熱力發(fā)電廠-1教材

熱力發(fā)電廠楊陽2024/6/51yang7621@163.co究對(duì)象：熱力發(fā)電廠整體熱力發(fā)電廠是將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。研究內(nèi)容:不同熱力發(fā)電廠熱功轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)汽輪機(jī)發(fā)電廠的熱力設(shè)備及其熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性的定性分析和定量計(jì)算熱力發(fā)電廠2024/6/52研究方法:熱量法（熱力學(xué)第一定律法）——熱經(jīng)濟(jì)性的定量計(jì)算火用方法（熱力學(xué)第二定律法）——熱經(jīng)濟(jì)性的定性分析課程要求：了解我國能源和電力工業(yè)的概況及國內(nèi)外火電發(fā)展方向了解熱力發(fā)電廠主要熱力性能、經(jīng)濟(jì)性能及環(huán)保性能評(píng)價(jià)指標(biāo)熟悉汽輪機(jī)發(fā)電廠的熱力設(shè)備及其熱力系統(tǒng)掌握熱力發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益分析的方法熟練運(yùn)用熱經(jīng)濟(jì)性的定性分析和定量計(jì)算2024/6/53能源分類及相關(guān)概念我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)熱力發(fā)電廠的類型火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向緒論123452024/6/54按來源：

來自地球外部天體的能源（主要是太陽能）

光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、光化轉(zhuǎn)換地球本身蘊(yùn)藏的能量（原子能、地?zé)崮艿龋┖穗娬?/p>

地?zé)崮芫偷剞D(zhuǎn)變成電能，200～400℃直接發(fā)電及綜合利用地球和其他天體相互作用產(chǎn)生的能量（潮汐能）

地球－月亮－太陽系統(tǒng)的吸引力和熱能是形成潮汐能的來源

潮汐能發(fā)電能源分類及相關(guān)概念2024/6/55按能源的基本形態(tài)：一次能源：以原始狀態(tài)存在于自然界中，無需加工或轉(zhuǎn)換即可直接用于供熱或提供動(dòng)力的能源，如煤、石油、天然氣、核能、水能、太陽能、潮汐能、風(fēng)能、地?zé)崮艿忍烊荒茉础?/p>

一次能源可以進(jìn)一步分為可再生能源和非再生能源兩大類。二次能源：由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換成的電能、熱能（蒸汽、熱水）、焦炭、煤氣、各種石油制品、酒精、沼氣等人工能源。電力是唯一的能夠大規(guī)模利用煤炭、水力、核能的二次能源。能源分類及相關(guān)概念2024/6/56常規(guī)能源：又稱傳統(tǒng)能源，已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛利用的煤炭、石油和天然氣（化石能源）、水能等。新能源：在新技術(shù)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的開發(fā)利用的能源，如核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮?、氫能等。常?guī)能源和新能源能源分類及相關(guān)概念2024/6/57人均每日能源消耗的發(fā)展人類能源的消耗由生物能源轉(zhuǎn)變?yōu)槊?、石油等化石能?50100150200250人均每日能源消耗（×107大卡）現(xiàn)代美國現(xiàn)代一般發(fā)達(dá)國家早期工業(yè)社會(huì)后期農(nóng)業(yè)社會(huì)早期農(nóng)業(yè)社會(huì)采集-狩獵社會(huì)原始社會(huì)能源分類及相關(guān)概念2024/6/58能源分類及相關(guān)概念我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)熱力發(fā)電廠的類型火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向緒論123452024/6/59能源資源豐富分布嚴(yán)重不均以煤炭為主要能源，電力能源一直以煤為主能源利用率低，平均能耗高能源消費(fèi)水平低我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)2024/6/5102024/6/511我國2004年化石能源探明儲(chǔ)量及年產(chǎn)量

探明儲(chǔ)量年產(chǎn)量石油23億噸1.74億噸天然氣22300億立方米408億立方米煤1145億噸9.9億噸按2004年我國的化石能源探明儲(chǔ)量及年產(chǎn)量，石油只夠開采13年，天然氣只能使用54年，煤稍還能使用116年。我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)2024/6/512我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)2009年全國動(dòng)力煤產(chǎn)量分布圖風(fēng)能水電煤炭用電負(fù)荷我國能源資源分布圖我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)圖2024/6/5131952年2024/6/514中國各種一次能源消費(fèi)百分比我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)年份原油天然氣煤核能水電再生能源能源消費(fèi)總量（百萬噸油當(dāng)量/Mtoe）200322.12.469.30.85.31204.2200422.42.568.70.85.61423.5200520.92.669.90.85.71566.7200620.42.970.20.75.71729.8200719.53.470.50.85.91862.8200818.83.670.20.86.62002.5200917.73.771.20.76.40.32187.7201017.64.070.50.76.70.52432.2201117.74.570.40.76.00.72613.2201217.74.768.50.87.11.22735.2能源分類及相關(guān)概念我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)熱力發(fā)電廠的類型火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向緒論123452024/6/515電力裝機(jī)容量、發(fā)電量持續(xù)增長我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)2024/6/516項(xiàng)目1882194919871995200220092014裝機(jī)容量GW12(kW)1.851022143568741360世界排名2174221發(fā)電量TWh4.34961000161436505463世界排名252212024/6/517我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)清潔能源比重上升項(xiàng)目火電水電核電風(fēng)電20117.65462.310.120.65比例（%）72.527.520138.622.800.150.75比例（%）69.130.9各種能源裝機(jī)容量（億千萬）2014年，全國火電裝機(jī)容量9.2億千瓦，設(shè)備平均利用小時(shí)4706小時(shí)，同比減少314小時(shí)，是1978年以來的最低水平。2024/6/518電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大火電技術(shù)裝備水平大幅提高

