现代火力发电技术研究

　　摘要：本文阐述了火力发电的原理及生产过程，火力发电厂主要设备及能源的环保等问题；并介绍了水力、原子能等发电方法，就其经济性、实用性和发展前景进行了对比。通过对现代火力发电技术的研究，旨在推动火力发电技术的进步，使之与其它发电技术协调发展，相互促进，共同推动我国电力事业的发展。
　　关键词：火力发电原理，环保，其它发电技术
　　1.火力发电的基本原理
　　煤炭在锅炉内燃烧放出的热量，将水加热成具有一定压力和温度的蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，带动发电机一起高速旋转，从而发出电来。
　　火力发电系统主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
　　2．火力发电厂的基本生产过程
　　燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱硫等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉，经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出硫的气体经过吸风机送到烟筒排入天空。
　　汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，它包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。
　　水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。
　　发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机、发电机、变压器、配电装置等组成。发电是由副励磁机发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则通过主变送到高压配电装置，由配电装置送至电网。
　　3．火力发电厂的主要设备
　　锅炉、汽轮机和发电机，被称为火力发电厂的三大主机。
　　锅炉是三大主机中最基本的能量转换设备。电站锅炉生产过热蒸汽用以推动蒸汽轮机。电站锅炉具有容量大；蒸汽参数高；自动化程度高的特点，其各项操作基本实现了机械化和自动化，适应负荷变化的能力很强；热效率高。
　　具有一定压力、温度的蒸汽，进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度。高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，当动叶片为反动式时，蒸汽在动叶中发生膨胀产生的反动力亦使动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转动。这就是汽轮机最基本的工作原理。
　　汽轮机的转子与发电机转子是用联轴器连接起来的，汽轮机转子以一定速度转动时，发电机转子也跟着转动，由于电磁感应的作用，发电机定子线圈中产生电流，通过变电配电设备向用户供电。
　　发电机是将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。
　　4.能源环保
　　4.1烟气脱硫技术及其原理
　　目前使用最多的是石灰石/石灰－石膏法，石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰石做脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰做为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与吸收浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气进行化学反应，最终反应产物为石膏，同时去除烟气中部分其它污染物，如粉尘、HCL、HF等，脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经热交换器升温加热后排入烟囱，脱硫石膏经脱水装置脱水后回收。该技术采用单循环喷雾空塔结构，具有技术成熟、应用范围广、脱硫效率高、运行可靠性高、可利用率高，有大幅度降低工程造价的特点。
　　脱硫用烟气再热器和电厂常用的预热器结构基本相同，但防腐要求更高。因此烟气再热器的施工主要是安装工作要与防腐作业交叉进行。在安装工作开始前，先进行底部结构和顶部结构的组合，组合完成后先将底部扇形板和顶部扇形板做好防腐。做完以上防腐后按照一般空气预热器的安装方法进行安装，支撑钢架→底梁/底部结构组件→端柱→:转子中心筒→顶部结构和顶部检修平台→驱动轴/顶部导向轴承组件→转子驱动装置→油润滑轴承与驱动装置→侧柱铰链、未处理烟气侧外壳、烟道与烟道加强筋板→转子组件→侧柱铰链、处理烟气侧外壳、烟道与烟道加强筋板。安装完以上构件后开始涂玻璃片防腐，因烟气再热器的某些部位底焊缝由于没有施工完，因此涂玻璃鳞片时需要在鳞片的边缘与焊缝之间留出一定的间距留待最后施工。玻璃鳞片施工完毕后，不能在有鳞片的表面进行任何焊接工作，否则将破坏已镀好的玻璃鳞片。
　　涂玻璃鳞片施工完后安装换热元件和设定扇形板→外缘转子角钢调整→设定底部外缘密封片→其它附属设备安装。
　　因为烟气再热器需要做防腐处理，所以进出气烟道、转子外壳、上下扇形板、圆弧板的内表面及内部支撑件都需要进行打磨，打磨的要求与吸收塔相同。换热元件表面镀的特殊的搪瓷层，在安装时不能进行任何敲打，防止损坏搪瓷层。所以在转子隔仓的安装要求很高，每个隔仓在焊接完成后要求能够使换热元件能够顺利的放入，不能有磕碰现象。因为隔仓的钢板很厚，而且各个隔仓相互影响，一旦发生变形就很难进行校正，所以必须要制定可靠的焊接措施，减少焊接变形。
　　
　　4.2静电除尘技术及其原理
　　电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极板上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。
　　5.其它发电技术现状及前景
　　5.1水力发电
　　就电能而言，水力发电和其他发电手段相比，其优势在于有很好的调峰能力。水力发电的成本与其他发电手段相比应该是最低的，但由于水电的一次性投资大，偿还银行贷款的负债压力大，导致水电站投产发电后偿还银行贷款期间上网电价过高，影响了水电的发展。
　　水力发电是目前发电技术中每单位发电量产生二氧化碳最低的。它不会产生破坏环境的物质,对保护环境最为有利。
　　5.2核电技术
　　核电站是实现核裂变能转变为电能的装置。核电站利用核能产生蒸汽的系统称为“核蒸汽供应系统”，这个系统通过核燃料的核裂变能加热外回路的水来产生蒸汽，蒸汽再去驱动汽轮机，带动与汽轮机同轴的发电机发电。从原理上讲，核电站实现了核能－热能－电能的能量转换。
　　发展核电是可持续发展战略的重要组成部分。目前，除燃烧化石燃料和水力发电外，只有核电是现实可行、技术成熟、具有大规模工业应用成功经验的能源。火电、水电、核电是电能生产的三大支柱。
　　结束语
　　火力发电技术必须不断优化发电厂热力系统，大幅度提高发电效率，减少汽水介质和热损失，提高环保性能，降低发电成本，才能真正适应新形势、新时代对火力发电的技术要求。在积极稳妥地研发超超临界技术的同时，还要继续积极地研发各种再生能源的发电技术，使之协调发展，相互促进，共同推进电力工业的可持续发展。
　　