節(jié)能原理與技術(shù)課件

第1章總論世界和我國(guó)能源消費(fèi)及資源狀況能源的分類(lèi)和利用熱能轉(zhuǎn)換與利用中的節(jié)能技術(shù)可再生能源我國(guó)的節(jié)能政源現(xiàn)況總結(jié)（節(jié)能的意義）2004年底石油(億噸)煤(億噸)天然氣(萬(wàn)億立方米)中國(guó)23(1.4%)1145(12.6%)2.23(1.2%)世界1642.89087.3185.8世界和我國(guó)能源剩余可開(kāi)采量1、世界及我國(guó)能源消費(fèi)及資源狀況我國(guó)GDP增長(zhǎng)率隨能耗變化趨勢(shì)1、世界和我國(guó)能源消費(fèi)及資源狀況潛在的能源危機(jī)誘因：后果：經(jīng)濟(jì)又進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展期能源建設(shè)滯后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展2002年12個(gè)省級(jí)電網(wǎng)拉閘限電；2003年23個(gè)省級(jí)電網(wǎng)拉閘限電；2004年24個(gè)省級(jí)電網(wǎng)拉閘限電。能源利用率低1、世界和我國(guó)能源消費(fèi)及資源狀況世界主要經(jīng)濟(jì)國(guó)家能源利用率世界主要國(guó)家能源利用經(jīng)濟(jì)效率世界平均水平是中國(guó)的2.6倍日本是中國(guó)的6.1倍1、世界和我國(guó)能源消費(fèi)及資源狀況能源的分類(lèi)能源的分類(lèi)按能源性質(zhì)分按來(lái)源來(lái)分核能(裂變和聚變1kgU235裂變相當(dāng)于2000toe)和地?zé)崮?/p>

太陽(yáng)輻射能(6×1017kW·h/a)潮汐能一次能源二次能源再生能源不可再生能源燃料能源:礦石\化工\生物非燃料能源:利用機(jī)械能\熱能能源本身特征含能體能源/可儲(chǔ)存（水庫(kù)）過(guò)程性能源/不可儲(chǔ)存（流水）按能源污染程度清潔能源/太陽(yáng)能，風(fēng)能非清潔能源/煤炭石油2、能源的分類(lèi)和利用能源的轉(zhuǎn)換和利用

能源評(píng)價(jià)的技術(shù)指標(biāo)能流密度：就是在一定空間或面積內(nèi)，從某種能源實(shí)際所能得到的能量或功率，太陽(yáng)能100W/m2；開(kāi)發(fā)費(fèi)用和設(shè)備價(jià)格；存儲(chǔ)可能性與供能連續(xù)性；運(yùn)輸費(fèi)用與損耗；對(duì)環(huán)境的污染；儲(chǔ)藏量；能源品位。2、能源的分類(lèi)和利用3、熱能轉(zhuǎn)換與利用中的節(jié)能技術(shù)3.1工業(yè)鍋爐提高熱效率的有效途徑3.2余熱利用3.3熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱3.4燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)3.5清潔、高效新型燃料3.1工業(yè)鍋爐提高熱效率的有效途徑3.1.1燃煤鏈條鍋爐存在問(wèn)題：因q2

和q4高，熱效率低，一般７０％；污染嚴(yán)重。措施:(燃燒無(wú)煙煤鏈條鍋爐)合理布置前后拱，及時(shí)著火，提高燃燼；合理配風(fēng)，控制過(guò)量空氣系數(shù)，熱風(fēng)；二次風(fēng)。3.1.2循環(huán)流化床（CFB）鍋爐*存在問(wèn)題：鍋爐熱效率比煤粉爐低,大約85%;主要原因是飛灰含碳量高，大約達(dá)25%。*措施：設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的流化氣速，爐膛高度，保證煤顆粒在爐內(nèi)獲得充足的停留時(shí)間；保持床層和爐膛950℃以上的高溫，以提高飛灰燃盡率;

要正確設(shè)計(jì)燃料破碎系統(tǒng),減少飛灰份額;選擇一個(gè)高效的分離器。3.1.3油、氣鍋爐

對(duì)于油爐：由于先進(jìn)的燃燒器和成熟的本體設(shè)計(jì)，柴油燃盡率和排煙溫度都可控制到理想程度，故油爐提高熱效率已沒(méi)有多少余地。但重油還有余地。如果本體設(shè)計(jì)有缺陷，排煙溫度過(guò)高，可根據(jù)燃燒器背壓余量布置熱管省煤器。對(duì)于氣爐：大量水蒸氣攜帶著可觀的汽化潛熱離開(kāi)鍋爐。這部分熱量約占天然氣低位發(fā)熱量的14%。它等于燃料高低位發(fā)熱量之差。盡可能多地通過(guò)鍋爐受熱面或特殊換熱器把排煙中的水蒸氣凝結(jié)下來(lái)，回收其熱量，就能較大幅度地提高鍋爐熱效率。

重油燃燒技術(shù)目的：提高霧化質(zhì)量，降低q4和顆粒物排放霧化技術(shù):轉(zhuǎn)杯霧化和氣泡霧化降低黏度:預(yù)熱或摻適量輕油摻水燃燒:合理?yè)剿士山档蛁4和煙氣黑度

轉(zhuǎn)杯霧化技術(shù)6500/min高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯

----離心力作用導(dǎo)致油膜越來(lái)越薄高壓(由高速旋轉(zhuǎn)葉片升壓至１000mmH2O以上，風(fēng)速達(dá)100m/s)的一次風(fēng)(風(fēng)量的10%)把薄油膜粉碎至幾十微米顆粒。氣泡霧化噴嘴技術(shù)

氣泡霧化噴嘴技術(shù)是用氣泡作為霧化的動(dòng)力，利用氣泡的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)、變形直到出口爆破來(lái)產(chǎn)非常細(xì)小的液霧。主要特點(diǎn)為:

（1）液霧顆粒粒度小(平均直徑MD≤40μm)，尺寸分布均勻(尺寸分布指數(shù)N>2)；（2）霧化效果基本不受燃油粘度大小的影響,粘度使用范圍寬，；（3）燃燒完全，不冒黑煙,燃燒效率達(dá)99.5%以上，燃燒產(chǎn)物中污染物低于國(guó)家環(huán)保局規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)；（4）燃燒器不結(jié)焦、不堵塞；（5）火焰剛性強(qiáng)，噴射速度高；（6）霧化效果不隨流量大小影響，流量調(diào)節(jié)比大，可達(dá)1:5

冷凝式鍋爐將排煙溫度降到足夠低，以使煙氣中的水蒸氣凝結(jié)下來(lái)，凝結(jié)水的汽化潛熱得以回收利用。根據(jù)陜北天然氣的定量計(jì)算可得，每凝結(jié)10%的水，鍋爐熱效率可提高約1.2%。冷凝式鍋爐分為接觸式和非接觸式兩種。冷凝式鍋爐的腐蝕問(wèn)題及其對(duì)策。3.2余熱利用3.2.1余熱資源3.2.2余熱利用方式3.2.3熱管和熱泵技術(shù)3.2.4熱能的貯存系統(tǒng)3.2.1余熱資源余熱資源屬于二次能源。衡量余熱資源不僅要看數(shù)量，還要看質(zhì)量。按余熱溫度范圍可分：高溫余熱（≥500℃）；中溫余熱（250～500℃）；低溫余熱（≤250℃）3.2.2余熱利用方式直接利用（1）預(yù)熱空氣或煤氣（2）預(yù)熱或干燥物料（3）生產(chǎn)蒸汽或熱水（3）余熱制冷，作為吸收式制冷機(jī)的熱源余熱發(fā)電（1）利用余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，按凝汽式機(jī)組循環(huán)或背壓式供熱機(jī)組循環(huán)發(fā)電（2）以高溫余熱作為燃?xì)廨啓C(jī)工質(zhì)的熱源（3）采用低沸點(diǎn)工質(zhì)回收中低溫余熱3.2.3熱管換熱器鋼水熱管的特點(diǎn)：很高的傳熱能力；很強(qiáng)的熱流密度變換能力；傳熱效率高；工作可靠等。余熱回收中的應(yīng)用舉例：（1）熱管開(kāi)水器（2）熱管空氣預(yù)熱器或熱管省煤器

3.2.4熱能的貯存系統(tǒng)對(duì)蒸汽能量進(jìn)行貯存的設(shè)備稱(chēng)為蓄熱器。實(shí)用的蓄熱器是以熱水作為載熱體，將熱能貯存在高壓飽和熱水中，然后利用降壓閃蒸產(chǎn)生蒸汽。變壓式蓄熱器：工作壓力0.5～2.0MPa；工作溫度200～300℃針對(duì)許多工業(yè)部門(mén)（例如造紙、印染、食品、化工、橡膠等）的用汽設(shè)備對(duì)蒸汽的需用量往往是不均衡的，波動(dòng)很大，因此供汽鍋爐負(fù)荷也會(huì)變動(dòng)，蒸汽壓不穩(wěn)，造成鍋爐工況不穩(wěn)，效率下降，則最適用與采用蓄熱器。設(shè)置蓄熱器后，其經(jīng)濟(jì)效益的大小是取決于用汽負(fù)荷波動(dòng)的幅度及頻繁程度。3.2.5蓄冷技術(shù)意義：移峰填谷，節(jié)電省錢(qián)所謂蓄冷就是讓制冷機(jī)組在電力負(fù)荷低谷期運(yùn)行，所產(chǎn)生的冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)才將冷量釋放出，滿(mǎn)足生產(chǎn)和生活用冷的需求。冰蓄冷：

水蓄冷系統(tǒng)就是利用水的顯熱來(lái)儲(chǔ)存冷量，水經(jīng)冷水機(jī)組冷卻后儲(chǔ)存于蓄冷罐中用于次日冷量供應(yīng)。蓄冷量的大小取決于蓄冷罐容積和蓄冷溫差。所謂蓄冷溫差是指負(fù)荷回流水與蓄冷罐供冷水之間的溫度差。水蓄冷：

