【正文】 火力發(fā)電廠基本生產(chǎn)過程 第一部分 概 述 以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠。山東省的電廠 95%以上是火力發(fā)電廠。 火電廠的分類 （ 1）按燃料分類：①燃煤發(fā)電廠，即以煤作為燃料的發(fā)電廠；鄒縣、石橫青島等電廠 ②燃油發(fā)電廠，即以石油（實(shí)際是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）為燃料的發(fā)電廠；辛電電廠 ③燃?xì)獍l(fā)電廠，即以天然氣、煤氣等可燃?xì)怏w為燃料的發(fā)電廠； ④余熱發(fā)電廠，即用工業(yè)企業(yè)的各種余熱進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電廠。此外還有利用垃圾及工業(yè)廢料作燃料的發(fā)電廠。 （ 2）按原動機(jī)分類：凝汽式汽輪機(jī)發(fā) 電廠、燃汽輪機(jī)發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠和蒸汽 燃汽輪機(jī)發(fā)電廠等。 （ 3）按供出能源分類：①凝汽式發(fā)電廠，即只向外供應(yīng)電能的電廠； ②熱電廠，即同時向外供應(yīng)電能和熱能的電廠。 （ 4）按發(fā)電廠總裝機(jī)容量的多少分類：①小容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?100MW以下的發(fā)電廠； ②中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?100～ 250MW 范圍內(nèi)的發(fā)電廠； ③大中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?250～ 600MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠； ④大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?600～ 1000MW 范圍內(nèi)的發(fā)電廠； ⑤特大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)容量在 1000MW 及以上 的發(fā)電廠。 （ 5）按蒸汽壓力和溫度分類：①中低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在 （ 40kgf／ cm2）、溫度為 450℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于 25MW；地方熱電廠。 ②高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為 （ 101kgf／ cm2）、溫度為 540℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于 100MW； ③超高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為 （ 141kgf／cm2）、溫度為 540／ 540℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于 200MW； ④亞臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為 （ 171 kgf／ cm2）、溫度為 540／ 540℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率為30OMW 直至 1O00MW不等； ⑤超臨界壓 力發(fā)電 廠，其蒸 汽壓力 大于 （ ／ cm2）、溫度為 550／ 550℃的發(fā)電廠，機(jī)組功率為 600MW 及以上，德國的施瓦茨電廠。 （ 6）按供電范圍分類：①區(qū)域性發(fā)電廠，在電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行，承擔(dān)一定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠； ②孤立發(fā)電廠，是不并入電網(wǎng)內(nèi)，單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電廠； ③自備發(fā)電廠，由大型企業(yè)自己建造，主要供本單位用電的發(fā)電廠（一般也與電網(wǎng)相連）。 火電廠的生產(chǎn)流程及特點(diǎn) 火電廠的種類雖很多，但從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)分析， 其生產(chǎn)過程卻是基本相同的，概括地說是把燃料（煤）中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程可分為三個階段： ① 燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝Q為燃燒系統(tǒng)； ② 鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱為汽水系統(tǒng)； ③ 由汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。 