火力发电厂的生产

2020/12/8
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压力
• 单位面积上所受的垂直作用称为压力（即 压强）。
• 分子运动学说把气体的压力看作是大量气 体分子撞击器壁的平均结果。
一次风
底渣
循环流化床换 热器冷却风
空气预热 空气 器
除尘器
筒
飞灰
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燃烧室（炉膛）
• 流化床燃烧室（炉膛）由膜式水冷壁构成，底部 为布风板，以二次风入口为界分为两个区：二次 风入口以下的锥形段为大颗粒还原气氛燃烧区， 二次风以上为小颗粒氧化气氛燃烧区。燃料的燃 烧过程、脱硫过程等主要在炉膛内进行。
抽 气
低压 凝结 加热 水泵 器
凝汽器
冷 却 循环 水 水泵
冷却 水塔
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• 抽气式汽轮机：从汽轮机中间某级后抽出 一定的可以调整参数、流量的蒸汽对外供 热，其余气流排入凝汽器。可分为一次调 整抽气式汽轮机和二次调整抽汽式汽轮机。
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• 背压式汽轮机：汽轮机的排气压力大于大 汽压力，排汽直接供热用户使用，而不进 入凝汽器。当排汽作为其它中、低压汽轮 机的工作蒸汽时，又称前置式汽轮机。
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循环灰分离器
• 它的作用是把未燃尽的大颗粒固体燃料 分离出来。
• 循环灰分离器的种类很多，但总体上可 分为高温旋风分离器和惯性分离器两大 类。
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飞灰回送装置
• 飞灰回送装置的功能是将循环灰分离器 收集下来的飞灰送回流化床循环燃烧。 由于分离器内的压力低于燃烧器内的压 力，循环灰是从低压区回送到高压区， 飞灰回送装置还必须起到“止回阀”的 作用。
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1.锅炉
• 锅炉是火力发电厂中主要设备之一。它的 作用是使燃料在炉膛中燃烧放热，并将热 量传给工质，以产生一定压力和温度的蒸 汽，供汽轮发电机组发电。
• 由炉膛、烟道、汽水系统（其中包括受热 面、汽包、联箱和连接管道）以及炉墙和 构架等部分组成的整体，称为“锅炉本体 ”。
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• 高位发热量：包含烟气中水蒸气凝结时放出的热量。 • 低位发热量：不包含烟气中水蒸气凝结时放出的热量。 • 我国有关锅炉计算均以低位发热量为准。
• 煤的发热量因煤种不同而不同，含水分、灰分多的煤发热 量较低，通常称为劣质煤。褐煤的低位发热量1000017000KJ/kg，烟煤为2000-33000KJ/kg，无烟煤为2600033000KJ/kg。
煤、煤矸石、木材
青、可燃固体废弃物
液体燃料
石油
汽油、煤油、柴油、重油、 煤焦油、酒精
气体燃料
天然气、石油伴气、 矿井气
高炉煤气、发生炉煤气、炼 焦炉煤气、石油裂化气、地
下气化煤气、沼气
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煤的元素组成
• 煤是由多种有机物质和无机物质混合组成 的固体碳氢燃料。煤中有机物质主要由碳 （C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、四 种元素构成，还有一些元素组成煤中的无 机物质，主要有硫（S）、磷（P）以及锗 （Ge）、镓（Ga）、铍（Be）等含量甚微 的稀有金属元素等。
一 发电的实质
实质
• 转动机械带动发电机发电 • 发电机如何发电？
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• 我国与部分国家规定家庭电路的电压使用 标准为220v 50Hz ，即家庭用电电压为 220v。至于50Hz是指发电机的转子每秒钟 转过50圈，则电流每秒钟来回变化50次， 0.02s波动一次。
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• -130℃ 地球南极最高峰——文生峰， 最低气温 • -70℃ 北极最低气温 • -50℃ 我国最冷气温 黑龙江漠河 • 700℃ 烟头、蚊香的温度 • 1000℃钻石的形成 • 4000℃太阳黑子 • 6000℃太阳表面 • 7000℃地热能 • 8000℃牛郎星表面温度 • 10000℃织女星表面温度 • 1000000℃(百万摄氏度) 太阳的日冕 温度 • 10000000℃ (千万摄氏度) 中子星表面 温度 • 1000000000℃(10亿摄氏度)及以上 宇宙大爆炸时 瞬间温度
三 发电厂三大核心设备
• 1、锅炉
它的任务是使燃料通过燃烧将化学能转变为热能，并且以此热能 加热水，使其成为一定数量和质量（压力和温度）的蒸汽。
• 2、汽轮机
汽轮机是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分.
