發(fā)電廠簡(jiǎn)介PPT.ppt

1、第一章 能源和發(fā)電,第一節(jié) 能源和電能 一、物質(zhì)、能量和信息 物質(zhì)、能量和信息是構(gòu)成客觀世界和三大基礎(chǔ)，到目前為止，人類所認(rèn)識(shí)的能量有如下六種形式： 機(jī)械能、熱能、化學(xué)能、輻射能、核能、電能,二、能源含義和能源分類 能源：是能量的來(lái)源或泉源，分類方法： 1、按獲得的方法分 一次能源自然界中現(xiàn)成存在，可直接取用 二次能源指由一次能源經(jīng)過(guò)加工而轉(zhuǎn)換成的另一種形態(tài)的能源 2、按被利用的程度分 常規(guī)能源已經(jīng)被人們廣泛利用的能源 新能源用新發(fā)展的技術(shù)開(kāi)發(fā)，并采用先進(jìn)的方法加以廣泛利用的能源。,3、按能否再生分 可再生能源不斷再生并有規(guī)律地得到補(bǔ)充的能源 非再生能源隨人類的利用而越來(lái)越少，總有枯竭之時(shí)的能

2、源。 4、按能源本身的性質(zhì)分 含能體能源可以直接儲(chǔ)存的能源，如煤、石油等。 過(guò)程性能源無(wú)法直接儲(chǔ)存的能源，如水能、風(fēng)能 5、按對(duì)環(huán)境的污染程度分 清潔能源對(duì)環(huán)境無(wú)污染或污染很少的能源，如太陽(yáng)能、水能等 非清潔能源對(duì)環(huán)境污染較大的能源，如煤炭、石油等,三、能源資源 指為人類提供能量的天然物質(zhì)。 1、煤炭【非再生能源】 2、水力資源 3、其它資源 （1）石油 （2）天然氣 （3）鈾,注意資源的有效利用,四、電能 電能被視為與空氣和水一樣重要，如果沒(méi)有了電，現(xiàn)代文明社會(huì)將 不復(fù)存在。它與其它形式的能源相比，具有如下特點(diǎn)： 1、便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送； 2、可簡(jiǎn)便地轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量； 3、用

3、電容易控制，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化操作； 4、損耗小，效率高，經(jīng)濟(jì)效益好。 5、無(wú)氣體和噪聲污染。,五、發(fā)電廠 發(fā)電廠是“生產(chǎn)”電能的工廠，它將各種一次能源（天然能源），如煤炭、水能、核能等轉(zhuǎn)換為電能。 1)按輸入一次能源形式及轉(zhuǎn)換過(guò)程的不同，可將發(fā)電廠分為下列四類：,2）按發(fā)電廠的規(guī)模和供電范圍分： 區(qū)域性發(fā)電廠、地方發(fā)電廠和自備專用發(fā)電廠等,一、一次能源（燃料） 主要是煤、還有石油、天然氣。 二、主要設(shè)備 鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及各種輔機(jī) 三、電能生產(chǎn)過(guò)程 燃料在鍋里里燃燒 使水變成蒸汽 推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能,第二節(jié)、火力發(fā)電廠,其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：,按輸出能源的

4、形式可分下列兩種： 凝汽式火電廠： 只向外供應(yīng)電能的發(fā)電廠。 熱電廠： 同時(shí)向外供應(yīng)電能和熱能的發(fā)電廠。,火電廠的電能生產(chǎn)過(guò)程,整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可分為三個(gè)系統(tǒng)： （1）燃燒系統(tǒng)：燃料的化學(xué)能在鍋爐 中燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜徨仩t中的水使之變?yōu)檎魵狻?（2）汽水系統(tǒng)：蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，沖動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 （3）電氣系統(tǒng)：汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把機(jī)械能變?yōu)殡娔堋?1）燃燒系統(tǒng)【見(jiàn)圖1-1所示】 燃料的化學(xué)能在鍋爐里燃燒中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變成蒸汽 燃燒系統(tǒng)由運(yùn)煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰渣等系統(tǒng)組成。,2）汽水系統(tǒng)： 由鍋爐、汽輪機(jī)、凝氣器、除氧器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成 它包括給

