火电厂简介

火力发电厂的流程及其性能指标

一、概述

火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂。主要有蒸汽动力发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂几种类型。火电厂的主要发电设备包括锅炉、汽轮机和发电机，其辅助设备有冷凝器、给水加热器、各种水泵、磨煤机、除氧器、烟囱及各种量测与控制设备。它的基本生产过程是：燃料的化学能在锅炉中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机旋转，将热能转变为机械能，由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电，把机械能变为电能，下图即燃煤式火电厂的生产过程。

燃煤电厂流图

进煤

卸煤 输煤 粉仓 制粉 锅炉煤仓

除尘器 锅炉 烟囱

出灰 综合利用

灰煤泵 汽轮机 发电机 厂用变压器

升压变压器

凝汽器 冷却塔

蒸 汽

调环泵

凝结水泵

低压回热加热器

除氧器

高压回热加热器 化学水处理 送风

排烟

补充水 进水 去灰厂 去电网 二、生产流程

火电厂的种类虽很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程却是基本相同的，概括地说是把燃料（煤）中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程可分为三个阶段：

①燃料的化学能在锅炉中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；

包括输煤、制粉、锅炉与燃烧、风烟系统、灰渣系统等环节。

燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成，其流程如下图

（l）运煤。电厂的用煤量是很大的，一座装机容量4×3O万kW的现代火力发电厂，煤耗率按36Og／kw.h计，每天需用标准煤（每千克煤产生70O0卡热量）360（g）×120万（kw）×24（h）=10368t。因为电厂燃煤多用劣质煤，且中、小汽轮发电机组的煤耗率在40O~5O0g／kw·h左右，所以用煤量会更大。据统计，我国用于发电的煤约占总产量的1／4，主要靠铁路运输，约占铁路全部运输量的4O％。为保证电厂安全生产，一般要求电厂贮备十天以上的用煤量。

（2）磨煤。用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的储煤场后，经初步筛选处理，用输煤皮带送到锅炉间的原煤仓。煤从原煤仓落入煤斗，由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，并经空气预热器来的一次风烘干并带至粗粉分离器。在煤粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制，合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器，使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。

（3）锅炉与燃烧。煤粉由可调节的给粉机按锅炉需要送入一次风管，同时由旋风分离器送来的气体（含有约10％左右未能分离出的细煤粉），由排粉风机提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炉膛内燃烧。

送风机

磨煤机 热空气 空气预热器 煤斗

煤 输煤皮带

排粉风机 煤粉 锅炉

炉渣 冲灰水 除尘器 引风机

灰渣泵 细灰 热空气 冷空气

烟气 经烟囱排向大气

至灰场 自输煤系统 ②锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；

由锅炉, 汽轮机, 凝汽器, 除氧器, 加热器等构成

主要包括:

给水系统

冷却水系统

补水系统

火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括凝给水系统、再热系统、回热系统、冷却水（循环水）系统和补水系统，如下图

（1）给水系统。由锅炉产生的过热蒸汽沿主蒸汽管道进入汽轮机，高速流动的蒸汽冲动汽轮机叶片转动，带动发电机旋转产生电能。在汽轮机内作功后的蒸汽，其温度和压力大大降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却凝结成水（称为凝结水），汇集在凝汽器的热水井中。凝结水由凝结水泵打至低压加热器中加热，再经除氧器除氧并继续加热。由除氧器出来的水（叫锅炉给水），经给水泵升压和高压加热器加热，最后送人锅炉汽包。在现代大型机组中，一般都从汽轮机的某些中间级抽出作过功的部分蒸汽（称为抽汽），用以加热给水（叫做给水回热循环），或把作过一段功的蒸汽从汽轮机某一中间级全部抽出，送到锅炉的再热器中加热后再引入汽轮机的以后几级中继续做功（叫做再热循环）。

（2）补水系统。在汽水循环过程中总难免有汽、水泄漏等损失，为维持汽水循环的正常进行，必须不断地向系统补充经过化学处理的软化水，这些补给水一般补入除氧器或凝汽器中，即是补水系统。

