热力发电设备及运行.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,热力发电设备及运行,2009.6.9,1,该课程在电力调度中的作用,安全调度,考虑机组变工况运行的热力特性、基于机组寿命的电力调度,经济调度,要充分考虑机组变工况运行的经济性，根据机组运行特性进行调度,2,授课内容,热力发电厂基本概念；,热力发电厂主要设备及生产过程；,热力发电厂典型热力系统；,热力发电厂的运行。,3,第一篇热力发电厂基本概念,一、热力发电厂简介,二、发电厂基本热力循环,三、发电厂主要经济指标,4,一、热力发电厂简介,电力工业在国民经济中的地位和作用,电力生产的特点及基本要求,各种类型的热力发电厂,国内外电力工业的技术政策及发展概况,1,2,3,4,5,电力工业在国民经济中的地位和作用,1,(,一,),电力工业在国民经济中的地位,电力弹性系数,是指,:,电力工业年增长速度与国民经济总产值年增长速度的比值，,这个比值通常应在,1.0,以上,也就是说电力工业的发展速度，要比国民经济的发展速度快一些。,(,二,),电力工业在国民经济中的作用,电能作为动力，能不断提高工农业生产的机械化，自动化程度，促进各行业的技术进步；电能可以提高劳动生产率，改善工作环境和劳动者的工作条件；电能可改善人民的物质文化生活水平。,6,电力生产的特点及基本要求,2,保护环境,控制污染,节约能源,安全可靠,力求经济,保证电能质量,电力生产,基本要求,7,各种类型的热力发电厂,3,火力发电厂,热力发电厂,类型,其他类型的发电厂,8,火力发电厂的分类,按火电厂供电，供热的产品分,1,按使用的一次能源分,2,按火电厂的服务规模分,3,按锅炉、汽轮机的蒸汽初参数分,4,发电厂和热电厂,燃煤电厂、燃油电厂、余热电厂,电力系统中发电厂、孤立电厂、,自备电厂,亚临界、超临界、超超临界,9,其他类型的发电厂,原子能发电厂,(,核电站,),太阳能发电厂,地热发电厂,10,国内外电力工业的技术政策发展概况,4,(,一,),我国发展电力工业的技术政策,(,二,),国外电力工业发展概况,国外电力工业发展总趋势是向,“,三大,”,，,“,三高,”,的方向发展。,(1),调整产业结构、优化资源配置,(2),切实加强电网建设，积极推进全国联网。,(3),依靠科学进步，加快技术改造。,(4),高度重视节约与环保。,(5),进一步深化改革用电管理体制。,“,大电厂、大机组、大电网,”,“,高参数、高电压、高度自动化,”,11,二、发电厂基本热力循环,朗肯循环,循环热效率,提高循环热效率的途径？,改变蒸汽参数,优化热力循环,回热、再热,提高初蒸汽参数、,降低排汽参数,12,三、发电厂主要经济指标,纯凝汽式发电厂的经济指标,热电厂的经济指标,13,纯凝汽式发电厂的经济指标,汽耗量,蒸汽量,热量,煤量,热耗量,热耗率,煤耗率,煤耗量,汽耗率,14,热电厂的经济指标,在发电厂里利用在汽轮机中作过功的蒸汽的热量供给外界热用户，这种在同一动力设备中同时生产电能和热能的生产过程称为热电联产，这种形式的发电厂称为,热电厂,。,热电厂的热经济指标比凝汽式电厂复杂的多，其主要原因是热电联产汽流在汽轮机中先发电后再去供热；而电、热两种能量产品的质量不等价。作为热电厂的热经济指标应既能反映热电厂能量转换过程中的技术完善程度，又能反映电厂总的经济性；既便于在凝汽式机组间进行比较，也应便于在热电厂间比较，而且要计算简便。,遗憾的是迄今还没有满足上述要求的单一的热电厂用的热经济指标,，只能采用热电厂总的热经济指标和热电厂分项计算的热经济指标来进行评价。,15,“,以热定电,”,的原则,热电行业在发电方面，由于机组容量小、单位造价高没有优势，,它的优势在于向城市供热,。热电行业存在发展的基本条件就是它在代替分散锅炉房为城市供热过程中减少大气污染、提高能源利用率、提高供热质量和人民生活质量的独到作用。因而，这就决定了,热电厂要以热为主，要体现以热定电原则。