热电厂。发明和生产的历史

免费技术库

技术历史、技术、我们身边的事物
免费图书馆 / 目录 / 我们周围的技术、技术、物体的历史

热电厂。发明和生产的历史

我们周围的技术、技术、物体的历史

目录 / 我们周围的技术、技术、物体的历史

文章评论

火力发电厂（火力发电厂）是通过将燃料的化学能转化为发电机轴旋转的机械能来产生电能的发电厂。

火力发电厂

火力发电厂将有机燃料（煤、泥炭、页岩、石油、天然气）燃烧过程中释放的热能转化为机械能，然后转化为电能。在这里，燃料中包含的化学能经历从一种形式到另一种形式的复杂转变，从而产生电能。

火电厂燃料中能量的转化可分为以下几个主要阶段：化学能转化为热能、热能转化为机械能、机械能转化为电能。

第一座火力发电厂 (TPP) 出现于 1882 世纪末。 1883年，TPP在纽约建立，1884年在圣彼得堡建立，XNUMX年在柏林建立。

火力发电厂中，大多数是热力汽轮机发电厂。在它们上，热能用于锅炉装置（蒸汽发生器）。

火力发电厂的布局（点击放大）： 1-发电机； 2——蒸汽轮机； 3-控制面板； 4——除氧器； 5和6——沙坑； 7——分隔符； 8——旋风分离器； 9——锅炉； 10——受热面（热交换器）； 11 - 烟囱; 12——破碎室； 13——储备燃料储存； 14 - 运输； 15——卸料装置； 16——输送机； 17——排烟器； 18-通道； 19-集灰器； 20-风扇； 21 - 火箱； 22-磨机； 23——泵站； 24——水源； 25——循环泵； 26——高压蓄热式加热器； 27——进料泵； 28——电容器； 29-化学水处理厂； 30——升压变压器； 31——低压蓄热式加热器； 32 - 凝结水泵

锅炉装置最重要的元件之一是炉膛。其中，燃料的可燃元素与空气中的氧气发生化学反应，燃料的化学能转化为热能。在这种情况下，形成气态燃烧产物，吸收燃料燃烧过程中释放的大部分热量。

在炉中加热燃料的过程中，形成焦炭和气态挥发性物质。在600-750°C的温度下，挥发性物质点燃并开始燃烧，导致燃烧室中的温度升高。与此同时，焦炭开始燃烧。结果，形成的烟气以 1000-1200 °C 的温度从炉中排出。这些气体用于加热水并产生蒸汽。

XNUMX世纪初。为了产生蒸汽，使用了简单的装置，其中水的加热和蒸发没有区别。最简单类型蒸汽锅炉的典型代表是圆筒锅炉。

对于发展中的电力工业来说，需要锅炉能够产生高温高压的蒸汽，因为在这种状态下，它提供的能量最多。这种锅炉被创造出来，被称为水管锅炉。

在水管锅炉中，烟气绕着水循环的管道流动，烟气中的热量通过管道壁传递给水，水变成蒸汽。

火力发电厂
火电厂主要设备组成及其系统互联：燃油经济性；燃料准备；锅炉; 中间过热器；汽轮机的高压部分（HPC或HPC）；汽轮机低压部分（LPT 或 LPC）；发电机；辅助变压器；通讯变压器；主开关设备；电容器；凝结水泵；循环泵；供水源（例如河流）；低压加热器（LPH）；水处理厂（VPU）；热能消耗者；反凝结水泵；除氧器；进料泵; 高压加热器（HPV）；除渣、除灰；灰堆；排烟器（DS）；烟囱; 鼓风机（DV）；灰捕手

