火力发电厂基础知识介绍

发电厂 火力发电厂基础知识介绍 ABC of Coal-Fired Power Plant 目 录 TOC \o "1-2" \h \z \u 1 发电技术介绍 1 1.1 什么是电能 1 1.2 如何产生电能—发电 1 1.3 如何发电—发电技术介绍 2 1.4 中国发电构成 4 2 火力发电厂生产过程 5 2.1 传统发电方式 5 2.2 火力发电生产过程 7 2.3 燃气-蒸汽联合循环 10 2.4 “热电冷” 10 3 火力发电厂风险分析 11 3.1 火力发电厂的关键风险 11 3.2 事故实例 13 4 火力发电厂危险单位划分 14 4.1 危险单位的理解要点 14 4.2 火电厂的危险单位划分 14 4.3 不同公司PML的比较 15 1 发电技术介绍 1.1 什么是电能 电能，是指电以各种形式做功(即产生能量)的能力。 电能主要来自其它形式能量的转换，包括水能（水力发电）、热能（火力发电）、核能（原子能发电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光电池、太阳能电池等）等。 电能的单位是「焦耳」，简称「焦」，以英文字母J表示。常用单位是“度”，物理学中又叫千瓦时（kW·h），它们之间换算关系是1kW·h=3.6×106J。 1.2 如何产生电能—发电 发电都是基于法拉第电磁理论——导体置于变化着的磁场中或者在磁场中运动时切割磁力线，闭合导体内产生感应电流。 <发电机结构> 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 1.3 如何发电—发电技术介绍 1.3.1​ 火力发电 火力发电是把矿物燃料（煤、油、气）的化学能以热能的形式释放，再把热能转换成机械能，进一步转换成电能的过程。 按发电方式分类，它可分为汽轮机发电、燃气轮机发电、内燃机发电和燃气-蒸汽联合循环发电等。 按燃料分类，可分为燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂等。 <火电厂> 按发电装机容量的多少分类，可分为，小容量发电厂：装机总容量在100MW以下的发电厂；中容量发电厂：装机总容量在100～250MW范围内；大中容量发电厂：装机总容量在250～600MW范围内；大容量发电厂：装机总容量在600～1000MW范围内；特大容量发电厂：装机总容量在1000MW以上。 按蒸汽压力和温度分类，可分为中低压发电厂、高压发电厂、超高压发电厂、亚临界压力发电厂、超临界压力发电厂。 按供电范围分类，可分为区域性发电厂、孤立发电厂、自备发电厂。 1.3.2​ 核能发电 核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电。它与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替锅炉，以核裂变能代替燃料的化学能。 1.3.3​ 水力发电 水力发电是利用水的落差从河流或水库等高位水源处向低位处引水，利用水的压力或者流速冲击水轮机，使之旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转而发电。 1.3.4​ 风力发电 风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升后，带动发电机旋转而发电。 1.3.5​ 太阳能发电 太阳能发电有两种形式：太阳能电池光伏发电和太阳能热力发电。 