火力发电技术的发展趋势
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中汽轮机发电所占比例最大，燃气轮机发电近年来有所发展，内燃机 发电比例最小。
火电厂(汽轮机)能量转换过程与三大主机作用如下： 火电厂(汽轮机)能量转换过程与三大主机作用如下：
锅 炉：燃料化学能→蒸汽热能 燃料化学能→ 汽轮机 蒸汽热能→机械能,外形图, 汽轮机：蒸汽热能→机械能,外形图,结构图 发电机：机械能→ 发电机：机械能→电能
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13
2.2.2 联合循环机组举例
电站\ 电站\项目
日本辅助Futtsu电站 日本辅助Futtsu电站
土耳其Ambarbi 土耳其Ambarbi
韩国Seoinchon电站 韩国Seoinchon电站
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超临界机组发展
世界第一台，1959年 世界第一台，1959年（美国） ，125MW，31MPa, 125MW， 621/566/566℃ 621/566/566℃。 目前单机容量最大（美国）1300MW， 目前单机容量最大（美国）1300MW，26.5MPa, 538/538℃，共有六台，第一台1969投产。 538/538℃，共有六台，第一台1969投产。 目前参数最高的是（美国西屋公司制造） 325MW， 目前参数最高的是（美国西屋公司制造） 325MW， 34.3MPa, 649/566/566℃，二次再热, 1959年投 649/566/566℃，二次再热, 1959年投 产。 欧洲几大发电集团正合作攻关蒸汽温度为700 欧洲几大发电集团正合作攻关蒸汽温度为700 ℃ 的燃煤机组.2015达到40MPa/700/720℃ 的燃煤机组.2015达到40MPa/700/720℃
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建设有大容量火电机组群的大电厂
世界上2000 MW以上大型火电厂有82座，其中 世界上2000 MW以上大型火电厂有82座，其中 4000MW以上的5 4000MW以上的5座，3001MW～4000MW的24 3001MW～4000MW的 座2501～3000MW的24座，2000～2500MW的有 2501～3000MW的24座，2000～2500MW的有 29座。世界最大的燃褐煤和燃烟煤的火电厂分 29座。世界最大的燃褐煤和燃烟煤的火电厂分 别是波兰的贝尔哈托夫电厂和南非的肯达尔电 厂，最大的燃气和燃油电厂分别是俄罗斯的苏 尔古特第二火电厂和日本鹿岛火电厂，其装机 容量分别为4320 MW／ 容量分别为4320 MW／4 116 MW，4800MW和 MW，4800MW和 4400 MW 我国目前最大的火力发电厂— 我国目前最大的火力发电厂—浙江北仑发电厂 终于全面建成；该厂总装机容量达360万千瓦 终于全面建成；该厂总装机容量达360万千瓦 。 （共6 600MW机组） （共6台600MW机组）
我国超临界机组现已投运或正在安装的有600 MW，大 超临界机组现已投运或正在安装的有600 MW，大
都是进口设备，最大单机容量为900 MW。目前国内还不 都是进口设备，最大单机容量为900 MW。目前国内还不 具备整套设计和制造超临界机组的能力。河南华能沁北电 具备整套设计和制造超临界机组的能力。河南华能沁北电 厂2×600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招 600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招 标锅炉由东方锅炉厂中标，汽轮发电机组由哈尔滨动力集 标锅炉由东方锅炉厂中标，汽轮发电机组由哈尔滨动力集 中标；发电机由上汽发电集团中标；该工程于2004年 团中标；发电机由上汽发电集团中标；该工程于2004年9 月投产。上海外高桥电厂2 900MW机组于2004年 月投产。上海外高桥电厂2×900MW机组于2004年5月投 产.
