1第一章发电厂概述2解析

1第一章发电厂概述能源开发与利用水力发电火力发电风力发电太阳能发电其他新能源发电2第一节能源开发与利用能源资源柴草、煤、石油、天然气、水能；太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核能。3能源一次能源常规能源可再生能源：水力非可再生能源：煤、石油、天然气、核裂变新能源可再生能源：太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能非可再生能源：核聚变材料二次能源电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、沼气、蒸汽、热水表1-1能源分类4资源的有效利用人类生产和生活始终面临着一个无法避免的问题：资源稀缺。注重：能源开发与节约并重5第二节水力发电水电站是将水能转变成电能的工厂，能量转换过程：水能→机械能→电能。水流量(m3/s)和水头（落差m）我国水力资源理论蕴藏量：6.98亿千瓦技术可开发：4.93亿千瓦经济可开发：3.95亿千瓦目前已开发：1.08亿千瓦6水电站的型式图1－1水电站示意图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（1）坝后式7示例：水口水电厂三峡电站8（2）河床式水电站图1－2河床式水电站示意图9葛洲坝水电站（河床式）10图1－3引水式水电站示意图（3）引水式水电站11引水式电站示例12（4）梯级电站一级站厂二级站厂三级站厂四级站厂图1－4梯级水电站布置示意图古田溪梯级电站、富泉溪梯级电站13（5）抽水蓄能电站图1－5抽水蓄能式水电站既是电源又是负荷，起到削峰填谷作用；具有调频、调相、负荷备用、事故备用的功能。14浙江天荒坪抽水蓄能电站水库15水电站的主要动力设备——水轮机能将水能转换成旋转的机械能。仅利用水流的动能转换为机械能的水轮机称为冲击式水轮机。同时利用水流的压能、动能转换成机械能的水轮机称为反击式水轮机（最广泛）。161、冲击式水轮机根据水流冲击转轮的部位和方向的不同，冲击式水轮机可分为水斗式、斜击式和双击式。水斗式水轮机应用最广泛，它的主要部件有转轮、喷嘴、喷针、折向器、主轴和机壳。图1－6水斗式水轮机1－转轮；2－喷嘴；3－转轮室；4－机壳；5－调节手轮；6－针阀172、反击式水轮机反击式水轮机种类很多，有混流式、斜流式、轴流式（定浆式、转浆式）、贯流式（全贯流式、半贯流式）。主要由水轮机室、导水机构、转轮和泄水机构四大部分组成。18（1）水轮机室是引水机构，常称蜗壳，其作用是将引水管来的水流沿圆周方向均匀导向转轮。图1－7蜗壳外形图19（2）导水机构导水机构的作用是使水流沿着有利的方向进入水轮机的转轮。调整导叶的开度，调节进入转轮的流量，从而改变水轮机的输出功率。导水机构关闭导叶，可使水轮机停止运行。（3）转轮20（4）尾水管图1－8尾水管示意图2122（1）水能是可再生能源，没有损耗，没有污染。（2）不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核废料。（3）水力发电的效率高，常规水电厂的发电效率在80%以上。（4）机组起停灵活，输出功率增减快、可变幅度大，便于调峰、调频和承担事故备用电源。（5）水库可以综合利用，承担防洪、灌溉、航运、生活和生产用水、养殖、旅游等任务。（6）受丰枯变化的影响较大。（7）对生物资源生态环境有破坏。水力发电的特点：23第三节火力发电火电厂按照原动机不同可分为:汽轮机电厂、燃气轮机电厂、蒸汽—燃气轮机联合循环电厂。火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气或其他燃料的化学能生产电能的工厂。燃煤火电厂、燃油火电厂、燃气火电厂。24一、火电厂生产过程从能量转换观点分析，其基本过程都是：燃料的化学能→热能→机械能→电能。