火电厂

thermal power plant

利用煤、石油、天然气等固体、液体燃料燃烧所产生的热能转换为动能以生产电能的工厂。按燃料的类别可分为燃煤火电厂、燃油火电厂和燃气火电厂等。按功能又 可分为发电厂和热电厂。发电厂只生产并供给用户以电能；而热电厂除生产并供给用户电能外，还供应热能。按服务规模可分为区域性火电厂、地方性火电厂以及流 动性列车电站。区域性电厂装机容量较大，一般建造在燃料基地，如大型煤矿附近。又称坑口电厂。其电能通过长距离的输电线路供给用户。地方性电厂多建在负荷 中心，需经长距离运进燃料，它生产的电能供给比较集中的用户。火电厂还按蒸汽压力分为低压电厂（蒸汽初压力约为0.12～1.5兆帕（MPa））、中压电 厂(2～4MPa）、高压电厂（6～10MPa）、超高压电厂（12～14MPa） 、亚临压力电厂（ 16～18MPa ）和超临界压力电厂（22.6MPa）。在全世界范围内，火电厂的装机容量约占总装机容量的70％ ，发电量约占总发电量的80％ ，1989年，中国火电厂的装机容量占总装机容量的74.27％，发电量占总发电量的79.7％，预计到2000年仍会保持相近的比例。可见火电厂对国民 经济的发展和人民生活水平的提高都起着重大作用。1875年法国巴黎北火车站建成世界上{dy}座火电厂并开始发电，采用很小的直流电机xx附近照明用电。美 国、俄国、英国也相继建成小火电厂。1886年，美国建成{dy}座交流发电厂。1882年，中国在上海建成一座装有1台12KW直流发电机的火电厂，供电灯 照明用。

燃料构成 火电厂的燃料构成决定于国家资源情况和能源政策。20世纪80年代以后，中国火电厂的燃料主要是煤。1987年，火电厂发电量的87％是煤电，其余13％ 是烧油或其他燃料发出的。有烟煤资源或依赖进口煤的国家，其火电厂主要燃用烟煤，因其热值高、易燃。其他煤种占较大比重的国家，有用褐煤（德国、澳大利 亚）、无烟煤（前苏联、西班牙、朝鲜等）的；中国燃用煤一半以上是烟煤，贫煤次之，无烟煤在10％以下。一些国家还根据石油国际市场的情况，采用燃油和天 然气发电机组。除蒸汽机组外，还有的用燃气轮机和内燃机发电机组。70年代以来，燃气-蒸汽联合循环机组发电的火电厂得到重视。

组成与流程 现代化火电厂是一个庞大而又复杂的生产电能与热能的工厂。它由下列5个系统组成：①燃料系统。②燃烧系统。③汽水系统。④电气系统。⑤控制系统。在上述系 统中，最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机，它们安装在发电厂的主厂房内。主变压器和配电装置一般装放在独立的建筑物内或户外，其他辅助设备如给水系统、 供水设备、水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等，有的安装在主厂房内，有的则安装在辅助建筑中或在露天场地。火电厂基本生产过程是，燃料在锅炉中燃烧， 将其热量释放出来，传给锅炉中的水，从而产生高温高压蒸汽；蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力，以驱动发电机输出电能。到80年代为止，世界上{zh0}的 火电厂的效率达到40％，即把燃料中40％的热能转化为电能。


在上述系统的所有设备中，最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机，它们安装在发电厂的主厂房内。主变压器和配电设备一般是安装在独立的建筑物内和户外；其他 辅助设备如给水系统、供水设备、水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等，有的安装在主厂房内，有的则是安装在辅助建筑中或在露天场地。
火电厂生产电能的流程如图所示（以燃煤电厂为例）。

