第二章 火力發(fā)電——第一節(jié) 火電廠的生產(chǎn)過程和評價

1、第二章第二章 火力發(fā)電火力發(fā)電第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程第二節(jié)第二節(jié) 鍋爐設(shè)備鍋爐設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 汽輪機設(shè)備汽輪機設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程 在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中存在著三種形式的能在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中存在著三種形式的能量轉(zhuǎn)換：量轉(zhuǎn)換：在鍋爐中燃料的化學(xué)能在鍋爐中燃料的化學(xué)能 轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?；轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?在汽輪機中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)樵谄啓C中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)?機械能；機械能；在發(fā)電機中機械能轉(zhuǎn)變在發(fā)電機中機械能轉(zhuǎn)變 為電能。為電能。鍋爐、汽輪機和發(fā)電機稱為火力發(fā)電廠的三大主機。鍋爐、汽輪機和發(fā)電機稱為火力發(fā)電廠的三大主機。600MW600MW亞臨界機組原則性熱力系統(tǒng)

2、圖亞臨界機組原則性熱力系統(tǒng)圖( (原則性汽水系統(tǒng)圖原則性汽水系統(tǒng)圖) )第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程發(fā)電廠的評價發(fā)電廠的評價v安全可靠性評價安全可靠性評價基本要求基本要求v環(huán)境評價環(huán)境評價社會要求社會要求v熱經(jīng)濟性評價熱經(jīng)濟性評價煤（效率）煤（效率）v技術(shù)經(jīng)濟性評價技術(shù)經(jīng)濟性評價錢（成本）錢（成本） v單位裝機容量造價：單位裝機容量造價： 元元/kW/kWv供電成本：供電成本： 元元/ /kW.hkW.h 整個發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率整個發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率鍋爐效率：鍋爐效率：b b，90%-94%90%-94%管道效率：管道效率： p p ，96%-98%96%-98%左右左右汽輪機效

3、率：汽輪機效率： i i ，35%-50% 35%-50% （含循環(huán)效率）（含循環(huán)效率）機械效率：機械效率： m m ，99%99%發(fā)電機效率：發(fā)電機效率： g g ，98%-99%98%-99%gmipbLcpQBPe3600第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程一、熱經(jīng)濟性評價一、熱經(jīng)濟性評價QbQpQcQmQgQcp3600Pe凝汽式電廠的熱流圖凝汽式電廠的熱流圖指標(biāo)：指標(biāo)：發(fā)電指標(biāo)：發(fā)電指標(biāo)：發(fā)電效率發(fā)電效率發(fā)電煤耗率：每發(fā)一度電所消耗的煤發(fā)電煤耗率：每發(fā)一度電所消耗的煤發(fā)電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：每發(fā)一度電所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：每發(fā)一度電所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤gmipbLcpQBPe36

4、00)(123. 0hkWkgbcpscp第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程一、熱經(jīng)濟性評價一、熱經(jīng)濟性評價指標(biāo)：指標(biāo)：供電指標(biāo)：供電指標(biāo)：廠用電率：廠用電率：供電效率：供電效率：供電煤耗率：每供一度電所消耗的煤供電煤耗率：每供一度電所消耗的煤供電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：每供一度電所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤供電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：每供一度電所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤)1 ()(3600apcpLapQBPapPe)()1 (123. 0hkWkgbbapscpapsapeapapPP第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程一、熱經(jīng)濟性評價一、熱經(jīng)濟性評價火力發(fā)電采用的是化石燃料，其化學(xué)成分非?；鹆Πl(fā)電采用的是化石燃料，其化

5、學(xué)成分非常復(fù)雜，燃燒產(chǎn)物的排放不可避免會對環(huán)境造成污復(fù)雜，燃燒產(chǎn)物的排放不可避免會對環(huán)境造成污染，其中常規(guī)燃煤電廠的污染最為嚴(yán)重。染，其中常規(guī)燃煤電廠的污染最為嚴(yán)重。 按元素分析按元素分析煤的成分有：煤的成分有： 碳碳(45(459090) )、氫、氫(1.5(1.56 6) )、 氧氧(0.5(0.53030) )、氮、氮(0.3(0.3 3.53.5) )、 硫硫(0.5(0.52 2) )、水分、水分(2(25050) ) 燃燒后剩下的不可燃灰分燃燒后剩下的不可燃灰分(10(105050) )， 其中可燃成分是碳、氫、硫，其中可燃成分是碳、氫、硫，二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及