• 3、发电机
在发电厂中，同步发电机是将机械能转变成电能的唯一电气设备 。将一次能源（水力、煤、油、风力、原子能等）转换为二次能源的 设备，现在几乎都是采用三相交流同步发电机。
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温度
• 温度是物体冷热程度的标 志。
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摄氏度℃ ？华氏度℉ ？热力学温度K？
• 摄氏温标：1740年瑞典人摄氏提出在标准大气压下，把冰水混合物 的温度规定为0度，水的沸腾温度规定为100度。根据水这两个固定温 度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分，每一份称为1 摄氏度。记作1℃。
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新蒸汽
减温减 压装置
调节阀
背压式 汽轮机
热用户
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背压式汽轮机装置简图
背压式汽轮机的特点
• 背压式汽轮机是供热式汽轮机的一种，进 汽轮机的蒸汽在汽轮机中做完功后在背压 （大于大气压）下全部排出，其排汽既可 供应工业生产用汽，又可作供暖用汽。
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• 背压机组是以热负荷来调整发 电负荷的发电机组
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2.汽轮机
汽轮机是完成蒸汽热能转换为机械能的汽 轮机组的基本部分。汽轮机本体由固定部 分和转动部分组成。固定部分包括汽缸、 隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转 动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联 轴器等。
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低压缸转子
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汽轮机工作原理 l一大轴；2一叶轮；3一动叶片；4一喷嘴
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燃料
• 燃料是指在燃烧过程中能够发出热量并能 以各种方式加以利用的可燃物质。
• 燃料按其获得的途径分类，可分为天然燃 料和人造燃料；其物态又可分为固体、液 体和气体
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燃料的分类
燃料物态
天然燃料
人造燃料
泥煤、褐煤、烟煤、 木炭、焦炭、粉煤、型煤、
固体燃料 无烟煤、油页岩、石 石油焦、洗煤厂煤泥、炭沥
汽轮机的分类
• 凝汽式汽轮机 • 抽气式汽轮机 • 背压式汽轮机
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凝汽式汽轮机
• 凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机中膨胀做功 ，做完功后的蒸汽在低于大气压力的真空 状态下进入凝汽器凝结成水。
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热力发电厂生产过程图
过热蒸汽
汽轮机
发电机
锅炉
除氧器
补给水 高压加 给水泵 热器
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C 燃烧 CO2 32866KJ 燃烧
C CO 9270KJ H 燃烧 H2O 120370KJ
燃烧
S SO2 9100KJ
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煤质指标
• 水分（M），水分是煤中的不可燃成分，其来源 有三种，即外部水分、内部水分和化合水分。
• 灰分（A），灰分是指煤完全燃烧后其中矿物质 的固体残余物。
• 挥发分（V），挥发分是隔绝空气的条件下，将 煤加热到850℃左右，从煤中分解出来的液体和 气体产物。
• 发热量（或称热值），煤的发热量是指单位质量 的煤完全燃烧后所释放的热量，单位为KJ/kg。
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发热量
• 发热量（或称热值）。煤的发热量是指单位质量 的煤完全燃烧后所释放的热量，单位为KJ/kg。
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三种温标的关系 ：
• H ℉ = 1.8t℃ + 32 (t为摄氏温度数，H为华氏温度数) • T K=t ℃ +273.16 (t为摄氏温度数，T为热力学温度数) • 摄氏温标和开氏温标并无实质差异，而仅
仅只是零点取值的不同。
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温度的表象
• -273.15℃ 绝对零度 是温度的最低极限，当达到这一温度时所有的原子和分 子热运动都将停止。
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• 我们怎么就责任大？我们怎么就有力量？ • 我们将要安装一台6000KW的发电机组。