e)
f)
热效率高，目前约为60%～61%； 热效率高，目前约为60%～61%； 低污染，环保性能好； 低污染，环保性能好； 运行灵活，可靠性高，可日启停、调峰性能好 运行灵活，可靠性高，可日启停、调峰性能好 ； 单位容量投资较低，简单燃气轮机每千瓦投资为l00～ 单位容量投资较低，简单燃气轮机每千瓦投资为l00～ 300美元／kW，汽轮发电机组为600～1000美元／kW， 300美元／kW，汽轮发电机组为600～1000美元／kW， 而联合循环发电机组为280～530美元／kW； 而联合循环发电机组为280～530美元／kW； 标准的模块化设计，建设周期短，可分阶段建设，一年 标准的模块化设计，建设周期短，可分阶段建设，一年 内即可发出60％～70％额定负荷；占地少，仅为PC＋ 内即可发出60％～70％额定负荷；占地少，仅为PC＋ FGD发电厂占地的1 FGD发电厂占地的1／3； 节水，为同容量常规电站用水量的1 节水，为同容量常规电站用水量的1／3；
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2.2 燃气—蒸汽联合循环发电技术 燃气— Cvcle，简称CC GTCC） CC或 （Combined Cvcle，简称CC或GTCC）
联合循环: 联合循环:就是把在中低温区工作的蒸汽轮 机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作 机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作 的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环的叠 的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环的叠 置，组成一个总能系统循环，由于它有很 高的燃气初温（1200℃ 1500℃ 高的燃气初温（1200℃～1500℃）和蒸汽 作功后很低的终温（30～40℃ 作功后很低的终温（30～40℃），实现了 热能的梯级利用，使总的循环效率很高 。
火力发电厂概念: 火力发电厂概念:就能量转换的形式而言，火力发电机组的作用是
将燃料（煤、石油、天然气）的化学能经燃烧释放出热能，再进一步 将热能转变为电能。火电厂外景 将热能转变为电能。火电厂外景
其发电方式有:汽轮机发电、燃气轮机发电及内燃机发电三种。其 其发电方式有:汽轮机发电、燃气轮机发电及内燃机发电三种。其
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二、火力发电技术发展趋势
2.1 提高超临界火电机组效率
2.1.1 提高初参数，采用超超临界 提高初参数， 初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制， 初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目 超临界机组初温可达538℃ 576℃ 随着冶金技术的发展， 前，超临界机组初温可达538℃～576℃。随着冶金技术的发展，耐高 温性能材料的不断出现，初温可提高到600℃ 700℃ 温性能材料的不断出现，初温可提高到600℃～700℃。 如日本东芝公司1980年着手开发两台 型两段再热的700MW超超 年着手开发两台0 如日本东芝公司1980年着手开发两台0型两段再热的700MW超超 临界汽轮机，并相继于1989年和 年和1990年投产 运行稳定， 年投产， 临界汽轮机，并相继于1989年和1990年投产，运行稳定，达到提高发 电端热效率5 的预期目标，即发电端效率为41％，同时实现了在140 ％，同时实现了在 电端热效率5％的预期目标，即发电端效率为41％，同时实现了在140 分钟内启动的设计要求，且可在带10％额定负荷运行。 分钟内启动的设计要求，且可在带10％额定负荷运行。 在此基础上，该公司正推进1 30.99MPa、593／593／ 在此基础上，该公司正推进1型（30.99MPa、593／593／ 593℃）、2 593℃）、2型（34.52MPa、650／593／593℃）机组的实用化研究。 34.52MPa、650／593／593℃ 机组的实用化研究。 据推算，超超临界机组的供电煤耗可降低到279g／kWh。 据推算，超超临界机组的供电煤耗可降低到279g／kWh。
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超临界火电机组概况 世界第一台125MW超临界机组于1959年4月在美国投运, 第一台125MW超临界机组于1959年 在美国投运,
