发电厂动力工程概论

1、发电厂动力工程概论发电厂动力工程概论武汉大学动力与机械学院武汉大学动力与机械学院能源分类能源分类l一次能源、二次能源一次能源、二次能源可再生能源：凡在自然界中可以不断再生并有可再生能源：凡在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源。规律地得到补充的能源。不可再生能源：经过亿万年形成的，在短期内不可再生能源：经过亿万年形成的，在短期内无法恢复的能源。无法恢复的能源。常规能源：在一定历史时期和科学技术水平下，常规能源：在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛应用的能源。已被人们广泛应用的能源。新能源：尚未大规模利用、正在积极研究开发新能源：尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。的能源。

2、能源分类能源分类能能源源一次一次能源能源常规常规能源能源可再生能源：水力可再生能源：水力不可再生能源：煤、原油、天然气、不可再生能源：煤、原油、天然气、核裂变核裂变新能新能源源太阳能、风能、生物质能、海洋能、太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能地热能二次二次能源能源电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、沼气、蒸汽、热水油、沼气、蒸汽、热水l我国能源资源总量多、人均量少、区域分布不平衡。我国能源资源总量多、人均量少、区域分布不平衡。绪论绪论l研究对象研究对象:各类发电厂中将其他能量转换各类发电厂中将其他能量转换成电能的动力设备、动力装置及动力系成电能的

3、动力设备、动力装置及动力系统。统。l主要研究内容主要研究内容:如何不断提高它们在电能如何不断提高它们在电能转换过程中的经济性、安全性、可靠性、转换过程中的经济性、安全性、可靠性、清洁性以及自动化程度。清洁性以及自动化程度。第一节第一节 我国电力工业的现状及发展我国电力工业的现状及发展第二节第二节 各类发电动力形式及其特点各类发电动力形式及其特点绪论绪论一、我国电力工业的现状一、我国电力工业的现状 1、电力工业发展经历的四个阶段、电力工业发展经历的四个阶段l起步阶段起步阶段（18821949）：）：1949年全国发电装机年全国发电装机容量和发电量为容量和发电量为 185万万kW和和43亿亿kWh

4、，分别居，分别居世界第世界第21位、第位、第25 位。位。l发展阶段发展阶段（19501978）：全国发电装机容量达）：全国发电装机容量达到到 5712万万 kW，发电量达到，发电量达到 2566亿亿KWh，分别，分别居世界第居世界第8 位和第位和第 7 位。位。第一节第一节 我国电力工业的现状及发展我国电力工业的现状及发展l突破阶段突破阶段（19791996）：全国发电装机容量）：全国发电装机容量突破突破 1亿万亿万 kW，发电量超过，发电量超过 1万亿万亿KWh，均，均跃居世界第跃居世界第 2 位。位。l腾飞阶段腾飞阶段（1997至今）：至今）：2009 年底全国发电年底全国发电装机容量已

5、达到装机容量已达到 8.6 亿千瓦亿千瓦，全国的发电量也，全国的发电量也以年均以年均 9.2%的速度增长。电网建设截至的速度增长。电网建设截至09年年7月底，月底，220千伏及以上输电线路达到千伏及以上输电线路达到37.5万公里，万公里，电网规模居世界第电网规模居世界第1位。位。 装机容量及增长率装机容量及增长率发电量及增长率发电量及增长率一、我国电力工业的现状一、我国电力工业的现状2电力结构不断调整优化电力结构不断调整优化l电源结构正在逐步趋向合理：截至电源结构正在逐步趋向合理：截至09年年7月底，全国水电月底，全国水电装机达到装机达到1.82亿千瓦；核电装机亿千瓦；核电装机906万千瓦；风

6、电装机万千瓦；风电装机1474万千瓦；生物质发电、潮汐发电等也从无到有，正在逐步万千瓦；生物质发电、潮汐发电等也从无到有，正在逐步得到发展。得到发展。 l火电结构调整取得实质性进展：截至今年火电结构调整取得实质性进展：截至今年6月月30日，全国日，全国已累计淘汰小火电已累计淘汰小火电7467台，总容量超过台，总容量超过5407万千瓦。目前，万千瓦。目前，全国全国30万千瓦及以上的大火电机组的比重已达万千瓦及以上的大火电机组的比重已达59，60万万千瓦及以上的清洁高效机组成为新建项目的主力机型。千瓦及以上的清洁高效机组成为新建项目的主力机型。3 3电力工业装备和技术跻身世界先进水平电力工业装备和

