火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)動(dòng)力工程系

宋長(zhǎng)華副教授1專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華一、火力發(fā)電概述1.1火力發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程1.2世界電力工業(yè)的發(fā)展1.3我國(guó)電力工業(yè)概況2專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華主要內(nèi)容一、火力發(fā)電概述二、火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)提高超臨界火電機(jī)組效率燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電技術(shù)潔凈煤燃燒發(fā)電技術(shù)燃煤磁流體發(fā)電技術(shù)空冷發(fā)電技術(shù)火電廠計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

三、新能源發(fā)電技術(shù)3專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

1.1火力發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程火力發(fā)電廠概念:就能量轉(zhuǎn)換的形式而言，火力發(fā)電機(jī)組的作用是將燃料（煤、石油、天然氣）的化學(xué)能經(jīng)燃燒釋放出熱能，再進(jìn)一步將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔??；痣姀S外景其發(fā)電方式有:汽輪機(jī)發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電及內(nèi)燃機(jī)發(fā)電三種。其中汽輪機(jī)發(fā)電所占比例最大，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電近年來(lái)有所發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電比例最小?；痣姀S(汽輪機(jī))能量轉(zhuǎn)換過(guò)程與三大主機(jī)作用如下：

鍋爐：燃料化學(xué)能→蒸汽熱能汽輪機(jī)：蒸汽熱能→機(jī)械能,外形圖,結(jié)構(gòu)圖

發(fā)電機(jī)：機(jī)械能→電能火力發(fā)電廠原理和生產(chǎn)過(guò)程示意圖和火電廠分類（按蒸汽參數(shù)）4專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華1.2世界電力工業(yè)的發(fā)展

電力工業(yè)回顧發(fā)電量、發(fā)電裝機(jī)容量及其地區(qū)分布用電量及其構(gòu)成的變化世界電力發(fā)展概況和預(yù)測(cè)5專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華90年代后，電力發(fā)展三個(gè)突出的動(dòng)向

世界發(fā)電量的年增長(zhǎng)率趨緩，而一些發(fā)展中國(guó)家，特別是亞洲國(guó)家仍維持較高的電力增長(zhǎng)速度；電力技術(shù)的發(fā)展向效率、環(huán)保的更高目標(biāo)邁進(jìn)；電業(yè)管理體制和經(jīng)營(yíng)方式發(fā)生變革，由壟斷經(jīng)營(yíng)逐步轉(zhuǎn)向市場(chǎng)開放。

6專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華1.3我國(guó)電力工業(yè)概況我國(guó)能源形勢(shì)我國(guó)電力工業(yè)起源與發(fā)展我國(guó)電力工業(yè)與國(guó)外差距我國(guó)火電（集控室圖）設(shè)備生產(chǎn)歷程7專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華二、火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)2.1提高超臨界火電機(jī)組效率

2.1.1提高初參數(shù)，采用超超臨界

初參數(shù)的提高主要受金屬材料在高溫下性能是否穩(wěn)定的限制，目前，超臨界機(jī)組初溫可達(dá)538℃～576℃。隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，耐高溫性能材料的不斷出現(xiàn)，初溫可提高到600℃～700℃。如日本東芝公司1980年著手開發(fā)兩臺(tái)0型兩段再熱的700MW超超臨界汽輪機(jī)，并相繼于1989年和1990年投產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到提高發(fā)電端熱效率5％的預(yù)期目標(biāo)，即發(fā)電端效率為41％，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在140分鐘內(nèi)啟動(dòng)的設(shè)計(jì)要求，且可在帶10％額定負(fù)荷運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，該公司正推進(jìn)1型（30．99MPa、593／593／593℃）、2型（34．52MPa、650／593／593℃）機(jī)組的實(shí)用化研究。據(jù)推算，超超臨界機(jī)組的供電煤耗可降低到279g／kWh。

8專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華超臨界火電機(jī)組概況世界第一臺(tái)125MW超臨界機(jī)組于1959年4月在美國(guó)投運(yùn),至今已有近40年的歷史，目前超臨界機(jī)組最大單機(jī)容量為1300MW，在美國(guó)、日本及俄國(guó)，超臨界機(jī)組占火電容量的50%以上。目前，國(guó)際上已經(jīng)投運(yùn)了單機(jī)在800MW以上火電機(jī)組的國(guó)家主要有美國(guó)、日本、原蘇聯(lián)和德國(guó)等。我國(guó)超臨界機(jī)組現(xiàn)已投運(yùn)或正在安裝的有6

000

MW（有300MW、500MW及600MW機(jī)組共14臺(tái)），大都是進(jìn)口設(shè)備，最大單機(jī)容量為900

MW。目前國(guó)內(nèi)還不具備整套設(shè)計(jì)和制造超臨界機(jī)組的能力。河南華能沁北電廠2×600MW工程作為國(guó)產(chǎn)超臨界機(jī)組示范電站，主機(jī)招標(biāo)鍋爐由東方鍋爐廠中標(biāo)，汽輪發(fā)電機(jī)組由哈爾濱動(dòng)力集團(tuán)中標(biāo)；發(fā)電機(jī)由上汽發(fā)電集團(tuán)中標(biāo)；該工程于2004年9月投產(chǎn)。上海外高橋電廠2×900MW機(jī)組于2004年5月投產(chǎn).9專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華超臨界機(jī)組發(fā)展世界第一臺(tái)，1959年（美國(guó)），125MW，31MPa,621/566/566℃。目前單機(jī)容量最大（美國(guó)）1300MW，26.5MPa,538/538℃，共有六臺(tái)，第一臺(tái)1969投產(chǎn)。目前參數(shù)最高的是（美國(guó)西屋公司制造）325MW，34.3MPa,649/566/566℃，二次再熱,1959年投產(chǎn)。歐洲幾大發(fā)電集團(tuán)正合作攻關(guān)蒸汽溫度為700℃的燃煤機(jī)組.2015達(dá)到40MPa/700/720℃10專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

超臨界、超超臨界機(jī)組的特點(diǎn)

機(jī)組熱效率高(與同容量亞臨界火電機(jī)組比較，超臨界機(jī)組可提高效率2-2.5%，超超臨界機(jī)組可提高效率約5%,供電煤耗可降低到279g/Kw.h)，可靠性好，環(huán)保指標(biāo)先進(jìn)；可復(fù)合變壓運(yùn)行，調(diào)峰性能好；（1）在低負(fù)荷時(shí)效率高；（2）具有良好的啟動(dòng)性能；（3）具有良好的負(fù)荷適應(yīng)性。蒸汽壓力高，蒸汽比容小，汽輪機(jī)葉片短，加之級(jí)問(wèn)壓差大，影響內(nèi)效率，因而超臨界及超超臨界參數(shù)更適于大容量機(jī)組。11專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

超臨界機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)新鋼種的研究開發(fā)新鋼種的開發(fā)與應(yīng)用；調(diào)峰運(yùn)行問(wèn)題；材料的研究與國(guó)產(chǎn)化。超臨界壓力鍋爐的關(guān)鍵技術(shù)超臨界壓力汽輪機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)其它關(guān)鍵技術(shù)汽水化學(xué)工況；輔助設(shè)備；自動(dòng)控制技術(shù)；運(yùn)行技術(shù)。12專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.1.2采用高性能汽輪機(jī)