2 火力发电厂生产过程 1.4​ 中国发电构成 截至2007年底，我国发电装机中，火电（基本上是煤电）占77.7%，水电占20.4%，核电占1.2%，风电、太阳能等其他发电方式占0.7%。各类机组发电量占总发电量的比例分别为：火电（基本上是煤电）82.9%，水电14.9%，核电1.9%，风电0.2%。 2007年我国各类发电装机及发电量比例 火电 水电 核电 风电 装机容量(万千瓦) 55442 14526 885 403 比 例（%） 77.7 20.4 1.2 0.6 发电量（亿千瓦时） 26980 4867 626 56 比 例（%） 82.9 14.9 1.9 0.2 2.1 传统发电方式 2.1.1 汽轮机发电 汽轮机(Steam turbine)发电又称蒸汽发电，它利用燃料在锅炉中燃烧产生高温高压的蒸汽，蒸汽冲动推动涡轮机械旋转，再由涡轮机带动发电机发电。能量转化过程为：燃烧化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。 <蒸汽涡轮机发电原理图> 2.1.2 内燃机发电 内燃机(Internal Combustion Engine)发电主要指功率较大的柴油机发电。柴油机系统压缩点火式发动机，将吸入的空气用活塞压缩到高温与喷入的燃油着火燃烧产生高温高压，推动机械旋转运动，带动发电机发电。能量转化过程为：燃烧化学能→机械能→电能。 内燃机发电的优点是单位容量重量轻，占地面积小，投资少。缺点是使用燃料价格高，发电成本贵、容量小等，除特殊场合外，多用作尖锋供用电电源和应急电源。目前，最大的单机柴油发电机组功率已达4.5万kW。 <内燃机发电设施> 2.1.3 燃气轮机发电 燃气轮机(Gas turbine)也是旋转式机械，与柴油机相比更适宜于作为常用发电设备。它通过压气机将空气压缩后送入燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压燃气，燃气推动涡轮机械旋转，再由涡轮机带动发电机发电。能量转化过程为：燃烧化学能→机械能→电能。 虽然燃气轮机单机容量远比汽轮机小，但最大功率也已发展到13～21.6万kW。目前主要用于带尖峰负荷，约占火电机组的2.32%。 <燃气涡轮机设施> 2.2 火力发电生产过程 火力发电主要以汽轮机发电为主，占世界火力发电总装机的95%以上。虽然火电厂的容量大小各异，具体形式也不尽相同，但生产过程基本相似。 燃料储运 (1) 回转式翻车机 (2) 贮煤场所（煤斗） (3) 替代燃料储运设施 (4) 输送室 锅炉 (5) 储煤筒仓 (6) 气旋炉 (7) 锅炉炉膛 (8) 送风机 发电 (9) 涡轮机 (10) 发电机 电力传输 (11) 变压器 (12) 变电所 环保设备 (13) 排气扇 (14) 静电除尘器 (15) 煤灰筒仓 (16) 烟筒 (17) 排放监测器 水系统 (18) 冷却水池 (19) 凝汽器 (20) 浓缩机 2.2.1 燃料储运 (1)回转式翻车机 [卸煤] 从火车车厢卸煤。 (2)煤斗 [堆煤] 通过输煤皮带把煤从翻车机运至煤斗中。 (3)替代燃料储运设施 [配煤] 一些衍生燃料可以混合到煤里面。 (4)输送室 [上煤] 将煤磨成煤粉并输送到储煤桶。 2.2.2 锅炉 (5)储煤筒仓 煤粉进一步细磨并输送至旋风炉 (6)旋风炉 煤粉和空气混合、燃烧 (7)炉膛 受热后水变成蒸汽 (8)送风机 给炉膛鼓风保证燃烧完全 2.2.3 发电 (9)涡轮机 高压蒸汽流过涡轮叶片，带动其旋转，然后驱动发电机 (10)发电机 转子线圈在定子磁铁中旋转，产生电流。 