～1234567图1－9蒸汽动力发电厂原理图1－锅炉；2－汽轮机；3－发电机；4－凝汽器；5－凝结水泵；6－回热加热器；7－给水泵过热器锅炉汽轮机发电机凝汽器回热加热器提高循环效率25锅炉将燃料的化学能转化为蒸汽热能，蒸汽机将蒸汽热能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能。锅炉、汽轮机、发电机是常规火力发电厂的三大主机。动力设备就是指锅炉、汽轮机及其附属设备与热力系统（如图1—10所示）。机组!26图1－10凝汽式火力发电厂生产系统组合示意图27浙江华能火电厂28二、动力设备—锅炉1、锅炉作用：1)燃料在炉膛内燃烧将其化学能转变为烟气热能；2)烟气热能加热给水；3)水经过预热、汽化、过热三个阶段成为具有一定压力、温度的过热蒸汽。锅炉由锅炉本体和辅助设备两大部分组成。（1）锅炉本体：由“锅”和“炉”两部分组成的。（2）锅炉的辅助设备：送风机、引风机、制煤系统以及除渣、除尘设备等。工质：水292、锅本体是汽水系统，能将水变成蒸汽的吸热过程。（1）省煤器；（2）汽包；（3）下降管；（4）水冷壁；（5）过热器；（6）再热器3、炉本体是燃烧系统，能将煤变成烟气热能。（1）炉膛；（2）燃烧器；（3）空气预热器30火电厂锅炉外观31三、动力设备–汽轮机汽轮机的工作原理将蒸汽热能转换成机械能的高速旋转设备。汽轮机和发电机的组合称为汽轮发电机组。32汽轮机模型33四、火电机组的经济指标国内大机组（300MW和600MW）的发电热效率在37%--41%左右，相应发电煤耗率在300--340g标准煤/（kW·h）左右。凝汽式火电厂的厂用电率一般在4%--10%。国内大机组的供电煤耗率在312--360g标准煤/（kW·h）左右，相当或接近世界先进水平。标准煤?34标准煤:我国把每公斤含热值为7000大卡（29306千焦）的煤，定为标准煤。35五、火电厂对环境的影响及防止措施烟气粉尘-------静电除尘、效果还好硫氧化物SOx-----脱硫技术氮氧化物NOx----脱硝技术灰渣废水-----污水处理36第四节风力发电风能资源风能就是指流动的空气所具有的能量，是由太阳能转化而来的。全球大气中总的风能量约为:1017kW，可被开发利用的风能约为:2×1010kW，比世界上可利用的水能:大10倍。因此，风能的开发利用具有非常广阔的前景。372005年11月7-8日，于北京举行国际可再生能源大会，来自78个国家和地区的代表通过《北京宣言》，呼吁各国加快可再生能源的发展，以应对能源压力《可再生能源法》2006年1月1日生效。我国的新能源政策：38古代对风能的利用:几千年(埃及最早)的历史:风车用于碾谷和抽水、借风航行等现代对风能的利用：风力发电如：新疆达板城风电场、福建平潭、东山等地风电场39一、风力发电机（1）风力发电的能量转换过程：空气动能→旋转机械能→电能风力机发电机与电风扇对照！！！40（2）受力分析来风时，叶片与呈一定角度，称为攻角或冲角；则其在上表面形成低压区，而在下表面形成高压区。FL称为升力，Fd称为阻力；当攻角变化时，这两种力的大小和方向都会变化。V41（3）风力机的型式图1－13风力机a水平轴风力机b垂直轴风力机上风方向单叶双叶三叶多叶提水机自行车多叶下风方向萨瓦里欧斯式升力型多叶萨瓦里欧斯型平板型杯子式达里厄组合型蜗轮型ab42（4）风力机的组成图1－14典型并网风力机的剖面图目前商用大中型水平轴风力发电机，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。各部件的作用43新疆达坂城4445福建平潭46二、风力发电的运行方式通常可分为独立运行和并网运行。1、独立运行(5kw以下机组)控制器逆变器交流负载直流负载蓄电池组耗能负载风力发电机组图1－15独立运行的风力发电系统风太大时,耗去多余电能交流机要经整流保证稳定输出,不间断供电472、并网运行风力发电机与电网连接，向电网输送电能的运行方式，是克服风的随机性而带来的蓄能问题的最稳妥易行的运行方式，并可达到节约矿物燃料的目的。10kW以上直至兆瓦级的风力发电机皆可采用这种运行方式。在风能资源良好的地区，将几十、几百台或几千台单机容量从数十千瓦、数百千瓦直至兆瓦级以上的风力发电机组按一定的阵列布局方式成群安装而组成的风力发电机群体，称为风力发电场，简称风电场。