热力发电厂以煤为燃料,是将化学能转化为电能吗?为什么?
热力发电厂以煤为燃料,煤在锅炉内燃烧,将锅炉里的水加热生成蒸汽,然后将来自锅炉的具有一定温度、压力的蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内,依次流过一系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功,将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械能,通过联轴器驱动发电机发电。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机排汽部分排出,排汽至凝汽器凝结成水,再送至加热器、经给水送往锅炉加热成蒸汽,如此循环。也就是蒸汽的热能在喷嘴栅中首先转变为动能,然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。
工作原理就是一个能量转换过程,即热能--动能--机械能--电能。最终将电发送出去。
煤从厂外进来,有通过皮带直接到锅炉煤斗,或者通过皮带存进煤场,再从煤场通过皮带到锅炉。当然这一路还要有除铁器、除大块、碎煤机等设备。锅炉煤斗的煤经过给煤机、磨煤机(流化床锅炉没有磨煤机,直接烧煤块)、粗粉分离器、进入炉膛燃烧(如果是中间储仓式制粉系统,粗粉分离器后还要经过细粉分离器到煤粉仓,煤粉经给煤机进炉膛燃烧)。
水从化学制水车间来,补到除氧器或者凝汽器。从凝汽器经过凝结水泵、轴封加热器、低压加热器、到除氧器,再经过高压加热器到锅炉的省煤器、水冷壁、汽包(直流锅炉没有汽包)、过热器到汽轮机高压缸,做完功再回到锅炉再热器加热,然后去汽轮机中、低压缸,到凝汽器冷却,这是一个完整的循环。
为什么有的电厂叫火电厂,有的电厂叫热电厂呢。这是电厂的作用不同的。火电厂只输出电能,热电厂即输出电能,还同时输出热能。也就是电厂的蒸汽经汽轮机后,还有很高的温度,热电厂就将这些蒸汽向周围居民供热,而火电厂则将这些蒸汽用于锅炉的预热。
电能被广泛应用在动力、照明、化学、纺织、通信、广播等各个领域,是科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力。电能在我们的生活中起到重大的作用。
用电的分类
谈到用电,主要分为城乡居民生活用电、工业用电等方面:城乡居民生活用电是指城镇居民和乡村居民照明及家用电器用电。
工业用电是指主要从事大规模生产加工行业的企业用电。三相380V供电,或者直接高压电线进户。
工业用电与居民用电的区别:工业用电大多使用三相电压,而民用电采用的是单相220VAC对居民供电,价格不同,工业用电价格高,在用电高峰期,往往因负荷过大而导致断电,而且工业用电的电压往往高于居民用电,也容易把家中的电器烧坏,存在极大的安全隐患。另外,如果断电后相当长的时间内难以恢复供电!
我国的用电结构尤为特殊,工业、商业、居民用电分布较为均衡,占比分别为32%、31%、31%。
我国大型的水电站
水电站是把水的位能和动能转换成电能的工厂。它的基本生产过程是:从河流高处或其他水库内引水,利用水的压力或流速冲动水轮机旋转,将重力势能和动能转变成机械能,然后水轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能。电站一般主要由挡水建筑物(坝)、泄洪建筑物(溢洪道或闸)、引水建筑物(引水渠或隧洞,包括调压井)及电站厂房(包括尾水渠、升压站)四大部分组成。
我国的几大水系都有知名的水电站:
长江上有三峡水电站、葛洲坝水电站等;黄河上有龙羊峡水电站、李家峡水电站、青铜峡水电站、小浪底水电站、三门峡水电站等;珠江上有大化水电站、红水河水电站、飞来峡水电站等;松花江上有著名的丰满水电站。还有很多水电站,有待网友们补充!
