火電廠燃燒的煤通常是動力煤,其分類方法主要是根據(jù)煤的干無灰揮發(fā)分含量。一般而言,凡以發(fā)電、機車推進、鍋爐燃燒等為目的的發(fā)電用煤,均屬于動力煤。動力煤具有以下特性:
煤特性:煤特性是指煤的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、元素含量(碳、氫、氧、氮、硫)、熱值、著火溫度、可磨性、粒度等。這些指標直接相關(guān)燃燒、加工(如煤粉)、運輸和儲存。
灰分性質(zhì):灰分性質(zhì)是指煤灰的化學成分、其在高溫下的性質(zhì)及其比電阻。這些特性對燃燒后的清潔度、鋼材的腐蝕和煤灰的去除都有很大的影響。
火力發(fā)電煤質(zhì)要求:低熱值大于4186.8千焦/千克的煤矸石可用作沸騰鍋爐的燃料。火電對煤質(zhì)的要求除了發(fā)熱量外,還包括灰熔點高低、造渣難易程度、可磨系數(shù)等。鏈式鍋爐燃料需要注意堵煤率等指標。
熱電轉(zhuǎn)換過程的三個步驟
第一步:將化學能轉(zhuǎn)化為熱能。在鍋爐中燃燒化石燃料會產(chǎn)生熱能,該熱能被水吸收并轉(zhuǎn)化為水蒸氣。
第二步:將熱能轉(zhuǎn)化為機械能。熱蒸汽產(chǎn)生的推力驅(qū)動汽輪機旋轉(zhuǎn)。
第三步:將機械能轉(zhuǎn)化為電能。利用汽輪機的轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,通過切割磁力線來發(fā)電。
火力發(fā)電過程
煤通過電磁鐵和碎煤機送入煤倉之間的煤斗,然后進入磨煤機進行粉磨。將合格的煤粉送入粉倉,最后由粉碎機將煤粉噴入燃燒器,送入鍋爐燃燒。
火力發(fā)電廠
火力發(fā)電廠,火力發(fā)電廠,是利用可燃物(我國主要的火力發(fā)電廠是燃煤的)作為燃料來發(fā)電的工廠。其基本生產(chǎn)過程是:燃料燃燒時,加熱水產(chǎn)生蒸汽,將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為熱能,蒸汽壓力帶動汽輪機轉(zhuǎn)動,熱能轉(zhuǎn)化為機械能,然后汽輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn),將機械能轉(zhuǎn)化為電能。
現(xiàn)代火力發(fā)電廠是一個大型而復雜的發(fā)電廠,可產(chǎn)生電力和熱量。根據(jù)燃料、原動機、蒸汽壓力、裝機容量等不同維度,火電廠可分為多種類型。隨著火電技術(shù)的不斷提高,火電廠的建設(shè)和運行也在逐步適應(yīng)低能耗減排的社會發(fā)展要求。
火力發(fā)電的三種類型
汽輪機發(fā)電:首先將燃料送入鍋爐,同時將空氣送入鍋爐?;瘜W處理后的給水注入鍋爐,燃料燃燒釋放的熱量將水變成高溫、高壓的蒸汽,帶動汽輪機旋轉(zhuǎn)做功,帶動發(fā)電機發(fā)電。熱電聯(lián)產(chǎn)方式是利用原動機的排汽(或?qū)S贸槠?為工業(yè)生產(chǎn)或居民生活供熱。
燃氣輪機發(fā)電:壓縮空氣被壓氣機壓入燃燒室,與噴入的燃料混合并霧化發(fā)電廠及電力系統(tǒng),燃燒形成高溫氣體,進入燃氣輪機膨脹做功,帶動燃氣輪機葉片旋轉(zhuǎn)并帶動發(fā)電機發(fā)電。
柴油機發(fā)電:燃油由噴油泵和噴油器以高壓方式噴入氣缸,形成霧狀,與空氣混合燃燒,帶動柴油機旋轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機發(fā)電。
火力發(fā)電廠五系統(tǒng)
燃料系統(tǒng):完成燃料輸送、儲存和準備的系統(tǒng)。燃煤電廠有卸煤設(shè)施、煤場、裝煤設(shè)施、煤倉、給煤機、磨煤機等設(shè)備;燃油電廠配備油箱、加熱器、油泵、輸油管道等設(shè)備。
燃燒系統(tǒng):主要由鍋爐燃燒室、送風裝置、給煤裝置、排灰排渣裝置等組成。主要作用是完成燃料的燃燒過程,并將燃料中所含的能量以熱能的形式釋放出來,用于加熱鍋爐中的水。主要工藝有煙氣工藝、通風工藝、排灰渣工藝等。