至今已有近40年 至今已有近40年的历史，目前超临界机组最大单机容量为 1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容量 1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容量 的50%以上。目前，国际上已经投运了单机在800MW以上 50%以上。目前，国际上已经投运了单机在800MW以上 火电机组的国家主要有美国、日本、原苏联和德国等。 火电机组的国家主要有美国、日本、原苏联和德国等。
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ห้องสมุดไป่ตู้
超临界、超超临界机组的特点
机组热效率高( 机组热效率高(与同容量亚临界火电机组比较， 超临界机组可提高效率2 2.5%，超超临界机 超临界机组可提高效率2-2.5%，超超临界机 组可提高效率约5%,供电煤耗可降低到 组可提高效率约5%,供电煤耗可降低到 279g/Kw.h)，可靠性好，环保指标先进； 279g/Kw.h)，可靠性好，环保指标先进； 可复合变压运行，调峰性能好；（1 可复合变压运行，调峰性能好；（1）在低负 荷时效率高；（2 荷时效率高；（2）具有良好的启动性能； （3）具有良好的负荷适应性。 蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短， 蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短， 加之级间压差大，影响内效率，因而超临界 及超超临界参数更适于大容量机组。 及超超临界参数更适于大容量机组。
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11
9 8 余热锅炉 e 4 压 气 机 1 2 燃气 轮机 G ~ 发电机 给水 加热器 水泵 7 5 汽轮机 10 凝汽器
燃烧室
3
发电机 G ~
燃气－蒸汽联合循环原理（基本形式） 燃气－蒸汽联合循环原理（基本形式）
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12
2.2.1 燃气—蒸汽联合循环的主要优点 燃气—
a) b) c) d)
主 要 内 容
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一、火力发电概述 一、火力发电概述 二、火力发电技术的发展趋势 二、火力发电技术的发展趋势
提高超临界火电机组效率 燃气－蒸汽联合循环发电技术 多联产发电技术 洁净煤燃烧发电技术 燃煤磁流体发电技术 空冷发电技术 火电厂计算机控制技术
三、新能源发电技术
1
一、火力发电概述
1.1 火力发电生产过程
火力发电厂原理和生产过程示意图和 火力发电厂原理和生产过程示意图和火电厂分类（按蒸汽参数）
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1.2 我国电力工业概况
我国能源形势 我国能源形势 我国电力工业起源与发展 我国电力工业起源与发展 我国电力工业与国外差距 我国电力工业与国外差距 我国火电（集控室图）设备生产历程 我国火电（集控室图）设备生产历程
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超临界机组关键技术
a)
b) c) d)
新钢种的研究开发 新钢种的开发与应用； 调峰运行问题； 材料的研究与国产化。 超临界压力锅炉的关键技术 超临界压力汽轮机的关键技术 其它关键技术 汽水化学工况； 辅助设备； 自动控制技术； 运行技术。
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2.1.2 采用高性能汽轮机
汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间， 汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间，主 要有以下三种途径： 要有以下三种途径： (1)首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积，从而达到减 首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积， 小排汽损失的目的。末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度， 小排汽损失的目的。末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度， 后者受制于材料的耐离心力强度。 日本 700MW 机组已成功采用钛 后者受制于材料的耐离心力强度 。 日本700MW机组已成功采用钛 制 1 ． 