發(fā)電廠電氣部分第1章 能源與發(fā)電

1、第一章 能源和發(fā)電1 1、能源的分類、能源的分類2 2、電能的特點、電能的特點3 3、發(fā)電廠的類型、發(fā)電廠的類型4 4、各種類型發(fā)電廠的生產(chǎn)過程和特點、各種類型發(fā)電廠的生產(chǎn)過程和特點能源分類能源分類一一次次能能源源二二次次能能源源電力電力、焦炭、煤氣、汽油、煤油、柴油、重油、焦炭、煤氣、汽油、煤油、柴油、重油、氫能、沼氣、酒精、蒸汽、熱水等氫能、沼氣、酒精、蒸汽、熱水等電能的特點電能的特點 便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送 方便轉(zhuǎn)換和易于控制方便轉(zhuǎn)換和易于控制 損耗小損耗小 效率高效率高 無氣體和噪聲污染無氣體和噪聲污染發(fā)電廠發(fā)電廠-能量轉(zhuǎn)換站能量轉(zhuǎn)換站發(fā)電廠的類型發(fā)電廠的

2、類型火力發(fā)電廠：燃料的化學(xué)能火力發(fā)電廠：燃料的化學(xué)能-電能電能水力發(fā)電廠：水的位能水力發(fā)電廠：水的位能-電能電能核能電廠：核能電廠： 核裂變能核裂變能-電能電能地?zé)犭姀S：地?zé)犭姀S： 地?zé)崮艿責(zé)崮?電能電能潮汐電廠：潮汐電廠： 海洋能海洋能-電能電能風(fēng)力發(fā)電廠：風(fēng)能風(fēng)力發(fā)電廠：風(fēng)能-電能電能太陽能電站：太陽能太陽能電站：太陽能-電能電能火電廠的生產(chǎn)過程火電廠的生產(chǎn)過程主要設(shè)備：主要設(shè)備： 鍋爐鍋爐 汽輪機汽輪機 發(fā)電機發(fā)電機 各種輔機各種輔機礦物燃料的化學(xué)能礦物燃料的化學(xué)能-熱能熱能-機械能機械能-電能電能 課后自學(xué)：錄像片課后自學(xué)：錄像片火電廠生產(chǎn)過程火電廠生產(chǎn)過程煤煤 風(fēng)風(fēng) 汽汽 水水1 1

3、）燃燒系統(tǒng)）燃燒系統(tǒng)以鍋爐為中心以鍋爐為中心2 2）汽水系統(tǒng)）汽水系統(tǒng)以汽輪機為中心以汽輪機為中心3 3）電氣系統(tǒng)）電氣系統(tǒng)火電廠的生產(chǎn)過程火電廠的生產(chǎn)過程按燃料分類：按燃料分類：按蒸汽壓力按蒸汽壓力和溫度分類和溫度分類按原動按原動機分類機分類按輸出能源分類按輸出能源分類: :按裝機容量分類：按裝機容量分類：燃煤電廠、燃油電廠、燃?xì)怆姀S、余熱電廠燃煤電廠、燃油電廠、燃?xì)怆姀S、余熱電廠中低壓電廠中低壓電廠-蒸汽壓力蒸汽壓力3.923.92MPaMPa，溫度溫度450 450 ，單機小于，單機小于2525MWMW高壓電廠高壓電廠-9.9-9.9MPaMPa，540 540 ，小于，小于100100

4、MWMW超高壓電廠超高壓電廠-13.83-13.83MPaMPa，540/ 540 540/ 540 ，小于，小于200200MWMW亞臨界壓力電廠亞臨界壓力電廠-16.77-16.77MPaMPa，540/ 540 540/ 540 ，300 300 - - 10001000MWMW超臨界壓力電廠超臨界壓力電廠-21.11-21.11MPaMPa，550/550 550/550 ，600600、800800MWMW及及以上及及以上凝汽式汽輪機電廠、燃?xì)廨啓C電廠、凝汽式汽輪機電廠、燃?xì)廨啓C電廠、內(nèi)燃機電廠、蒸汽內(nèi)燃機電廠、蒸汽- -燃?xì)廨啓C電廠燃?xì)廨啓C電廠凝汽式發(fā)電廠（效率凝汽式發(fā)電廠（效率3