蘇打水系統(tǒng):主要由給水泵、循環(huán)泵、給水加熱器、冷凝器等組成,其作用是利用燃料的燃燒將水變成高溫高壓的蒸汽,使水循環(huán)水。主要工藝有蘇打水工藝、補給水工藝、冷卻水工藝等。
電氣系統(tǒng):主要由發(fā)電廠主接線、汽輪發(fā)電機、主變壓器、配電設(shè)備、開關(guān)柜、發(fā)電機引線、蓄電池直流系統(tǒng)、通訊設(shè)備、照明設(shè)備等組成?;竟δ苁潜WC負載或電力系統(tǒng)按電能質(zhì)量要求供電。主要流程包括供電流程和工廠供電流程。
控制系統(tǒng):主要由鍋爐及其輔助系統(tǒng)、汽輪機及其輔助系統(tǒng)、發(fā)電機及電氣設(shè)備、輔助系統(tǒng)組成。主要工作流程包括汽輪機的自動啟停、自動提速控制過程和鍋爐燃燒控制過程。
火電廠的核心設(shè)備主要包括鍋爐、汽輪機和發(fā)電機,這些設(shè)備安裝在電廠主樓內(nèi)。主變及配電設(shè)備一般安裝在獨立建筑和室外,其他輔助設(shè)備,如水處理設(shè)備、除塵設(shè)備、燃料儲運設(shè)備等,安裝在主廠房或附屬建筑內(nèi)和開放空間。
發(fā)電設(shè)備的程序控制是根據(jù)輔機和熱力系統(tǒng)的工藝流程,將生產(chǎn)過程中大量分散的作業(yè),分成若干規(guī)律的程序進行控制和保護。動作保護分為聯(lián)鎖保護、繼電保護和固定保護。運行控制分為就地控制、集中控制和綜合自動控制。
發(fā)電環(huán)節(jié):多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電技術(shù)
熱電聯(lián)產(chǎn):熱電聯(lián)產(chǎn)是利用熱機或發(fā)電站同時產(chǎn)生電能和有用熱量。熱電聯(lián)產(chǎn)是燃料的熱力學有效利用。該技術(shù)將發(fā)電后的余熱用于工業(yè)制造或利用工業(yè)制造的余熱發(fā)電,最大限度地提高能源利用率。由于傳統(tǒng)發(fā)電機的效率僅為30%左右,高達70%的燃料能源轉(zhuǎn)化為無用的熱能,而汽電共生可重復利用行業(yè)內(nèi)30%以上的熱能,使燃料利用率可達60%以上。
冷、熱、電聯(lián)產(chǎn):熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是一種從能源中心同時產(chǎn)生熱、電和冷,并為區(qū)域及其周邊設(shè)備提供熱、電和冷的設(shè)備。汽輪機發(fā)電系統(tǒng)除發(fā)電外,抽汽或排汽可用于生產(chǎn)過程和生活供暖,部分電能或熱能經(jīng)制冷系統(tǒng)轉(zhuǎn)換,滿足生產(chǎn)冷卻需要和生活。該系統(tǒng)不僅使一次能源的能量得到梯級利用,而且提高了相關(guān)設(shè)備的利用率。是一種節(jié)能、經(jīng)濟的供能方式。當供應(yīng)區(qū)域較小時(如建筑群),
發(fā)電:四種新的發(fā)電技術(shù)
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù):成熟的清潔高效煤電技術(shù)IGCC(自行車)是一體化煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),是一種將煤氣化技術(shù)與高效聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進電力系統(tǒng)。它由煤氣化凈化和燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電兩部分組成。第一部分主要設(shè)備包括氣化爐、空分裝置、氣體凈化設(shè)備(含硫回收裝置);第二部分的主要設(shè)備是燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、汽輪機發(fā)電系統(tǒng)。與傳統(tǒng)煤電技術(shù)相比,IGCC集煤氣化和燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)于一體,具有發(fā)電效率高、污染物排放量低,二氧化碳捕集成本低。最有前途的清潔高效煤電技術(shù)。
