《火力发电》PPT课件.ppt

第二章 火力发电,火电厂：利用煤、石油、天然气为燃料生产电能的工厂,能量转换过程：,电能,热能,机械能,燃料的化学能,一、火电厂的分类,按燃料分 燃煤发电厂煤燃油发电厂渣油燃气发电厂天然气、煤气余热发电厂 工业企业余热按供出能源分类凝汽式发电厂：只向外供应电能的电厂，效率低，只有3040%热电厂：同时向外供应电能和热能的电厂，效率较 高，达6070%,一、火电厂的分类,按蒸汽压力和温度分 中低压发电厂 3.92MPa450单机功率22.11MPa550/550 单机功率600、800MW及以上,一、火电厂的分类,按发电装机容量的多少分类 小容量发电厂：1000MW,一、火电厂的分类,按原动机分类 凝汽式气轮机发电厂 以过热蒸汽为工质，效率低，启动慢燃汽轮机发电厂 以空气及燃气为工质，效率高，启动快，调峰性能好内燃机发电厂 蒸汽燃汽轮机发电厂 利用燃气轮机烟气余热产生蒸汽 按供电范围分类 区域性发电厂：在电网内运行，承担一定区域性供电的大中 型发电厂 孤立发电厂：不并入电网内，单独运行的发电厂 自备发电厂：由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发 电厂（一般也与电网相连）,二、火电厂的电能生产过程,火电厂种类虽然很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程是基本相同的,整个生产过程分为三个系统（阶段）：,燃烧系统：燃料化学能在锅炉里燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变成蒸汽,汽水系统：锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转变为机械能,电气系统：由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，将机械能变为电能,电能,热能,机械能,燃料的化学能,四个循环(流程)：煤、风、汽、水（冷却）,二、火电厂的电能生产过程,1、燃烧系统,组成：运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成,1、燃烧系统,1）运煤系统 火电厂用煤量很大，主要靠铁路运输，约占铁路全部运量的40，一般需预留10天用煤量 2）磨煤系统 储煤场输煤皮带锅炉间的原煤仓煤斗由给煤机送入磨煤机磨成煤粉经空气预热器的一次风烘干并带至粗粉分离器细煤粉被一次风带入旋风分离器煤粉与空气分离后进入煤粉仓 3）燃烧系统 煤粉由可调给粉机送入一次风管，由旋风分离器送来的气体由排粉风机抬高压头后作为一次风将进入一次风管的煤粉经喷燃器喷入锅炉炉膛燃烧,1、燃烧系统,4）风烟系统 冷风空气预热器热空气一部分经磨煤机、排粉风机进入炉壁，另一部分经喷燃器外侧套筒直接进入炉膛炉膛内燃烧高温烟气沿烟道经过热器、省煤器、空气预热器逐渐降温经除尘器出去灰尘后经引风机送入烟囱 5）灰渣系统 锅炉燃烧后生成的小灰粒经除尘器收集成细灰排入冲灰沟，大块炉渣下落到锅炉底部的渣斗内，经碎渣机破碎后也排入冲灰沟，经灰渣泵经冲灰管道排往灰场。,送风机,锅炉设备,a）锅炉的容量和参数锅炉容量即锅炉的蒸发量，指锅炉每小时所产生的蒸汽量锅炉的额定参数是指额定蒸汽压力和额定蒸汽温度（过热器主气阀出口处的过热蒸汽压力和温度）如：发电功率为300或600MW的电厂锅炉的蒸汽参数及容量17.5MPa540/5401025或2008t/h,锅炉设备,b）、锅炉的组成,锅炉设备,c）锅炉的分类（1）按蒸汽参数分：中压、高压、超高压、亚临界压力锅炉和超临界压力锅炉（2）按容量分类：小型、中型、大型（3）按燃烧方式分：悬浮燃烧、沸腾燃烧（）按排渣方式分：固态排渣、液态排渣（）按循环方式分：自然循环锅炉、强制循环锅炉、控制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉,1、给水泵2、省煤器3、汽包4、下降管5、联箱6、蒸发受热面7、过热器8、循环泵9、节流圈,锅炉设备,）锅炉机组基本工作过程锅炉的基本工作过程：燃料经制粉系统磨成粉，送入炉膛中燃烧，使燃料的化学能转变为烟气的热能，高温烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，最后从锅炉中排出。烟气在锅炉内流动过程中，将热量以不同方式传给受热面，如在炉膛中以辐射方式传给水冷壁，在烟道中以对流方式依次传给过热器、再热器、省煤器和空气预热器。水在锅炉中要经过预热、蒸发、过热和再热四个变化阶段，相应的受热面分别为省煤器、水冷壁、过热器和再热器。