热能动力装置是将热能转化为机械能而产生原动力的成套热力设备。热能动力装置一般由热交换器、第一热电模块、第二热电模块、蒸发器、汽轮机、冷凝器、液体泵、充满循环介质的管道、保温材料组成。

简介

组成(燃烧系统 汽水系统 控制系统)

改进

发展动向

简介

将热能转化为机械能而产生原动力的成套热力设备。热能的来源包括利用煤、石油、天然气、油页岩等燃料燃烧所放出的热能以及核能、太阳能、地热能等。热能动力装置包括汽轮机动力装置、内燃机动力装置、燃气轮机动力装置和核能动力装置等。它们主要是由原动机（汽轮机、内燃机、燃气轮机）及其辅助设备组成。火力发电就是利用热能动力装置所产生的原动力来驱动发电机生产电能。

组成

火电厂热能动力装置主要由以下3部分组成。

燃烧系统

燃烧煤使炉水变成蒸汽，即将化学能转化为热能。完成的主要流程为烟气流程、通风流程和排灰流程。烟气流程是煤在炉内燃烧，产生的热烟气经过锅炉的各部受热面传递热量后，流过除尘器及烟囱排入大气。这部分的装置有锅炉、烟道、除尘器、烟囱等。装置的设计、安装和运行要力求使煤完全燃烧，以求得锅炉效率≥90％。通风流程是为了满足煤完全燃烧，需由通风机供给煤粉燃烧时所需要的空气量；由引风机将煤粉燃烧后的尾气和烟尘吸出，经除尘器排入大气。这部分的装置有磨煤机、排粉风机、引风机、送风机、风道等。基本要求是风量要大，磨煤及通风的电耗要小。排灰流程是将炉底排出的灰渣以及除尘器下部排出的细灰由机械或水力排往贮灰场。贮灰场内有渣斗、冲灰沟、灰渣泵等。要求排烟符合国家环境卫生标准。

汽水系统

由锅炉产生的高温、高压蒸汽推动汽轮机作功，将热能转化为机械能。完成的主要流程为汽水流程、补给水流程、冷却水流程。汽水流程是将蒸汽引入汽轮机推动转子旋转后排入凝汽器中凝结成水，再经升压、除氧、加热后送回炉内，形成闭合的汽水循环。这部分装置有凝结水泵、给水泵、低压加热器、凝汽器、除氧器、水箱、高压加热器等。要求汽水循环中汽水损失量较低。补给水流程是对汽水循环中的水量损失经常进行补充以维持额定出力。补给水要经处理合格后送入汽水系统。要求尽可能地利用汽轮机的抽汽回热凝结水，提高锅炉的给水温度。冷却水流程是在汽轮机排汽的过程中，蒸汽冷凝时放出的大量潜热由冷却水带走。根据热力学原理，热机的效率决定于高、低温热源的温差。在锅炉的蒸汽温度受到限制的情况下，冷却的好坏直接影响热能动力装置的效益。

控制系统

为保证整套热能动力装置安全、正常、经济运行，需由控制系统对整个流程实行操作机械化自动化控制。完成的主要流程为燃料的装卸、入仓、制粉机械化、自动化；锅炉给水、蒸汽温度以及燃烧的自动调节；锅炉排灰机械化；汽机进汽参数自动调节；回热系统除氧加温自动调节；汽机转速自动调节；自动切除电气故障。系统的要求主要是降低劳动强度，提高劳动生产率，迅速处理故障，运行指标先进。

改进

改善热能装置经济性的措施 主要是采用双工质联合装置，有以下3种。

①燃气－蒸汽联合装置(见图)：主要有3种联合方式，即用燃气轮机的排气作为余热锅炉的热源；以燃气轮机的排气作为一般蒸汽锅炉的助燃气体；以增压燃烧锅炉的排气作为燃气轮机的工质。前两种联合方式通常是在改造现有蒸汽动力装置和燃气轮机装置时采用，一般可提高原有装置的效率2～5％；后一种联合方式一般可比同参数的蒸汽动力装置提高热效率5～10％。

热能动力装置

②水银-蒸汽联合循环装置：其工作原理和燃气-蒸汽联合装置一样，一般是在高温段采用汞蒸汽循环发电装置（或者是其他具有高沸点的有机载热质），低温段采用蒸汽循环发电装置。采用这种双工质复合循环的发电厂，其热效率可达40～42％。

③其他双工质联合装置：有蒸汽－二氧化碳以及蒸汽和低沸点工质(如氨、氟里昂等)的联合循环装置。由于低沸点工质在低温时的比容比相同温度下水蒸气的比容要小得多，因而在同样排汽面积下大大增加汽轮机的单机容量。这种蒸汽和低沸点工质的联合循环装置已成为当前的研究对象之一。

发展动向

为了满足日益增长的电力负荷需要，同时也为了提高发电效率，火电厂热能动力装置的发展主要围绕以下几方面：

①提高蒸汽参数。大多是采用亚临界压力17兆帕和540℃的蒸汽初参数,个别也有采用超临界压力22.6兆帕和570℃的机组。此外，超超临界压力35兆帕及600℃左右的试验机组正在研制。

②强化燃烧方式。由于燃用劣质煤，除已采用液态排渣炉和旋风炉外，为了强化燃烧，正在试验研究沸腾燃烧锅炉、微正压燃烧锅炉以及脉动燃烧锅炉等。

③提高自动化水平。采用计算机对火力发电厂整套设备（包括热能动力装置）的全部运行操作过程进行全盘自动化控制，其中包括最佳方式运行，最佳方式自动起停以及事故自动处理，达到闭环运行。

④加强环境保护,防止三废污染。提高防尘效率,大力发展电除尘器是降低粉尘污染的一种主要措施。采用高烟囱，作为稀释环境空气中的二氧化硫及其他有害气体的有效措施。已开始采用多管组合式烟囱，提高烟气出口的抬升高度，加大扩散范围，并增设排烟脱硫装置，降低二氧化硫排放量。中国试用的方法有氨法、钠法和石灰石法等。

⑤开展对灰渣的综合利用。