,热电厂以热为主,，热电联产，以热定电，它为节约能源，改善环境，缓解电力供需紧张局面，提高城市现代化水平发挥了重要作用，并取得了巨大的社会效益、经济效益和环境效益。,16,节能调度,国务院办公厅关于转发发展改革委等部门节能发电调度办法（试行）的通知,国办发,200753,号各省、自治区、直辖市人民政府，国务院各部委、各直属机构：发展改革委、环保总局、电监会、能源办,节能发电调度办法（试行）,已经国务院同意，现转发给你们，请认真贯彻执行。改革现行发电调度方式，开展节能发电调度，对于减少能源消耗和污染物排放，推动国民经济又好又快发展，具有重要意义。发展改革委要会同有关部门认真组织试点，并做好与电力市场建设的衔接，积极推进电价改革，逐步建立销售电价与上网电价联动机制。试点省（区、市）人民政府及其有关部门要认真落实节能发电调度的各项措施，妥善解决小机组减发后的相关问题。未开展试点的地区，要全面推行差别电量计划，做好实施节能发电调度的准备工作。国务院办公厅,17,所谓,节能发电调度,，是指以节能减排为核心目标，在保障电力可靠供应的前提下，按照各类不同容量发电机组的供电能耗水平，从低能耗机组排到高能耗机组依次安排发电。,节能调度,节能发电调度是电力运行调度的一次重大改革，改革的方向是彻底改变中国现有的对各类发电机组平均分配发电量的调度模式，实现电力节能调度。,18,节能调度,中国的能源战略是重要举措，目前中国平均每千瓦时的供电煤耗比发达国家高出,60,70,克标准煤，火电厂耗水率每千瓦时比国际先进水平高出,40,多。全国每年火电的发电量为,2,万亿度，仅此一项每年将浪费,1.2,亿,1.4,亿吨标准煤，占全国每年能源消耗总量的,5,以上。,改革之后，,“,单位能耗,”,和,“,污染物排放,”,两个指标成为调度的最重要依据，即在同类型火力发电机组中，调度将按照能耗水平由低到高排序，能耗水平相同时，按照污染物排放水平由低到高排序。,19,节能调度,选取江苏、河南、广东、四川、贵州五省进行试点。,电力调度发电优先顺序分别是：,可再生能源,，包括水电、风电、生物质能发电以及垃圾发电；核电；天然气发电，包括煤层气发电、煤气化发电、热电联产发电等；燃煤发电；燃油发电。,20,第二篇发电厂主要设备及生产过程,三大主机,汽轮机,发电机,锅炉,21,电厂锅炉设备,锅炉型号,1,SG1008/17.1550/550YM,锅炉本体,2,省煤器、水冷壁、过热器、再热器,22,电厂汽轮机设备,汽轮机型号,1,汽轮机本体,2,N300/16.7/535/535,静止部件：,转动部件：,主轴、叶轮、叶片、联轴器,汽缸、隔板、喷嘴、汽封,23,锅炉主要辅机,制粉系统：,给煤机、磨煤机,风烟系统：,送风机、空气预热器、引风机,除尘系统：,除尘器,24,润滑油系统：,油泵、油冷却器,凝结水系统：,凝汽器、凝结水泵、低压加热器,除氧器系统：,除氧器,给水系统：,给水泵、高压加热器,汽轮机主要辅机,25,26,电厂流程,27,电厂机房布置,28,电厂辅机图片,油泵,锅炉吹灰装置,燃烧器,29,电厂辅机图片,轴封加热器,磨煤机,蒸汽管道,30,电厂生产过程视频,31,第三篇发电厂典型热力系统,一、发电厂原则性热力系统的概念,热力系统分类：,按其应用目的和编制原则的不同，热力系统又分为,原则性热力系统,和,全面性热力系统,两种。,热力系统定义：,发电厂热力部分的主、辅设备按照热力循环顺序用管道和附件连接起来所构成的系统。,32,第三篇发电厂典型热力系统,二、机炉容量的配置,:,a.,在发电厂的型式和总装机容量已确定的情况下，对于与电力系统连接的发电厂，应根据电力负荷增长速度，电力系统的备用容量和电网结构等因素，,尽量选用单机容量较大的汽轮发电机组,，一般使单机容量为电网容量的,8,10,。对于个别电力负荷增长速度比较快的电网，可根据具体情况选用更大容量的机组，其,单机容量最大为电网容量的,15%,。,b.,锅炉台数与容量一般要求与汽轮机台数及容量相配合。