6、治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程表表1 1 燃燒系統(tǒng)排放物及其對環(huán)境的影響燃燒系統(tǒng)排放物及其對環(huán)境的影響1 1粉塵粉塵 灰渣灰渣: : 從爐膛下部排出一部分從爐膛下部排出一部分( (較大顆粒較大顆粒) ) 。 飛灰飛灰: 80: 80一一9090 飛灰表面帶有飛灰表面帶有硫酸鹽、微量金屬和有機化合物硫酸鹽、微量金屬和有機化合物( (有些是致癌的物有些是致癌的物質(zhì)，增加了毒性質(zhì)，增加了毒性) )，特別是粒徑小于，特別是粒徑小于1010m m的粉塵難以沉降，在大氣中的粉塵難以沉降，在大氣中長時間漂浮長時間漂浮( (漂塵漂塵) )可直接進入人體呼吸器官，造成更大的危害?？芍苯舆M入人體呼

7、吸器官，造成更大的危害。 措施：措施：采用靜電除塵，效率在采用靜電除塵，效率在9999以上，老機組的水膜式，除塵效果以上，老機組的水膜式，除塵效果差，只有差，只有9595以下。以下。 通過改裝高效除塵器是減少粉塵的有效措施。通過改裝高效除塵器是減少粉塵的有效措施。 PM2.5PM2.5問題提出后，需要增加更好的除塵方式。問題提出后，需要增加更好的除塵方式。二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程2. 2. 硫氧化物硫氧化物 ( SO( SOx x ):):排煙中主要是排煙中主要是SOSO2 2，和少量的和少量的SOSO3 3。 危害：危害：對人的眼

8、睛和肺以及植物的葉片帶來損傷。濃度高的對人的眼睛和肺以及植物的葉片帶來損傷。濃度高的SOSO2 2造成呼吸系統(tǒng)造成呼吸系統(tǒng)疾病甚至死亡，使農(nóng)作物減產(chǎn)或植被枯萎。在大氣中與霧、飄塵等發(fā)生化學(xué)疾病甚至死亡，使農(nóng)作物減產(chǎn)或植被枯萎。在大氣中與霧、飄塵等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成硫酸煙霧，其毒性比反應(yīng)形成硫酸煙霧，其毒性比SOSO2 2大大4 42020倍，危害性特別大倍，危害性特別大 SOSO2 2氧化為氧化為SOSO3 3與與水結(jié)合成硫酸霧，會造成酸雨。酸雨會對環(huán)境帶來廣泛的危害，造成巨大的水結(jié)合成硫酸霧，會造成酸雨。酸雨會對環(huán)境帶來廣泛的危害，造成巨大的經(jīng)濟損失。經(jīng)濟損失。 治理：治理：目前電廠主要采用煙

9、氣脫硫技術(shù)燃燒后煙氣脫硫，在煙氣排入大氣前目前電廠主要采用煙氣脫硫技術(shù)燃燒后煙氣脫硫，在煙氣排入大氣前用氫氧化物，氨，石灰石粉等物質(zhì)吸收或吸附煙氣中的用氫氧化物，氨，石灰石粉等物質(zhì)吸收或吸附煙氣中的SOx SOx ，使之轉(zhuǎn)化為石，使之轉(zhuǎn)化為石，硫酸銨，硫酸或硫，在硫酸銨，硫酸或硫，在“十一十一. .五五”期間得到了廣泛的應(yīng)用。期間得到了廣泛的應(yīng)用。二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程3 3氮氧化物氮氧化物(NOx)(NOx) 排煙中的氮氧化物主要是排煙中的氮氧化物主要是NONO、少量的、少量的N0N02 2和極少量和極少量N N2 20 0，通

10、常，通常NOxNOx是指是指NONO及及NONO2 2，是，是“十二十二. .五五”期間的主要治理目標(biāo)。期間的主要治理目標(biāo)。危害危害: : 形成光化學(xué)煙霧和吸收電磁波，最后在大氣中形成硝酸鹽，降低天空的亮形成光化學(xué)煙霧和吸收電磁波，最后在大氣中形成硝酸鹽，降低天空的亮度以及遠處物體的反差；有害于人體身心健康，特別是呼吸系統(tǒng)；排入大氣度以及遠處物體的反差；有害于人體身心健康，特別是呼吸系統(tǒng)；排入大氣的的NOx NOx 全部轉(zhuǎn)化成硝酸或過氧酰荃硝酸鹽，通過沉降進入生態(tài)系統(tǒng)。全部轉(zhuǎn)化成硝酸或過氧酰荃硝酸鹽，通過沉降進入生態(tài)系統(tǒng)。措施：措施：降低燃燒溫度、欠氧燃燒、采用流化床燃燒技術(shù)（其燃燒溫度低降低

