發(fā)電廠動(dòng)力工程概論

1、發(fā)電廠動(dòng)力工程概論,武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院,能源分類(lèi),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(bǔ)充的能源。不可再生能源：經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成的，在短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)的能源。常規(guī)能源：在一定歷史時(shí)期和科學(xué)技術(shù)水平下，已被人們廣泛應(yīng)用的能源。新能源：尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開(kāi)發(fā)的能源。,能源分類(lèi),我國(guó)能源資源總量多、人均量少、區(qū)域分布不平衡。,緒論,研究對(duì)象:各類(lèi)發(fā)電廠中將其他能量轉(zhuǎn)換成電能的動(dòng)力設(shè)備、動(dòng)力裝置

2、及動(dòng)力系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容:如何不斷提高它們?cè)陔娔苻D(zhuǎn)換過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性、清潔性以及自動(dòng)化程度。,第一節(jié) 我國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展第二節(jié) 各類(lèi)發(fā)電動(dòng)力形式及其特點(diǎn),緒論,一、我國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀,1、電力工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷的四個(gè)階段起步階段（1882~1949）：1949年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量為 185萬(wàn)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(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 571

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

4、第1位。,裝機(jī)容量及增長(zhǎng)率,,發(fā)電量及增長(zhǎng)率,,一、我國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀,2．電力結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)正在逐步趨向合理：截至09年7月底，全國(guó)水電裝機(jī)達(dá)到1.82億千瓦；核電裝機(jī)906萬(wàn)千瓦；風(fēng)電裝機(jī)1474萬(wàn)千瓦；生物質(zhì)發(fā)電、潮汐發(fā)電等也從無(wú)到有，正在逐步得到發(fā)展。 火電結(jié)構(gòu)調(diào)整取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展：截至今年6月30日，全國(guó)已累計(jì)淘汰小火電7467臺(tái)，總?cè)萘砍^(guò)5407萬(wàn)千瓦。目前，全國(guó)30萬(wàn)千瓦及以上的大火電機(jī)組的比重已達(dá)59％，6

5、0萬(wàn)千瓦及以上的清潔高效機(jī)組成為新建項(xiàng)目的主力機(jī)型。,3．電力工業(yè)裝備和技術(shù)躋身世界先進(jìn)水平火電：逐步向世界最先進(jìn)水平的百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界壓力機(jī)組發(fā)展。 水電：一批大型水電站的建成投運(yùn),標(biāo)志著我國(guó)大型水電機(jī)組的制造能力和水平迅速崛起，水電站控制自動(dòng)化水平、大壩建設(shè)等重大技術(shù)取得重要突破，水電建設(shè)的技術(shù)和能力已全面進(jìn)入世界先進(jìn)水平。核電：核電從最初的完全靠技術(shù)引進(jìn)，到目前已經(jīng)掌握了300MW、初步掌握了1000MW壓水堆核電機(jī)組的設(shè)

6、計(jì)和建造技術(shù)，我國(guó)目前正在積極參與國(guó)際上第四代核電技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。新能源發(fā)電：目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一批實(shí)用化和商業(yè)化的設(shè)備，產(chǎn)業(yè)建設(shè)初具規(guī)模。。,一、我國(guó)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(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的不斷建立發(fā)展和改革開(kāi)放的不斷深入，按照公司化原則、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)、法制化管理的改革思路，電力行業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)了政企分開(kāi)，頒布實(shí)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(guó)務(wù)院 5 號(hào)文件，電力行

7、業(yè)實(shí)施廠網(wǎng)分開(kāi)，組建了兩家電網(wǎng)公司、五家發(fā)電集團(tuán)公司和四家輔業(yè)集團(tuán)公司。,一、我國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀,二、我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展方向,目前，中國(guó)人均裝機(jī)僅 0.6kW，人均用電量?jī)H197kWh，與工業(yè)化國(guó)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(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化。 大力開(kāi)發(fā)水電，優(yōu)化發(fā)展煤電，積極推進(jìn)核電建設(shè)，適度發(fā)展天然氣發(fā)電，鼓勵(lì)新能源和可再生能源發(fā)電。預(yù)計(jì) 2020 年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量將可能超過(guò) 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(wàn)千瓦，氣電 6000 萬(wàn)千瓦，新能源發(fā)電 4100 萬(wàn)千瓦。,2．火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主要方向 繼續(xù)實(shí)行大電站、大機(jī)組、高參數(shù)、環(huán)保節(jié)水的技術(shù)路線。采用超臨界、超超臨界壓力機(jī)組及循環(huán)流化床技術(shù)，整體煤氣化發(fā)電技術(shù)，增大熱電聯(lián)產(chǎn)(包括熱、電、冷、氣多聯(lián)產(chǎn))、燃?xì)庖徽羝?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(biāo)。,二

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

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

11、術(shù)發(fā)展的主要方向 （1）風(fēng)電風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)技術(shù)成熟的階段，在電力能源市場(chǎng)中已占據(jù)了一席之地。為滿(mǎn)足全球未來(lái)30年對(duì)于清潔可再生電力的需求，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研發(fā)還需要持續(xù)不斷努力。 中國(guó)在風(fēng)電裝機(jī)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(fēng)電市場(chǎng)。,二、我國(guó)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(lái)，世界各國(guó)高度重視秸稈發(fā)電項(xiàng)目。目前我國(guó)掀起