汽輪機(jī)制造技術(shù)已很成熟，但仍有進(jìn)一步提高其效率的空間，主要有以下三種途徑：

(1)首先是進(jìn)一步增加末級(jí)葉片的環(huán)形排汽面積，從而達(dá)到減小排汽損失的目的。末級(jí)葉片的環(huán)形排汽面積取決于葉片高度，后者受制于材料的耐離心力強(qiáng)度。日本700MW機(jī)組已成功采用鈦制1．016M的長(zhǎng)葉片，它比目前通常采用的12Cr鋼制的0．842M的葉片增加了離心力強(qiáng)度，排汽面積增加了40％，由于降低了排汽損失，效率提高1．6％。

(2)其次是采用減少二次流損失的葉柵。葉柵汽道中的二次流會(huì)干擾工作的主汽流產(chǎn)生較大的能量損失，要進(jìn)一步研制新型葉柵，以減少二次流損失。

(3)最后是減少汽輪機(jī)內(nèi)部漏汽損失。汽輪機(jī)隔板與軸間、動(dòng)葉頂部與汽缸、動(dòng)葉與隔板間均有一定間隙。這些部位均裝有汽封，以減少漏汽損失。要研制新型汽封件以減少漏汽損失。13專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華建設(shè)有大容量火電機(jī)組群的大電廠

世界上2000MW以上大型火電廠有82座，其中4000MW以上的5座，3001MW～4000MW的24座2501～3000MW的24座，2000～2500刪的有29座。世界最大的燃褐煤和燃煙煤的火電廠分別是波蘭的貝爾哈托夫電廠和南非的肯達(dá)爾電廠，最大的燃?xì)夂腿加碗姀S分別是俄羅斯的蘇爾古特第二火電廠和日本鹿島火電廠，其裝機(jī)容量分別為4320MW／4116MW，4800MW和4400MW我國(guó)目前最大的火力發(fā)電廠———浙江北侖發(fā)電廠終于全面建成；該廠總裝機(jī)容量達(dá)360萬(wàn)千瓦。（共6臺(tái)600MW機(jī)組）14專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.2燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

（CombinedCvcle，簡(jiǎn)稱CC或GTCC）聯(lián)合循環(huán):就是把在中低溫區(qū)工作的蒸汽輪機(jī)的朗肯（Rankine）循環(huán)和在高溫區(qū)工作的燃?xì)廨啓C(jī)的布雷登（Brayton）循環(huán)的疊置，組成一個(gè)總能系統(tǒng)循環(huán)，由于它有很高的燃?xì)獬鯗兀?200℃～1500℃）和蒸汽作功后很低的終溫（30～40℃），實(shí)現(xiàn)了熱能的梯級(jí)利用，使總的循環(huán)效率很高。15專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.2.1燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)

熱效率高，目前為50%～55%，2000年以后渴望達(dá)到60%～61%；低污染，環(huán)保性能好；運(yùn)行靈活，可靠性高，可日啟停、調(diào)峰性能好；單位容量投資較低，簡(jiǎn)單燃?xì)廨啓C(jī)每千瓦投資為l00～300美元／kW，汽輪發(fā)電機(jī)組為600～1000美元／kW，而聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組為280～530美元／kW；標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)，建設(shè)周期短，可分階段建設(shè)，一年內(nèi)即可發(fā)出60％～70％額定負(fù)荷；占地少，僅為PC＋FGD發(fā)電廠占地的1／3；節(jié)水，為同容量常規(guī)電站用水量的1／3；16專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.2.2聯(lián)合循環(huán)機(jī)組舉例

電站\項(xiàng)目燃機(jī)型號(hào)出力MW燃料供電效率%投運(yùn)日期日本輔助Futtsu電站14×STAG109E

2000LNG48.51985土耳其Ambarbi

1350天然氣52.51991韓國(guó)Seoinchon電站8×STAG107F1910天然氣541992香港BlaokPoink電站8×PG9311FA擬擴(kuò)到600天然氣54（設(shè)計(jì)）52.9（當(dāng)?shù)兀?996英國(guó)Didcot電站4×V94.31350天然氣55.51996我國(guó)大陸以煤為主要發(fā)電一次能源，目前聯(lián)合循環(huán)機(jī)組容量?jī)H占全國(guó)發(fā)電容量的1．5％。17專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.3多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電技術(shù)

2.3.1熱電聯(lián)產(chǎn)

指的是火電機(jī)組在發(fā)電的同時(shí)，用抽汽或背壓機(jī)組的排汽進(jìn)行供熱，由于實(shí)現(xiàn)了熱能的梯級(jí)利用，其總的能源利用率為70％～80％。如果聯(lián)合循環(huán)機(jī)組用于熱電聯(lián)產(chǎn)，即高作功能力的燃?xì)猓?000℃以上）在燃?xì)廨啓C(jī)中做功，其排氣在余熱鍋爐中產(chǎn)生中等作功能力的蒸汽（500℃以上），驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)繼續(xù)做功，其低作功能力的抽汽或排汽用于工業(yè)或生活用汽用熱，形成聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)（圖），其總的能源利用率可達(dá)80％～90％（理論極限為93％）。熱電聯(lián)產(chǎn)比熱電分產(chǎn)可節(jié)約能源30％左右。我國(guó)有50萬(wàn)臺(tái)工業(yè)鍋爐，年耗煤4億噸，平均容量2．28噸／時(shí)，如果其供熱量的一半由熱電聯(lián)產(chǎn)供給，則年可節(jié)煤1．2億噸。

18專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.3.2熱、電、冷三聯(lián)產(chǎn)熱電冷三聯(lián)產(chǎn):指鍋爐產(chǎn)生的蒸汽在背壓汽輪機(jī)或抽汽汽輪機(jī)發(fā)電，其排汽或抽汽，除滿足各種熱負(fù)荷外，還可做吸收式制冷機(jī)的工作蒸汽，生產(chǎn)6～8℃冷水用于空調(diào)或工藝?yán)鋮s.熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)：（1）蒸汽不在降壓或經(jīng)減溫減壓后供熱，而是先發(fā)電，然后用抽汽或排汽滿足供熱、制冷的需要，可提高能源利用率；（2）增大背壓機(jī)負(fù)荷率，增加機(jī)組發(fā)電，減少冷凝損失，降低煤耗；（3）保證生產(chǎn)工藝，改善生活質(zhì)量，減少?gòu)臉I(yè)人員，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；代替數(shù)量大、型式多的分散空調(diào)，改善環(huán)境景觀，避免“熱島”現(xiàn)象。19專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.3.3熱、電、煤氣三聯(lián)產(chǎn)煤中揮發(fā)份和部分固定碳受熱后氣化，產(chǎn)生城市煤氣供萬(wàn)人城鎮(zhèn)民用，焦碳送CFBC鍋爐中燃燒產(chǎn)生蒸汽，用于熱電聯(lián)產(chǎn)。此外，在電廠中安裝蓄熱器回收排熱或機(jī)組起停過(guò)程中排汽，可對(duì)熱負(fù)荷移峰填谷；可增加尖峰發(fā)電力出力，提高能源利用率和機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行水平。還有一種雙背壓凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)，是通過(guò)凝結(jié)水串聯(lián)通過(guò)凝汽器的兩個(gè)部分，形成兩個(gè)不同的背壓。由于改善了蒸汽熱負(fù)荷的不均勻性，使其平均背壓低于傳統(tǒng)的單背壓汽輪機(jī)的背壓，可提高循環(huán)熱效率。20專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.3.4燃?xì)廨啓C(jī)高效熱力循環(huán)

a)程式雙流體熱力循環(huán)（回注蒸汽的燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)）

指余熱鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽，與壓氣機(jī)來(lái)的高溫高壓空氣一起進(jìn)入燃燒室，燃料燃燒產(chǎn)生的燃?xì)夂捅患訜岬饺細(xì)獬鯗氐恼羝黄疬M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)中作功，形成燃?xì)?、蒸汽在同一臺(tái)燃機(jī)中膨脹作功的雙流體熱力循環(huán)。該循環(huán)燃機(jī)功率增大，循環(huán)效率提高；對(duì)燃?xì)馊~片冷卻效果好，沒有蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)化；可降低NOx排放。21專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華b)濕空氣透平（HAT）循環(huán)（蒸發(fā)-回?zé)崾诫p流體循環(huán)）