火电厂
火力发电的基本生产过程是,燃料在锅炉中燃烧,将其热量释放出来，传给锅炉中的水，从而产生高温高压蒸汽；蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力，以驱动发电机输出电能。
大中型燃煤的火电厂，一般采用煤粉炉，其生产过程是:将进厂的原煤经碎煤机破碎、磨煤机磨成煤粉,用热风吹送，喷入锅炉炉膛，通过煤粉燃烧生成的高温 烟气,首先加热炉膛内的水冷壁管与过热器管,然后经过烟道内的再热器、省煤器和空气预热器而进入除尘器，在xx烟气中的飞灰之后，通过烟囱排入大气。
水在锅炉炉膛内生成饱和蒸汽，通过过热器时，继续被烟气加热而变为过热蒸汽，经主蒸汽管送入汽轮机，并在汽轮机内膨胀作功后，进入凝汽器凝结成水。该 凝结水经低压回热加热器进入除氧器，再经给水泵、高压加热器送入锅炉。从汽轮机某个中间级抽出一部分蒸汽，分别送入回热加热器和除氧器，供回热给水和加热 除氧。为了补偿蒸汽和水的损失，还须将经过化学处理的补充水加入除氧器，除氧器出来的水才能供给锅炉使用。为使蒸汽在凝汽器内凝结成水，还必须不断用循环 水泵将冷却水送入凝汽器中的冷凝管内进行热交换，这就又形成一个冷却水系统。冷却水或直接来自江、河、湖泊并排放入江、河、湖泊，或在冷却塔式喷水池中与 大气进行热交换以重复使用。
过热蒸汽进入汽轮机以后，推动转子转动，带动发电机旋转发电，再通过一系列电气设备及输电线路送至用户。这就是一般的大中型凝汽式燃煤火电厂的生产过程。
运行 　近代火电厂由大量各种各样的机械装置和电工设备所构成。为了生产电能和热能，这些装置和设备必须协调动作，达到安全经济生产的目的。这项工作就是火电厂 的运行。为了保证炉、机、电等主要设备及各系统的辅助设备的安全经济运行，就要严格执行一系列运行规程和规章制度。
火电厂的运行主要包括3个方面,即起动和停机运行、经济运行、故障与对策。火电厂运行的基本要求是保证安全性、经济性和电能的质量。
就安全性而言，火电厂如不能安全运行，就会造成人身伤亡、设备损坏和事故，而且不能连续向用户供电，酿成重大经济损失。保证安全运行的基本要求是：① 设备制造、安装、检修的质量要优良；②遵守调度指令要求，严格按照运行规程对设备的启动与停机以及负荷的调节进行操作；③监视和记录各项运行参数，以便尽 早发现运行偏差和异常现象，并及时排除故障；④巡回监视运行中的设备及系统是否处于良好状态，以便及时发现故障原因，采取预防措施；⑤定期测试各项保护装 置，以确保其动作准确、可靠。
就经济性而言，火电厂的运行费用主要是燃料费。因此，采用高效率的运行方式以减少燃料消耗费是非常重要的。具体措施有以下3点。
①滑参数起停。滑参数起动可以缩短起动时间，具有传热效果好、带负荷早、汽水损失少等优点。滑参数停机可以使机组快速冷却，缩短检修停机时间，提高设备利用率和经济性。
②加强燃料管理和设备的运行管理。定期检查设备状态、运行工况，进行各种热平衡和指标计算，以便及时采取措施减少热损失。
③根据各类设备的运行性能及其相互间的协调、制约关系，维持各机组在具有{zj0}综合经济效益的工况下运行；在电厂负荷变动时，按照各台机组间{zj0}负荷分配方式进行机组出力的增、减调度。
电厂在安全、经济运行的情况下，还要保证电能的质量指标，即在负荷变化的情况下，通过调整以保持电压和频率的额定值，满足用户的要求。
火电厂效率 　是衡量火电厂运行水平的一个重要指标。火电厂所需的能量是通过煤、石油或天然气等燃料的燃烧得来的。但是，燃料中所蕴藏的全部能量（即燃料的发热量）并 不是{bfb}的都能转换为电能。到80年代为止，世界上{zh0}的火电厂也只能把燃料中40％左右的热能转换为电能。这种把热能转换为电能的百分比，称为火电 厂效率。以燃煤火电厂为例，如以锅炉燃用煤的发热量为100％,则各种蒸汽参数电厂的能量损失和火电厂效率大致如表所示。

火电厂
保护与控制 　火电厂中锅炉、汽轮机、发电机之间的关系极为密切。任何一个环节出现事故都会影响电厂的安全经济运行。因此，为了保证火电厂的安全经济运行，必须装备完善的保护控制装置和系统。基本的保护方式有以下3种。
①联锁保护:当某一设备或工况出现异常现象时,相关联的设备联动跳闸，切除有故障的设备或系统，备用的设备或系统立即投入运行。
②继电器组成的保护：以热工参量和电气参量的限值，以及设备元件的条件联系为动作判据，采用各种继电器组成保护回路，对某一设备或系统进行保护。
③固定的保护装置:有机械的、电动的保护装置,如锅炉的安全门、汽轮机的危急保安器、电机的过电压保护器等。
近代的单元机组均采用综合保护连锁系统，即将机、炉、电的分别保护与单元的整体保护系统相互协调，形成一个完善的保护系统。
火电厂的基本控制方式有以下3种。
①就地控制：锅炉、汽轮机、发电机及辅助设备就地单独进行控制。这种方式适用于小型电厂。
②集中控制：将锅炉、汽轮机、发电机联系起来进行集中控制。例如大型电厂采用的机、炉、电单元的集中控制。
③综合自动控制：将电厂的整个生产过程作为一个有机整体进行控制，以实现全盘自动化。
80年代，大型电厂多采用单元机组。对于单元机组自动调节系统的主要控制方式有以下3种。
①锅炉跟踪调节方式：由电力负荷指令操作调节汽轮机的阀门，以控制发电机的出力。而在锅炉方面则调节燃料输入，保证其产生的蒸汽在流量和参数方面满足汽轮机的需要。
②汽轮机跟踪调节方式：以电力负荷指令控制燃料的输入，改变锅炉出力；对于汽轮机，则通过调节汽压以决定负荷。
③机、炉协调控制方式：将机、炉、电作为一个统一整体进行控制，以机、炉共同调整机组的负荷来适应外界负荷变化的要求。
现代化电厂多采用程序控制，以提高自动化水平。程序控制是将生产过程中大量分散的操作，按辅机与热力系统的工艺流程划分为若干有规律的程序进行控制，并结合保护、联锁条件，使运行人员通过少数开关式按钮，即可由程控系统自动完成控制系统的操作。
随着计算机应用的日益扩大，特别是微机及微处理器的发展，现代火电厂的自动化已实现以小型机、微机和微处理器为基础的分层综合控制方式。