火力发电基本原理

2.1 火力发电基本原理
6、火力发电厂的运行

就经济性而言，火电厂的运行费用主要是燃料费。因此，采用 高效率的运行方式以减少燃料消耗费是非常重要的。 带负荷早、汽水损失少等优点。滑参数停机可以使机组快速冷 却，缩短检修停机时间，提高设备利用率和经济性。
滑参数起停。滑参数起动可以缩短起动时间，具有传热效果好、
四、按原动机分
凝气式汽轮机发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂， 蒸汽—燃气轮机发电厂等；
五、按输出能源分
凝汽式发电厂（只发电），热电厂（发电兼供热）；
六、按服务规模分
区域性火电厂：装机容量较大，一般建造在燃料基地如大型煤
矿附近。这类电厂又称为坑口电厂，其电能通过长距离的输电线 路供给用户
地方性火电厂：多建造在负荷中心，需经长距离运进燃料，它

机、炉协调控制方式：将机、炉、电作为一个统一整体进行
控制，以机、炉共同调整机组的负荷来适应外界负荷变化的 要求。
2.1 火力发电基本原理
7、火力发电厂的保护与控制

现代化电厂多采用程序控制，以提高自动化水平。 程序控制是将生产过程中大量分散的操作，按辅机 与热力系统的工艺流程划分为若干有规律的程序进 行控制，并结合保护、联锁条件，使运行人员通过 少数开关式按钮，即可由程控系统自动完成控制系 统的操作。
首先由锅炉将燃料燃烧释放的化学能通过受热面使给水加热、 锅炉 汽轮机 发电机 蒸发、过热，转变为蒸汽的热能；再由汽轮机将蒸汽的热 能转变为高速旋转的机械能，然后由汽轮机带动发电机将 化学能 热能 机械能 电能 机械能转变为源源不断的向外界输送的电能。
汽轮机 煤 锅炉 发电机 换热器
燃料化学能 燃烧（锅炉） 烟气的热能 传热（锅炉） 转换（汽机） 转换(发电机) 电 能
2.1 火力发电基本原理
5、火力发电厂基本过程
中温中压蒸汽 450℃ 过 热 器 锅 炉
热网循环水
汽 轮 机
发电机
给水泵
换热器
基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水 使成蒸汽，蒸汽压力推动汽轮机旋转，然后汽轮机 带动发电机旋转，将机械能转变成电能。
2.1 火力发电基本原理
5、火力发电厂基本过程
火力发电厂生产的电能需要经过多次能量转换过程？
二、按发电厂装机容量分
小容量发电厂
中容量发电厂 大中容量发电厂 大容量发电厂
（100MW以下）
（100~250MW） （250~1000MW） （1000MW以上）
2.1 火力发电基本原理
3、火力发电厂分类
三、按燃料分
燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，以 垃圾及工业废料为燃料的发电厂；
生产的电能供给比较集中的用户
2.1 火力发电基本原理
4、火力发电厂组成
现代化的火电厂是一个庞大而又复杂的生产电 能与热能的工厂。它由下列5个系统组成。

燃料系统：完成燃料输送、储存、制备的系统。 燃煤电厂具有卸煤设施、煤场、上煤设施、煤 仓、给煤机、磨煤机等设备；燃油电厂备有油 罐、加热器、油泵、输油管道等设备。




火电厂运行的基本要求是保证安全性、经济性和电能的质量。
电厂在安全、经济运行的情况下，还要保证电能的质量指标， 即在负荷变化的情况下，通过调整以保持电压和频率的额定 值，满足用户的要求。
2.1 火力发电基本原理
6、火力发电厂的运行

就安全性而言，火电厂如不能安全运行，就会造成人 身伤亡、设备损坏和事故，而且不能连续向用户供电， 酿成重大经济损失。保证安全运行的基本要求是：
加强燃料管理和设备的运行管理。定期检查设备状态、运行工
况，进行各种热平衡和指标计算，以便及时采取措施减少热损 失。
根据各类设备的运行性能及其相互间的协调、制约关系，维持
各机组在具有最佳综合经济效益的工况下运行；在电厂负荷变 动时，按照各台机组间最佳负荷分配方式进行机组出力的增、 减调度。
2.1 火力发电基本原理
2.1 火力发电基本原理
2、我国电力发展状况