指軟化水經(jīng)燃機(jī)排氣加熱后噴人壓氣機(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。

22專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.4煤炭潔凈燃燒發(fā)電技術(shù)

火力發(fā)電發(fā)展至今，其一次能源仍以煤為主。如我國(guó)煤炭在一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)中占了大頭，同時(shí)煤電在電力裝機(jī)總?cè)萘恐姓剂?5％.燃煤發(fā)電目前存在著兩個(gè)突出的問(wèn)題：一是燃煤技術(shù)有待改善，煤的利用率要進(jìn)一步提高；二是煤燃燒除放出熱量外，還會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染環(huán)境的排放物。我國(guó)煙塵排放量的70％、二氧化硫排放量的90％都來(lái)自燃煤。

潔凈煤技術(shù)（CCT-CleanCoalTechno1ogy），指的是在利用煤炭發(fā)揮一次能源最大作用的同時(shí)，污染環(huán)境的氣、固、液態(tài)排放量最少；也可定義為減少污染、提高效率的煤炭開采加工、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化、燃燒、污染控制、綜合利用等技術(shù)的總稱。它是以三E為目標(biāo)（經(jīng)濟(jì)Economics，環(huán)境Enviroment，效率Efficieney），是先進(jìn)、清潔的“綠色煤電”。23專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

煤炭利用引起污染的種類生產(chǎn)環(huán)節(jié)：排放污染物及危害開采：氣態(tài)(煤層瓦斯CH4、CO2、氯氟烷烴等溫室氣體)固態(tài)(矸石)液態(tài)(煤泥水、礦井水）運(yùn)輸：煤中灰份、石、雜質(zhì)燃燒：氣態(tài)（塵埃、SO2、NOX、CO2、二惡英）固態(tài)（灰渣）液態(tài)（沖灰渣水）

24專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

煤炭清潔、高效利用方法分類

燃燒前處理（源處理）指在開采到用戶使用前這一階段煤的處理方法；燃燒中清潔利用（過(guò)程處理）主要指流化床燃燒技術(shù)（FBC：Fluidized-bedCombustion）；整體煤氣化蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)（IGCC：IntegratedGasificationCombined

Cycle）；整體煤氣化燃料電池（IGFC：IntegratedGasificationFuelCell）、磁流體發(fā)電技術(shù)；爐內(nèi)脫硫：爐內(nèi)噴鈣脫硫，噴鈣加尾部增濕活化脫硫；爐內(nèi)脫硝：低NOx燃燒器、低溫燃燒、整體分級(jí)燃燒、回氣再循環(huán)、再燃燒技術(shù)等；燃燒后清潔處理（煙氣凈化）；包括除塵、脫硫、脫硝、廢水處理及零排放，廢水資源化和干除渣、灰渣分除及綜合利用。25專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.4.1燃燒前的煤炭加工和轉(zhuǎn)化技術(shù)

煤炭加工技術(shù):是指在煤炭燃燒之前，以物理方法為主對(duì)其進(jìn)行加工的各類技術(shù)，主要包括洗選、型煤、水煤漿技術(shù)。煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù):是指在燃燒之前對(duì)煤進(jìn)行改質(zhì)反應(yīng)，包括煤氣化和液化兩種。洗選處理:型煤加工:水煤漿:煤炭氣化:煤炭液化:

26專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.4.2燃燒中凈化技術(shù)

燃燒中凈化技術(shù):是指燃料在燃燒過(guò)程中提高效率減少污染排放的技術(shù)，它是潔凈煤技術(shù)的重要組成部分，由五項(xiàng)技術(shù)組成。先進(jìn)的燃燒器:循環(huán)流化床技術(shù)（CFBC）:增壓流化床聯(lián)合循環(huán)技術(shù)（PFBC－CC）:整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)（IGCC）:

直接燃用超凈煤粉的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)技術(shù)（CEN－CC）

27專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華(1)流化床燃燒技術(shù)FBC

定義及分類

把8mm以下的煤粒和脫硫劑石灰石，加入燃燒室床層上，在通過(guò)布置在爐底的布風(fēng)板送出的高速氣流作用下，形成流態(tài)化翻滾的懸浮層，進(jìn)行流化燃燒，同時(shí)完成脫硫，這種燃燒技術(shù)叫流化床燃燒技術(shù)。按燃燒室運(yùn)行壓力的不同，分為常壓流化床AFBC（AtmosphericFluidized-bedCombustion）和增壓流化床PFBC（PressurizedFBC）；按流化速度和床料流化狀態(tài)不同，二者又可分為鼓泡床BFBC（BubblingFBC）和循環(huán)流化床CFBC（CireulaiingFBC）。28專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華流化床燃燒方式的特點(diǎn)

清潔燃燒，低污染排放，環(huán)保性能好;燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合于中、低硫煤;燃燒效率高;負(fù)荷適應(yīng)性好;灰渣綜合利用好;PFBC還有結(jié)構(gòu)緊湊、鍋爐尺寸小的特點(diǎn).29專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

FBC技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展情況

1921年弗里茨·溫克勤（FritzWink1er）建立了世界第一臺(tái)小型流化床燃燒試驗(yàn)臺(tái)，60年代中期，第一臺(tái)FBC鍋爐在美國(guó)投入運(yùn)行;BFBC的“世界之最”為芬蘭Rauba1anii熱電站的295MW機(jī)組，日本竹原電廠2號(hào)機(jī)（350MW）燃油爐正改為BFBC,屆時(shí)將成為世界最大BFBC；CFBC的最大機(jī)組為法國(guó)stein公司為法國(guó)Gardanne電站改造煤粉爐而制造的一臺(tái)900t／h（配250MW機(jī)組）CFBC,2000年實(shí)現(xiàn)600MW的CFBC；我國(guó)自60年代初開始研究與應(yīng)用FBC技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)FBC鍋爐制造廠家有22家;410t／hCFBC裝于四川內(nèi)江高壩電廠，已于1996年投人生產(chǎn)；國(guó)家電力公司在內(nèi)江正建設(shè)一座300MWCFBC鍋爐示范電站。30專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華（2）增壓流化床PFBC進(jìn)一步提高高溫?zé)煔獬龎m裝置的除塵效率，減少燃機(jī)葉片磨損，如研制高效陶瓷過(guò)濾器；第二代PFB以2G-PFBC）的開發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)，自動(dòng)控制裝置及PFBC關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化；提高脫硫劑利用率，實(shí)現(xiàn)低Ca／S比下達(dá)到高脫硫效率的目的；脫硫、脫硝、床溫及Ca／S間的最佳配合；開發(fā)增壓循環(huán)流化床PCFB的研究，它運(yùn)行費(fèi)用低，適于高硫煤，可降低Ca／S；PFBC大型化及CFBC-CC聯(lián)合循環(huán)的研究；濕式給料機(jī)和干渣排出裝置的開發(fā)，保證最佳粒度匹配，減少滲水量；保證在爐內(nèi)壓力下灰渣的連續(xù)穩(wěn)定排除。31專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華(3)煤整體氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)IGCC