其基本生產(chǎn)流程為： 整個電能生產(chǎn)過程如圖 1 與水電廠和其他類型的電廠相比，火電廠有如下特點(diǎn)： 燃料燃燒的熱能 鍋爐 高溫高壓水蒸汽 汽輪機(jī) 機(jī)械能 發(fā)電機(jī) 電能 變壓器 電 力 系 統(tǒng)的熱能 凝汽式火電廠生產(chǎn)過程示意圖 （ 1）火電廠布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決 定。 （ 2）火電廠建造工期短，一般為水電廠的一半甚至更短。一次性建造投資少，僅為水電廠的一半左右。 （ 3）火電廠耗煤量大，目前發(fā)電用煤約占全國煤碳總產(chǎn)量的 25％左右，加上運(yùn)煤費(fèi)用和大量用水，其生產(chǎn)成本比水力發(fā)電要高出 3～ 4 倍。 （ 4）火電廠動力設(shè)備繁多，發(fā)電機(jī)組控制操作復(fù)雜，廠用電量和運(yùn)行人員都多于水電廠，運(yùn)行費(fèi)用高。 （ 5）汽輪機(jī)開、停機(jī)過程時間長，耗資大，不宜作為調(diào)峰電源用。 （ 6）火電廠對空氣和環(huán)境的污染大。 第二部分 三大系統(tǒng)簡介 一、燃燒系統(tǒng) 燃燒系統(tǒng)由輸煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰渣等環(huán)節(jié)組成 ，其流程如圖 2 所示。 （ l）運(yùn)煤。電廠的用煤量是很大的，一座裝機(jī)容量 4 3O 萬 kW 的現(xiàn)代火力發(fā)電廠，煤耗率按 36Og／ 計(jì)，每天需用標(biāo)準(zhǔn)煤（每千克煤產(chǎn)生 70O0 卡熱量） 360（ g）120 萬（ kw） 24（ h） =10368t。因?yàn)殡姀S燃煤多用劣質(zhì)煤，且中、小汽輪發(fā)電機(jī)組的煤耗率在 40O~5O0g／ kw h 左右，所以用煤量會更大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國用于發(fā)電的煤約占總產(chǎn)量的 1／ 4，主要靠鐵路運(yùn)輸，約占鐵路全部運(yùn)輸量的 4O％。為保證電廠安全生產(chǎn)，一般要求電廠貯備 十天以上的用煤量。 （ 2）磨煤。用火車或汽車、輪船 等將煤運(yùn)至電廠的儲煤場后，經(jīng)初步篩選處理，用輸煤皮帶送到鍋爐間的原煤倉。煤從原煤倉落入煤斗，由給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉，并經(jīng)空氣預(yù)熱器來的一次風(fēng)烘干并帶至粗粉分離器。在粉粉分離器中將不合格的粗粉分離返回磨煤機(jī)再行磨制，合格的細(xì)煤粉被一次風(fēng)帶入旋風(fēng)分離器，使煤粉與空氣分離后進(jìn)入煤粉倉。 （ 3）鍋爐與燃燒。煤粉由可調(diào)節(jié)的給粉機(jī)按鍋爐需要送入一次風(fēng)管，同時由旋風(fēng)分離器送來的氣體（含有約 10％左右未能分離出的細(xì)煤粉），由排粉風(fēng)機(jī)提高壓頭后作為一次風(fēng)將進(jìn)入一次風(fēng)管的煤粉經(jīng)噴燃器噴入爐膛內(nèi)燃燒。 電廠煤粉爐燃燒系統(tǒng) 流程圖 目前我國新建電廠以 300MW 及以上機(jī)組為主。 300MW 機(jī)組的鍋爐蒸發(fā)量為 10O0t／ h（亞臨界壓力），采用強(qiáng)制循環(huán)（或自然循環(huán)）的汽包爐； 600MW 機(jī)組的鍋爐為 200Ot／ h 的（汽包）直流鍋爐。在鍋爐的四壁上，均勻分布著 4 支或 8 支噴燃器，將煤粉（或燃油、天然氣）噴入爐膛，火焰呈旋轉(zhuǎn)狀燃燒上升，又稱為懸浮燃燒爐。在爐的頂端，有貯水、貯汽的汽包，內(nèi)有汽水分離裝置，爐膛內(nèi)壁有彼此緊密排列的水冷壁管，爐膛內(nèi)的高溫火焰將水冷壁管內(nèi)的水加熱成汽水混合物上升進(jìn)入汽包，而爐外下降管則將汽包中的低溫水靠自重下降至下連 箱與爐 內(nèi)水冷壁管接通，靠爐外冷水下降而爐內(nèi)水冷壁管中熱水自然上升的鍋爐叫自然循環(huán)汽包爐，而當(dāng)壓力高到 ~ 時，水、汽重度差變小，必須在循環(huán)回路中加裝循環(huán)泵，即稱為強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。當(dāng)壓力超過 18． 62MPa 時，應(yīng)采用直流鍋爐。 （ 4）風(fēng)煙系統(tǒng)。