虽然当前火电发展增速减慢，但长远来看，在环保技术进步、
发电成本降低、电力需求增加等积极因素的推动下，火电行 业未来发展前景较为乐观。

源自文库
现在在中国已有部分核电机组，但我国煤炭丰富、电力偏紧 的资源特征决定了今后相当长一段时间内，火力发电仍将在 电力工业中占据重要地位。 但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。 在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电 技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能 源的影响。
固定的保护装置：有机械的、电动的保护装置，如锅炉的
安全门、汽轮机的危急保安器、电机的过电压保护器等。
2.1 火力发电基本原理
7、火力发电厂的保护与控制
近代的单元机组均采用综合保护连锁系统，即将机、 炉、电的分别保护与单元的整体保护系统相互协调，形成 一个完善的保护系统。 单元机组：每台锅炉向所配汽轮机供汽，汽轮机驱动发电机，发电
机所发电功率直接经一台升压变压器送往电力系统，本机组所需厂用 电取自发电机电压母线，这种机－炉－电纵向联系的独立单元称单元 机组。 优点： 单元机组系统简单（管道短，管道附件少），投资省，系统本身 的事故可能性少、操作方便，便于滑参数启停，适合机炉电集中控制。 缺点： 单元机组任一主设备发生故障时，整个单元机组就要被迫停运。 当系统频率发生变化时，没有母管的蒸汽容积可利用，锅炉调节 反应周期较长，会引起汽轮机入口压力波动，单元机组对负荷的适应 性受到影响，对电力系统调频不利，需要在调节系统上采取措施。
2.1 火力发电基本原理
4、火力发电厂组成



在上述系统的所有设备中，最主要的设 备是锅炉、汽轮机和发电机（三大主 机），它们安装在发电厂的主厂房内。 主变压器和配电设备一般是安装在独立 的建筑物内和户外； 其他辅助设备如给水系统、供水设备、 水处理设备、除尘设备、燃料储运设备 等，有的安装在主厂房内，有的则是安 装在辅助建筑中或在露天场地。

2005年1至8月份，审批项目213个，装机容量 168546MW，同比增长420%。如果这些火电项目全部 投产，届时中国火电装机容量将达5.82亿千瓦，比2000 年增长145%。
2.1 火力发电基本原理
2、我国电力发展状况

2006年12月，全国火电发电量继续保持快速增长，但增速有 所回落。

2.1 火力发电基本原理
3、火力发电厂分类
一、按蒸汽压力和温度分 中低压发电厂 高压发电厂 超高压发电厂 （3.92MPa，450度） （9.9 MPa，540度） （13.83MPa，540度）
亚临界压力发电厂
超临界压力发电厂
（16.77MPa，540度）
（22.11MPa，550度）
7、火力发电厂的保护与控制
基本的保护方式有以下3种。
联锁保护：当某一设备或工况出现异常现象时，相关联的
设备联动跳闸，切除有故障的设备或系统，备用的设备或 系统立即投入运行。
继电器组成的保护：以热工参量和电气参量的限值，以及
设备元件的条件联系为动作判据，采用各种继电器组成保 护回路，对某一设备或系统进行保护。
火力发电是利用煤、石油或天然气等燃料的化学能来生产电能的
2.1 火力发电基本原理
2、我国电力发展状况
火力发电是现在电力发展的主力军

“十五”期间中国火电建设项目发展迅猛。 2001年至2005年8月，经国家环保总局审批的火电项目 达472个，装机容量达344382MW，其中2004年审批项 目135个，装机容量107590MW，比上年增长207%；
2.1 火力发电基本原理
5、火力发电厂基本过程
火力发电厂生产过程示意图
1-锅炉；2-汽轮机；3-发电机；4-凝汽器；5-凝结水泵；6-低压加热器； 7-除氧器；8-给水泵；9-高压加热器；10-汽轮机抽气管道；11-循环水泵
2.1 火力发电基本原理
6、火力发电厂的运行

近代火电厂由大量各种各样的机械装置和电工设备所构成。 为了生产电能和热能，这些装置和设备必须协调动作，达到 安全经济生产的目的。这项工作就是火电厂的运行。 为了保证炉、机、电等主要设备及各系统的辅助设备的安全 经济运行，就要严格执行一系列运行规程和规章制度。 火电厂的运行主要包括3个方面，即起动和停机运行、经济运 行、故障与对策。
随着冬季取暖用电的增长，火电发电量环比增长较快，当月 全国共完成火电发电量2266亿千瓦时，同比增长15.5% ，12 月份与上月相比火电发电量增加223亿千瓦时，环比增长 10.9%。但增速同比回落1个百分点，环比回落3.3个百分点；