（3）冷却水（循环水）系统。为了将汽轮机中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水，需由循环水泵从凉水塔抽取大量的冷却水送入凝汽器，冷却水吸收乏汽的热量后再回到凉水塔冷却，冷却水是循环使用的。这就是冷却水或循环水系统。

③由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电，把机械能变为电能，称为电气系统。 过热蒸汽

除氧器 补给水 生水

低压加热器 高压加热器 排气

凝结水

凝结水泵 汽轮机 发电机

过热器

锅炉

省煤器

锅炉给水

给水泵 水处理

设备

循环水泵 冷却水 凝汽器 (软化)

包括：汽轮发电机控制系统、厂用电控制系统、直接送出线路或升压变电站控制系统；发电厂的电气系统，包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等，如图。发电机的机端电压和电流随着容量的不同而各不相同，一般额定电压在10~20kV之间，而额定电流可达2OkA。发电机发出的电能，其中一小部分（约占发电机容量的4％～8％），由厂用变压器降低电压（一般为63kV和400V两个电压等级）后，经厂用配电装置由电缆供给水泵、送风机、磨煤机等各种辅机和电厂照明等设备用电，称为厂用电（或自用电）。其余大部分电能，由主变压器升压后，经高压配电装置、输电线路送入电网。

三、主要设备

现代火电厂主要有锅炉、汽轮机、发电机三大核心设备。

（1）锅炉是火力发电厂的三大主机之一，它的作用是使燃料在炉膛中燃烧成很高温度的烟气，烟气从水管外面流通时，把大部分的热量传递给管内的水，使之成为饱和蒸气，然后继续过热成具有一定压力和温度的过热蒸汽，通过主蒸汽管道送入汽轮机。锅炉有两个主要系统，一个是汽水系统，另一个是燃烧系统。汽水系统由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器等设备组成。它的任务是使水吸收蒸发，最后成为具有一定参数的过热蒸汽。燃烧系统由燃烧器、炉膛、烟道及空气预热器等组成。

（2）汽轮机是将蒸汽的热力势能转换成机械能，借以拖动其他机械旋转的原励磁装置 发电机 配电装置 输电线路 主变压器

厂用变压器

低压配电装置 厂用电系统 动机。为保证汽轮机安全经济地进行能量转换，需配置若干附属设备。汽轮机及其附属设备由管道和阀门连成的整体称汽轮机设备。汽轮机运行时，工作蒸汽先在其喷管内进行膨胀，压力降低而速度增大，形成一股高速流，此高速气流喷射到汽轮机动叶片上，动叶片安装在许多分离的圆盘上，而圆盘固定在汽轮机轴上，从而推动转子转动，使蒸汽所携带的热能转变为机械能。

（3）汽轮发电机的作用是将汽轮机转动的机械能，转变成电能，通过母线输送到电网。发电机工作的机理是通过励磁机对发电机转子产生磁场，通过转子的旋转，对静子线圈产生切割磁力线作用，从而在静子线圈上产生电流。发电机主要由转子、轴承、励磁机、密封油系统和发电机静子冷却水系统组成。

四、火力发电厂主要经济指标

电厂运行的基本要求是保证安全性、经济性和电能的质量。

构成一个火力发电厂技术经济指标体系的指标约120个左右，按照其相互影响和从属关系，一般可分为四级:一级指标是指发电厂热力经济性的总指标-供电煤耗(或全厂净效率)；二级指标是指直接影响供电煤耗的指标,如厂用电率、锅炉效率、汽机效率等；三级指标是指直接影响二级指标的指标，如飞灰、真空、辅机单耗等；四级指标是指直接影响三级指标的指标，如氧量、循环水入口温度、真空严密性、高加投入率等。

（1）发电煤耗是指统计期内每发一千瓦时电所消耗的标煤量。发电煤耗是反映火电厂发电设备效率和经济效益的一项综合性技术经济指标。供电煤耗分正反平衡两种计算方法。原电力部规定的上报方法为以入炉煤量计量和入炉煤机械采样分析的低位发热量按正平衡计算，反平衡校核，以煤场盘煤调整后的煤耗数据上报。正平衡供电煤耗：