三峡水电站:即长江三峡水利枢纽工程,又称三峡工程。中国湖北省宜昌市境内的长江西陵峡段,与下游的葛洲坝水电站构成梯级电站。三峡水电站是世界上规模最大的水电站,也是中国有史以来建设最大型的工程项目。而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题,使它从开始筹建的那一刻起,便始终与巨大的争议相伴。三峡水电站的功能有十多种,航运、发电、种植等等。
小浪底水力发电站位于河南省洛阳市以北、济源市以南的黄河中游最后一段峡谷的出口处,上距三门峡水利枢纽130千米,下距郑州花园口128千米,是黄河干流在三门峡以下唯一能够取得较大库容的控制性工程。其开发目标以防洪、防凌、减淤为主,兼顾供水、灌溉和发电。与三门峡水库联合使用,可基本解除黄河下游凌汛威胁。
飞来峡水电站也叫飞来峡水利枢纽,位于清远市东北约40公里的北江河段上,是广东省最大的综合性水利枢纽工程。它主要以防洪为主,同时兼有发电、航运、供水和改善生态环境等作用,是北江流域综合治理的关键工程。
丰满水电站是我国建设最早的大型水电站,1937年日本侵占东北时期开工兴建,是当时亚洲规模最大的水电站。电站大坝坝高91米,坝长1080米,坝底宽60米,坝顶宽9-13.5米,坝体混凝土量194万立方米。2012年10月29日,丰满水电站全面治理(重建)工程正式开工。如今,新坝已经完工,旧坝也完成了拆除工程。新坝防洪能力是旧坝的两倍,发电能力是旧坝的1.5倍,总装机容量达到了148万千瓦。
我国的新能源发展速度很快,并且风电、太阳能发电数量都是全球最高。以2020年前11个月为例,全国发电量累计为66824.4亿千瓦时,但火力发电量依然占据主导地位。按发电数量来看,水力发电排在第二名,前11个月达到了11378.2亿千瓦时,占全国发电总量的比例约为17%。
我国的水电站也不少,为什么发电总量最大的还是火电站?
据相关统计,火力发电量在2020年前11个月累计高达47095.9亿千瓦时,这个电量占全国发电总量的70.5%以上,也就是占比在七成以上,仅仅火力发电总量超过了美国所有类型的发电量的总和。
其实,大家都有一个疑问,我国有那么多的大型的水电站,为何我们的火电占比如此之高呢?
第一方面:火电相对来说比较便宜。虽然水力发电也很便宜,但受到的限制还是挺大,建造成本大、周期比较长,维护费用也比较高,仅三峡工程就历经了近20年的时间才完全建成,再者,我国水系比较发达,却并不是所有地方都能建设水电大坝的。当然,与风电、核电、太阳能发电相比,火电价格优势也是比较明显的。
第二方面:我国的能源结构比较明显,我国的石油和天然气的储量和产量相对较少,70%是靠进口的。但是,我国的煤炭储量十分庞大,不仅储量处于世界前列,年开采量接近全球的一半,开采量处于世界第一位。
第三方面:而且我国的火力发电技术成熟,使用频率比较高,煤炭发电的稳定性比较强,火电也就成为了各地区应急调峰的主要能源。比如,一旦遇到电力、热力供应紧张、电网严重故障以及重大保电需要时,起到应急保障作用的能源还得依靠煤炭。
第四方面:我们要知道水利枢纽的作用,水电站的功能比较多,甚至多达十种以上,其主要是防汛、航运、发电、养殖、种植等等。其中三峡工程主要是有三大效益,即防洪、发电和航运,其中防洪被认为是三峡工程最核心的效益。水电站起到了调峰、调频、调相的作用。还可以作为事故备用,由于水轮发电机组具有迅速起动投入并网发电的特点,当电力系统突然发生事故时,急需补充电量,常把水电厂的机组作为事故备用机组。最后就是蓄能作用,抽水蓄能在水电厂低谷时抽水用电储能,在用电高峰时发电向系统供电,满足负荷需要。
总结
虽然,我国的煤炭产量巨大,对外进口也比较方便,再加上技术方面的因素,煤炭发电成为我国电能供应的主流是我国火力发电厂拥有较大的“调整空间”所决定的。
综合上述的内容,也就能明白,为什么我国的电能,主要还是靠煤炭发电供应的了!
