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锅炉原理SteamBoilerPrinciple第一章中国火电技术的发展方向第一节、世界能源发展历史及未来发展分析能源问题关乎国家经济命脉，关乎民生大计，关乎世界和平、稳定与发展。近年来，国际油价攀升，给世界经济带来冲击，能源安全问题引起了国际社会的高度重视。与此同时，能源问题对国际政治的影响也日渐上升，世界各国在制定外交战略和处理对外关系时越来越注重能源因素。能源知识概述能源，是指能够产生机械能、热能、光能、电磁能、化学能等各种能量的自然资源，是人类赖以生存和发展工业、农业、国防、科学技术，改善人民生活所必需的燃料和动力来源。电能在“二次能源”中，电能是最具生命力的优质能源。它能很方便地转变成机械、热、光、声、化学等多种形式的能量.电能十分便于通过变压设备和电力输送线路，实现远距离传输而损失较少。对电能的生产和使用，能实现有效而精确的控制.在机械加工、化学、生物、医疗、农业生产和国防等各个领域，电能已是无可替代的能源形式，并给某些科学研究和生产技术带来根本性的变革。一、世界能源发展的历史人类社会发展史在一定意义上就是一部能源开发和利用的历史。人类利用能源方式的每一次进步，都会引起生产和社会的重大变革。早在远古时期，钻木取火为人类带来温暖和光明，使人类结束了茹毛饮血的原始生活，创造了最初的文明。18世纪，煤的开发和使用促成了蒸汽机的发明及应用，从此开启了人类文明史上第一次工业革命，人类开始走出刀耕火种时期，进入工业化大生产时代。随着社会的发展，煤炭、石油、天然气等一次能源得到大量开发，在此期间，电力作为二次能源的出现，进一步推进了人类文明，并以其不可思议的力量彻底改变了人类的生活。步入现代社会以后，人类开发能源的视野更为广阔，核能、氢能等新型能源陆续得到开发，为人类社会的进步提供了源源不断的动力。社会进步，首先是能源利用的进步。在所有一次能源中，石油对现代社会的贡献尤为显著。1886年内燃机发明以后，世界对石油的需求迅速扩大。在整个20世纪里，石油为社会发展提供了前所未有的动力。据统计，在上个世纪的100年中，世界GDP增长了30多倍，在此期间，煤的消耗量从7.53亿吨增长到45.5亿吨，增长了5倍；而石油从2043万吨增长到35亿吨，增长了175倍。1965年，石油取代煤炭成为世界主导能源。此后，世界对石油的依赖度就一直不断加大。目前，石油占世界一次能源消耗的比重已经超过40%。预计到2050年前，其它能源依然无法取代石油的主导地位。当前，我们面临的能源安全问题主要指的是石油安全问题。二、能源发展面临的问题人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列能源安全挑战。由于地球上不可再生能源的储量是有限的，近代以来，对能源的争夺常常成为人类战争和冲突的导火索。如第二次中东战争便起因于对能源战略通道苏伊士运河的争夺，伊拉克战争等。除了能源争夺引发战争和冲突的危险之外，当前，能源资源不足、能源价格波动、能源通道竞争以及大量使用能源带来的环境污染等问题逐渐凸显，能源安全问题已经成为国际非传统安全领域的一个重大问题。首先，能源需求持续增长对能源供给形成巨大压力。以目前的开采速度计算，已探明的全球石油储量仅可供生产40年左右，天然气和煤炭则分别可以供应65年和162年。一方面，石油资源正日益减少，另一方面，核能、太阳能、氢能等新型能源由于成本及技术等原因尚无法取代石油成为主要能源。在可预见的将来，能源问题将成为制约世界经济发展的主要“瓶颈”。第二，石油价格持续上涨威胁国际能源市场稳定。已140美元/桶。2003年为平均28.1美元/桶第三，围绕着能源产地、能源通道的竞争更趋激烈。能源使用带来的环境污染等问题日益严重。三、世界能源发展趋势美国的全球资源战略是由其国家战略决定的，是其国家战略的主要组成部分，并直接为之服务：大量购买使用全球廉价资源；通过经援、投资控制他国战略资源；建立战略资源的储备制度。