我國熱力發(fā)電廠種類劃分及概述

我國熱力發(fā)電廠種類劃分及概述熱力發(fā)電廠是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的工廠，也即將自然界的一次能源轉(zhuǎn)化為潔凈、方便的二次能源的工廠。電廠的形式大致可以這樣分類：一、按供出產(chǎn)品品種分類(一)發(fā)電廠只生產(chǎn)電能向外供給的工廠，即凝汽式發(fā)電廠。根據(jù)國家的能源政策，今后建設(shè)的發(fā)電廠的單機(jī)容量必須在125MW以上，單機(jī)容量50MW及以下的現(xiàn)役常規(guī)火電機(jī)組將在2003年底以前逐步停止運(yùn)行，關(guān)停確有困難的個(gè)別機(jī)組，關(guān)停時(shí)間可適當(dāng)推遲，但必須經(jīng)國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)。對(duì)單機(jī)容量100MW的機(jī)組國家正在研究停運(yùn)意見和措施。我國發(fā)電廠的主力機(jī)組也將由目前的單機(jī)容量300MW逐步轉(zhuǎn)移到600MW。國家鼓勵(lì)綜合利用煤矸石(發(fā)熱量12550kJ／kg以下)、煤泥、石煤、垃圾等低熱值燃料和利用余熱、余壓、生物質(zhì)能、沼氣、煤層氣、高爐煤氣等綜合利用資源的發(fā)電工程，其單機(jī)容量不受限制。(二)熱電廠既向外供電、也向外供熱(熱水、蒸汽)的工廠。根據(jù)國家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、原電力部等部委規(guī)定，建設(shè)熱電廠應(yīng)符合下列指標(biāo)：1．電廠總熱效率年平均大于45％；2．單機(jī)容量50MW以下的熱電機(jī)組，其熱電比年平均應(yīng)大于100%；3．單機(jī)容量50~200MW以下的熱電機(jī)組，其熱電比年平均應(yīng)大于50％；4．單機(jī)容量200MW及以上抽汽凝汽兩用供熱機(jī)組，在采暖期其熱電比應(yīng)大于50％。二、按主要設(shè)備品種分類(一)常規(guī)火力發(fā)電廠由常規(guī)煤粉爐、凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組為主要設(shè)備組建的發(fā)電廠，這是火力發(fā)電廠的基本類型。它由熱力系統(tǒng)，燃料供應(yīng)系統(tǒng)，除灰系統(tǒng)，化學(xué)水處理系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，熱工控制系統(tǒng)，附屬生產(chǎn)系統(tǒng)組成。(1)熱力系統(tǒng)：是常規(guī)火電廠實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換熱力部分的工藝系統(tǒng)。它通過熱力管道及閥門將各熱力設(shè)備有機(jī)地聯(lián)系起來，以在各種工況下能安全經(jīng)濟(jì)、連續(xù)地將燃料的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。聯(lián)系熱力設(shè)備的汽水管道有主蒸汽管道、主給水管道、再熱蒸汽管道、旁路蒸汽管道、主凝結(jié)水管道、抽汽管道、低壓給水管道、輔助蒸汽管道、軸封及門桿漏汽管道、鍋爐排污管道、加熱器疏水管道、排汽管道等。熱力系統(tǒng)除聯(lián)系熱力設(shè)備的汽水管道外，還有煤粉制備系統(tǒng)。它是為提高鍋爐效率和經(jīng)濟(jì)性能，將原煤碾磨成細(xì)粉然后送進(jìn)鍋爐爐膛進(jìn)行懸浮燃燒所需設(shè)備和有關(guān)連接管道的組合，常簡稱為制粉系統(tǒng)。(2)燃料供應(yīng)系統(tǒng)：是接受燃料、儲(chǔ)存、并向鍋爐輸送的工藝系統(tǒng)，有輸煤系統(tǒng)和點(diǎn)火油系統(tǒng)。煤的最主要的運(yùn)輸方式是火車，沿海、沿江電廠也多采用船運(yùn)。當(dāng)由鐵路來煤時(shí)，卸煤機(jī)械大型電廠選用自卸式底開車、翻車機(jī)，中、小型電廠選用螺旋卸煤機(jī)、裝卸橋。貯煤設(shè)施除貯煤場(chǎng)外，尚有干煤棚和貯煤筒倉，煤場(chǎng)堆取設(shè)備一般選用懸臂式斗輪堆取料機(jī)或門式斗輪堆取料機(jī)。