冰蓄冷就是將水制成冰，利用水的相變潛熱進(jìn)行冷量的儲(chǔ)存。由于冰蓄冷除了可以利用一定溫差的水顯熱外，主要利用的是335kJ/kg的相變潛熱。因此，與水蓄冷相比，儲(chǔ)存同樣多冷量，冰蓄冷所需的體積比水蓄冷的體積小得多。3.2.6載熱體加熱爐優(yōu)勢(shì):高溫低壓，不用水處理；載熱體介質(zhì)：礦物油，鹽；運(yùn)行注意點(diǎn)：介質(zhì)析碳，受熱面結(jié)焦（例）運(yùn)行時(shí)要監(jiān)控盤(pán)管進(jìn)出口壓差和溫度.此外，礦物油要過(guò)濾和補(bǔ)充．3.3熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱目的：提高能源利用率，達(dá)到CO2減排。國(guó)家規(guī)定5萬(wàn)kW以下小型火電機(jī)組要關(guān)閉；但熱電聯(lián)產(chǎn)可以上（只要總效率大于45%，熱電比大于1）。改造或新建可選擇CFB鍋爐集中供熱：可選擇大容量高效率的鍋爐替代眾多低效高污染的小型鍋爐。在熱電聯(lián)產(chǎn)的建設(shè)中，從以燃煤為主的熱電廠向燃?xì)獾臒帷㈦?、氣三?lián)供熱電廠發(fā)展；分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn)也得到迅猛發(fā)展。熱、電、煤氣三聯(lián)供（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)是一種建立在能量梯級(jí)利用概念基礎(chǔ)上,通過(guò)能量梯級(jí)利用原理,使鍋爐(或其他熱工設(shè)備)產(chǎn)生的具有高品位的熱能蒸汽通過(guò)汽輪機(jī)發(fā)電,同時(shí)冬季利用燃汽輪機(jī)抽汽或排汽向用戶(hù)供熱,夏季利用吸收式制冷機(jī)向用戶(hù)供冷以及全年提供衛(wèi)生熱水或其它用途的熱能的一體化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是以下系統(tǒng)的集成:發(fā)電設(shè)備、熱工系統(tǒng)、鍋爐或蓄熱系統(tǒng)、通風(fēng)/室內(nèi)空氣品質(zhì)系統(tǒng)以及建筑控制和系統(tǒng)集成技術(shù)。冷熱電聯(lián)產(chǎn)(1)發(fā)展CCHP系統(tǒng)有助于提高能源利用率

CCHP系統(tǒng)可大幅度提高能源利用率,其能源綜合利用率可達(dá)到80%～90%。

(2)發(fā)展CCHP系統(tǒng)有助于環(huán)境的保護(hù)

CCHP系統(tǒng)CO2排放僅為傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的

30%～50%。

(3)發(fā)展CCHP系統(tǒng)有助于緩解電力高峰負(fù)荷(4)發(fā)展CCHP系統(tǒng)可以提高供電安全性冷熱電聯(lián)產(chǎn)3.4燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)利用了燃?xì)鈧?cè)高溫吸熱和蒸汽側(cè)低溫放熱的特點(diǎn),使得聯(lián)合動(dòng)力裝置的總效率比常規(guī)的高參數(shù)純蒸汽動(dòng)力裝置的效率(最高約為40%)高得多。由于聯(lián)合循環(huán)熱效率達(dá)55%和天然氣中含有大約25%(重量比)的氫氣這兩個(gè)因素，使得天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠單位發(fā)電量所產(chǎn)生的溫室氣體CO2減小了50％。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC-IntegratedGasificationCombinedCycle）發(fā)電系統(tǒng)，是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。3.5清潔、高效新型燃料清潔燃料型二甲醚甲醇及醇醚燃料

清潔燃料型二甲醚

二甲醚簡(jiǎn)稱(chēng)DME(DimethyEther),DME在常溫常壓下為無(wú)色無(wú)味氣體。因其良好的理化性質(zhì),可廣泛地應(yīng)用于化工、日化、醫(yī)藥和制冷等行業(yè)。近幾年更因其燃燒性能好、清潔、辛烷值高、動(dòng)力性能好污染少等特性,用于車(chē)用替代燃料,具有天然氣、甲醇、丙烷、丁烷、柴油等不可比擬的綜合優(yōu)勢(shì)。甲醇及醇醚燃料

甲醇及醇醚燃原料來(lái)源豐富，有害排放物少，機(jī)動(dòng)好，正在逐步進(jìn)入現(xiàn)有的車(chē)用燃料市場(chǎng)。甲醇可由合成氣合成，煤炭、石油、天然氣、沼氣、生物質(zhì)等均可轉(zhuǎn)化為合成氣，因此，甲醇原料來(lái)源十分廣泛。甲醇可由ＣＯ2＋Ｈ2合成，在使用時(shí)，又可利用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱重整為ＣＯ2＋Ｈ2。利用核能或太陽(yáng)能，二氧化碳和氫氣合成為甲醇，在發(fā)動(dòng)機(jī)中，甲醇先重整為二氧化碳和氫氣，氫氣可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。甲醇的抗爆震性能好，其辛烷值超過(guò)110，甲醇可以部分地代替芳烴作為汽油的辛烷值增進(jìn)劑，從而降低汽油中芳烴的含量。4.可再生能源4.1太陽(yáng)能4.2地?zé)崮?.3海洋能4.4沼氣4.1太陽(yáng)能及其利用方式目前對(duì)太陽(yáng)能的利用主要是通過(guò)兩條途徑:光熱利用和光電利用。光熱利用包括太陽(yáng)能熱水器和熱水工程以及太陽(yáng)能的吸附式制冷等。光電利用現(xiàn)階段主要是直接利用,即采用太陽(yáng)能電池進(jìn)行光電的直接轉(zhuǎn)換。利用太陽(yáng)能加熱工質(zhì),驅(qū)動(dòng)熱力機(jī)械循環(huán)做功發(fā)電,是太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換的第二種方式。4.2地?zé)崮芾梅绞街苯永脺厝驘崴臒崴厥一蚬┡媒⒌責(zé)犭娬巨D(zhuǎn)換成電能（1）利用干燥的過(guò)熱蒸汽和高溫水發(fā)電（2）利用中等溫度（100℃）水通過(guò)雙流體循環(huán)發(fā)電設(shè)備發(fā)電4.3海洋能海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通過(guò)各種物理過(guò)程接收、儲(chǔ)存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。海水溫差能是熱能，低緯度的海面水溫較高，與深層冷水存在溫度差，而儲(chǔ)存著溫差熱能，其能量與溫差的大小和水量成正比。潮汐、潮流，海流、波浪能都是機(jī)械能。

5、我國(guó)的節(jié)能政策現(xiàn)況黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視節(jié)能工作：胡錦濤總書(shū)記、溫家寶總理多次就節(jié)約能源資源工作做出重要指示。國(guó)家對(duì)節(jié)能工作的定位：黨的十六屆五中全會(huì)提出把節(jié)約資源作為基本國(guó)策。確定國(guó)家節(jié)能指標(biāo)：“十一五”規(guī)劃《綱要》把“十一五”時(shí)期單位GDP能耗降低20％左右作為約束性指標(biāo)。

1.我國(guó)的節(jié)能政策CNIS政府節(jié)能政策建立節(jié)能激勵(lì)政策實(shí)施嚴(yán)格節(jié)能管理制度高耗能產(chǎn)品淘汰制度能效標(biāo)識(shí)管理制度稅收政策政府采購(gòu)政策開(kāi)展節(jié)能工程及活動(dòng)資源節(jié)約活動(dòng)；節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證；綠色照明工程；節(jié)能周活動(dòng)；合同能源管理；強(qiáng)制性能效標(biāo)準(zhǔn)檢查制度高耗能行業(yè)準(zhǔn)入制度5、我國(guó)的節(jié)能政策現(xiàn)況5、我國(guó)節(jié)能政策現(xiàn)況2.國(guó)家“十一五”節(jié)能降耗十大任務(wù)（國(guó)家發(fā)改委主任在今年節(jié)能工作會(huì)議上的講話(huà)）1)落實(shí)節(jié)能目標(biāo)責(zé)任制和評(píng)價(jià)考核體系2)大力推進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整3)著力抓好中點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能4)抓好重點(diǎn)耗能企業(yè)節(jié)能管理5)完善節(jié)能保障機(jī)制6)加強(qiáng)節(jié)能法制建設(shè)7)強(qiáng)化節(jié)能管理隊(duì)伍建設(shè)和基本工作8)推動(dòng)政府機(jī)構(gòu)帶頭節(jié)能9)加大節(jié)能宣傳、教育和培訓(xùn)力度10)切實(shí)加強(qiáng)節(jié)能工作的組織領(lǐng)導(dǎo)6.總結(jié)6.1節(jié)能的意義降低成本合理利用資源，可減緩能源耗竭速度降低污染物排放，利于環(huán)境保護(hù)降低溫室氣體排放我國(guó)CO2排放的嚴(yán)峻形勢(shì)化石燃料（煤，石油和天然氣）的消費(fèi)是CO2最主要的排放源，它占我國(guó)CO2排放總量的95%

。1990年排放量為20.53億噸，占世界10%

。我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，2010年將是1990年的5倍，那時(shí)要消費(fèi)20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，即使采取比80年代更大的節(jié)能力度，CO2排放量也將達(dá)47.22億噸。2010至2020年期間我國(guó)CO2排放總量超過(guò)美國(guó)，成為世界第一排放大國(guó)。

第2章節(jié)能原理熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律火用合理利用能量的原則2.1熱力學(xué)基本概念熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)熱力過(guò)程熱力循環(huán)1、熱力學(xué)基本概念2.1.1熱力系統(tǒng)定義：由某種邊界包圍，被取作研究對(duì)象的特定物質(zhì)或空間。2.1.2熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)：描述熱力系所處宏觀狀態(tài)各個(gè)物理量。狀態(tài)參數(shù)的特性——狀態(tài)的單值函數(shù)物理描述——與過(guò)程無(wú)關(guān)；數(shù)學(xué)描述——微分是全微分溫度、壓力、比容、焓、熵、火用2.1.3熱力過(guò)程熱力系由一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)的集合2.1.4熱力循環(huán)蒸氣動(dòng)力循環(huán)

