第一章 发电厂.ppt

1、第一章 能源与发电,了解能源与电能 了解各种发电厂发电过程,第一节 能源和电能,一、物质、能量和信息,物质、能量和信息是构成客观世界的三大基础。 虽然信息正以惊人的速度迅猛发展，但能源对世界经济发展和现代社会文明的影响仍居第一位。,能量的形式 (1)机械能 (2)热能 (3)化学能 (4)辐射能 (5)核能 (6)电能,第一节 能源和电能,二、能源的含义和能源的分类,能源：人类取得能量的来源 能源的分类,1.按照获得的方法分为：一次能源和二次能源,一次能源：指自然界中现成存在，可直接取得和利用而又不改变其基本形态的能源，例如：煤、石油、天然气、水能、风能等。 二次能源：指由一次能源经加工转换成

2、的另一种形态的能源，例如：电力、蒸汽、煤气、焦炭、汽油等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。,2按照被利用情况分为：常规能源和新能源,常规能源：指在一定的历史时期和科学技术水平下，已经被人们广泛利用的能源，例如：煤、石油、天然气、水能等。 新能源：指许多古老的能源，采用先进的方法加以广泛利用，以及用新发展的技术开发的能源，例如：太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能等。 核能通常也被看作新能源，因为从被利用程度看还远不能和已有的常规能源相比；此外，核能利用技术非常复杂，可控核聚变反应至今还未实现，这也是将核能视为新能源的主要原因之一。,3按照是否可再生分为：可再生能源和非再生能源,

3、可再生能源：指自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，例如：水能、风能、太阳能、海洋能等。 非再生能源：指随人类的利用而越来越少，总有枯竭之时的能源，例如：煤、石油、天然气、核燃料等。,4按照能源本身的性质分为： 含能体能源和过程性能源,含能体能源：指可以直接储存的能源，例如：煤、石油、天然气、核燃料、地热、氢能等。 过程性能源：指无法直接储存的能源，例如：水能、风能、海洋能、电能等。,5.按照对环境的污染程度可分为：清洁能源和非清洁能源,清洁能源：指对环境无污染或污染很少的能源，例如：太阳能、水能、风能、海洋能等。 非清洁能源：指对环境污染较大的能源，例如：煤、石油、天然气等。,三、能

4、源资源,煤炭：分布不均匀 水能资源：分布不均匀 其它能源：石油，天然气，铀,四、电能,便于大规模生产和远距离输送 方便转换和易于控制 传输损耗小 利用效率高 使用时无污染，噪声小,五、发电厂,火力发电厂 水力发电厂 核能发电厂 风力发电厂 地热发电厂 太阳能发电场 潮汐发电厂,第二节 火力发电厂,一、火电厂的分类 按燃料分 燃煤发电厂：即以煤作为燃料的发电厂； 燃油发电厂：即以石油(实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油)为燃料的发电厂； 燃气发电厂：即以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂； 余热发电厂：即用工业企业的各种余热进行发电的发电厂,按蒸汽压力和温度分,中低压发电厂：其蒸汽压力在3.9

5、2MPa、温度为450oC的发电厂，单机功率小于25MW； 高压发电厂：其蒸汽压力一般为9.9MPa、温度为540oC的发电厂，单机功率小于100MW； 超高压发电厂：其蒸汽压力一般为13.83MPa、温度为540540oC的发电厂，单机功率小于200MW； 亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为16.77MPa、温度为540540oC的发电厂，单机功率为300MW直至1000MW不等； 超临界压力发电厂，其蒸汽压力大于22.11MPa、温度为550550oC的发电厂，机组功率为600、800MW及以上。 超超临界压力发电厂，其蒸汽压力26.25MPa，温度为500600oC的发电厂，机组功率为1

6、000MW及以上。,按原动机分,凝汽式汽轮机发电厂 燃气轮机发电厂 内燃机发电厂 蒸汽燃气轮机发电厂,按输出能源分,凝汽式发电厂，即只向外供应电能的发电厂，其效率较低，只有3040； 热电厂，即同时向外供应电能和热能的发电厂，其效率较高，可达6070。,按发电厂总装机容量分,小容量发电厂，其装机总容量在100MW以下的发电厂； 中容量发电厂，其装机总容量在100250MW范围内的发电厂； 大中容量发电厂，其装机总容量在2501000MW范围内的发电厂； 大容量发电厂，其装机总容量在1000MW及以上的发电厂,二、火力发电厂的生产过程,1火电厂的燃料：煤炭、石油、天然气等。,2能量转换过程：燃料