现代蒸汽锅炉的工作原理如下。

燃料在靠近墙壁的垂直管道的熔炉中燃烧。在燃料燃烧过程中释放的热量的影响下，这些管道中的水沸腾。产生的蒸汽上升到锅炉汽包中。锅炉是一个厚壁卧式钢筒，装满了一半的水。蒸汽聚集在滚筒顶部，并排出到一组盘管中 - 过热器。在过热器中，蒸汽被从炉中逸出的烟气额外加热。它的温度高于水在给定压力下沸腾的温度。这种蒸汽称为过热蒸汽。离开过热器后，蒸汽进入消费者。在位于过热器之后的锅炉烟道中，烟气通过另一组盘管——节水器。其中，水在进入锅炉汽包之前被烟气的热量加热。空气加热器管道通常沿着烟气位于省煤器后面。在其中，空气在送入熔炉之前被加热。经过空气加热器后，温度为120-160℃的烟气排出烟囱。

锅炉机组所有工作过程均实现机械化、自动化。它有许多由电动机驱动的辅助机构，其功率可达数千千瓦。

强大发电厂的锅炉装置产生高压蒸汽 - 140-250 个大气压和高温 - 550-580 °C。在这些锅炉的炉膛中，主要燃烧粉碎成粉末状的固体燃料、燃油或天然气。

将煤转化为粉末状态是在除尘设备中进行的。

这种带有球鼓磨机的装置的操作原理如下。

燃料通过输送带进入锅炉房，卸入料仓，经自动称重后，由给料机送入磨煤机。燃料研磨发生在以约 20 rpm 的速度旋转的水平滚筒内。它含有钢球。加热至300-400℃的热空气通过管道供应至磨机。将部分热量用于干燥燃料，空气冷却至约 130°C 的温度，并离开滚筒，将磨机中形成的煤尘带入灰尘分离器（分离器）。不含大颗粒的灰尘-空气混合物从上方离开分离器，并被送往灰尘分离器（旋风分离器）。在旋风分离器中，煤尘与空气分离，并通过阀门进入煤尘仓。在分离器中，大的灰尘颗粒掉落并返回磨机进行进一步研磨。煤尘和空气的混合物被送入锅炉燃烧器。

煤粉燃烧器是将粉状燃料及其燃烧所需的空气供给到燃烧室的装置。他们必须通过产生空气和燃料的均匀混合物来确保燃料完全燃烧。

现代煤粉锅炉的炉膛是一个高室，炉壁上布满了管道，即所谓的汽水屏。它们可以保护燃烧室壁免受燃料燃烧过程中形成的炉渣的粘附，还可以保护炉衬免受由于炉渣的化学作用和燃料在炉中燃烧时产生的高温而导致的快速磨损。

屏幕每平方米表面感知的热量是锅炉其他管式受热面的 10 倍，其他管式受热面感知烟气的热量主要是由于与烟气的直接接触。在燃烧室中，煤尘在携带它的气流中点燃并燃烧。

燃烧气体或液体燃料的锅炉炉膛也是用筛网覆盖的室。燃料和空气的混合物通过燃气燃烧器或油喷嘴供应给它们。

现代大容量煤粉汽包锅炉机组的装置如下。

粉尘形式的燃料与燃烧所需的部分空气一起通过燃烧器吹入炉内。其余空气供应至预热至300-400°C温度的炉子。在炉内，煤颗粒飞速燃烧，形成火炬，温度为1500-1600℃。煤中的不可燃杂质变成灰分，其中大部分（80-90%）通过燃料燃烧形成的烟气从炉中去除。其余的灰烬由粘在一起的炉渣颗粒组成，积聚在炉筛的管道上，然后从管道上脱落，落到炉的底部。之后，它被收集在位于燃烧室下方的特殊竖井中。炉渣在其中用冷水射流冷却，然后通过水力除灰系统的特殊装置由锅炉机组外的水带走。