5、水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補(bǔ)充給水系統(tǒng)。,3）電氣系統(tǒng) 包括發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁裝置、廠用電系統(tǒng)、升壓變電站等, 火力發(fā)電廠 凝汽式火電廠生產(chǎn)過(guò)程示意圖,電氣系統(tǒng),燃燒系統(tǒng),汽水系統(tǒng),North China Electric Power University,page20,2020/10/27,輸煤系統(tǒng),輸煤皮帶,輸煤棧道,磨煤機(jī),給粉機(jī),North China Electric Power University,page21,2020/10/27,汽輪機(jī),汽輪機(jī)管道,汽輪機(jī)廠房,汽輪機(jī),控制臺(tái),操作系統(tǒng),North China Electric Power University,page22,2020/1

6、0/27,鍋爐,晾水塔,鍋爐,送風(fēng)機(jī),機(jī)爐控制室,North China Electric Power University,page23,2020/10/27,發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī),單元控制室,保護(hù)屏,模擬屏,North China Electric Power University,page24,2020/10/27,電氣系統(tǒng),變電站,互感器,網(wǎng)控室,主變壓器,North China Electric Power University,page25,2020/10/27,發(fā)電廠電氣主接線,四、火電廠類型 （1）按燃料分,燃煤發(fā)電 燃油發(fā)電廠 燃?xì)獍l(fā)電廠 余熱發(fā)電廠 垃圾發(fā)電廠 工業(yè)廢料發(fā)電廠,2

7、）按蒸汽壓力和溫度分,中低壓發(fā)電廠： 高壓發(fā)電廠： 超高壓發(fā)電廠： 亞臨界壓力發(fā)電廠： 超臨界壓力發(fā)電廠： 及以上,3）按原動(dòng)機(jī)分,凝氣式汽輪機(jī)發(fā)電廠 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠 內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠 蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠,4）按輸出能源分,凝氣式火力發(fā)電廠發(fā)電廠,只能生產(chǎn)電能 效率較低：30%40%,供熱式火力發(fā)電廠熱電廠,既能生產(chǎn)電能又供應(yīng)熱能 效率較低：60%70%,五、火電廠的特點(diǎn) （1）火電廠布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定; （2）火電廠的一次性建造投資少，僅為同容量水電廠的一半左右。 （3）火電廠耗煤量大; （4）火電廠動(dòng)力設(shè)備繁多，發(fā)電機(jī)組控制操作復(fù)雜，廠用電量和運(yùn)行人員都多于水電廠，運(yùn)行費(fèi)用高

8、; （5）機(jī)動(dòng)性較差。大型發(fā)電機(jī)組由停機(jī)到開(kāi)機(jī)并帶滿負(fù)荷需要幾小時(shí)到十幾小時(shí)，乃至幾十小時(shí)，并附加耗用大量燃料; （6）熱效率低，只有3240%; （7）在電力系統(tǒng)中主承擔(dān)基荷; （8）火電廠對(duì)空氣和環(huán)境的污染大。,五、火電廠的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 1）布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定; 2）一次性建造投資少，建設(shè)周期較短。 缺點(diǎn) 1）耗煤量大，發(fā)電成本高; 2）動(dòng)力設(shè)備繁多，控制操作復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高; 3）啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)（幾小時(shí)到十幾小時(shí)，乃至幾十小時(shí)），啟動(dòng)費(fèi)用高; 4）擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻時(shí)，煤耗增加、事故增多 5）對(duì)空氣和環(huán)境的污染大,內(nèi)蒙古一火電廠,內(nèi)蒙古能源“金三角”地區(qū)的神華準(zhǔn)格爾火電廠廠區(qū)碧空

9、如洗,一、一次能源（燃料） 水的位能或動(dòng)能。 二、主要設(shè)備 壓力水管、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī) 三、電能生產(chǎn)過(guò)程 高處的水經(jīng)壓力水管 推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 發(fā)電機(jī)發(fā)出電能,第三節(jié)、水力發(fā)電廠,其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：,四、類型 （1）堤壩式水電廠,壩后式水電廠 河床式水電廠,壩后式水電廠,廠房建在壩的后面，不承受上游水壓,特點(diǎn)：形成蓄水庫(kù)，以調(diào)節(jié)流量，引用流量大，電站規(guī)模大，綜合效益高。適用高、中水頭 三門峽、劉家峽（總裝機(jī)容量122.5萬(wàn)KW，最大水頭114m ）、三峽水電站,三門峽水電站,三峽水電站,河床式水電廠,廠房代替一部分壩體，也起攔水作用，直接承受上游水壓,適用于平原上河床平緩地區(qū)

