發(fā)電廠動力工程概論

1、發(fā)電廠動力工程概論,武漢大學動力與機械學院,能源分類,一次能源、二次能源可再生能源：凡在自然界中可以不斷再生并有規(guī)律地得到補充的能源。不可再生能源：經(jīng)過億萬年形成的，在短期內(nèi)無法恢復的能源。常規(guī)能源：在一定歷史時期和科學技術水平下，已被人們廣泛應用的能源。新能源：尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開發(fā)的能源。,能源分類,我國能源資源總量多、人均量少、區(qū)域分布不平衡。,緒論,研究對象:各類發(fā)電廠中將其他能量轉(zhuǎn)換成電能的動力設備、動力裝置

2、及動力系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容:如何不斷提高它們在電能轉(zhuǎn)換過程中的經(jīng)濟性、安全性、可靠性、清潔性以及自動化程度。,第一節(jié) 我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展第二節(jié) 各類發(fā)電動力形式及其特點,緒論,一、我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀,1、電力工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷的四個階段起步階段（1882~1949）：1949年全國發(fā)電裝機容量和發(fā)電量為 185萬kW和43億kWh，分別居世界第21位、第25 位。發(fā)展階段（1950~1978）：全國發(fā)電裝機容量達到 571

3、2萬 kW，發(fā)電量達到 2566億KWh，分別居世界第8 位和第 7 位。,第一節(jié) 我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展,,突破階段（1979~1996）：全國發(fā)電裝機容量突破 1億萬 kW，發(fā)電量超過 1萬億KWh，均躍居世界第 2 位。騰飛階段（1997～至今）：2009 年底全國發(fā)電裝機容量已達到 8.6 億千瓦，全國的發(fā)電量也以年均 9.2%的速度增長。電網(wǎng)建設截至09年7月底，220千伏及以上輸電線路達到37.5萬公里，電網(wǎng)規(guī)模居世界

4、第1位。,裝機容量及增長率,,發(fā)電量及增長率,,一、我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀,2．電力結構不斷調(diào)整優(yōu)化電源結構正在逐步趨向合理：截至09年7月底，全國水電裝機達到1.82億千瓦；核電裝機906萬千瓦；風電裝機1474萬千瓦；生物質(zhì)發(fā)電、潮汐發(fā)電等也從無到有，正在逐步得到發(fā)展。 火電結構調(diào)整取得實質(zhì)性進展：截至今年6月30日，全國已累計淘汰小火電7467臺，總容量超過5407萬千瓦。目前，全國30萬千瓦及以上的大火電機組的比重已達59％，6

5、0萬千瓦及以上的清潔高效機組成為新建項目的主力機型。,3．電力工業(yè)裝備和技術躋身世界先進水平火電：逐步向世界最先進水平的百萬千瓦級超超臨界壓力機組發(fā)展。 水電：一批大型水電站的建成投運,標志著我國大型水電機組的制造能力和水平迅速崛起，水電站控制自動化水平、大壩建設等重大技術取得重要突破，水電建設的技術和能力已全面進入世界先進水平。核電：核電從最初的完全靠技術引進，到目前已經(jīng)掌握了300MW、初步掌握了1000MW壓水堆核電機組的設

6、計和建造技術，我國目前正在積極參與國際上第四代核電技術的研究與開發(fā)項目。新能源發(fā)電：目前已經(jīng)開發(fā)出一批實用化和商業(yè)化的設備，產(chǎn)業(yè)建設初具規(guī)模。。,一、我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀,4．電力工業(yè)的管理水平取得突破隨著社會主義市場經(jīng)濟體制的不斷建立發(fā)展和改革開放的不斷深入，按照公司化原則、商業(yè)化運營、法制化管理的改革思路，電力行業(yè)逐步實現(xiàn)了政企分開，頒布實施了《電力法》，確立了電力企業(yè)的法人主體地位。2002 年，按照國務院 5 號文件，電力行

7、業(yè)實施廠網(wǎng)分開，組建了兩家電網(wǎng)公司、五家發(fā)電集團公司和四家輔業(yè)集團公司。,一、我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀,二、我國電力工業(yè)發(fā)展方向,目前，中國人均裝機僅 0.6kW，人均用電量僅197kWh，與工業(yè)化國家相比還存在較大差距，電力工業(yè)仍存在較大發(fā)展空間。 1． 電源結構有待進一步優(yōu)化。 大力開發(fā)水電，優(yōu)化發(fā)展煤電，積極推進核電建設，適度發(fā)展天然氣發(fā)電，鼓勵新能源和可再生能源發(fā)電。預計 2020 年全國發(fā)電裝機容量將可能超過 9.5 億千瓦