利用燃料发热,加热水,形成高温高压过热蒸汽,然后蒸汽沿管道进入汽轮机中不断膨胀做功,冲击汽轮机转子高速旋转,带动发电机转子(电磁场)旋转,定子线圈切割磁力线,发出电能,再利用升压变压器,升到系统电压,与系统并网,向外输送电能。最后冷却后的蒸汽又被给水泵进一步升压送回锅炉中重复参加上述循环过程。
火力发电,利用可燃物在燃烧时产生的热能,通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。中国的煤炭资源丰富,1990年产煤10.9亿吨,其中发电用煤仅占12%。火力发电仍有巨大潜力。
扩展资料:
火电站发电带来许多其他副产物,并产生诸多的环境影响。根据卡诺循环的原理,总有一部分废弃热要通过冷却塔排放到大气,或被自然江河等水体冷却。化石燃料燃烧后的烟道气会被排放到大气,其主要成分是二氧化碳、水蒸气、以及其他的一些成分比如氮气、氮氧化物、氧化硫等,如果是煤发电厂,还会有粉煤灰、汞等。煤燃烧后的残渣也必须从锅炉中排除,有些可以用来回收制作建筑材料。
参考资料来源:百度百科 火力发电
热电煤(动力煤)。
很多大型的热电厂都用这种煤。一般要求收到基低位发热量大于5000(KCal/kg)的,收到基灰份小于15(%),硫含量当然越低越好。
由于设备设计条件和特点,煤粉炉所用动力煤的发热量要求高些,一般要大于4000大卡(以保证炉膛温度,以免灭火或爆燃事故发生),也就是说煤粉炉燃烧所用的煤灰分要相对小,一般都小于30%,而且煤粉炉脱硫设备费用昂贵,所以要求所烧煤的含硫量越小越好。
一般电厂锅炉用煤的要求为:
1、发热量。要求收到基低位发热量Qnet.ar>23MJ/kg。坑口电厂由于避免了长途运输,可以充分利用劣质煤,Qnet.ar的要求可相应降低。
2、硫分。为减少对锅炉、管道的腐蚀,降低对环境污染,煤炭的含硫越低越好。一般要求全硫含量St,d≤2.5%。如燃用高硫煤,则烟气必须先经脱硫,方可排入大气。
3、灰分。电厂锅炉用煤,对灰分含量要求不严,一般要求A≤49%。
4、灰熔点。锅炉排渣方式不同,对灰熔点要求不一。固态排渣的锅炉,为了不致发生灰渣粘结,一般灰熔点以较高为宜,要求大于1200℃;液态排渣的锅炉,则要求其灰熔点不能超过1300℃。
2、煤的挥发分。当使用回转窑时,为保证煤粉的顺利着火和足够的燃烧强度,一般要求Vd=18~30%之间;当采用立窑生产水泥时,因挥发分的析出是在缺氧条件下进行的,因此为减少q3的热损失,需燃用低挥发分的煤,以Vd<10%为宜。
3、煤的灰分。灰分对水泥熟料锻烧的影响没有发热量和挥发分那么大,特别是立窑的锻烧过程,可把入窑前的生料还应视为一种高灰分的煤炭。这是因为水泥熟料与煤灰的化学成分基本相同,只是各种组分不一样。对回转窑,若灰分太高,一方面会降低煤的发热量,另一方面因煤粉燃烧后产生的煤灰飞落到熟料中会影响到熟料的质量。
4、供煤粒度d<6~13mm或选用d<13~25mm的混煤。
5、供煤水分MT,ar<10%。
6、灰熔点ST>1250℃。
西藏羊八井地热发电
羊八井位于西藏拉萨市西北91.8公里的当雄县境内。热田地势平坦,海拔4300米南北两侧的山峰均在海拔5500~6000米以上,山峰发育着现代冰川,藏布曲河流经热田,河水温度年平均为5℃,当地年平均气温2.5℃,大气压力年平均为0.06兆。附近一带经济以牧业为主,兼有少量农业,原无电力供应,青藏、中尼两条公路干线分别从热田的东部和北部通过,交通尚为方便。
1975年以来,永电和地矿等部门进行了大量的考察和勘探工作,曾用小钻取样,在羊八井钻探5~6米,就获得了法、磁法、重力测量法、大地电磁等地球物理勘探方法,并以卫星测量资料为补充分析资料。按照推算方法,圈定该热田热储面积为14.7平方公里,天然热流量为10~12万千卡/ 秒。经勘探证实,浅层地下400~500米深,地下热水的最高温度为172℃。几年来,地质队进行了大量的钻探工作,获得平均井口热水温度超过145℃。 在不断丰富地质资料的基础上,1977年10月羊八井地热田建起了第一台1000千瓦的地热发电试验机组。经过几年的运行试验,不断改进,又于1981年和1982年建起了二台300O千瓦的发电机组,1985年7月再投入第四台3000千瓦的机组,电站总装机容量已达10000千瓦。