7、技术跻身世界先进水平火电：逐步向世界最先进水平的百万千瓦级超超临界压火电：逐步向世界最先进水平的百万千瓦级超超临界压力机组发展。力机组发展。 水电：一批大型水电站的建成投运水电：一批大型水电站的建成投运, ,标志着我国大型水标志着我国大型水电机组的制造能力和水平迅速崛起，水电站控制自动化电机组的制造能力和水平迅速崛起，水电站控制自动化水平、大坝建设等重大技术取得重要突破，水电建设的水平、大坝建设等重大技术取得重要突破，水电建设的技术和能力已全面进入世界先进水平。技术和能力已全面进入世界先进水平。核电：核电从最初的完全靠技术引进，到目前已经掌握核电：核电从最初的完全靠技术引进，到目前已经掌握了了

8、300MW300MW、初步掌握了、初步掌握了1000MW1000MW压水堆核电机组的设计和压水堆核电机组的设计和建造技术，我国目前正在积极参与国际上第四代核电技建造技术，我国目前正在积极参与国际上第四代核电技术的研究与开发项目。术的研究与开发项目。新能源发电：目前已经开发出一批实用化和商业化的设新能源发电：目前已经开发出一批实用化和商业化的设备，产业建设初具规模。备，产业建设初具规模。一、我国电力工业的现状一、我国电力工业的现状4电力工业的管理水平取得突破电力工业的管理水平取得突破l随着社会主义市场经济体制的不断建立发展和改革开随着社会主义市场经济体制的不断建立发展和改革开放的不断深入，按照公

9、司化原则、商业化运营、法制放的不断深入，按照公司化原则、商业化运营、法制化管理的改革思路，电力行业逐步实现了政企分开，化管理的改革思路，电力行业逐步实现了政企分开，颁布实施了颁布实施了电力法电力法，确立了电力企业的法人主体，确立了电力企业的法人主体地位。地位。l2002 年，按照国务院年，按照国务院 5 号文件，电力行业实施号文件，电力行业实施厂网分厂网分开开，组建了两家电网公司、五家发电集团公司和四家，组建了两家电网公司、五家发电集团公司和四家辅业集团公司。辅业集团公司。一、我国电力工业的现状一、我国电力工业的现状二、我国电力工业发展方向二、我国电力工业发展方向目前，中国人均装机仅目前，中国

10、人均装机仅 0.6kW，人均用电量仅，人均用电量仅197kWh，与工业化国家相比还存在较大差距，电力工业仍存在较与工业化国家相比还存在较大差距，电力工业仍存在较大发展空间。大发展空间。 1 电源结构有待进一步优化。电源结构有待进一步优化。 大力开发水电，优化发展煤电，积极推进核电建设，适大力开发水电，优化发展煤电，积极推进核电建设，适度发展天然气发电，鼓励新能源和可再生能源发电。度发展天然气发电，鼓励新能源和可再生能源发电。预计预计 2020 年全国发电装机容量将可能年全国发电装机容量将可能超过超过 9.5 亿千瓦亿千瓦，其，其中水电中水电 2.46亿千瓦，煤电亿千瓦，煤电 5.62 亿千瓦，

11、核电亿千瓦，核电 4000 万千万千瓦，气电瓦，气电 6000 万千瓦，新能源发电万千瓦，新能源发电 4100 万千瓦。万千瓦。2火力发电技术发展的主要方向火力发电技术发展的主要方向 继续实行大电站、大机组、高参数、环保节水的技术继续实行大电站、大机组、高参数、环保节水的技术路线。路线。采用超临界、超超临界压力机组及循环流化床技术，采用超临界、超超临界压力机组及循环流化床技术，整体煤气化发电技术，增大热电联产整体煤气化发电技术，增大热电联产(包括热、电、冷、包括热、电、冷、气多联产气多联产)、燃气一蒸汽联合循环及分布式能源系统在、燃气一蒸汽联合循环及分布式能源系统在电源中的比例等，以提高火力发

