二、火力发电厂的基本生产过程

这里介绍的是汽轮机发电的基本生产过程。

火力发电厂的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然气）。我国的火电厂以燃煤为主，过去曾建过一批燃油电厂，目前的政策是尽量压缩烧油电厂，新建电厂全部烧煤。

火力发电厂由三大主要设备——锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。其生产过程简介如下。

1. 燃烧系统

燃烧系统如图 2－l 所示，包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等。煤由皮带输送到锅炉车间的煤斗，进入磨煤机磨成煤粉， 然后与经过预热器预热的空气一起喷入炉内燃烧，将煤的化学能转换成热能，烟气经除尘器清除灰分后，由引风机抽出，经高大的烟囱排入大气。炉渣和除尘器下部的细灰由灰渣泵排至灰场。

1. 汽水系统

汽水系统流程如图 2－2 所示，包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵

等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。

水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热，成为具有规定压力和温度的过热蒸汽，然后经过管道送入汽轮机。

在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动，冲击汽轮机的转子，以额定转速（3000r／min）旋转，将热能转换成机械能，带动与汽轮机同轴的发电机发电。

在膨胀过程中，蒸汽的压力和温度不断降低。蒸汽做功后从汽轮机下部排出。排出的蒸汽称为乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽轮机的乏汽被冷却水冷却，凝结成水。

凝汽器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器，提高水温并除去水中的氧（以防止腐蚀炉管等），再由给水泵进一步升压，然后进入高压加热器，回到锅炉，完成水—蒸汽—水的循环。给水泵以后的凝结水称为给水。

汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失，因此，必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补给水进入除氧器，同凝结水一块由给水泵打入锅炉。

1. 电气系统

电气系统如图 2－3 所示，包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。

发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化，其电压一般在 10～ 20kV 之间，电流可达数千安至 20kA。因此，发电机发出的电，一般由主变压器升高电压后，经变电站高压电气设备和输电线送往电网。极少部分电，通过厂用变压器降低电压后，经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、水泵等各种辅机设备和照明等用电。

1. 火力发电厂的效率提高

在火力发电厂中，汽轮机组容量越大，效率越高。汽轮机组单机容量的增大是随蒸汽参数提高而实现的。蒸汽参数就是蒸汽的压力和温度，其单位分别是帕（Pa）和摄氏度（℃）。

最早的汽轮机组是低温、低压机组。随着科学技术的进步，汽轮机组逐渐发展为中温中压、高温高压、超高压、亚临界压力、超临界压力机组，现在正发展超超临界压力机组。水的临界压力是 227.98×105Pa

（225 大气压），该值以上的压力称为超临界压力，172.25×105Pa（170～ 210 大气压）一般称为亚临界压力。水的压力越高，水的沸点（也称饱和温度）也越高。在临界压力下，水加热到沸点 374℃（称临界温度）时， 一下子全部变成饱和蒸汽。此时，饱和蒸汽和饱和水的比重相同，两种状态没有任何区别。

目前，我国火力发电厂采用的蒸汽参数和相应的机组容量的关系如表 2－1 所示。

表 2－1 我国火力发电厂采用的蒸汽参数和相应的机组容量的关系

提高火电厂效率，必须减少生产过程中的热量损失。火电厂热量损失主要是汽轮机乏汽热损失，以中温中压机组为例，每公斤汽轮机进汽的热含量为 3.308×103kJ（790 大卡），而每公斤乏汽在凝汽器内损失的热量约为 2.093×103kJ（500 大卡），这是火电厂效率低的主要原因。

提高火电厂的效率措施除提高锅炉、汽轮机等设备的制造、运行水平外，主要是提高蒸汽参数和采用中间再热。进入汽轮机的蒸汽参数越高，含的热量也越高，但是汽轮机排出的乏汽损失的热量因蒸汽参数的提高却变化不大。这样蒸汽参数提高后，转变为机械能的热量相对增加， 从而可提高火力发电的效率。

中间再热就是把在汽轮机高压缸内已经部分膨胀做功后降低了汽压、汽温的蒸汽，再送回锅炉内的中间再热器中重新加热到初蒸汽温度， 然后再引回到汽轮机的中、低压缸继续做功，这样可提高效率 5％～6％， 同时可降低汽轮机低压缸中蒸汽的水分，有利于安全运行。因此，超高压以上的机组普遍采用中间再热。

提高火电厂效率的另一途径是利用供热式汽轮机的抽汽或乏汽供生产或生活用，从而减少排到凝汽器中的热量损失。这种热电联产方式， 发电效率可达 50％～80％。

目前世界上大多数国家，绝大多数机组采用亚临界压力；采用超临界压力机组最多的国家主要是美国、日本和原苏联。我国引进的超临界压力的 600MW 机组已投入运行。日本于 1990 年建成 2 台容量为 700MW 的超临界压力机组，发电效率为 40.6％，其蒸汽参数为 310×105Pa、566

／566／566℃，居于现阶段汽轮机发电的领先地位。