一、火力發(fā)電1、三大主機(jī)與能量轉(zhuǎn)換火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣等燃料生產(chǎn)電能的工廠。火電廣的三大主機(jī)是指鍋

一、火力發(fā)電

1、三大主機(jī)與能量轉(zhuǎn)換

火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣等燃料生產(chǎn)電能的工廠。

火電廣的三大主機(jī)是指鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。

鍋爐—化學(xué)能到熱能的轉(zhuǎn)換

鍋爐是利用燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能,把工作介質(zhì)(水)加熱到具有一定的溫度和壓力的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。電廠鍋爐的作用是把給水加熱成過熱蒸汽。

電廠鍋爐具有容量大、參數(shù)高、效率高、自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)。

鍋爐由本體和輔助系統(tǒng)組成。

本體包括燃燒系統(tǒng)(爐)和汽水系統(tǒng)(鍋),其中燃燒系統(tǒng)由燃燒室(爐膛)、燃燒器、空氣預(yù)熱器、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、煙囪等設(shè)備組成;汽水系統(tǒng)由汽包、水冷壁、省煤器、過熱器、再熱器等設(shè)備組成。

輔助系統(tǒng)包括制粉系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)、除塵設(shè)備、脫硫脫硝設(shè)備、鍋爐構(gòu)架及一些鍋爐附件(如安全門、水位計(jì)、吹灰器、儀表等)

電廠鍋爐的工作過程如下：

(1)冷空氣由送風(fēng)機(jī)送入空氣預(yù)熱器加熱后分為兩部分,其中一部分送入磨煤機(jī)作為干燥劑,另一部分送入燃燒器助燃。

(2)原煤經(jīng)處理后送入制粉系統(tǒng)磨制成煤粉(流化床鍋爐用煤經(jīng)破碎即可,不需制成煤粉),送入燃燒室進(jìn)行燃燒。

(3)給水經(jīng)省煤器加熱升溫,由蒸發(fā)受熱面(水冷壁)吸熱將給水轉(zhuǎn)變?yōu)槠旌衔锘蛉哭D(zhuǎn)變?yōu)樗魵?由過熱器過熱后送入汽輪機(jī)高壓缸做功,做功后的鰲汽送回鍋爐再熱器進(jìn)行再熱,之后送入汽輪機(jī)中壓缸繼續(xù)做功。

不同型式的鍋爐,雖然結(jié)構(gòu)和工作過程會(huì)有一些差異,但其基本工作原理都是相同的。

汽輪機(jī)——熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換

汽輪機(jī)是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的葉輪式旋轉(zhuǎn)原動(dòng)機(jī)。

汽輪機(jī)由靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成。靜止部分包括基礎(chǔ)、臺(tái)板、

汽缸、噴嘴、隔板、汽封和軸承等部件。轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括主軸、葉片、葉輪、靠背輪和盤車裝置等部件。

蒸汽在汽輪機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換有兩個(gè)過程,首先在噴嘴中將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能,然后在葉片中將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能,噴嘴和葉片是汽輪機(jī)能量轉(zhuǎn)換的主要部件。

發(fā)電機(jī)—機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換

發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備,通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子由定子鐵芯、繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、繞組、轉(zhuǎn)軸等部件組成。

汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過連軸器連在一起。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子另一端的勵(lì)磁機(jī)產(chǎn)生的勵(lì)磁電流送至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中,使轉(zhuǎn)子周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),磁場(chǎng)也是旋轉(zhuǎn)的。發(fā)電機(jī)定子內(nèi)的導(dǎo)線就會(huì)切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生電流。這樣,發(fā)電機(jī)便將汽輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

2、火電廠生產(chǎn)過程

燃燒系統(tǒng)由輸煤、黁煤、給粉、鍋爐內(nèi)燃燒、除塵、脫硫等組成。由皮帶輸送機(jī)從煤場(chǎng)將煤送到原煤倉(cāng),再經(jīng)過給煤機(jī)進(jìn)入制粉系統(tǒng)進(jìn)行磨制,磨好的煤粉通過空氣預(yù)熱器來(lái)的熱風(fēng),送到鍋爐進(jìn)行燃燒。燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過除塵器后送至脫硫裝置,再經(jīng)過引風(fēng)機(jī)送到煙囪排入大氣。