风力发电场属于大规模利用风能的方式，其发出的电能全部经变电设备送往大电网。48交----直-----交系统(稳定,但价高)交----交系统如:平潭的长江澳风电场(50台*2MW)、东山乌礁湾风电场。3、风力---柴油发电系统联合运行、风光互补系统49风光互补路灯系统50三、风力发电的特点（1）风能是可再生能源，用之不竭。（2）清洁、无空气污染。（3）占地少、建设工期短、投资规模灵活。不影响农牧业。（4）运行简单，可以做到无人值守。51（5）具有随机性、间歇性，需要其他形式供电或储能配合。（6）风能的能量密度低，同样单机容量下，风力发电设备的体积大、造价高。（9）运转时会发出噪声及金属叶片对电视机与收音机的信号接收会造成干扰，对环境有一定影响。52第五节太阳能发电1、太阳能资源太阳能是地球的能源之母、万物生长之源。可再生能源，用之不竭，免费使用。而且是清洁、无污染。但是，太阳能的能流密度较低，还具有间歇性和不稳定性。532、常规太阳能热发电系统图1－16典型太阳能热发电站热力循环系统原理图G太阳锅炉蓄热器锅炉汽轮发电机组凝汽器给水泵凝结水泵太阳辐射能热能机械能电能54聚光集热装置聚光器接收器跟踪装置中间热交换器储能系统（蓄热器）热机（汽轮机）和发电机工质辅助燃料锅炉553、塔式太阳能热发电系统图1－17塔式太阳能热发电系统原理图1－定日镜；2－接收器；3－塔；4－热盐槽；5－冷盐槽6－蒸汽发生器；7－汽轮发电机组；8－凝汽器聚光倍数：1000—3000工作温度：500-2000℃可以单工质或双工质低温储热罐熔盐或导热油，水5657塔式发电原理大型受热器位于一高塔上,定日镜群以高塔为中心,呈圆周状分布,以便将太阳光精确地聚焦到高塔顶部的受热器上,将受热器中的传热介质加热至500℃以上,存入高温储罐。需要时用泵将高温传热介质泵入蒸汽发生器内,与给水进行热交换产生10MPa,500℃以上的蒸汽,最后利用该高温高压蒸汽驱动Rankine循环汽轮发电机组发电。汽轮机排汽经冷凝器冷凝后泵回给水系统,供蒸汽发生器重复循环利用。高温传热介质在蒸汽发生器中经热交换后,温度降至250~300℃,被泵入低温储罐储存,需用时,再泵送回高塔上受热器内加热。传热介质沿受热器→高温储罐→蒸汽发生器→低温储罐循环流动,所发生的能量转换过程为:太阳热能(定日镜场)→传热介质内能(受热器)→蒸汽动能(蒸汽发生器)→电能(汽轮发电机)。584、抛物面槽式太阳能热发电系统图1－18抛物面槽式太阳能热发电系统原理图聚光倍数：10—50工作温度：400℃可以单工质或双工质（熔盐、水蒸汽）595、太阳能光发电能量：太阳的光能转换成电能。方式：光伏发电、光感应发电、光化学发电、光生物发电。光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池（光伏电池）将太阳能直接转化成电能。60616263控制器逆变器交流负载直流负载蓄电池组太阳电池方阵图1－20太阳能电池发电系统！太阳能电池（光伏电池）发电系统一般由太阳能电池方阵、防反充二极管、储能蓄电池、充电控制器、逆变器等设备组成（如图1—20所示）。646566第六节其他能源发电（自学）一、核能发电核电厂是利用核裂变能转化为热能，再按火电厂的发电方式，将热能转换为电能。它的原子核反应堆相当于锅炉。原子核发生裂变，产生的巨大能量主要以热能形式被高压水带至蒸汽发生器，在此产生蒸汽，送至汽轮发电机组。67图1－21压水堆核电厂发电方式示意图68福建省在福鼎、福清筹建核电站，作为能源的过渡方案。问题（1）辐射环境影响排放的汽体、液体、固体废物（2）非辐射环境影响排放的废热、废水等69垃圾焚烧发电厂生物质燃烧热能电能（在深圳、广东、浙江较多）沼气发电厂木煤气发电厂薪柴发电厂蔗渣发电厂二、生物质能发电70三、地热发电1、地热资源的类型（1）蒸汽型，以过热蒸汽为主、杂有少量其它气体和水。（2）热水型，以热水或湿蒸汽为主。（3）地压型，以地压水的形式在地表下2—3km,被岩石封闭，有很高的压力。（4）干热岩型