朗肯循環(huán)再熱循環(huán)回?zé)嵫h(huán)2.1.4熱力循環(huán)內(nèi)燃機(jī)循環(huán)定容加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán)混合加熱循環(huán)2.1.4熱力循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)制冷循環(huán)2.1.4熱力循環(huán)2.2熱力學(xué)第一定律進(jìn)入的能量E1=儲(chǔ)存能量的增量△E+離開(kāi)的能量E2

閉口系能量方程

Q=△U+∫pdVq=△u+∫pdv可逆過(guò)程

穩(wěn)定流動(dòng)系能量方程及應(yīng)用2.2熱力學(xué)第一定律Q=△H+1/2m△cf2+mg△z+Ws=△H+Wt

q=△h+1/2△cf2+g△z+ws=△h+wt

Q=△H-∫Vdp

q=△h-∫vdp

可逆過(guò)程*

穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式的應(yīng)用1.蒸汽輪機(jī)、汽輪機(jī)

流進(jìn)系統(tǒng)：

流出系統(tǒng)：內(nèi)部?jī)?chǔ)能增量：

0*

2、壓氣機(jī)，水泵類(lèi)流入流出內(nèi)增

=02、壓氣機(jī)，水泵類(lèi)*

3、換熱器（鍋爐、加熱器等）(heat

exchanger:

boiler、heater)*

流入：流出：內(nèi)增：

0若忽略動(dòng)能差、位能差3、換熱器（鍋爐、加熱器等）*

4、管內(nèi)流動(dòng)流入：流出：內(nèi)增：

02.3熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的幾種表述克勞修斯說(shuō)法：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。

開(kāi)爾文說(shuō)法:不可能從單一熱源取熱使之完全變成功而不產(chǎn)生其他影響。普朗克說(shuō)法：不可能制造一個(gè)機(jī)器，使之在循環(huán)動(dòng)作中把一重物升高，而同時(shí)使一熱源冷卻。熵增原理:孤立系統(tǒng)或絕熱系統(tǒng)的熵可以增大,不變,但絕對(duì)不會(huì)減少。熱力學(xué)第二定律告訴我們什么？

能量的轉(zhuǎn)換具有方向性和不可逆性！

2.卡諾定理熱效率卡諾定理1、在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g的可逆熱機(jī)的熱效率恒高于不可逆熱機(jī)的熱效率2、在相同的高溫?zé)嵩磦€(gè)低溫?zé)嵩垂ぷ鞯目赡鏌釞C(jī)有共同的熱效率，而與工質(zhì)無(wú)關(guān)。3.熵增原理過(guò)程：克勞修斯不等式循環(huán)：克勞修斯積分不等式(絕熱)孤立系統(tǒng):熵增原理2.4

1.的基本概念熱力學(xué)第一定律:在任何能量轉(zhuǎn)換中，火用和火無(wú)的總量保持不變。熱力學(xué)第二定律:每種能量都是由火用和火無(wú)兩部分組成，且其中之一為零。

2.熱力系統(tǒng)火用的計(jì)算

2.熱力系統(tǒng)火用的計(jì)算(1)封閉系統(tǒng)火用的計(jì)算(1)封閉系統(tǒng)火用的計(jì)算從給定狀態(tài)到環(huán)境狀態(tài)積分封閉系統(tǒng)的火無(wú)等于:從狀態(tài)1可逆轉(zhuǎn)變到狀態(tài)2所能完成的最大功為:(2)穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)火用的計(jì)算工質(zhì)從給定狀態(tài)以可逆方式轉(zhuǎn)變到環(huán)境狀態(tài),并且只與環(huán)境交換熱量時(shí)所做出的最大有用功由能量平衡方程式:相應(yīng)的火無(wú)為:從狀態(tài)1可逆轉(zhuǎn)變到狀態(tài)2所能完成的最大功為:(3)理想氣體火用的計(jì)算利用理想氣體狀態(tài)方程也可以進(jìn)行計(jì)算①溫度火用②壓力火用(3)燃料火用的計(jì)算燃料與氧氣完全燃燒反應(yīng)后,以可逆方式轉(zhuǎn)變到完全平衡的環(huán)境狀態(tài)所能做出的最大功。標(biāo)準(zhǔn)燃料火用：1個(gè)大氣壓，25℃時(shí)的燃料火用燃料火用=標(biāo)準(zhǔn)燃料火用+物理顯火用（高溫高壓）應(yīng)用朗特式簡(jiǎn)單算法固體燃料化學(xué)火用液體燃料化學(xué)火用氣體燃料化學(xué)火用2.5合理利用能量的原則兩個(gè)指標(biāo)：熱效率（數(shù)量損失）與火用效率（質(zhì)量損失）計(jì)算方法：收益/代價(jià)目標(biāo)：達(dá)到100%舉例說(shuō)明：假設(shè)環(huán)境溫度為0℃，為使室內(nèi)保持20℃，單位時(shí)間內(nèi)需向室內(nèi)供熱10kJ，如果采用電爐供暖，在沒(méi)有外部損失的情況下，比較熱泵和電爐的兩個(gè)效率？能量利用的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能量品質(zhì)動(dòng)力循環(huán)制冷循環(huán)熱泵循環(huán)間壁換熱器熱效率(數(shù)量)火用效率(質(zhì)量)電爐熱效率:電爐的火用效率:如果采用卡諾熱泵,卡諾熱效率:電爐的火用效率:三、能量平衡概述熱平衡設(shè)備熱平衡企業(yè)熱平衡火用平衡2.1概述能量平衡分兩大類(lèi):國(guó)家和地區(qū)的能量平衡;企業(yè)和設(shè)備的能量平衡:目的從收支平衡出發(fā)得出兩個(gè)指標(biāo):企業(yè)能量利用率和設(shè)備熱效率最終降低產(chǎn)品的兩大指標(biāo)之一:成本輸入能量=有效利用能量+損失能量1、熱力學(xué)基本概念第3章能量平衡概述熱平衡設(shè)備熱平衡企業(yè)熱平衡火用平衡第3章能量平衡3.1概述能量平衡分兩大類(lèi):國(guó)家和地區(qū)的能量平衡;企業(yè)和設(shè)備的能量平衡:目的從收支平衡出發(fā)得出兩個(gè)指標(biāo):企業(yè)能量利用率和設(shè)備熱效率最終降低產(chǎn)品的兩大指標(biāo)之一:成本輸入能量=有效利用能量+損失能量3.1概述3.2熱平衡3.2.1基本概念熱平衡的分類(lèi):設(shè)備熱平衡+企業(yè)熱平衡;燃料發(fā)熱量及熱值:高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量,1KG標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為29270kJ/kg;等價(jià)熱量和當(dāng)量熱量:①一次能源直接用熱值帶入,②二次能源包括:電力\蒸汽\石油制品\焦碳\煤氣;③耗能工質(zhì):壓縮空氣、氧氣、水