5、0%30%- -40%40%）、熱電廠（效率）、熱電廠（效率60%60%- -70%70%）小容量電廠、中容量電廠、大中容量電廠、大容量電廠小容量電廠、中容量電廠、大中容量電廠、大容量電廠100100MWMW以下以下 100 100- -250250MW 250-1000MW 1000MWMW 250-1000MW 1000MW以上以上*火電廠的分類火電廠的分類火力發(fā)電的特點火力發(fā)電的特點除坑口電廠外，火電廠選址布局較靈活，有利于合理配置有功和除坑口電廠外，火電廠選址布局較靈活，有利于合理配置有功和無功電源，裝機容量可按需要決定。無功電源，裝機容量可按需要決定?；痣姀S相對于水電廠，建設(shè)周期短，

6、一次性投資少，運行費用高，火電廠相對于水電廠，建設(shè)周期短，一次性投資少，運行費用高，單位電量發(fā)電成本比水電廠高單位電量發(fā)電成本比水電廠高3 3- -4 4倍。倍。與水電機組相比，火電機組啟動、帶負(fù)荷、停機所需要的時間長。與水電機組相比，火電機組啟動、帶負(fù)荷、停機所需要的時間長?；痣姀S效率同蒸汽參數(shù)有關(guān)，高參數(shù)機組比中低參數(shù)機組效率高?；痣姀S效率同蒸汽參數(shù)有關(guān)，高參數(shù)機組比中低參數(shù)機組效率高?；痣姍C組最小出力受熱負(fù)荷（熱電廠）和鍋爐穩(wěn)定運行最低蒸發(fā)火電機組最小出力受熱負(fù)荷（熱電廠）和鍋爐穩(wěn)定運行最低蒸發(fā)量的制約。量的制約。對環(huán)境的污染大對環(huán)境的污染大水電站的生產(chǎn)過程水電站的生產(chǎn)過程水位能水位能-

7、機械能機械能-電能電能主要設(shè)備：壓力水管、水輪機、發(fā)電機主要設(shè)備：壓力水管、水輪機、發(fā)電機P = 9.81QHP = 9.81QHP P 發(fā)電功率，發(fā)電功率，kWkW；Q Q 通過水輪機的水量，通過水輪機的水量，m m3 3/s/s 水電廠效率水電廠效率 H H 水的落差，水的落差，m m；堤壩式堤壩式引水式引水式混合式混合式壩后式壩后式河床式河床式水電站的分類水電站的分類按集中落差方式分類按集中落差方式分類按徑流調(diào)節(jié)的程度分類按徑流調(diào)節(jié)的程度分類有調(diào)節(jié)水電廠有調(diào)節(jié)水電廠無調(diào)節(jié)水電廠無調(diào)節(jié)水電廠日調(diào)節(jié)水電廠日調(diào)節(jié)水電廠年調(diào)節(jié)水電廠年調(diào)節(jié)水電廠多年調(diào)節(jié)水電廠多年調(diào)節(jié)水電廠*各類水電廠的結(jié)構(gòu)各類水

8、電廠的結(jié)構(gòu)堤堤壩壩式式壩后式壩后式河床式河床式建在河水中上游山區(qū)峽谷地段。單獨筑壩，壩身建在河水中上游山區(qū)峽谷地段。單獨筑壩，壩身高，水位高，廠房建在壩后，不承受水壓。高，水位高，廠房建在壩后，不承受水壓。特點：形成蓄水庫，以調(diào)節(jié)流量，引用流量大，特點：形成蓄水庫，以調(diào)節(jié)流量，引用流量大，電站規(guī)模大，綜合效益高。電站規(guī)模大，綜合效益高。 三門峽、劉家峽、白山、丹江口水電站三門峽、劉家峽、白山、丹江口水電站 適用于平原上河床平緩地區(qū)，落差小，廠房和壩適用于平原上河床平緩地區(qū)，落差小，廠房和壩建在一起，構(gòu)成攔河建筑物的一個組成部分。廠建在一起，構(gòu)成攔河建筑物的一個組成部分。廠房承受上游水的壓力，起

9、擋水作用。房承受上游水的壓力，起擋水作用。 特點是：水頭低（小于特點是：水頭低（小于30304040米）；擋水建筑物米）；擋水建筑物長。長。 葛洲壩、西津水電廠葛洲壩、西津水電廠 *各類水電廠的特點各類水電廠的特點混混合合式式根據(jù)河流特點建造的兼有堤壩式和引水式兩種特點的根據(jù)河流特點建造的兼有堤壩式和引水式兩種特點的水電廠。水電廠。 引引水水式式無壓引水無壓引水有壓引水有壓引水在河流上游，當(dāng)河床坡度較大時，可以借助在河流上游，當(dāng)河床坡度較大時，可以借助坡降較小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，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。用以集中水頭，以獲取最大落差。特點