12、了建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電的熱潮。中國(guó)的生物質(zhì)資源十分豐富，最近幾年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司、五大發(fā)電集團(tuán)等大型國(guó)有、民營(yíng)以及外資企業(yè)紛紛投資參與中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的建設(shè)運(yùn)營(yíng)。,（3）垃圾焚燒發(fā)電從 20 世紀(jì) 70 年代起，一些發(fā)達(dá)國(guó)家便著手運(yùn)用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電。我國(guó)在引進(jìn)國(guó)外垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)消化吸收，現(xiàn)已基本具備制造垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備的能力。我國(guó)在垃圾發(fā)電的垃圾收集、凈化處理、燃燒設(shè)備制造等方面與國(guó)際先進(jìn)水平還有一定

13、差距，是今后努力的方向。,二、我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展方向,（4）湖北省新能源發(fā)電計(jì)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(fēng)口等5個(gè)風(fēng)電廠；建成當(dāng)陽(yáng)、監(jiān)利、沙洋、宜城、京山、蘄春、東西湖、來(lái)鳳等8個(gè)秸稈發(fā)電廠；建成漢口、江夏、漢陽(yáng)、黃石、荊州、襄樊等6個(gè)垃圾發(fā)電工程。,第二節(jié) 各類(lèi)發(fā)電動(dòng)力形式及其特點(diǎn),一、火力發(fā)電,火電廠生產(chǎn)過(guò)程：,火電廠生產(chǎn)過(guò)程：,能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：,燃料的化學(xué)

14、能（燃燒）,,機(jī)械能,,熱能,,電能,優(yōu)點(diǎn)：,建設(shè)投資小，工期短，受氣候、水文條件影響小。,缺點(diǎn)：,生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、成本高、對(duì)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(dǎo)水流通過(guò)水輪機(jī)，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)的機(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出電能。,1－水庫(kù)；2－壓力水管；3－水電站廠房；4－水輪機(jī)，5－發(fā)電機(jī)；6－尾水渠道,優(yōu)點(diǎn),沒(méi)有污染，發(fā)電成本低，綜合效益高。,缺點(diǎn),建設(shè)周期長(zhǎng)，投資大，受季

15、節(jié)影響較大，對(duì)生態(tài)環(huán)境有影響。,一定高程內(nèi)水的勢(shì)能,,機(jī)械能,電能,,能量轉(zhuǎn)換過(guò)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(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。 半個(gè)世紀(jì)以來(lái)的核電發(fā)展實(shí)踐告訴我們，核電是當(dāng)代比較成熟的技術(shù)，全球31多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已建成并投入運(yùn)行的核電站有4362座（截至2009年），裝機(jī)容量達(dá)370.22GW，已占世界發(fā)電總裝機(jī)容量的17％。,核電廠生產(chǎn)過(guò)程,能量轉(zhuǎn)

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

17、；8-萬(wàn)向聯(lián)軸器；9-發(fā)電機(jī)；10-風(fēng)向風(fēng)速儀；11-導(dǎo)流罩；12-風(fēng)向標(biāo)；13-安全控制箱；14-鎖緊裝置；15-偏航控制裝置；16-機(jī)艙基礎(chǔ)底板；17-艙蓋；18-塔筒；19-葉尖剎車(chē)控制系統(tǒng),能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：,優(yōu)點(diǎn),,缺點(diǎn),單機(jī)容量較小、設(shè)備投資較大。,空氣動(dòng)能,,風(fēng)力機(jī)機(jī)械能,電能,,風(fēng)力發(fā)電,風(fēng)能是可再生能源，風(fēng)力發(fā)電建設(shè)工期短，見(jiàn)效快，無(wú)污染，可有效解決地區(qū)分散性的電力需求，運(yùn)行簡(jiǎn)單，可完全做到無(wú)人值守、實(shí)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(yáng)能以化學(xué)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(guó)家占能源總量的10%左右。2020年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)達(dá)到3000萬(wàn)千瓦的發(fā)展目標(biāo)。,能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,優(yōu)點(diǎn),,缺點(diǎn),發(fā)電設(shè)備的裝機(jī)容量一般較小，且多為獨(dú)立運(yùn)行的方式。,生物質(zhì)能,,機(jī)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(hù)。,能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,優(yōu)點(diǎn),,

19、缺點(diǎn),生物質(zhì)能（燃燒）,,機(jī)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(xué)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(guó)首座采用國(guó)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(jiǎn)述我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向。簡(jiǎn)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(guò)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(shè)備,第一節(jié) 鍋爐工作過(guò)程及工作特性,鍋爐任務(wù)：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(guò)熱蒸汽。,鍋爐設(shè)備,鍋爐組成,,各受熱面（水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器）、燃燒器、汽包、排渣裝置、鍋爐構(gòu)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(yīng)系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)、 通風(fēng)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(guò)程及工作特性,鍋爐機(jī)組的工作過(guò)程(以煤粉爐為例),汽水流程煙氣流程熱空氣流程制粉過(guò)程,1、鍋爐容量（鍋爐蒸發(fā)量）：鍋爐單位時(shí)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(guò)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：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)鍋爐有效利用熱與單位時(shí)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(biāo),第一節(jié)