发电厂电气部分第1章 能源和发电

1、第一章 能源和发电 1 1、能源的分类、能源的分类 2 2、电能的特点、电能的特点 3 3、发电厂的类型、发电厂的类型 4 4、各种类型发电厂的生产过程和特点、各种类型发电厂的生产过程和特点 能源分类能源分类 一一 次次 能能 源源 二二 次次 能能 源源 新能源新能源 再生性能源：太阳能、风能、海洋能、再生性能源：太阳能、风能、海洋能、 地热能地热能 非再生性能源：核聚变物质非再生性能源：核聚变物质 常规能源常规能源 再生性能源：水能再生性能源：水能 非再生性能源：煤、石油、天然气、非再生性能源：煤、石油、天然气、 核裂变物质核裂变物质 电力电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、焦炭、煤

2、气、汽油、煤油、柴油、重油、 氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等 电能的特点电能的特点 便于大规模生产和远距离输送便于大规模生产和远距离输送 方便转换和易于控制方便转换和易于控制 损耗小损耗小 效率高效率高 无气体和噪声污染无气体和噪声污染 发电厂发电厂-能量转换站能量转换站 发电厂的类型发电厂的类型 火力发电厂：燃料的化学能火力发电厂：燃料的化学能-电能电能 水力发电厂：水的位能水力发电厂：水的位能-电能电能 核能电厂：核能电厂： 核裂变能核裂变能-电能电能 地热电厂：地热电厂： 地热能地热能-电能电能 潮汐电厂：潮汐电厂： 海洋能海洋能-电能电能 风力发电厂：风能

3、风力发电厂：风能-电能电能 太阳能电站：太阳能太阳能电站：太阳能-电能电能 火电厂的生产过程火电厂的生产过程 主要设备：主要设备： 锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 发电机发电机 各种辅机各种辅机 矿物燃料的化学能矿物燃料的化学能-热能热能-机械能机械能-电能电能 课后自学：录像片课后自学：录像片火电厂生产过程火电厂生产过程 煤煤 风风 汽汽 水水 1 1）燃烧系统）燃烧系统 以锅炉为中心以锅炉为中心 2 2）汽水系统）汽水系统 以汽轮机为中心以汽轮机为中心 3 3）电气系统）电气系统 火电厂的生产过程火电厂的生产过程 按燃料分类：按燃料分类： 按蒸汽压力按蒸汽压力 和温度分类和温度分类 按原动按原动

4、机分类机分类 按输出能源分类按输出能源分类: : 按装机容量分类：按装机容量分类： 燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂 中低压电厂中低压电厂-蒸汽压力蒸汽压力3.923.92MPaMPa，温度温度450 450 ，单机小于，单机小于2525MWMW 高压电厂高压电厂-9.9-9.9MPaMPa，540 540 ，小于，小于100100MWMW 超高压电厂超高压电厂-13.83-13.83MPaMPa，540/ 540 540/ 540 ，小于，小于200200MWMW 亚临界压力电厂亚临界压力电厂-16.77-16.77MPaMPa，540/ 540

5、540/ 540 ，300 300 - - 10001000MWMW 超临界压力电厂超临界压力电厂-21.11-21.11MPaMPa，550/550 550/550 ，600600、800800MWMW及及以上及及以上 凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、 内燃机电厂、蒸汽内燃机电厂、蒸汽- -燃气轮机电厂燃气轮机电厂 凝汽式发电厂（效率凝汽式发电厂（效率30%30%- -40%40%）、热电厂（效率）、热电厂（效率60%60%- -70%70%） 小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂 100100MWM

6、W以下以下 100 100- -250250MW 250-1000MW 1000MWMW 250-1000MW 1000MW以上以上 * 火电厂的分类火电厂的分类 火力发电的特点火力发电的特点 除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理配置有功和除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理配置有功和 无功电源，装机容量可按需要决定。无功电源，装机容量可按需要决定。 火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，运行费用高，火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，运行费用高， 单位电量发电成本比水电厂高单位电量发电成本比水电厂高3 3- -4 4倍。倍。 与水电机组相比，火电机组启动

7、、带负荷、停机所需要的时间长。与水电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需要的时间长。 火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数机组效率高。火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数机组效率高。 火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运行最低蒸发火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运行最低蒸发 量的制约。量的制约。 对环境的污染大对环境的污染大 水电站的生产过程水电站的生产过程 水位能水位能-机械能机械能-电能电能 主要设备：压力水管、水轮机、发电机主要设备：压力水管、水轮机、发电机 P = 9.81QHP = 9.81QH P P 发电功率，发电功率，kWkW； Q