10、，落差小，廠房和壩建在一起，構(gòu)成攔河建筑物的一個(gè)組成部分。廠房承受上游水的壓力，起擋水作用。 特點(diǎn)是：水頭低（小于3040米）；擋水建筑物長(zhǎng) 葛洲壩（總裝機(jī)271.5萬(wàn)KW，最大水頭27m )、西津水電廠,溢流式水電站： 廠房建在溢流壩后，泄洪水流從廠房頂部越過(guò)泄入下流河道，適用于河谷狹窄，水庫(kù)下泄洪水流量大，溢洪與發(fā)電分區(qū)布置有一定困難的情況。 如浙江的新安江水電站（總裝機(jī)66.25萬(wàn)KW，最大水頭84.3m ）,岸邊式水電站： 廠房建在攔河壩下游河岸邊的地面上，引水道及壓力管道明鋪于地面或埋設(shè)于地下，如松花江上游的白山水電站（總裝機(jī)容量150萬(wàn)KW，最大水頭126m ) 地下式水電站： 引

11、水道和廠房都建在壩側(cè)地下，如四川的二灘水電站（總裝機(jī)330萬(wàn)KW，最大水頭189m ）,壩內(nèi)式水電站： 壓力管道和廠房都建混泥土壩的空腔內(nèi)，且常設(shè)在溢流壩段內(nèi)，適用于河谷狹窄，下泄洪水流量大的情況,（2）引水式水電廠,建筑在山區(qū)水流湍急河道上，或河床坡度較陡的地方， 由引水渠道造成水頭 一般不需要修壩或只修低堰,North China Electric Power University,page46,2020/10/27,引水式,無(wú)壓引水,有壓引水,在河流上游，當(dāng)河床坡度較大時(shí)，可以借助坡降較小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水頭，以獲取最大落差。 特點(diǎn)是：水頭較高（最高為1020米）

12、，流量小，無(wú)蓄水池調(diào)節(jié)流量；綜合利用價(jià)值低，電站規(guī)模也較小。,（3）混合式水電廠： 根據(jù)河流特點(diǎn)建造的兼有堤壩式和引水式兩種特點(diǎn)的水電廠 2、按徑流調(diào)節(jié)的程度分類 無(wú)調(diào)節(jié)水電廠： 有調(diào)節(jié)水電廠： 3、抽水蓄能式水電廠,工作原理,以一定水量作為能量載體，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換向電力系統(tǒng)提供電能 在電力系統(tǒng)負(fù)荷低時(shí)，抽水、蓄能 在電力系統(tǒng)負(fù)荷高峰時(shí)，放水、發(fā)電,在系統(tǒng)中的作用,調(diào)峰 填谷 備用 調(diào)頻 調(diào)相,功能,降低電力系統(tǒng)的燃料消耗 提高火電設(shè)備利用率 可作為發(fā)電成本低的峰荷電源 對(duì)環(huán)境沒(méi)污染且能美化環(huán)境 可用于蓄能,五、水電廠的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):,發(fā)電成本低 對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染 運(yùn)行靈活方便 可防洪、灌溉、航運(yùn)等

13、,缺點(diǎn)：,一次投資大 建設(shè)周期長(zhǎng) 受水文氣象影響 淹沒(méi)土地、移民搬遷等,第四節(jié)、核能發(fā)電廠,1985 年中國(guó)開(kāi)始興建第一座核電站浙江秦山核電站,容量 30 萬(wàn)千瓦,壓水堆型,1991 年 12 月 15 日并網(wǎng)發(fā)電,1994 年4月1日商業(yè)運(yùn)行,1995年7月1日通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。目前正擴(kuò)建二期工程二臺(tái)國(guó)產(chǎn) 60 萬(wàn)千瓦核電機(jī)組,和三期工程二臺(tái)自加拿大引進(jìn)的重水堆型 70 萬(wàn)千瓦核電機(jī)組。,廣東深圳大亞灣核電站,是中國(guó)興建的第二座大型核電站,引進(jìn)英、法兩國(guó)設(shè)備,安裝二臺(tái)90萬(wàn)千瓦壓水堆型核電機(jī)組。1988年8月8日澆注第一罐混凝土,1993 年 8 月31日一號(hào)機(jī)組平網(wǎng)發(fā)電,1994 年2月1日商