皮帶機(jī)向鍋爐房輸煤是基本的上煤方式。點(diǎn)火油系統(tǒng)除點(diǎn)火時(shí)投入運(yùn)行外，在鍋爐低負(fù)荷時(shí)投油以保證其穩(wěn)定燃燒。(3)除灰系統(tǒng)：是將煤燃燒后產(chǎn)生的灰、渣運(yùn)出、堆放的系統(tǒng)。除灰系統(tǒng)的形式是選廠階段、可行性研究階段考慮方案最多的專業(yè)之一。系統(tǒng)的選擇要根據(jù)灰渣量，灰渣的化學(xué)、物理特性，除塵器型式，排渣裝置形式，沖灰水質(zhì)、水量，發(fā)電廠與貯灰場(chǎng)的距離、高差、地形、地質(zhì)和氣象等條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。除灰系統(tǒng)按輸送介質(zhì)分為水力除灰和氣力除灰系統(tǒng)。水力除灰分低濃度灰渣分除系統(tǒng)，低濃度灰渣混除系統(tǒng)，高濃度灰渣混除系統(tǒng)，高濃度輸灰、低濃度(或汽車)輸渣分除系統(tǒng)；氣力除灰系統(tǒng)分負(fù)壓氣力除灰系統(tǒng)和正壓氣力除灰系統(tǒng)。除渣可按需要選用于式或水力輸送。(4)化學(xué)水處理系統(tǒng)：為了保證熱力設(shè)備安全，防止熱力設(shè)備結(jié)垢、腐蝕、積鹽，用化學(xué)方法對(duì)不同品質(zhì)的原水，對(duì)熱力系統(tǒng)循環(huán)用水進(jìn)行處理的系統(tǒng)。尤其是隨熱力設(shè)備參數(shù)的提高和容量的增大，對(duì)作為熱力循環(huán)介質(zhì)的水的要求也越來越高，火電廠化學(xué)水處理的任務(wù)就越來越重。鍋爐補(bǔ)給水處理是對(duì)熱力系統(tǒng)汽水循環(huán)過程中，因各種汽水損失而需向鍋爐補(bǔ)給的水處理技術(shù)。鍋爐補(bǔ)給水處理方式的選擇與鍋爐參數(shù)、原水水質(zhì)有關(guān)。高壓參數(shù)以上的鍋爐補(bǔ)給水幾乎都采用離子交換的除鹽方式．但都要進(jìn)行預(yù)處理，除去水中的懸浮物及有機(jī)物，因此鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)一般由預(yù)處理及除鹽系統(tǒng)組成；中低壓鍋爐一般采用鈉離子交換劑對(duì)水作軟化處理。預(yù)處理是因天然原水不能直接補(bǔ)人熱力循環(huán)系統(tǒng)，要經(jīng)過混凝、澄清、過濾或反滲透、電滲析處理達(dá)到合格的品質(zhì)作為補(bǔ)充水進(jìn)入系統(tǒng)。對(duì)不同品質(zhì)的原水處理的方式也不盡相同。流經(jīng)凝汽器的循環(huán)水會(huì)因銅管泄漏而進(jìn)入熱力系統(tǒng)的凝結(jié)水中，凝結(jié)水精處理也是用化學(xué)方法使其凝結(jié)水中的含鹽量符合規(guī)定。另外，對(duì)循環(huán)水要進(jìn)行防垢處理和防生物污染處理，對(duì)給水、爐水用化學(xué)方法除去其殘余氧和鹽，以保證熱力設(shè)備安全。(5)供水系統(tǒng)：向熱力系統(tǒng)凝汽器提供冷卻用循環(huán)水及補(bǔ)充水的系統(tǒng)。電廠的供水主要用于下面一些方面：凝結(jié)汽輪機(jī)的排汽；供給汽輪發(fā)電機(jī)組的冷油器、空氣或其他氣體冷卻器：冷卻輔助機(jī)械的軸承；補(bǔ)充廠內(nèi)外的汽、水損失；水力除灰及其他生產(chǎn)和生活上的需要等。其中凝汽器的冷卻水量約占總冷卻水量的95％以上?；痣姀S的供水基本上有兩種不同的形式：由大海、江河、湖泊取水冷卻凝汽器后直接排放的直流供水系統(tǒng)，或稱開式供水系統(tǒng)；具有冷卻水池、噴水池或冷水塔的循環(huán)供水系統(tǒng)，或稱閉式供水系統(tǒng)；有時(shí)也可將兩種方式結(jié)合起來運(yùn)行，叫做聯(lián)合供水系統(tǒng)或混合供水系統(tǒng)。在缺水地區(qū)采用空氣凝汽系統(tǒng)，空氣凝汽系統(tǒng)的特點(diǎn)是取消了中間熱介質(zhì)——循環(huán)水或冷卻水，用空氣直按吸收汽輪機(jī)排汽的潛熱并使排汽凝結(jié)。這種凝汽系統(tǒng)經(jīng)常被稱為干式冷卻系統(tǒng)或空氣冷卻系統(tǒng)?？