016M 的长叶片 ， 它比目前通常采用的12Cr钢制的 0.842M 的 016M 的长 叶片， 它比目前通常采用的 12Cr 钢制的0 842M 叶片增加了离心力强度，排汽面积增加了40％ 叶片增加了离心力强度，排汽面积增加了40％，由于降低了排汽 损失，效率提高1 损失，效率提高1.6％。 (2)其次是采用减少二次流损失的叶栅。叶栅汽道中的二次流 其次是采用减少二次流损失的叶栅。 会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失， 会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失，要进一步研制新型叶 栅，以减少二次流损失。 以减少二次流损失。 (3)最后是减少汽轮机内部漏汽损失。 (3)最后是减少汽轮机内部漏汽损失。汽轮机隔板与轴间、动 叶顶部与汽缸、动叶与隔板间均有一定间隙。这些部位均装有汽 封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损失。
火电厂(汽轮机)能量转换过程与三大主机作用如下： 火电厂(汽轮机)能量转换过程与三大主机作用如下：
锅 炉：燃料化学能→蒸汽热能 燃料化学能→ 汽轮机 蒸汽热能→机械能,外形图, 汽轮机：蒸汽热能→机械能,外形图,结构图 发电机：机械能→ 发电机：机械能→电能
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2.2.2 联合循环机组举例
电站\ 电站\项目
日本辅助Futtsu电站 日本辅助Futtsu电站
土耳其Ambarbi 土耳其Ambarbi
韩国Seoinchon电站 韩国Seoinchon电站
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超临界机组发展
世界第一台，1959年 世界第一台，1959年（美国） ，125MW，31MPa, 125MW， 621/566/566℃ 621/566/566℃。 目前单机容量最大（美国）1300MW， 目前单机容量最大（美国）1300MW，26.5MPa, 538/538℃，共有六台，第一台1969投产。 538/538℃，共有六台，第一台1969投产。 目前参数最高的是（美国西屋公司制造） 325MW， 目前参数最高的是（美国西屋公司制造） 325MW， 34.3MPa, 649/566/566℃，二次再热, 1959年投 649/566/566℃，二次再热, 1959年投 产。 欧洲几大发电集团正合作攻关蒸汽温度为700 欧洲几大发电集团正合作攻关蒸汽温度为700 ℃ 的燃煤机组.2015达到40MPa/700/720℃ 的燃煤机组.2015达到40MPa/700/720℃
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建设有大容量火电机组群的大电厂
世界上2000 MW以上大型火电厂有82座，其中 世界上2000 MW以上大型火电厂有82座，其中 4000MW以上的5 4000MW以上的5座，3001MW～4000MW的24 3001MW～4000MW的 座2501～3000MW的24座，2000～2500MW的有 2501～3000MW的24座，2000～2500MW的有 29座。世界最大的燃褐煤和燃烟煤的火电厂分 29座。世界最大的燃褐煤和燃烟煤的火电厂分 别是波兰的贝尔哈托夫电厂和南非的肯达尔电 厂，最大的燃气和燃油电厂分别是俄罗斯的苏 尔古特第二火电厂和日本鹿岛火电厂，其装机 容量分别为4320 MW／ 容量分别为4320 MW／4 116 MW，4800MW和 MW，4800MW和 4400 MW 我国目前最大的火力发电厂— 我国目前最大的火力发电厂—浙江北仑发电厂 终于全面建成；该厂总装机容量达360万千瓦 终于全面建成；该厂总装机容量达360万千瓦 。 （共6 600MW机组） （共6台600MW机组）
我国超临界机组现已投运或正在安装的有600 MW，大 超临界机组现已投运或正在安装的有600 MW，大
都是进口设备，最大单机容量为900 MW。目前国内还不 都是进口设备，最大单机容量为900 MW。目前国内还不 具备整套设计和制造超临界机组的能力。河南华能沁北电 具备整套设计和制造超临界机组的能力。河南华能沁北电 厂2×600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招 600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招 标锅炉由东方锅炉厂中标，汽轮发电机组由哈尔滨动力集 标锅炉由东方锅炉厂中标，汽轮发电机组由哈尔滨动力集 中标；发电机由上汽发电集团中标；该工程于2004年 团中标；发电机由上汽发电集团中标；该工程于2004年9 月投产。上海外高桥电厂2 900MW机组于2004年 月投产。上海外高桥电厂2×900MW机组于2004年5月投 产.
