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火力发电厂利用煤、石油、天然气等燃料的化学能来产生电能。其中,水作为工作介质,被加热转化为蒸汽,通过蒸汽驱动涡轮发电机组发电。
火电厂整个过程可以分为几个步骤:
第一步:燃料燃烧产生热能在火力发电厂内,燃料通过燃烧产生大量热能。燃料燃烧时,生成废气排出,同时也会产生水蒸气和灰渣等,需要进行处理。
第二步:加热水生成蒸汽通过燃烧产生的热能,加热锅炉内的水,使其转化为蒸汽。此时的水和蒸汽被称为饱和水和饱和蒸汽。水的饱和温度随着水面上气压的增大而升高,压力升高到1MPa,饱和温度升高到℃,10MPa时升高到℃。临界点时,饱和水和饱和蒸汽的重度及其他参数完全相同,称为临界点。
第三步:蒸汽驱动涡轮发电机组发电将产生的饱和蒸汽送入涡轮机的高压腔,通过蒸汽的膨胀驱动涡轮的转动,进而驱动发电机产生电能。
第四步:冷却和凝结发电之后,蒸汽需要冷却和凝结,变为饱和水,并且被输送回锅炉循环使用。
火力发电厂生产过程的基本流程如上所述,其中凝汽式燃煤电厂是其中一种类型。除此之外,还有热电厂等多种类型,其生产过程大致相同,但在细节处理上存在一些差异。
火电厂是将化石燃料的化学能转化成电能的大型设备。以燃煤电厂为例,煤炭经过输送带从煤场输送至煤斗,再通过磨煤机将原煤磨成煤粉。煤粉随后通过排粉风机送入锅炉的炉膛内进行燃烧。燃烧后产生的热量经过水管密布的水冷壁吸热,部分水在水冷壁中汽化成蒸汽,形成过热蒸汽后经过管道输送至汽轮机组。
汽轮机组将热能转化为机械能,驱动发电机转子带动发电机旋转,将机械能转化为电能。电能经变压器和输电线路输送至各用电户,满足各方面的用电需求。在火电厂能量转化的过程中,辅助设备和辅机的作用不容忽视。除氧器用于除去水含氧量,保护设备和管道免受腐蚀。高低压加热器用于提高循环的热能效率。灰浆泵房、风机等设备也起到了辅助作用。
在火电厂的能量转化过程中,三大主机包括锅炉、汽轮机和发电机起到了至关重要的作用。锅炉燃烧煤炭产生的热能,经过水管吸热后,产生蒸汽驱动汽轮机旋转,进而将机械能转化为电能。因此,三大主机被称为火电厂中的核心设备。
总之,火电厂通过燃烧化石燃料将化学能转化为电能,是现代工业中不可或缺的重要设备。
热力发电厂通常由热力系统和电气系统两部分组成。热力系统主要包括低压加热器、高压加热器、除氧器和凝汽器等组件,其作用是通过抽出汽轮机中的蒸汽进行加热来生产发电。同时,为了防止损失,热力系统还需要不断补充经过化学处理的补充水。电气系统则由发电机、厂用变压器、厂用配电装置、电缆和电动机等组成。这些电气设备能够让发电机直接拖动产生交流电,再通过主变压器升高电压后输送到电网中。
火电厂此外,为了保证火电厂的正常运作,还需要配合使用其他辅助生产系统,如输煤系统、化学处理系统和灰浆排放系统等。这些系统与主要系统协调工作,确保火电厂能够完成电能的生产任务。
大型火电厂还会安装大量的仪表,用来监视和调节生产设备的运作状态,并使用现代化的计算机分散控制系统实现自动化生产过程的管理。这些自动控制装置和系统已经成为现代火电厂不可或缺的部分,确保了电厂的生产工艺自动化和高效运行。