火箱的墙壁上覆盖着屏风——水在其中循环的管道。在燃烧的火炬发出的热量的影响下，部分变成蒸汽。这些管道连接到锅炉汽包，在省煤器中加热的水也供应到锅炉汽包中。

当烟气移动时，其部分热量辐射到屏管上，气体温度逐渐降低。炉子出口温度为1000-1200℃。随着进一步的运动，炉膛出口处的烟气与筛管接触，冷却至900-950℃的温度。锅炉烟道包含盘管，在筛管中形成并与锅炉锅筒中的水分离的蒸汽通过盘管。在盘管中，蒸汽从烟气中接收额外的热量并被过热，也就是说，其温度变得高于在相同压力下沸腾的水的温度。锅炉的这一部分称为过热器。

温度为 500-600 °C 的烟气通过过热器管道后进入锅炉内热水器或省水器管道所在的部分。由泵提供温度为210-240°C的给水。如此高的水温是通过涡轮机装置中的特殊加热器实现的。在节水器中，水被加热至沸点并进入锅炉汽包。通过省水器管道之间的烟气继续冷却，然后进入空气加热器的管道，空气在空气加热器中因气体放出的热量而被加热，温度降至120℃ -160℃。

燃料燃烧所需的空气由鼓风机供给空气加热器，加热至300-400℃后进入炉膛进行燃料燃烧。离开空气加热器的烟雾或废气通过一个特殊的装置——集灰器——来去除灰烬。净化后的烟气由排烟机通过高达200m的烟囱排入大气。

在这种类型的锅炉中，锅筒是必不可少的。来自炉屏的蒸汽-水混合物通过许多管道进入其中。在汽包中，蒸汽从该混合物中分离出来，剩余的水与从省煤器进入该汽包的给水混合。水从滚筒出发，通过位于炉外的管道进入预制收集器，然后从这些收集器进入位于炉内的筛管。这样，汽包锅炉内水的循环路径（循环）就被封闭了。由于填充筛管的汽水混合物柱的总重量小于水的重量，因此水和汽水混合物按照锅筒-外管-筛管-锅筒的方案进行运动。外管中的柱。这产生了自然循环的压力，提供了水的循环运动。

蒸汽锅炉由众多调节器自动控制，调节器的运行由操作员监控。

该装置调节锅炉的燃料、水和空气的供应，保持锅筒内的水位、过热蒸汽的温度等恒定。控制锅炉机组及其所有辅助机构运行的装置是集中在一个特殊的控制面板上。它还包含允许从该面板远程执行自动化操作的设备：打开和关闭管道上的所有截止阀，启动和停止各个辅助机构，以及启动和停止整个锅炉装置。

所描述类型的水管锅炉具有非常显着的缺点：存在体积大、重且昂贵的锅筒。为了摆脱这种情况，人们发明了没有锅筒的蒸汽锅炉。它们由一套弯管系统组成，向其一端供应给水，从另一端排出所需压力和温度的过热蒸汽，即水在不循环的情况下通过所有加热表面一次，然后变成水。蒸汽。这种蒸汽锅炉称为直流式蒸汽锅炉。

这种锅炉的运行方案如下。

给水经过省煤器，然后进入位于炉壁上的螺旋形盘管的下部。这些盘管中形成的蒸汽-水混合物进入位于锅炉烟道中的盘管，在那里水转化为蒸汽。直流锅炉的这一部分称为过渡区。然后蒸汽进入过热器。离开过热器后，蒸汽被引导至消费者。燃烧所需的空气在空气加热器中被加热。