,c.,机、炉容量的确定与机组的台数有关，为了便于生产管理，同一厂房内的机组台数一般不宜超过六台。,33,哈尔滨汽轮机厂制造,N600,16.67,537,537,型汽轮机配置,HG2008/18.24,型强制循环汽包炉,该机组的设计热耗为：,7875.6kj/(kw,h),三、原则性热力系统的举例,1.N600-16.67/537/537,型原则性热力系统,34,三、原则性热力系统的举例,2.N300-16.67/537/537,型原则性热力系统,35,发电厂热力系统视频,36,1,、电厂锅炉设备,2,、电厂汽轮机设备,3,、电厂原则性热力系统,4,、电厂主要生产过程,37,第四篇热力发电厂的运行,一、单元机组的启动,二、单元机组的停运,三、单元机组主要运行参数,五、单元机组的控制保护方式,四、单元机组调峰运行,六、单元机组典型事故处理,38,一、单元机组的启动,单元机组的启动方式,单元机组冷态滑参数启动过程,1,2,3,单元机组滑参数启动曲线,39,单元机组的启动方式,1,按蒸汽参数分,按金属温度分,金属温度,（苏联）,启动方式,停运时间,（美、日）,150,200,冷态启动,一周以上,200,350,温态启动,48h,350,450,热态启动,8h,450,极热态启动,2h,额定参数启动和滑参数启动,40,单元机组冷态滑参数启动过程,2,准备工作,锅炉点火升温升压,暖管,汽轮机冲转,机组并网并接带初始负荷,对设备进行检查；启动辅助设备和系统,初负荷暖机,暖机,升负荷至额定负荷,41,3,单元机组,冷态,滑参数启动曲线,42,3,单元机组,热态,滑参数启动曲线,43,二、单元机组的停运,单元机组的停运方式,单元机组滑参数停运过程,1,2,3,单元机组滑参数停运曲线,44,单元机组的停运方式,1,停运：,从机组带负荷运行到卸去全部负荷并且使设备达到静止状态的全过程。,正常停运,故障停运,额定参数停运,滑参数停运,一般故障停运,紧急故障停运,适用于临时检修,适用于机组大修,关闭主汽门的同时，破坏真空。,45,单元机组滑参数停运过程,2,准备工作,减负荷,发电机解列,转子惰走,投入盘车装置,减少燃料量；投入油枪；切换备用汽源,转速为,设备冷却,负荷为,防止转子热弯曲,46,3,单元机组滑参数停运曲线,47,三、单元机组主要运行参数,主汽温、主汽压,汽包水位,真空度,胀差,轴向位移,机组振动,48,四、单元机组调峰运行,电力负荷曲线,调峰机组的性能要求,1,2,3,调峰机组的运行方式,49,电力负荷曲线,1,电力系统是由若干个发电厂、变电站、送电线路、配电电网及电力用户组成，它使发电、输电和用户联系成一个有机的整体。电力系统经济调度的目的是提高电力系统运行经济水平。,在满足系统用电需要、安全运行及电能质量的条件下,，根据系统经济调度的准则，,在发电厂之间合理地分配负荷，使系统总的燃料消耗量最小，系统运行达到最大的经济效益。,电能是不便贮存的，电力系统中各发电机组发出功率的总和必须与电力系统的用电负荷保持一致。因此，掌握电力负荷与时间的关系,电力负荷曲线,，是电厂经济运行的基础。,电力系统的电力负荷曲线，是根据所在地区电力负荷特点与用电负荷大小预测出来的，而系统中并列运行的电厂，其负荷曲线是根据电力系统经济调度来决定的，它与电厂在系统中的地位和作用有关。,50,电力负荷曲线,1,图中实线表示夏季负荷，虚线表示冬季负荷。由于夏季农业用电所占比重较大，因而夏季日负荷比冬季日负荷大。曲线最高点为最大负荷,(,又称,高峰负荷,),。夏季最大负荷出现在,19,：,00,22,：,00,，此段时间内生活负荷与工业负荷相迭加。冬季日落较早，照明负荷出现也早，最大负荷出现在,18,：,00,22,：,00,。曲线最低部分称为最小负荷,(,又称,低谷负荷,),，此时仅有连续生产企业及路灯用电。日负荷曲线的最大负荷与最小负荷之差称为峰谷差。,日负荷曲线,51,电力负荷曲线,1,一年中最大负荷出现在,5,6,月份的农忙季节，最低负荷出现在年初的,1,2,月份。