火力发电厂基本原理与污染防止对策

火力发电厂：
        火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

火力发电厂基本原理：
汽水系统
        火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、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。为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。
        此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作功。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧器除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水加入锅炉，在过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。
燃烧系统        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（不合格的煤粉送回磨煤机），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。[1]
发电系统        发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电是由副励磁机（永磁机）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，当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，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。
        我国目前最大的火电厂：山西大同第二发电厂，装机容量372万KW（即3720MW），6台20万KW（200MW）机组，2台60万KW（600MW）机组，2台66万KW（660MW）机组。

火电厂污染防止对策一、提高煤的利用效率
        火力发电厂中存在着三种型式的能量转换过程：在锅炉中煤的化学能转变为热能；在汽轮机中热能转变为机械能；在发电机中机械能转换成电能。进行能量转换的主要设备——锅炉、汽轮机和发电机，被称为火力发电厂的三大主机，而锅炉则是三大主机中最基本的能量转换设备。
        锅炉燃烧用的煤粉是由磨煤机将煤炭磨成的不规则的细小煤炭颗粒，其颗粒平均在0.05~0.01mm，其中20~50μm（微米）以下的颗粒占绝大多数。由于煤粉颗粒很小，表面很大，故能吸附大量的空气，且具有一般固体所未有的性质——流动性。从制粉系统方面希望煤粉磨得粗些，从而降低磨煤电耗和金属消耗。所以在选择煤粉细度时，应使上述各项损失之和最小。总损失蝉联小的煤粉细度称为“经济细度”。由此可见，对挥发分较高且易燃的煤种，或对于磨制煤粉颗粒比较均匀的制粉设备，以及某些强化燃烧的锅炉，煤粉细度可适当大些，以节省磨煤能耗，提高燃煤利用率。


二、燃烧中净化技术
        燃煤电厂洁净煤技术是指煤炭从开发到利用全过程中，旨在减少污染排放和提高利用效率的加工、转化、燃烧和污染控制等高新技术的总称：燃烧中净化技术是指燃料在燃烧过程中提高效率减少污染排放的技术，它是洁净煤技术的重要组成部分，由五项技术组成。先进的燃烧器改进锅炉设计，采用先进的燃烧器，以减少污染排放，提高锅炉效率。当今已有低NO2燃烧器，其燃烧过程是燃料和空气逐渐混合，以降低火焰温度，从而减少NO2生成；或者调节燃料与空气的混合比，只提供够燃料燃烧的氧量，而不足和氮结合生成NO2。还有喷石灰石多段燃烧器、加天然气再燃烧器以及炉内脱硫等技术。


三\降低燃煤对大气的污染
        国家发改委主任马凯要求，“十一五”期间，电力工业“上大压小”要力争实现三个目标：一是确保全国关停小燃煤火电机组5000万千瓦以上，包括关停燃油机组700万千瓦至1000万千瓦，各地根据实际情况力争超额完成；二是通过关停小火电机组，要形成节约能源5000万吨标准煤以上、减少二氧化硫160万吨以上的能力；三是建成一批大型高效环保机组和其它清洁能源、可再生能源发电机组。
        “电力工业是节能降耗和污染物减排的重点领域。”国家发改委能源局局长赵小平说，与发达国家相比，我国电力工业差距明显。一是能源利用效率低，拿发电来说，发达国家每千瓦时供电煤耗平均为335克，我国2005年是370克；二是厂用电率(发电厂电力生产过程中所必需的自用电量占发电量的百分比)高，发达国家的水平是4%，我们是5.87%；三是我国电网线损大，“九五”末期的线损是7.81%，而世界平均水平是6%；四是电力污染排放重，2005年电力行业排放二氧化硫占全国排放总量的53%。
        “以上数字表明，我国电力工业结构不合理、增长方式粗放的问题比较突出，特别是能耗高、污染重的小火电机组比重偏大，不利于提高能源利用效率和保护生态环境。”赵小平说，因此，电力工业实施“上大压小”，加快关停小火电机组，对于实现“十一五”能源消耗和主要污染物排放总量控制目标，建设资源节约型和环境友好型社会至关重要。
        燃煤火力发电厂采用电子束法脱硫工艺：该工艺由排烟预除尘、烟气冷却、氨的加入、电子束照射和副产品捕集等工序组成。锅炉排出的烟气，经过除尘器的粗滤处理得到预除尘后进入冷却塔，在喷射入的冷却水冷却下，烟气温度降到适合于脱硫脱氮的温度。经过冷却后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨气、压缩空气混合物喷入，经电子束照射后，烟气中的SO2、NO2在自由基作用下与氨进行中和反应生成硫酸铵和硝酸铵的混合粉体，这一副产品为化肥。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部排出，其余部分被除尘器捕集，净化后烟气经脱硫风机由烟囱排入大气降低污染。此法是目前世界上应用最广、规模最大的脱硫方式，脱硫效率可达95%以上，吸收剂利用率达90%以上。