后兩者需折合為一次能源計(jì)算，折算系數(shù)稱(chēng)為等價(jià)熱量3.2熱平衡當(dāng)量熱量是指用能過(guò)程中所使用的二次能源在工藝過(guò)程中實(shí)際完全轉(zhuǎn)換的能量，熱、功、能的當(dāng)量熱量值都等于1；對(duì)二次能源，在計(jì)算系統(tǒng)輸入熱量時(shí)，應(yīng)使用等價(jià)熱量，在計(jì)算實(shí)際放出的熱量時(shí)，應(yīng)使用當(dāng)量熱量；耗能工質(zhì)不是熱源，在生產(chǎn)過(guò)程中，作為原料或消耗工質(zhì)使用，只有等價(jià)熱量而無(wú)當(dāng)量熱量。3.2熱平衡3.2.2熱平衡技術(shù)指標(biāo)1能耗①單耗：?jiǎn)挝划a(chǎn)量或單位產(chǎn)值所消耗的某種能量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的數(shù)量；②綜合能耗：消耗的總能耗/產(chǎn)品總產(chǎn)量或總產(chǎn)值2能量利用效率①設(shè)備熱效率鍋爐：制冷機(jī)熱泵3.2熱平衡②裝置能量利用率（包含有熱量回收，全入熱）③企業(yè)能源利用率（整個(gè)企業(yè)的用能指標(biāo)）3回收率（反映企業(yè)由于余熱回收和利用所帶來(lái)的節(jié)能效益指標(biāo)2熱平衡技術(shù)指標(biāo)3.2熱平衡3.2.3熱平衡模型及類(lèi)型1熱平衡模型3.2熱平衡2熱平衡類(lèi)型（觀察目的不同）類(lèi)型含義供入熱設(shè)備供入熱平衡以供給體系的熱為基礎(chǔ)一次能源+二次能源鍋爐、加熱爐、干燥設(shè)備全入熱平衡以進(jìn)入系統(tǒng)的全部熱量為基礎(chǔ)燃料燃燒熱+工質(zhì)帶入的顯熱、化學(xué)反應(yīng)熱、回收熱化工系統(tǒng)凈入熱平衡以實(shí)際加給體系的熱量為基礎(chǔ)換熱器3.2熱平衡供入熱平衡（外界供入熱的情況）計(jì)算公式全入熱平衡（余熱利用情況）凈入熱平衡（加給體系的熱量利用程度）3.2熱平衡3.2.4熱平衡時(shí)各種熱量的計(jì)算1.供入熱計(jì)算燃料燃燒時(shí)供給的熱量3.2熱平衡外界供給系統(tǒng)的電量P和功W3.2.4熱平衡時(shí)各種熱量的計(jì)算外界向系統(tǒng)的傳熱量載熱體帶入系統(tǒng)的傳熱量①如果為蒸汽②如果為空氣、煤氣、煙氣高溫氣體3.2熱平衡2.有效能概念及計(jì)算概念：達(dá)到工藝要求時(shí)，理論上必須消耗的最小能量有效能種類(lèi)：①一般加熱工藝，從入口到出口載熱體吸收的熱量②有化學(xué)反應(yīng)的工藝，有效能為化學(xué)反應(yīng)熱③蒸發(fā)干燥工藝，有效能等于蒸發(fā)物質(zhì)所吸收的熱量④產(chǎn)品中包含部分燃料時(shí)，有效能是這部分燃料的發(fā)熱量3.2.4熱平衡時(shí)各種熱量的計(jì)算3.2熱平衡3.2.4熱平衡時(shí)各種熱量的計(jì)算2.有效能概念及計(jì)算⑤系統(tǒng)向外輸出電、功時(shí)⑥未包括在以上各項(xiàng)中的其他有效能采暖、照明、運(yùn)輸3.損失能量：系統(tǒng)供給熱量中未被利用的部分，主要為散失于環(huán)境中的熱量如不完全燃燒、排煙損失、排水排氣等損失熱，散熱、蓄熱、泄漏損失熱等3.3設(shè)備熱平衡3.3.1鍋爐熱平衡方程3.3設(shè)備熱平衡3.3.2鍋爐熱效率3.3設(shè)備熱平衡正平衡熱效率反平衡熱效率燃燒效率毛效率與凈效率3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定1.機(jī)械不完全燃燒熱損失⑴燃煤鍋爐3.3設(shè)備熱平衡案例1某鍋爐所用燃料應(yīng)用基飛灰含量為21.3%，其中灰渣灰量份額46%，飛灰灰量含量49.63%，漏煤灰量份額4.37%?；以⒙┟?、飛灰中碳的含量分別為10%，91%，8%，求q43.3設(shè)備熱平衡⑵燃油鍋爐：碳黑粒子會(huì)污染受熱面，引起尾部再燃燒3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定某燃油鍋爐干煙氣容積為11.5標(biāo)準(zhǔn)立方米，測(cè)得煙氣中碳黑濃度為1477毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，燃油的熱值為41474千焦/千克，求其機(jī)械不完全燃燒損失。案例23.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定2.化學(xué)不完全燃燒熱損失燃料燃燒時(shí)，CO，H2，CH4未來(lái)得及燃燒隨煙氣排出所造成的熱損失。3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定案例3某燃油鍋爐干煙氣容積為11.5標(biāo)準(zhǔn)立方米，測(cè)得煙氣中碳黑濃度為1477毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，燃油的熱值為41474千焦/千克，排煙中CO=0.28%，H2=0.002%，排煙處空氣過(guò)量系數(shù)為1.05，干煙氣容積11.5標(biāo)準(zhǔn)立方米/千克，求化學(xué)不完全燃燒損失。3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定3.排煙與散熱損失（20%以上）①排煙熱損失煤種重油無(wú)煙煤煙煤褐煤泥煤木材m0.50.20.40.71.71.4n3.453.653.553.93.93.83.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定分析：排煙熱損失取決于排煙溫度和過(guò)量空氣系數(shù)；排煙溫度每升高12-15℃，排煙熱損失增加1%；空氣過(guò)剩系數(shù)每增加0.1，排煙熱損失增加0.7%；10噸以上鍋爐排煙溫度應(yīng)低于160℃3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定案例4設(shè)燃燒1千克油的排煙量為12.1標(biāo)準(zhǔn)立方米：空氣入爐溫度20℃，排煙溫度180℃，煙氣比熱1.4，機(jī)械不完全燃燒損失1.3%，求排煙熱損失。3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定②散熱損失：經(jīng)驗(yàn)選取，一般在2%-3%當(dāng)鍋爐在滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)：按下表查出蒸發(fā)量/t.h-1461015203560無(wú)尾部受熱面2.11.5有尾部受熱面2.92.41.71.51.31.00.83.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定當(dāng)鍋爐在非額定負(fù)荷工作時(shí)：按下式計(jì)算3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定4.燃煤爐灰渣物理熱損失（渣溫600-800℃帶走部分熱量）3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定案例5設(shè)某燃油鍋爐蒸發(fā)量為15t/h。過(guò)熱蒸汽壓力為2MPa,溫度為400℃。給水溫度105℃，壓力為2.2MPa。燃料為重油，消耗量為1110kg/h，入爐溫度100℃，環(huán)境溫度20℃。根據(jù)案例2、3、4的結(jié)果，求正平衡效率及反平衡效率。3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定3.3.3鍋爐各項(xiàng)熱損失的確定3.4火用平衡3.4.1火用的分類(lèi)對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系可分為:物理火用和化學(xué)火用根據(jù)能量性質(zhì)分類(lèi):熱量火用、冷量火用、機(jī)械能火用按工藝過(guò)程分：輸入火用、輸出火用、燃料火用、排煙火用3.4火用平衡3.4.2火用損及火用損率3.4火用平衡1.燃燒過(guò)程的火用損:等于燃料火用與燃料產(chǎn)物火用之差2.傳熱過(guò)程的火用損:在完全燃燒的情況下對(duì)于熱水鍋爐及原油加熱爐,因無(wú)尾部受熱面有尾部受熱面的設(shè)備,分別計(jì)算,然后相加3.散熱的火用損:3.4火用平衡4.排煙火用損:5.換熱過(guò)程火用損:6.化學(xué)反應(yīng)火用(損):反應(yīng)前后化學(xué)火用的差值放熱反應(yīng),計(jì)入反應(yīng)前物質(zhì),對(duì)于吸熱反應(yīng),計(jì)入反應(yīng)后物質(zhì)3.4.3火用平衡與火用效率3.4火用平衡1.火用平衡:系統(tǒng)的收入火用與支出火用應(yīng)當(dāng)平衡以全入火用為基礎(chǔ)的火用平衡方程如下:2.火用效率:系統(tǒng)實(shí)際得到的有效火用與供給火用之比,對(duì)于各種用能設(shè)備,以供入熱為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算3.4火用平衡以反平衡法計(jì)算:對(duì)于整個(gè)企業(yè),則用能效率表示為對(duì)于石油、化工裝置、全入火用效率為火用的回收率為3.4火用平衡應(yīng)用舉例案例6

設(shè)某單級(jí)汽輪機(jī)，進(jìn)汽壓力為p1=10MPa,溫度t1=540℃,排汽壓力為p2=0.005MPa,相對(duì)內(nèi)效率ηri=0.81，環(huán)境溫度20℃。求該機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率，汽機(jī)的火用效率、熱損失、火用損失。3.4火用平衡應(yīng)用舉例案例6（續(xù)）

設(shè)某單級(jí)汽輪機(jī)，進(jìn)汽壓力為p1=10MPa,溫度t1=540℃,排汽壓力為p2=0.005MPa,相對(duì)內(nèi)效率ηri=0.81，環(huán)境溫度20℃。求該機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率，汽機(jī)的火用效率、熱損失、火用損失。3.5熱平衡及火用平衡結(jié)果的表示方法3.5熱平衡及火用平衡結(jié)果的表示方法3.5.1熱流圖和火用流圖3.5熱平衡及火用平衡結(jié)果的表示方法3.5.2表格表示法3.6提高能源利用率的途徑3.6.1提高鍋爐熱效率的途徑降低Q21.降低排煙熱損失增加尾部受熱面10%降低排煙溫度1%/15-20℃大：160℃小250℃

布置空預(yù)器布置省煤器熱泵熱源清灰降阻合適的空氣過(guò)量系數(shù)0.7%/0.13.6提高能源利用率的途徑2.提高運(yùn)行水平降低Q3,Q43.6提高能源利用率的途徑降低Q3,Q4燃料完全燃燒足夠的空氣助燃足夠的爐膛溫度足夠的反應(yīng)時(shí)間節(jié)能自動(dòng)控制保持爐膛高溫提高風(fēng)粉溫度提高爐膛溫度3.6.2提高鍋爐火用效率的途徑3.6提高能源利用率的途徑火用損分析：燃燒過(guò)程化學(xué)能未能完全轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽惶岣呷紵郎囟葌鳠徇^(guò)程不可逆損失。提高工質(zhì)的平均吸熱溫度3.6提高能源利用率的途徑3.6.3提高企業(yè)能源利用率的途徑改善輔機(jī)運(yùn)行條件，節(jié)約自用能量；不同能量的聯(lián)供，熱、電、冷三聯(lián)供；聯(lián)合循環(huán)，能量梯級(jí)利用原理，燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)50%左右；能源大系統(tǒng)，不同行業(yè)聯(lián)合體，坑口電站，洗煤廠、焦化廠，發(fā)電、供暖、運(yùn)輸、供冷總能系統(tǒng)。第4章聯(lián)合循環(huán)概述聯(lián)合循環(huán)的基本型式聯(lián)合循環(huán)性能的理論分析整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)第4章聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)電廠4.1概述燃?xì)廨啓C(jī):進(jìn)氣溫度1370℃~1500℃,優(yōu)點(diǎn):平均吸熱溫度高;排氣溫度450~600℃,缺點(diǎn):平均放熱溫度高;熱效率:33%-38%蒸汽輪機(jī):進(jìn)氣溫度540~560℃,缺點(diǎn):平均吸熱溫度低;排氣溫度30~38℃,優(yōu)點(diǎn):平均放熱溫度低;熱效率:42%4.1概述4.1.1基本概念燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)4.1.2聯(lián)合循環(huán)的優(yōu)越性4.1概述優(yōu)點(diǎn):效率高：E級(jí)聯(lián)合循環(huán)效率51－52％F級(jí)55－57％，H級(jí)達(dá)到60％以上污染少：可將NOx排放控制在50mg/Nm3以?xún)?nèi)啟動(dòng)快、適合調(diào)峰：燃機(jī)單循環(huán)可以在20分鐘內(nèi)帶滿(mǎn)負(fù)荷聯(lián)合循環(huán)可以在60分鐘內(nèi)帶滿(mǎn)負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)、提高電網(wǎng)安全性自動(dòng)化程度高、人員配置少4.1.3聯(lián)合循環(huán)發(fā)展情況4.1概述1.國(guó)外燃?xì)?蒸汽輪機(jī)的發(fā)展概況

機(jī)型項(xiàng)目西屋501-ATSGE-MS7001HABBGT26西門(mén)子KWU燃?xì)獬鯗兀?510143012601190壓比28233016.6簡(jiǎn)單循環(huán)凈出力,MW290265240簡(jiǎn)單循環(huán)效率,%4138.538聯(lián)合循環(huán)凈出力,MW426400396359聯(lián)合循環(huán)效率,%616058.558.12.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的性能參數(shù)4.1概述4.1.4燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)展趨勢(shì)4.1概述美國(guó)雄心勃勃的ATS計(jì)劃和GAGT計(jì)劃1.目標(biāo)效率60%初溫1427℃價(jià)格降低10%NOX降低10%2.技術(shù)措施采用壓氣中間冷卻技術(shù)?!燃?xì)馔钙酵鞑糠指脑?陶瓷葉片和噴涂技術(shù);研究濕空氣透平(HAT)循環(huán);燃煤技術(shù)方面五種方案:IGCC,PFBC-CC,第二代PFBC-CC,采用高溫陶瓷管的外燃式聯(lián)合循環(huán)(EFCC)以及直接在燃?xì)廨啓C(jī)中燃用水煤漿.4.1概述3.最新進(jìn)展:USA,GE公司推出初溫1288℃,聯(lián)合循環(huán)的單機(jī)功率為376.2MW,供電效率56.3%,型號(hào)為9G和9H系列.