7、的化学能热能机械能电能。,3分类：汽轮机发电厂、蒸汽机发电厂、内燃机发电厂等。,4火电厂的组成：,燃烧系统（锅炉）：燃料灰渣，风（空气）烟气,电气系统：发电机、变压器、输电线路等。,锅炉,凝汽器,发电机,汽轮机,变压器,输电线路,1.燃烧系统,运煤,磨煤,燃烧,风,烟,灰渣,2.汽水系统,给水系统,补充给水系统,循环水系统,3.电气系统,三、火电厂的特点,(1)火电厂布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。 (2)火电厂的一次性建造投资少，仅为同容量水电厂的一半左右。 (3)火电厂耗煤量大，其单位电量发电成本比水电厂要高出3-4倍。 (4)火电厂动力设备繁多，运行费用高。 (5)大型发电机组由停

8、机到开机并带满负荷儒要几小时到十几小时，并附加耗用大量燃料。 (6)火电厂担负急剧升降的负荷时，必须付出附加燃料消耗的代价。 (7)火电厂担负调峰、调频或事故备用，相应的事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增高。 (8)火电厂对空气和环境的污染大。,火电厂生产过程,2020/8/6,南京理工大学,25,四、火力发电存在的问题,安全问题：采矿和运输中的安全性灾难等 。 环境问题：酸雨、温室效应、可吸入颗粒物等。 效率问题：凝汽式火电厂效率一般为30%40%，热电厂为 60%70%。,2020/8/6,南京理工大学,26,五、今后火电建设的重点,采用高参数、大容量、高效率的设备（60万kW、100万

9、kW）。 开发清洁煤燃烧发电、天然气蒸汽联合循环发电。 鼓励热电联产。 加强煤炭基地的矿口电厂建设。,2020/8/6,南京理工大学,27,火电厂外景,2020/8/6,南京理工大学,28,锅炉外观全景,2020/8/6,南京理工大学,29,汽轮机及发电机外观,2020/8/6,南京理工大学,30,主变压器侧面,2020/8/6,南京理工大学,31,主变压器正面,2020/8/6,南京理工大学,32,输电线路,2020/8/6,南京理工大学,33,厂用变压器,2020/8/6,南京理工大学,34,凉水塔,2020/8/6,南京理工大学,35,送风机及静电除尘装置,2020/8/6,南京理工大学

10、,36,2020/8/6,南京理工大学,37,2020/8/6,南京理工大学,38,2020/8/6,南京理工大学,39,2020/8/6,南京理工大学,40,2020/8/6,南京理工大学,41,2020/8/6,南京理工大学,42,1水电厂的能量转换过程：水的位能机械能电能。,2水电厂的总发电功率：,3水电厂的组成：水库、水轮机、电气系统,流量,水位落差或水头,效率0.80.85,第三节 水力发电厂,2020/8/6,南京理工大学,43,第三节 水力发电厂,一、水电厂的分类 1.按集中落差的分类方式 2.按径流调节的程度分类,2020/8/6,南京理工大学,44,1.按集中落差的分类方式,

11、堤坝式水电厂： 坝后式水电厂：三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站 河床式水电厂：葛洲坝水电站 引水式水电厂 混合式水电厂,坝后式水力发电厂示意图,上游,水库,大坝,变压器,发电机,下游,2020/8/6,南京理工大学,47,河床式水力发电厂示意图,进水口,厂房,溢流坝,2020/8/6,南京理工大学,48,引水式水力发电厂,堰,引水渠,压力水管,厂房,2020/8/6,南京理工大学,51,2.按径流调节的程度分类,无调节水电厂 有调节水电厂 (1)日调节水电厂 (2)年调节水电厂 (3)多年调节水电厂,2020/8/6,南京理工大学,52,二、水电厂的特点,(1)可综合利用水能资源 (2)发电

12、成本低、效率高 (3)运行灵活，水电厂能适应负荷的急剧变化，适合于承担系统的调峰、调频和作为事故备用。 (4)水能可储蓄和调节。 (5)水力发电不污染环境。 (6)水电厂建设投资较大，工期较长。 (7)发电量受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之别，因而发电不均衡。 (8)由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，给农业生产带采一些不利，还可能在一定程度破坏自然界的生态平衡。,2020/8/6,南京理工大学,53,水力发电存在的问题,建设问题：投资大、工期长，存在库区移民、淹没耕地、破 坏人文景观、破坏自然生态平衡等问题。 运行问题：发电量受气象、水文、季节水量变化的影响较 大，分丰水期和枯水期