汽水系統(tǒng)：水在鍋爐中被加熱成蒸汽,經(jīng)過熱器進(jìn)一步加熱后變成過熱蒸汽,再通過主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)。由于蒸汽不斷膨脹,高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。在蒸汽不斷做功的過程中,蒸汽壓力和溫度不斷降低,最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻,凝結(jié)成水。凝結(jié)水集中在凝汽器下部,由凝結(jié)水泵打至低壓加熱器,再經(jīng)過除氧器除氧,由給水泵將預(yù)加熱并除氧后的水送至高壓加熱器,經(jīng)過加熱后的熱水打入鍋爐。

發(fā)電機(jī)發(fā)出的電分為兩路,一路送至廠用電變壓器,另一路經(jīng)升壓站升壓后送入電網(wǎng)。

3、火電廠廢棄污染與防治對(duì)策

火電廠廢氣主要為燃料燃燒后生成的煙氣,煙氣中含有的二氧化與硫、氮氧化物、煙塵、重金屬等一次污染物,通過煙囪排放,經(jīng)過大策氣擴(kuò)散后對(duì)空氣環(huán)境造成影響,同時(shí)部分二氧化硫、氮氧化物等氣態(tài)污染物會(huì)通過大氣化學(xué)作用形成酸雨、細(xì)顆粒物等二次污染物。煙塵控制現(xiàn)代火電廠均采用高效除塵設(shè)備,如電除塵器、布袋除塵器、電袋復(fù)合除塵器等煙氣脫硫煙氣脫硫按脫硫劑是否以溶液(漿液)狀態(tài)進(jìn)行脫硫,分為濕法與干法。濕法脫硫包括石灰石-石膏濕法、海水法、氨法等;干法脫硫包括煙氣循環(huán)流化床法、噴霧干燥法、活性炭吸附法等。煙氣脫硫是國(guó)際上從根本上控制二氧化硫排放普遍采用的技術(shù)方法,其中石灰石-石膏濕法是煙氣脫硫的主流工藝,中國(guó)90%以上的火電機(jī)組采用此法。

氮氧化物控制氮氧化物控制技術(shù)可分為低氮燃燒控制技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)。低氮燃燒控制技術(shù)是控制鍋爐燃燒過程中氮氧化物的生成反應(yīng),其技術(shù)包括采用低氨燃燒器、燃料再燃和煙氣再循環(huán)等。煙氣脫硝技術(shù)主要有以氨或尿素為還原劑的選擇性催化還原法(SCR)選擇性非催化還原法(SNR)、活性炭吸附法等,其中SCR法是煙氣脫硝技術(shù)中應(yīng)用最廣泛、應(yīng)用比例最高的技術(shù)。

二、水力發(fā)電

水力發(fā)電是利用河流、湖泊等位于高處的水流至低處,將其中所含勢(shì)能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)的動(dòng)能,然后依靠水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

1、主要設(shè)備

水電站是完成水力發(fā)電的工廠，主要由攔河壩、壓力水管、水輪發(fā)電機(jī)組、廠房及變壓器等升壓設(shè)備組成。

能量轉(zhuǎn)換：水的勢(shì)能 水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能 電能。

2、發(fā)電原理及特點(diǎn)

河川的水經(jīng)由攔水壩攝是由攔水設(shè)施積蓄后,經(jīng)過壓力隧道、壓力鋼管等水路設(shè)施送至電廠,當(dāng)機(jī)組須運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電時(shí),打開主閥,后開啟導(dǎo)翼使水沖擊水輪機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。如果要調(diào)整發(fā)電機(jī)組的出力,則可以通過調(diào)整導(dǎo)翼的開度增減水量來(lái)達(dá)成,發(fā)電后的水由尾水路回到河道,供給下游使用。

水力發(fā)電效率高,發(fā)電成本低,機(jī)組啟動(dòng)快,調(diào)節(jié)容易。水力發(fā)電是綜合利用水資源的一個(gè)重要組成部分,與航運(yùn)、養(yǎng)殖、灌溉、防洪和旅游組成水資源綜合利用體系。缺點(diǎn)是建廠時(shí)間長(zhǎng),建造費(fèi)用高,需筑壩移民等,基礎(chǔ)建設(shè)投資大。

三、風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電是利用自然能源的大氣為工作介質(zhì),將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)發(fā)電的。