2.2.4 电力传输 (11)变压器 升高电压然后向外输送 (12)变电站 降低电压，分送到各用电场所。 2.2.5 环保设施 (13)引风机 给炉膛形成负压吸走热煤气 (14)静电除尘器 吸收热煤气中99%的煤灰。 (15)煤灰筒仓 (16)烟筒 排放经过净化的热煤气 (17) 排放监测器 2.2.6 水系统 (18)冷却水池 提供凝汽器的冷却水 (19)凝汽器 冷却从涡轮机出来的低压水蒸气，使之凝结成水 (20)浓缩机 去除重复使用的水中的矿物质 <火电厂特点> 与水电厂和其他类型电厂相比，火电厂有如下特点： 1、布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。 2、建造工期短，一般为水电厂的一半甚至更短。一次性建造投资少，仅为水电厂的一半左右。 3、煤耗量大，目前发电用煤约占全国煤炭总产量的25%左右，加上运煤费用和大量用水，其生产成本比水力发电要高出3～4倍。 4、动力设备繁多，发电机组控制操作复杂，厂用电量和运行人员都多于水电厂，运行费用高。 5、对空气和环境的污染大。 2.3 燃气-蒸汽联合循环 燃气-蒸汽联合循环装置是四十年代末开始发展起来的一种能源综合利用技术，其特征是用燃气轮机发电系统排放烟气来加热锅炉-蒸汽轮机发电系统中蒸汽（锅炉-蒸汽轮机发电系统中蒸汽的温度为450～550℃，燃气轮机发电系统排放烟气的温度在500℃左右时），从而达到充分节约能源，提高发电效率的目的。 根据中国电力规划总目标，在新增的机组中，要积极发展燃天然气的燃气-蒸汽联合循环发电机组，以达到高效、节能、改善环境和有利于提高电网调峰能力的目的，这已成为今后我国电力发展的主要方向。 燃气-蒸汽联合循环发电装置的主设备由三大块组成： 1、燃气轮机发电机组。它用可燃气体（如天然气、焦炉煤气、高炉煤气或煤层气）或油为（如轻柴油或重油）燃料，通过高温、高压空气做功发电。 2、余热锅炉。其热源为燃气轮机的排气，因此称为余热锅炉，其产生的蒸汽按汽轮机来匹配。 3、汽轮发电机组。利用余热锅炉供给的蒸汽选配蒸汽轮机，既可配纯发电的汽轮发电机组，也可配热电联供的汽轮发电机组。 2.4 “热电冷” 即加热、发电、致冷，也称热、电、冷三联供，是把火力发电厂发电用的蒸汽的一部通过热网管道输送到专门的换热装置实现供冷或供热。因为节约能源、降低成本(蒸汽是副产品，不影响发电)、减少环境污染，所以目前也受到大力推广。 3 火力发电厂风险分析 火力发电厂投资较大，且资产也比较集中，一旦发生意外事故，不仅可能烧毁发电设备和变配电装置等贵重设备、导致停电甚至造成人员伤亡，而且还可能使大批工矿企业因断电而造成停产或其它严重事故。 3.1 火力发电厂的关键风险 关键风险是指可能给标的造成最严重损失后果的风险因素，此类风险虽然发生概率较低，但仍应被认定为划分危险单位的主导因素。 3.1.1 财产险 1、火灾风险是各类火电厂普遍存在的关键风险之一 （1）具体火灾风险 火电厂是把燃料的化学能最终转变成电能的场所，中间存在燃料的燃烧过程，所以燃料本身就容易引起火灾。燃煤电厂中的燃煤、输煤系统以及煤粉粉尘，燃油燃气电厂中的燃油和燃气都可能引起火灾和爆炸。另外，火电厂的大型设备中普遍用到各种润滑油和绝缘油，如蒸汽轮机的轴瓦润滑油、变压器的绝缘油，这些都存在泄漏的危险。还有发电机的氢气冷却系统，也可能引发火灾事故。 （2）可能引起的损失 如果泄漏严重、报警监控系统不完善或灭火系统不能有效工作，都有可能引起主要设备的损毁，甚至是整个厂房的烧毁。 （3）火灾风险防控措施和评估内容 厂房的布置、机器设备的布置、监控系统是否正常工作、灭火系统在特殊情况下是否能够有效地起到灭火的作用以及火电厂整体的安全管理是否到位都是评价火灾风险的有效依据。 2、爆炸风险也是火电厂普遍存在的关键风险 （1）具体爆炸风险 无论是蒸汽轮机机组还是燃气轮机机组，都具有高温高压的工况，都使用高温高压的工质，这就存在极大的爆炸风险。因为高温高压段本身就是火电厂关键设备的关键部分，而且如果一旦爆炸威力巨大，可能造成极为严重的后果，带来巨大的损失。另外，燃煤电厂的煤粉粉尘、燃油电厂的储油罐、燃气电厂的供气系统，还有发电机等设备中的氢气冷却系统，都存在爆炸的风险。 （2）可能引起的损失 如锅炉、蒸汽轮机、燃气轮机，都具有爆炸的风险，如果情况严重，不但造成设备本身的全损，而且爆炸可能损毁厂房甚至厂房周围的建筑或设备。 （3）爆炸风险防控措施和评估内容 火电厂通过大量布置传感器的方法对各个工况下的物理参数进行监控，一旦发现这些参数不正常，立即进入保护状态，切断相关设备或进行相关保护处理，避免事故的发生。所以，火电厂监控系统是否正常工作和电厂内部管理是否完善是评价爆炸风险大小的重要依据。 3、火灾风险和爆炸风险是火电厂财产险中最重要的两个关键风险 引起这两种事故发生的原因有很多，可能是意外事故、工人操作不当，也可能是设备本身在设计或制造上存在缺陷。而且火灾本身会引起爆炸，爆炸的同时也会伴随着火灾，所以危害很大。 4、常见火灾、爆炸事故 （1）输煤皮带火灾：由于煤输送带是连续运转的，一旦发生火灾，火势将随着皮带的移动而迅速蔓延。 （2）制粉系统爆炸和煤尘爆炸：煤粉管泄露煤粉很容易形成爆炸性粉尘，导致火灾爆炸事故。 （3）锅炉汽包满水和缺水：锅炉缺水时，水冷壁管已部分干烧、过热，如果此时强行进水，使温度很高的气包和水冷壁管发生急冷，产生巨大的热应力，同时水大量气化会造成管子大面积损坏甚至炉管爆裂。为此锅炉严重缺水时绝不能立即加水，应立即熄火停炉。满水也会使蒸汽压力严重波动造成锅炉损坏，此时应减少给水或及时排水，必要时也应停炉。 （4）锅炉炉膛爆炸：炉膛爆炸是指炉膛内发生可燃物瞬时爆燃的现象。其原因主要是点火前炉膛内存在可燃物，一般是点火不成功没有及时清理炉膛而留存下来的，当再次点火时就可导致炉膛内的可燃气体、可燃物发生爆燃。另外，炉膛内水管破裂也可能导致锅炉爆炸事故。 （6）氢气系统爆炸：氢冷式汽轮发电机组中的氢气是一种可燃气体，爆炸极限低，不论机组任何部位发生漏气，遇明火或高温都极易燃烧爆炸。 （7）电气系统火灾：电缆遍布全厂，因受震动拉扯、被腐蚀、受热等导致绝缘层损坏而发生短路引起电缆火灾。电缆沟内障碍物一般较多，通道路狭小，一旦发生火灾，电缆沟内烟火弥漫，灭火极其困难。 3.1.2机损险 1、机损险损失影响 火电厂机损险可能的最大损失一般小于财产险，这是因为机损险的损失一般情况下只涉及到机器设备本身，最多也只是影响到单独的机组，除非有两台或两台以上机组共用重要的关键设备。 2、机损险损失原因 机器设备本身在设计或制造上存在缺陷；设备工作于不正常的工况；工人操作失误；断电断水等其它的意外事故。除了设计制造上的问题外，其余的风险都可以通过加强内部管理、提高员工业务素质来得到有效的改善。 3、常见机损事故 （1）磨煤机损坏：煤中常含有铁屑、木块、石块等物质，若在送入磨煤机前不将上述物质除去，极有可能造成机器的破坏， （2）蒸汽轮机轴弯曲、轴瓦烧损：油膜失稳导致润滑不良。 （3）涡轮叶片破坏：焊渣等异物进入。 （4）大型变压器损坏：遭受雷击或发生短路。 