火力發(fā)電詳細(xì)介紹

由于地球上化石燃料的短缺，人類(lèi)正盡力開(kāi)發(fā)核能發(fā)電、核聚變發(fā)電以及-效率的太陽(yáng)能發(fā)電等，以求-終解決人類(lèi)社會(huì)面臨的能源問(wèn)題。-早的火力發(fā)電是1875年在巴黎北火車(chē)站的火電廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)的。隨著發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)制造技術(shù)的完善，輸變電技術(shù)的改進(jìn)，特別是電力系統(tǒng)的出現(xiàn)以及社會(huì)電氣化對(duì)電能的需求，20世紀(jì)30年代以后，火力發(fā)電進(jìn)入-發(fā)展的時(shí)期。火力發(fā)電機(jī)組的容量由200兆瓦-提-到300～600兆瓦-（50年代中期），到1973年，--的火電機(jī)組達(dá)1300兆瓦。-機(jī)組、-電廠(chǎng)使火力發(fā)電的熱效率-為提-，每千瓦的建設(shè)投資和發(fā)電成本也不斷降低。到80年代后期，---火電廠(chǎng)是日本的鹿兒島火電廠(chǎng)，容量為4400兆瓦。但機(jī)組過(guò)-又帶來(lái)可靠性、可用率的降低，因而到90年代初，火力發(fā)電單機(jī)容量穩(wěn)-在300～700兆瓦。，其所占中-總裝機(jī)容量約在70%以上?；鹆Πl(fā)電所使用的煤，占工業(yè)用煤的50%以上。目前我-發(fā)電供熱用煤占全-煤炭生產(chǎn)總量的50%左右。-約全-90%的二氧化硫排放由煤電產(chǎn)生，80%的二氧化碳排放量由煤電排放。 


 

火力發(fā)電按其作用分單純供電的和既發(fā)電又供熱的。按原動(dòng)機(jī)分汽輪機(jī)發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、柴油機(jī)發(fā)電。按所用燃料分，主要有燃煤發(fā)電、燃油發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電。為提--經(jīng)濟(jì)效益，火力發(fā)電應(yīng)盡量靠近燃料基地進(jìn)行。在-城市和工業(yè)區(qū)則應(yīng)實(shí)施熱電聯(lián)供。

火力發(fā)電-般是指利用可燃物燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能來(lái)加熱水，使水變成-溫、-壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電的方式的總稱(chēng)。以可燃物作為燃料的發(fā)電廠(chǎng)統(tǒng)稱(chēng)為火電廠(chǎng) [2]  。

火力發(fā)電廠(chǎng)主要設(shè)備系統(tǒng)包括：燃料供給系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其他-些輔助處理設(shè)備。

多數(shù)火電廠(chǎng)采用煤炭作為-次能源，利用皮帶傳送技術(shù)，向鍋爐輸送經(jīng)處理過(guò)的煤粉，煤粉燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變?yōu)樗羝?，?jīng)-次加熱之后，水蒸汽進(jìn)入-壓缸。為了提-熱效率，應(yīng)對(duì)水蒸汽進(jìn)行二次加熱，水蒸汽進(jìn)入中壓缸。通過(guò)利用中壓缸的蒸汽去推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。從中壓缸引出進(jìn)入對(duì)稱(chēng)的低壓缸。已經(jīng)作過(guò)功的蒸汽-部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟企業(yè)，其余部分流經(jīng)凝汽器水冷，成為40度左右的飽和水作為再利用水。40度左右的飽和水經(jīng)過(guò)凝結(jié)水泵，經(jīng)過(guò)低壓加熱器到除氧器中，此時(shí)為160度左右的飽和水，經(jīng)過(guò)除氧器除氧，利用給水泵送入-壓加熱器中，其中-壓加熱器利用再加熱蒸汽作為加熱燃料，-后流入鍋爐進(jìn)行再次利用。以上就是-次生產(chǎn)流程。

火力發(fā)電的流程依所用原動(dòng)機(jī)而異。在汽輪機(jī)發(fā)電方式中，其基本流程是-將燃料送進(jìn)鍋爐，同時(shí)送入空氣，鍋爐注入經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的給水，利用燃料燃燒放出的熱能使水變成-溫、-壓蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)作功而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。熱電聯(lián)產(chǎn)方式則是在利用原動(dòng)機(jī)的排汽（或?qū)ｉT(mén)的抽汽）向工業(yè)生產(chǎn)或居民生活供熱。在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電方式中，基本流程是用壓氣機(jī)將壓縮過(guò)的空氣壓入燃燒室，與噴入的燃料混合霧化后進(jìn)行燃燒，形成-溫燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)膨脹作功，推動(dòng)輪機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在柴油機(jī)發(fā)電中，基本流程是用噴油泵和噴油器將燃油-壓噴入汽缸，形成霧狀，與空氣混合燃燒，推動(dòng)柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

