火力发电厂

火力发电技术[摘要] 当前世界，环境问题和能源问题可以说是极其重要的待解决问题。

而我们面临的最大的环境挑战是煤及其他化石燃料的燃烧引起的气候问题及大气污染，而能源危机也是令人头疼不已的大问题。

这两项都与火力发电技术的运用息息相关，一方面火力发电厂需要大量的化石燃料来燃烧放热驱动发电机发电，另一方面火力发电厂运作时会产生大量的烟气，对环境极其不利。

所以研究火力发电技术的运行及新技术具有重要意义。

本文从基本的传统燃煤火力发电厂入手阐述了其基本概念和三大主机的简单概况，进而描述了为提高效率发展出的热电联产发电厂和超超临界发电技术。

最后对火力发电技术的发展趋势做出了一些猜想。

[关键词] 火力发电技术热电厂超临界超超临界Thermal Power GenerationNow the environment problem and energy problem is extremely important to solve. The biggest environmental challenge we face is climate change and air pollution caused by coal and other fossil fuel burning, and energy crisis is a headache problem. Both of which is closely related to the use of thermal power generation technology, on the one hand, coal-fired power plants need a lot of fossil fuel to drive the generators, power plant operation on the other hand will produce a lot of smoke detrimental to the environment. So the operation of the thermal power generation technology and new technology is of a great significance. Starting with the traditional coal-fired power plants whose basic concept and general situation of the simple three host is been described at first this essay describes cogeneration power plants and ultra-supercritical power generation technology for improving the efficiency. Finally, some guesses of the developing trend of technology of coal-fired power has been made .[Key words] Thermal Power Generation; technology ; thermal power plant; supercritical;Ultra-supercritical引言电力是国民经济发展的重要能源。

纵观现代社会，上至国防、航天下至百姓的日常生活，可以说都离不开电。

而世界上发电量的约80% 都来源于火力发电，而且该比例还在增长，可见火力发电是中国和世界上许多国家生产电能的主要方法。

因而研究火力发电的利弊等对提高发电效率，保护环境有重要意义。

1、火力发电技术火力发电是指利用煤炭、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧，产生大量的热能，由热能加热水使之变为高温高压水蒸气，然后由水蒸气带动汽轮发电机从而产生电能。

火力发电技术的主要承载体是火力发电厂。

火力发电厂有多种类型，根据容量的大小可以分为大型电厂、中型电厂、小型电厂；按原动机的不同可以分为蒸汽轮机厂、燃气轮机厂；按照供出能量不同可以分为凝气式电厂、热电联产电厂；按机组的热力参数不同又可以分为低压、中压、高温高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界电厂。

虽然种类众多，但就其能量转换来说基本相同，即燃料化学能转化为热能再转化为机械能继而转化为电能。

2、传统燃煤发电厂基本（1）传统燃煤发电厂的生产过程火电厂主要由三大部分组成即锅炉、汽轮机、发电机。

传统燃煤凝汽式发电厂工作流程如下图。

原煤从产地运到电厂的卸煤间或储煤场，由输煤皮带经过筛分机器与破碎机器将大块煤打碎并除去杂物再送到锅炉间的原煤斗。

为了使煤在锅炉内能充分燃烧，大中型电厂通常悬浮式燃烧的锅炉，这需要将煤块磨成煤粉。

原煤斗中的煤由给煤机送到磨煤机，磨成煤粉。

在排粉风机抽吸下煤粉和热空气一起经过煤粉燃烧室喷到炉膛，燃烧放出热量。

燃烧需要的热空气由送风机压入空气预热器中预热，一部分热空气引到磨煤机用来干燥原煤，并且作为输送输送煤粉的介质。

而大部分的热空气直接进入炉膛助燃。

炉膛内的煤粉燃烧产生大量高温烟气，在引风机的作用下进入烟道依次经过水冷壁、过热器、再热器、省煤机、空气预热器将热能传递给水和水蒸气，进而成为低温烟气随后进入除尘器净化、除尘再由引风机引向烟囱向大气排放。