12、电厂效率、降低发电电源中的比例等，以提高火力发电厂效率、降低发电成本、减少环境污染为目标。成本、减少环境污染为目标。二、我国电力工业发展方向二、我国电力工业发展方向3 3水力发电技术发展的主要方向水力发电技术发展的主要方向水电领域在高坝工程技术、泄洪消能技术、地下工程技术水电领域在高坝工程技术、泄洪消能技术、地下工程技术等关键技术方面正在进行创新性研究并获得了一些重大突等关键技术方面正在进行创新性研究并获得了一些重大突破，建成和正在建设一批大型和世界级特大型水电站。破，建成和正在建设一批大型和世界级特大型水电站。通过通过“技术转让、消化吸收、自主创新技术转让、消化吸收、自主创新”，实现了大型水

13、，实现了大型水电机电装备制造业的跨越。电机电装备制造业的跨越。水电开发模式发生了重大转变，开始从单纯注重经济效益水电开发模式发生了重大转变，开始从单纯注重经济效益到注重经济、社会、生态效益的转变；由注重坝工技术到到注重经济、社会、生态效益的转变；由注重坝工技术到注重自主创新与生态环保技术的转变；由单一的水电开发注重自主创新与生态环保技术的转变；由单一的水电开发到提升全流域整体效益的综合开发。到提升全流域整体效益的综合开发。二、我国电力工业发展方向二、我国电力工业发展方向4 4核能发电技术发展的主要方向核能发电技术发展的主要方向我国已经颁布了核电中长期发展规划，确定了我国核我国已经颁布了核电中长

14、期发展规划，确定了我国核电发展的目标；明确了我国核电发展的技术路线，决电发展的目标；明确了我国核电发展的技术路线，决定引进目前世界上最先进的第三代核电定引进目前世界上最先进的第三代核电 技术，走引技术，走引进、消化、吸收和再创新的发展道路。进、消化、吸收和再创新的发展道路。中国核电建设还将从沿海向内陆地区推进。中国核电建设还将从沿海向内陆地区推进。 2020 2020 年核电总装机容量要达到年核电总装机容量要达到 40004000万万60006000万千瓦，万千瓦，占全国电力总装机容量的占全国电力总装机容量的4%4%6%6%。 二、我国电力工业发展方向二、我国电力工业发展方向5新能源发电技术发

15、展的主要方向新能源发电技术发展的主要方向 （1 1）风电）风电风电产业正处于一个技术成熟的阶段，在电力能源市场中风电产业正处于一个技术成熟的阶段，在电力能源市场中已占据了一席之地。已占据了一席之地。为满足全球未来为满足全球未来3030年对于清洁可再生电力的需求，风力发年对于清洁可再生电力的需求，风力发电技术的研发还需要持续不断努力。电技术的研发还需要持续不断努力。 中国在风电装机容量的世界排名中，中国在风电装机容量的世界排名中，20042004年居第年居第1010位，位，20082008年跃居第年跃居第4 4位，并有望成为世界最大的风电市场。位，并有望成为世界最大的风电市场。二、我国电力工业发

16、展二、我国电力工业发展（2）生物质发电）生物质发电生物质能发电是推广利用可再生能源重要的部分。生物质能发电是推广利用可再生能源重要的部分。近年来，世界各国高度重视秸秆发电项目。近年来，世界各国高度重视秸秆发电项目。目前我国掀起了建设生物质发电的热潮。目前我国掀起了建设生物质发电的热潮。中国的生物质中国的生物质资源十分丰富，最近几年来，国家电网公司、五大发电资源十分丰富，最近几年来，国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。生物质发电产业的建设运营。（3）垃圾焚烧发电）垃圾焚烧发电从从 20 世

17、纪世纪 70 年代起，一些发达国家便着手运用焚烧垃年代起，一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。圾产生的热量进行发电。我国在引进国外垃圾焚烧发电技术和设备的基础上，经我国在引进国外垃圾焚烧发电技术和设备的基础上，经过消化吸收，现已基本具备制造垃圾焚烧发电设备的能过消化吸收，现已基本具备制造垃圾焚烧发电设备的能力。力。我国在垃圾发电的垃圾收集、净化处理、燃烧设备制造我国在垃圾发电的垃圾收集、净化处理、燃烧设备制造等方面与国际先进水平还有一定差距，是今后努力的方等方面与国际先进水平还有一定差距，是今后努力的方向。向。二、我国电力工业发展方向二、我国电力工业发展方向（4）湖北省新能源发电