在火力發(fā)電方面，燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)發(fā)電廠(chǎng)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了迄今--的能源效率 - -過(guò)60%。由于啟動(dòng)時(shí)間非常短，這類(lèi)電廠(chǎng)-適宜于補(bǔ)充風(fēng)力發(fā)電帶來(lái)的自然電力波動(dòng)。而通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)電廠(chǎng)可以達(dá)到--的能源效率 - -過(guò)90% 。

根據(jù)火力發(fā)電的生產(chǎn)流程，其基本組成包括燃燒系統(tǒng)、 汽水系統(tǒng)(燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電和柴油機(jī)發(fā)電無(wú)此系統(tǒng)，但這二者在火力發(fā)電中所占比重都不-)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

主要由鍋爐的燃燒室（即爐膛）、送風(fēng)裝置，送煤（或油、天然氣）裝置、灰渣排放裝置等組成。主要功能是完成燃料的燃燒過(guò)程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來(lái)，用于加熱鍋爐里的水。主要流程有煙氣流程、通風(fēng)流程、排灰出渣流程等。對(duì)燃燒系統(tǒng)的基本要求是：盡量做到-燃燒，使鍋爐效率≥90%；排灰符合標(biāo)準(zhǔn)-。

主要由給水泵、循環(huán)泵、給水加熱器、凝汽器、除氧器、水冷壁及管道系統(tǒng)等組成。其功能是利用燃料的燃燒使水變成-溫-壓蒸汽，并使水進(jìn)行循環(huán)。主要流程有汽水流程、補(bǔ)給水流程、冷卻水流程等。對(duì)汽水系統(tǒng)的基本要求是汽水損失盡量少；盡可能利用抽汽加熱凝結(jié)水，提-給水溫度。

主要由電廠(chǎng)主接線(xiàn)、汽輪發(fā)電機(jī)、主變壓器、配電設(shè)備、開(kāi)關(guān)設(shè)備、發(fā)電機(jī)引出線(xiàn)、廠(chǎng)用結(jié)線(xiàn)、廠(chǎng)用變壓器和電抗器、廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)、保安電源、蓄電池直流系統(tǒng)及通信設(shè)備、照明設(shè)備等組成?；竟δ苁?按電能-要求向負(fù)荷或電力系統(tǒng)供電。主要流程包括供電用流程、廠(chǎng)用電流程。對(duì)電氣系統(tǒng)的基本要求是供電安全、可靠；調(diào)度靈活；具有良好的調(diào)整和操作功能，-供電-；能迅速切除故障，避免事故擴(kuò)-。

主要由鍋爐及其輔機(jī)系統(tǒng)、汽輪機(jī)及其輔機(jī)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及電工設(shè)備、附屬系統(tǒng)組成。基本功能是對(duì)火電廠(chǎng)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)行自動(dòng)化的調(diào)節(jié)、控制，以協(xié)調(diào)各部分的工況，使整個(gè)火電廠(chǎng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提-生產(chǎn)率，遇有故障時(shí)能迅速、正確處理，以避免釀成事故。主要工作流程包括汽輪機(jī)的自起停、自動(dòng)升速控制流程、鍋爐的燃燒控制流程、滅火保護(hù)系統(tǒng)控制流程、熱工測(cè)控流程、自動(dòng)切除電氣故障流程、排灰除渣自動(dòng)化流程等。

電力是-民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源，火力發(fā)電是中-和-上許多-家生產(chǎn)電能的主要方法。然后蒸汽沿管道進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)-起-速旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)出電來(lái)。-后又被給水泵送回鍋爐中重復(fù)參加上述循環(huán)過(guò)程。顯然，在這種火力發(fā)電廠(chǎng)中存在著三種型式的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：

發(fā)電用鍋爐稱(chēng)為電站鍋爐。電站鍋爐與其它工廠(chǎng)用的工業(yè)鍋爐相比有如下明顯特-：①電站鍋爐容量-；②電站鍋爐的蒸汽參數(shù)-；③電站鍋爐自動(dòng)化程度-，其各項(xiàng)操作基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化，適應(yīng)負(fù)荷變化的能力很強(qiáng)，多達(dá)90以上，工業(yè)鍋爐的熱效率多在60～80之間。

火力發(fā)電廠(chǎng)燃用的煤通常稱(chēng)為動(dòng)力煤，其分類(lèi)方法主要是依據(jù)煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分進(jìn)行分類(lèi)。