英国拥有可观的石油和天然气储量，是欧洲主要的油气生产国，同时也是欧洲最大的能源消费国之一。日本寻找新能源。核能、太阳能等。法国强调核电是其能源政策“支柱之一”。致力开发风力发电。法国缺乏石油，天然气也很少，其煤炭资源自５０年代起渐衰，而水电资源已得到全面地开发，其他非矿物能源的开发则尚未形成规模。俄罗斯政府将继续发展国家石油天然气工业，燃料能源综合体应成为俄摆脱危机和实现经济增长的重要依靠力量。我国能源现状人均能源资源短缺(尤其是油、气、水)，环境容量(亦是资源)有限，西部生态脆弱。人均石油储量不到世界平均水平的1／10，人均煤炭储量仅为世界平均值的1／2。人均一次能源的消费量不到美国的1／18，仅为世界平均水平的1／3。以煤为主，煤占一次能源的比例为63.6%，污染。2006年全世界能源消费比较我国能源特点：煤现在是、将来(直到2050年或更晚)仍是我国能源的主力，虽然煤在总能源中所占的比例会逐渐下降(从75%下降到60%)，但总量仍会不断增加。煤用于发电的比例会越来越大，占70%以上。煤的开采和直接燃烧已引起严重的生态和环境污染问题，70%~80%以上的SO2、NOx、汞、颗粒物、CO2等都是由于煤炭直接燃烧所引起的。截至2006年年底，全国石油剩余经济可采储量20.43亿吨，天然气剩余经济可采储量24490亿立方米。2006年石油储采比为11。中国自1993年首次成为石油净进口国、1996年成为原油净进口国以来，2004年原油进口突破亿吨大关，石油进口依存度(净进口量占消费量比重)达到40%，预计2010年将达到50%。2007年1~9月我国进口原油和成品油超过1.5亿吨，其中进口原油12407万吨，同比增长13.6%，进口成品油2684万吨，同比下降8%。估计2010年将进口石油2.5亿吨。9成石油进口依靠外轮。目前已探明煤炭储量1万亿吨。我国原油生产能力约为1.70亿吨左右，约占世界总原油生产能力的5%。前一个时期在我国广泛推广粮食乙醇，难长远。我国的具体情况是：用世界上7%的可耕地来养活世界22%的人口。按现有的技术水平，3.5吨粮食做1吨乙醇，考虑到乙醇的热值，则5吨粮食做1吨汽油当量。此外还要消耗0.5~0.8吨的煤用于发酵和脱水。1000万吨当量汽油的替代，需用粮食5000万吨，是我国粮食总产量的十分之一。我国的能源问题1、总量需求巨大从2000到2020年，国家规划全国GDP增长四倍，而能源消耗增长一倍，这意味着能源弹性系数应为0.5。但是最近三年，这个系数为1.3以上，即能源需求将远远大于规划。从发展趋势来看，我国工业已进入重化工业阶段，按世界各国发展的历史规律来看，能耗迅速增长阶段似不可逾越。问题是这么大的一次能源需求我们是否能够供应，其所引起的污染是否有足够的环境容量？怎么解决？2、液体燃料短缺我国石油对进口的依赖度将从40%增加为50%或60%，能源安全如何考虑？如何加速石油的替代？我国的汽车工业、石化工业如何用创新的发展模式来适应这个形势？在车用替代燃料方面我国应以此为契机走出自主创新的道路。3、环境污染严重污染物质主要是SO2、NOx、PM2.5-10、Hg和CO2，这些污染物的80%是由于化石能源的应用，尤其是煤的直接燃烧所引起。目前我国有30%~40%的地区(尤其是西南地区)出现酸雨现象，呼吸系统疾病不断增加。需要认真研究的是我国对这些污染物“可容忍”的环境容量究竟是多少？4、温室气体排放目前全球每年排放250多亿吨CO2，空气中的CO2浓度，从工业化150多年以来，已从280ppm增至380ppm，目前以3ppm/年的速度增长。温室气体对地球将形成的灾难性后果。我国已于2002年成为“京都议定书”的第37个签约国。总的来说，作为一个负责任的大国，我国在不远的将来必然要承担一定量、甚至大幅度温室气体的减排任务。