發(fā)電原理

煤經(jīng)過(guò)氣化和凈化后，固體燃料已轉(zhuǎn)化成清潔氣體燃料，以此驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，再用排出的高溫燃?xì)膺M(jìn)入鍋爐，產(chǎn)生蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，形成燃?xì)馀c蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（圖）。

IGCC的特點(diǎn)（1）熱效率高，其效率比煤粉爐高10％以上，可達(dá)40％～50％;（2）污染排放少，環(huán)保性能優(yōu)良；脫硫率98％～99％，NOx及CO2排放減少；

（3）燃料適應(yīng)性強(qiáng)，同一電站設(shè)備可燃用多種燃料，對(duì)高硫煤有獨(dú)特的適應(yīng)性;（4）容量可大型化，單位造價(jià)不斷降低;（5）調(diào)峰性能好，起停機(jī)時(shí)間短;32專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

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.33專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

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).34專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.5燃煤磁流體發(fā)電技術(shù)

磁流體發(fā)電原理是：高溫導(dǎo)電氣體（等離子體）高速切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。燃煤磁流體發(fā)電是在煤燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵刑砑与婋x種子鉀，然后通過(guò)磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)出直流電，再逆變成交流電；排出的煙氣溫度仍很高，進(jìn)入下游余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。(流程圖)優(yōu)點(diǎn)：聯(lián)合循環(huán)發(fā)電熱效率高，可達(dá)55％；由于添加的電離種子鉀與硫反應(yīng)生成鉀的硫化物，回收種子時(shí)起到了自動(dòng)脫硫的作用；磁流體發(fā)電部分無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，高溫設(shè)備可通水冷卻，機(jī)械強(qiáng)度易得到保證；磁流體發(fā)電不象汽輪機(jī)發(fā)電那樣需要冷凝排汽的冷卻水，因而可節(jié)約大量用水。我國(guó)是較早開發(fā)此技術(shù)的國(guó)家之一，該技術(shù)1986年列入國(guó)家高技術(shù)計(jì)劃，目前已有25MW試驗(yàn)基地。35專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.6空冷發(fā)電技術(shù)

一般汽輪機(jī)的排汽進(jìn)入凝汽器，由循環(huán)冷卻水對(duì)排汽進(jìn)行冷卻，使其凝結(jié)成水。這種冷卻方式需要大量循環(huán)水，一個(gè)1000MW大型火電廠每天用水量約500萬(wàn)噸，耗水量約10萬(wàn)噸，相當(dāng)于一座中等城市的日用水量。在缺水和少水地區(qū)，這一水冷方式難以實(shí)現(xiàn)。它有直接空冷與間接空冷兩種：所謂直接空冷是汽輪機(jī)排汽進(jìn)入空冷散熱器，用空氣直接冷卻排汽；間接冷卻是用空氣來(lái)冷卻循環(huán)凝結(jié)水，再用冷卻后的循環(huán)凝結(jié)水與排汽直接接觸冷凝排汽。我國(guó)已能自行制造200MW間接空冷機(jī)組，并于1993年在內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)電廠投運(yùn)4臺(tái)。36專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.7火電廠計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)在火電廠應(yīng)用的研究始于上世紀(jì)六十年代初，七十年代由于計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)展才取得實(shí)際應(yīng)用。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)仍處于不斷發(fā)展之中，起初，計(jì)算機(jī)只是起巡回檢測(cè)、越限報(bào)警、自動(dòng)顯示、打印制表等作用。后來(lái)，計(jì)算機(jī)可用于直接數(shù)字控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)局部最優(yōu)控制，現(xiàn)在已能實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的最優(yōu)控制。2.7.1計(jì)算機(jī)控制功能安全監(jiān)視、數(shù)據(jù)處理:包括巡回檢測(cè)、參數(shù)處理、越限報(bào)警、參數(shù)顯示、制表打印、性能計(jì)算等。

正常調(diào)節(jié):正常運(yùn)行時(shí)，對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等主輔設(shè)備進(jìn)行直接或間接調(diào)節(jié)。

管理計(jì)算:對(duì)生產(chǎn)過(guò)程可按數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，尋找最優(yōu)工況，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制.

事故處理:對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和趨勢(shì)預(yù)報(bào)，事故發(fā)生時(shí)進(jìn)行分析和處理，并記錄下事故時(shí)的設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)，供分析事故用。

機(jī)組啟停:按編好的程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)或停機(jī)。

37專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2.7.2計(jì)算機(jī)控制方式集中控制:是指一臺(tái)發(fā)電機(jī)組或全廠各臺(tái)機(jī)組的監(jiān)視、控制及管理都集中于一臺(tái)或兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上，這一方式簡(jiǎn)單。

分散控制:把控制任務(wù)分散在下層各臺(tái)微型計(jì)算機(jī)上，在上層設(shè)置小型或中型機(jī)進(jìn)行總的管理，形成分散控制系統(tǒng)（DCS），這是一種很有前途的控制方式。

2.7.3:計(jì)算機(jī)控制有以下優(yōu)點(diǎn)：提高運(yùn)行效率及運(yùn)行穩(wěn)定性；減少和避免重大事故，延長(zhǎng)設(shè)備壽命；減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少運(yùn)行人員。2.8其它技術(shù)

火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展必須遵循高經(jīng)濟(jì)性、高環(huán)保性的原則。除上述幾個(gè)方面的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)外，人們還應(yīng)在提高本體設(shè)備（鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)）及輔助設(shè)備（各種泵、風(fēng)機(jī)、煤粉制備、高加、低加、除氧器、凝汽器等）運(yùn)行可靠性及自動(dòng)化水平方面繼續(xù)努力。

38專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華三、可再生能源和新能源發(fā)電技術(shù)

3.1太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)圖太陽(yáng)能是無(wú)盡、無(wú)污染的巨大能源，是無(wú)私的“能源之母”。太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能源約為500萬(wàn)噸標(biāo)煤，一年為170萬(wàn)億噸標(biāo)煤，相當(dāng)于全世界人類能耗量的3萬(wàn)多倍;我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，約2／3地區(qū)年平均日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)，每年太陽(yáng)能輻射總量約在（3．3～8．4）×l03×103kJ／m2，適合于安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備（圖）;太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)包括光伏發(fā)電技術(shù)（PV）和太陽(yáng)熱發(fā)電技術(shù)（圖）.住宅太陽(yáng)能發(fā)電圖2

39專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.2風(fēng)力發(fā)電技術(shù)（圖）