煤粉爐燃燒用的煤粉是由磨煤機(jī)將煤炭磨成的不規(guī)則的細(xì)小煤炭顆粒，其顆粒平均在0.05~0.01mm，其中20~50μm（微米）以下的顆粒占--多數(shù)。由于煤粉顆粒很小，表面很-，故能吸附-量的空氣，且具有-般固體所未有的性質(zhì)——流動(dòng)性。煤粉的粒度越小，含濕量越小，其流動(dòng)性也越好，但煤粉的顆粒過(guò)于細(xì)小或過(guò)于干燥，則會(huì)產(chǎn)生煤粉自流現(xiàn)象，使給煤機(jī)工作-不穩(wěn)，給鍋爐運(yùn)行的調(diào)整操作造成困難。另外煤粉與氧氣接觸而氧化，在--條件下可能發(fā)生煤粉自燃。在制粉系統(tǒng)中，煤粉是由氣體來(lái)輸送的，氣體和煤粉的混合物-遇到火花就會(huì)使火源擴(kuò)-而產(chǎn)生較-壓力，從而造成煤粉的-炸。

鍋爐燃用的煤粉細(xì)度應(yīng)由以下條件確-：燃燒方面希望煤粉磨得細(xì)些，這樣可以適當(dāng)減少送風(fēng)量，使 損失降低；從制粉系統(tǒng)方面希望煤粉磨得粗些，從而降低磨煤電耗和金屬消耗。所以在選擇煤粉細(xì)度時(shí)，應(yīng)使上述各項(xiàng)損失之和-小?？倱p失蟬聯(lián)小的煤粉細(xì)度稱(chēng)為“經(jīng)濟(jì)細(xì)度”。由此可見(jiàn)，對(duì)揮發(fā)分較-且易燃的煤種，或?qū)τ谀ブ泼悍垲w粒比較均勻的制粉設(shè)備，以及某些強(qiáng)化燃燒的鍋爐，煤粉細(xì)度可適當(dāng)-些，以節(jié)省磨煤能耗。由于各種煤的軟硬程度不同，其抗磨能力也不同，因此每種煤的經(jīng)濟(jì)細(xì)度也不同。

由煤粉制備系統(tǒng)制成的煤粉經(jīng)煤粉燃燒器進(jìn)入爐內(nèi)。燃燒器是煤粉爐的主要燃燒設(shè)備。燃燒器的作用有三：-是-煤粉氣流噴入爐膛后迅速著火；二是使-、二次風(fēng)能夠強(qiáng)烈混合以-煤粉充分燃燒；三是讓火焰充滿(mǎn)爐膛而減少死滯區(qū)。煤粉氣流經(jīng)燃燒器進(jìn)入爐膛后，便開(kāi)始了煤的燃燒過(guò)程。燃燒過(guò)程的三個(gè)階段與其它爐型-體相同。所不同的是，這種爐型燃燒前的準(zhǔn)備階段和燃燒階段時(shí)間很短，而燃盡階段時(shí)間相對(duì)很長(zhǎng)。

電廠(chǎng)煤粉爐對(duì)煤種的適用范圍較廣，它既可以設(shè)計(jì)成燃用-揮發(fā)分的褐煤，也可設(shè)計(jì)成燃用低揮發(fā)分的無(wú)煙煤。但對(duì)-臺(tái)已安裝使用的鍋爐來(lái)講，不可能燃用各種揮發(fā)分的煤炭，因?yàn)樗艿絿娙计餍褪胶蜖t膛結(jié)構(gòu)的限制。發(fā)電用煤-指標(biāo)有：

①揮發(fā)分。是判明煤炭著火-的-要指標(biāo)。揮發(fā)分含量越-，著火越容易。根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)要求，供煤揮發(fā)分的值變化不宜太-，否則會(huì)影響鍋爐的正常運(yùn)行。如原設(shè)計(jì)燃用低揮發(fā)分的煤而改燒-揮發(fā)分的煤后，因火焰-逼近噴燃器出口，可能因燒壞噴燃器而停爐；若原設(shè)計(jì)燃用-揮發(fā)分的煤種而改燒低揮發(fā)分的煤，則會(huì)因著火過(guò)遲使燃燒不-，甚至造成熄火事故。因此供煤時(shí)要盡量按原設(shè)計(jì)的揮發(fā)分煤種或相近的煤種供應(yīng)。②灰分?；曳趾繒?huì)使火焰?zhèn)鞑ニ俣认陆担饡r(shí)間推遲，燃燒不穩(wěn)-，爐溫下降。③水分。水分是燃燒過(guò)程中的有害物質(zhì)之-，它在燃燒過(guò)程中吸收-量的熱，對(duì)燃燒的影響比灰分-得多。④發(fā)熱量。為的發(fā)熱量是鍋爐設(shè)計(jì)的-個(gè)重要依據(jù)。由于電廠(chǎng)煤粉對(duì)煤種適應(yīng)性較強(qiáng)，因此只要煤的發(fā)熱量與鍋爐設(shè)計(jì)要求-體相符即可。⑤灰熔-。由于煤粉爐爐膛火焰-溫度多在1500℃以上，在這樣-溫下，煤灰-多呈軟化或流體狀態(tài)。⑥煤的硫分。硫是煤中有害雜質(zhì)，雖對(duì)燃燒本身沒(méi)有影響，但它的含量太-，對(duì)設(shè)備的腐蝕和環(huán)境的污染都相當(dāng)嚴(yán)重。因此，電廠(chǎng)燃用煤的硫分不能太-，-般要求--不能-過(guò)2.5。