截止2014年2月，我國已建成投產(chǎn)的百萬千瓦級(jí)超超臨界組達(dá)到60臺(tái)，超過全球同類機(jī)組保有量的總和。上海電氣制造的外高橋三期2臺(tái)百萬千瓦機(jī)組，供電煤耗達(dá)到290g/kW·h。我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)節(jié)能減排初見成效2014年，全國供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗321g/(kW·h)，美國的平均水平為360g/(kW·h)煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的66.0%，煤炭消費(fèi)量下降2.9%——這是多年來的首次下降——《2014年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》2024/6/519我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)能源分類及相關(guān)概念我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)熱力發(fā)電廠的類型火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向緒論123452024/6/5202024/6/521熱力發(fā)電廠的類型按發(fā)電廠熱能的來源不同，熱力發(fā)電廠可以分為：火力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠等。按燃料分燃煤、燃油、燃?xì)?、余熱、生物質(zhì)按供出能源凝汽式、熱電廠按原動(dòng)機(jī)類型蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)按蒸汽壓力和溫度等級(jí)中低壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界、超超臨界火力發(fā)電廠分類能源分類及相關(guān)概念我國的能源資源和能源結(jié)構(gòu)我國電力工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)熱力發(fā)電廠的類型火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向緒論123452024/6/522火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向超臨界機(jī)組（SC）+高效煙氣凈化技術(shù)超超臨界機(jī)組（USC）+高效煙氣凈化技術(shù)大容量空冷機(jī)組大型循環(huán)流化床機(jī)組（CFB）燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組(GTCC)整體煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組（IGCC）熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)機(jī)組以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)2024/6/523超臨界、超超臨界機(jī)組——現(xiàn)實(shí)而先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)2024/6/524火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向機(jī)組類型蒸汽參數(shù)給水溫度（oC)熱效率(%)亞臨界17MPa/540oC/540oC27535超臨界24MPa/538oC/566oC27540超超臨界25MPa/600oC/600oC27545各種蒸汽參數(shù)火電機(jī)組熱效率的比較

超(超）臨界機(jī)組經(jīng)濟(jì)性估算2000年我國火電機(jī)組平均供電煤耗392g/(kW·h)，比超臨界機(jī)組高70-80g/(kW·h)，比超超臨界機(jī)組高104g/(kW·h)。2002年火電發(fā)電量16386億kW·h，如一半由超（超超）臨界機(jī)組發(fā)出，則每年可節(jié)約約5000～7000（9000）萬噸（標(biāo)準(zhǔn)煤）；2020年為1.4-1.8(2.3)億噸計(jì)劃關(guān)停小火電30GW（煤耗高達(dá)550g/(kW·h)以上），如其中的一半用超（超超）臨界機(jī)組替代，每年可節(jié)煤2000萬噸；相應(yīng)的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)資源和環(huán)保效益顯著。2024/6/525火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向大容量空冷機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：大量節(jié)水缺點(diǎn)：一次性投資高、煤耗高2024/6/526火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向自然通風(fēng)冷卻塔直接空冷流程圖大型循環(huán)流化床機(jī)組（CFB）熱效率較高、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單、燃料適應(yīng)性廣污染物排放量低：脫硫效率可達(dá)90%，NOx排放低于200mg/m32024/6/527火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向燃?xì)庹羝麣饴?lián)合循環(huán)(GTCC)供電效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過燃煤的蒸汽輪機(jī)電站；比投資費(fèi)用低，建設(shè)周期短，用地用水都比較少；運(yùn)行高度自動(dòng)化，每天都能起停，便于快速“黑啟動(dòng)”

；運(yùn)行的可用率高達(dá)85％～95％；采用天然氣或液體燃料，低污染排放，無飛塵、SOx和NOx很少；燃燒天然氣時(shí)，大大地減少CO2的排放量。2024/6/528火力發(fā)電主要技術(shù)發(fā)展方向整體煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組（IGCC）

聯(lián)合循環(huán)熱效率高，并可進(jìn)一步提高