風(fēng)能是太陽(yáng)能另一種表現(xiàn)形式，是因地球各部分受熱不均引起空氣運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量，風(fēng)能是清潔的可再生資源，它分布面廣，適于建設(shè)分散式電源，而數(shù)量多的風(fēng)力發(fā)電機(jī)又是旅游資源。目前風(fēng)力機(jī)之最為美國(guó)CE公司生產(chǎn)的“超級(jí)風(fēng)力機(jī)”，單機(jī)功率7．3MW，風(fēng)車直徑11.2m。風(fēng)力發(fā)電經(jīng)歷了從獨(dú)立系統(tǒng)到并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，大規(guī)模風(fēng)力田的建設(shè)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家風(fēng)電發(fā)展的主要形式。目前，風(fēng)力田建設(shè)投資已降至1000美元/kW，低于核電投資且建設(shè)時(shí)間可少于一年，其成本與煤電成本接近，因而具有很大的競(jìng)爭(zhēng)潛力。40專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華世界風(fēng)電2000年世界風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量為1780萬(wàn)千瓦，而2001年則達(dá)到2330萬(wàn)千瓦，年增長(zhǎng)率達(dá)30％。在工業(yè)化國(guó)家發(fā)展尤為迅速，并且風(fēng)電成本也急劇下降。美國(guó)風(fēng)力發(fā)電的成本80年代初為每千瓦時(shí)35美分，到2001年則降低為每千瓦時(shí)4美分。世界上最大的風(fēng)力田位于美國(guó)加利福尼亞州，年發(fā)電約221×108kW.h。在風(fēng)力發(fā)電方面，德國(guó)處于世界第一。德國(guó)2001年總裝機(jī)容量達(dá)到875萬(wàn)千瓦，占世界風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量的1／3。美國(guó)為420萬(wàn)千瓦，居世界第二位。西班牙為310萬(wàn)千瓦，占第三位。丹麥第四，為250萬(wàn)千瓦。預(yù)計(jì)到2004年，德國(guó)的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量還可再增加500萬(wàn)千瓦，風(fēng)電將可滿足德國(guó)電力總需求的10％。德國(guó)計(jì)劃30年后用風(fēng)力發(fā)電取代核電，風(fēng)力發(fā)電在德國(guó)供電系統(tǒng)中的比重將占到25%。

41專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華我國(guó)風(fēng)力發(fā)電我國(guó)獨(dú)立風(fēng)電裝置有10多萬(wàn)臺(tái)，總?cè)萘?60MW左右，80%以上在內(nèi)蒙古。80年代中后期以來(lái)，聯(lián)網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)迅速發(fā)展，全國(guó)共建成20多個(gè)聯(lián)網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)，容量234MW。新疆達(dá)板城風(fēng)電二場(chǎng)是我國(guó)目前最大的聯(lián)網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)，我國(guó)自行研制的7.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已經(jīng)投入運(yùn)行。到2005年,全國(guó)風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)150萬(wàn)千瓦左右。廣東惠來(lái)石碑山風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃建設(shè)167臺(tái)國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)容量600KW，合計(jì)容量100MW，為全國(guó)目前裝機(jī)容量最大的風(fēng)電場(chǎng)，總投資7億元。第一批風(fēng)機(jī)共25MW將于2005年初投運(yùn)，2006年底全部機(jī)組投產(chǎn)。風(fēng)力發(fā)電不會(huì)帶來(lái)氣、水、渣等方面的環(huán)境污染問(wèn)題，是我國(guó)大力提倡發(fā)展的新型能源。為此，我國(guó)將在全國(guó)啟動(dòng)20個(gè)10萬(wàn)千瓦以上的大型風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃，并首選了廣東惠來(lái)石碑山風(fēng)電場(chǎng)和江蘇如皋東風(fēng)電場(chǎng)作為示范項(xiàng)目提前啟動(dòng)。42專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.3燃料電池發(fā)電

美國(guó)每年投資數(shù)億元開發(fā)燃料電池，掌握了許多最先進(jìn)的技術(shù)。日本也大力開展燃料電池及發(fā)電技術(shù)的研究，僅磷酸型燃料電池(PAFC)發(fā)電裝機(jī)就已超過(guò)30MW。加拿大、韓國(guó)以及歐洲許多國(guó)家也在燃料電池的研究與應(yīng)用上取得了很大進(jìn)展。90年代中期以來(lái)，我國(guó)在PEMFC燃料電池研究方面取得了較大的進(jìn)展。燃料電池技術(shù)列入了國(guó)家”九五“科技攻關(guān)項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院”九五“應(yīng)用研究與發(fā)展重大項(xiàng)目，其研究目標(biāo)直指國(guó)際水平。43專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華燃料電池及發(fā)電優(yōu)點(diǎn)

①效率高；②污染物接近零排放，低噪音發(fā)電，是理想的清潔能源；③省水,占地少,重量輕，適合用作分散式電源燃料電池應(yīng)用范圍

①用于發(fā)電;②軍事和宇航業(yè)，用于潛艇能源;③其它移動(dòng)式電源、不停電電源等.44專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.4地?zé)崮馨l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用階段。美國(guó)擁有世界上最大的蓋塞斯地?zé)岚l(fā)電站，裝機(jī)容量達(dá)2080MW。菲律賓的地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量也高達(dá)1050MW，占該國(guó)電力裝機(jī)總?cè)萘康?5%。目前全世界地?zé)岚l(fā)電站約有300座，總裝機(jī)容量接近10000MW，分布在20多個(gè)國(guó)家，其中美國(guó)占40%。

我國(guó)地?zé)岚l(fā)電站總裝機(jī)容量30MW左右，其中西藏羊八井（1萬(wàn)KW）、那曲、郎久三個(gè)地?zé)犭娬疽?guī)模較大。45專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.5海洋能發(fā)電

目前，世界各地已建成了許多潮汐電站，其中規(guī)模最大的是法國(guó)的郎斯電站，裝機(jī)容量240MW。規(guī)模較大的還有加拿大的安那波利斯電站、中國(guó)的江廈電站和幸福洋電站、原蘇聯(lián)的基斯洛電站等。目前我國(guó)共有八座潮汐電站建成運(yùn)行，容量5.4×104kW.h，最大的是80年代建成的浙江江廈電站，裝機(jī)容量3.2MW。46專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.6生物質(zhì)能發(fā)電圖生物質(zhì)能發(fā)電包括垃圾焚燒發(fā)電、沼氣發(fā)電、薪材發(fā)電和水煤氣發(fā)電。城市垃圾發(fā)電是30年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，最先利用垃圾發(fā)電的是德國(guó)和美國(guó)。目前，美國(guó)垃圾焚燒發(fā)電約占總垃圾處理量的40%，已建立了幾百座垃圾電站，其中底特律市擁有世界上最大的日處理垃圾4000t的垃圾發(fā)電廠。日本城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)發(fā)展更快，垃圾焚燒處理的比例已接近100%。生物能發(fā)電在我國(guó)尚處于起步階段，蔗渣/稻殼燃燒發(fā)電、稻殼氣化發(fā)電和沼氣發(fā)電等技術(shù)已得到應(yīng)用，總裝機(jī)約800MW。深圳垃圾發(fā)電廠（圖）已運(yùn)行了七年，為垃圾發(fā)電在我國(guó)的發(fā)展積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，這將為解決我國(guó)城市垃圾處理問(wèn)題帶來(lái)新的希望和契機(jī)。47專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.7核能發(fā)電

3.7.1世界核電發(fā)展現(xiàn)狀與優(yōu)點(diǎn)蓬勃發(fā)展的世界核電：自從1954年蘇聯(lián)第一座5MW試驗(yàn)性核電廠投入運(yùn)行以來(lái)，核電在許多國(guó)家和地區(qū)已承擔(dān)基本負(fù)荷，目前世界上30多個(gè)國(guó)家己運(yùn)行核電機(jī)組441座，總裝機(jī)容量3.6W億KW，核電已占世界總發(fā)電量的20％。從已運(yùn)行的核電站裝機(jī)容量來(lái)看美國(guó)居首位，裝機(jī)容量占全世界的四分之一，其次是法國(guó)、日本、德國(guó)和俄羅斯。從發(fā)展速度來(lái)看法國(guó)、日本和韓國(guó)保持著較高的發(fā)展速度，目前法國(guó)核能發(fā)電量已占總發(fā)電量的80%。預(yù)計(jì)到2030年，世界核電站總數(shù)將達(dá)到1000座，核發(fā)電量將占總發(fā)電量的三分之一，可以預(yù)期在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)核電將成為電力工業(yè)的支柱。48專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.7.2我國(guó)核電發(fā)展現(xiàn)狀和前景