直流式锅炉可以让您获得压力超过 200 个大气压的蒸汽，这在汽包锅炉中是不可能的。

产生的过热蒸汽具有高压（100-140个大气压）和高温（500-580°C），能够膨胀并做功。这些蒸汽通过主蒸汽管道输送到安装有汽轮机的汽轮机房。

在汽轮机中，蒸汽的势能被转换成汽轮机转子旋转的机械能。转子又连接到发电机的转子。

汽轮机的工作原理和结构在《电动汽轮机》一文中已经讨论过，所以我们不再赘述。

蒸汽轮机将更加经济，即其产生的每千瓦时消耗的热量越少，离开涡轮机的蒸汽压力就越低。

为此，离开涡轮机的蒸汽不会被引导到大气中，而是进入一个称为冷凝器的特殊装置，其中保持非常低的压力，仅0,03-0,04个大气压。这是通过用水冷却来降低蒸汽温度来实现的。该压力下的蒸汽温度为24-29°C。在冷凝器中，蒸汽将热量传递给冷却水，同时冷凝，即变成水 - 冷凝水。冷凝器中的蒸汽温度取决于冷却水的温度以及每公斤冷凝蒸汽消耗的水量。用于冷凝蒸汽的水进入冷凝器的温度为 10-15 °C，离开时的温度约为 20-25 °C。每50公斤蒸汽冷却水消耗量达到100-1公斤。

冷凝器是一个两端有两个盖子的圆柱形滚筒。滚筒的两端有金属板，里面固定有大量的黄铜管。冷却水穿过这些管子。来自涡轮机的蒸汽穿过管子之间，从上到下围绕它们流动。蒸汽冷凝过程中形成的冷凝水从下方排出。

当蒸汽冷凝时，热量从蒸汽传递到冷却水通过的管壁非常重要。即使蒸汽中含有少量空气，从蒸汽到管壁的传热也会急剧恶化；冷凝器中需要维持的压力大小取决于此。不可避免地随着蒸汽和通过泄漏进入冷凝器的空气必须被不断地去除。这是通过一种特殊的设备——蒸汽喷射器来实现的。

为了在涡轮机中产生的蒸汽在冷凝器中进行冷却，使用来自河流、湖泊、池塘或海洋的水。大功率发电厂的冷却水消耗量非常高，例如1万千瓦的发电厂，冷却水消耗量约为40立方米/秒。如果从河里取水在冷凝器中冷却蒸汽，然后在冷凝器中加热后返回河流，那么这样的供水系统称为直流供水系统。

如果河里的水不够，就筑坝，形成池塘，从池塘的一端取水来冷却冷凝器，加热后的水排到另一端。有时，为了冷却在冷凝器中加热的水，会使用人工冷却器 - 冷却塔，塔高约 50 m。

在涡轮冷凝器中加热的水供应到位于该塔内6-9m高的塔盘中，通过塔盘的孔以喷射的形式流出，并以水滴或薄膜的形式飞溅，水流向下，同时部分蒸发和冷却。冷却后的水被收集在水池中，然后被泵送到冷凝器。这样的供水系统称为封闭式。

我们研究了汽轮机火力发电厂中用于将燃料的化学能转化为电能的主要装置。

燃煤电厂的运行情况如下。

煤炭由宽轨列车供应到卸载装置，在特殊的卸载机构（汽车翻斗机）的帮助下，煤炭从汽车上卸载到带式输送机上。

锅炉房中的燃料库存是在特殊的储罐（燃料舱）中产生的。煤从料仓进入磨机，在那里被干燥并研磨成粉末状态。煤尘和空气的混合物被送入锅炉炉膛。煤尘燃烧时会产生烟气。冷却后，气体通过收灰器，清除其中的飞灰后，被扔入烟囱。

从集灰器中掉出燃烧室的炉渣和飞灰，由水通过渠道输送，然后由泵抽至灰场。用于燃料燃烧的空气由风扇供应至锅炉空气加热器。锅炉中产生的过热高压高温蒸汽通过蒸汽管道输送至蒸汽轮机，在蒸汽轮机中膨胀至非常低的压力并进入冷凝器。冷凝器中形成的冷凝水由冷凝泵抽取并通过加热器供应至除氧器。除氧器去除冷凝水中的空气和气体。除氧器还接收经过水处理装置的原水，以补充蒸汽和冷凝水的损失。给水从除氧器给水箱经泵供给至蒸汽锅炉省水器。用于冷却废蒸汽的水取自河流，并通过循环泵输送到涡轮冷凝器。连接到涡轮机的发电机产生的电能通过升压变压器沿着高压电力线释放到消费者。