汽包内的水经过炉外下降管进入水冷管吸收火焰热量后使水汽化成为气水混合物、上升再次进入汽包。

汽包内汽水分离装置将汽水分离。

分离出的蒸汽经过过热器成为高温高压过热蒸汽，经蒸汽管道进入汽轮机膨胀做功使汽轮机旋转从而带动发电机发电。

（2）传统火力发电厂的系统流程燃烧系统汽水系统电气系统（3）锅炉设备发电厂三大主机之一锅炉在火力发电厂中至关重要。

锅炉分为两部分即锅和炉。

煤在炉内燃烧将化学能转化为热能，而锅吸收炉内的热量将锅内的加热成为过热水蒸汽，从而推动汽轮机做功。

发电厂的锅炉主要有分层燃炉、沸腾炉、室燃炉。

目前来说，大中型的发电厂大都采用室燃炉。

室燃炉可以用粉煤、液体或者气体作为燃料。

用煤的室燃炉又叫做煤粉炉，是我们国家大中型火力发电厂的主要燃烧方式。

煤粉炉的优点是煤粉全部在炉膛内悬浮燃烧，燃料燃烧充分、效率高、煤种适应性强。

缺点是烟气中飞灰太多，这样除尘器的要求就高了，而且需要配备复杂的煤粉制备机器。

（4）汽轮机系统汽轮机也是三大主机之一，它的作用是带动发电机旋转发电。

主要有冲动式和反动式两种。

汽轮机系统包括汽轮机本体、调节装置、保护装置、供油系统、凝汽器和回热加热设备等组成。

汽轮机本体主要有静子、转子和配气部分组成。

中低压汽轮机每台只有一个气缸，高压以上参数汽轮机有多缸，一般为两缸或者更多的缸，每一缸又有若干级组成。

（5）发电机组发电机组是发电厂最重要的部分，它是电能的输出者。

汽轮发电机系统主要由3部分组成，即电机本体、励磁系统、冷却系统。

汽轮发电机由定子、转子组成。

目前普遍用同步发电机。

定子铁心的内圆槽内放置定子绕组，定子绕组是电流的输出端，电流大电压高，因此定子绕组的绝缘至关重要，实际上高压绕组的绝缘是电机最关键的技术。

转子的作用是传递汽轮机供给的负载转矩，转子通常由多级励磁。

由于汽轮发电机转速很高为了减小风摩损耗以及考虑到转子轴承受离心力对材料的要求故而汽轮发电机的转子做成隐极结构，成细长状。

转子的有效长度极限约8000毫米，转子直径极限约为1300毫米。

由于同步电机为双边励磁，定子和转子上都有电流通过，有电流在绕组上就会发热。

就产生了电机的温升，为了使电机正常稳定的运行就必须进行冷却。

实际上电厂电机都具有完善的一整套冷却系统。

目前主流的冷却方式有空冷、双水内冷、水氢冷和全氢冷。

3、热电厂传统的燃煤火电厂燃烧煤炭后，只产生了一种产品，那就是电，厂用电比重很大。

在发电过程中，大量的热能被循环水带走，白白地排放到大气中。

火电厂的能源利用率仅为35%左右。

随着近年来人们对环境能源认识的普遍提高，洁净的高效的发电已经成为一种趋势。

而热点联产发电厂（简称热电厂）是一种比较成熟的提高能源利用率的方式。

热电厂在发电过程中将一部分的热能通过热力管道输送到千家万户作为生活用途，因而同样燃烧同样数量、同样品质的煤炭，热电厂不仅可以提供电能，还能提供工业生产用的蒸汽和人们住宅暖气用的热水。

因而热电厂的热效率一般都在45%以上。

另外，热电厂由于锅炉容量大、除尘效果好、烟囱高，还可实现炉内脱硫除硝，相比于小锅炉火电厂，其环境效益和社会效益非常巨大。

近年来由于能源形式趋于紧张,从2000年开始我国一些省市出现了电力供应紧张的状况,再加之工业用热需求增大,民用采暖和生活用热迅速增加以及政策的大力支持,我国热电联产的发展十分迅猛。

（1）热电厂优势热电联产的产品为电能和热能(蒸汽或热水),而凝汽式电厂和小火电产品为电能。

热电联产综合热效率和能源利用率很高, 规模中等。

凝汽式电厂热效率和能源利用率较高,规模较大工业锅炉和小火电效率较低, 浪费能源,规模较小。

热电联产和凝汽式电厂能很好地处理“四废”(废气、废尘、废水和废渣)。

热电厂供热与分产供热锅炉相比较效率、管道效率相差较大,远大于区域供热锅炉房。

热电厂由于集中供热带来的热网散热损失较小(一般为5%)平均低于区域供热锅炉房供热管路热损失（2）我国热电厂发展存在的问题热电厂拥有众多优点，当然也有不利于运行的地方。

热电厂发展速度太快,供热负荷不落实,名为热电,实为火电。

由于大中城市及近郊区,原则上不准建设火电项目。

因此,一些企业甚至地方政府为了上项目,假借热电之名,许诺的供热负荷不落实,或者热负荷不够,不能满足国家规定的要求。

配套热网建设滞后,集中供热无法同步实施。

许多地区不能形成比较完善的管道系统,主要是是由于热网建设一般由地方配套,但有些地方财政困难,导致管网无法同时建成并同时投运,造成供热范围内能耗高、污染重的小锅炉无法拆除，区域环境综合整治落不到实处。

现有热电厂凝结水回收很少,水资源浪费比较严重。

目前各热电厂的凝结水回收率普遍是很低的, 水的循环利用率太低,多数厂凝结水回收率在10%以下, 很多热电厂甚至根本就无回水装置,造成了水资源的极大浪费。

冬季环境效益明显,夏季环境影响增大。

对于以生活热负荷为主的冬、夏季供热负荷差别较大的热电厂来说,在实施集中供热的区域,因为取缔了污染重、分散的小锅炉,冬季环境空气质量虽然得到了明显改善,然而在夏季,这些热电厂变为纯火力发电厂,而且大型热电机组的污染物排放量大,因此形成冬季改善环境质量,夏季加剧环境污染负荷的现象。

4、高效清洁的超超临界发电厂尽管热电循环可以达到较高的热效率, 但是在大型电厂周围具有足够巨大的热负荷的机会并不是很多，而如果输送给远距离用户又会增加很大的成本。