我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的第一座核電站——秦山30萬(wàn)千瓦核電站（圖），自1991年12月15日并網(wǎng)發(fā)電來(lái)，已安全運(yùn)行十多年，累計(jì)發(fā)電200多億度。從法國(guó)引進(jìn)電功率為2×90萬(wàn)千瓦的廣東大亞灣核電站，于1993年投入運(yùn)行，兩座機(jī)組年發(fā)電量可達(dá)100億度。向巴基斯坦出口的恰希瑪核電站，電功率為30萬(wàn)千瓦，2000年并網(wǎng)發(fā)電，現(xiàn)正在穩(wěn)定運(yùn)行。我國(guó)也已成為核電站出口國(guó)。廣東嶺澳地區(qū)再建兩座90萬(wàn)千瓦級(jí)核電站已于2002－2003年分別投入運(yùn)行。秦山二期（圖）二座60萬(wàn)千瓦自行設(shè)計(jì)建造的商用核電站已于2002－2003年分別投入運(yùn)行。從加拿大引進(jìn)的秦山三期二座電功率為70萬(wàn)千瓦的重水堆核電機(jī)組也已于2002－2003年分別投入運(yùn)行。目前，正在建設(shè)的江蘇田灣兩座電功率100萬(wàn)千瓦的核電站，預(yù)計(jì)到2005年可投入運(yùn)行。因此到2005年我國(guó)核電運(yùn)行容量可達(dá)870萬(wàn)千瓦。根據(jù)國(guó)家和地方省級(jí)核電規(guī)劃，在2010－2020年山東省海陽(yáng)、廣東省嶺澳、陽(yáng)江、浙江省三門以及福建、江西和安徽等省均計(jì)劃建造百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站。國(guó)家計(jì)劃到2020年核電裝機(jī)容量將達(dá)3200萬(wàn)千瓦（20多座）；將核電占全國(guó)總體發(fā)電量的比例從目前的大約1%提高到5%左右。49專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華我國(guó)目前運(yùn)行和在建的核電站

電站凈功率(MWe)商運(yùn)日期

大亞灣19441993.7大亞灣29441994.1

田灣110002004.12田灣210002005.12嶺澳19352002.7嶺澳29352003.3秦山12791991.12秦山26102002.6秦山36102003.4秦山46652003.2秦山56652003.1150專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.7.3什么是核電站?將原子核裂變釋放的核能轉(zhuǎn)換成熱能，再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)和設(shè)施，通常稱為核電站。

(1)核電站反應(yīng)堆

壓水型反應(yīng)堆：——堆芯——堆內(nèi)構(gòu)件——壓力容器——控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)核電站動(dòng)力回路

一回路系統(tǒng)二回路系統(tǒng)其他輔助系統(tǒng)(3)核電站主要設(shè)備(流程圖)

——核反應(yīng)堆——蒸汽發(fā)生器——穩(wěn)壓器——主冷卻劑泵——汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組51專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.7.4核電站廠房

核電站廠房主要由反應(yīng)堆廠房（又稱安全殼廠房）、一回路輔助廠房、核燃料廠房、汽輪發(fā)電機(jī)廠房、主控制室、輸配電廠房、循環(huán)水廠房及三廢處理廠房等組成。3.7.5核電站的燃料循環(huán)特征

核燃料在核電站反應(yīng)堆年的燃燒方式與有機(jī)燃料的燃燒有著本質(zhì)的差別。52專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華世界上典型的商用核電站

沸水堆核電站重水堆核電站高溫氣冷堆核電站快中子增殖堆核電站核裂變電站的改進(jìn)和發(fā)展

追求更好的安全性不斷改善核電的經(jīng)濟(jì)性要滿足環(huán)境生態(tài)可持續(xù)發(fā)展要滿足資源利用可持續(xù)發(fā)展的要求滿足防核擴(kuò)散的要求53專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華2030年以前將開發(fā)幾種新型核電的反應(yīng)堆和燃料循環(huán)技術(shù)

超臨界水冷堆系統(tǒng)（SCWR）超高溫氣冷堆系統(tǒng)（VHTR）氣冷快堆系統(tǒng)（GFR）液態(tài)鈉冷卻快堆系統(tǒng)（SFR）54專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華3.7.4聚變核電站

熱核反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)及巨大聚變能的釋放，自然地促使人們?nèi)パ芯咳绾问咕圩兡艹掷m(xù)地釋放，成為人類可控制的能源。隨著受控?zé)岷肆炎兊幕A(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的飛速發(fā)展，各國(guó)正在大力投資設(shè)計(jì)建造大型的裂變實(shí)驗(yàn)裝置。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前大約有21個(gè)國(guó)家（包括中國(guó)）共建造了200余個(gè)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，同時(shí)設(shè)計(jì)研究了各種受控?zé)岷朔磻?yīng)堆發(fā)電裝置。按照國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆。地點(diǎn)將在西班牙、法國(guó)、加拿大或日本。熱核反應(yīng)堆是利用氫的同位素氘和氚的原子核實(shí)現(xiàn)核聚變的核反應(yīng)堆。用受控核聚變的的能量來(lái)發(fā)電具有能量釋放大，資源豐富、成本低，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。55專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華謝謝大家!

再見56專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華人均年用電量低于100kw·h的國(guó)家和地區(qū)有30個(gè)；在101～1000kw·h有53個(gè)，中國(guó)957kw·h；在1001～10000有109個(gè)；超過(guò)10000kw·h的有10個(gè)；挪威（3830kw··h／人）冰島（18934kw·h／人）加拿大（17455kw·h／人）瑞典（16421kw·h／人）芬蘭（15515kw·h／人）科威特（15368kw·h／人）盧森堡（15075kw·h／人）美國(guó)（12981kw·h／人）卡塔爾（11362kw·h／人）57專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華1999年一些國(guó)家的用電構(gòu)成國(guó)家全國(guó)用電量(億kW.h)工業(yè)交通運(yùn)輸農(nóng)業(yè)家庭生活商業(yè)及其他(%)美國(guó)3259336.10.1--32.930.9中國(guó)1103973.01.96.211.37.6日本923946.12.30.426.424.8俄羅斯814445.77.89.636.9德國(guó)482947.13.51.627.120.7加拿大496545.60.92.027.224.3法國(guó)381640.42.80.731.224.8英國(guó)317535.62.41.232.927.9意大利253750.83.21.723.121.2韓國(guó)222960.20.81.914.622.658專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華世界發(fā)電分類構(gòu)成圖159專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華裝機(jī)容量前十位的構(gòu)成情況

序號(hào)國(guó)家裝機(jī)容量(萬(wàn)kW)水電火電核電（%）1美國(guó)78350.212.574.612.92中國(guó)23654.223.575.60.93日本23373.719.062.718.34俄羅斯21085.720.769.210.15加拿大11361.258.0

27.614.46德國(guó)11544.37.772.519.87法國(guó)12074.020.823.555.78印度9680.321.875.92.39英國(guó)7046.05.876.617.610巴西6075.687.311.61.160專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華1999年世界發(fā)電量的大區(qū)分布