绽湎到y(tǒng)可分為直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)。(6)電氣系統(tǒng)：將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能升壓以便遠(yuǎn)距離輸送給用戶，并提供可靠的廠用電的系統(tǒng)。它也是火力發(fā)電廠內(nèi)電氣設(shè)施的總稱，包括從發(fā)電機(jī)開始到升壓站電力送出和從廠用電源開始所有的用電設(shè)備的一次回路，以及相應(yīng)的控制、測(cè)量、保護(hù)和安全自動(dòng)裝置等二次回路，提供交直流操作和重要用電設(shè)備電源的直流、交流不停電電源和柴油機(jī)保安電源系統(tǒng)，保證設(shè)備安全的過電壓、接地和火災(zāi)消防報(bào)警系統(tǒng)，照明、電纜、通信等廠內(nèi)公用設(shè)施。(7)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)：利用各種自動(dòng)化儀表和電子計(jì)算機(jī)等裝置對(duì)火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，使之安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的技術(shù)。由于對(duì)電廠運(yùn)行的監(jiān)視及控制系起源于對(duì)熱力系統(tǒng)的熱力過程，故也習(xí)慣上稱熱工控制系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)已發(fā)展到對(duì)電氣系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等全廠生產(chǎn)的監(jiān)視及控制，現(xiàn)稱電廠自動(dòng)化系統(tǒng)更為準(zhǔn)確。隨著機(jī)組容量的增大、參數(shù)的提高，在人工控制方式下是無法實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的，自動(dòng)化裝置已成為發(fā)電廠不可缺少的重要組成部分。自動(dòng)化的主要目的是：保證機(jī)組安全起停，正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；提高適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度和負(fù)荷變化的能力；提高綜合判斷、處理事故的能力；減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，減少運(yùn)行人員?；痣姀S自動(dòng)化的功能主要通過以下自動(dòng)化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)；模擬量控制系統(tǒng)；順序控制系統(tǒng)；保護(hù)連鎖系統(tǒng)；電氣控制系統(tǒng)；輔助設(shè)備及輔助系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。(8)附屬生產(chǎn)系統(tǒng)：它是保證火力發(fā)電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必不可少的附屬生產(chǎn)項(xiàng)目，各自相對(duì)獨(dú)立，不同的工程差別又比較大。如電廠起動(dòng)用鍋爐房，發(fā)電機(jī)冷卻用氫氣的制氫站，儀用及檢修用空壓機(jī)站，各種廢水處理及煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)的環(huán)保工程．各種實(shí)驗(yàn)室及車間檢修設(shè)備等。(二)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)(GAS)發(fā)電廠氣體或液體燃料在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒后進(jìn)人燃機(jī)透平(3～4級(jí))作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，燃料燃燒所需空氣由進(jìn)氣裝置經(jīng)過濾后引入與燃?xì)馔钙酵S的壓氣機(jī)壓縮升壓，進(jìn)入環(huán)繞燃?xì)廨啓C(jī)主軸的十幾個(gè)燃燒室參與燃燒，這就是單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠。由于此時(shí)的排煙溫度高達(dá)500～600℃，為回收熱量，提高機(jī)組效率，同時(shí)也為減少熱污染，在排煙道中增設(shè)余熱鍋爐，生產(chǎn)蒸汽，帶動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，這就是燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電廠。燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電廠的特點(diǎn)是：熱效率高、建設(shè)周期短、運(yùn)行靈活、有害物排放量少、電廠占地少、耗水量少、定員少、投資少、高的可靠性與可用率、適用液體及氣體等多種不同燃料，但環(huán)境溫度對(duì)出力影響較大、廠址海拔對(duì)出力影響大、發(fā)電成本高。由于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，西氣東輸工程的實(shí)施，引進(jìn)技術(shù)及合作生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)電站工程必將得到更快的發(fā)展。由于燃機(jī)燃用的油或氣比煤要貴很多，因而發(fā)電成本較高，這是我們?cè)陧?xiàng)目可行性研究時(shí)必須認(rèn)真考慮的問題。(三)整體煤氣化燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)(IGCCC)發(fā)電廠IGCC發(fā)電的基本原理是將經(jīng)過適當(dāng)處理的煤送入氣化爐，在一定溫度和壓力下通過氣化劑(氧氣和蒸汽)的加入，轉(zhuǎn)化成燃料氣體——即煤氣，氣化后的煤氣經(jīng)除塵和脫硫后再到燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電。達(dá)到以煤代油(或天然氣)的目的，這樣，就能間接地實(shí)現(xiàn)在供電效率很高的燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)中燃用固體燃料——煤的愿望。顯然，在這種發(fā)電技術(shù)中，燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐以及蒸汽輪機(jī)都是常規(guī)的成熟技術(shù)，所不同的主要是煤的氣化和粗煤氣的凈化。人們希望通過這種發(fā)電方式，既能提高燃煤電站的供電效率，又能解決燃煤所帶來的環(huán)境污染問題。因而它特別適用于燃用高硫煤，它是煤的清潔燃燒技術(shù)之一，是本世紀(jì)燃煤發(fā)電的一種發(fā)展方向。(四)循環(huán)流化床鍋爐(CFB)發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐是從鼓泡床沸騰爐發(fā)展起來的一種新型燃煤鍋爐技術(shù)。它的工作原理是：將煤破碎成10mm以下的顆粒后送人爐膛，同時(shí)爐內(nèi)存有大量床料(爐渣或石英砂)，由爐膛下部配風(fēng)，使燃料在床料中呈“流態(tài)化”燃燒，并在爐膛出口安裝旋風(fēng)分離器，將分離下來的固體顆粒通過飛灰送回裝置再次送人爐膛燃燒。循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)是燃料隨床料在爐內(nèi)多次循環(huán)，有足夠的時(shí)間燒盡，使飛灰含硫量下降，燃燒效率提高。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的最大特點(diǎn)是脫硫效果好，是煤的清潔燃燒技術(shù)之一，且燃燒效率高，燃料適應(yīng)性廣，燃燒熱強(qiáng)度大，負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，“悶爐”24h之內(nèi)能快速起動(dòng)，故在電廠建設(shè)中得到廣泛選用。但其初投資大，廠用電率高，受熱面易受磨損與腐蝕。