制装置,以便及时地对主辅设备进行调节。现代化的火电厂,已采用了先进的计算机分散控制系统。这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节,根据不同情况协调各设备的工作状况,使整个电厂的自动化水平达到了新的高度。自动控制装置及系统已成为火电厂中不可缺少的部分。 [1]
基本原理编辑
汽水系统
三、废渣
燃煤电厂要排放大量的灰渣,它由几部分组成。大部分是除尘器收集到的细微颗粒,称为粉煤灰,另一部分是锅炉燃烧室底部收集到的炉渣,二者由灰浆泵经压力除灰管道送往灰场。各种锅炉的煤灰渣主要含有氧化硅、氧化铝和氧化铁等成分,并含有微量元素如砷、镉、铝及硒等,大面积的灰会占去大片农田,同时因刮风等灰场的积灰扬起,发生二次污染。微量元素和放射性元素会引起人体中毒,甚至致癌。 [4]
四、废水
火电厂排放的废水中含有酸碱、油脂、悬浮物、有机物、富营养物和微量元素等。废水的来源有化学废水、含有废水、冲灰水及生活污水等。酸碱使水体水质逐渐酸化或碱化,降低水体自净化能力; 含有废水使水体溶氧减少,导致鱼类死亡;冲灰水中的悬浮物主要是煤灰及不溶盐类,它们使水的浑浊度增高,沉积在水底淤塞水道;有机污染物造成水中溶氧减少,影响鱼类的生存。 [4]
保护与运行
电厂环保设施应包括除尘、脱硫、脱硝设备,烟囱,灰场防飞灰、防渗设施,废水污水处理、回收系统,消声器,绿化设施,环境监测系统及环境监测站。这些设施必须与主体工程同时设计、同时施工,同时投产。“八五”期间及以后的新、扩建电厂,除脱硫、脱硝外的其他环保设施基本都齐全,环保设施占工程总投资10%以上,这足以表明电力工业在环境保护工作方面所做的努力是很大的。而在电力企业,主要环保设施的运作与机组基本是同步的,投入率达95%以上。
燃煤电厂在环保设施方面的大投入已在污染治理方面取得了明显成效,烟尘、废水、噪声等各项污染指标基本上符合国家规定排放标准。
环保措施
(1)加强对防尘设备的维护管理
提高除灰系统和制粉系统的检修质量,防止漏灰、漏粉。定期检测粉尘质量浓度,发现超标,要采取措施。投入资金,进行技术改造,提高防尘设备的投入率和防尘效率。对现有防尘设备做好维护管理,保证设备的正常投入,发挥防尘作用。
(2)提高作业自动化水平
对粉尘危害大的场所,采用机械手或自动控制,实现无人值班或少人值班,减少工人与粉尘的接触时间。
(3)增强自我保护意识
加强工人防尘知识的安全教育和培训,提高工人对粉尘危害和防治知识的认识,增强职工的自我保护意识。电厂要为工人购置合格、高效、实用、方便的防尘个人用品。工人在有粉尘危害的作业场所工作时,要按规定正确佩带防尘个人用品,要象带安全帽一样养成良好的习惯。
(4)合理安排工作程序
如在锅炉检修时,要在充分做好防尘措施后,才能进入炉膛、管道工作。
(5)搞好粉煤灰出干灰系统的技术改造
静电除尘器取干灰系统若有泄漏,均是硅尘,对人体危害很大。要采取措施,将简易取灰逐步改造为机械化自动化操作。新厂在设计时就应考虑粉煤灰综合利用项目,在投资、设备购置、场地使用等方面为供灰、用灰创造必要的条件,如粗细分装,配备密封性能好的输送贮运系统、运输车辆,筑好灰外运的道路等。
(6)做好煤场、灰场的管理工作
搞好干灰堆放场所的喷淋和碾压,已满灰场要及时复土绿化,搞好厂区(包括煤场周围)的绿化,文明生产,减少扬尘。
(7)加强脱硫系统的防尘工作
随着脱硫工程的上马,应考虑脱硫工程的制粉系统、石膏或废渣处理系统的防尘问题。石灰石粉仓要有除尘器,输送管道阀门要严密无泄漏。如采用湿法球磨磨制石灰石浆液的工艺,可将小于200 mm的大块石灰石料直接经过湿磨磨制成石灰石浆液,降低粉尘污染。 [1]
(8)提高煤的利用效率
火力发电厂中存在着三种型式的能量转换过程:在锅炉中煤的化学能转变为热能;在汽轮机中热能转变为机械能;在发电机中机械能转换成电能。进行能量转换的主要设备——锅炉、汽轮机和发电机,被称为火力发电厂的三大主机,而锅炉则是三大主机中最基本的能量转换设备。
锅炉燃烧用的煤粉是由磨煤机将煤炭磨成的不规则的细小煤炭颗粒,其颗粒平均在0.05~0.01mm,其中20~50μm(微米)以下的颗粒占绝大多数。由于煤粉颗粒很小,表面很大,故能吸附大量的空气,且具有一般固体所未有的性质——流动性。从制粉系统方面希望煤粉磨得粗些,从而降低磨煤电耗和金属消耗。所以在选择煤粉细度时,应使上述各项损失之和最小。总损失蝉联小的煤粉细度称为“经济细度”。由此可见,对挥发分较高且易燃的煤种,或对于磨制煤粉颗粒比较均匀的制粉设备,以及某些强化燃烧的锅炉,煤粉细度可适当大些,以节省磨煤能耗,提高燃煤利用率。
(9)燃烧中净化技术
燃煤电厂洁净煤技术是指煤炭从开发到利用全过程中,旨在减少污染排放和提高利用效率的加工、转化、燃烧和污染控制等高新技术的总称:燃烧中净化技术是指燃料在燃烧过程中提高效率减少污染排放的技术,它是洁净煤技术的重要组成部分,由五项技术组成。先进的燃烧器改进锅炉设计,采用先进的燃烧器,以减少污染排放,提高锅炉效率。当今已有低NO2燃烧器,其燃烧过程是燃料和空气逐渐混合,以降低火焰温度,从而减少NO2生成;或者调节燃料与空气的混合比,只提供够燃料燃烧的氧量,而不足和氮结合生成NO2。还有喷石灰石多段燃烧器、加天然气再燃烧器以及炉内脱硫等技术。
(10)燃煤火力发电厂采用电子束法脱硫工艺
该工艺由排烟预除尘、烟气冷却、氨的加入、电子束照射和副产品捕集等工序组成。锅炉排出的烟气,经过除尘器的粗滤处理得到预除尘后进入冷却塔,在喷射入的冷却水冷却下,烟气温度降到适合于脱硫脱氮的温度。经过冷却后的烟气流进反应器,在反应器进口处将一定的氨气、压缩空气混合物喷入,经电子束照射后,烟气中的SO2、NO2在自由基作用下与氨进行中和反应生成硫酸铵和硝酸铵的混合粉体,这一副产品为化肥。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部排出,其余部分被除尘器捕集,净化后烟气经脱硫风机由烟囱排入大气降低污染。此法是目前世界上应用最广、规模最大的脱硫方式,脱硫效率可达95%以上,吸收剂利用率达90%以上。 [1]
(11)重点解决二氧化硫的排放污染问题