14、業(yè)運(yùn)行;二號(hào)機(jī)組于1994年5月6日商業(yè)運(yùn)行。,目前在建的項(xiàng)目有:大亞灣第二核電站-嶺澳核電站,安裝四臺(tái)壓水堆型 100 萬(wàn)千瓦核電機(jī)組;江蘇連云港核電站,由俄羅斯引進(jìn)二臺(tái)100萬(wàn)千瓦核電機(jī)組;廣東省規(guī)劃建設(shè)第三座核電站, 即陽(yáng)江核電站,安裝6臺(tái)100 萬(wàn)千瓦核電機(jī)組。,一、一次能源（燃料） 核燃料（鈾或钚）。 二、主要設(shè)備 核反應(yīng)堆+核蒸汽發(fā)生系統(tǒng)=鍋爐 、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī) 三、電能生產(chǎn)過(guò)程 核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)進(jìn)行核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生大量熱量，由冷卻劑（水或空氣）帶出，在蒸汽發(fā)生器中把熱量傳給水，將水加熱成蒸汽來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。,能量轉(zhuǎn)換： 熱能（汽輪機(jī)）機(jī)械能 電能,North Chin

15、a Electric Power University,page57,2020/10/27,核電廠的系統(tǒng),核島的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng) 一回路系統(tǒng) 化學(xué)和容積控制系統(tǒng)： 余熱排出系統(tǒng)/停堆冷卻系統(tǒng)：停堆時(shí)導(dǎo)出余熱 安全注射系統(tǒng)/緊急堆芯冷卻系統(tǒng) 控制、保護(hù)和檢測(cè)系統(tǒng),常規(guī)島系統(tǒng) 二回路系統(tǒng)： 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)及廠用電設(shè)備,組成：核島+常規(guī)島 +輔助系統(tǒng)+控制系統(tǒng)+安全系統(tǒng),壓水堆,用高壓輕水作慢化劑、冷卻劑、一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)分開(kāi),四、類型,中央那個(gè)立式設(shè)備就是反應(yīng)堆壓力容器，四個(gè)躺著的是蒸汽發(fā)生器，后面那個(gè)立式設(shè)備是穩(wěn)壓器，三個(gè)露頭的是主泵。,沸水堆（重水堆）：,用重水作冷卻劑，水會(huì)沸騰

16、，汽輪機(jī)等設(shè)備可能受污染,秦山一期：30萬(wàn)kW，原型壓水堆，1985年開(kāi)工，1991年并網(wǎng) 秦山二期：260萬(wàn)kW，壓水堆，1996年開(kāi)工，2002年并網(wǎng) 秦山三期：272.8萬(wàn)kW，重水堆，1998年開(kāi)工，2002、2003年并網(wǎng)（與加拿大合建） 大亞灣：298.4萬(wàn)kW，壓水堆，94年投入運(yùn)行 嶺澳：299萬(wàn)kW，壓水堆，2002、2003年投入運(yùn)行，“九五”最大的能源項(xiàng)目,大亞灣核電站,大亞灣核電站,特點(diǎn)： a.消耗燃燒少如容量為50萬(wàn)kw的大電廠，需燃燒150萬(wàn)噸/年;而容量為50萬(wàn)kw的大電廠，需鈾燃料20噸/年。 b.燃燒時(shí)不需要空氣助燃 ，可建在地下、水下、山上 c.容量越大越經(jīng)