送風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)送到空氣預(yù)熱器加熱，加熱后的氣體一部分經(jīng)磨煤機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)人爐膛，另一部分經(jīng)噴燃器外側(cè)套筒直接進(jìn)入爐膛。爐膛內(nèi)燃燒形成的高溫?zé)煔?，沿?zé)煹澜?jīng)過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器逐漸降溫，再經(jīng)除塵器除去 90％～ 99％（電除塵器可除去 99％）的灰塵，經(jīng) 引風(fēng)機(jī)送入煙囪，排向天空。 （ 5）灰渣系統(tǒng)。爐膛內(nèi)煤粉燃燒后生成的小灰粒，被除塵器收集成細(xì)灰排入沖灰溝，燃燒中因結(jié)焦形成的大塊爐渣，下落到鍋爐底部的渣斗內(nèi)，經(jīng)過碎渣機(jī)破碎后也排入沖灰溝，再經(jīng)灰渣水泵將細(xì)灰和碎爐渣經(jīng)沖灰管道排往灰場（或用汽車將爐渣運(yùn)走）。 二、汽水系統(tǒng) 火電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成，包括凝給水系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)，如圖 3所示。 （ 1）給水系統(tǒng)。由鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽沿主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)，高速流動的蒸汽沖動汽 輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。在汽輪機(jī)內(nèi)作功后的蒸汽，其溫度和壓力大大降低，最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻凝結(jié)成水（稱為凝結(jié)水），匯集在凝汽器的熱水井中。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵打至低壓加熱器中加熱，再經(jīng)除氧器除氧并繼續(xù)加熱。由除氧器出來的水（叫鍋爐給水），經(jīng)給水泵升壓和高壓加熱器加熱，最后送人鍋爐汽包。在現(xiàn)代大型機(jī)組中，一般都從汽輪機(jī)的某些中間級抽出作過功的部分蒸汽（稱為抽汽），用以加熱給水（叫做給水回?zé)嵫h(huán)），或把作過一段功的蒸汽從汽輪機(jī)某一中間級全部抽出，送到鍋爐的再熱器中加熱后再引入汽輪機(jī)的以后幾級中 繼續(xù)做功（叫做再熱循環(huán)）。 （ 2）補(bǔ)水系統(tǒng)。在汽水循環(huán)過程中總難免有汽、水泄漏等損失，為維持汽水循環(huán)的正常進(jìn)行，必須不斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過化學(xué)處理的軟化水，這些補(bǔ)給水一般補(bǔ)入除氧器或凝汽器中，即是補(bǔ)水系統(tǒng)。 （ 3）冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)。為了將汽輪機(jī)中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水，需由循環(huán)水泵從涼水塔抽取大量的冷卻水送入凝汽器，冷卻水吸收乏汽的熱量后再回到?jīng)鏊鋮s，冷卻水是循環(huán)使用的。這就是冷卻水或循環(huán)水系統(tǒng)。 電廠汽水系統(tǒng)流程示意圖 三、電氣系統(tǒng) 發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，包 括發(fā)電機(jī)、勵磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電所等，如圖4 所示。 發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和電流隨著容量的不同而各不相同，一般額定電壓在 10~20kV之間，而額定電流可達(dá) 2OkA。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，其中一小部分（約占發(fā)電機(jī)容量的4％～ 8％），由廠用變壓器降低電壓（一般為 63kV 和 400V 兩個電壓等級）后，經(jīng)廠用配電裝置由電纜供給水泵、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等各種輔機(jī)和電廠照明等設(shè)備用電，稱為廠用電（或自用電）。其余大部分電能，由主變壓器升壓后，經(jīng)高壓配電裝置、輸電線路送入電網(wǎng)。 發(fā)電廠電氣系統(tǒng)示意圖 第三部分 電 廠主要設(shè)備介紹 ? 鍋爐 鍋爐是火力發(fā)電廠中主要設(shè)備之一。它的作用是使燃料在爐膛中燃燒放熱，并將熱量傳給工質(zhì)，以產(chǎn)生一定壓力和溫度的蒸汽，供汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。