发电厂动力工程概论

二、我国电力工业发展方向
4．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 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 技术，走引 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。 2020 年核电总装机容量要达到 4000万～6000万千瓦， 占全国电力总装机容量的4%～6%。

装机容量及增长率
发电量及增长率
一、我国电力工业的现状
2．电力结构不断调整优化


电源结构正在逐步趋向合理：截至09年7月底，全国水电 装机达到1.82亿千瓦；核电装机906万千瓦；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 得到发展。 火电结构调整取得实质性进展：截至今年6月30日，全国 已累计淘汰小火电7467台，总容量超过5407万千瓦。目前， 全国30万千瓦及以上的大火电机组的比重已达59％，60万 千瓦及以上的清洁高效机组成为新建项目的主力机型。
缺点
建设周期长，投资大，受季节影响较大，对生 态环境有影响。
二、水力发电
三峡水电站
黄龙滩水电站
三、核能发电
工作原理：核能发电是利用核反应堆中核裂变所 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 是当代比较成熟的技术，全球31多个国家和地 区已建成并投入运行的核电站有4362座（截至 2009年），装机容量达370.22GW，已占世 界发电总装机容量的17％。
二、水力发电
水力发电原理：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 的机械能，然后带动发电机转动发出电能。
1－水库；2－压力水管； 3－水电站厂房；4－水轮机， 5－发电机；6－尾水渠道
能量转换过程：
一定高程内水的势能 机械能 电能
优点
没有污染，发电成本低，综合效益高。
核电厂生产过程
能量转换过程：
原子核裂变释放的热能 机械能 电能
优点
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 ；技术较成熟，安全性较好。
缺点
需进行核能发电的放射性防护。
大亚湾核电站
四、新能源发电（风力发电）
已建成并网发电的红松风电基地
由风轮、升速齿轮箱、 发电机、偏航装置（对 风装置）、控制系统、 塔架等部件所组成。
煤粉炉及煤粉的制备
锅炉受热面
锅炉辅助设备
锅炉设备
第一节 锅炉工作过程及工作特性

锅炉任务：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 参数和品质的过热蒸汽。
第一节 锅炉的工作过程及工作特性

锅炉组成
各受热面（水冷壁、过热器、再热器、 锅炉本体： 省煤器、空气预热器）、燃烧器、汽 包、排渣装置、锅炉构架、炉墙及本 体各部件间的连接管道。 辅助系统：燃料供应系统、煤粉制备系统、 通风系统、除灰除尘系统等
一、我国电力工业的现状
3．电力工业装备和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 力机组发展。 水电：一批大型水电站的建成投运,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 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。 核电：核电从最初的完全靠技术引进，到目前已经掌握 了300MW、初步掌握了1000MW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 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 备，产业建设初具规模。。
二、我国电力工业发展方向
2．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 路线。
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(包括热、电、冷、 气多联产)、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，以提高火力发电厂效率、降低发电 成本、减少环境污染为目标。
（3）垃圾焚烧发电

从 20 世纪 70 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。 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 力。 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 向。
发电厂动力工程概论
武汉大学动力与机械学院
能源分类

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 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 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， 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 的能源。


（2）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。
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。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 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。
二、我国电力工业发展方向


生物质发电
能量转换过程
生物质能 机械能
电能
优点
生物质能是可再生能源，污染较小，有利于环境保护。
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。
垃圾燃烧发电
能量转换过程
生物质能（燃烧） 热能
机械能
电能
优点
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。
能源分类
可再生能源：水力 一次 能 能源 源
常规 能源 不可再生能源：煤、原油、天然气、 核裂变
太阳能、风能、生物质能、海洋能、 新能 地热能 源
二次 电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重 能源 油、沼气、蒸汽、热水
我国能源资源总量多、人均量少、区域分布不平衡。
绪论

研究对象: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 统。
风力发电
能量转换过程：
空气动能
风力机机械能 电能
优点
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， 可完全做到无人值守、实际占地面积小。
缺点
单机容量较小、设备投资较大。
新能源发电（生物质发电）

生物质能（biomass energy ）：太阳能以化学能形式 贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能 量。 生物质能发电并网在西欧一些国家占能源总量的10% 左右。 2020年生物质发电装机达到3000万千瓦的发展目标。


