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發(fā)電耗煤原理
煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒放出的熱量,將水加熱成具有一定壓力和溫度的蒸汽,然后蒸汽沿道進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)一起高速旋轉(zhuǎn),從而發(fā)電。在汽輪機(jī)中做完功的蒸汽排入冷汽器中并凝結(jié)成水,然后被凝結(jié)水泵送入除氧器。水在除氧器中被來自抽氣管的汽輪機(jī)抽汽加熱并除去所含氣體,后又被給水泵送回鍋爐中重復(fù)參加上述循環(huán)過程。顯然,在這種火力發(fā)電廠中存在著三種型式的能量轉(zhuǎn)換過程:在鍋爐中煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能,在汽輪機(jī)中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的主要設(shè)備----鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī),被稱為燃燒發(fā)電廠的三大主機(jī),而鍋爐則是三大主機(jī)中基本的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。
不過,在送進(jìn)鍋爐燒灼之前,還需要由磨煤機(jī)將煤炭磨成不規(guī)則的細(xì)小煤炭顆粒,其顆粒平均在0.05-0.01mm,其中20-50um(微米)以下的顆粒占絕大多數(shù)。這是因?yàn)槊悍垲w粒很小,表面很大,能吸附大量的空氣,且具有一般固體所未有的性質(zhì)----流動(dòng)性。煤粉的粒度趙小,含濕量越小,其流動(dòng)性也越好,但煤粉的顆粒過小細(xì)小或過于干燥,則會(huì)產(chǎn)生煤粉自流現(xiàn)象,使給煤機(jī)工作特性不穩(wěn),給鍋爐運(yùn)行的調(diào)整操作造成困難。另外煤粉與氧氣接觸而氧化,在一定可能發(fā)生煤粉自燃。在制粉系統(tǒng)中,煤粉是由于氣體來輸送的,氣體和煤粉的混合物一火花就會(huì)使火源擴(kuò)大而產(chǎn)生較大壓力,從而造成煤粉的爆炸。
由煤粉制備系統(tǒng)制成的的煤粉經(jīng)煤粉燃燒進(jìn)入爐內(nèi),燃燒器是煤粉爐的主要燃燒設(shè)備。燃燒器的作用有三個(gè):一是保證煤粉氣流噴入爐膛后迅速著火,二是使一、二次風(fēng)能夠強(qiáng)烈混合以保證煤粉充分燃燒,三是讓火焰充滿爐瀉膛而減少死滯區(qū)。煤粉分流經(jīng)燃燒器進(jìn)入爐膛后,便開始了煤的燃燒過程。燃燒過程的三個(gè)階段與其他爐型大體相同,所不同的是,這種爐型燃燒前的準(zhǔn)備階段和燃燒階段時(shí)間很短,而燃盡階段時(shí)間相對(duì)較長。
供熱耗煤原理
一般發(fā)電廠都采用凝汽式機(jī)組,只生產(chǎn)電能向用戶供電,工業(yè)生產(chǎn)和人們生活用熱則由特設(shè)的工業(yè)鍋爐及采曖鍋爐房單獨(dú)供應(yīng),這種能量生產(chǎn)方式稱為熱、電分產(chǎn)。但是熱電廠卻采用供熱式機(jī)組,除了供應(yīng)電能以外,同時(shí)還利用汽輪機(jī)抽汽或排汽來滿足生產(chǎn)和生少上所需熱量,這種能量生產(chǎn)方式稱為熱電聯(lián)產(chǎn)。在熱電聯(lián)產(chǎn)中燃料化學(xué)能則轉(zhuǎn)變?yōu)楦呶粺崮芟扔脕戆l(fā)電(高品位熱能),然后使用做過功的低品位熱能向用戶供熱,這符合按質(zhì)用能和綜合用能的原則。
由于熱電廠供熱規(guī)模蠣,可以采用高參數(shù)高效率的大型鍋爐(熱效率為85%以上),從而使能源利用效益得到較大的提高,節(jié)省了燃料,另外,供熱的季節(jié)性和時(shí)段性與用電峰谷變化相適應(yīng),適合多種熱電比的變化,可根據(jù)熱或電的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)從而增加年設(shè)備利用小時(shí),可以充分發(fā)揮熱電機(jī)組的盜用,而且輸配電損耗低。
在環(huán)境污染方面,由于熱電廠集中供熱而使用煤量減少,排污量也減少,城內(nèi)運(yùn)煤除灰的麻煩也減少了,而且大容量鍋爐備有高效除塵設(shè)備和高煙囪,使環(huán)境法污染程度大為降低。
因此,熱電廠具有一次能源利用比較合理,做到按質(zhì)供能、梯級(jí)用能、能盡其用,使地區(qū)的整個(gè)能量供應(yīng)系統(tǒng)節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。
電廠利用煤的熱值,把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。發(fā)熱量是影響電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主要因素。電廠設(shè)計(jì)建廠時(shí),要求有固定的供煤基地,根據(jù)不同煤質(zhì)進(jìn)行電廠的鍋爐設(shè)計(jì)。一旦建成投產(chǎn),煤質(zhì)符合鍋爐設(shè)計(jì)的要求,鍋爐效率才能充分發(fā)揮。電力部門一般要求煤的發(fā)熱量(Qnet,ar)大于20.9lMJ/kg(不包括褐煤),可波動(dòng)5%,粒度為小于25mm末煤或小于50mm混煤,揮發(fā)分(Vdaf,大于20%,硫分(St,d)小于1.0%,外在水分(Mt)小于10%,干式除渣灰熔融性軟化溫度(ST)大于1250℃。煤的發(fā)熱量的高低,影響到電廠原料煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、爐膛容積、煙道、通風(fēng)量、集塵及排渣等各個(gè)環(huán)節(jié),直接影響電廠建設(shè)投資和生產(chǎn)成本。
從廣義上來講,凡是以發(fā)電、機(jī)車推進(jìn)、鍋爐燃燒等為目的,產(chǎn)生動(dòng)力而使用的煤炭都屬于動(dòng)力用煤,簡(jiǎn)稱動(dòng)力煤。
火力發(fā)電廠燃用的煤通常稱為動(dòng)力煤,其分類方法主要是依據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分進(jìn)行分類。就動(dòng)力煤類別來說,主要有褐煤、長焰煤、不粘結(jié)煤、貧煤;氣煤以及少量的無煙煤。從商品煤來說,主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。劣質(zhì)煤主要指對(duì)鍋爐運(yùn)行不利的多灰分(大于40%)低熱值(小于15.73兆焦/千克)的煙煤、低揮發(fā)分(小于10%)的無煙煤、水分高熱值低的褐煤以及高硫(大于2%)煤等。燃用劣質(zhì)煤是火電廠對(duì)社會(huì)的一項(xiàng)貢獻(xiàn)。
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