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)輪,發(fā)電機(jī)、齒輪箱、塔架、對(duì)風(fēng)裝置、剎車裝置和控制系統(tǒng)等組成。

能量轉(zhuǎn)換:風(fēng)的動(dòng)能→風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能→電能。

2、發(fā)電原理及特點(diǎn)

風(fēng)力發(fā)電的原理是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片旋轉(zhuǎn),再通過增速齒輪箱將旋轉(zhuǎn)的速度提升,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的。依據(jù)目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù),風(fēng)速大約是3m/s(微風(fēng)的程度),便可以開始發(fā)電。

主要優(yōu)點(diǎn)是;清潔,可再生,永不枯竭,風(fēng)電場(chǎng)基建周期短、裝機(jī)規(guī)模靈活。缺點(diǎn)是:聲大,占用大片土地,風(fēng)速不穩(wěn)定,不可控,目前成本仍然很高,影響鳥類活動(dòng)等。

四、太陽(yáng)能發(fā)電

太陽(yáng)能發(fā)電可分為太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電。太陽(yáng)能熱發(fā)電是利用匯聚的太陽(yáng)光，把水燒至沸騰變?yōu)樗魵猓缓笥脕?lái)發(fā)電。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是指利用太陽(yáng)能電池直接把光能轉(zhuǎn)化為電能，是我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電的主要形式。

1、主要設(shè)備

太陽(yáng)能光伏發(fā)電的主要設(shè)備有太陽(yáng)能電池、蓄電池、控制器和逆變器。太陽(yáng)能電池主要分為晶體硅電池和薄膜電池。

能量轉(zhuǎn)換:太陽(yáng)能→電能。

2、發(fā)電原理及特點(diǎn)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電的原理:光伏效應(yīng)就是光生伏特效應(yīng),指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程;其次是形成電壓的過程。有了電壓,就像筑高了大壩,如果兩者之間連通,就會(huì)形成電流的回路。

主要優(yōu)點(diǎn)有:太陽(yáng)能資源沒有枯竭危險(xiǎn),且資源分布廣泛,受地域限制小,太陽(yáng)能電池主要的材料—硅,原料豐富,無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件,沒有噪聲,穩(wěn)定性好,維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單,維護(hù)費(fèi)用低,系統(tǒng)為組件,可在任何地方快速安裝,無(wú)污染。缺點(diǎn)是:太陽(yáng)能照射的能量分布密度小,年發(fā)電時(shí)數(shù)較低,不能連續(xù)發(fā)電,受季節(jié)、晝夜以及陰晴等氣象狀況影響大,精準(zhǔn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)發(fā)電量比較困難,光伏系統(tǒng)的造價(jià)較高等。

四、核能發(fā)電

核能發(fā)電是利用核反應(yīng)堆中核裂變(或核聚變)所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。核能發(fā)電時(shí)存在大量放射性物質(zhì),需要特殊的防護(hù)設(shè)施。

1、主要設(shè)備

核電站主要設(shè)備有核反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)、冷凝器及發(fā)電機(jī)等。

能量轉(zhuǎn)換:核燃料的核能→熱能→蒸汽的熱能→汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能

發(fā)電原理及特點(diǎn)：核反應(yīng)產(chǎn)生的巨大能量被反應(yīng)堆主泵驅(qū)動(dòng)進(jìn)入反應(yīng)堆的一回路冷卻劑吸收。一回路冷卻劑再流進(jìn)蒸汽發(fā)生器傳熱管束內(nèi),將吸收的熱量傳給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的給水,使之轉(zhuǎn)變成蒸汽,驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。降溫后的一回路冷卻劑被主泵送回堆芯,形成與二回路隔離開的一回路主系統(tǒng)。

2、特點(diǎn):

(1)消耗燃料少。一座100萬(wàn)kW的壓水堆核電站,每年只需消耗低濃縮鈾25~30,遠(yuǎn)低于同容量火電廠消耗的約300萬(wàn)t原煤。

(2)是清潔能源。核電站生產(chǎn)過程不排出CO2和S02,不會(huì)造成空染

(3)經(jīng)濟(jì)性日益提高。建設(shè)費(fèi)用昂貴曾是阻礙核電發(fā)展的重要因素，核電的特點(diǎn)是前提投入高、生產(chǎn)周期場(chǎng)，但運(yùn)營(yíng)成本低。