指軟化水經(jīng)燃機(jī)排氣加熱后噴入壓氣機(jī)出口蒸發(fā)器中被高溫高壓空氣蒸發(fā)，空氣與水蒸汽混合物在回?zé)崞髦斜蝗細(xì)馀艢饧訜岷?，供給燃燒室，產(chǎn)生的燃?xì)狻⒄羝旌衔镞M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)作功。由于燃機(jī)排氣余熱的充分利用，可大大提高循環(huán)效率；由于燃機(jī)工質(zhì)流量增加，使機(jī)組功率也大大增加；由于沒(méi)有了蒸汽輪機(jī)，使系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，造價(jià)僅為余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的50％。如果把整體煤氣化產(chǎn)生的煤氣經(jīng)凈化后供燃燒室燃燒，就形成IGHAT循環(huán)，也大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)，節(jié)約投資。

4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.1不補(bǔ)燃余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.2有補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)4.2.3增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.4程式雙流體循環(huán)4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)實(shí)質(zhì):就是一種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)潔凈煤發(fā)電技術(shù)?煤粉燃燒+煙氣脫硫（PC/FGD）常壓循環(huán)流化床燃燒（CFBC）整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（IGCC）增壓流化床燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（PFBC-CC）工作原理=燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)+煤氣化+凈化IGCC發(fā)展概況1984年1月美國(guó)建成世界最早的商業(yè)驗(yàn)證電站一CoolWater電站，該電廠發(fā)電出力為120MW，耗資2．62億美元；現(xiàn)在世界上已建、在建和擬建的IGCC電站近約30座，其中美國(guó)擁有15座，居世界之冠。最大的為美國(guó)的440MW機(jī)組，計(jì)劃或可研中容量為德國(guó)900MW和前蘇聯(lián)1000MW機(jī)組。一些發(fā)展中國(guó)家，如印度、中國(guó)也計(jì)劃建立IGCC示范電站；我國(guó)從1994年開(kāi)始對(duì)IGCC示范工程進(jìn)行預(yù)可行性研究，國(guó)家電力公司擬在山東煙臺(tái)電廠建設(shè)一座容量為300～400MW的IGCC示范電站.4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)組成煤的儲(chǔ)運(yùn)、預(yù)處理、制備和供給系統(tǒng)煤的氣化系統(tǒng)除灰系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)顯熱利用系統(tǒng)燃?xì)?蒸汽發(fā)電系統(tǒng)空分制氧系統(tǒng)煤渣廢水處理系統(tǒng)4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)優(yōu)點(diǎn)具有提高供電效率的最大潛力；單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到300-400MW，規(guī)模效應(yīng)；基本條件已經(jīng)趨于成熟；污染問(wèn)題解決最徹底；耗水量少50%-70%；廢物處理量少，可以再利用；硫酸水泥建筑產(chǎn)品多樣化，發(fā)電、甲醇、汽油、尿素，降低成本4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)IGCC的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向（1）先進(jìn)的煤氣化工藝

研究與開(kāi)發(fā)大容量的、能量轉(zhuǎn)化效率高的煤氣化爐；選擇合適爐型，提高冷煤氣效率和熱煤氣效率；高溫、壓力爐，增加氣化反應(yīng)速率，提高碳轉(zhuǎn)化率.（2）高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng):①高溫除塵

②高溫干式脫硫（3）燃?xì)廨啓C(jī)大型化、提高初溫及其國(guó)產(chǎn)化.IGCC發(fā)展方向的核心，是提高效率和降低造價(jià).發(fā)展趨勢(shì)4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)提高單機(jī)容量和供電效率,措施:高溫高壓縮比機(jī)組；采用新的氣化爐形型式，影響裝置效率和排放；高效除灰及脫硫,濕法除灰常溫脫硫,高溫除灰和高溫脫硫技術(shù)；開(kāi)發(fā)新型空氣分離系統(tǒng)；降低比投資費(fèi)用.4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4.5.1概述高壓0.98-1.96MPa;目的：實(shí)現(xiàn)高壓低溫燃燒，實(shí)現(xiàn)低NOx排放；示范電站建于上個(gè)世紀(jì)八十年代，目前商業(yè)運(yùn)營(yíng)只有8臺(tái)，最大為360MW；我國(guó)第一座PFBC-CC15MW中試裝置建于江蘇徐州賈汪電廠；實(shí)踐證明PFBC-CC電站可以提高供電效率3-5%，節(jié)煤10-15%，并顯著減少污染物排放量。4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4.5.2增壓流化床聯(lián)合循環(huán)工作原理工作原理4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成增壓流化床燃燒鍋爐燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置25%汽輪機(jī)動(dòng)力裝置75%基本型式4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)空氣埋管熱交換系統(tǒng)USA-DOE13MW半工業(yè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（COGAS）特點(diǎn)：燃?xì)廨啓C(jī)承擔(dān)總負(fù)荷的60%水蒸氣埋管熱交換系統(tǒng)4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)USA-GE商用聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)特點(diǎn)：燃料熱量34%產(chǎn)生燃?xì)猓?0%產(chǎn)生蒸汽，6%為灰渣顯熱損失4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4.5.3PFBC-CC電站案例4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4.5.4第二代PFBC-CC4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)第5章新能源發(fā)電技術(shù)地?zé)岚l(fā)電技術(shù)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)潮汐發(fā)電技術(shù)核電站第5章新能源發(fā)電技術(shù)地?zé)犭娬就饩皥D5.1地?zé)岚l(fā)電技術(shù)5.1地?zé)岚l(fā)電技術(shù)5.1地?zé)岚l(fā)電技術(shù)5.1.1概述5.1.1概述一、國(guó)際概況：1904年意大利在拉德瑞羅建立起世界上第1座小型地?zé)嵴羝囼?yàn)電站；1913年正式投運(yùn)(250kW）;迄今為止，全世界至少已有83個(gè)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源或計(jì)劃開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源,有21個(gè)國(guó)家利用地?zé)岚l(fā)電，約有250個(gè)地?zé)犭娬尽?998年，全世界地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量為8239MW，其中美國(guó)2850MW，居第1位；目前世界上最大的地?zé)犭娬荆好绹?guó)加州的吉塞斯地?zé)犭娬荆傃b機(jī)容量達(dá)1918MW。到2010年，地?zé)崮芄?yīng)700萬(wàn)個(gè)美國(guó)家庭、1800萬(wàn)人需用的電力。二、中國(guó)地?zé)岚l(fā)電概況中國(guó)地?zé)岚l(fā)電的研究試驗(yàn)上作開(kāi)始于20世紀(jì)70年代初。30余年來(lái)的發(fā)展經(jīng)歷了兩大階段：（1）1970—1985年期間，為以發(fā)展和低溫地?zé)嵩囼?yàn)電站為主的階段；（2）1985年以后，進(jìn)入發(fā)展商業(yè)應(yīng)用高溫地?zé)犭娬镜碾A段。到1998年底，中國(guó)的地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量達(dá)32Mw，居世界第13位；中國(guó)的地?zé)嶂苯永迷O(shè)備總功率達(dá)2443Mw，居世界前列。5.1.1概述國(guó)內(nèi)低溫地?zé)犭娬痉植几艣r1970年，廣東省豐順縣鄧屋建立起中國(guó)第一座閃蒸系統(tǒng)地?zé)嵩囼?yàn)電站，利用91℃的地?zé)崴l(fā)電，機(jī)組功率為86kW，隨后，江西省宜春市溫湯和河北省懷來(lái)縣，也相繼建設(shè)起雙循環(huán)系統(tǒng)地?zé)嵩囼?yàn)電站。20世紀(jì)70年代中后期，湖南省灰湯、遼寧省熊岳以及山東省招遠(yuǎn)又先后建成閃蒸及雙循環(huán)系統(tǒng)地?zé)嵩囼?yàn)電站。所有這些電站發(fā)電機(jī)組的功率都不大，從50—300kW不等；地?zé)崴疁囟染^低，從61—92℃不等。5.1.1概述高溫地?zé)犭娬救涨爸袊?guó)高溫地?zé)犭娬局饕性谖鞑氐貐^(qū)，總裝機(jī)容量為27.18MW，其中羊八井地?zé)犭娬狙b機(jī)容量為25.18MW，朗久地?zé)犭娬狙b機(jī)容量為1MW，那曲地?zé)犭娬狙b機(jī)容量為1MW。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，西藏地?zé)犸@示區(qū)達(dá)700多處，其中可供開(kāi)發(fā)的地?zé)犸@示區(qū)342處，絕大部分地表泉水溫度超過(guò)80攝氏度，地?zé)豳Y源發(fā)電潛力超過(guò)100萬(wàn)千瓦。西藏地?zé)岚l(fā)電總量占拉薩電網(wǎng)的30％左右，且地?zé)岚l(fā)電成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水電。5.1.1概述羊八井地?zé)犭娬狙虬松責(zé)犭娬臼侵袊?guó)自行設(shè)計(jì)建設(shè)的第1座用于商業(yè)應(yīng)用的、裝機(jī)容量最大的高溫地?zé)犭娬?，總裝機(jī)容量為25．18MW。年發(fā)電量約達(dá)l億kwh，占拉薩電網(wǎng)總電量的40％以上．對(duì)緩和拉薩地區(qū)電力緊缺的狀況起了重要作用。電站利用145℃左有的地?zé)崴?汽水混和物)發(fā)電，向92km以外的拉薩地區(qū)供電。羊八井地?zé)犭娬景ǖ谝浑娬竞偷诙娬緝刹糠帧?.1.1概述1977午10月10日，第一電站1號(hào)機(jī)組投入運(yùn)行，2號(hào)和3號(hào)機(jī)組分別于1981年12月和1982年11月建成并投入發(fā)電。1985年又?jǐn)U建了4號(hào)機(jī)組；站址位于羊八井地?zé)崽锉辈?、中尼公路以北約45km處，距第一電站約3km。該電站一期工程安裝了1臺(tái)日本生產(chǎn)的3.18MW機(jī)組，自動(dòng)化程度較高，以后，又安裝了4臺(tái)功率各為3MW的國(guó)產(chǎn)機(jī)組。到2002年底，整個(gè)羊八井地?zé)犭娬镜目傃b機(jī)容量為25.18MW。羊八外地?zé)崽锲窆泊蛄?0多眼地?zé)峋?；根?jù)地質(zhì)部門(mén)對(duì)羊八井地區(qū)淺層熱儲(chǔ)能的勘探與評(píng)價(jià)，南、北兩區(qū)的發(fā)展?jié)摿s為28—32MW。5.1.1概述1）單相汽、水分別輸送，用二條母管把各地?zé)峋畢R集的熱水和蒸汽輸送到電站，充分利用了熱田蒸汽，比單用熱水發(fā)電提高發(fā)電能力1／3。2）汽、水二相輸送，用一條管道輸送汽、水混合物，不在井口設(shè)置擴(kuò)容器。減少壓降，節(jié)約能量。3）克服結(jié)垢，采用機(jī)械通井與井內(nèi)注入阻垢劑相結(jié)合的辦法。利用空心通井器，可以通井不停機(jī)。選用常州勝利化工廠生產(chǎn)的ATMT阻垢劑，阻垢效率達(dá)90%，費(fèi)用比進(jìn)口阻垢劑大為降低。4）進(jìn)行了熱排水回灌試驗(yàn)。羊八井的地?zé)崴泻辛颉⒐?、砷、氟等多種有害元素，地?zé)岚l(fā)電后大量的熱排水直接排入藏布曲河將是不允許的。經(jīng)過(guò)238小時(shí)的回灌試驗(yàn)，熱排水向地下回灌能力達(dá)每小時(shí)100～124噸。羊八井地?zé)犭娬鞠群蠼鉀Q的技術(shù)難題5.1.1概述三、中國(guó)地?zé)岚l(fā)電未來(lái)在技術(shù)上，已建立起了一套比較完招的地?zé)峥碧郊夹g(shù)方法和評(píng)價(jià)方法；地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用工程的勘探、設(shè)計(jì)利施工，已有資質(zhì)實(shí)體；在產(chǎn)業(yè)建設(shè)上，已奠定一定的基礎(chǔ)和能力，可以獨(dú)立建設(shè)30MW規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行的地?zé)犭娬荆瑔螜C(jī)容量可以達(dá)到10MW；已具備施工5000m深度地?zé)徙@探工程的條件和能力；已初步建立起地?zé)岬谋O(jiān)測(cè)體系和生產(chǎn)與回灌體系；已初步建立起一些必要的地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用設(shè)備基本配套，可以國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)，并有專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)制造工廠；地?zé)岜O(jiān)測(cè)儀器基本完備，并可進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。在產(chǎn)業(yè)建設(shè)上，已奠定一定的基礎(chǔ)和能力，可以獨(dú)立建設(shè)30MW規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行的地?zé)犭娬?，單機(jī)容量可以達(dá)到10MW；已具備施工5000m深度地?zé)徙@探工程的條件和能力；5.1.1概述5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