超臨界和超超臨界機組:具有較高的節(jié)能環(huán)保性能的火電廠超臨界機組和超超臨界機組是指鍋爐中工作流體的壓力。鍋爐內(nèi)工作流體全部為水,水的臨界壓力為22.臨界溫度為374.15;在這個壓力和溫度下,水和蒸汽的密度相同,稱為水的臨界點。如果爐膛內(nèi)工作流體的壓力低于此壓力,則稱為亞臨界鍋爐。如果壓力高于這個壓力,就是超臨界鍋爐。爐內(nèi)蒸汽溫度不低于593或蒸汽壓力不低于31兆帕.超超臨界。在工程中,
大型風冷發(fā)電技術(shù):廣泛應(yīng)用于缺水地區(qū),風冷發(fā)電機組利用強制空氣作為熱源的載體,達到冷卻設(shè)備的目的。目前電廠使用的空冷系統(tǒng)主要有三種,即直接空冷、外置冷凝器間接空冷系統(tǒng)和混合冷凝器間接空冷系統(tǒng)。其中,直接風冷多采用機械通風。在同等水資源條件下,使用風冷機組可擴大裝機數(shù)倍。風冷機組已廣泛應(yīng)用于缺水地區(qū)新建火電機組。產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
大型中心纖維體電站:提高煤炭利用效率循環(huán)流化床(CFB)是將大量固體顆粒懸浮在運動流體中,使顆粒具有流體的一些明顯特征,這種流固接觸狀態(tài)稱為固體流動程式化。循環(huán)流化床鍋爐具有優(yōu)良的低負荷運行能力,適用于電網(wǎng)負荷調(diào)峰。建設(shè)大型中心纖維體電站,可燃燒煤矸石、細煤、泥炭、劣質(zhì)煤,提高煤炭綜合利用效率,同時減少廢煤矸石和劣質(zhì)煤的占地煤炭,減少環(huán)境污染。
儲能調(diào)頻:發(fā)展前景廣闊
傳統(tǒng)火電機組的功率調(diào)整需要經(jīng)過化學能、熱能、動能、電能的一系列轉(zhuǎn)換。采用鋰電池等儲能技術(shù)輔助機組調(diào)頻,可以將響應(yīng)時間從幾分鐘縮短到幾秒,大幅度提高調(diào)頻性能指標K值,穩(wěn)定機組輸出,降低損耗和單位能耗。據(jù)國際機構(gòu)測算,儲能調(diào)頻對火電機組的替代效果可達25倍。此外,火電附加儲能可以降低煤耗和火電廠機組磨損。
儲能參與調(diào)頻的良好效果,使其在全球主要電力市場得到大規(guī)模應(yīng)用。火電儲能調(diào)頻發(fā)展對新型儲能示范起到了積極作用。隨著新能源滲透率的提高發(fā)電廠及電力系統(tǒng),儲能參與新能源調(diào)頻有望成為電力調(diào)頻的重要手段,具有廣闊的發(fā)展前景。
煙氣處理技術(shù):煙氣脫硫
在煙氣脫硫技術(shù)路線中,根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物的物質(zhì)形態(tài)不同,可分為濕法、半干法和干法三種。石灰石-石膏濕法應(yīng)用最為普遍,其技術(shù)優(yōu)勢在于吸收劑來源廣泛、煤炭適應(yīng)性強、價格低廉、副產(chǎn)品可回收利用。
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煙氣處理技術(shù):煙氣脫硝
燃煤煙氣脫硝處理可以理解為通過金屬催化劑作用的可逆反應(yīng),顯著提高了正反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。因此,確保煙氣溫度在催化劑的有效溫度窗口內(nèi)非常重要,否則反應(yīng)轉(zhuǎn)化率會明顯下降。由于剛從鍋爐排出的煙氣溫度是最合適的,根據(jù)煙氣進入催化反應(yīng)器前是否經(jīng)過除塵裝置,催化反應(yīng)器的布局可分為兩種:高塵內(nèi)容布局和低塵內(nèi)容布局。其中,高含塵量布置是主流方式。
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