18、计划）湖北省新能源发电计划 根据湖北省政府部署，到根据湖北省政府部署，到20122012年，湖北省将年，湖北省将建成通山九宫山、利川齐岳山、大悟仙居顶、建成通山九宫山、利川齐岳山、大悟仙居顶、钟祥华山观、随州大风口等钟祥华山观、随州大风口等5 5个风电厂个风电厂；建成；建成当阳、监利、沙洋、宜城、京山、蕲春、东西当阳、监利、沙洋、宜城、京山、蕲春、东西湖、来凤等湖、来凤等8 8个秸秆发电厂个秸秆发电厂；建成汉口、江夏、；建成汉口、江夏、汉阳、黄石、荆州、襄樊等汉阳、黄石、荆州、襄樊等6 6个垃圾发电工程个垃圾发电工程。 第二节第二节 各类发电动力形式及其特点各类发电动力形式及其特点一、火力发电

19、一、火力发电n火电厂生产过程：火电厂生产过程：燃料化学能燃料化学能锅炉内锅炉内燃烧燃烧烟气热能烟气热能锅炉各受锅炉各受热面传热热面传热水蒸汽热能水蒸汽热能汽轮机各汽轮机各工作级工作级汽轮机转子汽轮机转子机械能机械能发电机产生电能发电机产生电能联轴器联轴器一次能源一次能源二次能源二次能源n火电厂生产过程：火电厂生产过程：能量转换过程：能量转换过程：燃料的化学燃料的化学能（燃烧）能（燃烧） 机械能机械能 热能热能电能电能优点：优点：建设投资小，工期短，受气候、水文条件影响小。建设投资小，工期短，受气候、水文条件影响小。缺点：缺点：生产过程复杂、成本高、对环境污染大。生产过程复杂、成本高、对环境污染

20、大。二、水力发电二、水力发电水力发电原理水力发电原理：利用一系列的水工建筑物集中河道的落：利用一系列的水工建筑物集中河道的落差，控制和引导水流通过水轮机，将水能转变为旋转差，控制和引导水流通过水轮机，将水能转变为旋转的机械能，然后带动发电机转动发出电能。的机械能，然后带动发电机转动发出电能。1水库；水库；2压力水管；压力水管；3水电站厂房；水电站厂房；4水轮机，水轮机，5发电机；发电机；6尾水渠道尾水渠道优点优点没有污染，发电成本低，综合效益高。没有污染，发电成本低，综合效益高。缺点缺点建设周期长，投资大，受季节影响较大，对生建设周期长，投资大，受季节影响较大，对生态环境有影响。态环境有影响。

21、一定高程内水的势能一定高程内水的势能 机械能机械能电能电能能量转换过程：能量转换过程：三峡水电站三峡水电站黄龙滩水电站黄龙滩水电站二、水力发电二、水力发电三、核能发电三、核能发电工作原理：工作原理：核能发电是利用核反应堆核能发电是利用核反应堆中核裂变所中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。释放出的热能进行发电的方式。 半个世纪以来的核电发展实践告诉我们，核电半个世纪以来的核电发展实践告诉我们，核电是当代比较成熟的技术，全球是当代比较成熟的技术，全球3131多个国家和地多个国家和地区已建成并投入运行的核电站有区已建成并投入运行的核电站有43624362座（截至座（截至20092009年），装机容

22、量达年），装机容量达370.22GW370.22GW，已占世，已占世界发电总装机容量的界发电总装机容量的1717。核电厂生产过程核电厂生产过程能量转换过程：能量转换过程：优点优点核能的能量密度大，燃料消耗少；不需要空气助燃，核能的能量密度大，燃料消耗少；不需要空气助燃，利于保护环境利于保护环境 ；技术较成熟，安全性较好。；技术较成熟，安全性较好。缺点缺点需进行核能发电的放射性防护。需进行核能发电的放射性防护。原子核裂变释放的热能原子核裂变释放的热能 机械能机械能电能电能大亚湾核电站大亚湾核电站四、新能源发电（风力发电）四、新能源发电（风力发电）已建成并网发电的红松风电基地已建成并网发电的红松风