地?zé)崮艿睦每煞譃橹苯永煤偷責(zé)岚l(fā)電兩大方面.地?zé)岚l(fā)電原理及分類(lèi)原理:地?zé)岚l(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動(dòng)力源的一種新型發(fā)電技術(shù)，它涉及地質(zhì)學(xué)、地球物理、地球化學(xué)、鉆探技術(shù)、材料科學(xué)和發(fā)電工程等多種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。分類(lèi):按照載熱體類(lèi)型、溫度、壓力和其他特性的不同，可把地?zé)岚l(fā)電的方式劃分為地?zé)嵴羝l(fā)電和地下熱水發(fā)電兩大類(lèi).5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

1．地?zé)嵴羝l(fā)電(1)背壓式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的地?zé)岣烧羝l(fā)電，是采用背壓式汽輪機(jī)地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)(如圖)工作原理：首先把干蒸汽從蒸汽井中引出，先加以?xún)艋?，?jīng)過(guò)分離器分離出所含的固體雜質(zhì)，然后就可把蒸汽通入汽輪機(jī)做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功后的蒸汽，可直接排入大氣；也可用于工業(yè)生產(chǎn)中的加熱過(guò)程。應(yīng)用：這種系統(tǒng)大多用于地?zé)嵴羝胁荒Y(jié)氣體含量很高的場(chǎng)合，或者綜合利用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的場(chǎng)合.5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

(2)凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)為提高地?zé)犭娬镜臋C(jī)組出力和發(fā)電效率，通常采用凝汽式汽輪機(jī)地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)(如圖)。在該系統(tǒng)中，由于蒸汽在汽輪機(jī)中能膨脹到很低的壓力，因而能做出更多的功。做功后的蒸汽排入混合式凝汽器，并在其中被循環(huán)水泵打入冷卻水所冷卻而凝結(jié)成水，然后排走。在凝汽器中，為保持很低的冷凝壓力，即真空狀態(tài)，設(shè)有兩臺(tái)帶有冷卻器的射汽抽氣器來(lái)抽氣，把由地?zé)嵴羝麕?lái)的各種不凝結(jié)氣體和外界漏入系統(tǒng)中的空氣從凝汽器中抽走。1．地?zé)嵴羝l(fā)電5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

2．地下熱水發(fā)電兩種方式：閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)；雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)（1）閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)：直接利用地下熱水所產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)工作。也叫做減壓擴(kuò)容法地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)。類(lèi)型：可以分為：1）單級(jí)閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)(又包括濕蒸汽型和熱水型兩種)；2）兩級(jí)閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)；3）全流法地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)；5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