10、是：水頭較高（最高為特點是：水頭較高（最高為10201020米），流量米），流量小，無蓄水池調(diào)節(jié)流量；綜合利用價值低，小，無蓄水池調(diào)節(jié)流量；綜合利用價值低，電站規(guī)模也較小。電站規(guī)模也較小。 各類水電廠的特點各類水電廠的特點水力發(fā)電的特點水力發(fā)電的特點可綜合利用水能資源，不污染環(huán)境?？删C合利用水能資源，不污染環(huán)境。投資大，工期長，但發(fā)電效率高，運行成本低。投資大，工期長，但發(fā)電效率高，運行成本低。天然流量受水文、氣象等自然條件影響，利用水庫調(diào)節(jié)徑流可天然流量受水文、氣象等自然條件影響，利用水庫調(diào)節(jié)徑流可減少洪水和枯水期的差別。減少洪水和枯水期的差別。運行靈活，水電機組啟動快，宜在電力系統(tǒng)擔(dān)任調(diào)峰

11、、調(diào)頻和運行靈活，水電機組啟動快，宜在電力系統(tǒng)擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻和緊急備用。緊急備用。興建水庫會帶來一定的弊端興建水庫會帶來一定的弊端梯級電站及抽水蓄能電站梯級電站及抽水蓄能電站梯級電廠梯級電廠-根據(jù)河流條件將河流分成若干段，每段各自建立水電廠，根據(jù)河流條件將河流分成若干段，每段各自建立水電廠，上游的水發(fā)電后放入下游，供下游各級電廠繼續(xù)利用發(fā)電。上游的水發(fā)電后放入下游，供下游各級電廠繼續(xù)利用發(fā)電。 抽水蓄能電廠抽水蓄能電廠-在下游增設(shè)一個大的儲水池，白天負(fù)荷高峰時電廠發(fā)電，在下游增設(shè)一個大的儲水池，白天負(fù)荷高峰時電廠發(fā)電，發(fā)過電的水存入儲水池，夜間低負(fù)荷時把儲水池的水再抽回發(fā)過電的水存入儲水池，夜

12、間低負(fù)荷時把儲水池的水再抽回水庫，把電能再變成水的勢能，以備下一天負(fù)荷高峰時再發(fā)水庫，把電能再變成水的勢能，以備下一天負(fù)荷高峰時再發(fā)電。電。 抽水蓄能電站的作用抽水蓄能電站的作用在系統(tǒng)中的作用在系統(tǒng)中的作用 調(diào)峰調(diào)峰 填谷填谷備用備用調(diào)頻調(diào)頻調(diào)相調(diào)相功能功能降低電力系統(tǒng)的燃料消耗降低電力系統(tǒng)的燃料消耗提高火電設(shè)備利用率提高火電設(shè)備利用率可作為發(fā)電成本低的峰荷電源可作為發(fā)電成本低的峰荷電源對環(huán)境沒污染且能美化環(huán)境對環(huán)境沒污染且能美化環(huán)境可用于蓄能可用于蓄能 2626臺臺700700MWMW的水輪發(fā)的水輪發(fā)電機組，總裝機容量電機組，總裝機容量1820018200MWMW。 三峽電站分為左岸三峽電站

13、分為左岸和右岸電站，左、右和右岸電站，左、右岸電站又各分為兩個岸電站又各分為兩個電廠。其中，左一電電廠。其中，左一電廠裝機廠裝機8 8臺，出線臺，出線5 5回；回；左二電廠裝機左二電廠裝機6 6臺，出臺，出線線3 3回；右一、右二電回；右一、右二電廠裝機均為廠裝機均為6 6臺，出線臺，出線分別為分別為4 4回和回和3 3回?；?。 三峽電站三峽電站核電站的生產(chǎn)過程核電站的生產(chǎn)過程 主要設(shè)備：核反應(yīng)堆主要設(shè)備：核反應(yīng)堆 + + 核蒸汽發(fā)生系統(tǒng)（核蒸汽發(fā)生系統(tǒng)（= =鍋爐鍋爐) ) 汽輪機、發(fā)電機汽輪機、發(fā)電機 核裂變能核裂變能-熱能熱能-機械能機械能-電能電能核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)進行核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，