8、 Q 通过水轮机的水量，通过水轮机的水量，m m3 3/s/s 水电厂效率水电厂效率 H H 水的落差，水的落差，m m； 堤坝式堤坝式 引水式引水式 混合式混合式 坝后式坝后式 河床式河床式 水电站的分类水电站的分类 按集中落差方式分类按集中落差方式分类 按径流调节的程度分类按径流调节的程度分类 有调节水电厂有调节水电厂 无调节水电厂无调节水电厂 日调节水电厂日调节水电厂 年调节水电厂年调节水电厂 多年调节水电厂多年调节水电厂 * 各类水电厂的结构各类水电厂的结构 堤堤 坝坝 式式 坝后式坝后式 河床式河床式 建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝

9、身 高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。 特点：形成蓄水库，以调节流量，引用流量大，特点：形成蓄水库，以调节流量，引用流量大， 电站规模大，综合效益高。电站规模大，综合效益高。 三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站 适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝 建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂 房承受上游水的压力，起挡水作用。房承受上游水的压力，起挡水作用。 特点是：水头低（小于特点是：水头低（小于30304040米）；挡水建筑物米

10、）；挡水建筑物 长。长。 葛洲坝、西津水电厂葛洲坝、西津水电厂 * 各类水电厂的特点各类水电厂的特点 混混 合合 式式 根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种特点的根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种特点的 水电厂。水电厂。 引引 水水 式式 无压引水无压引水 有压引水有压引水 在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助 坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水， 用以集中水头，以获取最大落差。用以集中水头，以获取最大落差。 特点是：水头较高（最高为特点是：水头较高（最高为10201020米），流量米），流量 小，无

11、蓄水池调节流量；综合利用价值低，小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低， 电站规模也较小。电站规模也较小。 各类水电厂的特点各类水电厂的特点 水力发电的特点水力发电的特点 可综合利用水能资源，不污染环境。可综合利用水能资源，不污染环境。 投资大，工期长，但发电效率高，运行成本低。投资大，工期长，但发电效率高，运行成本低。 天然流量受水文、气象等自然条件影响，利用水库调节径流可天然流量受水文、气象等自然条件影响，利用水库调节径流可 减少洪水和枯水期的差别。减少洪水和枯水期的差别。 运行灵活，水电机组启动快，宜在电力系统担任调峰、调频和运行灵活，水电机组启动快，宜在电力系统担任调峰、调频和 紧急备用

12、。紧急备用。 兴建水库会带来一定的弊端兴建水库会带来一定的弊端 梯级电站及抽水蓄能电站梯级电站及抽水蓄能电站 梯级电厂梯级电厂 -根据河流条件将河流分成若干段，每段各自建立水电厂，根据河流条件将河流分成若干段，每段各自建立水电厂， 上游的水发电后放入下游，供下游各级电厂继续利用发电。上游的水发电后放入下游，供下游各级电厂继续利用发电。 抽水蓄能电厂抽水蓄能电厂 -在下游增设一个大的储水池，白天负荷高峰时电厂发电，在下游增设一个大的储水池，白天负荷高峰时电厂发电， 发过电的水存入储水池，夜间低负荷时把储水池的水再抽回发过电的水存入储水池，夜间低负荷时把储水池的水再抽回 水库，把电能再变成水的势能

13、，以备下一天负荷高峰时再发水库，把电能再变成水的势能，以备下一天负荷高峰时再发 电。电。 抽水蓄能电站的作用抽水蓄能电站的作用 在系统中的作用在系统中的作用 调峰调峰 填谷填谷 备用备用 调频调频 调相调相 功能功能 降低电力系统的燃料消耗降低电力系统的燃料消耗 提高火电设备利用率提高火电设备利用率 可作为发电成本低的峰荷电源可作为发电成本低的峰荷电源 对环境没污染且能美化环境对环境没污染且能美化环境 可用于蓄能可用于蓄能 2626台台700700MWMW的水轮发的水轮发 电机组，总装机容量电机组，总装机容量 1820018200MWMW。 三峡电站分为左岸三峡电站分为左岸 和右岸电站，左、右