火力發(fā)電廠(chǎng)的主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，現(xiàn)分述如下：

火力發(fā)電廠(chǎng)的汽水系統(tǒng)是由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、-低壓加熱器、凝結(jié)水泵和給水泵等組成，他包括汽水循環(huán)、化學(xué)水處理和冷卻系統(tǒng)等。

水在鍋爐中被加熱成蒸汽，經(jīng)過(guò)熱器進(jìn)-步加熱后變成過(guò)熱的蒸汽，再通過(guò)主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)。由于蒸汽不斷膨脹，-速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。

為了進(jìn)-步提-其熱效率，-般都從汽輪機(jī)的某些中間-后抽出作過(guò)功的部分蒸汽，用以加熱給水。在現(xiàn)代-型汽輪機(jī)組中都采用這種給水回?zé)嵫h(huán)。此外，在--壓機(jī)組中還采用再熱循環(huán)，既把作過(guò)-段功的蒸汽從汽輪機(jī)的-壓缸的出口將作過(guò)功的蒸汽全部抽出，送到鍋爐的再熱器中加熱后再引入氣輪機(jī)的中壓缸繼續(xù)膨脹作功，從中壓缸送出的蒸汽，再送入低壓缸繼續(xù)作功。在蒸汽不斷作功的過(guò)程中，蒸汽壓力和溫度不斷降低，-后排入凝汽器并被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水。凝結(jié)水集中在凝汽器下部由凝結(jié)水泵打至低壓加熱再經(jīng)過(guò)除氧器除氧，給水泵將預(yù)加熱除氧后的水送至-壓加熱器，經(jīng)過(guò)加熱后的熱水打入鍋爐，再過(guò)熱器中把水已經(jīng)加熱到過(guò)熱的蒸汽，送至汽輪機(jī)作功，這樣周而復(fù)始不斷的作功。

在汽水系統(tǒng)中的蒸汽和凝結(jié)水，由于疏通管道很多并且還要經(jīng)過(guò)許多的閥門(mén)設(shè)備，這樣就難免產(chǎn)生跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都會(huì)或多或少地造成水的損失，因此我們必須不斷的向系統(tǒng)中補(bǔ)充經(jīng)過(guò)化學(xué)處理過(guò)的軟化水，這些補(bǔ)給水-般都補(bǔ)入除氧器中。

燃燒系統(tǒng)是由輸煤、磨煤、粗細(xì)分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫硫等組成。是由皮帶輸送機(jī)從煤場(chǎng)，通過(guò)電磁鐵、碎煤機(jī)然后送到煤倉(cāng)間的煤斗內(nèi)，再經(jīng)過(guò)給煤機(jī)進(jìn)入磨煤機(jī)進(jìn)行磨粉，磨好的煤粉通過(guò)空氣預(yù)熱器來(lái)的熱風(fēng)，將煤粉打至粗細(xì)分離器，粗細(xì)分離器將合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤機(jī)），經(jīng)過(guò)排粉機(jī)送至粉倉(cāng)，給粉機(jī)將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進(jìn)行燃燒。而煙氣經(jīng)過(guò)電除塵脫出粉塵再將煙氣送至脫硫裝置，通過(guò)石漿噴淋脫出流的氣體經(jīng)過(guò)吸風(fēng)機(jī)送到煙筒排入天空。

發(fā)電系統(tǒng)是由副勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁盤(pán)、主勵(lì)磁機(jī)（備用勵(lì)磁機(jī)）、發(fā)電機(jī)、變壓器、-壓斷路器、升壓站、配電裝置等組成。發(fā)電是由副勵(lì)磁機(jī)（永磁機(jī)）發(fā)出-頻電流，副勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的電流經(jīng)過(guò)勵(lì)磁盤(pán)整流，再送到主勵(lì)磁機(jī)，主勵(lì)磁機(jī)發(fā)出電后經(jīng)過(guò)調(diào)壓器以及滅磁開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)碳刷送到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)旋轉(zhuǎn)其-子線(xiàn)圈便感應(yīng)出電流，強(qiáng)-的電流通過(guò)發(fā)電機(jī)出線(xiàn)分兩路，-路送至廠(chǎng)用電變壓器，另-路則送到SF6-壓斷路器，由SF6-壓斷路器送至電網(wǎng)。