2．地下熱水發(fā)電（2）雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)：利用地下熱水來(lái)加熱某種低沸點(diǎn)工質(zhì)，使其產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)工作。雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電也叫做低沸點(diǎn)工質(zhì)地?zé)岚l(fā)電或中間介質(zhì)法地?zé)岚l(fā)電，又叫做熱交換法地?zé)岚l(fā)電。在這種發(fā)電系統(tǒng)中，低沸點(diǎn)介質(zhì)常采用兩種流體；一種是采用地?zé)崃黧w作熱源；另一種是采用低沸點(diǎn)工質(zhì)流體作為一種工作介質(zhì)來(lái)完成將地下熱水的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。所謂雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)即是由此而得名。常用的低沸點(diǎn)工質(zhì)有氯乙烷、正丁烷、異丁烷、氟利昂—11、氟利昂—12等。5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：利用低溫位熱能的熱效率較高：設(shè)備緊湊，汽輪機(jī)的尺寸??；易于適應(yīng)化學(xué)成分比較復(fù)雜的地下熱水。缺點(diǎn)：不像擴(kuò)容法那樣可以方便地使用混合式蒸發(fā)器和冷凝器；大部分低沸點(diǎn)工質(zhì)傳熱性都比水差，采用此方式需有相當(dāng)大的金屬換熱面積；低沸點(diǎn)工質(zhì)價(jià)格較高，來(lái)源欠廣，有些低沸點(diǎn)工質(zhì)還有易燃、易爆、有毒、不穩(wěn)定、對(duì)金屬有腐蝕等特性。5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的分類(lèi)單級(jí)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)(如圖)；兩級(jí)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)(如圖)；閃蒸與雙循環(huán)兩級(jí)串聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)(如圖)。經(jīng)濟(jì)性是考察地?zé)岚l(fā)電站設(shè)計(jì)和建設(shè)的最重要的綜合性指標(biāo)。衡量地?zé)岚l(fā)電站經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，主要有兩個(gè)：1）一個(gè)是發(fā)電量(kWh／t熱水)，它表示地?zé)岚l(fā)電站發(fā)電效率的高低；2）一個(gè)是地?zé)岚l(fā)電站的投資費(fèi)用(元/kW)，它表示電站建設(shè)費(fèi)用的大小。5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵因素5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵因素低沸點(diǎn)工質(zhì)選擇地?zé)犭娬痉栏g地?zé)犭娬痉澜Y(jié)垢地?zé)犭娬净毓嗉夹g(shù)地?zé)犭娬疚菜C合利用地?zé)犭娬具\(yùn)行地?zé)犭娬緦?duì)環(huán)境的影響1．低沸點(diǎn)工質(zhì)選擇選擇工質(zhì)時(shí)應(yīng)注意考慮以下基本要求：發(fā)電性能好，即在相同條件下每噸熱水的實(shí)際發(fā)電量較大；傳熱性能好，即在相同條件下放熱系數(shù)較大；壓力水平適中，即在地下熱水溫度下相應(yīng)的飽和壓力不很高，在冷源溫度下不山現(xiàn)高度真空；來(lái)源豐富，價(jià)格較低；化學(xué)穩(wěn)定性好，不易分解，腐蝕性和毒性小，不易燃易爆。5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)2、地?zé)犭娬痉栏g地?zé)崃黧w腐蝕的主要物質(zhì)有：氧(02)、氫離子(H+)、氯離子(Cl-)、硫化氫(H2S)、二氧化碳(C02)、氨(NH3)和硫酸鹽(SO42-)等。防腐措施：整個(gè)系統(tǒng)采用耐腐蝕的金屬和非金屬材料。使系統(tǒng)盡量密封，以隔絕外界空氣的進(jìn)入。也可在系統(tǒng)中加亞硫酸鹽等除氧劑除氧。在系統(tǒng)中安裝熱交換器，使地?zé)崴恢苯舆M(jìn)入利用系統(tǒng)。對(duì)非傳熱的金屬表面涂敷防腐涂料。針對(duì)不同類(lèi)型的局部腐蝕采取相應(yīng)的防腐蝕措施。5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)3．地?zé)犭娬痉澜Y(jié)垢（1）垢的類(lèi)型：按化學(xué)成分，可將垢分為碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、硅酸鹽垢和氧化鐵垢等種類(lèi)，其物性指標(biāo)是硬度和孔隙度。（2）防結(jié)垢方法：機(jī)械除垢：化學(xué)方法處理：在地?zé)崂孟到y(tǒng)前部增加閥門(mén)：物理方法除垢：根據(jù)熱力學(xué)原理計(jì)算與控制井口壓力。5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)4．地?zé)犭娬净毓嗉夹g(shù)（1）意義：地?zé)崽锏拇罅块_(kāi)采，必將會(huì)造成熱儲(chǔ)壽命縮短，地下水位下降，并導(dǎo)致地面沉降。如把地?zé)岚l(fā)電后的地?zé)釛壦毓嗟叵拢涂纱蟠鬁p輕這些弊端，并減輕地?zé)釛壦畬?duì)于環(huán)境的污染。（2）方法：不同的地?zé)崽锊捎玫幕毓喾绞綍?huì)有所不同。問(wèn)灌方式的選擇．取決于地質(zhì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等綜合因素，但一般來(lái)說(shuō)邊對(duì)邊的、深一些的回灌井布局在多數(shù)情況下可較好地避免熱干擾。5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)5．地?zé)犭娬疚菜C合利用地?zé)犭娬景l(fā)電后排出的尾水，溫度一般都在60~70℃左右或更高．適合于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生活上利用，或從中提取有用的化學(xué)元素等。如：廣東豐順鄧屋地?zé)嵩囼?yàn)電站將排出的熱水與冷水混合，每小時(shí)約有300t水供給農(nóng)田灌溉；湖南灰湯地?zé)嵩囼?yàn)電站將排出的熱水供當(dāng)?shù)丿燄B(yǎng)院和溫室利用；江西溫湯地?zé)嵩囼?yàn)電站將發(fā)電后排出的余熱水用于繁育水稻良種和治療皮膚病、關(guān)節(jié)炎等。5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)6、地?zé)犭娬具\(yùn)行(1)啟動(dòng)和停機(jī)：快；操作方便(2)運(yùn)行中應(yīng)注意的主要事項(xiàng)：1)背壓的異常變化。2)最佳蒸發(fā)工況。3)系統(tǒng)的密封性。4)腐蝕和結(jié)垢。5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)7、地?zé)犭娬緦?duì)環(huán)境的影響地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用對(duì)環(huán)境的有害影響很小。地?zé)崮茏鳛樾履茉?，無(wú)論是用來(lái)發(fā)電，還是用于非電直接用熱，都能大幅度削減溫室氣體排放量，減輕環(huán)境污染。但地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用仍有少量有害物質(zhì)排放，造成大氣、地面和水泥的一定污染，必須加以重視。例如地下熱水和地?zé)嵴羝泻卸趸肌⒓淄?、氫、氮、氨、硫化氫等不凝結(jié)氣體可能造的空氣污染：廢水中硼、砷等有害物質(zhì)可能造成地表和水源的化學(xué)污染；地?zé)犭娬九懦龃罅慷葻崴赡茉斐傻臒嵛廴?；大量開(kāi)采地下熱水可能引起的地變形、地面沉降和誘發(fā)地震等危害。5.1.3地?zé)岚l(fā)電幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)背壓式汽輪機(jī)地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

凝氣式汽輪機(jī)地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

單級(jí)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

兩級(jí)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

閃蒸與雙循環(huán)兩級(jí)串聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)5.1.2地?zé)岚l(fā)電原理和技術(shù)

6熱管及熱管換熱器第6章熱管及熱管換熱器6.1熱管的基本知識(shí)6.1熱管的基本知識(shí)1936年,J.帕金斯,熱虹吸管,重力熱管1944年,高斯勒:毛細(xì)吸液芯概念1962年,格羅弗制造出樣品:鈉-不銹鋼-絲網(wǎng)1968年,應(yīng)用衛(wèi)星儀器溫度控制1970年,應(yīng)用范圍擴(kuò)大:電子\機(jī)械\能源\動(dòng)力我國(guó),1972年,試制成功鈉熱管用途:冷卻\新能源開(kāi)發(fā)\余熱回收\(chéng)傳熱6.1.1熱管的發(fā)展與現(xiàn)狀6.1熱管的基本知識(shí)6.1.2熱管的結(jié)構(gòu)和工作原理典型的熱管結(jié)構(gòu)毛細(xì)吸液芯6.1熱管的基本知識(shí)工作原理熱力學(xué)角度:液體蒸發(fā)—蒸汽流動(dòng)—蒸汽凝結(jié)—液體回流(循環(huán))傳熱學(xué)觀點(diǎn):熱量傳遞經(jīng)歷7個(gè)環(huán)節(jié)流體力學(xué)觀點(diǎn):熱管兩端壓差工作液體流動(dòng)壓力降工作蒸汽流動(dòng)壓力降重力作用壓力降6.1熱管的基本知識(shí)6.1熱管的基本知識(shí)6.1.3熱管的分類(lèi)按熱管的工作溫度劃分:按熱管的工作液體回流方式分:按熱管的結(jié)構(gòu)劃分按熱管的殼體材料和使用工質(zhì)劃分:按熱管的功能劃分6.1熱管的基本知識(shí)6.1.4熱管的基本特性高導(dǎo)熱性:等溫特性:熱流密度可變性傳熱方向的可逆性:熱二極管與熱開(kāi)關(guān):恒溫特性6.2熱管的應(yīng)用案例6.2熱管的應(yīng)用案例6.2熱管的應(yīng)用案例6.3熱管理論6.3熱管理論6.3.1毛細(xì)力與熱管循環(huán)動(dòng)力毛細(xì)現(xiàn)象與毛細(xì)力6.3熱管理論1、毛細(xì)現(xiàn)象與毛細(xì)力6.3熱管理論1、毛細(xì)現(xiàn)象與毛細(xì)力6.3熱管理論2、熱管循環(huán)推動(dòng)力6.3熱管理論2、熱管循環(huán)推動(dòng)力6.3熱管理論2、熱管循環(huán)推動(dòng)力6.3熱管理論6.3.2熱管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)的壓力降1、管內(nèi)液體壓降：液體一般認(rèn)為是層流對(duì)于層流，可根據(jù)流體力學(xué)中不可壓縮流體在穩(wěn)定狀態(tài)下流過(guò)圓形截面管道的層流壓降公式（哈根-泊肅葉公式）對(duì)于吸液芯中工作流體，考特進(jìn)行修正6.3熱管理論如果考慮重力影響,可以寫(xiě)成微分形式達(dá)西定律表示壓降方式更實(shí)際6.3熱管理論2、管內(nèi)蒸汽壓降：可以是層流,也可以是湍流沿?zé)峁茌S線(xiàn)方向上蒸汽的質(zhì)量流量是不斷變化的,因而對(duì)蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段要分別考慮對(duì)于無(wú)絕熱段的熱管，對(duì)于有絕熱段的熱管，絕熱段內(nèi)徑向雷諾數(shù)6.3熱管理論6.3熱管理論6.3.3熱管的熱量傳遞6.3熱管理論1高溫?zé)嵩?---熱管蒸發(fā)段外壁的換熱熱阻2熱管蒸發(fā)段固體壁面的導(dǎo)熱熱阻3熱管蒸發(fā)段的沸騰換熱熱阻4熱管蒸發(fā)段---熱管冷凝段換熱熱阻5熱管冷凝段冷凝換熱熱阻6熱管冷凝段固體壁面的導(dǎo)熱熱阻7熱管冷凝段外壁---低溫?zé)嵩撮g的換熱熱阻8蒸發(fā)段---冷凝段的軸向?qū)釤嶙?.3熱管理論6.3熱管理論熱阻R1R2R3R4R5R6R7數(shù)量級(jí)10-1～10-210-410-310-710-310-410-1～10-2碳鋼-水熱管：表6-2熱管各熱阻的近似值6.3熱管理論6.3.4熱管的傳熱極限6.3熱管理論6.3熱管的設(shè)計(jì)6.3熱管的設(shè)計(jì)1、熱管工作溫度確定(蒸汽的溫度)6.3熱管的設(shè)計(jì)2、熱管工作流體的選擇熱管的工作溫度應(yīng)保證在工作流體的凝固點(diǎn)和臨界點(diǎn)之間6.3熱管的設(shè)計(jì)3、熱管吸液芯的選擇6.3熱管的設(shè)計(jì)1小的有效毛細(xì)半徑,提供最大毛細(xì)壓力;2具有較大滲透率,減少回流液體的壓力損失;3具有較小的導(dǎo)熱熱阻,減少?gòu)较驅(qū)嶙枇?、熱管殼體的選擇1相容性;2導(dǎo)熱性能;3機(jī)械性能;4實(shí)用性能6.3熱管的設(shè)計(jì)5、熱管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1管徑設(shè)計(jì)計(jì)算2管壁設(shè)計(jì)計(jì)算;3端蓋設(shè)計(jì)計(jì)算;4吸液芯設(shè)計(jì)計(jì)算：毛細(xì)傳熱極限熱流量公式5毛細(xì)傳熱極限核算;6其他核算：Re6.4熱管換熱器及其應(yīng)用6.4熱管換熱器及其應(yīng)用6.4.1熱管換熱器的特點(diǎn)、類(lèi)型、結(jié)構(gòu)1、特點(diǎn)1換熱效率高;等溫，熵增，對(duì)數(shù)溫差，氣-氣管外流動(dòng)，節(jié)省耗材2流動(dòng)壓力損失小;管外流動(dòng)3結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活；元件固定，位置靈活，相對(duì)獨(dú)立4使用維護(hù)方便；變換流動(dòng)方向，清洗容易，沒(méi)有易損件2、流態(tài)分類(lèi)6.4熱管換熱器及其應(yīng)用3、按結(jié)構(gòu)分類(lèi)6.4熱管換熱器及其應(yīng)用6.4.2熱管換熱器的應(yīng)用6.4熱管換熱器及其應(yīng)用6.4熱管換熱器及其應(yīng)用6.4.2熱管換熱器的應(yīng)用6.4熱管換熱器及其應(yīng)用6.4.2熱管換熱器的應(yīng)用7熱泵技術(shù)及應(yīng)用第7章熱泵技術(shù)及其應(yīng)用7.1熱泵的基本知識(shí)7.1熱泵的基本知識(shí)1927年,英國(guó)第一臺(tái)家用熱泵產(chǎn)生1931年,美國(guó)落杉磯第一個(gè)辦公大樓制冷1050KW1937年,石油危機(jī)促進(jìn)節(jié)能熱泵大面積普及我國(guó),1950年代,天津大學(xué)試制成功第一臺(tái)熱泵1990-2000年,59.6萬(wàn)-2000萬(wàn)/年,家用50%用途:建筑物空調(diào)\加熱\干燥\產(chǎn)品加工7.1.1熱泵的發(fā)展與現(xiàn)狀7.1熱泵的基本知識(shí)7.1.2熱泵的分類(lèi)與系統(tǒng)基本型式1、按工作原理分類(lèi)蒸汽壓縮式熱泵氣體壓縮式熱泵蒸汽噴射式熱泵吸收式熱泵吸附式熱泵熱電式熱泵化學(xué)熱泵7.1熱泵的基本知識(shí)7.1熱泵的基本知識(shí)2、按熱源介質(zhì)與供熱介質(zhì)分類(lèi)7.1熱泵的基本知識(shí)空氣-空氣熱泵空氣-水熱泵水-水熱泵水-空氣熱泵土壤-空氣熱泵土壤-水熱泵3、按用途分類(lèi)住宅用熱泵,一般供熱量1～70KW商用熱泵,一般供熱量2～120KW工業(yè)用熱泵,一般供熱量100～10000KW7.1熱泵的基本知識(shí)4、按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)熱泵電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱驅(qū)動(dòng)熱能驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)吸收式蒸汽式噴射式內(nèi)燃機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽輪機(jī)5、按機(jī)組的安裝形式分類(lèi)熱泵單元式分體式現(xiàn)場(chǎng)安裝式7.1熱泵的基本知識(shí)6、常用的熱泵系統(tǒng)基本型式(1)閉式蒸汽壓縮循環(huán)(1)閉式蒸汽壓縮循環(huán)(續(xù))7.1熱泵的基本知識(shí)7.1熱泵的基本知識(shí)(1)閉式蒸汽壓縮循環(huán)(續(xù))7.1熱泵的基本知識(shí)(1)閉式蒸汽壓縮循環(huán)(續(xù))7.1熱泵的基本知識(shí)(1)閉式蒸汽壓縮循環(huán)(續(xù))7.1熱泵的基本知識(shí)(1)閉式蒸汽壓縮循環(huán)(續(xù))7.1熱泵的基本知識(shí)(2)開(kāi)式蒸汽壓縮循環(huán)(3)帶有換熱器的開(kāi)式蒸汽壓縮循環(huán)7.1.3熱泵的熱源與驅(qū)動(dòng)能源7.1熱泵的基本知識(shí)1、熱泵的熱源熱泵電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱驅(qū)動(dòng)熱能驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)吸收式蒸汽式噴射式內(nèi)燃機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽輪機(jī)2、熱泵驅(qū)動(dòng)能源7.1熱泵的基本知識(shí)7.1熱泵的基本知識(shí)7.1.4熱泵的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1、熱泵性能系數(shù)(COP)制冷6.5%空調(diào)7.4%采暖53.3%熱水12%美國(guó)建筑物耗能占總耗能33.6%7.1熱泵的基本知識(shí)2、熱泵的季節(jié)性能系數(shù)7.1熱泵的基本知識(shí)7.2熱泵原理及其理論循環(huán)7.2熱泵原理及其理論循環(huán)

