4.6.1.1 我國(guó)火電行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)在

    1.我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展

    電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它既是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生產(chǎn)資料，又是人們生活中不可缺少的生活資料。

    我國(guó)目前主要的發(fā)電方式為火電和水電，截至2014年12月31日，我國(guó)全口徑火電裝機(jī)容量為91,133萬(wàn)千瓦，占總裝機(jī)容量的67.0%；水電裝機(jī)容量為30,210萬(wàn)千瓦，占總裝機(jī)容量的22.2%。2011年與2014年我國(guó)各類(lèi)發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量如表96所示。可以看出，近年來(lái)水電、風(fēng)電等綠色能源得到了快速發(fā)展，火電裝機(jī)容量占比在下降，但仍是我國(guó)發(fā)電的主要型式。

    2015年我國(guó)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)到15.08億千瓦，發(fā)電量達(dá)5.6萬(wàn)億千瓦時(shí)，均穩(wěn)居世界第一。同時(shí)，從2014年開(kāi)始我國(guó)人均發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到1千瓦，人均年用電量超過(guò)4000千瓦時(shí)，達(dá)到了世界平均水平。我國(guó)電力供應(yīng)已從十年前的緊張短缺轉(zhuǎn)向供需平衡，甚至寬松過(guò)剩。全國(guó)發(fā)電設(shè)備利用率出現(xiàn)下降，平均利用小時(shí)已經(jīng)降至4286小時(shí)，為1978年以來(lái)的最低水平。

    2.火力發(fā)電現(xiàn)狀

    火電是目前我國(guó)的主要發(fā)電形式，其發(fā)電量占比高出世界平均水平約28個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)火電中絕大部分為煤電，占90%以上。表4-97為2005-2015年我國(guó)發(fā)電量數(shù)據(jù)，顯示2005-2014年間，我國(guó)年發(fā)電量呈逐年增加趨勢(shì)，2014年我國(guó)總發(fā)電量為56495.83億千瓦時(shí)，較上年同期增長(zhǎng)4.01%，其中火力發(fā)電量為42337.3億千瓦時(shí)，占比74.9%，同比下降0.31%；水電發(fā)電量為10643.4億千瓦時(shí)，占比18.8%，較2013年增長(zhǎng)15.65%。2015年我國(guó)發(fā)電量首次出現(xiàn)下降，總發(fā)電量為56045億千瓦時(shí)，較2014年下降0.8%，其中火力發(fā)電量為40972億千瓦時(shí)，占比73.1%，同比下降3.2%；水電發(fā)電量為11143億千瓦時(shí)，占比19.9%，較2014年增加4.7%。

    多年來(lái)，我國(guó)這種以燃煤為主的火力發(fā)電形式給大氣環(huán)境帶來(lái)了較大的污染，同時(shí)大量的中小參數(shù)發(fā)電機(jī)組存在發(fā)電效率低、煤耗高等問(wèn)題。為了滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)用電量的需求和節(jié)能降耗的要求，這些年新建的火力發(fā)電機(jī)組絕大部分為大容量、高參數(shù)機(jī)組。另外，隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保工作的日益重視，發(fā)電企業(yè)在煙氣凈化、廢水處理等方面有較大的投入。

    電力工業(yè)的快速發(fā)展給電力材料的應(yīng)用帶來(lái)了新問(wèn)題，如近年來(lái)超超臨界機(jī)組、超臨界機(jī)組的推廣應(yīng)用在提高機(jī)組運(yùn)行效率的同時(shí)，因運(yùn)行溫度壓力的較大提高帶來(lái)了過(guò)熱器氧化皮生長(zhǎng)過(guò)快、啟停過(guò)程中脫落導(dǎo)致管道堵塞造成多起安全事故等問(wèn)題；因環(huán)保需要脫硫脫硝設(shè)備在火電廠全面應(yīng)用、而材料防護(hù)技術(shù)未及時(shí)跟上，造成脫硫系統(tǒng)（GGH、煙囪等低溫部位）腐蝕嚴(yán)重等問(wèn)題；大氣污染的日益加劇及極端氣候的出現(xiàn)，帶來(lái)輸變電設(shè)備及線路腐蝕新問(wèn)題等。