5、八亿农民及城镇化所需能源的供应我国城镇化率以每年1%在增长，每年有将近一千万人口进入新的城镇。据统计，每个城镇居民人均所消耗的能源是农村人均的3.5倍。这部分份额巨大的能源应来自何处？怎样才能结合社会主义新农村的建设提供给广大农村和新建中、小城镇符合中国国情的现代化能源服务，以减少生态破坏，减少室内污染，提高农民生活质量……这是整体能源战略的重要组成部分。能源战略对策1.节能为本；2.煤的现代化利用；3.煤基醇醚燃料的应用；4.加速发展核能；5.因地制宜，因应用制宜，充分利用可再生能源（风能、太阳能、生物质能）。第二节新形势下我国电力工业和发电技术的发展趋势中国电力现状截止2007年，总装机7.1329亿kW。其中火电5.5442亿，占77.73%，水电20.36%。2007年全国发电量32559亿kW.h，同比增长14.44%。其中火电占82.86%；水电14.95%；核电1.92%。供电煤耗357g/kW.h，2006年为365g/kW.h。电网输电线损6.85%，比2006年降低0.19%。2020年，总装机12亿千瓦。即还有5亿千瓦的空间。水电1亿千瓦，包括三峡右岸机组在内共133台。核电4000万千瓦，风电3000万千瓦，生物质发电3000万千瓦。火电有3亿多千瓦的空间。且时间短，投资少，为电力弹性发展的力量。在环境能承受的前提下，发展煤电。60万机组，煤耗286g以下，沿海275g。发展规划世界比较2005年，全世界总发电量18.18万亿度，美国4万亿，中国2.47万亿，日本1.1万亿，俄罗斯9520亿，印度6000亿。2005年装机：美国9.8亿，51%煤电，日本2.6亿。2020年，美国装机11亿千瓦。中国煤电比例80%，印度78%，美、德51%。供电煤耗：日本290g，韩国300g，意大利303g，美国360g，澳大利亚370g。我国电力工业目前存在的问题电源结构不合理，火电比重大，电煤资源与运输矛盾突出，污染严重；电网建设与电源建设不协调；科技含量不高，资源浪费严重；人力资源激励机制不完善。发展趋势以可持续发展为目标，以市场需求为导向，以结构调整为主线，以安全为基础，依靠科技进步。电源建设要调整结构，合理布局，以大型高效机组为重点优化发展煤电，在保护生态基础上有序开发水电，积极发展核电，加快发展风能、太阳能、生物质能等可再生能源发电。优化发展煤电：一是要建设高效节能机组。“十一五”期间，燃煤火电机组仍将是新建火电机组的主体，需鼓励单机60万千瓦及以上超超临界机组电站建设。限制发电煤耗高于300克标准煤／千瓦时的发电机组的发展。二是在“三北”等缺水地区，建设大型空冷机组。“十五”期间，国产60万千瓦直接空冷机组在大同二电厂已经投产。我国自主设计直接空冷系统的60万千瓦机组示范工程也在建设中。我国已具备60万千瓦级空冷机组的设计生产能力。三是在冬季采暖城市，要结合供热规划。积极发展热电联产。我国《节能中长期专项规划》十大工程之一的“区域热电联产工程”，规划到2010年城市集中供热普及率由2002年的27%提高到40%，新增供暖热电联产机组4000万千瓦，形成年节能能力3500万吨标准煤。四是对国家已确定的大型煤电基地，要与煤矿的开发同步建设大型坑口电厂，以减少煤炭运输给国家交通系统带来的负担。预计“十一五”时期开工坑口电站6060万千瓦。约占煤电开工规模的43%；投产坑口电站6000万千瓦，约占煤电投产规模的47%。五是适度建设负荷中心电厂。在长江三角洲、珠江三角洲以及环渤海等地区，预计“十一五”时期安排开工8040万千瓦，约占煤电开工规模的57%；投产6800万千瓦，约占煤电投产规模的53%。六是关停小机组，按照国家产业政策要求，“十一五”时期应淘汰的机组包括：大电网覆盖范围内，服役期满的单机容量在10万千瓦以下的常规燃煤凝汽火电机组；单机容量5万千瓦及以下的常规小火电机组；以发电为主的燃油锅炉及发电机组。预计“十一五”期间，关停凝汽式火电小机组1500万千瓦。有序开发水电：长江和金沙江、雅砻江