,汽轮机设备,汽轮机设备）设备组成汽轮机本体静止部分：气缸、隔板、喷嘴、汽封、轴承等部件转动部分：轴、叶轮、动叶片等部件汽轮机的做功单元”级”：由一列喷嘴和与之配合的一列动叶片构成调速系统及油系统：调速器、油泵、调速汽门等辅助设备：凝汽器、抽汽器、除氧器、加热器等热力系统（汽水循环系统）：主蒸汽系统、给水除氧系统、抽汽回热系统和凝汽系统,汽轮机设备,b）汽轮机的工作原理由锅炉来的蒸汽通过汽轮机时，分别在喷嘴（静叶片）和动叶片中进行能量转换，根据蒸汽在动、静叶片中做功原理不同，可分为冲动式和反动式两种,汽轮机设备,b）汽轮机的工作原理冲动式汽轮机原理：蒸汽首先在静止的喷嘴中膨胀加速，蒸汽压力和温度降低，部分热能变为动能，从喷嘴喷出的高速气流以一定方向进入装在叶轮上的动叶片流道，改变速度，产生作用力推动叶轮和轴转动，使蒸汽动能转变为轴的机械能。反动式汽轮机工作原理：蒸汽不仅在喷嘴中膨胀加速，在动叶片也继续膨胀加速，蒸汽由动叶片流道出口喷出时，会给动叶片一个反作用力，动叶片同时受冲动力和发动力作用，带动叶轮和轴旋转。,汽轮机设备,c）热力系统及其辅助设备定义：汽轮机与锅炉之间的汽水循环系统即为汽轮机的热力系统，又称为火电厂热力系统。组成：凝汽冷却系统、回热加热系统、疏水系统、补充水系统等专门系统，中间再热式汽轮机还装有旁路系统,二、火电厂的电能生产过程,2、汽水系统组成：給水、循环、补充給水系统 1）给水系统过热蒸汽主蒸汽管道汽轮机（冲动汽轮机叶片转动，带动发电机旋转产生电能，自身温度、压力下降）凝汽器（被冷却水/循环水冷却）凝结水汇集在凝汽器中的热水井中经凝结水泵打至低压加热器中加热由除氧器除氧并继续加热成为锅炉给水经给水泵升压和高压加热器加热后送入锅炉汽包,汽水系统,2）补充給水系统难免有汽、水泄漏，须不断向系统补充经化学处理的软化水，这些补充给水一般补入除氧器或凝汽器中 3）循环水系统将做过功排入凝汽器中的乏汽冷却凝结成水，由循环水泵从凉水塔抽取大量冷却水送入凝汽器，冷却水吸收乏汽热量后送回凉水塔冷却，循环使用,二、火电厂的电能生产过程,3、电气系统1）组成：发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等,电能生产系统 电气一次系统 电气二次系统,电气系统,电气系统,2）电能生产系统(1)发电机系统转子系统：传递原动机的轴功率，在转子绕组中注入直流电流后产生磁场。定子系统：形成三相绕组，当转子磁场旋转时，在定子绕组中感应出电动势，发出电能。冷却系统：连续不断地排出发电机因各种损耗而产生的热量，防止发电机温度超过设计值而影响绝缘寿命和发电机出力，保证发电机安全运行。,电气系统,2）电能生产系统b）发电机励磁系统作用-为转子提供直流电，建立转子磁场,调节励磁,调节发电机的无功功率输出和发电机端电压,交流励磁机方式,500Hz,100Hz,50Hz,电气系统,3）电气一次设备通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备4）电气二次设备对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称为二次设备,同步发电机设备,（一）、同步发电机的原理性结构,（1）定子部分：主要包括定子铁心和定子绕组,1）定子铁心：采用导磁材料，一般为硅钢片，内圆均匀开槽,2）定子绕组：共有A,B,C三相绕组对称地放置在定子铁心槽内，用于产生三相感应电动势，接上负载后，向负载输出三相对称交流电流。,同步发电机设备,（2）转子部分：主要包括转子铁心和励磁绕组,1）转子铁心：采用导磁材料，一般由整块钢制成或由钢板叠压而成,2）励磁绕组：缠绕在转子磁极铁心上，通入直流电流，产生励磁磁场。,（3）气隙：定子与转子之间的空隙,（二）、同步发电机的基本工作原理,（1）、感应电动势,1）感应电动势的产生：励磁磁场随转子旋转，切割定子绕组,2）感应电动势的频率：,P对极，转速为n,3）感应电动势的波形：正弦变化,4）感应电动势的对称性：三相绕组在空间上相差120度，感应电动势相位互差120度,（二）、同步发电机的基本工作原理,（1）、三相负载电流与电磁转矩,三相对称电流产生旋转磁场，该磁场与转子励磁磁场作用，产生电磁转矩，其方向与转子旋转方向相反，为制动转矩，原动机要克服电磁转矩做功，实现从机械能转换为电能,（三）、汽轮发电机与水轮机结构简介,汽轮发电机：转速高，一般3000r/min，无明显突出磁极，励磁绕组放在转子槽内,水轮发电机：转速较低，极数多，励磁绕组套在转子磁极上,二、火电厂的电能生产过程,4、火力发电厂的效率,火力发电厂的效率,提高效率的方法：1、提高锅炉、汽轮机等设备的制造、运行水平3、利用供热式汽轮机的抽汽或排汽的潜热供生产及采暖用2、提高蒸汽参数和采用中间再热,火力发电厂的特点,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2、建造投资少，发电设备年利用小时数较高3、发电成本高，运行费用高4、启动慢，跟踪负荷需要附加耗用燃料，不宜用于调峰、调频或事故备用；5、环境污染比较严重,