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热效率高，目前约为60%～61%； 热效率高，目前约为60%～61%； 低污染，环保性能好； 低污染，环保性能好； 运行灵活，可靠性高，可日启停、调峰性能好 运行灵活，可靠性高，可日启停、调峰性能好 ； 单位容量投资较低，简单燃气轮机每千瓦投资为l00～ 单位容量投资较低，简单燃气轮机每千瓦投资为l00～ 300美元／kW，汽轮发电机组为600～1000美元／kW， 300美元／kW，汽轮发电机组为600～1000美元／kW， 而联合循环发电机组为280～530美元／kW； 而联合循环发电机组为280～530美元／kW； 标准的模块化设计，建设周期短，可分阶段建设，一年 标准的模块化设计，建设周期短，可分阶段建设，一年 内即可发出60％～70％额定负荷；占地少，仅为PC＋ 内即可发出60％～70％额定负荷；占地少，仅为PC＋ FGD发电厂占地的1 FGD发电厂占地的1／3； 节水，为同容量常规电站用水量的1 节水，为同容量常规电站用水量的1／3；
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2.2 燃气—蒸汽联合循环发电技术 燃气— Cvcle，简称CC GTCC） CC或 （Combined Cvcle，简称CC或GTCC）
联合循环: 联合循环:就是把在中低温区工作的蒸汽轮 机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作 机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作 的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环的叠 的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环的叠 置，组成一个总能系统循环，由于它有很 高的燃气初温（1200℃ 1500℃ 高的燃气初温（1200℃～1500℃）和蒸汽 作功后很低的终温（30～40℃ 作功后很低的终温（30～40℃），实现了 热能的梯级利用，使总的循环效率很高 。
火力发电厂概念: 火力发电厂概念:就能量转换的形式而言，火力发电机组的作用是
将燃料（煤、石油、天然气）的化学能经燃烧释放出热能，再进一步 将热能转变为电能。火电厂外景 将热能转变为电能。火电厂外景
其发电方式有:汽轮机发电、燃气轮机发电及内燃机发电三种。其 其发电方式有:汽轮机发电、燃气轮机发电及内燃机发电三种。其
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二、火力发电技术发展趋势
2.1 提高超临界火电机组效率
2.1.1 提高初参数，采用超超临界 提高初参数， 初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制， 初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目 超临界机组初温可达538℃ 576℃ 随着冶金技术的发展， 前，超临界机组初温可达538℃～576℃。随着冶金技术的发展，耐高 温性能材料的不断出现，初温可提高到600℃ 700℃ 温性能材料的不断出现，初温可提高到600℃～700℃。 如日本东芝公司1980年着手开发两台 型两段再热的700MW超超 年着手开发两台0 如日本东芝公司1980年着手开发两台0型两段再热的700MW超超 临界汽轮机，并相继于1989年和 年和1990年投产 运行稳定， 年投产， 临界汽轮机，并相继于1989年和1990年投产，运行稳定，达到提高发 电端热效率5 的预期目标，即发电端效率为41％，同时实现了在140 ％，同时实现了在 电端热效率5％的预期目标，即发电端效率为41％，同时实现了在140 分钟内启动的设计要求，且可在带10％额定负荷运行。 分钟内启动的设计要求，且可在带10％额定负荷运行。 在此基础上，该公司正推进1 30.99MPa、593／593／ 在此基础上，该公司正推进1型（30.99MPa、593／593／ 593℃）、2 593℃）、2型（34.52MPa、650／593／593℃）机组的实用化研究。 34.52MPa、650／593／593℃ 机组的实用化研究。 据推算，超超临界机组的供电煤耗可降低到279g／kWh。 据推算，超超临界机组的供电煤耗可降低到279g／kWh。
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超临界火电机组概况 世界第一台125MW超临界机组于1959年4月在美国投运, 第一台125MW超临界机组于1959年 在美国投运,
至今已有近40年 至今已有近40年的历史，目前超临界机组最大单机容量为 1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容量 1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容量 的50%以上。目前，国际上已经投运了单机在800MW以上 50%以上。目前，国际上已经投运了单机在800MW以上 火电机组的国家主要有美国、日本、原苏联和德国等。 火电机组的国家主要有美国、日本、原苏联和德国等。