供电煤耗=标煤量/供电量

=标煤量/（发电量-厂用电量）

标煤量=原煤量×（入炉低位热值/标煤热值）

正平衡供电煤耗反映了一个火电厂综合能耗管理水平，计算的准确性主要与皮带秤计量的准确性和入炉煤采样的代表性有关。

平衡供电煤耗是指以汽轮发电机组热耗率、锅炉效率、管道效率、厂用电率直接计算得出的供电煤耗。他直接反映了机组的效率水平，其优点是随时都于机效、炉效等技术指标有直接因果关系，影响煤耗变化的因素直观，便于日常开展指标监控。计算的准确性主要与现场表计的准确度和机组运行的稳定性有关。

供电煤耗=热耗率/（29.308×锅炉效率×管道效率）/（1-厂用电率）

供电煤耗与原煤的采购、检质、计量、存储、入炉燃烧、机组效率、负荷率和关口表的计量等诸环节都有关系。入炉以后的环节管理不好，会导致机组效率降低，运行煤耗升高，我们称为技术煤耗；而入炉前环节管理不好，将直接导致煤耗虚高，我们称为管理煤耗；只有同时管好这两个环节，才能有效降低一个火电厂的综合煤耗。

（2）生产厂用电率

生产厂用电率是指发电厂为发电所耗用的厂用电量与发电量的比率。

（3）综合厂用电率：综合厂用电量与发电量的比率；

（4）利用小时：发电量与发电设备平均容量的比率，是反映发电设备时间利用水平的指标。

（5）单位发电油耗：单位发电油耗是指发电厂每生产一亿千瓦时电能所消耗的燃油量。单位：吨/亿千瓦时 单位发电油耗=发电耗油量/发电量

（6）综合发电水耗（单位发电用新鲜水量）：是指火力发电厂单位发电量时需用的新鲜水量（不含重复利用水），主要有除灰用水、冷却塔排污水、转机冷却用水等未回收部分。单位：kg/kwh 综合发电水耗=发电用新鲜水量/发电量

（7）补水率 %（发电补水率）：指统计期内汽、水损失量，锅炉排污量，空冷塔补水量，事故放水（汽）损失量，机炉启动用水损失量，电厂自用汽（水）量等总计占锅炉实际总增发量的比例。（DL/T904-2004）

发电补水率=发电补水量/∑锅炉增发量×100

（8）汽水损失率 %：指统计期内锅炉、汽轮机设备及其热力循环系统由于泄漏引起的汽、水损失量占锅炉实际总增发量的百分比。

汽水损失率 =汽、水损失量/∑锅炉增发量×100

汽、水损失量=Dfd-(Dwq+Dzy+Dwg+Dch+Dpw) +Dhs

（9）锅炉效率 %：锅炉总有效利用热量占单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比。分正反平衡两种计算方法,一般火电厂采用反平衡计算法。

（10）排烟温度 ℃：排烟温度指锅炉低温空气予热器的出口烟气温度。排烟温度升高会造成排烟焓增加, 排烟损失增大, 一般情况下排烟温度升高约5℃影响煤耗1g/kW.h。

（11）空气预热器漏风率 %：空气预热器漏风率，为漏入空气预热器烟气侧的空气质量与进入该烟道的烟气质量之比率。

（12）飞灰可燃物 %：飞灰可燃物指飞灰中含碳量占总灰量的百分率。飞灰可燃物反映炉内燃烧的好坏，反映碳元素燃烧的程度，是影响锅炉效率的第二大因素。

（13）氧量 %：烟气含氧量反映烟气中过剩空气的多少，是氧量与烟气量的体积百分比。炉烟氧含量的大小影响燃烧效果，氧量不足，烟气中会产生一氧化碳、氢、甲烷等气体，增加化学不完全燃烧热损失，同时也会造成飞灰增大，氧量太大则会造成排烟量增加，排烟热损失增大，因此氧量是锅炉燃烧调整的重要参数。

（14）制粉单耗 （kWh/吨原煤）：指制粉系统（磨煤机、排粉机、一次风机、