（4）湖北省新能源发电计划
根据湖北省政府部署，到2012年，湖北省将建 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5个风电厂；建成当 阳、监利、沙洋、宜城、京山、蕲春、东西湖、 来凤等8个秸秆发电厂；建成汉口、江夏、汉 阳、黄石、荆州、襄樊等6个垃圾发电工程。
第二节 各类发电动力形式及其特点

二、我国电力工业发展方向
目前，中国人均装机仅 0.6kW，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 大发展空间。 1． 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 度发展天然气发电，鼓励新能源和可再生能源发电。 预计 2020 年全国发电装机容量将可能超过 9.5 亿千瓦， 其中水电 2.46亿千瓦，煤电 5.62 亿千瓦，核电 4000 万 千瓦，气电 6000 万千瓦，新能源发电 4100 万千瓦。
缺点
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
思考题
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？ 简述我国电力工业的发展现状及发展方向。 简述各种发电形式的工作原理。

火力发电（锅炉部分）

锅炉工作过程及工作特性


锅炉燃料、燃烧及热平衡


突破阶段（1979~1996）：全国发电装机容量突 破 1亿万 kW，发电量超过 1万亿KWh，均跃 居世界第 2 位。 腾飞阶段（1997～至今）：2009 年底全国发电 装机容量已达到 8.6 亿千瓦，全国的发电量也 以年均 9.2%的速度增长。电网建设截至09年7 月底，220千伏及以上输电线路达到37.5万公里， 电网规模居世界第1位。

主要研究内容: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、 清洁性以及自动化程度。
绪论
第一节 我国电力工业的现状及发展 第二节 各类发电动力形式及其特点
第一节 我国电力工业的现状及发展
一、我国电力工业的现状
1、电力工业发展经历的四个阶段

起步阶段（1882~1949）：1949年全国发电装机 容量和发电量为 185万kW和43亿kWh，分别居 世界第21位、第25 位。 发展阶段（1950~1978）：全国发电装机容量达 到 5712万 kW，发电量达到 2566亿KWh，分别 居世界第8 位和第 7 位。
二、我国电力工业发展
5．新能源发电技术发展的主要方向
（1）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 已占据了一席之地。 为满足全球未来30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。 中国在风电装机容量的世界排名中，2004年居第10位， 2008年跃居第4位，并有望成为世界最大的风电市场。
Hale Waihona Puke Baidu
一、我国电力工业的现状
4．电力工业的管理水平取得突破

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， 颁布实施了《电力法》，确立了电力企业的法人主体 地位。 2002 年，按照国务院 5 号文件，电力行业实施厂网分 开，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。
一、火力发电
火电厂生产过程：
火电厂生产过程：
一次能源
锅炉内
锅炉各受
燃料化学能
燃烧
烟气热能 热面传热
水蒸汽热能
汽轮机各 工作级
联轴器
汽轮机转子 机械能
发电机产生电能
二次能源
能量转换过程：
燃料的化学 能（燃烧）
热能
机械能
电能
优点：
建设投资小，工期短，受气候、水文条件影响小。
缺点：
生产过程复杂、成本高、对环境污染大。

二、我国电力工业发展方向
3．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 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。 通过“技术转让、消化吸收、自主创新”，实现了大型水 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 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 到提升全流域整体效益的综合开发。
典型并网风力机的剖面图
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
组成
锅炉机组的工作过程(以煤粉炉为例)
汽水流程 烟气流程 制粉过程
热空气流程
第一节 锅炉的工作过程及工作特性
锅炉工作特性指标
1、锅炉容量（锅炉蒸发量）：锅炉单位时间内所产生的蒸汽 量，单位：t/h（kg/s）。
2、蒸汽参数：通常指过热器（或再热器）出口处蒸汽的额定 压力和额定温度。
3、给水温度：给水在省煤器入口处的温度。 4、锅炉效率：单位时间内锅炉有效利用热与单位时间内所消 耗燃料的输入热量的百分比。
我国电站锅炉的蒸汽参数及容量系列表
蒸汽压力 (MPa) 蒸汽温度 (℃) 400 450 540 540/540 540/540 540/540 571/569 605/603 给水温度 (℃) 105 145~155 165~175 205~225 220~250 250~280 260~290 280 298 最大连续蒸发量 (t/h) 20 35, 65 130 220, 410 420, 670 1025 1025, 2008 1900 2446 发电功率 (MW) 3 6, 12 25 50, 100 125, 200 300 300,600 600 1000