火力发电厂介绍：分类及工作原理

一、火电厂的概念

火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂。其基本原理是利用燃料的化学能使锅炉产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机做功，推动汽轮机转子转动将热能转变为机械能，汽轮机转动再带动发电机转子旋转，在发电机内将机械能转换成电能。火电厂的全景如图2-3所示。

图2-3　凝汽式火电厂全景

二、火电厂分类

火力发电厂的分类方法较多，主要有以下几种：

（1）按燃料分，可分为燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂和生物能源发电厂等。

（2）按蒸汽压力和温度分，可分为中低压发电厂（3.92MPa，450℃）、高压发电厂（9.9MPa，540℃）、超高压发电厂（13.83MPa，540℃）、亚临界压力发电厂（16.77MPa，540℃）和超临界压力发电厂（22.11MPa，550℃）。

（3）按原动机分，可分为凝汽式汽轮机发电厂、燃汽轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽—燃汽轮机发电厂等。

（4）按输出能源分，可分为凝汽式发电厂和热电厂。

（5）按发电厂装机容量分，可分为小容量发电厂（100MW以下）、中容量发电厂（100～250MW）、大中容量发电厂（250～1000MW）和大容量发电厂（1000MW以上）。

三、火力发电厂生产过程(www.xing528.com)

火电厂的容量大小各异，具体形式也不尽相同，但就其生产过程来说却是相似的。图2-4是凝汽式燃煤电厂的生产过程示意图。

1.燃烧系统

燃煤通过皮带从煤场运至煤斗，然后送至磨煤机磨成煤粉。煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧，燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。从空气预热器排出的热空气，一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。

图2-4　凝汽式火电厂生产过程示意图

2.汽水系统

除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器，水受到热烟气的加热后进入锅炉顶部的汽包内。锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸气，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。

3.电气系统

汽轮机的转子与发电机的转子通过联轴器连在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。

四、火力发电的优、缺点

优点：火力发电技术成熟，成本较低，对地理环境要求低。

缺点：火力发电环境污染大，可持续发展前景暗淡，耗能大，效率低。