14、和右岸电站，左、右 岸电站又各分为两个岸电站又各分为两个 电厂。其中，左一电电厂。其中，左一电 厂装机厂装机8 8台，出线台，出线5 5回；回； 左二电厂装机左二电厂装机6 6台，出台，出 线线3 3回；右一、右二电回；右一、右二电 厂装机均为厂装机均为6 6台，出线台，出线 分别为分别为4 4回和回和3 3回。回。 三峡电站三峡电站 核电站的生产过程核电站的生产过程 主要设备：核反应堆主要设备：核反应堆 + + 核蒸汽发生系统（核蒸汽发生系统（= =锅炉锅炉) ) 汽轮机、发电机汽轮机、发电机 核裂变能核裂变能-热能热能-机械能机械能-电能电能 核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量

15、热量，由冷核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量热量，由冷 却剂（水或空气）带出，在蒸汽发生器中把热量传给水，将水加却剂（水或空气）带出，在蒸汽发生器中把热量传给水，将水加 热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。 原子能种类原子能种类 n裂变反应：重金属元素如铀、钚等的原子核发生分裂放出巨大裂变反应：重金属元素如铀、钚等的原子核发生分裂放出巨大 能量。（原子弹）能量。（原子弹） n聚变反应：轻元素如氢的同位素氘（聚变反应：轻元素如氢的同位素氘（aoao）和氚等原子核聚合和氚等原子核聚合 成较重的原子核如氦，放出巨大的能量。（氢弹）成较重的原子核如氦，放出巨大的能量

16、。（氢弹） 核电站反应堆的分类核电站反应堆的分类 堆堆 型型 燃料燃料慢化剂慢化剂冷却剂冷却剂 轻水轻水 堆堆 压水堆压水堆 沸水堆沸水堆 浓缩铀浓缩铀 浓缩铀浓缩铀 轻水轻水 轻水轻水 轻水轻水 轻水轻水 重水重水 堆堆 重水冷却型重水冷却型 轻水冷却型轻水冷却型 天然铀天然铀 天然铀、浓天然铀、浓 缩铀、钚缩铀、钚 重水重水 重水重水 重水重水 轻水轻水 石墨石墨 气冷气冷 堆堆 天然抽气冷天然抽气冷 改进型气冷改进型气冷 高温气冷堆高温气冷堆 天然铀天然铀 浓缩铀浓缩铀 浓缩铀、钍浓缩铀、钍 石墨石墨 石墨石墨 石墨石墨 二氧化碳二氧化碳 二氧化碳二氧化碳 氦氦 快中子增殖堆快中子增殖堆

17、浓缩铀浓缩铀+ +钚钚无无钠钠 利用沸腾水作为慢化剂，采用单回路系统，使汽轮机等设备利用沸腾水作为慢化剂，采用单回路系统，使汽轮机等设备 有受放射性污染的可能。有受放射性污染的可能。 沸水堆沸水堆 用有压力的水作为慢化剂和冷却剂，采用蒸汽发生器，形成两个用有压力的水作为慢化剂和冷却剂，采用蒸汽发生器，形成两个 独立的循环系统，即水循环系统和蒸汽循环系统，可防止蒸汽受独立的循环系统，即水循环系统和蒸汽循环系统，可防止蒸汽受 放射性污染放射性污染 压水堆压水堆 核电厂的系统核电厂的系统 组成：核岛组成：核岛 + + 常规岛常规岛 + + 辅助系统辅助系统 + + 控制系统控制系统 + + 安全系统

18、安全系统 n核岛的核蒸汽供应系统核岛的核蒸汽供应系统 n一回路系统一回路系统 n化学和容积控制系统：化学和容积控制系统： n余热排出系统余热排出系统/ /停堆冷却系停堆冷却系 统：停堆时导出余热统：停堆时导出余热 n安全注射系统安全注射系统/ /紧急堆芯冷紧急堆芯冷 却系统却系统 n控制、保护和检测系统控制、保护和检测系统 n常规岛系统常规岛系统 n二回路系统：二回路系统： n循环冷却水系统循环冷却水系统 n电气系统及厂用电电气系统及厂用电 设备设备 核电站的安全性核电站的安全性 防止核泄漏的四道屏障防止核泄漏的四道屏障 燃料芯块燃料芯块： 核裂变产生的放射性物质核裂变产生的放射性物质98%98%以上滞留在二以上滞留在二 氧化铀芯块中氧化铀芯块中, ,不会释放出来不会释放出来 燃料元件包壳燃料元件包壳：燃料芯块密封在锆合金包壳内：燃料芯块密封在锆合金包壳内, ,防止放防止放 射性物质进入一回路水中射性物质