7.2.1理想熱泵循環(huán)7.2.2機(jī)械壓縮式熱泵循環(huán)7.2熱泵原理及其理論循環(huán)1、蒸汽壓縮式熱泵循環(huán)2、逆布雷頓循環(huán)7.2熱泵原理及其理論循環(huán)7.2熱泵原理及其理論循環(huán)3、逆斯特林循環(huán)7.2熱泵原理及其理論循環(huán)7.2.3、熱力壓縮式熱泵循環(huán)7.2熱泵原理及其理論循環(huán)2、吸收式熱泵7.2熱泵原理及其理論循環(huán)2、吸收式熱泵循環(huán)3、吸附式熱泵循環(huán)7.2熱泵原理及其理論循環(huán)7.2.4其他形式熱泵7.2熱泵原理及其理論循環(huán)1、熱電式熱泵7.2熱泵原理及其理論循環(huán)1、熱電式熱泵2、化學(xué)熱泵7.2熱泵原理及其理論循環(huán)7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備7.3.1熱泵工質(zhì)(制冷劑)7.3.2熱泵壓縮機(jī)1、往復(fù)式壓縮機(jī)7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備2、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備3、渦旋式壓縮機(jī)7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備4、螺桿式壓縮機(jī)7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備5、離心式壓縮機(jī)7.3.3熱泵換熱器7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備1、翅片管式換熱器7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備2、套管式換熱器3、殼管式換熱器4、板式換熱器7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備7.3.4熱泵節(jié)流元件7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備1、熱力膨脹閥2、毛細(xì)管7.3熱泵工質(zhì)和主要設(shè)備3、電子膨脹閥7.4熱泵的應(yīng)用7.4熱泵的應(yīng)用7.4.1熱泵在廢熱回收中的應(yīng)用1、建筑排熱2、化工生產(chǎn)7.4熱泵的應(yīng)用7.4.2熱泵在空調(diào)上的應(yīng)用7.4熱泵的應(yīng)用1、熱泵型房間空調(diào)器1、熱泵型房間空調(diào)器7.4熱泵的應(yīng)用2、商用分體熱泵機(jī)組7.4熱泵的應(yīng)用7.4.3風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組7.4熱泵的應(yīng)用第8章風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能技術(shù)8.1簡(jiǎn)述(一)、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位1、泵與風(fēng)機(jī)屬通用機(jī)械的范疇：它們?cè)趪?guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中應(yīng)用十分廣泛。農(nóng)業(yè)方面：排澇、灌溉；采礦工業(yè)：坑道的通風(fēng)及排水；冶金工業(yè)：各種冶煉爐的鼓風(fēng)以及氣體和液體的輸送；石油工業(yè)：輸油和注水；化學(xué)工業(yè)：高溫、腐蝕性氣體的排送；一般工業(yè)：廠房、車(chē)間空調(diào)以及原子防護(hù)設(shè)備的通風(fēng)等.2、定量分析：據(jù)統(tǒng)計(jì)，泵與風(fēng)機(jī)耗電約占全國(guó)總用電量的百分比逐步從原30%向40%過(guò)渡。(二)在火力發(fā)電廠中的地位1、從應(yīng)用角度看：在火力發(fā)電廠中，向鍋爐送水的給水泵、向汽輪機(jī)凝汽器送冷卻水的循環(huán)水泵、排送凝汽器中凝結(jié)水的凝結(jié)水泵、排送熱力系統(tǒng)中各處疏水的疏水泵、向熱力網(wǎng)系統(tǒng)補(bǔ)水的補(bǔ)給水泵、向鍋爐輸送燃料的排粉機(jī)、向鍋爐輸送空氣的送風(fēng)機(jī)、排除鍋爐煙氣的引風(fēng)機(jī)等都是電廠的重要輔助設(shè)備。此外，還有生水泵、工業(yè)水泵以及用來(lái)輸送各種潤(rùn)滑油、藥液、排除鍋爐灰渣的特殊用泵等。1—鍋爐汽包；2—過(guò)熱器；3—汽輪機(jī)；4—發(fā)電機(jī)；5—凝汽器；6—凝結(jié)水泵；7—除鹽裝置；8—升壓泵；9—低壓加熱器；10—除氧器；11—鍋爐給水泵；12—高壓加熱器；13—省煤器；14—循環(huán)水泵；15—射水抽氣器；16—射水泵；17—疏水泵；18—補(bǔ)給水泵；19—生水泵；20—生水預(yù)熱器；21—化學(xué)水處理設(shè)備；22—灰渣泵；23—沖灰水泵；24—液壓泵；25—工業(yè)水泵；26—送風(fēng)機(jī)；27—排粉風(fēng)機(jī)；28—引風(fēng)機(jī)；29—煙囪2、從經(jīng)濟(jì)角度看：泵與風(fēng)機(jī)是電廠的耗電大戶(hù)，特別是給水泵素有“電老虎”之稱(chēng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各種泵與風(fēng)機(jī)的耗電量約占廠用電的70%～80%（采用汽動(dòng)給水泵除外）約為機(jī)組容量的5%～10%左右；其中泵約占50%，風(fēng)機(jī)約占30%。3、從安全角度看：由于泵與風(fēng)機(jī)故障而引起停機(jī)、停爐的事例是很多的，并且由此造成了很大的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)引起我們的足夠重視。經(jīng)驗(yàn)表明，增加安全可靠性和提高效率相比，有著同等的甚至更大的經(jīng)濟(jì)效益。特別是隨著機(jī)組向大容量、高效率、自動(dòng)化方向的發(fā)展，對(duì)泵與風(fēng)機(jī)的安全可靠性也提出了越來(lái)越高的要求。(三)風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題設(shè)備陳舊、其本身額定效率低于當(dāng)前世界水平。當(dāng)初設(shè)計(jì)選型配套不當(dāng)，