8、，其中水電 2.46億千瓦，煤電 5.62 億千瓦，核電 4000 萬千瓦，氣電 6000 萬千瓦，新能源發(fā)電 4100 萬千瓦。,2．火力發(fā)電技術發(fā)展的主要方向 繼續(xù)實行大電站、大機組、高參數(shù)、環(huán)保節(jié)水的技術路線。采用超臨界、超超臨界壓力機組及循環(huán)流化床技術，整體煤氣化發(fā)電技術，增大熱電聯(lián)產(chǎn)(包括熱、電、冷、氣多聯(lián)產(chǎn))、燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)及分布式能源系統(tǒng)在電源中的比例等，以提高火力發(fā)電廠效率、降低發(fā)電成本、減少環(huán)境污染為目標。,二

9、、我國電力工業(yè)發(fā)展方向,3．水力發(fā)電技術發(fā)展的主要方向水電領域在高壩工程技術、泄洪消能技術、地下工程技術等關鍵技術方面正在進行創(chuàng)新性研究并獲得了一些重大突破，建成和正在建設一批大型和世界級特大型水電站。通過“技術轉(zhuǎn)讓、消化吸收、自主創(chuàng)新”，實現(xiàn)了大型水電機電裝備制造業(yè)的跨越。水電開發(fā)模式發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，開始從單純注重經(jīng)濟效益到注重經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益的轉(zhuǎn)變；由注重壩工技術到注重自主創(chuàng)新與生態(tài)環(huán)保技術的轉(zhuǎn)變；由單一的水電開發(fā)到提升全

10、流域整體效益的綜合開發(fā)。,二、我國電力工業(yè)發(fā)展方向,4．核能發(fā)電技術發(fā)展的主要方向我國已經(jīng)頒布了核電中長期發(fā)展規(guī)劃，確定了我國核電發(fā)展的目標；明確了我國核電發(fā)展的技術路線，決定引進目前世界上最先進的第三代核電 技術，走引進、消化、吸收和再創(chuàng)新的發(fā)展道路。中國核電建設還將從沿海向內(nèi)陸地區(qū)推進。 2020 年核電總裝機容量要達到 4000萬～6000萬千瓦，占全國電力總裝機容量的4%～6%。,二、我國電力工業(yè)發(fā)展方向,5．新能源發(fā)電技

11、術發(fā)展的主要方向 （1）風電風電產(chǎn)業(yè)正處于一個技術成熟的階段，在電力能源市場中已占據(jù)了一席之地。為滿足全球未來30年對于清潔可再生電力的需求，風力發(fā)電技術的研發(fā)還需要持續(xù)不斷努力。 中國在風電裝機容量的世界排名中，2004年居第10位，2008年躍居第4位，并有望成為世界最大的風電市場。,二、我國電力工業(yè)發(fā)展,,（2）生物質(zhì)發(fā)電生物質(zhì)能發(fā)電是推廣利用可再生能源重要的部分。近年來，世界各國高度重視秸稈發(fā)電項目。目前我國掀起

12、了建設生物質(zhì)發(fā)電的熱潮。中國的生物質(zhì)資源十分豐富，最近幾年來，國家電網(wǎng)公司、五大發(fā)電集團等大型國有、民營以及外資企業(yè)紛紛投資參與中國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的建設運營。,（3）垃圾焚燒發(fā)電從 20 世紀 70 年代起，一些發(fā)達國家便著手運用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量進行發(fā)電。我國在引進國外垃圾焚燒發(fā)電技術和設備的基礎上，經(jīng)過消化吸收，現(xiàn)已基本具備制造垃圾焚燒發(fā)電設備的能力。我國在垃圾發(fā)電的垃圾收集、凈化處理、燃燒設備制造等方面與國際先進水平還有一定

13、差距，是今后努力的方向。,二、我國電力工業(yè)發(fā)展方向,（4）湖北省新能源發(fā)電計劃,根據(jù)湖北省政府部署，到2012年，湖北省將建成通山九宮山、利川齊岳山、大悟仙居頂、鐘祥華山觀、隨州大風口等5個風電廠；建成當陽、監(jiān)利、沙洋、宜城、京山、蘄春、東西湖、來鳳等8個秸稈發(fā)電廠；建成漢口、江夏、漢陽、黃石、荊州、襄樊等6個垃圾發(fā)電工程。,第二節(jié) 各類發(fā)電動力形式及其特點,一、火力發(fā)電,火電廠生產(chǎn)過程：,火電廠生產(chǎn)過程：,能量轉(zhuǎn)換過程：,燃料的化學

14、能（燃燒）,,機械能,,熱能,,電能,優(yōu)點：,建設投資小，工期短，受氣候、水文條件影響小。,缺點：,生產(chǎn)過程復雜、成本高、對環(huán)境污染大。,二、水力發(fā)電,水力發(fā)電原理：利用一系列的水工建筑物集中河道的落差，控制和引導水流通過水輪機，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)的機械能，然后帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)出電能。,1－水庫；2－壓力水管；3－水電站廠房；4－水輪機，5－發(fā)電機；6－尾水渠道,優(yōu)點,沒有污染，發(fā)電成本低，綜合效益高。,缺點,建設周期長，投資大，受季

