简述火力发电厂的生产流程?
热能转换过程的三个步骤
第一步:将化学能转化为热能。在锅炉中燃烧化石燃料会产生热能,热能被水吸收后变成蒸汽。
第二步:将热能转化为机械能。高温蒸汽产生的推力带动涡轮旋转。
第三步:将机械能转化为电能。利用汽轮机的旋转来启动发电机转子的旋转,通过切割磁力线来产生电能。
火力发电过程
煤通过电磁铁和磨煤机送到煤仓之间的煤斗,进入磨煤机进行粉磨。磨碎的煤粉通过空气预热器吹出的热风送入粗分离器,粗分离器将合格的煤粉送入粉仓。最后,煤粉由给粉器泵入燃烧器,送入锅炉燃烧。
热力发电厂
火力发电厂,即火电厂,是以可燃物质(我国火力发电厂的主要燃料是煤)为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是:燃料燃烧时,水受热产生蒸汽,燃料的化学能转化为热能。蒸汽压力带动涡轮旋转,热能转化为机械能。然后涡轮带动发电机旋转,机械能转化为电能。
现代火力发电厂是一个生产电能和热能的庞大而复杂的工厂。根据燃料、原动机、蒸汽压力、装机容量等维度的不同,火电厂可以分为很多类型。随着火电技术的不断提高,火电厂的建设和运行正逐渐适应低能耗、减排的社会发展要求。
火力发电的三种发电方式
汽轮机发电:首先将燃料送入锅炉,同时送入空气。锅炉注入经过化学处理的给水,燃料燃烧释放的热能将水变成高温高压蒸汽,带动汽轮机旋转做功,带动发电机发电。热电联产方式是利用原动机的乏汽(或专用抽汽)为工业生产或居民生活提供热量。
燃气轮机发电:压缩空气被压气机压入燃烧室,与喷射的燃料混合雾化,然后燃烧形成高温气体,进入燃气轮机膨胀做功,带动叶片旋转,带动发电机发电。
柴油机发电:燃油由喷油泵和喷油器在高压下喷入气缸形成薄雾,与空气混合燃烧,带动柴油机旋转,带动发电机发电。
火力发电厂五大系统
燃料系统:完成燃料运输、储存和制备的系统。燃煤电厂有卸煤设施、煤场、装煤设施、煤仓、给煤机、磨煤机等设备;燃油电厂配有油箱、加热器、油泵、输油管等设备。
燃烧系统:主要由锅炉燃烧室、送风装置、输煤装置和排灰装置组成。主要作用是完成燃料的燃烧过程,将燃料中所含的能量以热能的形式释放出来,用于加热锅炉中的水。主要工艺有烟气工艺、通风工艺、排灰和排渣工艺等。
汽水系统:主要由给水泵、循环泵、给水加热器和冷凝器组成。它的作用是通过燃料的燃烧把水变成高温高压的蒸汽,使水循环。主要工艺有汽水工艺、补给水工艺和冷却水工艺。
电气系统:主要由电厂主接线、汽轮发电机、主变压器、配电设备、开关设备、发电机引出线、蓄电池DC系统、通信设备和照明设备组成。基本功能是根据电能质量要求,保证向负载或电力系统供电。主要过程包括供电过程和厂用电过程。
控制系统:主要由锅炉及其辅助系统、汽轮机及其辅助系统、发电机及电气设备、辅助系统组成。主要工作流程包括汽轮机自启停、自动调速流程、锅炉燃烧控制流程等。
火力发电厂的核心设备主要包括锅炉、汽轮机和发电机,安装在电厂的主厂房内。主变压器和配电设备一般安装在独立的建筑物和室外,其他辅助设备,如水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等。,安装在主厂房或辅助建筑和室外场地。
发电设备的程序控制是根据辅机和热力系统的工艺流程,将生产过程中大量分散的操作分成若干个有规律的程序进行控制和保护。运行保护分为联锁保护、继电保护和固定保护装置,运行控制分为就地控制、集中控制和综合自动控制。
发电环节:多联产发电技术
热电联产:热电联产是指利用热力发动机或发电站同时产生电力和有用的热量。热电联产是燃料的热力学有效利用。该技术将发电后的余热用于工业制造或利用工业制造的余热发电,最大限度地利用能源。由于传统发电机的效率只有30%左右,高达70%的燃料能量被转化为无用的热能,蒸汽发电可以在工业上再利用30%以上的热能,使燃料利用率达到60%以上。