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ห้องสมุดไป่ตู้
超临界、超超临界机组的特点
机组热效率高( 机组热效率高(与同容量亚临界火电机组比较， 超临界机组可提高效率2 2.5%，超超临界机 超临界机组可提高效率2-2.5%，超超临界机 组可提高效率约5%,供电煤耗可降低到 组可提高效率约5%,供电煤耗可降低到 279g/Kw.h)，可靠性好，环保指标先进； 279g/Kw.h)，可靠性好，环保指标先进； 可复合变压运行，调峰性能好；（1 可复合变压运行，调峰性能好；（1）在低负 荷时效率高；（2 荷时效率高；（2）具有良好的启动性能； （3）具有良好的负荷适应性。 蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短， 蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短， 加之级间压差大，影响内效率，因而超临界 及超超临界参数更适于大容量机组。 及超超临界参数更适于大容量机组。
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9 8 余热锅炉 e 4 压 气 机 1 2 燃气 轮机 G ~ 发电机 给水 加热器 水泵 7 5 汽轮机 10 凝汽器
燃烧室
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发电机 G ~
燃气－蒸汽联合循环原理（基本形式） 燃气－蒸汽联合循环原理（基本形式）
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2.2.1 燃气—蒸汽联合循环的主要优点 燃气—
a) b) c) d)
主 要 内 容
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一、火力发电概述 一、火力发电概述 二、火力发电技术的发展趋势 二、火力发电技术的发展趋势
提高超临界火电机组效率 燃气－蒸汽联合循环发电技术 多联产发电技术 洁净煤燃烧发电技术 燃煤磁流体发电技术 空冷发电技术 火电厂计算机控制技术
三、新能源发电技术
1
一、火力发电概述
1.1 火力发电生产过程
火力发电厂原理和生产过程示意图和 火力发电厂原理和生产过程示意图和火电厂分类（按蒸汽参数）
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1.2 我国电力工业概况
我国能源形势 我国能源形势 我国电力工业起源与发展 我国电力工业起源与发展 我国电力工业与国外差距 我国电力工业与国外差距 我国火电（集控室图）设备生产历程 我国火电（集控室图）设备生产历程
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超临界机组关键技术
a)
b) c) d)
新钢种的研究开发 新钢种的开发与应用； 调峰运行问题； 材料的研究与国产化。 超临界压力锅炉的关键技术 超临界压力汽轮机的关键技术 其它关键技术 汽水化学工况； 辅助设备； 自动控制技术； 运行技术。
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2.1.2 采用高性能汽轮机
汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间， 汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间，主 要有以下三种途径： 要有以下三种途径： (1)首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积，从而达到减 首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积， 小排汽损失的目的。末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度， 小排汽损失的目的。末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度， 后者受制于材料的耐离心力强度。 日本 700MW 机组已成功采用钛 后者受制于材料的耐离心力强度 。 日本700MW机组已成功采用钛 制 1 ． 016M 的长叶片 ， 它比目前通常采用的12Cr钢制的 0.842M 的 016M 的长 叶片， 它比目前通常采用的 12Cr 钢制的0 842M 叶片增加了离心力强度，排汽面积增加了40％ 叶片增加了离心力强度，排汽面积增加了40％，由于降低了排汽 损失，效率提高1 损失，效率提高1.6％。 (2)其次是采用减少二次流损失的叶栅。叶栅汽道中的二次流 其次是采用减少二次流损失的叶栅。 会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失， 会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失，要进一步研制新型叶 栅，以减少二次流损失。 以减少二次流损失。 (3)最后是减少汽轮机内部漏汽损失。 (3)最后是减少汽轮机内部漏汽损失。汽轮机隔板与轴间、动 叶顶部与汽缸、动叶与隔板间均有一定间隙。这些部位均装有汽 封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损失。