现代火力发电厂的功率可达6000兆瓦以上，效率可达40%。

火力发电厂还可以使用以天然气或液体燃料运行的燃气轮机。燃气轮机发电厂 (GTPP) 用于满足电力负荷峰值。

还有联合循环发电厂，其中发电厂由蒸汽轮机和燃气轮机机组组成。他们的效率达到43%。

与水力发电厂相比，火力发电厂的优势在于它们可以建在任何地方，使它们更接近消费者。它们使用几乎所有类型的化石燃料，因此可以适应该地区可用的类型。

在二十世纪七十年代中期。火电厂发电量约占总发电量的70%。在苏联和美国，这一比例甚至更高——75%。

火力发电厂的主要缺点是二氧化碳对环境的污染程度高，而且灰场占地面积大。

作者：Pristinsky V.L.

我们推荐有趣的文章 部分我们周围的技术、技术、物体的历史:

▪ 富勒烯

▪ 镀膜光学

▪ 电梯

查看其他文章 部分我们周围的技术、技术、物体的历史.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

太空碎片对地球磁场的威胁 01.05.2024

我们越来越多地听说地球周围的空间碎片数量增加。然而，造成这个问题的不仅是活跃的卫星和航天器，还有旧任务的碎片。 SpaceX等公司发射的卫星数量不断增加，不仅为互联网的发展创造了机遇，也对太空安全构成了严重威胁。专家们现在将注意力转向对地球磁场的潜在影响。哈佛-史密森天体物理中心的乔纳森·麦克道尔博士强调，企业正在迅速部署卫星星座，未来十年卫星数量可能增长到100万颗。这些宇宙卫星舰队的快速发展可能导致地球等离子环境受到危险碎片的污染，并对磁层的稳定性构成威胁。用过的火箭产生的金属碎片会破坏电离层和磁层。这两个系统在保护大气和维护环境方面发挥着关键作用。 ... >>

散装物质的固化 30.04.2024

科学世界中有很多谜团，其中之一就是散装材料的奇怪行为。它们可能表现得像固体，但突然变成流动的液体。这一现象引起了许多研究人员的关注，也许我们终于距离解开这个谜团越来越近了。想象一下沙漏中的沙子。它通常自由流动，但在某些情况下，其颗粒开始被卡住，从液体变成固体。这一转变对从药品生产到建筑等许多领域都具有重要影响。美国的研究人员试图描述这一现象并进一步了解它。在这项研究中，科学家们利用聚苯乙烯珠袋中的数据在实验室进行了模拟。他们发现这些组中的振动具有特定的频率，这意味着只有某些类型的振动可以穿过材料。已收到 ... >>

来自档案馆的随机新闻

地球上最危险的捕食者 12.03.2017

剑桥大学的科学家们命名了地球上最准确、最警惕的捕食者。原来是所谓的强盗苍蝇或ktyr。

正如科学家们发现的那样，还没有人离开这个 ktyr。一只成年的克提尔甚至可以杀死一只蜻蜓。 ktyrey的唾液中含有一种非常强的毒药，昆虫会立即死亡。

在观察这些昆虫时，专家们使用高速摄像机记录了鲸鱼在捕捉猎物之前的行为。据科学家称，眼睛的特殊结构使ktyr成为了出色的杀手。它可以从很远的距离瞄准它的猎物，而且从不失手。

Ktyri 是短须亚目的肉食性双翅目昆虫家族。它们是活跃的捕食者，有大眼睛和细长的身体，有浓密的短柔毛。 Ktyrs分布于除南极洲以外的所有大陆，主要分布于亚热带。

其他有趣的新闻：

▪ Microchip LoRa RN2483物联网无线模块

▪ 对视频格式的热情

▪ 恩智浦在新加坡开设设计中心以开发 W-USB 技术

▪ 盐加热

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 文章音乐剧征集 120 首旋律。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章自动充电器。无线电电子电气工程百科全书

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论