電廠鍋爐與其他行業(yè)所用鍋爐相比，具有容量大、參數(shù)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動化程度高等特點(diǎn)。 一、電廠鍋爐的容量和參數(shù) 鍋爐容量即鍋爐的蒸發(fā)量，指鍋爐每小時所產(chǎn)生的蒸汽量。在保持額定蒸汽壓力、額定蒸汽溫度、使用設(shè)計(jì)燃料和規(guī)定的熱效率情況下，鍋爐所能達(dá)到的蒸發(fā)量稱作額定蒸發(fā)量。 電廠鍋爐的額定參數(shù)是指額定蒸汽壓力和額定蒸汽溫度。所謂蒸汽 壓力和溫度是指過熱器主汽閥出口處的過熱蒸汽壓力和溫度。 對于裝有再熱器的鍋爐，鍋爐蒸汽參數(shù)還應(yīng)包括再熱蒸汽參數(shù)。 我國電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)及容量系列如下表所示。 我國電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)及容量系列 參數(shù) 最大連續(xù)蒸發(fā)量（ MCR） （ t/h） 發(fā)電功率 （ MW） 蒸汽壓力 （ Mpa） 蒸汽溫度（℃） 給水溫度 （℃） 400 105 20 3 450 145~155 35， 65 6， 12 165~175 130 25 540 205~225 220， 410 50， 100 540/540 220~250 420， 670 125， 200 540/540 250~280 1025 300 540/540 260~290 1025， 2020 300， 600 注蒸汽溫度欄中的分子、分母分別為過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度。 二、電廠鍋爐的分類 1．按蒸汽參數(shù)分類 （ 1）中壓鍋爐。壓力為 （ 39kgf／ cm2），溫度為 450℃。 (2)高壓鍋爐。壓力為 6～ 10MPa，常用壓力為 （ 100kgf／ cm2），溫度為540℃。 （ 3）超高壓鍋爐。壓力為 10～ 14MPa，常用壓力為 （ 14O kgf／ cm2），溫度為 555℃或 540℃。 （ 4）亞臨界壓力鍋爐。壓力為 14～ ，常用壓力為 （ 170 kgf／ cm2），溫度為 555℃。 （ 5）超臨界壓力鍋爐。壓力大于 （ kgf／ cm2），溫度為 550～ 570℃。 按容量分類 小型鍋爐蒸發(fā)量小于 220t／ h。 中型鍋爐蒸發(fā)量為 22O～ 410t／ h。 大型鍋爐蒸發(fā)量不小于 670t／ h。 3．按燃燒方式分類 （ l）懸浮燃燒鍋爐。燃料在爐膛空間懸浮燃燒，燃燒可為煤粉、油或氣體燃料。 （ 2）沸騰燃燒鍋爐。固體燃料顆粒在爐排上呈沸騰狀態(tài)進(jìn)行燃燒，又稱流化床鍋爐。 4 按排渣方式分類 固態(tài)排渣鍋爐。燃料燃燒生成的灰渣呈固態(tài)排出。 液態(tài)排渣鍋爐。燃料燃燒生成的灰渣呈液態(tài)排出。 5 按循環(huán)方式分類 按照鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流動的方式可將鍋爐分為下列幾種，如圖所示。 （ 1） 自然循環(huán)鍋爐，是具有由汽包、下降管和上升管組成的循環(huán)回 路的鍋爐。它依靠下降管和上升管中工質(zhì)柱重差產(chǎn)生自然循環(huán)的動力。（鄒縣電廠） （ 2）強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，是在循環(huán)回路下降管上裝有強(qiáng)制循環(huán)泵，以提高循環(huán)動力。（石橫電廠） （ 3）控制循環(huán)鍋爐，是在強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的上升管入口加裝節(jié)流圈，以控制各上升管中的工質(zhì)流，防止發(fā)生循環(huán)停滯或倒流等故障。（石橫電廠） （ 4）直流鍋爐是沒有循環(huán)回路的鍋爐，工質(zhì)一次性通過各受熱面變?yōu)檫^熱蒸汽。（施瓦茨電廠） 鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流動的幾種類型 （ a）自然循環(huán)鍋爐； (b)強(qiáng)制循環(huán)鍋爐； (c)控制循環(huán)鍋爐 (d) 直流鍋爐 1給水泵， 2省煤器， 3汽包， 4下降管， 5聯(lián)箱， 6蒸發(fā)受熱面， 7過熱器， 8循環(huán)泵， 9節(jié)流圈 （ 5）復(fù)合循環(huán)鍋爐，它具有循環(huán)回路和再循環(huán)泵，同時具有切換閥門，低負(fù)荷時按再循環(huán)方式運(yùn)行，高負(fù)荷時切換為直流方式運(yùn)行，如圖所示。也可在全部負(fù)荷下以較低的循環(huán)倍率進(jìn)行循環(huán)，這種鍋爐稱作低倍率循環(huán)鍋爐，如圖所示。 目前，大型火力發(fā)電廠的鍋爐多為亞臨界壓力以上的大型煤粉鍋爐。 復(fù)合循環(huán)鍋爐