13、，出力不稳定，增加电力 系统运行的复杂性。,2020/8/6,南京理工大学,54,2020/8/6,南京理工大学,55,2020/8/6,南京理工大学,56,2020/8/6,南京理工大学,57,三、抽水蓄能电厂,1.工作原理,2020/8/6,南京理工大学,59,水坝,蓄水池,抽水蓄能电站（发电）,2020/8/6,南京理工大学,60,抽水蓄能电站（蓄能）,供电低谷,2020/8/6,南京理工大学,61,2.抽水蓄能电站在电力系统中的作用,调峰 填谷 备用 调频 调相 黑启动 储能,2020/8/6,南京理工大学,62,3.抽水蓄能电厂的效益,容量效益：降低电力系统燃料消耗 节能效益： 环保

14、效益： 动态效益：调频、调相、快速负荷跟踪、事故备用等 提高火电设备利用率 对环境没有污染且可美化环境,2020/8/6,南京理工大学,63,第四节 核能发电厂,1核电厂的能量转换过程：核燃料的裂变能热能机械 能电能。,2核电厂的组成：核反应堆、汽水系统（汽轮机）、电气 系统 。,3核反应堆的分类：轻水堆（包括沸水堆和压水堆）、重水 堆和石墨冷气堆等。,2020/8/6,南京理工大学,64,沸水堆型核电厂示意图,混凝土 防护壳,主循环泵,控制棒,反应堆,汽轮机,发电机,凝结器,凝结水泵,热力系统由单回路构成，有可能使汽轮机等设备受放射性污染 。,2020/8/6,南京理工大学,65,压水堆型核

15、电厂示意图,混凝土 防护壳,控制棒,反应堆,加压器,主循环泵,蒸汽 发生器,由双回路系统构成，两个回路各自独立循环，不会造成设备的放射性污染。,2020/8/6,南京理工大学,68,4核电厂是我国目前最重要的电源之一。,秦山核电站,大亚湾核电站,5核电迅速发展的原因,核电是一种新型的巨大能源。 煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。 发达国家的水资源已基本开发殆尽。 一些资源贫乏国家“能源危机”，不得不发展核电。,田湾核电站,岭澳核电工程,三门核电,阳江核电,福清核电,2020/8/6,南京理工大学,69,6. 核能发电的优缺点,节省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料运输。 不需空气助燃，可建在地

16、下、水下、山洞或空气稀薄地区。,比火电厂造价高，但发电成本低30%50%，且规模越大 越合算。 存在问题：放射性污染。,2020/8/6,南京理工大学,70,核电发展目标： 到2020 年，核电运行装机容量争取达到4000 万千瓦，并有1800万千瓦在建项目结转到2020 年以后续建。核电占全部电力装机容量的比重从现在的不到2%提高到4%，核电年发电量达到26002800 亿千瓦时。,2020/8/6,南京理工大学,71,4.其它能源发电,风力发电 地热发电 潮汐发电 太阳能发电,2020/8/6,南京理工大学,72,风力发电示意图,2020/8/6,南京理工大学,73,海上风力发电站,202

17、0/8/6,南京理工大学,74,2020/8/6,南京理工大学,75,地热发电示意图,火山,地下水,蒸汽包,汽轮机,发电机,冷却塔,循环水泵,2020/8/6,南京理工大学,76,2020/8/6,南京理工大学,77,潮汐发电：利用海水涨潮、落潮中的动能和势能来发电。,2020/8/6,南京理工大学,78,太阳能发电示意图,2020/8/6,南京理工大学,79,秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔，是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的压水堆核电站，总装机容量2300MW。1985年3月动工，1991年12月首次并网发电。它的建成使我国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后世

18、界上第七个能够自行设计、建造核电站的国家。,2020/8/6,南京理工大学,80,秦山核电站主控制室,秦山核电站汽轮机房,2020/8/6,南京理工大学,81,大亚湾核电站位于深圳市东部大亚湾畔，为我国目前最大的核电站。大亚湾核电站是我国引进国外资金、设备和技术建设的第一座大型商用核电站。核电站安装有两台单机容量为900 MW的压水堆反应堆机组。1987年8月7日工程正式开工，1994年2月1日和5月6日两台机组先后投入商业营运。大亚湾核电站每年发电量超过100亿度，其中七成电力供应香港，三成电力供应广东电网。,大亚湾核电站,电站设备,2020/8/6,南京理工大学,82,田湾核电站是中俄两国在加深政治互信、发展经济贸易、加强两国战略协作伙伴关系方针推动下，在核能领域开展的高科技合作，是两国间迄今最大的技术经济合作项目，也是我国“九五”计划开工的重点核电建设工程之一。厂址位于江苏省连云港市连云区田湾，厂区按4台百万千瓦级核电机组规划，并留有再建4台的余地。一期工程建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组，设计寿命40年，年平均负荷因子不低于80，年发电量达140亿千瓦时。,2020/8/6,南京理工大学,83,田湾核电站1号机组1999年10月20日浇筑第一罐混凝土。20