亞洲7.9%非洲2.8%拉丁美洲5.0%中東2.9%OECD國(guó)家63.3%非OECD歐洲國(guó)家1.1%中國(guó)8.6%前蘇聯(lián)8.4%世界100.0%14764（億KW.h）61專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華世界發(fā)電量大區(qū)分布圖62專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華電力工業(yè)回顧電力工業(yè)起源于10世紀(jì)后期。1875年世界上第一臺(tái)火力發(fā)電機(jī)組建于巴黎北火車站的直流發(fā)電機(jī)，用于照明供電。1879年，美國(guó)舊金山實(shí)驗(yàn)電廠開始發(fā)電，這是世界上最早出售電力的電廠。1882年，美國(guó)紐約珍珠街電廠建成發(fā)電，裝有6臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，

總?cè)萘渴?00馬力（670kw），以110V直流為電燈照明供電。1904年意大利試驗(yàn)地?zé)岚l(fā)電成功。

1912年德國(guó)建成世界第一座潮汐電站。1920年前蘇聯(lián)建成第一座熱電站。

1925年美國(guó)制成世界第一臺(tái)100MW汽輪發(fā)電機(jī)組。1929年美國(guó)建成第一座抽水蓄能電站，7000kW。

1957年美國(guó)安裝第一臺(tái)超臨界火力發(fā)電機(jī)組（31MPa,621/566/566，125MW）。

1970年法國(guó)制成世界第一臺(tái)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。1991年世界最大水電站--巴西/巴拉圭的伊泰普水電站建成，12600MW。1998年12月，世界最大燃?xì)饴?lián)合循環(huán)電站--香港龍鼓灘電站（8×320MW）,一期工程（6×320MW）建成投產(chǎn)。63專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華

用電量及其構(gòu)成的變化1999年度世界電力總消費(fèi)量為128264億kw·h，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家為主體的經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）29個(gè)成員國(guó)的電力消費(fèi)量占到65．2％，但其人口總數(shù)僅占全球人口的19．3％；而人口總數(shù)占世界人口80．7％的非OECD國(guó)家（其中大部分是發(fā)展中國(guó)家），其電力消費(fèi)量?jī)H占世界總消費(fèi)量的34．8％；64專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華1999年世界發(fā)電量的大區(qū)分布

亞洲7.9%非洲2.8%拉丁美洲5.0%中東2.9%OECD國(guó)家63.3%

非OECD歐洲國(guó)家1.1%中國(guó)8.6%

前蘇聯(lián)8.4%世界100.0%14764（億KW.h）

65專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華世界發(fā)電量與裝機(jī)容量經(jīng)過(guò)約100多年的發(fā)展，到1997年全世界發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘砍^(guò)32億kw，年發(fā)電量達(dá)到139487億kw·h；1999年全世界發(fā)電裝機(jī)容量超過(guò)33.25億kw，年發(fā)電量達(dá)到14764億kw·h。66專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華1999年世界發(fā)電量的分類構(gòu)成水電17.5%煤電38.1%氣電17.1%油電8.5%核電17.2%其他1.6%合計(jì)100.0%14764（億KW.h）67專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華裝機(jī)容量前十位的構(gòu)成情況

序號(hào)國(guó)家裝機(jī)容量(萬(wàn)kW)水電火電核電（%）1美國(guó)78350.212.574.612.92中國(guó)23654.223.575.60.93日本23373.719.062.718.34俄羅斯21085.720.769.210.15加拿大11361.258.0

27.614.46德國(guó)11544.37.772.519.87法國(guó)12074.020.823.555.78印度9680.321.875.92.39英國(guó)7046.05.876.617.610巴西6075.687.311.61.168專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華世界電力發(fā)展概況和預(yù)測(cè)裝機(jī)容量

據(jù)IAEA的統(tǒng)計(jì)報(bào)道，1999年底世界凈裝機(jī)容量大約3225吉瓦，其中經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)國(guó)家裝機(jī)容量達(dá)1915.6吉瓦。到2020年世界裝機(jī)容量預(yù)計(jì)可達(dá)4736～5924吉瓦。OECD到2010年將達(dá)到2263.3吉瓦，增長(zhǎng)18%。

發(fā)電量

到2020年，全世界發(fā)電量將在21797～28085太瓦時(shí)之間，幾乎是1998年的2倍。OECD的發(fā)電量每年將增長(zhǎng)1.7%，從1998年底到2010年的12年間將增長(zhǎng)22%。電能消費(fèi)

人均電能消費(fèi)2020年達(dá)到2.9～3.7兆瓦時(shí)，比1998年的2.3兆瓦時(shí)有顯著的增長(zhǎng)。北美仍是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他地區(qū)的最高消費(fèi)區(qū)。69專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華核能有其無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)

核能是地球上儲(chǔ)量最豐富的能源，又是高度濃集的能源；核電是清潔的能源，有利于保護(hù)環(huán)境；核電的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于火電；以核燃料代替煤和石油，有利于資源的合理利用。70專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華我國(guó)能源形勢(shì)

人均能源不足；一次能源分布不均；我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤為主要一次能源的國(guó)家，是世界最大煤炭生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)；發(fā)電用能源占一次能源比重低；能源利用效率低

；71專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華我國(guó)電力工業(yè)起源與發(fā)展1882年7月26日下午7時(shí)，上海外灘至虹口的6.4公里電線上也亮起了15盞電燈，標(biāo)志著中國(guó)電力工業(yè)從這里起步。（從美國(guó)引進(jìn)16馬力蒸汽機(jī)發(fā)電）中國(guó)電力工業(yè)始于1882年，至2000年已有118年的歷史。1949年新中國(guó)成立以前的67年中，中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展極其緩慢，到1949年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H有185萬(wàn)kW，年發(fā)電量43億kW.h(人均年用電量?jī)H為7.94kW.h)，分別居世界第21位和第25位。新中國(guó)成立后，電力工業(yè)得到了迅速發(fā)展，至20003年底發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)3.845億kW，僅次于美國(guó)的8.5億kW；年發(fā)電量達(dá)19107億kW.h，分別比1949年增長(zhǎng)了207.8倍和444.3倍，均居世界第2位。

72專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華我國(guó)電力工業(yè)與國(guó)外差距電氣化程度很低

2001年我國(guó)人均裝機(jī)0．265kW，美國(guó)為2．88kW,發(fā)達(dá)國(guó)家平均為1．8kW,世界平均為0．55kW;人均發(fā)電量只有927kWh，為世界平均值的1／3，居世界80位之后，大約是加拿大的1/20，美國(guó)的1/14，法國(guó)的1/8，還有6000萬(wàn)人左右沒有用上電；電能在終端能源消耗中的比例低，發(fā)電用煤炭消耗占煤類產(chǎn)量的比例遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家；單機(jī)容量小，供電煤耗高

我國(guó)200Mw以下機(jī)組占火電裝機(jī)的58％，2002年為392

g/(kW.h),

約比世界先進(jìn)水平相差60～70

g/(kW.h)。而且煤耗下降的速度也很慢，原計(jì)劃每10

年下降50

g/(kW.h)，但7年只下降了15

g/(kW.h)，未能完成原計(jì)劃目標(biāo)。火電裝機(jī)占發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?5％左右(發(fā)電量占80％以上)；而水電比重偏小，裝機(jī)只占24．8％，水電發(fā)電量多年來(lái)只占17％～18％；核電比重則更小，裝機(jī)和發(fā)電量都不到2％。電網(wǎng)薄弱，供電可靠性差；實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展環(huán)境問(wèn)題壓力大