3.2 事故实例 1、1993年3月10日，浙江省宁波市北仑港发电厂一号机组发生一起特大锅炉炉膛爆炸事故，造成死亡23人，重伤8人，伤16人，直接经济损失778万元。机组停运132天，少发电近14亿度。 2、1988年2月12日，秦岭发电厂200MW5号汽轮发电机组，在进行提升转速的危急保安器动作试验时，发生了轴系断裂的特大事故。事故原因是由首先油膜失稳，然后强烈振动造成的轴系严重破坏。 3、2006年12月12日，山西神头第二发电厂发生一起主蒸汽管道爆裂事故，造成人员伤亡和设备损坏，直接经济损失约309万元。事故原因是管道材料组织性能不良，并在长期高温运行中进一步劣化，在较高应力的作用下因强度不足发生膨胀变形至爆裂。 4、其他 （1）青山热电厂8号炉炉膛爆炸造成6人受伤事故。 （2）姚孟电厂煤粉仓爆炸死亡事故。 （3）佳木斯发电厂煤粉爆燃多人伤亡火灾事故。 （4）吉林热电厂重油母管爆裂起火事故。 （5）佳木斯第二发电厂锅炉制粉系统爆燃伤亡事故。 （6）佳木斯发电12号炉制粉系统爆破造成1人烧伤致死事故。 （7）大同第一电厂6号炉满水造成全厂停电事故。 （8）丰收电厂汽包严重满水造成全厂机组停运事故。 （9）牡丹江第二发电厂4号炉严重缺水事故。 …… 4 火力发电厂危险单位划分 4.1 危险单位的理解要点 1、危险单位划分主要指普通保险事故情景下的最大损失范围划分，极端概率事故则主要通过累积风险控制进行管理。 2、危险单位划分是评估可能最大损失（Possible Maximum Loss）的基础。 3、“存疑不分”是危险单位划分的重要原则，即在存有疑惑和不确定的情况下，应该不做一个危险单位以上的进一步划分。 4、危险单位划分的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 是坐落于同一地点的两（多）项保险财产彼此安全区隔，发生于其中一项财产的保险事故不会同时影响另一项保险财产。 5、最大损失范围应以最大可能损失（Maximum Possible Loss）为判断基础。最大可能损失是主动保护系统无效情景下的可能最大损失。 4.2 火电厂的危险单位划分 1、一般的火电厂属于大型企业。对于投入运营的火电厂，有一系列的安全防护措施，如安全操作、安全检查、消防防火等。作为划分危险单位的前提，应评估是否存在所有防护措施同时失效的可能。 2、在划分火电厂危险单位时，不可忽视人为因素的影响，对于缺乏完善的 安全生产 安全生产管理档案一煤矿调度员先进事迹安全生产副经理安全生产责任最近电力安全生产事故安全生产费用投入台账 规章 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 、或者虽有制度但没有对工作人员进行必要的培训、或者不能保证严格贯彻执行规章制度的电厂，其危险单位的划分应在本指引文件有关规定的基础上，依照谨慎原则，从严执行。 3、一个火电厂只有一座主厂房视作一个危险单位，不论这个主厂房内有几台机组；如果承保了利损险，相应的利损险应与主险相加作为一个危险单位。 4、一个火电厂有两座主厂房，并且安全间距大于50m，可以划分为两个危险单位。如果两座厂房的设备没有共用的辅助设施，利损险危险单位可以按相应的利损保额比例划分并分别与主险相加；如果两座厂房的设备有共用的辅助设施，相应的利损险危险单位不可以拆分，应将利损险总保额分别与主险相加作为一个危险单位。 5、如果没有共用的设备，机损险每台机组（包括机组附属设施）可以作为一个独立的危险单位；如果有共用的设备，有共用设备的机组合并作为一个危险单位。机损利损险可以按相应的利损保额划分并与原来的危险单位相加作为一个新的危险单位。 结束