年平均负荷曲线下的面积反映了电力系统的全年发电量。最大电力负荷曲线既可以确定电力用户在一年中不同季节需要的最大功率，又可用于,拟定全年设备的检修计划,。,年负荷曲线,若电力系统内既有火电厂又有水电站，则可以在,1,2,月份的枯水季节安排水轮发电机组的检修，在,6,8,月份的丰水季节进行火力发电机组的检修。,52,基本负荷,电网负荷,调峰负荷,53,电力系统和发电厂的调峰就是,以最快的速度，最经济的调度手段，来改变机组的运行工况,，以适应用电负荷大幅度的变化。,随着高参数大容量机组日趋增多，我国电网容量逐渐扩大，加之用户种类及用电容量也不断增加，电力负荷峰谷差也越来越大，电力系统和发电厂的调峰任务更加繁重。目前，各大电网的峰谷差高达最大负荷的,50,以上，还有进一步增大的趋势。这就要求,300MW,及以上,大容量单元机组参与调峰,。,54,调峰机组的性能要求,2,快速启停能力强,低负荷运行能力好,负荷适应性好,55,单元机组调峰原则,由于频繁启停或受负荷大幅度波动的影响，调峰机组的部件必然要承受剧烈的温度变化和交变热应力，因而导致部件产生疲劳损耗，机组寿命缩短。为此，,单元机组调峰的原则,是：在保证安全调峰的前提下，机组在规定的服役年限内，应使其部件的可用寿命得到充分合理的使用和消耗，并使调峰引起的能量消耗最少。,调峰机组运行方式,56,3,调峰机组的运行方式,(1),低荷平带,。将机组暂时稳定在某一负荷下,(,一般在,50%,100,MCR),运行，以适应系统或发电厂负荷调峰的需要。注意不要低于,50,MCR,，否则锅炉燃烧不稳定。显然，这种调峰方式机组所承受的热冲击最小，部件寿命损耗最少。,(2),少汽无功运行,。采用停机不停炉方式，从相邻机组或厂用备用汽源引来蒸汽，维持汽轮机空转并冷却叶片，以使负荷低谷时机组处于温度较高的热备用状态，为低谷过后机组的快速启动创造条件。,(3),日启停两班制运行,。机组分两班轮流启停和运行，一般是白天运行，深夜停运，以适应系统和发电厂负荷大幅度变化的需要。,目前，欧美等发达国家因为煤钢比价较大，设备材料好，自动化程控水平高，多采用日启停，以降低能耗。我国由于国产机组自动化水平低，辅机缺陷突出，日启停劳动强度大，设备部件承受的热冲击较大，且煤钢比价较小，为保持设备的充分服役年限和减轻运行人员的操作强度，也为安全供电，多采用低荷平带的调峰方式。,57,五、单元机组的控制保护方式,控制,保护,负荷控制系统,锅炉炉膛安全监控系统,（,FSSS,）,汽轮机数字电液调节系统,（,DEH,）,单元机组的连锁保护：锅炉、汽轮机保护,58,负荷控制方式,分别控制,锅炉跟随,汽轮机跟随,锅炉跟随手动,汽轮机跟随手动,基础手动,协调控制,以锅炉跟随为基础,以汽轮机跟随为基础,综合型协调控制,单元机组的负荷控制方式,59,机炉协调控制的基本原则,1.,机组出力不足时，负荷控制系统能实现快速降负荷；,2.,当主要辅助设备发生故障,or,运行参数超限时，机组能根据设备运行情况调节机组输出功率；,3.,协调控制系统能实现定压,/,滑压、自动控制,/,手动的无扰切换。,提高机组负荷适应能力，维持主汽压在允许的范围内变动。,60,单元机组连锁保护,根据事故类型不同，相应的保护方式有三类：,（,1,）全局性的事故,【eg,：锅炉超压、灭火；送风机,or,引风机全部跳闸；汽包水位高,/,低,值,】,保护措施：,MFT,主燃料跳闸,（,2,）锅炉正常运行，汽轮发电机组发生故障,【,电网侧故障、汽轮机,or,发电机设备故障,】,保护措施：,FCB,机组快速减负荷,（,3,）锅炉主要辅机发生故障,【,一台引风机,or,送风机跳闸,】,保护措施：,RB,辅机故障减负荷,61,锅炉侧事故,炉膛灭火、炉膛爆燃、烟道再燃烧；,水冷壁爆管、过热器再热器爆管、省煤器爆管；,缺水事故、满水事故。,六、单元机组典型事故,62,汽轮机侧事故,动静部分发生摩擦、汽轮机叶片损坏,or,脱落、大轴弯曲、大轴断裂、汽轮机超速事故,六、单元机组典型事故,63,谢谢大家！,64,