23、电基地 典型并网风力机的剖面图典型并网风力机的剖面图由风轮、升速齿轮箱、由风轮、升速齿轮箱、发电机、偏航装置（对发电机、偏航装置（对风装置）、控制系统、风装置）、控制系统、塔架等部件所组成。塔架等部件所组成。 1-叶片；2-轮毂；3-刹车片；4-集电环；5-主轴；6-齿轮箱；7-刹车控制系统；8-万向联轴器；9-发电机；10-风向风速仪；11-导流罩；12-风向标；13-安全控制箱；14-锁紧装置；15-偏航控制装置；16-机舱基础底板；17-舱盖；18-塔筒；19-叶尖刹车控制系统能量转换过程：能量转换过程：优点优点缺点缺点单机容量较小、设备投资较大。单机容量较小、设备投资较大。空气动能空气

24、动能 风力机机械能风力机机械能电能电能风力发电风力发电风能是可再生能源，风力发电建设工期短，见效快，无风能是可再生能源，风力发电建设工期短，见效快，无污染，可有效解决地区分散性的电力需求，运行简单，污染，可有效解决地区分散性的电力需求，运行简单，可完全做到无人值守、实际占地面积小。可完全做到无人值守、实际占地面积小。新能源发电（生物质发电）新能源发电（生物质发电）l生物质能（生物质能（biomass energy ）：太阳能以）：太阳能以化学能化学能形式形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能能量量。l生物质能发电并网在西欧一些国家占能源总

25、量的生物质能发电并网在西欧一些国家占能源总量的10%左右。左右。l20202020年生物质发电装机达到年生物质发电装机达到30003000万千瓦的发展目标。万千瓦的发展目标。 能量转换过程能量转换过程优点优点缺点缺点发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式。发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式。生物生物质能质能机械能机械能电能电能生物质发电生物质发电生物质能是可再生能源，污染较小，有利于环境保护。生物质能是可再生能源，污染较小，有利于环境保护。能量转换过程能量转换过程优点优点缺点缺点生物生物质能（燃烧）质能（燃烧）机械能机械能电能电能垃圾燃烧发电垃圾燃烧发电可有效、大量并清

26、洁地处理垃圾，又可替代部分能源，是可有效、大量并清洁地处理垃圾，又可替代部分能源，是科学合理地综合处理和利用城市垃圾的一种现代化方法。科学合理地综合处理和利用城市垃圾的一种现代化方法。热能热能垃圾焚烧烟气含有有害物质。垃圾焚烧烟气含有有害物质。中国首座采用国产化炉排的垃圾焚烧发电厂中国首座采用国产化炉排的垃圾焚烧发电厂 思考题思考题l什么是一次能源、二次能源、可再生能源、不什么是一次能源、二次能源、可再生能源、不可再生能源、常规能源、新能源？可再生能源、常规能源、新能源？l简述我国电力工业的发展现状及发展方向。简述我国电力工业的发展现状及发展方向。l简述各种发电形式的工作原理。简述各种发电形式

27、的工作原理。火力发电（锅炉部分）火力发电（锅炉部分）l锅炉工作过程及工作特性锅炉工作过程及工作特性l锅炉燃料、燃烧及热平衡锅炉燃料、燃烧及热平衡l煤粉炉及煤粉的制备煤粉炉及煤粉的制备l锅炉受热面锅炉受热面l锅炉辅助设备锅炉辅助设备第一节第一节 锅炉工作过程及工作特性锅炉工作过程及工作特性l锅炉任务锅炉任务：组织合理的燃料燃烧，将燃料燃：组织合理的燃料燃烧，将燃料燃烧释放的热能加热水和水蒸汽，以生产规定烧释放的热能加热水和水蒸汽，以生产规定参数和品质的过热蒸汽。参数和品质的过热蒸汽。锅炉设备锅炉设备l锅炉锅炉组成组成各受热面（水冷壁、过热器、再热器、各受热面（水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空气预热