• 50%的负荷，全天时间，电价，全天电产值 • 3000KW × 24h × 0.8 = 57600元 • 50%的负荷蒸汽量，全天时间，蒸汽单价，全天汽产值 • 3000 ×0.015T × 24h × 100 = 108000元
电是不能储存的，发出多少电就得用多少电，这点 很多人都清楚。
但是倒过来没有人想过：实际上是用多少电，发电厂 才能发出多少电。 因此，发电厂发出的电与使用的电是 平衡的，如果少用了或者不用了，发电厂发出的电力就得 降低或停止，绝不允许发电厂发出的电大于消耗的电，否 则电网会将崩溃。
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二 热力发电厂的生产过程概述
火力发电原理
• 发电机靠什么带动 ？ • 汽轮机为什么能够转动？ • 过热蒸汽哪来的？ • 锅炉的热量哪来的？
汽轮机
过热蒸汽 锅炉
燃料
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热力发电厂的生产过程
• 燃料在锅炉中燃烧，放出的热量将锅炉内的水加热、蒸发 并过热成为具有一定温度和压力的过热蒸汽，过热蒸汽由 管道引入汽轮机，蒸汽在汽轮机内膨胀做功，冲转汽轮机， 带动发电机转动并发出电能。蒸汽在汽轮机内做完功后排 入凝汽器，在其中被循环水泵提供的冷却水冷却而凝结成 水。凝结水由凝结水泵提升压力后进入低压加热器加热， 经除氧器除氧后，由给水泵升压，再经高压加热器进一步 加热后送回锅炉继续重复上述循环过程。水在加热器和除 氧器内加热的热源均来自汽轮机的各级抽气。
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制作人：王俊男
主要内容
• 发电实质 • 热力发电厂的生产过程概述 • 发电厂的三大核心设备 • 电厂工人有力量
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一 发电的实质
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• 火力发电 • 风力发电 • 水力发电 • 核发电 • 太阳能发电 • 潮汐发电 • 地热发电
•一 发电的实质
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• 华氏温标：1714年德国人法勒海特以水银为测温介质，制成玻璃水银 温度计，选取氯化铵和冰水的混合物的温度为温度计的零度，人体温 度为温度计的100度，把水银温度计从0度到l00度按水银的体积膨胀 距离分成100份，每一份为1华氏度，记作“1℉”。其结冰点是32 ℉,沸 点为212 ℉ 。
• 开氏温标：根据热力学第二定律的基本原理制定把水的三相点的温度 ，即水的固相、液相、气相平衡共存状态的温度作为单一基准点（摄 氏零度），并规定为273.15K。开氏温标即热力学温标。
• 背压式汽轮机无法同时满足热、电两种负 荷。
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背压式汽轮机结构特点：
• 背压式汽轮机不需要凝气设备，当然也就 没有回热系统；也就没有冷却水塔。
• 背压式汽轮机总的理想比焓降比较小，为 提高变工况时的效率，一般都采用喷管调 节。
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3.发电机
• 在发电厂中，同步发电机是将机械能转 变成电能的唯一电气设备。将一次能源（ 水力、煤、油、风力、原子能等）转换为 二次能源的设备。
• 循环流化床锅炉系统通常由流化床燃烧室 （炉膛）、循环灰分离器、飞灰回送装置、 尾部受热面和辅助设备等组成。一些流化 床锅炉还有外置流化床换热器。
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循环流化床锅炉系统
燃料 石灰石粉
水\蒸汽
高温分离器 对流受热面竖井
汽 轮
G
水
机
冷
水
过热器
壁 Leabharlann Baidu膛
冷
二次风
循环灰
壁
蒸汽
烟
省煤器
破碎机
过热器
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凝汽式火电厂生产过程示意图
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火力发电厂中的能量转化
• 在锅炉中燃料的化学能转化为蒸汽的热能 • 在汽轮机中蒸汽的热能转化为机械能 • 在发电机中机械能转化为电能。 • 进行能量转换的主要设备——锅炉、汽轮
机、发电机，被称为火力发电厂的三大主 机。
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发电机结构
• 同步发电机由定子（固定部分）和转子（ 转动部分）两部分组成。
• 定子由定子铁心、定子线圈、机座、端 盖、风道等组成。定子铁心和线圈是磁和 电通过的部分，其他部分起着固定、支持 和冷却的作用。
• 转子由转子本体、护环、心环、转子线 圈、滑环、同轴激磁机电枢组成。
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锅炉的分类多种多样
• 1、按蒸汽参数分类 • 2、按容量分类 • 3、按燃烧方式分类 • 4、按循环方式分类
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• 燃烧效率高， • 煤种适应性强， • 添加石灰石、有较高脱硫效果， • 添加石灰石、降低了氮氧化物生成量， • 系统简单、 运行操作方便。
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循环流化床锅炉系统及组成