    4.6.1.2 發(fā)電設(shè)備和主要建筑物的類(lèi)型、構(gòu)造、形式

    火力發(fā)電的形式多樣，依據(jù)燃料的不同可分為燃煤發(fā)電、燃油發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電、余熱發(fā)電等。我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量較為豐富，是火力發(fā)電廠中所使用的主要燃料。

    火力發(fā)電的生產(chǎn)過(guò)程可簡(jiǎn)要地概括為：將燃料（如煤炭、石油、天然氣等）的化學(xué)能通過(guò)在鍋爐里的燃燒轉(zhuǎn)換成水蒸汽的熱能，然后在汽輪機(jī)內(nèi)再將水蒸氣的熱能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，最后旋轉(zhuǎn)機(jī)械能通過(guò)發(fā)電機(jī)的作用轉(zhuǎn)換成電能并向外輸出。火力發(fā)電系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等主要設(shè)備及其它附屬設(shè)備組成。圖4-160為燃煤凝汽式電廠的發(fā)電系統(tǒng)流程和設(shè)備。

    火力發(fā)電系統(tǒng)主要包括燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等。

    燃燒系統(tǒng)由燃料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)等組成。首先將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的煤通過(guò)輸煤裝置送到鍋爐原煤倉(cāng)，經(jīng)給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨制成煤粉，再由空氣輸送經(jīng)過(guò)燃燒器后送入燃燒室。與此同時(shí)，冷空氣由風(fēng)機(jī)送入空氣預(yù)熱器并加熱成熱空氣，其中一部分作為煤粉制備系統(tǒng)中的干燥劑并輸送煤粉進(jìn)入爐膛，另一部分直接進(jìn)入燃燒器。當(dāng)煤粉與空氣在爐膛內(nèi)充分混合并燃燒時(shí)，放出大量高溫?zé)煔狻８邷責(zé)煔馀c布置在爐膛四壁的水冷壁和爐膛上方的過(guò)熱器進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換。煤粉燃燒后形成的灰分中大顆粒的灰渣從爐底排出，小顆粒的飛灰則隨煙氣流動(dòng)上行進(jìn)入煙道。煙氣分別流經(jīng)過(guò)熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，進(jìn)行對(duì)流換熱。換熱后的煙氣通過(guò)除塵器除去大部分飛灰、并經(jīng)過(guò)煙氣凈化裝置（脫硫脫硝）后，經(jīng)引風(fēng)送入煙囪排向大氣。

    汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、除氧器、凝汽器、高低壓加熱器、凝結(jié)水泵和給水泵等組成，包括補(bǔ)給水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)。生水經(jīng)化學(xué)水處理系統(tǒng)嚴(yán)格除鹽后進(jìn)入除鹽水箱（補(bǔ)給水），經(jīng)過(guò)除氧器除氧后進(jìn)入給水系統(tǒng)。鍋爐給水經(jīng)給水泵加壓后送入尾部煙道的省煤器，給水在省煤器內(nèi)加熱為接近飽和后，經(jīng)導(dǎo)管引入布置在爐頂?shù)钠Ｆ械乃刂鵂t墻外的下降管下行至水冷壁下聯(lián)箱，通過(guò)下聯(lián)箱分配給并列的水冷壁管。飽和水在水冷壁中接受管外的輻射換熱而成為汽水混合物向上流動(dòng)，并通過(guò)導(dǎo)管引入汽包，進(jìn)入汽包的汽水混合物被汽水分離器分離，分離出的水與省煤器來(lái)水再次通過(guò)下降管、下聯(lián)箱進(jìn)入水冷壁管受熱，完成下一個(gè)循環(huán)。分離出的飽和蒸汽則引入過(guò)熱系統(tǒng)，在其內(nèi)被過(guò)熱到規(guī)定溫度后，經(jīng)主蒸汽管道送入汽輪機(jī)的高壓缸膨脹做功，其排汽引回到鍋爐再熱系統(tǒng)，被加熱到一定溫度后又返回到汽輪機(jī)的中、低壓缸繼續(xù)膨脹做功。

    電氣系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電站等組成。發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和電流隨著容量的不同而各不相同，額定電壓一般在10～24kV之間，而額定電流可達(dá)20kA以上。在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能中，一小部分由廠用變壓器降壓后，經(jīng)廠用配電裝置由電纜供給送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、給水泵等各種廠用用電設(shè)備；另一大部分則由主變壓器升壓后，經(jīng)高壓配電裝置、輸電線路送入電網(wǎng)。