冷热电三联供:冷热电三联供系统是从能源中心同时产生热、电、冷能并供给区域的装置及其外围设备。汽轮机发电系统的抽汽或乏汽除发电外,还可用于生产工艺及生活供热,并可通过制冷系统转换部分电力或热量,满足生产及生活用冷需求。
该系统不仅使一次能源的能量得到梯级利用,而且提高了相关设备的利用率。是一种节能、经济的供能方式。当供给面积较小时(如建筑群),也可利用内燃机发电,其废气和冷却水可用于供暖和制冷。
发电环节:四项新发电技术
IGCC技术:IGCC (Integrated气化联合循环)是一项成熟的清洁高效的煤电技术,是煤气化技术与高效联合循环相结合的先进电力系统。它由煤气化净化和燃气-蒸汽联合循环发电组成。
第一部分主要设备包括气化炉、空分装置和气体净化装置(包括硫磺回收装置);第二部分主要设备包括燃气轮机发电系统、余热锅炉和蒸汽轮机发电系统。与传统的燃煤发电技术相比,IGCC集成了煤气化和燃气-蒸汽联合循环发电技术,具有发电效率高、污染物排放低、二氧化碳捕集成本低等优点。IGCC是国际上已验证的、可产业化的、最具发展前景的清洁高效燃煤发电技术。
超临界和超超临界机组:节能环保性能高的火电厂中的超临界机组和超超临界机组,是指锅炉中的工质压力。锅炉内的工作介质为水,水的临界压力为22.115MPa,临界温度为374.15℃
在这个压力和温度下,水和蒸汽的密度相同,称为水的临界点。如果炉内工质压力低于这个压力,称为亚临界锅炉,如果高于这个压力,称为超临界锅炉。如果炉内蒸汽温度不低于593°C或蒸汽压力不低于31 MPa,则称为超超临界锅炉。在工程上,压力在25MPa以上的常称为超超临界。
大型空冷发电技术:广泛应用于缺水地区,空冷发电机组利用强迫空气作为热源的载体,达到设备散热的目的。目前,电厂采用的空冷系统主要有三种,即直接空冷、外冷凝器间接空冷系统和混合式冷凝器间接空冷系统。
其中直接空冷多采用机械通风。在同等水资源条件下,采用空冷机组可使装机容量扩大数倍,在缺水地区新建火电机组中已得到广泛应用,节约了水资源,满足了电力工业的发展。
大型CFB电站:提高煤炭利用效率循环流化床(CFB)将大量固体颗粒悬浮在运动的流体中,使颗粒具有流体的某些表观特征。这种流固接触状态称为固体流态化。循环流化床锅炉具有优良的低负荷运行能力,适用于电网调峰。
建设大型CFB电站可以利用煤矸石、粉煤、泥炭和劣质煤可燃物,可以提高煤炭的综合利用效率,减少废弃煤矸石和劣质煤对土地的占用,减少环境污染。
储能调频:发展前景广阔。
火电机组传统的功率调节要经过化学能、热能、动能、电能的一系列转换,调节过程长,响应慢,难以响应日频率100次的调频需求。利用锂电池等储能技术辅助机组调频,可将响应时间从分钟级降至秒级,大幅提高调频性能指标K值,稳定机组出力,降低机组损耗和能耗。
据国际机构测算,储能调频对火电机组的替代效应可达25倍。此外,火电的附加储能可以降低火电厂的煤耗和机组磨损。
储能参与调频的良好效果使其在全球各大电力市场得到广泛应用。热能蓄能调频的发展对新能源蓄能起到了积极的示范作用。随着新能源普及率的提高,储能参与新能源调频的方式有望成为电力调频的重要手段,具有广阔的发展前景。
烟气处理技术:烟气脱硫
在烟气脱硫的技术路线中,根据反应物和产物的物质形态不同,可分为湿法、半干法和干法。石灰石-石膏湿法是最受欢迎的方法,其技术优势是吸收剂来源广泛、煤种适应性强、价格低廉、副产品可回收利用。
烟气处理技术:烟气脱硝
燃煤烟气脱硝处理可以理解为使用金属催化剂的可逆反应,显著提高正反应转化率。因此,保证烟气温度在催化剂的有效温度窗口内非常重要,否则反应转化率会明显下降。
由于锅炉刚排出的烟气温度最适宜,根据烟气进入催化反应器前是否经过除尘装置,催化反应器的布置可分为高含尘量布置和低含尘量布置两种,其中高含尘量布置是主流。