(五)增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)(PFBC)發(fā)電廠所謂PFBC(增壓流化床聯(lián)合循環(huán))技術(shù)就是把燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室與產(chǎn)生蒸汽的增壓鍋爐燃燒室集成為一體。鍋爐采用增壓燃燒方式，強(qiáng)化燃料燃燒，同時(shí)，鍋爐內(nèi)的換熱系數(shù)提高，傳熱過程加快，使鍋爐的換熱面減小。燃燒產(chǎn)生的燃?xì)饨?jīng)過部分吸熱后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)作功；在增壓鍋爐中產(chǎn)生的過熱蒸汽則供到蒸汽輪機(jī)中去作功，從而形成燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)，達(dá)到進(jìn)一步提高電站熱效率的目的。由于PFBC技術(shù)具有燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)效率高的優(yōu)點(diǎn)，而燃用的卻是十分普通的煤炭，它同時(shí)又具有各種污染物排放量極低的CFB鍋爐的種種優(yōu)點(diǎn)。面對(duì)這一清潔的燃燒技術(shù)和我們這個(gè)環(huán)境日益惡化的地球，面對(duì)地球上優(yōu)質(zhì)燃料——天然氣、石油只夠用數(shù)十年，而普通的煤炭卻可以再開采200~300年的現(xiàn)狀，PFBC燃燒技術(shù)當(dāng)然地具有巨大吸引力，它在未來的熱力發(fā)電中必將占據(jù)一席之地。(六)原子能發(fā)電廠某些重元素的原子核(如235U)在與中子發(fā)生相互作用時(shí)要發(fā)生核裂變，利用核裂變時(shí)所釋放出的大量的裂變能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮馨l(fā)電的電站就是核電站。目前技術(shù)上比較成熟、具有較高安全性、經(jīng)濟(jì)上有較好競(jìng)爭力的商用核電廠的堆型有壓水堆、沸水堆和重水堆，高溫氣冷堆和快中子增殖堆也是很有發(fā)展前途的堆型。壓水堆是目前核電廠最主要的堆型。壓水堆核電廠由兩個(gè)回路組成，一回路為核島，二回路為常規(guī)島。一回路與二回路系統(tǒng)完全隔開，各自為一密閉的循環(huán)系統(tǒng)。它的原理流程為：主泵將高壓冷卻劑送入反應(yīng)堆，帶出核燃料放出的裂變能，冷卻劑流出反應(yīng)堆后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，通過其數(shù)千根傳熱管，把熱量傳給管外的二回路的介質(zhì)——水，使之沸騰產(chǎn)生蒸汽。冷卻劑流經(jīng)蒸汽發(fā)生器后，再由主泵送入反應(yīng)堆，如此循環(huán)不已，不斷地將反應(yīng)堆中的熱量帶出和轉(zhuǎn)換蒸汽，蒸汽再?zèng)_轉(zhuǎn)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。在核電廠中把由蒸汽轉(zhuǎn)換成電能的部分統(tǒng)稱為常規(guī)島，其主要原理和組成與常規(guī)火電廠的相應(yīng)部分基本相同。但進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)比火電站的要低得多(蒸汽壓力小于7.0Pa)，且是濕度約為O.44％的飽和蒸汽。如與同樣功率的火電站相比，則核電廠的汽輪機(jī)等設(shè)備外形要比常規(guī)火電站的大得多。核電廠的再熱器是汽-汽換熱器，它布置在汽輪機(jī)運(yùn)行層的機(jī)組兩側(cè)，這是與常規(guī)火電站的又一區(qū)別。由于核電廠的建設(shè)成本與發(fā)電成本逐步下降，核電安全性的提高，核電在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，并已成為一些國家的主要發(fā)電方式。(七)地?zé)犭娬镜厍虮旧硎且粋€(gè)巨大的熱源體，地面下的溫度是每百米約增加3℃，地核的溫度據(jù)估計(jì)約為5000(八)垃圾電站垃圾發(fā)電方式迅速、無害、自動(dòng)化程度高，但要