73專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華我國(guó)火電設(shè)備生產(chǎn)歷程1955年----6MW，3.4MPa,435℃（上汽）--中壓機(jī)組1957年----12MW，3.4MPa,435℃--中壓機(jī)組1959年----25（50）MW，3.4MPa,435℃--中壓機(jī)組1962年----50（100）MW，8.8MPa,535/535℃--高壓機(jī)組1969年----125（200）MW，13.2MPa,535/535℃--超高壓機(jī)組1971年----300MW，16.2MPa,535/535℃--亞臨界機(jī)組1985年----300(600)MW，16.7MPa,538/538℃--亞臨界機(jī)組2002年----600MW，24.2MPa,538/566℃--超臨界機(jī)組現(xiàn)正研制1000MW級(jí)的超臨界機(jī)組74專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華美國(guó)800MW以上部分超臨界機(jī)組概況表75專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華國(guó)內(nèi)部分投產(chǎn)及在建超臨界機(jī)組情況表2004.52004.1076專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華秦山核電站圖177專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華秦山核電站圖278專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華廣東陽(yáng)江核電站圖79專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華垃圾電站80專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華燃?xì)廨啓C(jī)電廠81專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)282專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華熱電聯(lián)合循環(huán)83專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)圖84專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華布雷登（Brayton）循環(huán)大氣85專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華核能發(fā)電原理圖86專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華核能發(fā)電流程87專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華火電廠外景圖88專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華蒸汽輪機(jī)發(fā)電流程89專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華汽機(jī)外形90專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華汽輪機(jī)安裝圖191專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華汽輪機(jī)安裝圖292專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華汽輪機(jī)安裝0193專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華發(fā)電機(jī)主要部件94專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華電廠集控室95專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華風(fēng)力發(fā)電96專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華加壓流化床燃燒復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)流程97專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華IGCC電站98專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華太陽(yáng)能電站99專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華火力發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程循環(huán)冷卻水100專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華火力發(fā)電廠生產(chǎn)原理示意圖

-------朗肯循環(huán)裝置圖101專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)102專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)1103專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華住宅太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)(1)光電(太陽(yáng)能電池)模塊:光電模塊將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。(2)變換器(電力調(diào)節(jié)器):變換器將光電模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電并自動(dòng)控制整個(gè)系統(tǒng)。(3)室內(nèi)配電盤:配電盤向家用電器輸送適當(dāng)?shù)碾娯?fù)載。(4)電度表：104專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華生物質(zhì)氣化發(fā)電工藝流程105專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華磁流體發(fā)電示意圖磁流體發(fā)電熱電偶溫差發(fā)電熱電子發(fā)電106專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華煤氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)流程107專題一：火力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)--宋長(zhǎng)華MagneticResonanceImaging磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時(shí)間長(zhǎng)Damadian1973做出兩個(gè)充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設(shè)備中國(guó)安科

2003諾貝爾獎(jiǎng)金LauterburMansfierd時(shí)間MR成像基本原理實(shí)現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。最易受外加磁場(chǎng)的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個(gè)穩(wěn)定的靜磁場(chǎng)（磁體）梯度場(chǎng)和射頻場(chǎng)：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號(hào)接收裝置：各種線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信號(hào)采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進(jìn)動(dòng)雜亂無(wú)章，磁性相互抵消zMyx進(jìn)入靜磁場(chǎng)后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負(fù)方向），正負(fù)方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號(hào)基礎(chǔ)ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進(jìn)C:90度脈沖對(duì)磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動(dòng)的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過(guò)程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過(guò)程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時(shí)間：

MZ恢復(fù)到M0的2/3所需的時(shí)間

T1愈小、M0恢復(fù)愈快T2弛豫時(shí)間：MXY喪失2/3所需的時(shí)間；T2愈大、同相位時(shí)間長(zhǎng)MXY持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)MXY與ST1加權(quán)成像、T2加權(quán)成像

所謂的加權(quán)就是“突出”的意思

T1加權(quán)成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權(quán)成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像.T1的長(zhǎng)度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長(zhǎng)度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個(gè)馳豫過(guò)程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標(biāo)示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權(quán)像上信號(hào)改變。絕大部分病變T1WI是低信號(hào)、T2WI是高信號(hào)改變。只要熟悉掃描部位正常組織結(jié)構(gòu)的信號(hào)表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會(huì)混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術(shù)－－圖像空間分辨力，對(duì)比分辨力一、如何確定MRI的來(lái)源（一）層面的選擇1.MXY產(chǎn)生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場(chǎng)Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵(lì)、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強(qiáng)度↑層厚↓〈二〉體素信號(hào)的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應(yīng)層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進(jìn)速度不同同頻率一定時(shí)間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進(jìn)頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉(zhuǎn)換

GZ----某一層面產(chǎn)生MXYGX----MXY旋進(jìn)頻率不同

GY----MXY旋進(jìn)相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術(shù)檢查技術(shù)產(chǎn)生圖像的序列名產(chǎn)生圖像的脈沖序列技術(shù)名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE壓脂壓水MRA短TR短TE－－T1W長(zhǎng)TR長(zhǎng)TE－－T2W增強(qiáng)MR最常用的技術(shù)是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術(shù)磁共振掃描時(shí)間參數(shù)：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數(shù)：層厚、層距、層數(shù)、矩陣等序列常規(guī)序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高級(jí)序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三維成像（SPGR）彌散成像（DWI）關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析是一種成像技術(shù)而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結(jié)構(gòu)目前只用于T1加權(quán)像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權(quán)像梯度回波（GE）成像速度快對(duì)出血敏感T2加權(quán)像水抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶顯示清晰判斷病灶成份脂肪抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信號(hào)判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無(wú)需造影劑TOF法PC法MIP投影動(dòng)靜脈分開顯示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系統(tǒng)成像膽道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于診斷梗阻擴(kuò)張超高空間分辨率掃描任意方位重建窄間距重建技術(shù)大大提高對(duì)小器官、小病灶的診斷能力三維梯度回波（SPGR） 早期診斷腦梗塞

彌散成像MRI的設(shè)備一、信號(hào)的產(chǎn)生、探測(cè)接受1.磁體（Magnet）:靜磁場(chǎng)B0（Tesla,T）→組織凈磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常導(dǎo)型（resistivemagnet）超導(dǎo)型（superconductingmagnet）磁體屏蔽（magnetshielding）2.梯度線圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z軸的磁場(chǎng)梯度功率、切換率3.射頻系統(tǒng)（radio-frequencesystem，RF）

MR信號(hào)接收二、信號(hào)的處理和圖象顯示數(shù)模轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)，等等；MRI技術(shù)的優(yōu)勢(shì)1、軟組織分辨力強(qiáng)（判斷組織特性）2、多方位成像3、流空效應(yīng)（顯示血管）4、無(wú)骨骼偽影5、無(wú)電離輻射，無(wú)碘過(guò)敏6、不斷有新的成像技術(shù)MRI技術(shù)的禁忌證和限度1.禁忌證

體內(nèi)彈片、金屬異物各種金屬置入：固定假牙、起搏器、血管夾、人造關(guān)節(jié)、支架等危重病人的生命監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、維持系統(tǒng)不能合作病人，早期妊娠，高熱及散熱障礙2.其他鈣化顯示相對(duì)較差空間分辨較差（體部，較同等CT）費(fèi)用昂貴