11、燃燒溫度、欠氧燃燒、采用流化床燃燒技術(shù)（其燃燒溫度低(850(850900900左右左右) )，NOxNOx的生成量比懸浮燃燒的鍋爐低得多）。的生成量比懸浮燃燒的鍋爐低得多）。二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程4 4二氧化碳二氧化碳(CO(CO2 2) )危害：危害：二氧化碳在大氣中的壽命為二氧化碳在大氣中的壽命為5050200200年，被認(rèn)為是造成全球年，被認(rèn)為是造成全球氣溫升高的氣溫升高的“溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)”氣體中的主要氣體。目前減少二氧化氣體中的主要氣體。目前減少二氧化碳排放技術(shù)還處于研究試驗階段。根據(jù)京都議定書，我國溫室碳排放技術(shù)還處

12、于研究試驗階段。根據(jù)京都議定書，我國溫室氣體（氣體（COCO2 2）排放的形勢是非常嚴(yán)峻的。）排放的形勢是非常嚴(yán)峻的。措施：措施：提高一次能源利用效率；二氧化碳分離技術(shù)。提高一次能源利用效率；二氧化碳分離技術(shù)。二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程5 5排水熱污染排水熱污染 凝汽器的冷卻水量非常大凝汽器的冷卻水量非常大( (汽輪機的排汽的汽輪機的排汽的5050100100倍倍) )，采用直流冷卻系統(tǒng)時，冷卻水直接取自江、河、湖、海、水庫，采用直流冷卻系統(tǒng)時，冷卻水直接取自江、河、湖、海、水庫，排出的水溫一般要升高排出的水溫一般要升高8 81010

13、，會引起水體熱污染。，會引起水體熱污染。二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程6 6廢水廢水 補給水化學(xué)除鹽系統(tǒng)和凝結(jié)水處理系統(tǒng)的補給水化學(xué)除鹽系統(tǒng)和凝結(jié)水處理系統(tǒng)的酸堿廢水、酸堿廢水、煤場煤場雨排水雨排水、灰場排水、灰場排水、鍋爐啟動和運行期的化學(xué)清洗廢液鍋爐啟動和運行期的化學(xué)清洗廢液等。等。廢廢水含有廢酸、廢堿、懸浮物、油脂、有機污染物、富營養(yǎng)污染水含有廢酸、廢堿、懸浮物、油脂、有機污染物、富營養(yǎng)污染物、微量元素，排入水體均會造成不同程度的污染。物、微量元素，排入水體均會造成不同程度的污染。措施：措施：主要通過廢水處理系統(tǒng)加以凈化或回收再利用

14、。主要通過廢水處理系統(tǒng)加以凈化或回收再利用。二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程7 7灰渣灰渣 燃煤電廠每天產(chǎn)生的大量灰渣，目前還不能全部加以綜合利用，燃煤電廠每天產(chǎn)生的大量灰渣，目前還不能全部加以綜合利用，因此，必須有很大的儲灰場。因此，必須有很大的儲灰場。 灰渣中含有灰渣中含有硅、鋁、鐵、鈣、鎂硅、鋁、鐵、鈣、鎂等多量元素和等多量元素和砷、鉻、鎘、鉛砷、鉻、鎘、鉛等微量元素。這些物質(zhì)經(jīng)水浸泡和雨淋，均會不同程度地等微量元素。這些物質(zhì)經(jīng)水浸泡和雨淋，均會不同程度地溶入水中，溶入水中，灰水排入地表水體或滲入地下水均會污染水體。灰水排入地表水體或

15、滲入地下水均會污染水體。 措施：措施：灰渣的利用方式很多，并有一定的經(jīng)濟效益，加大灰渣綜合利灰渣的利用方式很多，并有一定的經(jīng)濟效益，加大灰渣綜合利用的力度是減少灰渣污染最有效的措施。用的力度是減少灰渣污染最有效的措施。二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程8 8噪聲噪聲 火電廠是一個噪聲源相對集中、噪聲輻射量大、火電廠是一個噪聲源相對集中、噪聲輻射量大、噪聲種類繁多的場所，如鍋爐排汽噪聲高達噪聲種類繁多的場所，如鍋爐排汽噪聲高達114114170dB170dB，不過影響主要在廠區(qū)。不過影響主要在廠區(qū)。 措施：措施：通過對設(shè)備的運行管理、系統(tǒng)的改進、加裝隔通過對設(shè)備的運行管理、系統(tǒng)的改進、加裝隔聲罩等方法以降低噪聲。聲罩等方法以降低噪聲。二、火電廠的污染及治理二、火電廠的污染及治理第一節(jié)第一節(jié) 火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程9 9放射性污染放射性污染 某些煤中含有少量的