2006年1-12月，全国火电发电量为2.3×108万千瓦小时，同 比增长15.8%，增速高于2005年同期3.3个百分点。

随着计算机应用的日益扩大，特别是微机及微处理 器的发展，现代火电厂的自动化已实现以小型机、 微机和微处理器为基础的分层综合控制方式。
2.1 火力发电基本原理
设备制造、安装、检修的质量要优良；
遵守调度指令要求，严格按照运行规程对设备的启动与停
机以及负荷的调节进行操作；
监视和记录各项运行参数，以便尽早发现运行偏差和异常
现象，并及时排除故障；
巡回监视运行中的设备及系统是否处于良好状态，以便及
时发现故障原因，采取预防措施；
定期测试各项保护装置，以确保其动作准确、可靠。
工质的热能
汽轮发电机 组的机械能
给水泵
2.1 火力发电基本原理
5、火力发电厂基本过程
锅炉
汽轮机
水泵
换热器
工 质:水和水蒸汽
锅 炉:燃料燃烧产生热 量，将水变成蒸汽 (吸热过程) 汽轮机:将蒸汽携带的 热能→动能→转子旋转 机械能 (对外作功过程) 换热器:将作功后的低 温低压蒸汽凝结成水 (对外放热过程) 水 泵:提高水的压力, 将水送入锅炉 (消耗外功)
火力发电
一、火力发电基本原理 二、锅炉设备
目录结构
三、汽轮机设备 四、热力系统及辅助设备
五、火力发电厂投资——评估和使用
火力发电
2.1 火力发电基本原理
2.1 火力发电基本原理
1、火力发电厂概述
煤、石油、 天然气
火力发电厂是利用化石燃料燃烧释放的热能
发电的动力设施，包括燃料燃烧释热、热能电能
转换以及电能输出的所有设备、装置、仪表器件， 以及为此目的设置在特定场所的建筑物、构筑物 和所有有关生产和生活的附属设施。 基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水 使成蒸汽，蒸汽压力推动汽轮机旋转，然后汽轮机 带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

燃烧系统：完成燃料燃烧过程，使燃料化学能 转化为蒸汽热能的系统。主要有燃烧器、炉膛、 送风机、引风机、除尘器、除灰设备等。
2.1 火力发电基本原理
4、火力发电厂组成



汽水系统：完成蒸汽热能转化为机械能的系统。 主要有锅炉的汽水部分、汽轮机及其辅助设备， 如凝汽器、除氧器、回水加热器、给水泵、循 环水泵、冷却设备等。 电气系统：完成机械能转化为电能的系统。主 要有发电机、主变压器、断路器、隔离开关、 母线等。 控制系统：完成生产过程中的参数测量及自动 化监控操作的系统。
2.1 火力发电基本原理
2、我国电力发展状况

2007年1-10月，全国火电发电量为2.17×108万千瓦 小时，比上年同期增长了16.04%。8月份的火电发
电量最高，为2.39×107万千瓦小时，同比增长了
10.19%。

2008年1-12月，全国火力发电量累计产量为 2.79×108万千瓦小时，2009年1-5月，全国火力发电 量累计产量为1.09×108万千瓦小时。
2.1 火力发电基本原理
7、火力发电厂的保护与控制
对于单元机组自动调节系统的主要控制方式有：

锅炉跟踪调节方式：由电力负荷指令操作调节汽轮机的阀门，
以控制发电机的出力。而在锅炉方面则调节燃料输入，保证 其产生的蒸汽在流量和参数方面满足汽轮机的需要。

汽轮机跟踪调节方式：以电力负荷指令控制燃料的输入，改 变锅炉出力；对于汽轮机，则通过调节汽压以决定负荷。
2.1 火力发电基本原理
7、火力发电厂的保护与控制
基本的控制方式有以下3种。

就地控制：锅炉、汽轮机、发电机及辅助设备就地单 独进行控制。这种方式适用于小型电厂。
集中控制：将锅炉、汽轮机、发电机联系起来进行集 中控制。例如大型电厂采用的机、炉、电单元的集中 控制。


综合自动控制：将电厂的整个生产过程作为一个有机 整体进行控制，以实现全盘自动化。