17、濟(jì) d.有放射性污染,第四節(jié) 新能源發(fā)電廠,包括太陽(yáng)能發(fā)電 、風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、潮汐發(fā)電、生 物質(zhì)能發(fā)電及垃圾電廠等。 1、太陽(yáng)能發(fā)電 太陽(yáng)能熱發(fā)電：它是將吸收的太陽(yáng)輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的裝置， 其基本組成與常規(guī)火力電廠相似。,太陽(yáng)能光發(fā)電：太陽(yáng)能光發(fā)電不通過(guò)熱過(guò)程而直接將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換成電能，其中光伏電池是一種主要的太陽(yáng)能光發(fā)電形式，也叫光伏發(fā)電。,光伏發(fā)電：是把照射到太陽(yáng)能電池上的光直接變換成電能的一種發(fā)電形式，它是目前太陽(yáng)能發(fā)電研究的方向。,光伏太陽(yáng)能。在德國(guó)巴伐利亞州一個(gè)農(nóng)場(chǎng)里，屋頂上的太陽(yáng)能板通過(guò)太陽(yáng)光照射，光能將半導(dǎo)體如硅晶體中的電子激發(fā)出來(lái)發(fā)電。不同于聚光太陽(yáng)能，光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)可

18、以在小范圍內(nèi)高效地產(chǎn)生電能,位于拉斯維加斯的內(nèi)華達(dá)太陽(yáng)一號(hào)太陽(yáng)能發(fā)電廠的凹面鏡在采集陽(yáng)光，從而使裝有水的鋼管溫度升高產(chǎn)生蒸汽，生產(chǎn)出6400萬(wàn)兆瓦電量。與昂貴的光伏太陽(yáng)能板相比，政府部門往往更青睞于這種方式。,2、風(fēng)力發(fā)電 將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電方式稱為風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能屬于再生能源，又是一種過(guò)程性的能源，無(wú)法直接儲(chǔ)存，還具有隨機(jī)性，所以對(duì)風(fēng)能的應(yīng)用技術(shù)上比較復(fù)雜。,風(fēng)力發(fā)電廠,葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，升速齒輪箱將風(fēng)力機(jī)軸上的低速旋轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，經(jīng)電纜線路引至配電裝置，然后送入電網(wǎng)。,哥本哈根風(fēng)力發(fā)電廠于2001年建成，是目前世界上四大海上風(fēng)電場(chǎng)之一,3、地?zé)岚l(fā)電 地球本身是

19、個(gè)大熱庫(kù)，地?zé)豳Y源遍布世界各地。僅地表10公里以內(nèi)就有可供開(kāi)采的熱能，地?zé)崮艿膬?chǔ)量很大，它的總量大約是煤炭的一億七千萬(wàn)倍。但是，目前世界上實(shí)際能利用的地?zé)豳Y源很少，主要限于蒸汽田和熱水田，這兩者統(tǒng)稱為地?zé)崽铩５責(zé)犭娬臼乔鍧嵉哪茉?。它的發(fā)電成本比水電和火電都低，而且地?zé)岚l(fā)電后排出的熱水還可以供采暖、醫(yī)療、提取化學(xué)物質(zhì)等利用，所以目前地?zé)岚l(fā)電發(fā)展很快。,4、潮汐發(fā)電 潮汐能是地球在自轉(zhuǎn)過(guò)程中，海水受月球重力牽引產(chǎn)生的。還有小部分潮汐是受太陽(yáng)引力牽引形成的。海水漲落的周期為12小時(shí)25分鐘，同時(shí)在海底造成三角流。 利用潮汐的落差推動(dòng)水輪機(jī)而發(fā)電稱之為潮汐發(fā)電。即在海灣或河流入?？谔幹鸬虊危瑵q潮時(shí)蓄水，高潮時(shí)關(guān)閉。退潮時(shí)形成足以使水輪機(jī)工作的落差時(shí)才開(kāi)始放水，將蓄水放出，驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。,世界最大的潮汐發(fā)電站：法國(guó)北部LaRance河，Pe=240MW 世界最高的潮汐發(fā)電站：加拿大Fundy高達(dá)39英尺Pe=20MW 世界首座海底潮汐發(fā)電站：挪威北部Kvalsund Pe=300KW （無(wú)生態(tài)污染，無(wú)噪音、不占地）投資1億美元。,第五節(jié) 變電所,按其地位和作用：樞紐變電所、中間變電所、地區(qū)變電所、企業(yè)變電所、終端變電所,電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、線路和用戶組成。變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié),變電所是匯集電源、升降電壓和分配電