15、節(jié)影響較大，對生態(tài)環(huán)境有影響。,一定高程內(nèi)水的勢能,,機械能,電能,,能量轉(zhuǎn)換過程：,三峽水電站,黃龍灘水電站,二、水力發(fā)電,三、核能發(fā)電,工作原理：核能發(fā)電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電的方式。 半個世紀以來的核電發(fā)展實踐告訴我們，核電是當代比較成熟的技術，全球31多個國家和地區(qū)已建成并投入運行的核電站有4362座（截至2009年），裝機容量達370.22GW，已占世界發(fā)電總裝機容量的17％。,核電廠生產(chǎn)過程,能量轉(zhuǎn)

16、換過程：,優(yōu)點,核能的能量密度大，燃料消耗少；不需要空氣助燃，利于保護環(huán)境 ；技術較成熟，安全性較好。,缺點,需進行核能發(fā)電的放射性防護。,原子核裂變釋放的熱能,,機械能,電能,,大亞灣核電站,四、新能源發(fā)電（風力發(fā)電）,已建成并網(wǎng)發(fā)電的紅松風電基地,,典型并網(wǎng)風力機的剖面圖,由風輪、升速齒輪箱、發(fā)電機、偏航裝置（對風裝置）、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。,1-葉片；2-輪轂；3-剎車片；4-集電環(huán)；5-主軸；6-齒輪箱；7-剎車控制系統(tǒng)

17、；8-萬向聯(lián)軸器；9-發(fā)電機；10-風向風速儀；11-導流罩；12-風向標；13-安全控制箱；14-鎖緊裝置；15-偏航控制裝置；16-機艙基礎底板；17-艙蓋；18-塔筒；19-葉尖剎車控制系統(tǒng),能量轉(zhuǎn)換過程：,優(yōu)點,,缺點,單機容量較小、設備投資較大。,空氣動能,,風力機機械能,電能,,風力發(fā)電,風能是可再生能源，風力發(fā)電建設工期短，見效快，無污染，可有效解決地區(qū)分散性的電力需求，運行簡單，可完全做到無人值守、實際占地面積小。,新能

18、源發(fā)電（生物質(zhì)發(fā)電）,生物質(zhì)能（biomass energy ）：太陽能以化學能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。生物質(zhì)能發(fā)電并網(wǎng)在西歐一些國家占能源總量的10%左右。2020年生物質(zhì)發(fā)電裝機達到3000萬千瓦的發(fā)展目標。,能量轉(zhuǎn)換過程,優(yōu)點,,缺點,發(fā)電設備的裝機容量一般較小，且多為獨立運行的方式。,生物質(zhì)能,,機械能,電能,,生物質(zhì)發(fā)電,生物質(zhì)能是可再生能源，污染較小，有利于環(huán)境保護。,能量轉(zhuǎn)換過程,優(yōu)點,,

19、缺點,生物質(zhì)能（燃燒）,,機械能,電能,,垃圾燃燒發(fā)電,可有效、大量并清潔地處理垃圾，又可替代部分能源，是科學合理地綜合處理和利用城市垃圾的一種現(xiàn)代化方法。,熱能,,垃圾焚燒煙氣含有有害物質(zhì)。,,,中國首座采用國產(chǎn)化爐排的垃圾焚燒發(fā)電廠,思考題,什么是一次能源、二次能源、可再生能源、不可再生能源、常規(guī)能源、新能源？簡述我國電力工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向。簡述各種發(fā)電形式的工作原理。,火力發(fā)電（鍋爐部分）,鍋爐工作過程及工作特性鍋爐燃

20、料、燃燒及熱平衡煤粉爐及煤粉的制備鍋爐受熱面鍋爐輔助設備,第一節(jié) 鍋爐工作過程及工作特性,鍋爐任務：組織合理的燃料燃燒，將燃料燃燒釋放的熱能加熱水和水蒸汽，以生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的過熱蒸汽。,鍋爐設備,鍋爐組成,,各受熱面（水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器）、燃燒器、汽包、排渣裝置、鍋爐構架、爐墻及本體各部件間的連接管道。,組成,,輔助系統(tǒng)：燃料供應系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)、 通風系統(tǒng)、除灰除塵

21、系統(tǒng)等,鍋爐本體：,第一節(jié) 鍋爐的工作過程及工作特性,鍋爐機組的工作過程(以煤粉爐為例),汽水流程煙氣流程熱空氣流程制粉過程,1、鍋爐容量（鍋爐蒸發(fā)量）：鍋爐單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的蒸汽量，單位：t/h（kg/s）。2、蒸汽參數(shù)：通常指過熱器（或再熱器）出口處蒸汽的額定壓力和額定溫度。3、給水溫度：給水在省煤器入口處的溫度。4、鍋爐效率：單位時間內(nèi)鍋爐有效利用熱與單位時間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量的百分比。,鍋爐工作特性指標,第一節(jié)