14、產(chǎn)生大量熱量，由冷核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)進行核裂變的鏈?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，將水加熱成蒸汽來轉(zhuǎn)動汽輪發(fā)電機發(fā)電。熱成蒸汽來轉(zhuǎn)動汽輪發(fā)電機發(fā)電。原子能種類原子能種類 n裂變反應(yīng)：重金屬元素如鈾、钚等的原子核發(fā)生分裂放出巨大裂變反應(yīng)：重金屬元素如鈾、钚等的原子核發(fā)生分裂放出巨大能量。（原子彈）能量。（原子彈）n聚變反應(yīng)：輕元素如氫的同位素氘（聚變反應(yīng)：輕元素如氫的同位素氘（aoao）和氚等原子核聚合和氚等原子核聚合成較重的原子核如氦，放出巨大的能量。（氫彈）成較重的原子核如氦，放出巨大的能量。（

15、氫彈） 核電站反應(yīng)堆的分類核電站反應(yīng)堆的分類利用沸騰水作為慢化劑，采用單回路系統(tǒng)，使汽輪機等設(shè)備利用沸騰水作為慢化劑，采用單回路系統(tǒng)，使汽輪機等設(shè)備有受放射性污染的可能。有受放射性污染的可能。沸水堆沸水堆用有壓力的水作為慢化劑和冷卻劑，采用蒸汽發(fā)生器，形成兩個用有壓力的水作為慢化劑和冷卻劑，采用蒸汽發(fā)生器，形成兩個獨立的循環(huán)系統(tǒng)，即水循環(huán)系統(tǒng)和蒸汽循環(huán)系統(tǒng)，可防止蒸汽受獨立的循環(huán)系統(tǒng)，即水循環(huán)系統(tǒng)和蒸汽循環(huán)系統(tǒng)，可防止蒸汽受放射性污染放射性污染壓水堆壓水堆核電廠的系統(tǒng)核電廠的系統(tǒng) 組成：核島組成：核島 + + 常規(guī)島常規(guī)島 + + 輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng) + + 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) + + 安全系統(tǒng)安

16、全系統(tǒng) n核島的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)核島的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng) n一回路系統(tǒng)一回路系統(tǒng)n化學(xué)和容積控制系統(tǒng)：化學(xué)和容積控制系統(tǒng)：n余熱排出系統(tǒng)余熱排出系統(tǒng)/ /停堆冷卻系停堆冷卻系統(tǒng)：停堆時導(dǎo)出余熱統(tǒng)：停堆時導(dǎo)出余熱n安全注射系統(tǒng)安全注射系統(tǒng)/ /緊急堆芯冷緊急堆芯冷卻系統(tǒng)卻系統(tǒng)n控制、保護和檢測系統(tǒng)控制、保護和檢測系統(tǒng)n常規(guī)島系統(tǒng)常規(guī)島系統(tǒng) n二回路系統(tǒng)：二回路系統(tǒng)：n循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)n電氣系統(tǒng)及廠用電電氣系統(tǒng)及廠用電設(shè)備設(shè)備 核電站的安全性核電站的安全性 防止核泄漏的四道屏障防止核泄漏的四道屏障 燃料芯塊燃料芯塊： 核裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)核裂變產(chǎn)生的放射性物質(zhì)98%98%以上滯留在二以上滯

17、留在二氧化鈾芯塊中氧化鈾芯塊中, ,不會釋放出來不會釋放出來 燃料元件包殼燃料元件包殼：燃料芯塊密封在鋯合金包殼內(nèi)：燃料芯塊密封在鋯合金包殼內(nèi), ,防止放防止放射性物質(zhì)進入一回路水中射性物質(zhì)進入一回路水中 一回路管道和容器一回路管道和容器：整個一回路：整個一回路 都是耐高壓的都是耐高壓的, ,放射性放射性物質(zhì)不會漏到反應(yīng)堆廠房中物質(zhì)不會漏到反應(yīng)堆廠房中 安全殼安全殼：反應(yīng)堆廠房是一個高大的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土建：反應(yīng)堆廠房是一個高大的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土建筑筑, ,壁厚近一米壁厚近一米, ,內(nèi)表面加有內(nèi)表面加有6 6毫米厚的鋼襯毫米厚的鋼襯, ,防止放射性防止放射性物質(zhì)進入環(huán)境物質(zhì)進入環(huán)境 核電站的特點核電站的特點 優(yōu)點優(yōu)點 運行安全穩(wěn)定運行安全穩(wěn)定 節(jié)省煤、石油和天然氣節(jié)省煤、石油和天然氣 節(jié)省燃料的運輸費節(jié)省燃料的運輸費 反應(yīng)堆不需要空氣助燃，可建在地下水下和高山頂上反應(yīng)堆不需要空氣助燃，可建在地下水下和高山頂上 對環(huán)境影響小，無溫室效應(yīng)對環(huán)境