羊八井地热发电是采用二级扩容循环和混压式汽轮机,热水进口温度为145℃。羊八井地热田在我国算是高温型,但在世界地热发电中,其压力和温度都比较低,而且热水中含有大量的碳酸钙和其它矿物质,结垢和防腐问题比较大。因此实现经济合理的发电具有一定的技术难度。通过试验,解决了以下几个主要问题:
单相汽、水分别输送,用二条母管把各地热井汇集的热水和蒸汽输送到电站,充分利用了热田蒸汽,比单用热水发电提高发电能力1/3。
汽、水二相输送,用一条管道输送汽、水混合物,不在井口设置扩容器。减少压降,节约能量。
克服结垢,采用机械通井与井内注入阻垢剂相结合的办法。利用空心通井器,可以通井不停机。选用常州胜利化工厂生产的ATMT阻垢剂,阻垢效率达90%,费用比进口阻垢剂大为降低。
进行了热排水回灌试验。羊八井的地热水中含有硫、汞、砷、氟等多种有害元素,地热发电后大量的热排水直接排入藏布曲河将是不允许的。经过238小时的回灌试验,热排水向地下口湾能力达每小时100~124吨。
该电站自发电以来,据统计,供应了拉萨地区用电量的50%左右,对缓和拉萨地区供电紧张的状况起了很大作用,尤其是二、三季度水量丰富时靠水力发电,一、四季度靠地热发电,能源互补,效果良好。以拉萨现有水电、油电和地热电三类电站对比,每千瓦小时价格(按1990年不变价格)为:水电0.08元;油电0.58元;地热电0.12元。由于高寒气候,水电年运行不超过3000小时。因此,地热电在藏南地区具有较强的竞争能力。
地热能的输送、防垢问题的解决和热排水的回灌是地热发电的先决条件。这些问题的逐步得到解决,预示着西藏地 热能开发利甩的美好前景。
文件要求,在确保电力、热力接续稳定供应的前提下,大力推进单机容量30万千瓦以下煤电机组关停整合,完成30万千瓦及以上热电联产电厂供热半径15公里范围内的燃煤锅炉和落后燃煤小热电机组(含自备电厂)关停整合,全面关停淘汰中温中压及以下参数或未达到供电煤耗标准、超低排放标准的低效燃煤机组,推动煤电机组节能提效升级和清洁化利用,到2025年,全省煤电机组供电煤耗降至295克标准煤/千瓦时左右,煤电装机容量控制在1亿千瓦左右。
从要求中不难看出,山东对于煤耗提出了具体的要求,简单来说到2025年供电标煤耗降至295克标准煤/千瓦时,这个标准其实已经很高了,当下仍然十分流行的300MW机组供电标煤耗大多数都达不到这一标准。而且2021年底全国6000千瓦及以上火电机组供电标煤耗已经低到302.5克/千瓦时,也就是说未来四年山东省供电标煤耗需要下降7.5克,业内人士都知道,如果不大规模淘汰落后机组,仅凭改造和运行调整其实是很难完成的,届时将会有大批燃煤电厂关停,带来巨量的财产损失和人员安置难题。
而在此前2021年四月份山东省发布《山东省落实“三个坚决”行动方案(2021-2022年)》时,对于燃煤电厂的供电标煤耗要求是304克/千瓦时,而且对于小型背压机组和抽凝机组相对宽容,一个电厂允许一台抽凝机组运行。并且提出了上大压小的减量替代方案。但时隔半年标准就又提高了很多,可以预见,未来随着碳中和政策不断加码以及能耗双控目标日趋严格落实,山东省对于燃煤电厂的政策将会进一步收紧。
值得注意的是,在去年四月份的文件中还提到对于民生供热及工业用汽方面需保留必要的热电联产机组,但是在最近的政策上已经将此条件改为对300MW及以上大容量机组的改造,这也是一个趋势,当前新建供热机组多采用300MW以上大容量、高参数热电联产机组或更清洁的燃气机组。并且早在2019年,山东省海阳市就已经在全国范围内首次实现全城区核电供热,为将来山东省大力建设核电站替代燃煤电厂提供有力支持,也为将来大规模清洁供热开辟了一条新途径。
其实,当前山东省已经是清洁能源大省。截止2021年底,山东电网并网风电、光伏发电容量突破5000万千瓦,达5048万千瓦, 继内蒙古、河北之后,居全国第三位。而且2020年发电量占比就达到了15%,这样的比例其实对于电网安全运行已经构成影响,若未来提升到20%,势必会有大量非水可再生能源发电无法正常上网。造成资源浪费,其实,现在山东省很多地区已经暂停分布式光伏发电项目审批,当前主要以集中式光伏电站配套一定比例储能空间来达到电网稳定运行。这样未来四年,山东省在这方面的投资又将是天文数字。
综合来说,未来山东省大批燃煤电厂关停势在必行,尤其是作为重化工业大省的山东省内存在的大量企业中小型燃煤自备电厂将会是关停的重点。